JP2008256848A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出用光束の撮影光学系の射出瞳によるケラレを軽減する。
【解決手段】複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ５２と、マイクロレンズのそれぞれに対して複数の光電変換素子が配列された光電変換素子アレイ５３とを備え、撮影光学系を透過した被写体からの光束をマイクロレンズアレイ５２を介して光電変換素子アレイ５３へ導き、光電変換素子アレイ５３の出力信号に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、マイクロレンズアレイ５２を撮影光学系の予定焦点面５ａに対して撮影光学系側に配置するとともに、マイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役面５ｂが、撮影光学系の射出瞳２１ｄとマイクロレンズアレイ５２との間のマイクロレンズアレイ５２寄りの位置となるように、マイクロレンズアレイ５２と光電変換素子アレイ５３とを配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は焦点検出装置と撮像装置に関する。

撮影光学系の予定焦点面から後方に所定距離だけ離れた位置に、マイクロレンズアレイと各マイクロレンズに対応して複数の光電変換素子を有する光電変換素子アレイとを配置し、光電変換素子アレイの出力に基づいて撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束による像に対応する対の信号列を抽出し、対の信号列の位相のズレを検出して撮影光学系の焦点調節状態を検出す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）。

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。
特開２００７−０１１３１４号公報

しかしながら、上述した焦点検出装置では、マイクロレンズを介して光電変換素子に入射する焦点検出用光束が撮影光学系の射出瞳によりけられる可能性がある。

（１） 請求項１の発明は、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズのそれぞれに対して複数の光電変換素子が配列された光電変換素子アレイと、撮影光学系を透過した被写体からの光束をマイクロレンズアレイを介して光電変換素子アレイへ導き、光電変換素子アレイの出力信号に基づいて撮影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た焦点検出装置であって、マイクロレンズアレイを撮影光学系の予定焦点面に対して撮影光学系側に配置するとともに、マイクロレンズアレイに関する光電変換素子アレイの共役面が、撮影光学系の射出瞳とマイクロレンズアレイとの間のマイクロレンズアレイ寄りの位置となるように、マイクロレンズアレイと光電変換素子アレイとを配置する。
（２） 請求項２の焦点検出装置は、マイクロレンズにより共役面に逆投影される光電変換素子の像のピッチが、マイクロレンズの配列ピッチより小さくなるように、マイクロレンズアレイと光電変換素子アレイを含む光学要素を構成するようにしたものである。
（３） 請求項３の焦点検出装置は、焦点検出手段によって、マイクロレンズに対応する複数の光電変換素子の出力信号から第１信号列を生成するとともに、他のマイクロレンズに対応する複数の光電変換素子の出力信号から第２信号列を生成し、第１信号列で示される波形の位相と第２信号列で示される波形の位相とのずれを求め、ずれに基づいて予定焦点面における撮影光学系の焦点調節状態を検出するようにしたものである。
（４） 請求項４の焦点検出装置は、焦点検出手段によって、少なくとも一部のマイクロレンズのそれぞれに対する複数の光電変換素子の出力信号のうち、対応する光電変換素子の出力信号を選択して第１信号列を生成するとともに、複数の光電変換素子の出力信号のうち、第１信号列とは異なり、且つ対応する光電変換素子の出力信号を選択して第２信号列を生成し、第１信号列で示される波形の位相と第２信号列で示される波形の位相とのずれを求め、ずれに基づいて予定焦点面における撮影光学系の焦点調節状態を検出するようにしたものである。
（５） 請求項５の焦点検出装置の光電変換素子アレイは、マイクロレンズアレイが複数のマイクロレンズが二次元状に配列されたものであって、複数の光電変換素子が第１方向に配列された第１アレイ群と、第１方向とは異なる第２方向に配列された第２アレイ群とを備える。
（６） 請求項５の焦点検出装置の光電変換素子アレイは、複数の光電変換素子が二次元状に配列されている。
（７） 請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置である。

本発明によれば、光電変換素子アレイへ導かれる焦点検出用光束が撮影光学系の射出瞳によりけられにくくなり、像ずれ量を正確に検出して焦点検出精度を向上させることができる。

図１は、一実施の形態の焦点検出装置を備えた一眼レフレックス・デジタルスチルカメラ（撮像装置）の横断面図を示す。なお、本願発明の焦点検出装置に関わる機器および装置以外のカメラの一般的な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では、カメラボディ１にレンズ鏡筒２が装着されている。レンズ鏡筒２は各種の撮影レンズ２１に交換可能である。

カメラボディ１はペリクルミラー１１、フィルター１２、シャッター１３、撮像素子１４、焦点検出装置１５、ボディ駆動制御装置１６、接点１７、モニター１８、画像処理回路１９、メモリカード書き込み装置２０などを備えている。フィルター１２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の特性を併せ持つフィルターである。撮像素子１４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する。

焦点検出装置１５は撮影レンズ２１の焦点調節状態を検出する。この焦点調節装置１５につていは詳細を後述する。ボディ駆動制御装置１６はマイクロコンピューター、メモリ、Ａ／Ｄコンバーター、駆動制御回路などから構成され、マイクロコンピューターのソフトウエア形態によりカメラの各種演算や制御を行う。

ボディ駆動制御装置１６はまた、レンズ鏡筒２に内蔵されるレンズ駆動制御装置２３とレンズマウント部の接点１７を介して通信を行い、撮影レンズ２１の焦点調節指令や絞り開口指令を送信するとともに、撮影レンズ２１のレンズ位置情報や絞り開口情報を受信する。モニター１８はＬＣＤであり、撮像素子１４により撮像したスルー画像や撮影画像の他に、撮影に関する各種情報を表示する。

一方、レンズ鏡筒２は、レンズ２１ａ、ズーミングレンズ２１ｂ、フォーカシングレンズ２１ｃなどから構成される撮影レンズ２１と、絞り２２、レンズ駆動制御装置２３などを備えている。なお、撮影レンズ２１と絞り２２の構成と配置は撮影光学系の機器と配置の一例を代表的に表したものであり、種々の構成と配置が可能である。

レンズ駆動制御装置２３はマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路、アクチュエーターなどから構成され、フォーカシングレンズ２１ｃを駆動制御して撮影レンズ２１の焦点調節を行うとともに、絞り２２を駆動制御して開口径を調節する。レンズ駆動制御装置２３はまた、ボディ駆動制御装置１６と通信を行い、焦点調節指令や絞り開口指令を受信するとともに、レンズ位置情報や絞り開口情報を送信する。

撮影レンズ２１を透過した被写体からの光束は、その一部が撮影光路中に配置されるペリクルミラー１１により反射され、フィルター１２およびシャッター１３を介して撮像素子１４へ導かれる。撮像素子１４の受光面上に結像された被写体像は、撮像素子１４により画像信号へ変換され、画像処理回路１９により処理された後、メモリカードなどの記録媒体（不図示）に記録されるとともに、モニター１８に表示される。

一方、撮影レンズ２１を透過した被写体からの光束の他の一部は、ペリクルミラー１１を透過して焦点検出装置５へ導かれ、焦点検出装置５により撮影レンズ２１の焦点調節状態が検出される。なお、図示を省略するが、撮像素子１４により撮像された被写体像は、ＥＶＦ（電気的ビューファインダー）により表示され、接眼レンズ（不図示）を介して撮影者の観察に供せられる。

図２は一実施の形態の焦点検出装置５の光学系の構成を示す。図２において、２１ｄは撮影レンズ２１の射出瞳面、１４ａは撮像素子１４の受光面である。５ａは、ペリクルミラー１１に関する撮像素子受光面１４ａの共役面であり、撮影レンズ２１のピント合わせの目標となる予定焦点面である。また、５ｂは、マイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役面であり、この明細書では“画素像結像面”と呼ぶ。

この一実施の形態の焦点検出装置５は、図３に示すように、複数のマイクロレンズ５２ａが二次元状に配列されたマイクロレンズアレイ５２の背面近傍に、マイクロレンズ５２ａごとに複数の光電変換素子５３ａが二次元状に配列された光電変換素子アレイ５３が配置される。これらのマイクロレンズアレイ５２と光電変換素子アレイ５３はパッケージ５５の中に収められ、前面に赤外線カットフィルターを兼ねるカバーガラス５４が被せられる。

なお、この一実施の形態ではマイクロレンズごとに光電変換素子アレイを分割した例を示すが、マイクロレンズごとに分割せず、複数の光電変換素子を二次元状に展開した光電変換素子を用いてもよい。

図４は、マイクロレンズアレイ５２による光電変換素子アレイ５３の“画素像結像面”５ｂへの投影関係を示す。上述したように、画素像結像面５ｂはマイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役面である。この一実施の形態では、マイクロレンズアレイ５２により光電変換素子アレイ５３の像を画素像結像面５ｂに逆投影したとき、各光電変換素子５３ａの像ピッチが各マイクロレンズ５２ａの配列ピッチより小さくなるように、マイクロレンズアレイ５２や光電変換素子アレイ５３などの光学要素を構成している。これにより、焦点検出に用いる被写体像をサンプリングする際に、焦点検出用画素どうしの境界に存在する不感帯部を実質的に狭くすることができ、密度の高い被写体像を検出して焦点検出精度を向上させることができる。

また、この一実施の形態では、撮影レンズ２１の予定焦点面５ａ上の１点を通過する所定開口の被写体光束が、複数のマイクロレンズ５２ａに入射するように、マイクロレンズアレイ５２や光電変換素子アレイ５３などの光学要素を構成している。焦点検出装置１５は演算制御回路（不図示）を備え、撮影レンズ２１により画素像結像面５ｂ上に結像された被写体像をマイクロレンズアレイ５２を介して光電変換素子アレイ５３で受光し、光電変換素子アレイ５３から出力される信号に基づいて撮影レンズ２１の焦点調節状態を検出する。

この一実施の形態では、１つのマイクロレンズ５２ａと、１つのマイクロレンズ５２ａに対応する複数の光電変換素子５３ａの組を便宜上、１つの画素と呼ぶ。図４においては、１個のマイクロレンズ５２ａと５個の光電変換素子５３ａの組が１個の画素を構成している。光電変換素子５３ａのマイクロレンズ５２ａによる像は、上述したようにマイクロレンズ５２ａの頂点よりも被写体側の画素像結像面５ｂに結ぶ構成になっており、この面５ｂは撮影レンズ２１の予定焦点面５ａより撮影レンズ寄りに配置される。

この一実施の形態の焦点検出装置１５は、撮影レンズ２１の射出瞳２１ｄ（図２参照）の異なる領域を通過した被写体光による像どうしの位置ずれ量に基づいて焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を演算するもので、いわゆる瞳分割型位相差検出方式である。具体的には、以下の方法でデフォーカス量を演算する。

第１の計算方法は、隣接する画素、あるいは数個おきの画素の光電変換素子列で検出した像どうしのずれ量に基づいてデフォーカス量を演算する方法である。例えば図４において、隣接する二つの画素に対応する光電変換素子列ＡとＢ上にマイクロレンズ５２ａにより結像される像は、画素像結像面５ｂの“光電変換素子列の逆投影像”Ａ’とＢ’の位置に撮影レンズ２１により結像される被写体像に相当する。したがって、光電変換素子列Ａ、Ｂの出力信号に基づいて像ずれ量を検出し、デフォーカス量に変換する。

第２の計算方法は、連続して配列される複数の画素において、各画素の例えば端からｎ番目の光電変換素子５３ａで受光した像を並べて得られる像と、各画素の端から(ｎ＋ｍ)番目の光電変換素子５３ａで受光した像を並べて得られる像とのずれ量に基づいてデフォーカス量を演算する方法である。例えば図４において、各画素の左から２番目の光電変換素子ｃで受光した像を並べた像Ｃと、各画素の左から４番目の光電変換素子ｄで受光した像を並べた像Ｄは、画素像結像面５ｂの“光電変換素子列の逆投影像”Ｃ’とＤ’の位置に撮影レンズ２１により結像される被写体像に相当する。したがって、光電変換素子列“Ｃ”と“Ｄ”の出力信号に基づいて像ずれ量を検出し、デフォーカス量に変換する。

なお、上述した第２の計算方法の変形例として、図５に示すように連続して配列される複数の画素において、各画素の左から１番目と２番目の光電変換素子で受光した像“ｃ”を並べた像Ｃと、各画素の左から４番目と５番目の光電変換素子で受光した像“ｄ”を並べた像Ｄは、画素像結像面５ｂの“光電変換素子列の逆投影像”Ｃ’とＤ’の位置に撮影レンズ２１により結像される被写体像に相当する。したがって、各画素の左から１番目と２番目の光電変換素子出力を加算して並べた信号列と、各画素の左から４番目と５番目の光電変換素子出力を加算して並べた信号列とに基づいて像ずれ量を検出し、デフォーカス量に変換する。

図６は一実施の形態の焦点検出装置１５の構成を示すブロック図である。光電変換素子アレイ５３の出力はＡ／Ｄコンバーター５６によりデジタル信号に変換され、メモリ５７に一時記憶される。マイクロコンピューター５８はメモリ５７から光電変換素子アレイ５３の出力データを読み取り、信号列生成部５８ａで上記第１および第２の計算方法により第１信号列{ａ(i)}（ｉ＝１，２，３，・・）と第２信号列{ｂ(i)}（ｉ＝１，２，３，・・）を生成する。

第１の計算方法によれば、隣接する画素、もしくは数個おきの画素において、一方の画素の光電変換素子出力を並べて第１信号列{ａ(i)}を、他方の画素の光電変換素子出力を並べて第２信号列{ｂ(i)}をそれぞれ生成する。一方、第２の計算方法によれば、連続して配列される複数の画素において、各画素の端からｎ番目の光電変換素子出力を並べて第１信号列{ａ(i)}を、各画素の端から(ｎ＋ｍ)番目の光電変換素子出力を並べて第２信号列{ｂ(i)}をそれぞれ生成する。

次に、マイクロコンピューター５８は像ずれ量演算部５８ｂで第１信号列{ａ(i)}と第２信号列{ｂ(i)}の相関量を次式により演算する。
Ｃ(N)＝Σ｜ａ(i)−ｂ(j)｜ ・・・（１）
（１）式において、Σはｉ＝ｐＬ〜ｑＬの総和演算を表し、シフト数Ｎ＝ｊ−ｉである。こうして離散的に得られた相関量Ｃ(N)からシフト量を求める。まず、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)のときの相関量をＣｒとし、さらにシフト量(Ｎ０＋１)のときの相関量をＣｆとした場合に、相関量Ｃｒ、Ｃ０、Ｃｆの並びから精密なシフト量Ｎａを３点内挿式により求める。
ＤＬ＝０．５×（Ｃｒ−Ｃｆ） ・・・（２）、
Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃｆ−Ｃ０、Ｃｒ−Ｃ０） ・・・（３）、
Ｎａ＝Ｎ０＋ＤＬ／Ｅ ・・・（４）

次に、得られたシフト量Ｎａに焦点検出面の位置に応じた補正量Ｃ（定数）を加え、焦点検出面上における像ずれ量Δｎを求める。
Δｎ＝Ｎａ＋Ｃ ・・・（５）
さらに、マイクロコンピューター５８はデフォーカス量演算部５８ｃで検出開角に応じた定数Ｋｆを用いて次式により像ずれ量Δｎからデフォーカス量Ｄｆに変換する。
Ｄｆ＝Ｋｆ×Δｎ ・・・（６）

ここで、図２に示すように、マイクロレンズアレイ５２と光電変換素子アレイ５３を収納したパッケージ５５を外界と遮断するために封止するカバーガラス５４は、光電変換素子アレイ５３の分光感度特性と、実際に撮像素子１４で撮像される被写体像の分光感度特性とを一致させるための赤外線カットフィルターを兼ねている。このカバーガラス５４の表面にゴミが付着すると、光電変換素子アレイ５３により検出される被写体像にゴミの像が重畳し、像ずれ量を正確に検出できなくなる。

従来の自動焦点一眼レフカメラでは、精度よく焦点検出を行うために再結像レンズに関する光電変換素子アレイの共役面（一実施の形態の画素像結像面５ｂに相当）を、撮影レンズの予定焦点面と一致させている。また、焦点検出モジュールへ被写体光が入射する側の表面、すなわち焦点検出モジュールのカバーガラスまたはコンデンサレンズの前面をカメラの予定焦点面から後方にずらして配置している。この理由は、予定焦点面近傍にゴミが付着すると、光電変換素子アレイで受光する被写体像にゴミの像が鮮鋭に重畳し、大きな焦点検出誤差が生じるのを防止するためである。

しかし、カバーガラスの表面やコンデンサーレンズの前面などのゴミが付着するおそれのある面を、光電変換素子アレイの共役面からずらすと、光電変換素子アレイ上ではゴミの像がぼけるのでその影響が緩和される。このとき、もしカバーガラスの表面やコンデンサーレンズの前面を光電変換素子アレイの共役面より前方にずらすと、従来の自動焦点一眼レフカメラの構成上、カバーガラスやコンデンサーレンズの部材が撮影光路中に入ることになり、後方にずらすしか方法がなかった。

一実施の形態においても、マイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役面（画素像結像面５ｂ）からカバーガラス５４をずらして配置する。しかしながら、一実施の形態の焦点検出光学系では、各光電変換素子５３ａに導かれる焦点検出用光束の“広がり”が小さい、つまり撮影レンズ２１の射出瞳２１ｄでの焦点検出用光束の大きさが小さいので、ゴミの位置が前後にずれても光電変換素子アレイ５３上でのゴミ像のボケは少なく、一実施の形態における上記対策は従来の自動焦点一眼レフカメラに比べて効果が薄い。

そこで、一実施の形態では、撮影レンズ２１の焦点がずれている場合でも、めったに像を結ばないような位置、つまり予定焦点面５ａの前方の位置に、ゴミが付着する可能性のあるカバーガラス５４の表面を配置する。これにより、カメラの小型化も可能になる。

次に、撮影レンズ２１の開口による焦点検出用光束のケラレの問題を考察する。光電変換素子アレイ５３の周辺部の光電変換素子５３ａは、撮影レンズ２１の開口によりけられやすい。けられ方が予め分かっていれば、例えばけられた光電変換素子５３ａの出力を用いずに焦点検出を行うことも可能である。上述した第１および第２の計算方法において、像ズレ量演算に用いる光電変換素子列の内、周辺部がけられた光電変換素子列では、けられた光電変換素子を除いた短い光電変換素子列として扱う。第１の計算方法の場合には、けられた光電変換素子５３ａが多い光電変換素子列は、その光電変換素子列を用いず、他の光電変換素子列を用いて演算することも可能である。

一実施の形態では、マイクロレンズアレイ５２を撮影レンズ２１の予定焦点面５ａよりも撮影レンズ２１寄りに配置するとともに、マイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役面（画素像結像面５ｂ）が、撮影レンズ２１の射出瞳２１ｄとマイクロレンズアレイ５２の間のマイクロレンズアレイ５２寄りの位置となるように、マイクロレンズアレイ５２と光電変換素子アレイ５３を配置した。これにより、マイクロレンズアレイ５２に関する光電変換素子アレイ５３の共役位置（画素像結像面５ｂ）を、撮影レンズ２１の予定焦点面５ａと同位置や、後方にオフセットする場合に比べ、撮影レンズ２１の射出瞳２１ｄに近くなるため、光電変換素子アレイ５３へ導かれる焦点検出用光束が撮影レンズ２１の射出瞳によりけられにくくなるか、または、けられの度合いが軽くなり、像ずれ量を正確に検出して焦点検出精度を向上させることができる。

また、光電変換素子アレイ５３の出力信号に基づいて撮影レンズ２１の絞りの位置と大きさを推定する場合でも、絞りのエッジ像が比較的鮮鋭に光電変換素子アレイ５３上に結像されるので、画素像結像面５ｂを撮影レンズ２１の予定焦点面５ａと同位置や後方にオフセットする場合に比べ、絞りの位置と大きさを正確に推定することができる。

一実施の形態によれば、マイクロレンズ５２ａにより画素像結像面５ｂに逆投影される光電変換素子５３ａの像のピッチが、マイクロレンズ５２ａの配列ピッチより小さくなるように、マイクロレンズアレイ５２と光電変換素子アレイ５３を含む焦点検出用光学要素を構成したので、マイクロレンズ５２ａの配列ピッチが小さくできなくても、焦点検出に際して被写体像のサンプリングピッチを細かくすることができ、焦点検出精度を向上させることができる。

《一実施の形態の変形例》
マイクロレンズアレイ５２の全体サイズが大きく、像高の高い部分の光線を取り込む必要がある場合には、画素像結像面５ｂの近傍にコンデンサーレンズを挿入し、像高の高い部分の光線を撮影レンズ２１の光軸方向へ曲げる。この場合、ゴミが付着しやすい最前面はコンデンサーレンズの前面になる。

焦点検出装置１５のパッケージ５５は従来のような箱形に限定されず、チップオングラス（ＣＯＧ）タイプのなどの別の型式のパッケージにしてもよい。さらに、カバーガラス５４を省き、マイクロレンズアレイ５２が焦点検出装置１５の最前面になるようにしてもよい。

図１に示すペリクルミラー１１の代わりに、図７に示すようなプリズム３０などの光学的に等価な光学要素を用いてもよい。

また、ペリクルミラー１１の代わりに、図８に示すように従来の一眼レフカメラに用いられていたクイックリターンミラー３１とサブミラー３２を用いるとともに、ファインダー光学系としてペンタプリズム３３と接眼レンズ３４を設けてもよい。図８において、非撮影時にはクイックリターンミラー３１とサブミラー３２が撮影光路中に設定され、撮影レンズ２１を透過した被写体光の一部がクイックリターンミラー３１に反射され、ペンタプリズム３３と接眼レンズ３４を介して撮影者の目へ導かれるとともに、被写体光の他の一部がクイックリターンミラー３１を透過してサブミラー３２に反射され、焦点検出装置１５へ導かれる。また、撮影時には、クイックリターンミラー３１とサブミラー３２が図の破線位置へ退避され、撮影レンズ２１を透過した被写体光がフィルター１２とシャッター１３を介して撮像素子１４へ導かれる。

ただし、図８に示す構成の場合、焦点検出装置１５が従来の一眼レフカメラよりもサブミラー３２に近い位置に配置されるので、撮影時にクイックリターンミラー３１とサブミラー３２が退避されると同時に、焦点検出装置１５をカメラボディ１の底方向に退避する。

一実施の形態の焦点検出装置を備えた一眼レフレックス・デジタルスチルカメラ（撮像装置）の横断面図 一実施の形態の焦点検出装置の光学系の構成を示す図 一実施の形態のマイクロレンズアレイと光電変換素子アレイを示す図 マイクロレンズアレイによる光電変換素子アレイの画素像結像面５ｂへの投影関係を示す図 マイクロレンズアレイによる光電変換素子アレイの画素像結像面５ｂへの投影関係を示す図 一実施の形態の焦点検出装置の構成を示すブロック図 一実施の形態の変形例の撮像装置の構成を示す図 一実施の形態の他の変形例の撮像装置の構成を示す図

符号の説明

１ カメラボディ
２ レンズ鏡筒
５ａ 撮影レンズの予定焦点面
５ｂ マイクロレンズアレイに関する光電変換素子アレイの共役面（画素像結像面）
１４ 撮像素子
１４ａ 撮像素子の受光面
１５ 焦点検出装置
１６ ボディ駆動制御装置
２１ 撮影レンズ
２１ｄ 射出瞳
５２ マイクロレンズアレイ
５２ａ マイクロレンズ
５３ 光電変換素子アレイ
５３ａ 光電変換素子
５８ マイクロコンピューター
５８ａ 信号列生成部
５８ｂ 像ずれ量演算部
５８ｃ デフォーカス量演算部

Claims (7)

1. 複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
   前記マイクロレンズのそれぞれに対して複数の光電変換素子が配列された光電変換素子アレイと、
   撮影光学系を透過した被写体からの光束を前記マイクロレンズアレイを介して前記光電変換素子アレイへ導き、前記光電変換素子アレイの出力信号に基づいて前記撮影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た焦点検出装置であって、
   前記マイクロレンズアレイを前記撮影光学系の予定焦点面に対して前記撮影光学系側に配置するとともに、前記マイクロレンズアレイに関する前記光電変換素子アレイの共役面が、前記撮影光学系の射出瞳と前記マイクロレンズアレイとの間の前記マイクロレンズアレイ寄りの位置となるように、前記マイクロレンズアレイと前記光電変換素子アレイとを配置することを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記マイクロレンズにより前記共役面に逆投影される前記光電変換素子の像のピッチが、前記マイクロレンズの配列ピッチより小さくなるように、前記マイクロレンズアレイと前記光電変換素子アレイを含む光学要素を構成することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出手段は、前記マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換素子の出力信号から第１信号列を生成するとともに、他の前記マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換素子の出力信号から第２信号列を生成し、前記第１信号列で示される波形の位相と前記第２信号列で示される波形の位相とのずれを求め、前記ずれに基づいて前記予定焦点面における前記撮影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。
4. 請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出手段は、少なくとも一部の前記マイクロレンズのそれぞれに対する前記複数の光電変換素子の出力信号のうち、対応する光電変換素子の出力信号を選択して第１信号列を生成するとともに、前記複数の光電変換素子の出力信号のうち、前記第１信号列とは異なり、且つ対応する光電変換素子の出力信号を選択して第２信号列を生成し、前記第１信号列で示される波形の位相と前記第２信号列で示される波形の位相とのずれを求め、前記ずれに基づいて前記予定焦点面における前記撮影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。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズが二次元状に配列されたものであって、
   前記光電変換素子アレイは、前記複数の光電変換素子が第１方向に配列された第１アレイ群と、前記第１方向とは異なる第２方向に配列された第２アレイ群とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記光電変換素子アレイは、前記複数の光電変換素子が二次元状に配列されていることを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えることを特徴とする撮像装置。

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