JP2010117488A

JP2010117488A - 撮像装置および焦点位置検出装置

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Publication number: JP2010117488A
Application number: JP2008289862A
Authority: JP
Inventors: Akio Kaneuma; 章夫金馬; Norihiko Akamatsu; 範彦赤松
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】特定方向の階調変化に敏感な２種類の測距センサ対をコンパクトに配置する焦点位置検出装置等を提供する。
【解決手段】焦点位置検出装置は、撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも大きい場合に撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第１の範囲ＣＲ１内に設けられる第１の測距センサ群と、撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも小さい場合に撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第２の範囲ＣＲ２内に設けられる第２の測距センサ群とを備える。第２の測距センサ群の測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２の相互間の距離は、第１の測距センサ群の測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２の相互間の距離よりも大きく、測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２の配列方向は、測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２の配列方向に平行である。測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２は、測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される。
【選択図】図１５

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に自動合焦技術（ＡＦ技術）に関する。

位相差方式のＡＦ（オートフォーカス）技術においては、次のような原理で合焦レンズ位置が検出される。具体的には、撮影光学系からの「２つの光束」（部分的な光束）を、それぞれ、各再結像レンズ（セパレータレンズ）等で集光して各光電変換素子アレイ（「測距センサ」とも称する）で受光する。当該２つの光束は、被写体上の同一の点からの光束であり且つ撮影レンズにおける互いに異なる領域（例えば光軸を挟んで軸対象の領域）を通過した光束である。そして、２つの測距センサ（一対の測距センサ）で受光された両被写体像の相対的な位置関係を検出することにより、合焦レンズ位置からのずれ量およびずれ方向が検出される。なお、当該一対の測距センサは、所定方向（測距センサ内の受光素子列の配置方向）における各被写体像の階調変化を取得し、当該所定方向における各被写体像（各分割像）の階調変化に基づいて測距動作を実行する。すなわち、当該一対の測距センサは、被写体像の所定方向における階調変化に敏感な測距動作を行う。また、このような位相差ＡＦにおいては、後述するように、一対の測距センサの相互間の距離（基線長とも称する）が大きい程、高いＡＦ精度を得ることができる。

また、レンズ交換式のカメラにおいては、様々なレンズが装着される。例えば、比較的大きな開放Ｆ値（例えば開放Ｆ値＝５．６）を有するレンズ（「暗いレンズ」とも称する）と比較的小さな開放Ｆ値（例えば開放Ｆ値＝２．８）を有するレンズ（「明るいレンズ」とも称する）とが選択的に装着される。

ここにおいて、比較的大きな開放Ｆ値を有するレンズ（「暗いレンズ」）の瞳の径は、比較的小さな開放Ｆ値を有するレンズ（「明るいレンズ」）の瞳の径よりも小さい。

そのため、一般的なレンズ交換式のカメラでは、上記の一対の測距センサは、「暗いレンズ」と「明るいレンズ」との双方で共用可能となるように、最も開放Ｆ値の大きなレンズ（最も暗いレンズ）に対応する位置に設けられる。具体的には、上記の一対の測距センサは、「最も暗いレンズ」の瞳を通過した光束のうち、光軸に垂直な平面内の２つの部分的な光束を受光する位置に配置される。当該２つの部分的な光束は、例えば光軸に関する軸対象位置における２つの部分的な光束であって、「最も暗いレンズ」の光束（比較的小径の光束）のうち光軸から最も離れた部分領域を通過する２つの部分的な光束である。

ところで、「明るいレンズ」は、「暗いレンズ」よりも焦点深度（被写界深度）が浅い。そのため、「明るいレンズ」を用いる場合には、比較的高いＡＦ精度が要求される。

しかしながら、上記のように両レンズ（「明るいレンズ」および「暗いレンズ」）に共通の測距センサ対を用いる技術では、「明るいレンズ」を用いる場合に更に高精度のＡＦ動作を実現することは困難である。

これに対して、特許文献１においては、位相差方式のＡＦモジュール（焦点位置検出装置）において、「暗いレンズ」用の測距センサ対と「明るいレンズ」用の測距センサ対とを別個に設ける技術が提案されている。

特許文献１の技術においては、「明るいレンズ」用の測距センサ対が「暗いレンズ」用の測距センサ対の更に外側に配置されている。

より詳細には、「暗いレンズ」用の測距センサ対は、光軸に垂直な平面内において、その水平方向において光軸の両側に比較的小さな距離を空けて配置される。そして、「明るいレンズ」用の測距センサ対は、「暗いレンズ」用の測距センサ対が配列される直線上（同一直線上）において、「暗いレンズ」用の測距センサ対の更に外側に配置される。このようにして、「明るいレンズ」用の測距センサ対の相互間の距離が「暗いレンズ」用の測距センサ対の相互間の距離よりも大きくなるように、両測距センサ対が配置される。そして、「明るいレンズ」が装着されているときには、「明るいレンズ」用の測距センサ対を用いてＡＦ動作が行われる。

このような技術によれば、「明るいレンズ」用の測距センサ対の相互間の距離（基線長）が比較的大きいため、「明るいレンズ」の装着時に更に高いＡＦ精度を得ることが可能である。

特開平１１−２８１８８５号公報

ところで、明るいレンズを装着したときも暗いレンズを装着したときも、特定の方向（例えば水平方向）における階調変化に敏感なＡＦ動作を行うことが好ましい。特に、被写体は、一般的に、その斜め方向よりも水平方向（あるいは垂直方向）において階調の変化が大きい、という特性を有するため、水平方向（あるいは垂直方向）における階調変化に敏感なＡＦ動作を行うことが好ましい。

特許文献１においては、上記の２種類の測距センサ対を平行且つ同一直線上に配置することによって、このような特定方向（例えば水平方向）の階調変化に敏感な位相差ＡＦを実現している。

しかしながら、特許文献１のように上記の２種類の測距センサ対を同一直線上に配置すると、測距センサ対を配置するＩＣチップ（センサチップ）の当該特定方向の大きさ（長さ）が大きくなってしまうという問題が存在する。特に、ＩＣチップサイズの巨大化は大きなコストアップ要因であるため、ＩＣチップサイズを小さくすることが好ましい。

そこで、この発明は、特定方向の階調変化に敏感な２種類の測距センサ対をコンパクトに配置する焦点位置検出装置、および当該焦点位置検出装置を用いた撮像装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の側面は、焦点位置検出装置であって、撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも大きい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第１の範囲内に設けられる第１の測距センサ群と、前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第２の範囲内に設けられる第２の測距センサ群とを備え、前記第１の測距センサ群は、第１の測距センサ対を有し、前記第２の測距センサ群は、第２の測距センサ対を有し、前記第２の測距センサ対の相互間距離は、前記第１の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、前記第２の測距センサ対の配列方向は、前記第１の測距センサ対の配列方向に平行であり、前記第２の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置されるものである。

本発明の第２の側面は、撮像装置であって、位相差方式の焦点位置検出装置と、前記焦点位置検出装置による測距結果を用いてＡＦ動作を実行するＡＦ制御手段とを備え、前記焦点位置検出装置は、撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも大きい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第１の範囲内に設けられる第１の測距センサ群と、前記撮影光学系の前記合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第２の範囲内に設けられる第２の測距センサ群とを有し、前記第１の測距センサ群は、第１の測距センサ対を有し、前記第２の測距センサ群は、第２の測距センサ対を有し、前記第２の測距センサ対の相互間距離は、前記第１の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、前記第２の測距センサ対の配列方向は、前記第１の測距センサ対の配列方向に平行であり、前記第２の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置され、前記ＡＦ制御手段は、前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも大きい場合に前記第１の測距センサ対を用いてＡＦ動作を実行し、前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記第２の測距センサ対を用いてＡＦ動作を実行するものである。

本発明によれば、特定方向の階調変化に敏感な２種類の測距センサ対をコンパクトに配置することが可能である。

以下、発明を実施するための最良の形態（実施形態とも称する）について説明する。なお、説明は次の順序、すなわち、
１．第１実施形態（第２の測距センサ対をシフト配置する例）、
２．第２実施形態（第２および第３の測距センサ対をシフト配置する例）、
３．第３実施形態（２組の測距センサ対：受光素子列がずらされて配置される例）、
４．第４実施形態（２組の測距センサ対：受光素子配置間隔が異なる例）、
５．第５実施形態（２組の測距センサ対：受光素子列の幅が異なる例）、
６．第６実施形態（２組の測距センサ対：受光素子が傾斜配置される例）、
７．第７実施形態（絞りマスクの２組の開口対：開口の大きさが異なる例）、
８．変形例等、
の順序で行う。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．構成概要＞
図１および図２は、本発明の実施形態に係る撮像装置１（１Ａ）の外観構成を示す図である。ここで、図１は、撮像装置１の正面外観図であり、図２は、撮像装置１の背面外観図である。この撮像装置１は、レンズ交換式一眼レフレックスタイプのデジタルカメラとして構成されている。

図１に示すように、撮像装置１は、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。このカメラ本体部２に対して、交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）３が着脱可能である。例えば、比較的大きな開放Ｆ値（例えば、５．６）を有する撮影レンズ（「暗いレンズ」とも称する）と、比較的小さな開放Ｆ値（例えば、２．８）を有する撮影レンズ（「明るいレンズ」とも称する）とが、カメラ本体部２に対して選択的に装着される。

撮影レンズユニット３は、主として、鏡胴３６ならびに鏡胴３６の内部に設けられるレンズ群３７（図３参照）及び絞り等によって構成される。レンズ群３７（撮影光学系）には、光軸方向に移動することによって焦点位置を変更するフォーカスレンズ等が含まれている。

カメラ本体部２は、撮影レンズユニット３が装着される円環状のマウント部Ｍｔを正面略中央に備え、撮影レンズユニット３を着脱するための着脱ボタン８９を円環状のマウント部Ｍｔ付近に備えている。

また、カメラ本体部２は、所定の電気接点を介して撮影レンズユニット３と電気的に接続されており、装着中の撮影レンズユニット３に関する各種の情報を取得することが可能である。具体的には、カメラ本体部２は、撮影レンズユニット３内のＣＰＵ等と通信することによって、装着中の撮影レンズユニット３の開放Ｆ値等を取得することが可能である。

また、カメラ本体部２は、正面左端部に撮影者が把持するためのグリップ部１４を備えている。グリップ部１４の上面には露光開始を指示するためのレリーズボタン１１が設けられている。グリップ部１４の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えばリチウムイオン電池などの電池が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード９０（図３参照）が着脱可能に収納されるようになっている。

レリーズボタン１１は、半押し状態（Ｓ１状態）と全押し状態（Ｓ２状態）の２つの状態を検出可能な２段階検出ボタンである。レリーズボタン１１が半押しされＳ１状態になると、被写体に関する記録用静止画像（本撮影画像）を取得するための準備動作（例えば、ＡＦ制御動作等）が行われる。また、レリーズボタン１１がさらに押し込まれてＳ２状態になると、当該本撮影画像の撮影動作が行われる。詳細には、撮像素子５（後述）を用いて被写体像（被写体の光像）に関する露光動作が行われ、その露光動作によって得られた画像信号に所定の画像処理を施す一連の動作が実行される。このように、撮像装置１は、レリーズボタン１１が半押し状態Ｓ１にされると撮影準備指令が付与されたものとみなし、レリーズボタン１１が全押し状態Ｓ２にされると撮影指令が付与されたものとみなす。

図２において、カメラ本体部２の背面略中央上部には、ファインダ窓（接眼窓）１０が設けられている。撮影者は、ファインダ窓１０を覗くことによって、撮影レンズユニット３から導かれた被写体の光像を視認して構図決定を行うことができる。すなわち、光学ファインダを用いて構図決めを行うことが可能である。

図２において、カメラ本体部２の背面の略中央には、背面モニタ１２が設けられている。背面モニタ１２は、例えばカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として構成される。

背面モニタ１２は、撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示すること、および再生モードにおいてメモリカード９０に記録された撮影画像を再生表示することなどが可能である。

背面モニタ１２の左上部には電源スイッチ（メインスイッチ）８１が設けられている。電源スイッチ８１は２点スライドスイッチからなり、接点を左方の「ＯＦＦ」位置に設定すると、電源がオフになり、接点の右方の「ＯＮ」位置に設定すると、電源がオンになる。

背面モニタ１２の右側には方向選択キー８４が設けられている。この方向選択キー８４は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向の押圧操作と、右上、左上、右下及び左下の４方向の押圧操作とが、それぞれ検出されるようになっている。なお、方向選択キー８４は、上記８方向の押圧操作とは別に、中央部のプッシュボタンの押圧操作も検出されるようになっている。方向選択キー８４は、各種の設定操作等に用いられる。

＜１−２．機能ブロック＞
つぎに、図３を参照しながら、撮像装置１の機能の概要について説明する。図３は、撮像装置１の機能構成を示すブロック図である。

図３に示すように、撮像装置１は、ＡＦセンサモジュール２０、操作部８０、全体制御部１０１、フォーカス駆動制御部１２１、ミラー駆動制御部１２２、シャッタ駆動制御部１２３、およびデジタル信号処理回路５３等を備える。

操作部８０は、レリーズボタン１１（図１参照）を含む各種ボタンおよびスイッチ等を備えて構成される。操作部８０に対するユーザーの入力操作に応答して、全体制御部１０１が各種動作を実現する。

ＡＦセンサモジュール（単にＡＦモジュールとも称する）２０は、ミラー機構６を介して進入してきた光を用いて、位相差方式の合焦状態検出手法により被写体の合焦状態を検出することが可能である。ＡＦモジュール２０は、焦点位置検出装置とも称される。

全体制御部１０１は、マイクロコンピュータとして構成され、主にＣＰＵ、メモリ、及びＲＯＭ（例えばＥＥＰＲＯＭ）等を備える。全体制御部１０１は、ＲＯＭ内に格納されるプログラムを読み出し、当該プログラムをＣＰＵで実行することによって、各種機能を実現する。

詳細には、全体制御部１０１は、読出制御部１１１およびＡＦ制御部１１３等を有している。

読出制御部１１１は、撮像素子５で光電変換作用により生成された電荷を電気信号として撮像素子５から読み出す動作を制御する。読み出された電気信号は、画像信号として生成される。

ＡＦ制御部（合焦制御部）１１３は、ＡＦセンサモジュール２０およびフォーカス駆動制御部１２１等と協動して、フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御動作（ＡＦ動作）を行う。ＡＦ制御部１１３は、ＡＦモジュール２０による測距結果に基づき、フォーカス駆動制御部１２１を用いてＡＦ動作を実現する。具体的には、ＡＦ制御部１１３は、ＡＦモジュール２０によって検出される合焦レンズ位置に基づいてＡＦ動作を実行する。位相差方式のＡＦモジュール２０を用いることによれば、非常に高速に合焦レンズ位置を求めることができる。

また、フォーカス駆動制御部１２１は、全体制御部１０１と協働して合焦制御動作を実現する。具体的には、フォーカス駆動制御部１２１は、全体制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成しモータＭ１を駆動する。これにより、撮影レンズユニット３のレンズ群３７に含まれるフォーカスレンズは、駆動機構ＭＥ（図４）を用いて移動される。また、フォーカスレンズの位置は、撮影レンズユニット３のレンズ位置検出部３９によって検出され、フォーカスレンズの位置を示すデータが全体制御部１０１に送られる。このように、フォーカス駆動制御部１２１は、フォーカスレンズの光軸方向の動き等を制御する。

また、ミラー駆動制御部１２２は、ミラー機構６が光路から退避した状態（ミラーアップ状態）とミラー機構６が光路を遮断した状態（ミラーダウン状態）との状態切替を制御する。ミラー駆動制御部１２２は、全体制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成しモータＭ２を駆動することによって、ミラーアップ状態とミラーダウン状態とを切り替える。

シャッタ駆動制御部１２３は、全体制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成しモータＭ３を駆動することによって、シャッタ４の開閉を制御する。

撮像素子（ここではＣＣＤセンサ（単にＣＣＤとも称する））５は、撮影レンズユニット３からの被写体の光像（被写体像）を光電変換作用により電気的信号に変換する受光素子であり、本撮影画像に係る画像信号（記録用の画像信号）を生成して取得する。

撮像素子５は、全体制御部１０１からの駆動制御信号（蓄積開始信号および蓄積終了信号）に応答して、受光面に結像された被写体像の露光（光電変換による電荷蓄積）を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成する。また、撮像素子５は、全体制御部１０１からの読出制御信号に応答して、当該画像信号を信号処理部５１へ出力する。

撮像素子５で取得された画像信号に対して信号処理部５１により所定のアナログ信号処理が施されると、当該アナログ信号処理後の画像信号はＡ／Ｄ変換回路５２によってデジタル画像データ（画像データ）に変換される。この画像データは、デジタル信号処理回路５３に入力される。

デジタル信号処理回路５３は、Ａ／Ｄ変換回路５２から入力される画像データに対してデジタル信号処理を行い、撮像画像に係る画像データを生成する。デジタル信号処理回路５３は、黒レベル補正回路、ホワイトバランス（ＷＢ）回路、γ補正回路等を備え、各種のデジタル画像処理を施す。なお、デジタル信号処理回路５３によって処理された画像信号（画像データ）は、画像メモリ５５に格納される。画像メモリ５５は、生成された画像データを一時的に記憶するための、高速アクセス可能な画像メモリであり、複数フレーム分の画像データを記憶可能な容量を有する。

本撮影時には、画像メモリ５５に一時記憶される画像データは、全体制御部１０１において適宜画像処理（圧縮処理等）が施された後、メモリカード９０に記憶される。

＜１−３．撮像装置の内部構成＞
つぎに、図４を参照しながら、撮像装置１の内部構成について説明する。図４は、撮像装置１の内部を側方から見た概略図である。

撮像装置１のミラー機構６は、主ミラー（主反射面）６１とサブミラー（副反射面）６２とを有している。ミラー駆動機構（不図示）による駆動動作によって、光路からミラー機構６が退避した状態（ミラーアップ状態）とミラー機構６が光路を遮断した状態（ミラーダウン状態）とが切り替えられる。

ミラーダウン状態（図４）においては、ミラー機構６の主ミラー６１およびサブミラー６２は、撮影レンズユニット３からの光束（被写体像）の光路（撮影光路）上に配置される。そして、当該光束は、主ミラー（主反射面）６１でカメラ上部側に反射された後、カメラ本体部２の上部に配置されたペンタプリズム６５によってさらに反射され、観察用光束としてファインダ窓１０へと導かれる。また、主ミラー６１の少なくとも一部は、ハーフミラーとして構成される。撮影レンズユニット３からの光束の一部は、主ミラー６１のハーフミラー部分を通過した後、サブミラー（副反射面）６２で反射され、カメラ本体部２の下部に配置されたＡＦモジュール２０に導かれ、位相差方式のＡＦ動作に利用される。なお、ＡＦモジュール２０に導かれる光束は、ＡＦ動作（詳細には測距動作）に用いられる光束であることから、測距用光束とも称される。

一方、ミラーアップ状態においては、主ミラー６１およびサブミラー６２は、撮影レンズユニット３からの被写体像の光路から待避し、当該被写体像はシャッタ４および撮像素子５へ向けて進行する。そして、このミラーアップ状態においては、撮像素子５による本撮影画像の撮影動作が実行される。具体的には、シャッタ４の開放期間中に撮像素子５による露光動作が行われ、本撮影画像が取得される。

例えば、レリーズボタン１１が全押し状態Ｓ２にされる前まで（すなわち構図決め時において）、ミラー機構６はミラーダウン状態となるように配置される（図４）。この際には、撮影レンズユニット３からの被写体像は、主ミラー６１で上方に反射され、観察用光束としてペンタプリズム６５およびファインダ窓１０を通過して、撮影者の眼に到達する。この状態において、光学ビューファインダ（ＯＶＦ）を用いた構図決め動作が行われる。また、サブミラー６２で反射されＡＦモジュール２０に入射した光束を用いて、位相差ＡＦ動作が実行される。具体的には、レリーズボタン１１が半押し状態Ｓ１になったときに、撮影準備動作としてＡＦ制御動作が行われる。

その後、レリーズボタン１１が全押し状態Ｓ２にされると、ミラー機構６はミラーアップ状態となるように駆動され、露光動作が開始される。具体的には、撮影レンズユニット３からの光が、主ミラー６１で反射されることなく進行して、シャッタ４の開放期間に合わせて撮像素子５に到達する。撮像素子５は、光電変換によって、受光した光束に基づいて被写体の画像信号を生成する。このように、被写体からの光束（被写体像）が撮影レンズユニット３を通過して撮像素子５に導かれることによって、被写体に係る撮影画像（撮影画像データ）が得られる。

＜１−４．位相差ＡＦの概要＞
つぎに、位相差ＡＦの原理について説明する。

図５〜図７は、位相差ＡＦの原理を示す図である。図５は、合焦状態（ピントが合った状態）であり、図６は、ピント位置が前側にずれている状態（いわゆる前ピン状態）を示す図であり、図７は、ピント位置が後ろ側にずれている状態（いわゆる後ピン状態）を示す図である。

図５〜図７に示すように、ＡＦモジュール２０は、ＡＦセンサ（測距センサとも称する）２７とコンデンサレンズ２２と絞りマスク２５とセパレータレンズ２６とを有している。ＡＦセンサ２７としては、例えば、所定方向（Ｘ方向あるいはＹ方向）に伸びる一対の受光素子アレイ（ＣＣＤラインセンサ等）が設けられる。なお、これらの図では、簡略化のため、複数のレンズで構成されるレンズ群３７を単一のレンズＬＳで表現している。

まず、図５を参照する。図５に示すように、撮影レンズＬＳが合焦位置に存在する場合には、被写体上の或る点Ｐ１からの光は、撮影レンズＬＳを通過した後に点ＦＰａに結像する。詳細には、点Ｐ１からの光は、撮影レンズＬＳの様々な部分を通過した後、再び点ＦＰａに集まる。例えば、図５において、撮影レンズＬＳの光軸ＬＸの下側を通過した光束ＬＤと、撮影レンズＬＳの光軸ＬＸの上側を通過した光束ＬＵとは、いずれも点ＦＰａに到達する。このとき、光束ＬＤは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、ＡＦセンサ２７上の位置ＱＡ１に集光される。また、光束ＬＵは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、ＡＦセンサ２７上の位置ＱＢ１に集光される。このように、セパレータレンズ２６等によって、光束ＬＤ，ＬＵは、互いに異なる位置ＱＡ１，ＱＢ１に分離して集光される。このとき、位置ＱＡ１と位置ＱＢ１との距離Ｄ１は、予め定められた距離（適正値）Ｄ０に一致する。

また、実際には、位置Ｐ１以外の点（位置Ｐ１の近傍の点）からの光も、同様にして、位置ＱＡ１および位置ＱＢ１の近傍に到達する。その結果、図８に示すように、位置ＱＡ１の周辺および位置ＱＢ１の周辺にそれぞれ像ＳＡ，ＳＢが形成される。像ＳＡは、撮影レンズＬＳの下側を通過して位置ＱＡ１付近に到達した被写体像であり、像ＳＢは、撮影レンズＬＳの上側を通過して位置ＱＢ１付近に到達した被写体像である。図８においては、横軸はＡＦセンサ２７上の所定方向における位置ｘ（あるいはｙ）を表しており、縦軸は各位置ｘ（あるいはｙ）における画素（受光素子）の画素値（階調値）Ｖを表している。

次に、図６に示すように、撮影レンズＬＳが前ピン位置に存在する場合には、或る点Ｐ１からの光は、撮影レンズＬＳを通過した後に点ＦＰａよりも前側（被写体側）の位置ＦＰｂに結像する。このとき、図６において、撮影レンズＬＳの光軸ＬＸの下側を通過した光束ＬＤは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、位置ＱＡ２に集光される。また、撮影レンズＬＳの光軸の上側を通過した光束ＬＵは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、位置ＱＢ２に集光される。このとき、位置ＱＡ２と位置ＱＢ２との距離Ｄ２は、予め定められた距離Ｄ０よりも小さくなる。

また、実際には、位置Ｐ１以外の点（位置Ｐ１の近傍の点）からの光も、同様にして、位置ＱＡ２および位置ＱＢ２の近傍に到達する。その結果、図９に示すように、位置ＱＡ２の周辺および位置ＱＢ２の周辺にそれぞれ像ＳＡ，ＳＢが形成される。前ピン状態における像ＳＡ，ＳＢ（図９）は、合焦状態における像ＳＡ，ＳＢ（図８）と比較して、（図の白矢印の向きに）互いに近接した位置に形成される。

さらに、図７に示すように、撮影レンズＬＳが後ピン位置に存在する場合には、或る点Ｐ１からの光は、撮影レンズＬＳを通過した後に点ＦＰａよりも後ろの位置ＦＰｃに結像する。このとき、図７において、撮影レンズＬＳの光軸ＬＸの下側を通過した光束ＬＤは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、位置ＱＡ３に集光される。また、撮影レンズＬＳの光軸ＬＸの上側を通過した光束ＬＵは、コンデンサレンズ２２、絞りマスク２５およびセパレータレンズ２６をさらに通過して、位置ＱＢ３に集光される。このとき、位置ＱＡ３と位置ＱＢ３との距離Ｄ３は、予め定められた距離Ｄ０よりも大きくなる。

また、実際には、位置Ｐ１以外の点（位置Ｐ１の近傍の点）からの光も、同様にして、位置ＱＡ３および位置ＱＢ３の近傍に到達する。その結果、図１０に示すように、位置ＱＡ３の周辺および位置ＱＢ３の周辺にそれぞれ像ＳＡ，ＳＢが形成される。後ピン状態における像ＳＡ，ＳＢ（図１０）は、合焦状態における像ＳＡ，ＳＢ（図８）と比較して、（図の白矢印の向きに）互いに離反した位置に形成される。

前ピン状態あるいは後ピン状態における合焦状態からのずれ量は、例えば、次のような相関演算を用いることによって求められる。具体的には、式（１）に示す関数Ｆ（ｋ）の値を各変数ｋに対して求め、当該関数Ｆ（ｋ）を最小化する値ｋを求めればよい。

なお、値ＶＡｉは光像ＳＡの位置ｉにおける画素（受光素子）の画素値を表し、値ＶＢｊは光像ＳＢの位置ｊにおける画素（受光素子）の画素値を表す（図８参照）。また、座標軸ｊは、座標軸ｉと同じ方向（図８の横方向）に設定されているが、座標軸ｉに対して距離Ｄ０右側にオフセットされて設定されている。値Ｎは、式（１）における差分総和の算出対象となる画素の数を表す。また、値ｋは、両光像ＳＡ，ＳＢの相互間のずれ量を表す。当該値ｋは、合焦状態からのずれ量に相当する。

合焦状態においては、ｊ＝ｉ、すなわちｋ＝０のときに、関数Ｆ（ｋ）は最小化される。また、理想的にはＦ（ｋ）＝０となる。

一方、前ピン状態あるいは後ピン状態においては、ｋが０（ゼロ）以外の値のときに、関数Ｆ（ｋ）が最小化される。値ｋの（正負の）符号は、後ピン状態であるか前ピン状態であるかを示しており、値ｋの絶対値は合焦状態からのずれの程度を示している。

この値ｋは、所定の変換テーブル等に基づいて、フォーカスレンズのデフォーカス量（フォーカスレンズの合焦レンズ位置からのずれ量およびずれ方向）に変換可能である。すなわち、値ｋはデフォーカス量と等価である。このようにして、２つの測距センサ（一対の測距センサ）で受光された被写体像の相対的な位置関係を検出することにより、フォーカスレンズの現在位置に関するデフォーカス量（合焦レンズ位置からのずれ量およびずれ方向）が検出される。

撮像装置１は、関数Ｆ（ｋ）を最小化する値ｋを求め、さらに当該値ｋに対応するデフォーカス量を補償するようにフォーカスレンズを移動させることによって、フォーカスレンズを合焦位置に移動させることが可能である。

位相差ＡＦは、以上のような原理に基づいて行われる。端的に言えば、一対のＡＦセンサ２７の配列方向（離間方向）における２つの像（分割像）ＳＡ，ＳＢの当該配列方向におけるずれを検出することによって、測距動作が行われる。ＡＦセンサ２７の離間方向は、各ＡＦセンサ２７内の受光素子列の配列方向でもある。一対のＡＦセンサ２７は、その受光素子列の配列方向における各被写体像の階調変化を取得し、当該配列方向における各被写体像（各分割像）の階調変化に基づいて測距動作を行う。すなわち、一対のＡＦセンサ（測距センサ）２７は、被写体像の所定方向（測距センサ２７の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

＜１−５．位相差ＡＦの精度＞
また、位相差ＡＦにおいては、一対のＡＦセンサ２７の相互間の距離（一対の測距センサ２７に関する基線長）が大きいほど、焦点位置の検出精度が向上する。以下では、図１１を参照しながら、このことについて説明する。

図１１において、まず、撮影レンズユニット３のレンズＬＳによって光軸上の点Ｐ１からの被写体像が点ＦＰａに結像されている状況を想定する。

この状況では、点ＦＰａから更に図１１の右側に向かう光束のうち、一対のセパレータレンズ２６ａ，２６ｂを通過した光束は、それぞれ、一対の測距センサ２７ａ，２７ｂに到達する。このとき、点Ｐ１から測距センサ２７ａへ到達した光の位置と、点Ｐ１から測距センサ２７ｂへ到達した光の位置とは、距離Ｄ５０離れている。

また、点ＦＰａから更に図１１の右側に向かう光束のうち、一対のセパレータレンズ２６ｃ，２６ｄを通過した光束は、それぞれ、一対の測距センサ２７ｃ，２７ｄに到達する。このとき、点Ｐ１から測距センサ２７ｃへ到達した光の位置と、点Ｐ１から測距センサ２７ｄへ到達した光の位置とは、距離Ｄ６０離れている。

つぎに、レンズＬＳが移動し、点Ｐ１からの被写体像の結像点が点ＦＰｃに移動している状況を想定する。

この状況では、点Ｐ１から測距センサ２７ａへ到達した光の位置と、点Ｐ１から測距センサ２７ｂへ到達した光の位置とは、距離Ｄ５２（＞Ｄ５０）離れている。また、点Ｐ１から測距センサ２７ｃへ到達した光の位置と、点Ｐ１から測距センサ２７ｄへ到達した光の位置とは、距離Ｄ６２（＞Ｄ６０）離れている。

このとき、一方の一対の測距センサ２７ｃ，２７ｄにおける像の移動距離（Ｄ６２−Ｄ６０）は、他方の一対の測距センサ２７ａ，２７ｂにおける像の移動距離（Ｄ５２−Ｄ５０）よりも大きい。すなわち、一対の測距センサ２７の基線長の長さ（一対の測距センサ２７の相互間の距離）が大きいほど、像の移動距離が大きい。したがって、測距センサ２７における各受光素子の大きさを一定とすると、一対の測距センサ２７の基線長の長さが大きくなるにつれて、所定のデフォーカス量あたりの画素数が大きく（分解能が高く）なる。すなわち、一対の測距センサ２７の基線長の長さが大きいほど、合焦位置の検出精度が高い。

この実施形態においては、複数対の測距センサ２７が設けられる。これにより、上記のような性質を利用して「明るいレンズ」の使用時等において、より高い合焦精度を得ることができる。これについては、後述する。

＜１−６．実施形態に係るＡＦモジュールの構成概要＞
つぎに、第１実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ａとも称する）の構成の概要について図１２等を参照しながら説明する。図１２は、ＡＦモジュール２０Ａの概略構成を示す分解斜視図である。

図１２に示すように、ＡＦモジュール２０Ａは、コンデンサレンズ２２２とミラー２２３と赤外線カットフィルタ２２４と絞りマスク２２５（２２５Ａ）とレンズアレイ２２６（２２６Ａ）とセンサチップ２２７（２２７Ａ）とを備えている。

撮影レンズユニット３からの光は、サブミラー６２（図４）で反射されＡＦモジュール２０に入射した後、コンデンサレンズ２２２を通過しミラー２２３で更に反射されて進行方向を略９０度変更する。また、当該光は、さらに赤外線カットフィルタ２２４および絞りマスク２２５を通過し、レンズアレイ２２６でさらに集光されてセンサチップ２２７に到達する。絞りマスク２２５とレンズアレイ２２６とセンサチップ２２７とは、それぞれ、板状部材として形成されているとともに、撮影レンズユニット３からの光束の光軸ＬＸに対して垂直に配置されている。

コンデンサレンズ２２２は、コンデンサレンズ群、具体的には３つのコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃを備えて構成される。中央のコンデンサレンズ２２２ｃは、撮影レンズユニット３（撮影光学系）からの光束のうち、当該光束の中心軸（光軸）ＬＸを中心とする中央領域の光束を集光する。一方、左右両側のコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｃは、光軸ＬＸから離れた部分の光束を集光する。

絞りマスク２２５は複数の開口を有し、レンズアレイ２２６は複数のセパレータレンズを有する。また、センサチップ２２７は、複数対の測距センサを有する。次述するように、絞りマスク２２５の各開口とレンズアレイ２２６の各セパレータレンズとセンサチップ２２７の各測距センサとは、それぞれ対応する位置に設けられる。

つぎに、図１３〜図１６を参照しながら、絞りマスク２２５、レンズアレイ２２６およびセンサチップ２２７の構成等について説明する。図１３は、絞りマスク２２５（２２５Ａ）内における各開口の配置を示す図であり、図１４はレンズアレイ２２６（２２６Ａ）内の各セパレータレンズの配置を示す図である。また、図１５は、センサチップ２２７（２２７Ａ）内の各測距センサの配置を示す図である。さらに、図１６は、撮影光学系の瞳を通過した光束がＡＦモジュール２０（２０Ａ）内の各測距センサに到達する様子を示す図である。

コンデンサレンズ２２２の中央に配置されたコンデンサレンズ２２２ｃ（図１２）を通過した光束は、絞りマスク２２５（図１３）の中央部分へと到達する。絞りマスク２２５の中央部分には、６つの開口Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１，Ａ２２が設けられている。また、レンズアレイ２２６（図１４）の中央部分には、６つのセパレータレンズＢ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１，Ｂ２２が設けられている。さらに、センサチップ２２７（図１５）の中央部分には、６つの測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２が設けられている。６つの開口Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１，Ａ２２と、６つのセパレータレンズＢ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１，Ｂ２２と、６つの測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。なお、測距センサＣ１１〜Ｃ１４は第１の測距センサ群Ｃ１０を構成し、測距センサＣ２１，Ｃ２２は第２の測距センサ群Ｃ２０を構成する。

コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ１１（図１３）を通過した光は、セパレータレンズＢ１１（図１４）により集光され、測距センサＣ１１（図１５）に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ１２を通過した光は、セパレータレンズＢ１２により集光され、測距センサＣ１２に到達する。そして、この一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に到達した光束によって、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。

同様に、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ２１を通過した光は、セパレータレンズＢ２１により集光され、測距センサＣ２１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ２２を通過した光は、セパレータレンズＢ２２により集光され、測距センサＣ２２に到達する。そして、この一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。

図１６に示すように、第１の測距センサ群Ｃ１０に含まれる一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２には、撮影レンズユニット３のレンズ群３７（レンズＬＳ）の瞳位置における各領域Ｒ１１，Ｒ１２を通過した光が到達する。より具体的には、領域Ｒ１１を通過した光は測距センサＣ１１に到達し、領域Ｒ１２を通過した光は測距センサＣ１２に到達する。なお、領域Ｒ１１，Ｒ１２は、光軸ＬＸに垂直な平面内において比較的中央に近い領域である。より詳細には、領域Ｒ１１，Ｒ１２は、その開放Ｆ値が閾値ＴＨ１よりも大きなレンズ（「暗いレンズ」）の瞳（比較的小径の瞳）ＬＲ１の内部の領域である。例えば、領域Ｒ１１，Ｒ１２は、カメラ本体部２に装着され得る撮影レンズユニット３のうち最も大きな開放Ｆ値を有するレンズの瞳の内側の一部領域である。

一方、第２の測距センサ群Ｃ２０に含まれる一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２には、レンズＬＳの瞳位置における各領域Ｒ２１，Ｒ２２を通過した光が到達する。より具体的には、領域Ｒ２１を通過した光は測距センサＣ２１に到達し、領域Ｒ２２を通過した光は測距センサＣ２２に到達する。なお、領域Ｒ２１，Ｒ２２は、光軸ＬＸに垂直な平面内において光軸ＬＸから比較的離れた領域である。より具体的には、領域Ｒ２１，Ｒ２２は、比較的明るいレンズの瞳（比較的大径の瞳）ＬＲ２の内部の領域のうち、各領域Ｒ１１，Ｒ１２よりも外周側の領域である。例えば、領域Ｒ２１，Ｒ２２は、その開放Ｆ値が閾値ＴＨ１を有するレンズの瞳の内側の一部領域である。

また、第１の測距センサ群Ｃ１０に含まれる測距センサＣ１１，Ｃ１２は、センサチップ２２７において、第１の範囲ＣＲ１（図１５）内に設けられる。第１の範囲ＣＲ１は、閾値ＴＨ１よりも大きな開放Ｆ値を有する撮影レンズ（撮影光学系）が装着されている場合に、当該撮影レンズを通過した被写体からの光束が到達する範囲である。換言すれば、第１の範囲ＣＲ１は、撮影光学系（撮影レンズ）の「合焦動作時の絞り値」が閾値ＴＨ１よりも大きい場合に当該撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する範囲である。なお、第１の測距センサ群Ｃ１０に含まれる測距センサＣ１３，Ｃ１４も、第１の範囲ＣＲ１（図１５）内に設けられる。

一方、第２の測距センサ群Ｃ２０に含まれる測距センサＣ２１，Ｃ２２は、センサチップ２２７において、第２の範囲ＣＲ２（図１５）内に設けられる。第２の範囲ＣＲ２は、撮影光学系の「合焦動作時の絞り値」が閾値ＴＨ１よりも小さい場合に当該撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する範囲である。図１５に示すように、第２の範囲ＣＲ２は、第１の範囲ＣＲ１を包含する比較的大きな領域である。換言すれば、第１の範囲ＣＲは、第２の範囲ＣＲ２の内側の一部領域である。

一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２が受光する光束と一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２が受光する光束とは、被写体の略同一部位から到来するものである点で共通するが、レンズＬＳの瞳位置において互いに異なる部分領域を通過したものである点で相違する。

この実施形態においては、合焦動作時（ＡＦ時）の絞り値に応じた測距センサ対を用いて、位相差方式によるＡＦ動作（測距動作）が実行される場合を例示する。特に、レンズの絞りが開放された状態でＡＦ動作が実行されることを前提にして、装着中レンズの開放Ｆ値が「合焦動作時の絞り値」として採用される場合を例示する。

具体的には、合焦動作時の絞り値（ここでは装着中レンズの開放Ｆ値）が閾値ＴＨ１よりも小さいか否かに応じて、２組の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ２１，Ｃ２２）のうちの一方の測距センサ対の値が利用される。詳細には、装着中レンズの開放Ｆ値が閾値ＴＨ１（例えば４．０）よりも小さい場合（すなわち「明るいレンズ」が装着されている場合）には、撮像装置１は、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２による測距結果を利用して、測距動作を実行する。一方、装着中レンズの開放Ｆ値が閾値ＴＨ１よりも大きい場合（すなわち「暗いレンズ」が装着されている場合）には、撮像装置１は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２による測距結果を利用して、測距動作を実行する。端的に言えば、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２は「暗いレンズ」用の測距センサであり、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２は「明るいレンズ」用の測距センサである。

より具体的には、レリーズボタン１１が半押し状態Ｓ１にされたときに、上記の基準に基づいて、２組の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ２１，Ｃ２２）のうちの一方の測距センサ対による測距結果を用いてＡＦ動作が実行される。なお、その後、レリーズボタン１１が全押し状態Ｓ２にされたときに、レンズの絞り値が撮影用の絞り値に変更されて露光動作が実行され、本撮影画像が取得される。

ここにおいて、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２の相互間の距離（すなわち基線長の大きさ）は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の相互間の距離よりも大きい。そのため、上述のように、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２による測距結果は、他方の一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２による測距結果よりも精度が高い。したがって、「明るいレンズ」が装着されている場合には、より高い精度のＡＦ動作を実現することが可能である。

また、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２の配列方向は水平方向（Ｘ方向）であり、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の配列方向も水平方向（Ｘ方向）である。換言すれば、当該２組の測距センサ対の配列方向は、互いに平行である。

一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２には、略同一部位からの各光束であってレンズＬＳの瞳位置（射出瞳の位置）においてその水平方向位置が互いに異なる領域Ｒ２１，Ｒ２２（図１６）を通過した各光束がそれぞれ到達する。そして、水平方向における両光束のずれ具合を測定することによって、水平方向の階調変化に敏感な位相差ＡＦが実現される。また、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２についても同様である。すなわち、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ１１，Ｃ１２）は、いずれも、同じ方向（具体的には、水平方向）の階調変化に敏感な位相差ＡＦを実現する。

さらに、この実施形態に係る一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に対して、当該一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２の配列方向に垂直な方向（具体的には、鉛直方向（Ｙ方向））にシフトして配置される。この点に関しては、後に詳述する。

また、第１の測距センサ群に含まれる別の一対の測距センサＣ１３，Ｃ１４には、略同一部位からの各光束であってレンズＬＳの瞳位置（射出瞳の位置）においてその垂直方向位置が互いに異なる領域を通過した各光束がそれぞれ到達する。そして、垂直方向における両光束のずれ具合を測定することによって、垂直方向の階調変化に敏感な位相差ＡＦが実現される。

このように第１の測距センサ群Ｃ１０は、十字状に配列された２組の一対の測距センサ（すなわち４つの測距センサＣ１１〜Ｃ１４）を有する。これによれば、水平方向および垂直方向の両方向の階調変化に敏感な位相差ＡＦを実現することが可能である。また、両者の測距結果が異なる場合には、例えば、２組の測距センサ対のうち比較的大きなコントラスト値を有する測距センサによる測距結果を採用するようにすればよい。具体的には、測距センサＣ１１におけるコントラスト値が測距センサＣ１３におけるコントラスト値よりも大きい場合には、測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２（あるいはＣ２１，Ｃ２２）による測距結果を正式な測距結果として採用するようにすればよい。これによれば、水平方向の階調変化が垂直方向の階調変化よりも大きな被写体の被写体距離をより正確に測定することが可能である。なお、測距センサＣ１１のコントラスト値としては、測距センサＣ１１における各画素と当該各画素の隣接画素との差分画素値を測距センサＣ１１内の全ての画素について加算した値を採用すればよい。また、測距センサＣ１３のコントラスト値も同様にして算出すればよい。

さらに、この実施形態においては、左右のコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｂを通過した光束は、それぞれ、絞りマスク２２５の左右両側に到達する。図１３に示すように、絞りマスク２２５の左側部分には、４つの開口Ａ８１〜Ａ８４が設けられており、絞りマスク２２５の右側部分には、４つの開口Ａ８５〜Ａ８８が設けられている。また、図１４に示すように、レンズアレイ２２６の左側部分には、４つのセパレータレンズＢ８１〜Ｂ８４が設けられており、レンズアレイ２２６の右側部分には、４つのセパレータレンズＢ８５〜Ｂ８８が設けられている。さらに、また、図１５に示すように、センサチップ２２７の左側部分には、４つの測距センサＣ８１〜Ｃ８４が設けられており、センサチップ２２７の右側部分には、４つの測距センサＣ８５〜Ｃ８８が設けられている。また、４つの開口Ａ８１〜Ａ８４と、４つのセパレータレンズＢ８１〜Ｂ８４と、４つの測距センサＣ８１〜Ｃ８４とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。同様に、４つの開口Ａ８５〜Ａ８８と、４つのセパレータレンズＢ８５〜Ｂ８８と、４つの測距センサＣ８５〜Ｃ８８とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。

一対の測距センサＣ８１，Ｃ８２は、画面内の中央から離れた位置の被写体に関する測距用のセンサ対である。他の測距センサ対（Ｃ８３，Ｃ８４），（Ｃ８５，Ｃ８６），（Ｃ８７，Ｃ８８）も同様である。なお、各測距センサ対（Ｃ８１，Ｃ８２），（Ｃ８５，Ｃ８６）を用いることによれば、水平方向（Ｘ方向）の階調変化に敏感な測距動作を実現することができる。また、各測距センサ対（Ｃ８３，Ｃ８４），（Ｃ８７，Ｃ８８）を用いることによれば、垂直方向（Ｙ方向）の階調変化に敏感な位相差ＡＦを実現することができる。

このような測距センサＣ８１〜Ｃ８８によれば、画面内における中央以外の部分（詳細には左側および右側）の被写体に関するデフォーカス量（測距結果）をも取得することができる。中央の被写体に関する測距結果と中央以外の部分における被写体に関する測距結果とが異なる場合には、撮像装置１から最も近い位置に存在する被写体を合焦状態とするようなＡＦ制御（「最近優先」制御とも称する）を行うようにすればよい。これによれば、画面内の様々な位置の被写体に適切に合焦させることが可能である。

＜１−７．比較例に係るＡＦモジュールの詳細構成＞
つぎに、比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚについて説明する。図２９〜図３２は、当該比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚに関する構成等を示す図である。図２９はＡＦモジュール２０Ｚの絞りマスク２２５Ｚを示す図であり、図３０はＡＦモジュール２０Ｚのレンズアレイ２２６Ｚを示す図であり、図３１はＡＦモジュール２０Ｚのセンサチップ２２７Ｚを示す図である。また、図３２は、比較例において、撮影レンズの瞳を通過した各光束が各測距センサ２７に到達する様子を示す図である。

この比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚは、「暗いレンズ」用の一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に加えて、「明るいレンズ」用の一対の測距センサＣ９１，Ｃ９２を備えている。すなわち、上記実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ａ）と比較すると、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２に代えて一対の測距センサＣ９１，Ｃ９２が設けられている点などで相違する。

この一対の測距センサＣ９１，Ｃ９２は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２が配列される水平直線と同一の水平直線上において、一対の測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２の更に外側に配置される。換言すれば、「明るいレンズ」用の測距センサ対の相互間の距離が「暗いレンズ」用の測距センサ対の相互間の距離よりも大きくなるように、両測距センサ対が配置される。そして、「明るいレンズ」が装着されているときには、「明るいレンズ」用の測距センサ対Ｃ９１，Ｃ９２を用いてＡＦ動作が行われる。また、「暗いレンズ」が装着されているときには、「暗いレンズ」用の測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２を用いてＡＦ動作が行われる。これによれば、明るいレンズの装着時も暗いレンズの装着時にも同じ方向（水平方向）の階調変化に特に敏感な位相差ＡＦが実現される。

ただし、２種類の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ９１，Ｃ９２）が同一直線上において一列に配置されているため、２組の測距センサ２７対（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ９１，Ｃ９２）を配置する水平方向の大きさ（長さ）が比較的大きくなる。そのため、センサチップ２２７の水平方向の大きさが大きくなってしまう。すなわち、この比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚは、上述の特許文献１に記載の技術と同様の問題を有している。

ここにおいて、「明るいレンズ」に関するＡＦ精度向上の観点からは、一対の測距センサＣ９１，Ｃ９２の相互間の距離（基線長の長さ）は、図３１に示す程度まで大きくすることを要しないことがある。

しかしながら、第１の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２）と第２の測距センサ対（Ｃ９１，Ｃ９２）とは、それぞれ、互いに異なるセパレータレンズから到来する光を受光する必要がある。そのため、第１の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２）と第２の測距センサ対（Ｃ９１，Ｃ９２）とは、その一部を共有するように重複して配置することができない。

そこで、この比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚでは、第１の測距センサ対と第２の測距センサ対とは離間して配置されている。換言すれば、この比較例においては、各測距センサＣ９１，Ｃ９２を、各測距センサＣ１１，Ｃ１２に重複させることなく当該各測距センサＣ１１，Ｃ１２の外側に配置するために、各測距センサＣ９１，Ｃ９２は、必要以上に互いに離れた位置に配置されている。具体的には、図３１に示すように、測距センサＣ９１，Ｃ９２の相互間の内側離間距離（最小離間距離）ＷＮ９が長さＷ１よりも大きくなるように（ＷＮ９＞Ｗ１）、測距センサＣ９１，Ｃ９２は配置されている。ここで、長さＷ１は、測距センサＣ１１，Ｃ１２の配置に要する水平方向の大きさであり、測距センサＣ１１，Ｃ１２の水平方向における配置長さ（ないし測距センサＣ９１，Ｃ９２の相互間の外側離間距離）であるとも表現される。

＜１−８．実施形態に係るＡＦモジュールの詳細構成＞
さて、このような比較例に対して、この実施形態に係る一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２は、光軸ＬＸに垂直な平面内において、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の配列方向に垂直な方向（具体的には、鉛直方向（Ｙ方向））にシフトして配置される。

詳細には、図１５に示すように、センサチップ２２７の或る面（光軸ＬＸに垂直な平面）内において、測距センサＣ１１と測距センサＣ１２とは、直線ＬＨ１上において光軸ＬＸを挟んで配置されている。直線ＬＨ１は、光軸ＬＸに交差し（光軸ＬＸを通り）且つ水平方向（Ｘ方向）に延びる直線である。また、２つの測距センサＣ１１，Ｃ１２は、直線ＬＶ１に関して線対称に配置されている。直線ＬＶ１は、光軸ＬＸに交差するとともに直線ＬＨ１に垂直な直線である。

そして、測距センサＣ２１と測距センサＣ２２とは、測距センサＣ１１，Ｃ１２の配置面と同じ面内において、直線ＬＨ２上において光軸ＬＸを挟んで配置されている。直線ＬＨ２は、直線ＬＨ１に平行であるとともに当該直線ＬＨ１に対して垂直方向（詳細には図１５の下側）にシフトして配置される直線である。また、２つの測距センサＣ２１，Ｃ２２は、直線ＬＶ１に関して線対称に配置されている。

より詳細には、図１６に示すように、レンズ群３７の瞳（射出瞳）の位置において水平軸ＨＬに対して図１６の上側にシフトした領域Ｒ２１，Ｒ２２を通過した光が、測距センサＣ２１，Ｃ２２に到達する。測距センサＣ２１，Ｃ２２は、直線ＬＨ１を垂直方向にシフトした直線ＬＨ２上に配置されている。

このように第２の一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２をシフト配置することによれば、配置領域の重複回避のために当該一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２を必要以上に外側に配置することを要さない。例えば図１５のような配置が可能になる。図１５においては、測距センサＣ２１，Ｃ２２の相互間の内側離間距離（最小離間距離）ＷＮ２が長さＷ１よりも小さくなるように（ＷＮ２＜Ｗ１）、測距センサＣ２１，Ｃ２２が配置されている。この場合、測距センサＣ２１，Ｃ２２の配置に要する水平方向の長さＷ２は、測距センサＣ９１，Ｃ９２の配置に要する水平方向の長さＷ９よりも小さくなる（図３１も参照）。これによれば、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２を一対の測距センサＣ９１，Ｃ９２に比べて中央側に寄せて配置することが可能である。換言すれば、測距センサＣ２１，Ｃ２２の相互間の間隔を、測距センサＣ９１，Ｃ９２の相互間の間隔よりも小さくすることができる。

したがって、このＡＦモジュール２０Ａによれば、上記比較例に係るＡＦモジュール２０Ｚに比べて、水平方向において２組の測距センサ（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ２１，Ｃ２２）をコンパクトに配置することができる。特に、測距センサＣ２１，Ｃ２２の配置に要する水平方向の長さＷ２を（長さＷ９よりも）低減することによって、レンズアレイ２２６の小型化を図ることが可能になる。

また、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２の配列方向と一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の配列方向とは、共に水平方向であり、同一方向である。そして、２組の測距センサ対（Ｃ１１，Ｃ１２），（Ｃ２１，Ｃ２２）は、被写体（詳細には被写体像）における同一方向の階調変化に基づいて測距動作を行う。すなわち、当該２組の測距センサ対は、特定方向（詳細には水平方向）の階調変化に敏感なＡＦ動作を実現する。

また、さらに測距センサＣ８１〜Ｃ８４を測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２の左側に配置する場合には、当該測距センサＣ８１〜Ｃ８４を測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２に対して比較的近接させて（中央側に寄せて）配置することができる。したがって、センサチップ２２７の小型化を図ることができる。

同様に、測距センサＣ８５〜Ｃ８８を測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２の右側に配置する場合には、当該測距センサＣ８５〜Ｃ８８を測距センサＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１，Ｃ２２に対して比較的近接させて（中央側に寄せて）配置することができる。したがって、センサチップ２２７の小型化を図ることができる。

以上のように、第１実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ａ）によれば、特定方向（詳細には水平方向）の階調変化に敏感な２種類の測距センサ対をコンパクトに配置することができる。そのため、特定方向（水平方向）の階調変化に敏感な２種類の測距センサ対を有するセンサチップ（ＩＣチップ）２２７の小型化を図ることが可能である。

また、レンズアレイ２２６Ａは、図１４に示すように、センサチップ２２７Ａの各測距センサに対応する位置に各セパレータレンズを有している。特に、レンズアレイ２２６Ａは、第２の一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２に対応する位置に第２の一対のセパレータレンズＢ２１，Ｂ２２を有している。また、レンズアレイ２２６Ａは、第１の一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に対応する位置に第１の一対のセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２を有している。さらに、第１の一対のセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２の配列方向と第２の一対のセパレータレンズＢ２１，Ｂ２２の配列方向とは平行である。また、第２の一対のセパレータレンズＢ２１，Ｂ２２の相互間の距離は、第１の一対のセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２の相互間の距離よりも大きい。そして、第２の一対のセパレータレンズＢ２１，Ｂ２２は、第１の一対のセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２の配列方向に垂直な方向にシフトして配置されている。

このようなシフト配置によれば、一対のセパレータレンズＢ２１，Ｂ２２を、一対のセパレータレンズＢ９１，Ｂ９２に比べて、中央側に寄せて配置することが可能である。すなわち、上記比較例に係るレンズアレイ２２６Ｚ（図３０）に比べて、水平方向において２組のセパレータレンズ（Ｂ１１，Ｂ１２），（Ｂ２１，Ｂ２２）をコンパクトに配置することができる。そのため、レンズアレイ２２６の小型化を図ることが可能である。

同様に、絞りマスク２２５は、図１３に示すように、センサチップ２２７の各測距センサに対応する位置に各開口を有している。特に、絞りマスク２２５は、第１の一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に対応する位置に第１の一対の開口Ａ１１，Ａ１２を有しており、第２の一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２に対応する位置に第２の一対の開口Ａ２１，Ａ２２を有している。また、第１の一対の開口Ａ１１，Ａ１２の配列方向と第２の一対の開口Ａ２１，Ａ２２の配列方向とは平行である。さらに、第２の一対の開口Ａ２１，Ａ２２の相互間の距離は、第１の一対の開口Ａ１１，Ａ１２の相互間の距離よりも大きい。そして、第２の一対の開口Ａ２１，Ａ２２は、第１の一対の開口Ａ１１，Ｃ１２の配列方向に垂直な方向にシフトして配置されている。

これによれば、一対の開口Ａ２１，Ａ２２を、一対の開口Ａ９１，Ａ９２に比べて、中央側に寄せて配置することが可能である。すなわち、上記比較例に係る絞りマスク２２５Ｚ（図２９）に比べて、水平方向において２組の開口（Ａ１１，Ａ１２），（Ａ２１，Ａ２２）をコンパクトに配置することができる。そのため、絞りマスク２２５の小型化を図ることが可能である。

＜２．第２実施形態＞
第２実施形態は第１実施形態の変形例である。以下では、図１７〜図２０等を参照しながら、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図１７〜図２０は、第２実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｂ）の構成を示す図である。図１７は、絞りマスク２２５（２２５Ｂ）内における各開口の配置を示す図であり、図１８はレンズアレイ２２６（２２６Ｂ）内の各セパレータレンズの配置を示す図である。また、図１９は、センサチップ２２７（２２７Ｂ）内の各測距センサの配置を示す図である。さらに、図２０は、撮影光学系の瞳を通過した光束がＡＦモジュール２０Ｂ内の各測距センサに到達する様子を示す図である。

上記第１実施形態においては、第２の測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２を第１の測距センサ対Ｃ１１，Ｃ２２に対して垂直方向の一方側（図１５の下側）にシフトして配置する場合を例示した。この第２実施形態においては、「第２の測距センサ群」として、第２の測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２に加えて、さらに第３の測距センサ対Ｃ３１，Ｃ３２が配置される場合を例示する。この第３の測距センサ対Ｃ３１，Ｃ３２は、第１の測距センサ対Ｃ１１，Ｃ２２に対して、垂直方向における他方側（図１９の上側）にシフトして配置される。

第２実施形態に係るＡＦモジュール２０Ｂは、図１７〜図２０に示すように、絞りマスク２２５Ｂとレンズアレイ２２６Ｂとセンサチップ２２７Ｂとを有している。

絞りマスク２２５Ｂは、図１７に示すように、絞りマスク２２５Ａに設けられた複数の開口に加えて、さらに開口Ａ３１，Ａ３２を有している。レンズアレイ２２６Ｂは、図１８に示すように、レンズアレイ２２６Ａに設けられた複数のセパレータレンズに加えて、さらにセパレータレンズＢ３１，Ｂ３２を有している。センサチップ２２７Ｂは、図１９に示すように、センサチップ２２７Ａに設けられた複数の測距センサに加えて、さらに測距センサＣ３１，Ｃ３２を有している。開口Ａ３１，Ａ３２とセパレータレンズＢ３１，Ｂ３２と測距センサＣ３１，Ｃ３２とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。また、図２０に示すように、レンズ群３７の瞳（射出瞳）の位置において水平軸ＨＬに対して図２０の下側にシフトした領域Ｒ３１，Ｒ３２を通過した光が、測距センサＣ３１，Ｃ３２に到達する。

測距センサＣ３１，Ｃ３２は、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２とともに、「第２の測距センサ群」を構成する。なお、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２は、第３の測距センサ対とも表現される。

測距センサＣ３１，Ｃ３２は、測距センサＣ２１，Ｃ２２と同様の配置を有する。具体的には、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２の相互間の距離は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の測距センサの相互間の距離よりも大きく、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２の配列方向は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の配列方向に平行である。また、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される。

ただし、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２の配列位置は、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２とは異なる。図１９に示すように、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２は、直線ＬＨ１を垂直方向にシフトした直線ＬＨ３上に配置されている（図１９）。直線ＬＨ３は、直線ＬＨ１に平行であるとともに当該直線ＬＨ１に対して垂直方向（詳細には図１９の上側）にシフトして配置される直線である。すなわち、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２を挟んで、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２とは逆側（図１９の上側）に配置される。換言すれば、一対の測距センサＣ３１，Ｃ３２は、一対の測距センサＣ１１，Ｃ１２に対して、一対の測距センサＣ２１，Ｃ２２とは逆向きにシフトして配置される。

特に、これら２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）を用いることによれば、測距精度を向上させることが可能である。より詳細には、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうち、所定の評価値（例えばそのコントラスト値）が比較的高い測距センサ対の測距結果を、最終的な測距結果として選択するようにすればよい。あるいは、測距センサＣ２１と測距センサＣ３１との対応画素の画素値を加算するとともに、測距センサＣ２２と測距センサＣ３２との対応画素の画素値を加算し、当該加算結果同士を比較することによって合焦レンズ位置等を算出するようにしてもよい。

＜３．第３実施形態＞
第３実施形態は、第２実施形態の変形例である。以下では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第２実施形態においては、第２の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）における受光素子列と第３の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）における受光素子列とが同様に配置される場合を例示した。この第３実施形態においては、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）における受光素子列の配置が互いに異なる場合を例示する。

この第３実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｃ）においては、センサチップ２２７の構成が第２実施形態と相違する。なお、第３実施形態に係る絞りマスク２２５（２２５Ｃ）およびレンズアレイ２２６（２２６Ｃ）は、それぞれ、第２実施形態に係る絞りマスク２２５Ｂおよびレンズアレイ２２６Ｂと同様である。

図２１の模式図に示すように、第３実施形態に係るセンサチップ２２７（２２７Ｃ）においては、測距センサＣ３１，Ｃ３２における受光素子列（画素列）と測距センサＣ２１，Ｃ２２における受光素子列とが所定距離ずらして配置される。具体的には、第２の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）と第３の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）とが互いに半ピッチ（隣接画素間距離の半分）ずれて配置される。なお、図２１における各細長矩形は、各受光素子を示している。

そして、所定の基準に基づいて、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうち、所定の評価値（例えばそのコントラスト値）が高い方の測距センサ対に対応する測距結果が、最終的な測距結果として選択される。なお、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）のコントラスト値としては、測距センサＣ２１における各画素と当該各画素の隣接画素との差分画素値を測距センサＣ２１内の全ての画素について加算した値を採用すればよい。他方の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）のコントラスト値も同様にして算出すればよい。例えば、測距センサＣ３１における各画素と当該各画素の隣接画素との差分画素値を測距センサＣ３１内の全ての画素について加算した値を、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）のコントラスト値として算出すればよい。

被写体の階調変化に関する空間周波数によっては、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうちの一方に大きなコントラスト値が現れることがある。上記のように比較的高いコントラスト値に対応する測距センサ対による測距結果を最終的な測距結果として選択することによれば、測距精度を向上させることが可能である。

＜４．第４実施形態＞
第４実施形態は、第３実施形態の変形例である。以下では、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

この第４実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｄ）のセンサチップ２２７（２２７Ｄ）では、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の各受光素子（画素）の所定方向における大きさが互いに異なっている。具体的には、図２２に示すように、各測距センサの画素配列方向において、第２の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）における画素の大きさと第３の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２２）における画素の大きさとが互いに異なっている。詳細には、各測距センサの画素配列方向において、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素の大きさは、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の各画素の大きさよりも小さい。また、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ２２）の画素ピッチ（画素間隔）も、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の画素ピッチよりも小さい。なお、各測距センサの画素配列方向に垂直な方向においては、両測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素の大きさ（幅）は略同一である。

そして、所定の基準に基づいて、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうちの一方の測距センサ対の測距結果が最終的な測距結果として選択される。

詳細には、被写体の輝度が閾値ＴＨ１よりも大きいとき（すなわち明るいとき）には、比較的小さな画素を有する測距センサ対（例えば（Ｃ３１，Ｃ３２））の測距結果が最終的な測距結果として決定される。逆に、被写体の輝度が閾値ＴＨ１よりも小さいとき（すなわち暗いとき）には、比較的大きな画素を有する測距センサ対（例えば（Ｃ２１，Ｃ２２））の測距結果が最終的な測距結果として決定される。

これによれば、被写体が明るいときには、比較的狭い画素ピッチを有する測距センサ対を用いて高精度（高分解能）の測距結果を得ることができる。また、被写体が暗いときには、比較的広い画素ピッチを有する測距センサ対を用いて各画素（受光素子）の光量を確保することによって、所定程度のＡＦ精度を確保することができる。このように、被写体の輝度に応じた適切なＡＦ精度を得ることができる。

＜５．第５実施形態＞
第５実施形態は、第３実施形態の変形例である。以下では、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

この第５実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｅ）のセンサチップ２２７（２２７Ｅ）においては、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の画素の「幅」が互いに異なっている。詳細には、各測距センサの画素配列方向に垂直な方向における画素（受光素子）の大きさ（受光素子列の「幅」とも称する）が、両測距センサ対の相互間で異なっている。

具体的には、図２３に示すように、各測距センサの画素配列方向に垂直な方向において、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素の大きさ（「幅」）は、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の各画素の大きさ（「幅」）よりも小さい。なお、各測距センサの画素配列方向においては、両測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素の大きさおよび画素ピッチはそれぞれ略同一である。

詳細には、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうち、所定の評価値（例えばそのコントラスト値）が高い方の測距センサ対に対応する測距結果が、最終的な測距結果として選択される。なお、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）のコントラスト値としては、第３実施形態で説明したような値を採用すればよい。他方の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）のコントラスト値も同様である。

一般的には、被写体は、水平方向あるいは垂直方向において、大きな階調変化を有することが多い。しかしながら、被写体によっては、画面の斜め方向に比較的大きな階調変化が存在することもある。ここでは、画面の斜め方向に比較的大きな階調変化を有する被写体を合焦させる場合を想定する。

図２４においては、黒く細長い矩形（被写体）が受光素子列に対して斜め方向に配置されている。これは、被写体の階調変化の方向が画素配列方向に対して斜行する状態を模式的に示すものである。

一方の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）に関しては、その各画素の縦方向（画素配列に垂直な方向）の大きさ（「幅」）が比較的大きいため、図２４のような斜行被写体（黒帯状被写体）に関する被写体像の階調値は比較的緩やかに変化する。すなわち、当該被写体像は、いわゆる「鈍った（なまった）」状態になる。そのため、測距センサＣ２１における被写体像と測距センサＣ２２の被写体像との比較結果から導かれる合焦レンズ位置は、比較的大きな誤差を含む可能性が高い。

これに対して、もう一方の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）に関しては、その各画素の縦方向（画素配列に垂直な方向）の大きさが比較的小さいため、図２４のような斜行被写体の被写体像の階調値は比較的急峻に変化する。そのため、測距センサＣ３１における被写体像と測距センサＣ３２の被写体像との比較結果から導かれる合焦レンズ位置に関する誤差は、比較的小さくなる。

したがって、この第５実施形態によれば、斜め方向に比較的大きな階調変化を有する被写体に関しても、良好な測距結果を得ることができる。

また、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）によれば、水平方向に比較的大きな階調変化を有する被写体に関しても、良好な測距結果を得ることができる。

＜６．第６実施形態＞
第６実施形態は、第３実施形態の変形例である。以下では、第３実施形態との相違点を中心に説明する。

この第６実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｆ）のセンサチップ２２７（２２７Ｆ）においては、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素（受光素子）は、各測距センサ対の配列方向に対して傾斜して配置されている。また、第２の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の各受光素子の傾斜方向と、第３の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）の各受光素子の傾斜方向とは逆である。

具体的には、図２５に示すように、第２の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）における細長形状の各受光素子は、当該測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の配列方向（水平方向）に対して「反時計回り」に所定角度（例えば４５度）傾斜している。一方、第３の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）における細長形状の各受光素子は、当該測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）の配列方向（水平方向）に対して「時計回り」に所定角度（例えば４５度）傾斜している。なお、両測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２），（Ｃ３１，Ｃ３２）の各画素（受光素子）の大きさは略同一であり、各測距センサの画素配列方向における各画素の配置間隔（画素ピッチ）も略同一である。

第５実施形態において説明したように、被写体は、水平方向あるいは垂直方向に比較的大きな階調変化を有することが多いが、斜め方向に比較的大きな階調変化を有することもある。

ここでは、第５実施形態と同様に、画面の斜め方向に比較的大きな階調変化を有する被写体を合焦させる場合を想定する。

図２６においては、黒く細長い矩形（被写体）が受光素子列に対して斜め方向に配置されている。これは、被写体の階調変化の方向が画素配列方向に対して斜行する状態を模式的に示すものである。

一方の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）に関しては、細長形状の被写体の階調変化の方向（左下から右上へと向かう方向）と細長画素の積層方向（左上から右下へと向かう方向）とが略垂直である。換言すれば、細長形状の被写体の伸延方向（左上から右下へと向かう方向）に多数の画素が存在する。そのため、被写体像の階調値は比較的緩やかに変化する。すなわち、当該被写体像は、いわゆる「鈍った（なまった）」状態になる。したがって、測距センサＣ２１における被写体像と測距センサＣ２２の被写体像との比較結果から導かれる合焦レンズ位置は、比較的大きな誤差を含む可能性が高い。

これに対して、もう一方の測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）に関しては、細長形状の被写体の階調変化の方向（左下から右上へと向かう方向）と細長画素の積層方向（左下から右上へと向かう方向）とが略平行である。換言すれば、細長形状の被写体の伸延方向（左上から右下へと向かう方向）には比較的少数の画素しか存在しない。そのため、被写体像の階調値が比較的急峻に変化する。したがって、測距センサＣ３１における被写体像と測距センサＣ３２の被写体像との比較結果から導かれる合焦レンズ位置に関する誤差は、比較的小さくなる。

図２６の状況においては、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）のコントラスト値は、測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）のコントラスト値よりも大きい。そのため、上述の基準にしたがって、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうち、測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）に対応する測距結果が最終的な測距結果として選択される。これによれば、斜め方向に階調変化を有する被写体に関して、良好な測距結果を得ることができる。

なお、被写体が図２６とは逆向きに傾斜している場合には、他方の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）に対応する測距結果が最終的な測距結果として選択される。これによれば、逆側の図２６とは異なる斜め方向に階調変化を有する被写体に関しても、良好な測距結果を得ることができる。

＜７．第７実施形態＞
第７実施形態は、第２実施形態の変形例である。以下では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。

この第７実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ｇ）においては、絞りマスク２２５の構成が第２実施形態と相違する。なお、第７実施形態に係るレンズアレイ２２６（２２６Ｇ）およびセンサチップ２２７（２２７Ｇ）は、それぞれ、第２実施形態に係るレンズアレイ２２６Ｂ（図１８）およびセンサチップ２２７Ｂ（図１９）と同様である。

図２７に示すように、第７実施形態に係る絞りマスク２２５（２２５Ｇ）においては、開口Ａ３１，Ａ３２は、それぞれ、開口Ａ２１，Ａ２２よりも大きい。

したがって、センサチップ２２７上の測距センサＣ３１での受光量は、測距センサＣ２１での受光量よりも大きくなる。同様に、測距センサＣ３２での受光量は、測距センサＣ２２での受光量よりも大きくなる。

そして、測距時においては、所定の基準に基づいて、２組の測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２），（Ｃ３１，Ｃ３２）のうちの一方の測距センサ対の測距結果が最終的な測距結果として選択される。

詳細には、被写体の輝度が閾値ＴＨ１よりも大きいとき（すなわち明るいとき）には、比較的小さな開口からの光を受光する測距センサ対（Ｃ２１，Ｃ２２）の測距結果が最終的な測距結果として決定される。逆に、被写体の輝度が閾値ＴＨ１よりも小さいとき（すなわち暗いとき）には、比較的大きな開口からの光を受光する測距センサ対（Ｃ３１，Ｃ３２）の測距結果が最終的な測距結果として決定される。

これによれば、被写体が暗いときでも、比較的大きな開口からの光を受光する測距センサ対を用いることによって、所定程度のＡＦ精度を確保することができる。

＜８．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

例えば、上記各実施形態においては、水平方向に配列される測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２に対して、第２の測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２（および第３の測距センサ対Ｃ３１，Ｃ３２）を垂直方向にシフトして設ける場合を例示したが、これに限定されない。垂直方向に配列される各測距センサ対を、水平方向にシフトして配置するようにしてもよい。

具体的には、図２８に示すように、垂直方向に配列される測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４に対して、別の測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４を設けるとともに、さらに別の測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４をも設けるようにしてもよい。測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４は、測距センサ対Ｃ１１，Ｃ１２に対して略垂直に配列される。また、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４は、測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２に対して略垂直に配列され、測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４は、測距センサ対Ｃ３１，Ｃ３２に対して略垂直に配列される。測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４は、第４の測距センサ対とも称され、測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４は第５の測距センサ対とも称される。なお、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４は、その配列方向が９０度回転されている点を除いて、測距センサ対Ｃ２１，Ｃ２２と同様の配置および構成を有する。また、測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４は、その配列方向が９０度回転されている点を除いて、測距センサ対Ｃ３１，Ｃ３２と同様の配置および構成を有する。例えば、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４の相互間距離は、測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４の相互間距離よりも大きく、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４の配列方向は、測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４の配列方向に平行である。また、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４は、測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４に対して、測距センサ対Ｃ１３，Ｃ１４の配列方向に垂直な方向にシフトして配置されている。

あるいは、測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４を設けることなく、測距センサ対Ｃ５３，Ｃ５４をさらに設けるようにしてもよい。すなわち、図２８において、測距センサ対Ｃ６３，Ｃ６４を設けないようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、センサチップ２２７内の各一対の測距センサは、論理的にも物理的にも互いに離間されて生成される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、一対の測距センサは、所定方向に連続する複数の受光素子で構成された１次元受光素子アレイにおいて、論理的に分離された２つの部分領域（一対の部分領域）として構成されてもよい。

また、同様に、複数対の測距センサも、物理的に互いに離間して生成されることを要さない。例えば、複数対の測距センサは、２次元的に連続する複数の受光素子で構成された２次元受光素子アレイにおいて、論理的に分離された複数対の部分領域として構成されてもよい。

また、上記各実施形態では、「合焦動作時の絞り値」が閾値ＴＨ１よりも小さい場合には、第１の測距センサ対の測距結果を用いることなく第２の測距センサ対の測距結果を用いる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、「合焦動作時の絞り値」が閾値ＴＨ１よりも小さい場合には、第２の測距センサ対の測距結果だけでなく、第１の測距センサ対の測距結果をも参照するようにしてもよい。より詳細には、第１の測距センサ対と第２の測距センサ対とのうち、そのコントラスト値が比較的大きな測距センサ対の測距結果を最終的な測距結果として選択して、ＡＦ動作を実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、装着中レンズの開放Ｆ値が「合焦動作時の絞り値」として採用される場合を例示したが、これに限定されない。特に、「合焦動作時の絞り値」は、レンズの「開放Ｆ値」に限定されず、ＡＦ動作時における装着中レンズの絞りの状態を反映するものであれば充分である。例えば、撮影光学系（撮影レンズ）の絞りを開放した状態でＡＦ動作が行われる場合に限定されず、被写体の明るさに応じて絞りを常に制御しながらＡＦ動作が行われる場合などに上記の思想を適用するようにしてもよい。より詳細には、絞りを随時制御する動画撮影において、各時点における「撮影用の絞り値」を「合焦動作時の絞り値」として用いて、上記の動作を行うようにしてもよい。換言すれば、使用すべき測距センサ対を開放Ｆ値に応じて選択するのではなく、使用すべき測距センサ対を「撮影時の絞り値（合焦動作時の絞り値でもある）」に応じて選択するようにしてもよい。

撮像装置の正面外観図である。撮像装置の背面外観図である。撮像装置の機能構成を示すブロック図である。撮像装置１の内部構成を示す図である。位相差ＡＦの原理を示す図である（合焦状態）。位相差ＡＦの原理を示す図である（前ピン状態）。位相差ＡＦの原理を示す図である（後ピン状態）。合焦状態における分割光の各像を示す図である。前ピン状態における分割光の各像を示す図である。後ピン状態における分割光の各像を示す図である。ＡＦ精度と測距センサの相互間の距離との関係を説明する図である。ＡＦモジュールの概略構成を示す分解斜視図である。絞りマスク内における各開口の配置を示す図である。レンズアレイ内の各セパレータレンズの配置を示す図である。センサチップ内の各測距センサの配置を示す図である。撮影光学系の瞳を通過した光束がＡＦモジュール内の各測距センサに到達する様子を示す図である。第２実施形態に係る絞りマスクを示す図である。第２実施形態に係るレンズアレイを示す図である。第２実施形態に係るセンサチップを示す図である。第２実施形態において、撮影光学系の瞳を通過した光束が各測距センサに到達する様子を示す図である。第３実施形態に係る測距センサの受光素子列を示す図である。第４実施形態に係る測距センサの受光素子列を示す図である。第５実施形態に係る測距センサの受光素子列を示す図である。第５実施形態に係る測距センサにおける階調値変化を示す図である。第６実施形態に係る測距センサの受光素子列を示す図である。第６実施形態に係る測距センサにおける階調値変化を示す図である。第７実施形態に係る絞りマスクを示す図である。変形例に係るセンサチップを示す図である。比較例に係る絞りマスクを示す図である。比較例に係るレンズアレイを示す図である。比較例に係るセンサチップを示す図である。比較例において、撮影レンズの瞳を通過した光束が各測距センサに到達する様子を示す図である。

符号の説明

１撮像装置
２０ＡＦモジュール
２２，２２２コンデンサレンズ
２５，２２５絞りマスク
２６，Ｂｋセパレータレンズ
２７，Ｃｋ測距センサ
２２６レンズアレイ
２２７センサチップ
Ａｋ開口

Claims

撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも大きい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第１の範囲内に設けられる第１の測距センサ群と、
前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第２の範囲内に設けられる第２の測距センサ群と、
を備え、
前記第１の測距センサ群は、第１の測距センサ対を有し、
前記第２の測距センサ群は、第２の測距センサ対を有し、
前記第２の測距センサ対の相互間距離は、前記第１の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、
前記第２の測距センサ対の配列方向は、前記第１の測距センサ対の配列方向に平行であり、
前記第２の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
前記第２の測距センサ群は、第３の測距センサ対を有し、
前記第３の測距センサ対の相互間距離は、前記第１の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、
前記第３の測距センサ対の配列方向は、前記第１の測距センサ対の配列方向に平行であり、
前記第３の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第３の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向において前記第２の測距センサ対とは逆向きにシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第２の測距センサ対の受光素子列は、第３の測距センサ対の受光素子列に対して半ピッチずらして配列される、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第２の測距センサ対における受光素子列の配置間隔は、第３の測距センサ対における受光素子列の配置間隔と異なる、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第２の測距センサ対における受光素子列の幅は、第３の測距センサ対における受光素子列の幅と異なる、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第２の測距センサ対の各受光素子は、当該第２の測距センサ対の配列方向に対して傾斜して配置されており、
前記第３の測距センサ対の各受光素子は、当該第３の測距センサ対の配列方向に対して傾斜して配置されており、
前記第２の測距センサ対の各受光素子の傾斜方向と、前記第３の測距センサ対の各受光素子の傾斜方向とは逆である、焦点位置検出装置。
請求項２に記載の焦点位置検出装置において、
前記第１の測距センサ対に対応する第１の一対の開口と前記第２の測距センサ対に対応する第２の一対の開口と前記第３の測距センサ対に対応する第３の一対の開口とを設けた絞りマスク、
をさらに備え、
前記第２の一対の開口の大きさと前記第３の一対の開口の大きさとは互いに異なる、焦点位置検出装置。
請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
前記第１の測距センサ群は、第４の測距センサ対を有し、
前記第２の測距センサ群は、第５の測距センサ対を有し、
前記第４の測距センサ対は、第１の測距センサ対に対して略垂直に配列されており、
前記第５の測距センサ対は、第２の測距センサ対に対して略垂直に配列されており、
前記第５の測距センサ対の相互間距離は、前記第４の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、
前記第５の測距センサ対の配列方向は、前記第４の測距センサ対の配列方向に平行であり、
前記第５の測距センサ対は、前記第４の測距センサ対に対して、前記第４の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
前記第１の測距センサ対は、前記撮影光学系からの光束の光軸に垂直な平面内において、前記光軸を通る直線上に配置され、
前記第２の測距センサ対は、前記光軸に垂直な平面内において、前記直線に対して平行にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
前記第１の測距センサ対に対応する第１の一対の開口と前記第２の測距センサ対に対応する第２の一対の開口とを設けた絞りマスク、
をさらに備え、
前記第２の一対の開口の相互間距離は、前記第１の一対の開口の相互間距離よりも大きく、
前記第２の一対の開口の配列方向は、前記第１の一対の開口の配列方向に平行であり、
前記第２の一対の開口は、前記第１の一対の開口に対して、前記第１の一対の開口の配列方向に垂直な方向にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
前記第１の測距センサ対に対応する第１の一対のセパレータレンズと前記第２の測距センサ対に対応する第２の一対のセパレータレンズとを設けたレンズアレイ、
をさらに備え、
前記第２の一対のセパレータレンズの相互間距離は、前記第１の一対のセパレータレンズの相互間距離よりも大きく、
前記第２の一対のセパレータレンズの配列方向は、前記第１の一対のセパレータレンズの配列方向に平行であり、
前記第２の一対のセパレータレンズは、前記第１の一対のセパレータレンズに対して、前記第１の一対のセパレータレンズの配列方向に垂直な方向にシフトして配置される、焦点位置検出装置。
撮像装置であって、
位相差方式の焦点位置検出装置と、
前記焦点位置検出装置による測距結果を用いてＡＦ動作を実行するＡＦ制御手段と、
を備え、
前記焦点位置検出装置は、
撮影光学系の合焦動作時の絞り値が所定の閾値よりも大きい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第１の範囲内に設けられる第１の測距センサ群と、
前記撮影光学系の前記合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記撮影光学系を通過した被写体からの光束が到達する第２の範囲内に設けられる第２の測距センサ群と、
を有し、
前記第１の測距センサ群は、第１の測距センサ対を有し、
前記第２の測距センサ群は、第２の測距センサ対を有し、
前記第２の測距センサ対の相互間距離は、前記第１の測距センサ対の相互間距離よりも大きく、
前記第２の測距センサ対の配列方向は、前記第１の測距センサ対の配列方向に平行であり、
前記第２の測距センサ対は、前記第１の測距センサ対に対して、前記第１の測距センサ対の配列方向に垂直な方向にシフトして配置され、
前記ＡＦ制御手段は、
前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも大きい場合に前記第１の測距センサ対を用いてＡＦ動作を実行し、
前記撮影光学系の合焦動作時の絞り値が前記所定の閾値よりも小さい場合に前記第２の測距センサ対を用いてＡＦ動作を実行する、
撮像装置。