(57)【要約】【課題】短い合焦時間を実現しつつ、最終画像の記録画素数を低下させることのない撮像装置を提供する。【解決手段】着脱可能、又は固定された撮像光学系を有する撮像装置であって、撮像光学系の射出瞳を異なる領域に分割するよう構成された瞳分割光学系と、画素が２次元的に配列された撮像素子と、を有し、瞳分割光学系は、撮像素子の物体側近傍に配置され、撮像光学系と瞳分割光学系は、物点を撮像素子上に像点として結像させ、像点を移動させる移動手段と、移動手段による移動毎に画素の画素信号を取得する画素信号取得手段と、前記移動毎に取得した画素信号に基づいて、デフォーカス量を演算する演算手段と、前記画素信号に基づいて、画像データを構成する画像構成手段と、を有する。【選択図】図１
2012042859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能、又は固定された撮像光学系を有する撮像装置であって、
前記撮像光学系の射出瞳を異なる領域に分割するよう構成された瞳分割光学系と、
画素が２次元的に配列された撮像素子と、
を有し、
前記瞳分割光学系は、前記撮像素子の物体側近傍に配置され、
前記撮像光学系と前記瞳分割光学系は、物点を前記撮像素子上に像点として結像させ、
前記像点を移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動毎に前記画素の画素信号を取得する画素信号取得手段と、
前記移動毎に取得した前記画素信号に基づいて、デフォーカス量を演算する演算手段と、
前記画素信号に基づいて、画像データを構成する画像構成手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記像点を前記撮像素子の画素ピッチの奇数倍移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記瞳分割光学系と前記撮像素子を一体として移動させることによって、前記像点を移動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記瞳分割光学系のみを移動させることによって、前記像点を移動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の色情報を持つカラーフィルターを有し、
前記移動手段は、移動毎における色情報の組み合わせが同じになるように移動することを請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画素信号取得手段は、上下左右４フレームの画素信号を取得することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置には、主に２つの測距方式がある。すなわち、コントラスト方式と位相差方式である。
コントラスト方式では、フォーカシング状態を変えながらコントラスト値を評価するいわゆる山登り方式をとるため、合焦時間が長くなるという課題がある。
これに対して、位相差方式では、原理的に１回の測距でデフォーカス量を検出できるため、合焦時間は短い。
【０００３】
特許文献１記載の焦点検出装置は、撮像用画素と焦点検出用画素が２次元に配置された撮像素子を備え、瞳分割のために撮像素子の直前に瞳分割光学系を配置している。この焦点検出装置においては、瞳分割光学系を用いた位相差方式を採用しているため、測距と撮像を同時に行うことができるとともに、合焦時間を短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２１８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の焦点検出装置のように瞳分割光学系を撮像素子の直前に設けると、最終画像の記録画素数（解像度）は、撮像素子の画素ピッチではなく、コンデンサレンズのピッチにより決まってしまう。コンデンサレンズは撮像素子の画素よりもピッチが大きいため、最終画像の記録画素数が低下してしまい、画質が劣化するという問題がある。例えば、撮像素子の画素を２×２に配置したものに１つのコンデンサレンズを対応させると、最終画像の記録画素は、撮像素子の有効画素の１／４となり、画質が劣化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、短い合焦時間を実現しつつ、最終画像の記録画素数を低下させることのない撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、着脱可能、又は固定された撮像光学系を有する撮像装置であって、撮像光学系の射出瞳を異なる領域に分割するよう構成された瞳分割光学系と、画素が２次元的に配列された撮像素子と、を有し、瞳分割光学系は、撮像素子の物体側近傍に配置され、撮像光学系と瞳分割光学系は、物点を撮像素子上に像点として結像させ、像点を移動させる移動手段と、移動手段による移動毎に画素の画素信号を取得する画素信号取得手段と、前記移動毎に取得した画素信号に基づいて、デフォーカス量を演算する演算手段と、前記画素信号に基づいて、画像データを構成する画像構成手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、像点を撮像素子の画素ピッチの奇数倍移動させることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、瞳分割光学系と撮像素子を一体として移動させることによって、像点を移動させることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、瞳分割光学系のみを移動させることによって、像点を移動させることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る撮像装置において、複数の色情報を持つカラーフィルターを有し、移動手段は、移動毎における色情報の組合せが同じになるように移動することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る撮像装置において、画素信号取得手段は、上下左右４フレームの画素信号を取得することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る撮像装置は、短い合焦時間を実現し、最終画像の記録画素数を低下させることがない、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係るデジタルスチルカメラの内部構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る撮像装置の射出瞳の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る光学系の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の撮像光学系、瞳分割光学系、及び、撮像素子の配置を概念的に示した斜視図である。
【図５】第１実施形態における撮像素子と瞳分割光学系との位置関係を示す平面図である。
【図６】図５の状態から、撮像素子は動かさずに、瞳分割光学系をｘ方向の下側へ１画素分移動した後の状態を示す平面図である。
【図７】第１実施形態における撮像素子、瞳分割光学系、及びカラーフィルタの位置関係を示す図である。
【図８】図７に対して、瞳分割光学系をｘ方向右側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図９】図８に対して、瞳分割光学系をｙ方向下側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図１０】図９に対して、瞳分割光学系をｘ方向左側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図１１】第１実施形態の変形例において、撮像素子、瞳分割光学系、及びカラーフィルタの位置関係を示す図である。
【図１２】図１１に対して、瞳分割光学系をｘ方向右側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図１３】図１２に対して、瞳分割光学系をｙ方向下側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図１４】図１３に対して、瞳分割光学系をｘ方向左側に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図１５】第２実施形態に係るデジタルスチルカメラの内部構成を示す図である。
【図１６】第２実施形態における撮像素子と瞳分割光学系との位置関係を示す平面図である。
【図１７】図１６の状態から、撮像素子及び瞳分割光学系を一体としてｘ方向の下側へ１画素分移動した後の状態を示す平面図である。
【図１８】第３実施形態に係るデジタルスチルカメラの内部構成を示す図である。
【図１９】第３実施形態における撮像光学系、撮像素子、及び瞳分割光学系の位置関係を示す平面図である。
【図２０】図１９の状態から、撮像光学系をｘ方向の下側へ移動した後の状態を示す平面図である。
【図２１】第４実施形態に係るデジタルスチルカメラの内部構成を示す図である。
【図２２】第４実施形態における撮像素子、瞳分割光学系、及び偏光素子部の位置関係を示す平面図である。
【図２３】図２２の状態から、液晶素子における偏光方向を切り替えた後の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
まず、実施形態の説明に先立って、本発明の作用・効果について説明する。
本発明に係る撮像装置は、着脱可能、又は固定された撮像光学系を有する撮像装置であって、撮像光学系の射出瞳を異なる領域に分割するよう構成された瞳分割光学系と、画素が２次元的に配列された撮像素子と、を有し、瞳分割光学系は、撮像素子の物体側近傍に配置され、撮像光学系と瞳分割光学系は、物点を撮像素子上に像点として結像させ、像点を移動させる移動手段と、移動手段による移動毎に画素の画素信号を取得する画素信号取得手段と、前記移動毎に取得した画素信号に基づいて、デフォーカス量を演算する演算手段と、前記画素信号に基づいて、画像データを構成する画像構成手段と、を有することを特徴としている。
【００１６】
以上の構成によれば、瞳分割光学系を用いた位相差方式であるため、合焦時間を短くすることができ、焦点検出性能のよい撮像装置が実現できる。また、瞳分割光学系を用いた位相差方式であることから、測距と撮像を同時に行うことが可能となる。
【００１７】
焦点検出用画素と撮像用画素が２次元的に配置された撮像素子を用いた撮像装置では、従来のように瞳分割のための追加の構成を撮像素子内に設けた場合、光量のロスがある。
これに対して、本発明の撮像装置では、瞳分割光学系を用いて分割しているため、光量のロスはない。
【００１８】
一方、瞳分割光学系を撮像素子の直前に設けると、最終画像の記録画素数（解像度）は、撮像素子の画素ピッチではなく、コンデンサレンズのピッチにより決まってしまう。コンデンサレンズは撮像素子の画素よりもピッチが大きいため、最終画像の記録画素数が低下してしまい、画質が劣化するという問題がある。
これに対して、本発明の撮像装置では、像点を移動させる手段を有し、移動した状態での画素信号を最終画像を構成する際に利用することで、最終画像の記録画素数が低下することを防ぐことができ、これにより、画質の劣化を防止することができる。
【００１９】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、像点を撮像素子の画素ピッチの奇数倍移動させることが好ましい。
従来の画素シフトでは、画素シフト量は、撮像素子の画素の１／２画素分であったが、撮像素子の画素ピッチの１／２倍だけ像点を移動させても最終画像の記録画素数の低下を防ぐことはできない。
これに対して、本発明の撮像装置では、撮像素子の画素ピッチの奇数倍だけ像点を移動させる。これにより、最終画像の記録画素数が低下することを防ぐことができる。
【００２０】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、瞳分割光学系と撮像素子を一体として移動させることによって、像点を移動させることが好ましい。このような構成にすることで移動手段を手ぶれ機構等他の機能との共用化がはかられる。
【００２１】
本発明に係る撮像装置において、移動手段は、瞳分割光学系のみを移動させることによって、像点を移動させることが好ましい。即ち、このような構成にすることで、移動機構が簡易化できる。これは、移動対象物の重量を軽くでき、又、瞳分割光学系は特に画像信号出力系等との接続が必要ないためである。
【００２２】
本発明に係る撮像装置において、複数の色情報を持つカラーフィルターを有し、移動手段は、移動毎における色情報の組合せが同じになるように移動することが好ましい。このように構成することで、各カラーフィルタからの色情報を活用しやすくなる。
【００２３】
本発明に係る撮像装置において、画素信号取得手段は、上下左右４フレームの画素信号を取得することが好ましい。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る撮像装置を備えたカメラについて説明する。第１実施形態においては、瞳分割光学系のみを移動させることによって像点を移動させている。
以下の各実施形態では、瞳分割光学系として再結像方式の例を示しているが、マイクロレンズ方式とすることもできる。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るデジタルスチルカメラ１１（撮像装置）の内部構成を示す図である。
デジタルスチルカメラ１１は、交換レンズ１１Ａと、カメラボディ１１Ｂと、から構成され、交換レンズ１１Ａはマウント部１４によりカメラボディ１１Ｂに装着される。
【００２６】
交換レンズ１１Ａ（撮像光学系）は、レンズ駆動制御部１５、ズーミング用レンズ１６、レンズ１７、フォーカシング用レンズ１８、及び、絞り１９を備えている。レンズ駆動制御部１５は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から成り、フォーカシング用レンズ１８と絞り１９の駆動制御、絞り１９、ズーミング用レンズ１６およびフォーカシング用レンズ１８の状態検出、並びに、ボディ駆動制御部２１に対するレンズ情報の送信とカメラ情報の受信などを行う。ズーミング用レンズ１６、レンズ１７、フォーカシング用レンズ１８、及び、絞り１９は、撮像光学系１２を構成する。
【００２７】
カメラボディ１１Ｂは、撮像素子２０、ボディ駆動制御部２１、撮像素子駆動回路２３、移動部２４（移動手段）、表示素子駆動回路２５、表示素子２６、接眼レンズ２７、メモリカード２９、画素信号取得部３０（画像信号取得手段、演算手段、画像構成手段）、及び、瞳分割光学系４０を備えている。
【００２８】
撮像素子２０には、画素が２次元状に配列されており、交換レンズ１１Ａの予定結像面に配置されて交換レンズ１１Ａにより結像される被写体像を撮像する。撮像素子２０の所定の焦点検出位置には焦点検出用画素（以下、ＡＦ用画素という）が配列される。各画素は、図示しない、オンチップレンズと光電変換部を備える。
【００２９】
また、撮像素子２０は、撮像素子駆動回路２３によって駆動され、撮像素子駆動回路２３はボディ駆動制御部２１により動作を制御される。撮像素子２０（イメージャ）としては、例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、裏面照射型ＣＭＯＳ、１画素中でＲ、Ｇ、Ｂ全色を３層で取り込むことのできるセンサー（Ｆｏｒｖｅｏｎ  Ｘ３）を用いることができる。
【００３０】
移動部２４（移動手段）は、瞳分割光学系４０を光軸１１Ｃに垂直な面内に移動させる機構を備える。移動部２４の動作は、ボディ駆動制御部２１が制御する。
移動部２４において、瞳分割光学系４０を移動させるためのアクチュエータとしては、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ、圧電素子を使用できる。
【００３１】
ボディ駆動制御部２１は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、上述の制御のほか、撮像素子２０からの画像信号の読み出し、画像信号の補正、交換レンズ１１Ａの焦点調節状態の検出、レンズ駆動制御部１５からのレンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量）の送信、デジタルスチルカメラ全体の動作制御などを行う。ボディ駆動制御部２１とレンズ駆動制御部１５は、マウント部１４の電気接点部１３を介して通信を行い、各種情報の授受を行う。
また、ボディ駆動制御部２１は、焦点検出サブルーチン及び撮影サブルーチンを実行する為の構成を含んでいる。
【００３２】
表示素子駆動回路２５は、表示素子２６を駆動する。表示素子２６は、例えば液晶ビューファインダーである。撮影者は接眼レンズ２７を介して表示素子２６に表示された像を観察する。メモリカード２９はカメラボディ１１Ｂに脱着可能であり、画像信号を格納記憶する可搬記憶媒体である。
【００３３】
交換レンズ１１Ａを通過して撮像素子２０上に形成された被写体像は、撮像素子２０により光電変換され、その出力はボディ駆動制御部２１へ送られる。ボディ駆動制御部２１は、撮像素子２０上のＡＦ用画素の出力データ（第１像信号、第２像信号）に基づいて所定の焦点検出位置におけるデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御部１５へ送る。また、ボディ駆動制御部２１は、撮像素子２０の出力に基づいて生成した画像信号をメモリカード２９に格納するとともに、画像信号を表示素子駆動回路２５へ送り、表示素子２６に画像を表示させる。
【００３４】
カメラボディ１１Ｂには不図示の操作部材（シャッターボタン、焦点検出位置の設定部材など）が設けられており、これらの操作部材からの操作状態信号をボディ駆動制御部２１が検出し、検出結果に応じた動作（撮像動作、焦点検出位置の設定動作、画像処理動作）の制御を行う。
【００３５】
レンズ駆動制御部１５は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じて、レンズ情報を変更する。具体的には、レンズ駆動制御部１５は、ズーミング用レンズ１６及びフォーカシング用レンズ１８の位置と絞り１９の絞り位置をモニターし、モニター情報に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからモニター情報に応じたレンズ情報を選択する。レンズ駆動制御部１５は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づいてフォーカシング用レンズ１８を不図示のモータ等の駆動源により合焦点へと駆動する。
【００３６】
画素信号取得部３０（画像信号取得手段、演算手段、画像構成手段）は、移動部２４による移動の前後の画素の信号を取得する。また、画像信号取得部３０は、演算手段として、取得した画素信号に基づいてデフォーカス量を演算し、さらに、画像構成手段として、取得した画素信号に基づいて画像データを構成する。構成された画像データは、液晶表示素子駆動回路２５及びメモリカード２９へ出力される。
【００３７】
図２は、第１実施形態に係る撮像装置の射出瞳の構成を示す図である。デジタルスチルカメラ１１における射出瞳Ｐは、図２に示すように、左右上下のうちの少なくとも２種類の瞳領域（特定領域）に対応する焦点検出用画素を有する。
具体例としては次の（１）〜（５）のとおりである。
（１）射出瞳Ｐを縦に２分割して、左側瞳検出用画素Ｌと右側瞳検出用画素Ｒを配置したもの（図２（ａ））
（２）射出瞳Ｐを横に２分割して、上側瞳検出用画素Ｕと下側瞳検出用画素Ｄを配置したもの（図２（ｂ））
（３）左側瞳検出用画素Ｌと右側瞳検出用画素Ｒを左右に配置して、その一部を重ねたもの（図２（ｃ））
（４）上側瞳検出用画素Ｕと下側瞳検出用画素Ｄを上下に配置して、その一部を重ねたもの（図２（ｄ））
（５）左側瞳検出用画素Ｌと下側瞳検出用画素Ｄを任意の位置に配置して、その一部を重ねたもの（図２（ｅ））
なお、測距用瞳の形状は、半円形状、楕円形状としたが、これに限定されず、他の形状、例えば矩形状、多角形状にすることもできる。
また、図２（ａ）と（ｂ）を組み合わせて上下左右の焦点検出用画素を配置してもよい、図２（ｃ）と（ｄ）を組み合わせて上下左右の焦点検出用画素を配置してもよい、さらに、図２（ｃ）と（ｅ）を組み合わせて左右、斜め線検出の焦点検出用画素を配置してもよいが、これに限定されるものではない。
【００３８】
第１実施形態の撮像装置では、瞳が異なる領域（特定領域）を有し、その領域の１つを透過した光束を受光する光電変換部の出力から得られる第１像信号と、もう１つの領域を透過した光束を受光する光電変換部の出力から得られる第２像信号と、に基づいて位相差を検出し、撮影レンズの焦点状態を検出する。
【００３９】
第１実施形態の撮像装置においては、撮像素子２０の内部に構造物を追加して設けることなく、射出瞳を分割している。射出瞳の分割は、移動部２４を動作させることで、瞳分割光学系４０を移動することによって行う。
【００４０】
図３は、第１実施形態に係る光学系の構成を示す図である。図４は、第１実施形態の撮像光学系１２、瞳分割光学系４０、及び、撮像素子２０の配置を概念的に示した斜視図である。
撮像素子２０は、ｘ方向及びｙ方向の２方向に２次元に配列された画素を備える。各画素は、受光した光束に応じて電子信号を出力する光電変換部（不図示）をそれぞれ有する。さらに、各光電変換部に対応し、かつ、光電変換部の物体側に、オンチップレンズがそれぞれ配置されている。オンチップレンズの物体側近傍には、瞳分割光学系４０が配置されている。瞳分割光学系４０は、物体側から順に、コンデンサレンズ４１と、セパレータレンズ４２（再結像レンズ）と、を備える。
【００４１】
コンデンサレンズ４１は、撮影光学系１２の予定結像面近傍に配置され、異なる瞳領域を透過した一対の光束により予定焦点面に結像した一対の像は、一対のセパレータレンズ４２により、撮像素子２０上に一対の像として再結像する。この一対の像の相対的位置ずれ量を検出することにより焦点検出を行うことができる。
【００４２】
図４に示すように、撮像光学系１２、瞳分割光学系４０、及び、撮像素子２０は光軸１１Ｃに直交するように配置され、瞳分割光学系４０は、移動部２４の動作により、光軸１１Ｃに直交する面内を移動可能である。このため、瞳分割光学系４０の移動の前後で、撮像光学系の異なる領域を透過した一対の光束が入射する一対の画素が異なることになる。したがって、これらの入射信号に基づいてデフォーカス量を演算することができる。
【００４３】
このように、焦点検出用画素は、撮影レンズの瞳の異なる位置を透過した光束を受光するように構成している。このとき、焦点検出用画素からの信号レベルは、焦点検出用画素近傍の撮像用画素から出力される信号レベルと異なってしまうおそれがある。焦点検出用画素の位置における画像用の信号を得る為には、以下の（１）又は（２）の方法をとることが好ましい。
（１）焦点検出用画素の信号を周囲の撮像用画素の信号レベルと同等となるようにゲインを調整し、焦点検出用画素の位置における画像用信号とする。
（２）焦点検出用画素の信号および焦点検出用画素近傍の撮像用画素の信号に基づいて画素補間を行い、焦点検出用画素の位置における画像用信号とする。
【００４４】
ゲイン調整の方法については、次のように行う。
まず、焦点検出用画素から出力されたままの信号レベルと、焦点検出用画素近傍の撮像用画素から出力されたままの信号レベルと、を比較する。つづいて、焦点検出用画素から出力される信号レベルを近傍の撮像用画素から出力される信号レベルに近づけるようにゲインを調整する。その後、焦点検出用画素の信号をゲイン調整し得られた信号を画像信号としてデモザイキングを行い、最終画像を得る。
【００４５】
撮像素子から出力されたままの画素データで構成される未加工の画像データ（ＲＡＷデータ）は、そのままでは、パーソナルコンピュータなどで表示することができないため、画素の補間処理などの画像処理が必要になる。
【００４６】
画素補間の方法については、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかが好ましいが、これらに限定されず、単純平均演算（重み付きも含む）だけでなく、線形補間、２次以上の多項式で補間、メディアン処理などで求めてもよい。
（ａ）焦点検出用画素の位置における信号を、焦点検出用画素近傍の撮像用画素の信号に基づいて補間し、補間することで得られた信号を焦点検出用画素の位置の画像信号としてデモザイキングを行い、最終画像を得る。
（ｂ）焦点検出用画素の位置における信号を、焦点検出用画素の信号と焦点検出用画素近傍の撮像用画素の信号とに基づいて補間し、補間することで得られた信号を焦点検出用画素の位置の画像信号としてデモザイキングを行い、最終画像を得る。
（ｃ）焦点検出用画素の位置における信号を、焦点検出用画素近傍の撮像用画素の信号に基づいて補間し、補間することで得られた信号と焦点検出用画素の位置の信号とに基づいて補間し、補間することで得られた信号を焦点検出用画素の位置の画像信号としてデモザイキングを行い、最終画像を得る。
補間の手法としては、上記に限定されず単純平均演算（重み付きも含め）だけでなく、線形補間、２次以上の多項式で補間、メディアン処理などで求めてもよい。
【００４７】
次に、像点の移動の具体例について、図面を参照しつつ説明する。図５は、第１実施形態における撮像素子２０と瞳分割光学系４０との位置関係を示す平面図である。図６は、図５の状態から、撮像素子２０は動かさずに、瞳分割光学系４０をｘ方向の下側へ１画素分（Ｌ１）移動した後の状態を示す平面図である。
【００４８】
図５においては、撮像素子２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌ、ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌはコンデンサレンズＣ１に、像点ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌはコンデンサレンズＣ２に、像点ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌはコンデンサレンズＣ３に、像点ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌはコンデンサレンズＣ４に、像点ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌはコンデンサレンズＣ５に、像点ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌはコンデンサレンズＣ６に、それぞれ対応する。
【００４９】
図６においては、撮像素子２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、．．．は、像点ｂ’−ｌ、ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌ、ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌ、ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌ、ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌ、ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌはコンデンサレンズＣ１に、像点ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌはコンデンサレンズＣ２に、像点ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌはコンデンサレンズＣ３に、像点ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌはコンデンサレンズＣ４に、像点ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌはコンデンサレンズＣ５に、像点ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌはコンデンサレンズＣ６に、それぞれ対応する。
【００５０】
ここで、像点の添え字「ｌ」は、該当する画素の光電変換部が撮像光学系１２の射出瞳の左側領域（特定領域）を透過した光束を受光することを示し、像点の添え字「ｒ」は、該当する画素の光電変換部が撮像光学系１２の射出瞳の右側領域（特定領域）を透過した光束を受光することを示している。また、各画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、物点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌにそれぞれ対応する。さらに、像点のａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’、ｈ’、ｉ’、ｊ’、ｋ’、ｌ’は、物点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌにそれぞれ対応する。
なお、図５及び図６では、瞳分割光学系４０が、撮像素子２０の画素ピッチの１倍で配置されている例を示している。また、図６においては、瞳分割光学系４０が移動したことにより、像点ｂ’−ｒに対応する画素はない。
【００５１】
撮像素子２０の各画素は、撮影光学系１２の射出瞳の特定領域を透過した光束を受光するように構成されている。そのため、瞳分割光学系４０を透過した光束は、撮像光学系１２の射出瞳の全領域を透過した光束を受光した場合に比べて信号が劣化してしまう。
【００５２】
画像信号取得部３０は、移動部２４による瞳分割光学系４０の移動の前後の画素信号を取得する。瞳分割光学系４０の移動前（図５）において、画素信号取得部３０は、物点ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの像信号を取得する。瞳分割光学系４０の移動後（図６）において、画素信号取得部３０は、物点ｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの像信号を取得する。つづいて、画素信号取得部３０は、演算手段として、例えば、像点ａ’−ｌ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｌの信号と、像点ａ’−ｒ、ｃ’−ｒ、ｅ’−ｒ、ｇ’−ｒ、ｉ’−ｒ、ｋ’−ｒの信号と、に基づいてデフォーカス量を演算する。さらに、画像信号取得部３０は、画像構成手段として、例えば、ａ’−ｌとａ’−ｒの画素信号を画素加算して瞳分割光学系移動前後のそれぞれの信号を構成した後、構成した移動前後の信号より高解像度の画像データを構成する。
【００５３】
次に、第１実施形態に係る撮像装置にカラーフィルタを適用する場合について説明する。
図７は、第１実施形態における撮像素子２０、瞳分割光学系４０、及びカラーフィルタ５０の位置関係を示す図である。図８は、図７に対して、瞳分割光学系４０をｘ方向右側に１画素分ずらした状態を示す図である。図９は、図８に対して、瞳分割光学系４０をｙ方向下側に１画素分ずらした状態を示す図である。図１０は、図９に対して、瞳分割光学系４０をｘ方向左側に１画素分ずらした状態を示す図である。なお、図７〜図１０は、光軸１１Ｃの方向から見た平面図である。
【００５４】
図７に示すように、撮像素子２０にカラーフィルタ５０を重ねることにより、撮像素子２０の各画素には、色フィルタがそれぞれ配置される。色フィルタの透過特性は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３通りとしており、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇで構成する２行２列のパターンをｘ方向及びｙ方向に繰り返す配置である。
【００５５】
Ｂフィルタは、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる透過特性のうち、最も短波長側の透過特性をもつ色フィルタであり、Ｒフィルタは、最も長波長側の透過特性を持つ色フィルタであり、Ｇフィルタは、それ以外の透過特性を持つものである。
なお、複数の色フィルタは、少なくとも可視域の１部を含み、異なる透過特性を少なくとも３通り有していれば、ほかの組合せでも良い。
【００５６】
瞳分割光学系４０の移動前（図７）においては、Ｇに対応する画素の左斜め方向の位相差のみが検出可能である。これに対して、図８、図９、図１０の順に、瞳分割光学系４０をシフトさせ、シフトの度に画素信号を取得することによって、上下左右のクロスの位相差が検出可能となる。
この構成によれば、色情報について、瞳分割光学系４０のシフトの前後で、２×２画素の色情報の組合せが同じとなるため、画像構成が行いやすい。
【００５７】
図１１は、第１実施形態の変形例において、撮像素子２０、瞳分割光学系４０、及びカラーフィルタ１５０の位置関係を示す図である。図１２は、図１１に対して、瞳分割光学系４０をｘ方向右側に１画素分ずらした状態を示す図である。図１３は、図１２に対して、瞳分割光学系４０をｙ方向下側に１画素分ずらした状態を示す図である。図１４は、図１３に対して、瞳分割光学系４０をｘ方向左側に１画素分ずらした状態を示す図である。なお、図１１〜図１４は、光軸１１Ｃの方向から見た平面図である。撮像素子２０及び瞳分割光学系４０の構成、並びに、カラーフィルタ１５０に用いる各フィルタの特性は、図７に示す例と同様である。
【００５８】
図７と同様に、撮像素子２０にカラーフィルタ１５０を重ねることにより、撮像素子２０の各画素には、色フィルタがそれぞれ配置される。色フィルタの透過特性は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３通りとしており、同一色のフィルタで構成する２行２列のパターンをｘ方向及びｙ方向に交互に繰り返す配置である。
【００５９】
瞳分割光学系４０の移動前（図１１）においては、Ｇに対応する画素について左斜め方向と右斜め方向のクロスの位相差検出が可能である。これに対して、図１２、図１３、図１４の順に、瞳分割光学系４０を移動させ、移動の度に画素信号を取得する場合、１フレームでも測距が可能であって、その後、瞳分割光学系４０を移動して画素をずらすことで画質の劣化を防止することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る撮像装置を備えたカメラについて説明する。第２実施形態においては、瞳分割光学系と撮像素子を一体として移動させることによって像点を移動させている。
図１５は、第２実施形態に係るデジタルスチルカメラ１１１（撮像装置）の内部構成を示す図である。以下の説明においては、第１実施形態のデジタルスチルカメラ１１と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
デジタルスチルカメラ１１１は、交換レンズ１１１Ａと、カメラボディ１１１Ｂと、から構成され、交換レンズ１１１Ａはマウント部１４によりカメラボディ１１１Ｂに装着される。カメラボディ１１１Ｂは、撮像素子１２０、ボディ駆動制御部２１、撮像素子駆動回路２３、移動部１２４（移動手段）、表示素子駆動回路２５、表示素子２６、接眼レンズ２７、メモリカード２９、画素信号取得部３０（画像信号取得手段、演算手段、画像構成手段）、及び、瞳分割光学系１４０を備えている。
撮像素子１２０及び瞳分割光学系１４０は、第１実施形態の２０及び瞳分割光学系４０とそれぞれ同様の構成を備える一方、撮像素子部として一体化されている。
【００６２】
移動部１２４（移動手段）は、撮像素子１２０と瞳分割光学系１４０が一体化された撮像素子部を、光軸１１１Ｃに垂直な面内に移動させる機構を備える。移動部１２４の動作は、ボディ駆動制御部２１が制御する。移動部１２４において、瞳分割光学系４０を移動させるためのアクチュエータとしては、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ、圧電素子を使用できる。
【００６３】
次に、像点の移動の具体例について、図面を参照しつつ説明する。図１６は、第２実施形態における撮像素子１２０と瞳分割光学系１４０との位置関係を示す平面図である。図１７は、図１６の状態から、撮像素子１２０及び瞳分割光学系１４０を一体としてｘ方向の下側へ１画素分（Ｌ２）移動した後の状態を示す平面図である。
【００６４】
図１６においては、撮像素子１２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌ、ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌはコンデンサレンズＣ１１に、像点ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌはコンデンサレンズＣ１２に、像点ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌはコンデンサレンズＣ１３に、像点ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌはコンデンサレンズＣ１４に、像点ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌはコンデンサレンズＣ１５に、像点ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌはコンデンサレンズＣ１６に、それぞれ対応する。
【００６５】
図１７においては、撮像素子１２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌ、ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌ、ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌ、ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌ、ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌ、ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌはコンデンサレンズＣ１１に、像点ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌはコンデンサレンズＣ１２に、像点ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌはコンデンサレンズＣ１３に、像点ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌはコンデンサレンズＣ１４に、像点ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌはコンデンサレンズＣ１５に、像点ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌはコンデンサレンズＣ１６に、それぞれ対応する。
なお、図１６及び図１７では、瞳分割光学系１４０が、撮像素子１２０の画素ピッチの１倍で配置されている例を示している。
【００６６】
撮像素子１２０の各画素は、撮影光学系１２の射出瞳の特定領域を透過した光束を受光するように構成されている。そのため、瞳分割光学系１４０を透過した光束は、撮像光学系１２の射出瞳の全領域を透過した光束を受光した場合に比べて信号が劣化してしまう。
【００６７】
画像信号取得部３０は、移動部１２４による撮像素子１２０及び瞳分割光学系１４０の移動の前後の画素信号を取得する。瞳分割光学系１４０の移動前（図１６）において、画素信号取得部３０は、物点ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの像信号を取得する。瞳分割光学系１４０の移動後（図１７）において、画素信号取得部３０は、物点ｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの像信号を取得する。つづいて、画素信号取得部３０は、演算手段として、例えば、像点ａ’−ｌ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｌの信号と、像点ａ’−ｒ、ｃ’−ｒ、ｅ’−ｒ、ｇ’−ｒ、ｉ’−ｒ、ｋ’−ｒの信号と、に基づいてデフォーカス量を演算する。さらに、画像信号取得部３０は、画像構成手段として、例えば、ａ’−ｌとａ’−ｒの画素信号を画素加算して瞳分割光学系移動前後のそれぞれの信号を構成した後、構成した移動前後の信号より高解像度の画像データを構成する。
なお、その他の構成、作用、効果、変形例については、第１実施形態と同様である。
【００６８】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る撮像装置を備えたカメラについて説明する。第３実施形態においては、光学素子を移動させることによって像点を移動させている。
図１８は、第３実施形態に係るデジタルスチルカメラ２１１（撮像装置）の内部構成を示す図である。以下の説明においては、第１実施形態のデジタルスチルカメラ１１と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。以下の説明においては、第１実施形態のデジタルスチルカメラ１１と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００６９】
デジタルスチルカメラ２１１は、交換レンズ２１１Ａと、カメラボディ２１１Ｂと、から構成され、交換レンズ２１１Ａはマウント部１４によりカメラボディ２１１Ｂに装着される。
【００７０】
交換レンズ２１１Ａ（撮像光学系）は、レンズ駆動制御部１５、ズーミング用レンズ１６、レンズ１７、フォーカシング用レンズ１８、絞り１９、像移動用レンズ２１０（光学素子）、及び、移動部２５０（移動手段）を備えている。レンズ駆動制御部１５は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から成り、フォーカシング用レンズ１８、絞り１９、及び移動部２５０の駆動制御、絞り１９、ズーミング用レンズ１６、フォーカシング用レンズ１８、及び移動部２５０の状態検出、並びに、ボディ駆動制御部２１に対するレンズ情報の送信とカメラ情報の受信などを行う。ズーミング用レンズ１６、レンズ１７、フォーカシング用レンズ１８、絞り１９、及び、像移動用レンズ２１０は、撮像光学系２１２を構成する。
【００７１】
カメラボディ２１１Ｂは、撮像素子２２０、ボディ駆動制御部２１、撮像素子駆動回路２３、表示素子駆動回路２５、表示素子２６、接眼レンズ２７、メモリカード２９、画素信号取得部３０（画像信号取得手段、演算手段、画像構成手段）、及び、瞳分割光学系２４０を備えている。
撮像素子２２０及び瞳分割光学系２４０は、第１実施形態の撮像素子２０及び瞳分割光学系４０とそれぞれ同様の構成を備える。
【００７２】
移動部２５０（移動手段）は、像移動用レンズ２１０を、光軸２１１Ｃに垂直な面内に移動させる機構を備える。移動部２５０において、像移動用レンズ２１０を移動させるためのアクチュエータとしては、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ、圧電素子を使用できる。
【００７３】
次に、像点の移動の具体例について、図面を参照しつつ説明する。図１９は、第３実施形態における撮像光学系２１２、撮像素子２２０、及び瞳分割光学系２４０の位置関係を示す平面図である。図２０は、図１９の状態から、撮像光学系２１２をｘ方向の下側へ移動した後の状態を示す平面図である。
【００７４】
図１９においては、撮像素子２２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌ、ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌはコンデンサレンズＣ２１に、像点ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌはコンデンサレンズＣ２２に、像点ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌはコンデンサレンズＣ２３に、像点ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌはコンデンサレンズＣ２４に、像点ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌはコンデンサレンズＣ２５に、像点ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌはコンデンサレンズＣ２６に、それぞれ対応する。
【００７５】
図２０においては、撮像素子２２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌ、ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌ、ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌ、ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌ、ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌ、ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌはコンデンサレンズＣ２１に、像点ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌはコンデンサレンズＣ２２に、像点ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌはコンデンサレンズＣ２３に、像点ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌはコンデンサレンズＣ２４に、像点ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌはコンデンサレンズＣ２５に、像点ｌ’−ｒ、ｌ’−ｌはコンデンサレンズＣ２６に、それぞれ対応する。
なお、図１９及び図２０では、瞳分割光学系２４０が、撮像素子２２０の画素ピッチの１倍で配置されている例を示している。
【００７６】
撮像素子２２０の各画素は、撮影光学系２１２の射出瞳の特定領域を透過した光束を受光するように構成されている。そのため、瞳分割光学系２４０を透過した光束は、撮像光学系２１２の射出瞳の全領域を透過した光束を受光した場合に比べて信号が劣化してしまう。
【００７７】
画像信号取得部３０は、移動部２５０による像移動用レンズ２１０の移動の前後の画素信号を取得する。像移動用レンズ２１０の移動前（図１９）において、画素信号取得部３０は、物点ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの像信号を取得する。像移動用レンズ２１０の移動後（図２０）において、画素信号取得部３０は、物点ｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの像信号を取得する。つづいて、画素信号取得部３０は、演算手段として、例えば、像点ａ’−ｌ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｌの信号と、像点ａ’−ｒ、ｃ’−ｒ、ｅ’−ｒ、ｇ’−ｒ、ｉ’−ｒ、ｋ’−ｒの信号と、に基づいてデフォーカス量を演算する。さらに、画像信号取得部３０は、画像構成手段として、例えば、ａ’−ｌとａ’−ｒの画素信号を画素加算して像移動用レンズ２１０の移動前後のそれぞれの信号を構成した後、構成した移動前後の信号より高解像度の画像データを構成する。
なお、その他の構成、作用、効果、変形例については、第１実施形態と同様である。
【００７８】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る撮像装置を備えたカメラについて説明する。第４実施形態においては、偏光素子部を移動させることによって像点を移動させている。
図２１は、第４実施形態に係るデジタルスチルカメラ３１１（撮像装置）の内部構成を示す図である。以下の説明においては、第１実施形態のデジタルスチルカメラ１１と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
デジタルスチルカメラ３１１は、交換レンズ３１１Ａと、カメラボディ３１１Ｂと、から構成され、交換レンズ３１１Ａはマウント部１４によりカメラボディ３１１Ｂに装着される。カメラボディ３１１Ｂは、撮像素子３２０、ボディ駆動制御部２１、撮像素子駆動回路２３、駆動部３２４（移動手段）、表示素子駆動回路２５、表示素子２６、接眼レンズ２７、メモリカード２９、画素信号取得部３０（画像信号取得手段、演算手段、画像構成手段）、瞳分割光学系３４０、及び、偏光素子部３５０を備えている。
撮像素子３２０及び瞳分割光学系３４０は、第１実施形態の撮像素子２０及び瞳分割光学系４０とそれぞれ同様の構成を備える。
【００８０】
偏光素子部３５０は、光軸３１１Ｃの方向において物体側から順に配置された、液晶素子３５１と複屈折板３５２により構成されている。液晶素子３５１は、駆動部３２４によって駆動される。この駆動部は、液晶素子３５１に印加する電圧を制御することによって、液晶素子３５１を透過する光の偏光方向を切換えることができる。
【００８１】
駆動部３２４（移動手段）は、偏光素子部３５０を光軸３１１Ｃに垂直な面内に移動させる機構を備える。駆動部３２４の動作は、ボディ駆動制御部２１が制御する。駆動部３２４において、瞳分割光学系４０を移動させるためのアクチュエータとしては、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ、圧電素子を使用できる。
【００８２】
次に、像点の移動の具体例について、図面を参照しつつ説明する。図２２は、第４実施形態における撮像素子３２０、瞳分割光学系３４０、及び偏光素子部３５０の位置関係を示す平面図である。図２３は、図２２の状態から、液晶素子３５１における偏光方向を切り替えた後の状態を示す平面図である。
【００８３】
図２２においては、撮像素子３２０の画素１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌ、ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ａ’−ｒ、ａ’−ｌはコンデンサレンズＣ３１に、像点ｃ’−ｒ、ｃ’−ｌはコンデンサレンズＣ３２に、像点ｅ’−ｒ、ｅ’−ｌはコンデンサレンズＣ３３に、像点ｇ’−ｒ、ｇ’−ｌはコンデンサレンズＣ３４に、像点ｉ’−ｒ、ｉ’−ｌはコンデンサレンズＣ３５に、像点ｋ’−ｒ、ｋ’−ｌはコンデンサレンズＣ３６に、それぞれ対応する。
【００８４】
図２３においては、撮像素子３２０の画素３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、．．．は、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌ、ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌ、ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌ、ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌ、ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌ、．．．にそれぞれ対応する。また、像点ｂ’−ｒ、ｂ’−ｌはコンデンサレンズＣ３２に、像点ｄ’−ｒ、ｄ’−ｌはコンデンサレンズＣ３３に、像点ｆ’−ｒ、ｆ’−ｌはコンデンサレンズＣ３４に、像点ｈ’−ｒ、ｈ’−ｌはコンデンサレンズＣ３５に、像点ｊ’−ｒ、ｊ’−ｌはコンデンサレンズＣ３６に、それぞれ対応する。
なお、図２２及び図２３では、瞳分割光学系３４０が、撮像素子３２０の画素ピッチの１倍で配置されている例を示している。また、図２３においては、液晶素子３５１における偏光方向を切り替えたことにより、画素１、２及びコンデンサレンズＣ３１に対応する像点がない。
【００８５】
撮像素子３２０の各画素は、撮影光学系１２の射出瞳の特定領域を透過した光束を受光するように構成されている。そのため、瞳分割光学系３４０を透過した光束は、撮像光学系１２の射出瞳の全領域を透過した光束を受光した場合に比べて信号が劣化してしまう。
【００８６】
画像信号取得部３０は、駆動部３２４による液晶素子３５１における偏光方向の切り替えの前後の画素信号を取得する。切り替え前（図２２）において、画素信号取得部３０は、物点ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの像信号を取得する。切り替え後（図２３）において、画素信号取得部３０は、物点ｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの像信号を取得する。つづいて、画素信号取得部３０は、演算手段として、例えば、像点ａ’−ｌ、ｃ’−ｌ、ｅ’−ｌ、ｇ’−ｌ、ｉ’−ｌ、ｋ’−ｌの信号と、像点ａ’−ｒ、ｃ’−ｒ、ｅ’−ｒ、ｇ’−ｒ、ｉ’−ｒ、ｋ’−ｒの信号と、に基づいてデフォーカス量を演算する。さらに、画像信号取得部３０は、画像構成手段として、例えば、ａ’−ｌとａ’−ｒの画素信号を画素加算して切り替え前後のそれぞれの信号を構成した後、構成した移動前後の信号より高解像度の画像データを構成する。
なお、その他の構成、作用、効果、変形例については、第１実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上のように、本発明は、撮像用画素と焦点検出用画素を２次元的に配列した撮像装置に有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１１      デジタルスチルカメラ
１１Ａ    交換レンズ
１１Ｂ    カメラボディ
１１Ｃ    光軸
１２      撮影光学系
１５      レンズ駆動制御部
１６      ズーミング用レンズ
１７      レンズ
１８      フォーカシング用レンズ
１９      絞り
２０      撮像素子
２１      ボディ駆動制御部
２３      撮像素子駆動回路
２４      移動部
２６      表示素子
２９      メモリカード
３０      画像信号取得部
４０      瞳分割光学系
４１      コンデンサレンズ
４２      セパレータレンズ
５０      カラーフィルタ
１１１    デジタルスチルカメラ
１１１Ａ  交換レンズ
１１１Ｂ  カメラボディ
１１１Ｃ  光軸
１２０    撮像素子
１２４    移動部
１４０    瞳分割光学系
１５０    カラーフィルタ
２１０    像移動用レンズ
２１１    デジタルスチルカメラ
２１１Ａ  交換レンズ
２１１Ｂ  カメラボディ
２１１Ｃ  光軸
２１２    撮像光学系
２２０    撮像素子
２４０    瞳分割光学系
２５０    移動部
３１１    デジタルスチルカメラ
３１１Ａ  交換レンズ
３１１Ｂ  カメラボディ
３１１Ｃ  光軸
３２０    撮像素子
３２４    駆動部
３４０    瞳分割光学系
３５０    偏光素子部
３５１    液晶素子
３５２    複屈折板
【図１】
2012042859.tif 000003
【図２】
2012042859.tif 000004
【図３】
2012042859.tif 000005
【図４】
2012042859.tif 000006
【図５】
2012042859.tif 000007
【図６】
2012042859.tif 000008
【図７】
2012042859.tif 000009
【図８】
2012042859.tif 000010
【図９】
2012042859.tif 000011
【図１０】
2012042859.tif 000012
【図１１】
2012042859.tif 000013
【図１２】
2012042859.tif 000014
【図１３】
2012042859.tif 000015
【図１４】
2012042859.tif 000016
【図１５】
2012042859.tif 000017
【図１６】
2012042859.tif 000018
【図１７】
2012042859.tif 000019
【図１８】
2012042859.tif 000020
【図１９】
2012042859.tif 000021
【図２０】
2012042859.tif 000022
【図２１】
2012042859.tif 000023
【図２２】
2012042859.tif 000024
【図２３】
2012042859.tif 000025