(57)【要約】【課題】赤外収差の影響を排除し、小型化が可能な受光装置。【解決手段】第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第１の複数の受光部とを有する第１の画素と、第２のマイクロレンズと、前記第２のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第２の複数の受光部と、前記第２の複数の受光部に向かう光から可視光より長い波長の光を除去するフィルター５８を有する第２の画素とを備え、複数の前記第１の画素と複数の前記第２の画素とが、前記第１のマイクロレンズの光軸および前記第２のマイクロレンズの光軸と交差する面に沿って配置されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第１の複数の受光部とを有する第１の画素と、
第２のマイクロレンズと、前記第２のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第２の複数の受光部と、前記第２の複数の受光部に向かう光から可視光より長い波長の光を除去するフィルターを有する第２の画素とを備え、
複数の前記第１の画素と複数の前記第２の画素とが、前記第１のマイクロレンズの光軸および前記第２のマイクロレンズの光軸と交差する面に沿って配置されていることを特徴とする受光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受光装置において、
前記第２の画素は、前記マイクロレンズに前記フィルターの層が形成されていることを特徴とする受光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の受光装置において、
前記第１の画素と前記第２の画素とは交互に配置されていることを特徴とする受光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の受光装置において、
前記第１の画素と前記第２の画素は、前記第１のマイクロレンズと前記第２のマイクロレンズとが平面上に配列されたマイクロレンズアレイと、前記第１の複数の受光部と前記第２の複数の受光部とが平面上に配列された受光部アレイとから構成されていることを特徴とする受光装置。
【請求項５】
結像光学系を透過した光を受光する請求項１〜４のいずれか一項に記載の受光装置と、
前記第１の画素および前記第２の画素の少なくとも一方の受光部出力に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の焦点検出装置において、
被写体の輝度を検出する輝度検出手段を備え、
前記焦点検出手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度が第１の所定値以上の場合は、前記第２の画素の受光部出力に基づいて前記焦点検出を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の焦点検出装置において、
焦点検出用補助光を照射する照射装置を備え、
前記焦点検出手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度が前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の場合は、前記照射装置により前記補助光を照射し、前記第２の画素の受光部出力に基づいて前記焦点検出を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記輝度検出手段により検出された輝度が前記第１の所定値より小さく、かつ前記第２の所定値よりも大きい場合は、前記照射装置により前記補助光を照射し、前記第１の画素の受光部出力と前記第２の画素の受光部出力とに基づいて前記焦点検出を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記第１の画素の受光部出力と前記第２の画素の受光部出力とに基づいて近赤外光より長い波長の光に対する受光部出力を推定し、この推定された受光部出力により前記焦点検出を行った結果と、前記第１の画素の受光部出力に基づいて前記焦点検出を行った結果とに基づいて、前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記第１の画素の受光部出力と前記第２の画素の受光部出力とに基づいて被写体光の波長を推定し、推定結果の波長に応じて前記焦点検出の結果を補正することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の焦点検出装置において、
焦点検出用補助光を照射する照射装置と、  
前記第１の画素の受光部出力と前記第２の画素の受光部出力とに基づいて近赤外光より長い波長の光に対する受光部出力を推定し、この推定された受光部出力により前記焦点検出を行った結果と、前記第１の画素の受光部出力に基づいて前記焦点検出を行った結果との差を、前記結像光学系の赤外収差補正値として記憶する補正値算出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記第１の画素は、前記照射装置の前記補助光の照射パターンに応じて配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は受光装置および焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近赤外波長の補助光を暗い被写体に照射して焦点検出を行う焦点検出装置において、撮影光学系や焦点検出光学系の赤外収差による焦点検出精度への影響を低減しながら、暗い被写体に対する焦点検出の安定性を向上させるようにした焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開昭６３−１３１１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の焦点検出装置では、被写体輝度に応じてカット波長の異なる２種類の長波長カットフィルターを切り換えるようにしているので、装置が大型になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第１の複数の受光部とを有する第１の画素と、第２のマイクロレンズと、第２のマイクロレンズを通過した光を受光可能な第２の複数の受光部と、第２の複数の受光部に向かう光から可視光より長い波長の光を除去するフィルターを有する第２の画素とを備え、複数の第１の画素と複数の第２の画素とが、第１のマイクロレンズの光軸および第２のマイクロレンズの光軸と交差する面に沿って配置されている。
（２）  請求項２の発明は、請求項１に記載の受光装置において、第２の画素は、マイクロレンズにフィルターの層が形成されている。
（３）  請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の受光装置において、第１の画素と第２の画素とは交互に配置されている。
（４）  請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の受光装置において、第１の画素と第２の画素は、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとが平面上に配列されたマイクロレンズアレイと、第１の複数の受光部と第２の複数の受光部とが平面上に配列された受光部アレイとから構成されている。
（５）  請求項５の発明は、結像光学系を透過した光を受光する請求項１〜４のいずれか一項に記載の受光装置と、第１の画素および第２の画素の少なくとも一方の受光部出力に基づいて結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える焦点検出装置である。
（６）  請求項６の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、被写体の輝度を検出する輝度検出手段を備え、焦点検出手段は、輝度検出手段により検出された輝度が第１の所定値以上の場合は、第２の画素の受光部出力に基づいて焦点検出を行う。
（７）  請求項７の発明は、請求項６に記載の焦点検出装置において、焦点検出用補助光を照射する照射装置を備え、焦点検出手段は、輝度検出手段により検出された輝度が第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の場合は、照射装置により補助光を照射し、第２の画素の受光部出力に基づいて焦点検出を行う。
（８）  請求項８の発明は、請求項７に記載の焦点検出装置において、焦点検出手段は、輝度検出手段により検出された輝度が第１の所定値より小さく、かつ第２の所定値よりも大きい場合は、照射装置により補助光を照射し、第１の画素の受光部出力と第２の画素の受光部出力とに基づいて焦点検出を行う。
（９）  請求項９の発明は、請求項８に記載の焦点検出装置において、焦点検出手段は、第１の画素の受光部出力と第２の画素の受光部出力とに基づいて近赤外光より長い波長の光に対する受光部出力を推定し、この推定された受光部出力により焦点検出を行った結果と、第１の画素の受光部出力に基づいて焦点検出を行った結果とに基づいて、結像光学系の焦点調節状態を検出する。
（１０）  請求項１０の発明は、請求項８に記載の焦点検出装置において、焦点検出手段は、第１の画素の受光部出力と第２の画素の受光部出力とに基づいて被写体光の波長を推定し、推定結果の波長に応じて焦点検出の結果を補正する。
（１１）  請求項１１の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、焦点検出用補助光を照射する照射装置と、第１の画素の受光部出力と第２の画素の受光部出力とに基づいて近赤外光より長い波長の光に対する受光部出力を推定し、この推定された受光部出力により焦点検出を行った結果と、第１の画素の受光部出力に基づいて焦点検出を行った結果との差を、結像光学系の赤外収差補正値として記憶する補正値算出手段とを備える。
（１２）  請求項１２の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、第１の画素は、照射装置の補助光の照射パターンに応じて配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、赤外収差による焦点検出精度への影響を排除した小型の焦点検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の焦点検出装置を一眼レフレックス・デジタルスチルカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明は一実施の形態の一眼レフレックス・デジタルスチルカメラに限定されず、レンズ一体型のコンパクトデジタルカメラやビデオカメラなど、あるいはフィルムカメラにも適用することができる。
【０００８】
図１は一実施の形態の撮像装置の構成を示す断面図である。なお、図１では本願発明の焦点検出装置に係わる機器および装置以外の機器および装置については図示と説明を省略する。一実施の形態のカメラは、カメラボディ１に交換レンズ２が着脱可能に装着され、交換レンズ２は各種の撮影レンズを内蔵した交換レンズに交換可能である。また、一実施の形態のカメラは、カメラボディ１にフラッシュ装置３が着脱可能に装着される。
【０００９】
カメラボディ１は、メインミラー１１、サブミラー１２、フィルター１３、シャッター１４、撮像素子１５、焦点検出装置１６、ペンタダハプリズム１７、接眼レンズ１８、電気接点１９、ボディ駆動制御装置２０などを備えている。フィルター１３は、光学的ローパスフィルターと赤外線カットフィルターを合わせたものである。撮像素子１５はＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成され、撮影レンズ２１により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する。焦点検出装置１６は、撮影レンズ２１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する。ボディ駆動制御装置２０は不図示のマイクロコンピューター、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバーターなどから構成され、カメラの各種演算、シーケンス制御、撮像素子の駆動制御などを行う。
【００１０】
一方、交換レンズ２は、撮影レンズ２１（レンズ２１ａ〜２１ｅ）、絞り２２、レンズ駆動制御装置２３などを備えている。レンズ駆動制御装置２３は不図示のマイクロコンピューター、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レンズ駆動用アクチュエーター、絞り駆動用アクチュエーターなどから構成され、撮影レンズ２１の焦点調節や絞り２２の開口調節などを行う。なお、カメラボディ１のボディ駆動制御装置２０と交換レンズ２のレンズ駆動制御装置２３は、交換レンズ２のマウント部に設けられた電気接点１９を介して電気的に接続されており、各種情報の授受を行う。
【００１１】
非撮影時には、図１に実線で示すように、メインミラー１１とサブミラー１２が撮影光路中に置かれ、撮影レンズ２１を透過した被写体光の一部はメインミラー１１、ペンタダハプリズム１７、接眼レンズ１８を介して撮影者の目へ導かれ、撮影者に被写体像が視認される。また、被写体光の残りの一部はメインミラー１１、サブミラー１２を介して焦点検出装置１６へ導かれ、焦点検出装置１６により撮影レンズ２１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量が検出される。
【００１２】
撮影時には、図１に破線で示すように、メインミラー１１とサブミラー１２が撮影光路中から待避され、撮像素子１５による被写体像の撮影が行われる。撮像素子１５から出力された被写体像信号は不図示の画像処理装置により処理され、被写体像が不図示のメモリカードなどの記録装置に記録される。
【００１３】
フラッシュ装置３は、撮影時に被写体を照明するためのフラッシュ投光機構（不図示）に加え、焦点検出時に被写体を照明するための投光光学系３１、ＩＲＥＤ（近赤外発光ダイオード）の光源３２、光源駆動装置３３などから構成される焦点検出用補助光投光機構を備える。光源駆動装置３３は、制御装置２０の指令にしたがって光源３２を発光させ、補助光投光光学系３１を介して被写体に特定のパターンを投影する。この補助光投光機構は、被写体が暗くて焦点検出が不可能な場合に、自動的あるいは撮影者の操作に応じて補助光投光動作を行うように構成されている。この補助光投光機構の動作により、暗い被写体でも焦点検出装置１６により焦点検出を行うことができる。
【００１４】
図２は、一実施の形態のカメラに組み込まれている焦点検出光学系の構成を示す。撮影レンズ２１は、撮像素子１５（図１参照）の受光面１５ａに被写体像を結像する。撮影レンズ２１を透過した被写体からの光束（焦点検出用光束）はサブミラー１２（図１参照）の反射面１２ａで反射され、撮像素子受光面１５ａと共役な予定焦点面１６ａへ導かれ、予定焦点面１６ａにおいて被写体像が結像される。なお、この予定焦点面１６ａにおいて被写体像のピントが合うように、撮影レンズ２１の焦点調節が行われる。
【００１５】
像高の高い部分の焦点検出用光束を用いて焦点検出を行う場合には、光路中、具体的には予定焦点面１６ａの近傍から後述するマイクロレンズアレイ５２の間にフィールドレンズ５１を挿入し、像高の高い部分の光線を光軸方向へ曲げるようにしてもよい。以下では、フィールドレンズ５１を無視して説明する。焦点検出装置１６は、マイクロレンズアレイ５２と受光部アレイ５３がカバーガラス５４で蓋をしたパッケージ５５の中に封入されている。
【００１６】
図３はマイクロレンズアレイ５２と受光部アレイ５３を拡大した斜視図である。なお、実際にはマイクロレンズアレイ５２と受光部アレイ５３がほぼ密着しているが、図３では説明を解りやすくするためにそれらを分離して示す。また、図３では各マイクロレンズごとに（Ｘ，Ｙ）アドレスを付して説明する。
【００１７】
マイクロレンズアレイ５２は複数のマイクロレンズが二次元状に配列されて構成され、カメラの予定焦点面１６ａの近傍に配置される。なお、図示を省略するが、マイクロレンズとマイクロレンズとの境界と、その近傍や周辺のマイクロレンズがない平面部には遮光膜が形成されている。なお、後述する遮光隔壁も図示を省略している。受光部アレイ５３はマイクロレンズアレイ５２のごく近傍に配置され、複数の受光部が二次元状に配列されている。
【００１８】
図４はマイクロレンズと受光部の対応関係を示す図である。複数のマイクロレンズが二次元状に配列されるマイクロレンズアレイ５２では、マイクロレンズどうしの境界が図４(ａ)に示すように四角形になる。一方、複数の受光部が二次元状に配列される受光部アレイ５３では、図４(ｂ)に示すように受光部が縦横に隙間なく配列されている。したがって、各マイクロレンズに対応する受光部は、図４(ｃ)に示すようにマイクロレンズどうしの境界で仕切られたハッチングで示す範囲の受光部である。
【００１９】
このように、複数の受光部が二次元状に配列された受光部アレイ５３とマイクロレンズアレイ５２を組み合わせることによって、受光部が形成された受光部アレイ５３のチップとマイクロレンズアレイ５２を貼り付ける工程において、図３に示すＸ方向とＹ方向の位置合わせが不要となり、Ｚ軸周りのみ厳密に位置合わせを行えばよく、製造工程における工数を低減することができる。なお、図４(ｄ)に示すように、マイクロレンズごとに複数の受光部を対応づけて配置してもよいが、図３に示すＸ方向、Ｙ方向の厳密な位置合わせが必要になる。
【００２０】
なお、図３および図４では、マイクロレンズアレイ５２を構成するマイクロレンズと受光部アレイ５３を構成する受光部の数を少なく描いたが、実際にはこれらの数十倍から数百倍のマイクロレンズと受光部を配列したアレイとなる。例えば、横１８ｍｍ、縦１２ｍｍの範囲に、ピッチが縦横とも０．０５ｍｍのマイクロレンズを横に７１９個、縦に４７９個配列して構成する。
【００２１】
図５は一実施の形態の焦点検出装置１６による焦点検出方法を説明するための図であり、図３のＸ−Ｚ平面に平行な断面を示す。なお、図５では遮光隔壁（後述）の図示を省略する。この一実施の形態では、１個のマイクロレンズとそのマイクロレンズに対応する受光部アレイの組を１個の画素と呼ぶ。図５では、各マイクロレンズごとに５個の受光部を有する画素が並んでいる。
【００２２】
なお、マイクロレンズアレイ５２は、複数のマイクロレンズが、マイクロレンズの光軸と直交する平面上に配列されている。受光部アレイ５３の各受光部も、マイクロレンズの光軸と直交する平面上に配列されている。したがって、画素は、マイクロレンズの光軸と直交する平面上に配列されていることになる。
【００２３】
マイクロレンズアレイ５２の各マイクロレンズによる受光部アレイ５３の各受光部の像は、マイクロレンズの頂点よりわずかに被写体側の受光部像結像面１６ｂに結び、この受光部像結像面１６ｂは図２に示すカメラの予定焦点面１６ａの近傍になるように構成されている。
【００２４】
この一実施の形態の焦点検出装置１６は、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出装置である。すなわち、撮影レンズ２１の瞳面上の一対の領域を通過した一対の焦点検出用光束により形成される一対の被写体像の位置ズレ量に基づいて、撮影レンズ２１のデフォーカス量を検出する。具体的な焦点検出方法を以下に説明する。
【００２５】
第１の焦点検出方法は、隣接する画素、または一つおきなどの画素の受光部アレイで検出した一対の被写体像の位置ズレ量に基づいてデフォーカス量を検出する方法である。図５に示すＡ列とＢ列の受光部アレイ上に結像された一対の被写体像は、受光部像結像面１６ｂ上のＡ’、Ｂ’で示す「マイクロレンズによる受光部アレイの逆投影像」の位置に、撮像レンズ２１により結像される一対の被写体像に対応する。したがって、Ａ列とＢ列の受光部アレイの出力に基づいて、受光部像結像面１６ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ズレ量を検出する。
【００２６】
第２の焦点検出方法は、連続して配置される画素の各受光部アレイの端からｎ番目どうしの受光部出力を繋げた波形が表す合成像と、（ｎ＋ｍ）番目どうしの受光部出力を繋げた波形が表す合成像との位置ズレ量に基づいてデフォーカス量を検出する方法である。図５に示すように、連続して配置される画素の各受光部アレイの端から２番目の受光部ｃの出力を繋げた信号列に対応する像と、端から４番目の受光部ｄの出力を繋げた信号列に対応する像は、受光部像結像面１６ｂ上のＣ’とＤ’で示す「マイクロレンズによる受光部アレイの逆投影像」の位置に撮影レンズ２１により結像される一対の被写体像に対応する。すなわち、受光部ｃを連ねた離散的受光部列Ｃと、受光部ｄを連ねた離散的受光部列Ｄの出力波形が表す合成像がそれぞれＣ’とＤ’の位置の被写体像に対応する。したがって、受光部列Ｃと受光部列Ｄの出力に基づいて、受光部像結像面１６ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ズレ量を検出する。
【００２７】
なお、第２の焦点検出方法の変形例として、図６に示すように、連続して配置される画素の各受光部アレイの端から１番目と２番目の受光部出力を加算した信号列、すなわち、合成受光部ｃが連なる受光部列Ｃの出力波形と、端から４番目と５番目の受光部出力を加算した信号列、すなわち、合成受光部ｄが連なる受光部列Ｄの出力波形に基づいて、画素結像面１６ｂ上の撮影レンズ２１により結像された一対の被写体像の位置ズレ量を検出するようにしてもよい。つまり、隣接した複数の受光部の出力を合成して１個の受光部出力としてもよい。
【００２８】
図７は焦点検出装置１６の詳細な構成を示すブロック図である。二次元受光部アレイ５３（図３参照）の出力はＡ／Ｄコンバーター５４によりデジタル信号に変換され、いったんメモリ５５に記憶される。マイクロコンピューター５６はソフトウエア形態により合成信号列作成部５６ａ、像ズレ演算部５６ｂおよびフォーカス量算出部５６ｃを備え、メモリ５５から受光部アレイ５３の出力データを読み出し、合成信号列作成部５６ａにより第１信号列{ａ(i)}＝ａ(1)，ａ(2)，ａ(3)，・・・と、第２信号列{ｂ(i)}＝ｂ(1)，ｂ(2)，ｂ(3)，・・・を作成する。
【００２９】
ここで、上述した第１の焦点検出方法の場合は、信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}は図５に示す隣接する画素Ａ、Ｂの各受光部アレイの受光部出力の並びである。また、上述した第２の焦点検出方法の場合は、信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}は図５に示す受光部列ＣとＤの出力の並びである。
【００３０】
こうして得られた第１信号列{ａ(i)}と第２信号列{ｂ(i)}に基づいて、公知の方法により像ズレ演算を行い、デフォーカス量を算出する。２つの信号列{ａ(i)}、{ｂ(i)}からデフォーカス量を算出する方法はよく知られており、まず第１信号列{ａ(i)}と第２信号列{ｂ(i)}（ｉ＝１，２，３，・・・）から対応する一対の像の相関量Ｃ(N)を求める。
Ｃ(N)＝Σ｜ａ(i)−ｂ(ｊ)｜  ・・・（１）
（１）式において、シフト数ＮはＮ＝ｊ−ｉであり、Σはｉに関する所定範囲の総和演算を表す。 
【００３１】
（１）式により離散的に求められた相関量Ｃ(N)から次のようにしてシフト量を求める。ここで、相関量Ｃ(N)の中でシフト量Ｎ＝Ｎ０のときに極小値を与える相関量をＣ０とし、シフト量（Ｎ０−１）における相関量をＣｒ、シフト量（Ｎ０＋１）における相関量をＣｆとする。相関量Ｃｒ、Ｃ０、Ｃｆの並びから精密なシフト量Ｎａを求める。
ＤＬ＝０．５・（Ｃｒ−Ｃｆ）  ・・・（２），
Ｅ＝ＭＡＸ{Ｃｆ−Ｃ０、Ｃｒ−Ｃ０）  ・・・（３），
Ｎａ＝Ｎ０＋ＤＬ／Ｅ  ・・・（４）
次に、シフト量Ｎａに、焦点検出面の位置に応じた補正量（定数CONST）を加え、焦点検出面上での像ズレ量Δｎ＝Ｎａ＋CONSTを算出する。さらに、像ズレ量Δｎに検出開角に依存した定数Ｋｆを乗じ、デフォーカス量Ｄｆを算出する。
Ｄｆ＝Ｋｆ・Δｎ  ・・・（５）
【００３２】
以上では横方向の焦点検出方法について説明したが、縦方向についても同様な方法で焦点検出を行うことができる。
【００３３】
図８(ａ)はマイクロレンズアレイ５２を受光部アレイ５３側から見た図、図８(ｂ)はマイクロレンズアレイ５２のＢ断面図（(ａ)図参照）、図８(ｃ)はマイクロレンズアレイ５２のＣ断面図（(ａ)図参照）である。マイクロレンズ５２の各マイクロレンズ間の境界には遮光隔壁５７が形成されている。また、受光部アレイ５３とマイクロレンズアレイ５２との間には赤外カットフィルター５８が形成されている。遮光隔壁５７と赤外カットフィルター５８の形成法については、ガラス製マイクロレンズアレイにフォトリソグラフィで遮光隔壁となる深い溝と赤外カットフィルターが入る凹部を形成し、溝内に遮光性の樹脂を充填硬化させて遮光隔壁５７を形成するとともに、さらに凹部に近赤外光吸収性の樹脂を充填硬化させて赤外カットフィルター５８を形成する。
【００３４】
図８(ａ)に示すマイクロレンズアレイ５２において、ハッチングで表したマイクロレンズには図８(ｂ)に示すように赤外カットフィルター５８が形成されており、その他のマイクロレンズには８図(ｃ)に示すように赤外カットフィルター５８は形成されていない。すなわち、一実施の形態では、複数の画素が二次元配列された撮像素子１５（図１参照）の一行（または一列）おきに赤外カットフィルター５８が設けられた画素行（または画素列）と、赤外カットフィルター５８を設けられていない画素行（または画素列）とが交互に配置されている。
【００３５】
次に、一行（一列）おきに赤外カットフィルター５８が設けられた撮像素子１５を用いた焦点検出方法について説明する。焦点検出時に、受光部アレイの出力または測光センサー（不図示）の出力に基づいて被写体の輝度（明るさ）Ｋを検出し、マイクロコンピューター５６（図７参照）のメモリ（不図示）に記憶されている第１の所定値Ｋ１および第２の所定値Ｋ２（＜Ｋ１）と比較して現在の被写体の明るさを特定する。ここで、被写体の輝度（明るさ）は可視光域の輝度（明るさ）であり、例えば第１の所定値Ｋ１は焦点検出用補助光なしで焦点検出が可能な限界の被写体輝度より少し明るい輝度とし、第２の所定値Ｋ２は焦点検出用補助光なしでは焦点検出が困難な被写体輝度とする。
【００３６】
《ケース１》被写体輝度Ｋが第１の所定値Ｋ１以上で被写体が明るい場合には、赤外カットフィルター５８を備えた画素行（画素列）の画素出力に基づき上述した手順で焦点検出を行う。例えば、図３に示すＹ座標が奇数である画素行の画素出力を用いて焦点検出を行うか、あるいはＸ座標が奇数である画素列の画素出力を用いて焦点検出を行う。
【００３７】
《ケース２》被写体輝度Ｋが第２の所定値Ｋ２以下で被写体が暗い場合には、フラッシュ装置３（図１参照）から焦点検出用補助光を被写体に照射し、赤外カットフィルター５８のない画素行（または画素列）の画素出力に基づいて焦点検出を行う。例えば、図３に示すＹ座標が偶数の画素行の画素出力を用いて焦点検出を行うか、あるいはＸ座標が偶数の画素列の画素出力を用いて上述した手順で焦点検出を行う。この焦点検出結果に対して、装着された撮影レンズ２１（図１参照）に応じた赤外補正データ（図１に示すレンズ駆動制御装置２３のメモリに記憶）に基づいて補正を行う。
【００３８】
《ケース３》被写体輝度Ｋが第１の所定値Ｋ１より小さく、かつ第２の所定値Ｋ２より大きい場合（Ｋ１＞Ｋ＞Ｋ２）にはフラッシュ装置３から補助光を被写体に照射し、次のようにして赤外カットフィルター５８のある画素と赤外カットフィルター５８のない画素の出力に基づいて焦点検出を行う。（１）例えば図９(ａ)に示す（Ｘ，Ｙ）＝（６，４）の位置にある赤外カットフィルター無し画素の塗りつぶして示した受光部（図９(ｂ)参照）において、赤外カットフィルターがある場合の出力を推定するには、隣接する４個の赤外カットフィルター付き画素（５，５）、（７，５）、（７，３）、（５，３）の対応位置の受光部（塗りつぶして図示）出力を平均し、赤外カットフィルター無し画素（６．４）の所望受光部の赤外カットフィルター有りの場合の推定出力とする。そして、この推定出力から赤外カットフィルター無し画素（６，４）の所望受光部の実際の出力を減じて、概ね近赤外光より長波長域の推定出力を得る。
【００３９】
次に、（２）同様な推定方法によって画素（６，４）と同じ行（または同じ列）の画素の近赤外より長波長域の推定出力を求め、画素行（または画素列）の長波長出力信号に基づくデフォーカス量を演算する。さらに、（３）演算結果のデフォーカス量に対して、装着された撮影レンズ２１（図１参照）に応じた赤外補正データ（図１に示すレンズ駆動制御装置２３のメモリに記憶）により補正を行う。
【００４０】
一方、（４）赤外カットフィルター有り画素の行（または列）の画素出力に基づいて上述した手順でデフォーカス量を演算する。そして、（５）赤外カットフィルター無し画素の行（または列）のデフォーカス量演算結果（上記（３）項で算出）と、赤外カットフィルター有り画素の行（または列）のデフォーカス量演算結果（上記（４）項で算出）を合成して最終的なデフォーカス量を求める。この合成方法としては、それぞれの信頼性を評価し、評価結果に応じた重み付け平均値を最終デフォーカス量としてもよいし、単純に平均値を求めて最終デフォーカス量としてもよい。
【００４１】
このように、一実施の形態によれば、赤外収差による焦点検出精度への影響を排除した小型の焦点検出装置を提供することができる。特に、撮影画面内の広い範囲に多くの焦点検出領域を密に配置した焦点検出装置に対して、赤外収差の影響を排除して小型化を図ることができる。また、高周波パターンを有する被写体に対して赤外収差の影響をなくして焦点検出精度を向上させることができる。
【００４２】
《変形例１》なお、焦点検出用補助光を照射するためのフラッシュ装置が装着されていないカメラなど、焦点検出用補助光が照射できない場合には、上述した（２）項および（３）項において補助光を照射しないで上記演算を行えばよい。被写体光に含まれる近赤外成分を利用することによって、赤外カットフィルター有りの画素だけを使うより速く、精度のよい焦点検出ができる。
【００４３】
《変形例２》また、上記ケース２で被写体輝度Ｋが第２の所定値Ｋ２以下の場合には、補助光を照射して赤外カットフィルター無しの画素出力に基づいて焦点検出を行う例を示したが、ケース２で被写体輝度Ｋが第２所定値Ｋ２以下の場合に、補助光を照射して上記ケース３と同様に赤外カットフィルター有りの画素出力と無しの画素出力に基づいて焦点検出を行うようにしてもよい。ケース２の場合の暗い被写体に対しても、焦点検出用補助光にいくらか含まれる可視光成分の反射を利用して焦点検出の精度をわずかに良くすることができる。
【００４４】
《変形例３》さらに、上記ケース１で被写体輝度Ｋが第１の所定値Ｋ１以上の場合には、焦点検出用補助光を照射せずに、赤外カットフィルター付き画素の出力に基づいて焦点検出を行う例を示したが、このケース１において補助光を照射し、上記ケース３と同様に赤外カットフィルター有りの画素出力と無しの画素出力に基づいて焦点検出を行うようにしてもよい。これにより、被写体が明るい場合でも赤外カットフィルター付きの画素列と無しの画素列の両方を焦点検出に用いることができ、より密に被写体像をサンプルでき、高周波パターンに対する焦点検出能力を上げることができる。
【００４５】
《変形例４》さらにまた、赤外カットフィルター有りの画素出力と無しの画素出力に基づいて焦点検出を行う場合に、赤外カットフィルター有りの画素出力と無しの画素出力に基づいて被写体光の波長を推定し、推定結果の波長に応じた補正を焦点検出結果に施すようにしてもよい。
【００４６】
《赤外補正データ取得への応用》上述した一実施の形態の焦点検出装置は、撮影レンズの赤外光による焦点検出時に必要な補正データを取得することに応用できる。あるいは、補正データから逆算して撮影レンズの赤外収差のデータを取得するのに応用できる。すなわち、上記ケース３で被写体輝度Ｋが第１の所定値Ｋ１より小さく、かつ第２の所定値Ｋ２より大きい場合に、上記（３）項で説明した赤外補正を行わず、そのままの演算結果と上記（４）項で説明した赤外カットフィルター有りの画素出力に基づく演算結果の差を求める。その差がその撮影レンズの補正値である。この補正値をカメラボディに記憶しておき、その後の焦点検出時は上記手順における赤外補正値として用いる。
【００４７】
これは、撮影レンズから補正値を求める元となる赤外収差データが読み出せない場合などに利用する。そのような例として、（１）撮影レンズが故障した場合、（２）撮影レンズの製造年度が古く、十分なデータが記録されていない場合、（３）コストダウンのためにデータの記録を省いた仕様になっている場合、（４）製造メーカーが異なり、十分なデータが入手できない場合、などが考えられる。
【００４８】
一実施の形態の焦点検出装置では、焦点検出に利用する瞳（焦点検出に利用する光束が撮影レンズを通過する領域）を、利用する受光部を選択することによって種々変えられる。例えば、図１０(ａ)、(ｂ)に示すように、各画素の複数の受光部の内、４個の受光部出力を加算して一対の信号列ａ(i)、ｂ(i)（ｉ＝１，２，３，・・）を生成し、焦点検出を行う。なお、利用する瞳が異なれば、撮影レンズが同じであっても赤外補正量が異なるので、利用する瞳の種類に応じた複数の赤外補正を求め、撮影レンズまたはカメラボディに記憶しておく。
【００４９】
赤外補正データを取得する実際の手順は、まず、被写体輝度Ｋが第１所定値Ｋ１以下で、かつ第２所定値Ｋ２以上の被写体を探すか、あるいはそのような被写体を作り、次に、操作部材を操作してカメラにレンズデータ取得モードを設定し、カメラを上記被写体に向けてレリーズボタンを半押しする。このとき、カメラは、被写体輝度Ｋが第１所定値Ｋ１以下で、かつ第２所定値Ｋ２以上でない場合は被写体が明るすぎる、もしくは暗すぎる旨を報知する。被写体輝度Ｋが上記条件を満たす場合には、引き続くレリーズ操作にともなって被写体に補助光を照射して焦点検出を行い、補正値を算出して記憶する。
【００５０】
上述した一実施の形態では、赤外カットフィルター有りの画素行（または画素列）と無しの画素行（または画素列）を交互に配置した例を示したが、このような配置により撮影画面内で焦点検出可能な全領域について、赤外収差の影響を排除した高精度な焦点検出を可能にすることができる。また、赤外補正データを生成できる。
【００５１】
《一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態ではマイクロレンズの表面に赤外カットフィルター５８を形成する例を示したが、図１１に示すように受光部上に赤外カットフィルター５９をオンチップで形成してもよい。ただし、この場合にはマイクロレンズアレイのマイクロレンズと、赤外カットフィルター有りの受光部および無しの受光部との位置合わせを正確に行う必要がある。
【００５２】
《一実施の形態の他の変形例》
上述した一実施の形態とその変形例で示した焦点検出装置を特開２００６−３０１１４９号に記載したカメラに搭載してもよい。この場合、同公報の赤外カットフィルター１６は不要で、同公報の１７、１８、１９などで構成された焦点検出装置に代えて上記一実施の形態の焦点検出装置を搭載する。このカメラでは、動画撮影時などに近赤外光のみによって焦点検出が行われる。したがって、近赤外光における焦点検出が行える領域が限定されていると、動画撮影時などの間に焦点検出できる領域が限られることになるので、上記一実施の形態のように赤外カットフィルター有りと無しの画素列を交互に配置するのが適している。
【００５３】
《一実施の形態の他の変形例》
上述した一実施の形態では、赤外カットフィルター有りと無しの画素行（または画素列）を撮影画面の全範囲に交互に配置する例を示したが、例えば図３においてＹ＝１０の画素列だけ赤外カットフィルター無しの画素列としてもよい。また、赤外カットフィルター無しの画素列の長さもマイクロレンズアレイの端から端までとせずに、例えば図３でＸ＝６、８、１０、１２、１４だけ赤外カットフィルターなしの画素としてもよい。特に、赤外カットフィルター無しの画素列の配置は、補助光の照射位置とパターンに応じて決めるのが望ましい。上述したように、これらはカメラボディに組み合わせて使用されるフラッシュ装置などの焦点検出用補助光の照射機能により限定される。
【００５４】
例えば図１２(ａ)に示すように、撮影画面４０の焦点検出範囲４１の中心に縦縞パターン３５２、その左右に横縞パターン３５１、３５３を照射する補助光の場合には、図１２(ｂ)に示すように、画面中心の縦縞パターン３５２に対応する３列の画素行６２を赤外カットフィルター無しとするとともに、画面左右の横縞パターン３５１、３５３にそれぞれ対応する３列の画素列６１、６３を赤外カットフィルターなしとする。そして、これらの画素列６１、６２、６３の出力を用いて焦点検出を行う。
【００５５】
なお、図１２では画素ピッチを粗く描いているが、実際には１／１０あるいはそれ以下の細かいピッチで構成されている。
【００５６】
このように、画面内の一部に赤外カットフィルター無しの画素列を設けることによって、画面内の残りの画素において赤外収差による誤差補正の手間が省かれ、焦点検出演算時間を短縮することができる。特に、移動被写体に対して連続的に焦点検出を行う場合に有効である。
【００５７】
図３に示すマイクロレンズアレイ５２ではマイクロレンズを千鳥配列にした例を示したが、市松配置やハニカム状の配置にしてもよい。ハニカム状配置の場合には縦列はマイクロレンズの隣どうしの間隔が比較的開いてしまうが、このような場合でも焦点検出に支障はない。
【００５８】
なお、一部の画素に設けた赤外カットフィルターとは別に、それより長波長側にカット波長を有する長波長カットフィルターを全画素に設けるとよい。この赤外カットフィルターは、例えば図２に示すカバーガラス５４の直前に配置されてもいいし、カバーガラス自体が赤外カットフィルターを兼ねるようにしてもよい。これにより、（１）赤外カットフィルター無しの画素で検知される光の波長範囲を狭め、赤外収差の補正精度をより良くする効果がある。（２）赤外カットフィルター有りの画素においても、赤外カットフィルターで除去できないより長波長の光をカットすることによって、検知される光の波長範囲を狭め、赤外収差の補正精度をより良くする効果がある。さらに、画素ごとの赤外カットフィルターとして除去する波長範囲がより狭いものでも使用できるので、製作が容易になりコストを低減できる。この場合のカット波長は、補助光の中心波長より長波長側に設けるとよい。このフィルターは、従来の焦点検出装置の赤外カットフィルターと同様にガラス基板に多層膜コートで製作され、比較的シャープな赤外除去特性を持たせることができる。
【００５９】
上述した一実施の形態では、焦点検出装置を可動式ミラーを用いたカメラに搭載した例を示したが、固定式のハーフミラーを用いて反射光を焦点検出装置へ導く一方、ハーフミラーを透過した被写体光を撮像素子へ導く方式のカメラにも適用することができる。また、一眼レフレックスカメラ以外のカメラや、双眼鏡などのカメラ以外の光学機器、あるいは画像を用いる測定器などにも一実施の形態の焦点検出装置を適用することができる。さらに、焦点検出用補助光を照射する装置はフラッシュ装置やカメラボディに限定されず、他の装置や付属品に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】一実施の形態の撮像装置の構成を示す断面図
【図２】一実施の形態のカメラに組み込まれている焦点検出光学系の構成を示す図
【図３】マイクロレンズアレイと受光部アレイを拡大した斜視図
【図４】マイクロレンズと受光部の対応関係を示す図
【図５】一実施の形態の焦点検出装置による焦点検出方法を説明するための図
【図６】一実施の形態の焦点検出装置による他の焦点検出方法を説明するための図
【図７】一実施の形態の焦点検出装置の詳細な構成を示すブロック図
【図８】一実施の形態のマイクロレンズアレイと受光部アレイの詳細を示す図
【図９】近赤外光より長波長域の画素出力の推定方法を説明するための図
【図１０】マイクロレンズと受光部との対応関係を示す図
【図１１】受光部上に赤外カットフィルターを形成した変形例を示す図
【図１２】焦点検出用補助光の照射パターンに応じた画素配置例を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１；カメラボディ、２；レンズ鏡筒、３；フラッシュ装置、１５；撮像素子、１６；焦点検出装置、２０；制御装置、２１；撮影レンズ、５２；マイクロレンズアレイ、５３；受光部アレイ、５８；赤外カットフィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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