JP7237476B2 - 焦点検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置における焦点の検出に関する。

従来から、マイクロレンズ及びその光軸に対して光電変換部の相対位置を偏位させた画素を２次元的に多数配置した撮像素子が焦点検出素子の機能も兼ねている撮像装置が提案されている。これは、撮像装置の焦点検出方法の１つで、撮像素子に形成された焦点検出画素により位相差方式の焦点検出を行う撮像面位相差方式である。

特許文献１では、１つの画素に対して、１つのマイクロレンズと複数に分割された光電変換部が形成されている２次元撮像素子を用いた撮像装置が開示されている。分割された光電変換部は、１つのマイクロレンズを介して撮影レンズの射出瞳の異なる領域を受光するように構成され、瞳分割を行っている。これらの分割された光電変換部（焦点検出画素）で受光したそれぞれの焦点検出信号から像ずれ量を求め、像ずれ量と変換係数からデフォーカス量を算出することで、位相差方式の焦点検出を行うことができる。

また、特許文献２では、光学系の中央像高の基準絞り値から像高に応じた有効絞り値を算出し、算出した有効絞り値を用いて像ずれ量からデフォーカス量へ変換する変換係数を算出する撮像装置が開示されている。複数のレンズ枠、絞り枠によりレンズ枠ケラレが生じ、レンズ毎に有効絞り値が変化した場合でも、有効絞り値を用いることで、変換係数を算出することができる。

特開昭５８－０２４１０５号公報 特開２０１５－１１２８３号公報

レンズ枠ケラレ形状は、複数のレンズ枠、絞り枠が重なることで、複雑な形状となり、レンズ毎にその形状は異なる。しかしながら、上記従来技術の構成では、有効絞り値を用いていることから、レンズ枠ケラレの形状は円形であることを仮定しており、レンズ枠ケラレの形状は考慮していない。

本発明は上記の問題点に鑑み、レンズ毎のレンズ枠ケラレ形状の情報を用いて変換係数を算出することで、変換係数の算出精度を高め、正確なデフォーカス量を算出可能な焦点の検出方法を提供することを目的とする。

本発明の技術的特徴として、撮像光学系の第１瞳部分領域の通過光束を受光する第１焦点検出画素の受光信号から生成される第１焦点検出信号と、前記第１瞳部分領域と異なる前記撮像光学系の第２瞳部分領域の通過光束を受光する第２焦点検出画素の受光信号から生成される第２焦点検出信号から、像ずれ量を算出し、前記像ずれ量と変換係数からデフォーカス量を検出する焦点検出方法であって、前記変換係数は、前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された開口形状と、焦点検出位置の像高座標に対応する回転角と、前記変換係数を前記開口形状と前記回転角との関数とした際の係数と、を用いて算出され、前記開口形状は、焦点検出位置の像高座標に対応する像高距離ごとに保持された情報であって、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の絞りを構成する枠の中心位置と大きさ、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の物側の枠の中心位置と大きさ、および前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の像側の枠の中心位置と大きさに基づく形状であり、前記回転角は、前記像高座標の原点を中心とし所定の像高を基準とした回転角であることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ毎のレンズ枠ケラレ形状の情報を用いて変換係数を算出することで、変換係数の算出精度を高め、正確なデフォーカス量を算出可能な焦点の検出方法を提供することができる。

実施例１の焦点検出装置を有する撮像装置の構成を示すブロック図である。 実施例１の画素配列を示す図である。 実施例１の画素構造を示す図である。 実施例１の撮像素子の画素と瞳強度分布との対応を説明するための図である。 実施例１の撮像素子と瞳強度分布との対応を説明するための図である。 実施例１の結像光学系と撮像素子における瞳分割を説明するための図である。 実施例１の各画素に形成されたマイクロレンズに光が入射した場合の光強度分布の説明図である。 実施例１の瞳部分領域を示す図である。 実施例１のデフォーカス量と像ずれ量との関係図である。 実施例１の瞳偏心や入射瞳距離の変化が生じている場合の撮像素子と瞳強度分布との対応を説明するための図である。 実施例１の撮像素子のセンサ入射瞳、瞳偏心量、入射瞳距離と、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域との関係図である。 実施例１の撮像素子のセンサ入射瞳、瞳偏心量、入射瞳距離と、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域との関係図である。 実施例１の焦点検出方法を示すフローチャートである。 実施例１におけるレンズ枠ケラレの概略説明図である。 実施例１における各像高でのレンズ枠ケラレの概略説明図である。 実施例１における変換係数算出のフローチャートである。 各実施例における撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさの概略関係図である。 実施例２における変換係数算出のフローチャートである。 実施例３における変換係数算出のフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例では、本発明をデジタルカメラ等の撮像装置に適用した場合について説明するが、本発明は焦点検出装置、距離検出装置、情報処理装置、および電子機器等の撮像装置とは異なる装置に幅広く適用することができる。

［全体構成］
図１は、本実施例の焦点検出装置を有する撮像装置１００の構成を示すブロック図である。撮像装置１００は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ（結像光学系または撮像光学系）とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

結像光学系（撮像光学系）は、被写体の被写体像（光学像）を所定の結像面上に生成する。第１群１０１は、結像光学系を構成する複数のレンズ群のうち最も前方（被写体側）に配置されており、光軸ＯＡに沿って進退可能にレンズ鏡筒に保持されている。絞り兼用シャッタ（絞り）１０２は、その開口径を調節されることで撮像時の光量調節を行うとともに、静止画撮像時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第２レンズ群１０３は、絞り兼用シャッタ１０２と一体的に光軸ＯＡに沿って進退し、第１レンズ群１０１の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第３レンズ群１０５は、光軸ＯＡに沿って進退することにより焦点調節（フォーカス動作）を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ１０６は、撮像画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。本実施例の各レンズ群はレンズユニットに相当し、特に第３レンズ群１０５は焦点調節可能なレンズユニットに相当する。

撮像素子１０７は、例えば、ＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサ、および、その周辺回路により構成され、被写体像の光電変換を行う。撮像素子１０７としては、例えば、横方向にｍ個の画素、縦方向にｎ個の画素を有する受光ピクセル上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタをオンチップで形成した２次元単板カラーセンサが用いられる。なお、撮像光学系と撮像素子１０７は一つの撮像部を構成するが、本実施例に示すような単板方式に限定されず、例えば３板方式であってもよい。また、複数の撮像部を有する構成としてもよい。つまり、撮像素子に対して対応する撮像光学系を有する構成であれば本発明を適用可能である。

ズームアクチュエータ１１１は、変倍動作を行う際に、カム筒（不図示）を回動することで第１レンズ群１０１および第２レンズ群１０３を光軸ＯＡに沿って移動させる。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、光量（撮像光量）を調節する際に、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を調節する。フォーカスアクチュエータ１１４は、焦点調節を行う際に、第３レンズ群１０５を光軸ＯＡに沿って移動させる。なお、絞りとシャッタは必ずしも兼用させる必要はなく、それぞれ個別に設ける構成としてもよい。

電子フラッシュ１１５は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ１１５としては、キセノン管を備えた閃光照明装置、または連続発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた照明装置が用いられる。ＡＦ補助光源１１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。

ＣＰＵ１２１は、撮像装置１００の種々の制御を司る制御装置である。ＣＰＵ１２１は、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭまたはＲＡＭに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置１００の各種回路を駆動し、焦点検出（ＡＦ）、撮像、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。また、ＣＰＵ１２１の一部の機能をハードウエア回路として実装してもよく、また一部の回路にＦＰＧＡ等のリコンフィギュアラブル回路を用いてもよい。例えば、後述する焦点検出用の演算の一部を専用のハードウエア回路を用い、演算時間の短縮を行ってもよい。

また、ＣＰＵ１２１は、画素信号取得手段１２１ａ、信号生成手段１２１ｂ、焦点検出手段１２１ｃ、およびレンズ情報取得手段１２１ｄを備える。また、ＣＰＵ１２１が備える通信インターフェイス回路は外部装置とＵＳＢケーブルやＬＡＮケーブル等の有線ケーブルで接続する方式だけでなく、無線ＬＡＮや移動通信回線等の無線通信で接続する方式であってもよい。また、通信相手との接続については、直接的にパーソナルコンピュータやスマートフォンと接続する接続方式に限られず、アクセスポイントやネットワーク経由で近接または遠隔機器と接続する方式であってもよい。

電子フラッシュ制御回路１２２は、撮像動作に同期して電子フラッシュ１１５の点灯制御を行う。補助光源駆動回路１２３は、焦点検出処理に同期してＡＦ補助光源１１６の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路１２４は、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。画像処理回路１２５は、撮像素子１０７から出力された画像データのガンマ変換、カラー補間、または、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）圧縮などの処理を行う。

フォーカス駆動回路１２６は、焦点検出手段１２１ｃの焦点検出結果等に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動し、第３レンズ群１０５を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路１２８は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動して、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御するとともに、静止画撮像時の露光時間を制御する。ズーム駆動回路１２９は、撮像者のズーム操作に応じて、ズームアクチュエータ１１１を駆動し、第１レンズ群１０１および第２レンズ群１０３を光軸ＯＡに沿って移動させることにより、変倍動作を行う。

レンズ通信回路１３０は、カメラ本体に取り付けられた交換レンズと通信し、交換レンズのレンズ情報を取得し、各種パラメータの設定を行う。取得したレンズ情報は、ＣＰＵ１２１のレンズ情報取得手段１２１ｄに出力される。また、カメラ本体で検出した撮像情報等を交換レンズへ送信する構成としてもよい。交換レンズとカメラ本体はマウント部を介してバヨネット結合し、結合した状態で複数の端子が互いに接触する構成となっている。また、交換レンズには不図示のレンズ用ＣＰＵ、レンズ用メモリ、レンズ用ジャイロ等を備えた電子基板を備えている。レンズ用ＣＰＵはレンズ用メモリに記憶されたパラメータ等を使用し、各種プログラムを実行する。また、レンズ用メモリにはレンズの光学特性である収差情報、射出瞳距離ＬＰＯ等を記憶しており、光学条件としてのフォーカス状態ＦＳやズーム状態ＺＳと合わせてカメラ本体側へ送信することが可能である。

表示部１３１は、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）を備えて構成される。表示部１３１は、撮像装置１００の撮像モードに関する情報、撮像前のプレビュー画像、撮像後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作部１３２は、電源スイッチ、レリーズスイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮像モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態（ＳＷ１がＯＮの状態）、および、全押し状態（ＳＷ２がＯＮの状態）の２段階のスイッチを有する。記録媒体１３３は、例えば撮像装置１００に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮像画像（画像データ）を記録する。記憶部１３４は、所定のフォーマットで撮像画像などを記憶する。

なお、操作部１３２の一部の機能をタッチパネル等の形式で表示部１３１に設ける構成としてもよい。プレビュー画像を表示部１３１に表示している間にタッチパネルを操作することで、画像中の任意の位置に対して焦点検出を行うことが可能となる。

なお、不図示のＴＶＡＦ部を設け、生成されるＴＶＡＦ用評価値（画像データのコントラスト情報）に基づいて、コントラスト検出方式の焦点検出処理を行うようにしてもよい。コントラスト検出方式の焦点検出処理の際には、フォーカスレンズ群１０５を移動して評価値（焦点評価値）がピークとなるレンズ位置が合焦位置として検出される。

このように、撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦとを組み合わせて実行可能であり、状況に応じて、これらを選択的に使用し、または、組み合わせて使用することができる。各ブロックは、各々の焦点検出結果を用いてフォーカスレンズ群１０５の位置を制御する制御手段として機能する。

［撮像素子］
まず、図２および図３を参照して、本実施例における撮像素子１０７の画素配列および画素構造について説明する。図２は、撮像素子１０７の画素（撮像画素）配列を示す図である。図３は、撮像素子１０７の画素構造を示す図であり、図３（ａ）は撮像素子１０７の画素２００Ｇの平面図（＋ｚ方向から見た図）、図３（ｂ）は図３（ａ）中の線ａ－ａの断面図（－ｙ方向から見た図）をそれぞれ示している。

図２は、撮像素子１０７の画素配列を、４列×４行の範囲で示している。本実施例では、２列×２行の画素群２００は、画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂがベイヤー配列で配置されている。すなわち、画素群２００のうち、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが左上に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下にそれぞれ配置されている。画素２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂは、２列×１行に配列された焦点検出画素（第１焦点検出画素）２０１、焦点検出画素（第２焦点検出画素）２０２により構成されている。このため、図２には、焦点検出画素の配列が、８列×４行の範囲で示されている。なお、本実施例の画素はｘ方向に配置された２つの焦点検出画素から構成されているが、これに限られるものではなく、ｙ方向に配置されたものでもよい。また、２つ以上の焦点検出画素で構成してもよいし、いくつかの構成を組み合わせた構成であってもよい。

図２に示されるように、撮像素子１０７は、４列×４行の画素（８列×４行の焦点検出画素）を面上に多数配置して構成されており、受光信号に相当する撮像信号（焦点検出信号）を出力する。本実施例の撮像素子１０７は、画素の周期Ｐが６μｍ、画素の数Ｎが横６０００列×縦４０００行＝２４００万画素である。また、撮像素子１０７は、焦点検出画素の列方向の周期Ｐ_ＳＵＢが３μｍ、焦点検出画素の数Ｎ_ＳＵＢが横１２０００列×縦４０００行＝４８００万画素である。４Ｋフォーマットの動画等を撮像素子１０７を用いて取得する場合には、横４０００列以上の画素を有することが望ましい。また、これ以上のサイズのフォーマットで画像を取得する場合には当該フォーマットに合わせた画素数であることが望ましい。

図３（ｂ）に示されるように、本実施例の画素２００Ｇには、画素のフォトダイオードが形成されたシリコン等の半導体の界面である受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が設けられている。マイクロレンズ３０５は、２次元状に複数配列されており、受光面からｚ軸方向（光軸ＯＡの方向）に所定の距離だけ離れた位置に配置されている。また、画素２００Ｇには、ｘ方向にＮｘ分割（２分割）、ｙ方向にＮｙ分割（１分割）された分割数Ｎ_ＬＦ＝Ｎｘ×Ｎｙ（分割数２）の光電変換部３０１および光電変換部３０２が形成されている。光電変換部３０１および光電変換部３０２はそれぞれ、焦点検出画素２０１および焦点検出画素２０２に対応する。

光電変換部３０１および光電変換部３０２は、シリコン等の半導体基板上に形成され、それぞれｐ型層とｎ型層から成るｐｎ接合のフォトダイオードとして構成される。必要に応じて、ｐ型層とｎ型層との間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造のフォトダイオードとして構成しても良い。画素２００Ｇ（各画素）には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１および光電変換部３０２との間に、カラーフィルタ３０６が設けられている。必要に応じて、画素ごと、または光電変換部ごとにカラーフィルタ３０６の分光透過率を変えることができ、またはカラーフィルタを省略してもよい。

画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、カラーフィルタ３０６で分光された後、光電変換部３０１および光電変換部３０２で受光される。光電変換部３０１および光電変換部３０２においては、受光量に応じて電子とホールとの対が生成され、それらが空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて、撮像素子１０７の外部へ排出される。光電変換部３０１および光電変換部３０２のｎ型層に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部（ＦＤ）に転送され、電圧信号に変換される。

なお、本実施例においてマイクロレンズ３０５は撮像素子１０７における光学系に相当する。当該光学系は複数のマイクロレンズを含む構成としてもよいし、導波路等の屈折率の異なる材料を用いた構成としてもよい。また、撮像素子１０７はマイクロレンズ３０５を有する面と反対の面に回路等を備える裏面照射型のイメージセンサでもよく、更に撮像素子駆動回路１２４および画像処理回路１２５等の一部の回路を備える積層型のイメージセンサであってもよい。また、半導体基板としてシリコン以外の材料を用いてもよいし、例えば有機材料を光電変換材料として用いてもよい。

［瞳分割］
続いて、図４から図８を参照して、本実施例の撮像素子１０７の瞳分割機能について説明する。

図４は、図３（ａ）に示される本実施例の撮像素子１０７に配列された画素２００Ｇのａ－ａ断面を＋ｙ側から見た断面図、および、撮像素子１０７の撮像面６００からｚ軸方向（光軸ＯＡの方向）に距離Ｚだけ離れた位置の瞳面を示している。なお、図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のｘ軸とｙ軸を図３に対して反転させている。撮像素子１０７の撮像面６００は、結像光学系の結像面に配置される。

瞳強度分布（第１瞳強度分布）５０１は、重心位置が－ｘ方向に偏心している光電変換部３０１の受光面と、マイクロレンズ３０５を介して略共役関係になっている。このため、第１瞳強度分布５０１は、焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域に相当する。第１瞳強度分布５０１の重心位置は、瞳面上で＋ｘｐ側に偏心している。同様に、瞳強度分布（第２瞳強度分布）５０２は、重心位置が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２の受光面と、マイクロレンズ３０５を介して略共役関係になっている。このため、第２瞳強度分布５０２は、焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域に相当する。第２瞳強度分布５０２の重心は、瞳面上で－ｘｐ側に偏心している。また、瞳強度分布５００は、光電変換部３０１、３０２（焦点検出画素２０１、２０２）を全て合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。つまり、第１瞳強度分布５０１は瞳強度分布５００の中心に対して瞳面上で＋ｘｐ側に偏心し、第２瞳強度分布５０２は瞳強度分布５００の中心に対して瞳面上で－ｘｐ側に偏心している。

次に、図５を参照して、撮像素子１０７のセンサ入射瞳について説明する。本実施例の撮像素子１０７では、２次元の平面上の各像高座標に位置する画素毎に、マイクロレンズ３０５は像高座標に応じて、撮像素子の中心方向へ連続的にシフトされて配置されている。つまり、各マイクロレンズは像高が高くになるにつれ、光電変換部３０１、３０２に対して中心側へ偏心するように配置されている。なお、撮像素子の中心と撮像光学系の光軸は、撮像光学系または撮像素子を駆動することで手振れ等によるブレの影響を低減する機構によって変化するが略一致する。これにより、撮像素子１０７から距離Ｚだけ離れた位置の瞳面において、撮像素子１０７の各像高座標に配置された各画素の第１焦点検出画素２０１の光電変換部に対応する第１瞳強度分布５０１が、概ね、一致するように構成される。同様に、第２焦点検出画素２０２の光電変換部に対応する第２瞳強度分布５０２が、概ね、一致するように構成されている。つまり、撮像素子１０７から距離Ｚだけ離れた位置の瞳面において、撮像素子１０７の全ての画素の第１瞳強度分布５０１と第２瞳強度分布５０２が、概ね、一致するように構成されている。以下、第１瞳強度分布５０１及び第２瞳強度分布５０２を、撮像素子１０７の「センサ入射瞳」と呼び、距離Ｚを、撮像素子１０７の「入射瞳距離」と呼ぶ。なお、全ての画素を単一の入射瞳距離を有する構成とする必要はなく、例えば像高８割までの画素の入射瞳距離を略一致させる構成としてもよいし、あえて行ごとまたは検出領域ごとに異なる入射瞳距離を有するように画素を構成してもよい。

図６は、本実施例の撮像素子１０７のセンサ入射瞳（第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２）による結像光学系の射出瞳４００の光学的な分割（瞳分割）を示している。被写体からの光束のうち、結像光学系の射出瞳４００と瞳強度分布５０１との重なり領域である瞳部分領域（第１瞳部分領域）６０１を通過した光束は、焦点検出画素２０１（光電変換部３０１）で受光される。同様に、被写体からの光束のうち、結像光学系の射出瞳４００と瞳強度分布５０２との重なり領域である瞳部分領域（第２瞳部分領域）６０２を通過した光束は、焦点検出画素２０２（光電変換部３０２）で受光される。なお、本実施例において各瞳部分領域を追加した光束は通過光束に相当する。

図４では、撮像素子１０７の入射瞳距離Ｚだけ離れた位置の瞳面における第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２を示している。結像光学系の射出瞳４００が、撮像素子１０７のセンサ入射瞳（第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２）により、第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２に分割される。言い換えると、第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２の夫々と結像光学系の射出瞳４００との共通する領域（積）が、第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２になる。

図７は、各画素に形成されたマイクロレンズ３０５に光が入射した場合の光強度分布の説明図である。図７には、一例として波長λ＝５４０ｎｍ、右円偏光の平面波が、マイクロレンズ３０５の上方からマイクロレンズの光軸に平行に入射した場合の撮像素子１０７内部での光強度分布の計算例が示されている。数値計算には、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法を用いた。

図７（ａ）は、マイクロレンズの光軸に平行な断面での光強度分布を示す。各画素でのマイクロレンズ光学系は、マイクロレンズ３０５、平坦化層、封止層、および絶縁層などから構成される。マイクロレンズ光学系は、複数のマイクロレンズを含んでいてもよい。画素周期を２ａ、マイクロレンズ光学系の焦点距離をｆ、マイクロレンズ光学系の開口角を２φとする。また、マイクロレンズ光学系の焦点位置での屈折率をｎとする。また、光軸に沿った座標をｚとする。座標ｚは、焦点位置を原点（ｚ＝０）として、マイクロレンズ側を負符号、マイクロレンズと反対側を正符号とする。また、Ｈは、主点である。

マイクロレンズ光学系の開口数ＮＡは、以下の式（１）で定義される。

また、マイクロレンズ光学系の絞り値Ｆは、以下の式（２）で定義される。

入射光は、マイクロレンズ光学系により、焦点位置に集光される。しかし、光の波動性による回折の影響のため、集光スポットの直径は回折限界Δより小さくすることはできず、有限の大きさとなる。集光スポットの強度分布がエアリーパターン（Ａｉｒｙ ｐａｔｔｅｒｎ）に近いとして、回折限界Δは、入射光の波長をλとして、概ね、以下の式（３）で求まる。

光電変換部の受光面サイズは約１～３μｍ程度であり、これに対してマイクロレンズの集光スポットが約１μｍ程度である。そのため、光電変換部の受光面とマイクロレンズを介して共役の関係にある、図４から図６のセンサ入射瞳（第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２）は、回折ボケのため、明瞭に瞳分割されず、光の入射角に依存した受光率分布（瞳強度分布）となる。

図７（ｂ）は、マイクロレンズの焦点位置において、マイクロレンズの光軸に垂直な断面での光強度分布を示す。点位置（ｚ＝０）で、集光スポットの直径は回折限界Δとなり、最小となる。

マイクロレンズ光学系の後側焦点深度＋ｚ_Ｄと前側焦点深度－ｚ_Ｄは、回折限界Δを許容錯乱円として、以下の式（４）で求まる。焦点深度の範囲は、－ｚ_Ｄ＜ｚ＜＋ｚ_Ｄである。

集光スポットの強度分布がガウス分布に近いとすると、集光スポットの直径ｗは、座標ｚの関数として、概ね、以下の式（５）の関係が成り立つ。

ここで、ｚ_Ｒはレイリー長であり、係数α_Ｒ＝０．６１π≒１．９２として、ｚ_Ｒ＝α_Ｒｚ_Ｄで定義される。

図７に示す計算例では、波長λ＝５４０ｎｍ、画素周期２ａ＝４．３μｍ、マイクロレンズ光学系の焦点距離ｆ＝５．８μｍ、焦点位置での屈折率ｎ＝１．４６である。また、マイクロレンズ光学系の絞り値はＦ＝０．９２４、回折限界はΔ＝１．２２μｍ、焦点深度はｚ_Ｄ＝１．６５μｍである。

図８に、本実施例の第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２の例を示す。横軸は（瞳座標に換算できる）光の入射角θを表し、縦軸は受光率を表す。図８に実線で示すグラフ線Ｌ１は、図４の第１瞳部分領域６０１のＸ軸に沿った受光率分布を表し、点線で示すグラフ線Ｌ２は、第２瞳部分領域６０２のＸ軸に沿った受光率分布を表す。図８に示すように、第１瞳部分領域Ｌ１、第２瞳部分領域Ｌ２の外側は、結像光学系のレンズ枠や絞り枠で規定される射出瞳によりケラレるため、急峻な曲線となる。また、第１瞳部分領域Ｌ１、第２瞳部分領域Ｌ２の内側は、マイクロレンズによる瞳分割のため、瞳部分領域の境界が回折の影響でボヤけ、緩やかな曲線となる。本実施例は、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例である。必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。

本実施例では、撮像素子１０７は、１つのマイクロレンズを共有し、結像光学系（撮像レンズ）の瞳のうち互いに異なる領域を通過する複数の光束を受光する複数の焦点検出画素を備えている。撮像素子１０７は、複数の焦点検出画素として、第１焦点検出画素（複数の焦点検出画素２０１）および第２焦点検出画素（複数の焦点検出画素２０２）を含む。また、結像光学系の瞳部分領域６０１、６０２を合わせた領域を通過する光束を受光する画素の配列を有してもよい。なお、撮像素子１０７では、各画素が第１および第２焦点検出画素から構成されている。しかしながら、必要に応じて、撮像画素と、第１および第２焦点検出画素とを個別の画素構造とし、撮像画素配列の一部に、第１および第２焦点画素を部分的に配置する構成としてもよい。

本実施例では、撮像素子１０７の各画素の焦点検出画素２０１の画素信号に基づいて第１の焦点検出信号を生成し、各画素の焦点検出画素２０２の画素信号に基づいて第２の焦点検出信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子１０７の画素ごとに、焦点検出画素２０１、２０２の信号を加算して読み出すことで、有効画素数Ｎの解像度を有する撮像信号（撮像画像）を生成することができる。また、各信号の生成方法は、本実施例の形態に限らず、例えば、第２焦点検出信号は、撮像信号と第１焦点信号の差分から生成してもよい。

なお、撮像素子１０７の画素構造として、マイクロレンズ３０５に対して光電変換部３０１および光電変換部３０２を備える構成としたがこれに限られるものではない。例えば、マイクロレンズと光電変換部の間に一部に開口を有する遮光層を備える構成として瞳分割を行ってもよい。近接する画素において遮光層における開口位置を異ならせることによって、光電変換部３０１および光電変換部３０２に相当する信号を取得することができる。

［デフォーカス量と像ずれ量の関係］
図９を参照して、撮像素子１０７の焦点検出画素２０１から取得される第１の焦点検出信号および焦点検出画素２０２から取得される第２の焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図９は、デフォーカス量と像ずれ量との関係図である。図９において、撮像素子１０７は撮像面６００に配置されており、図４および図６と同様に、結像光学系の射出瞳４００が瞳部分領域６０１、６０２に２分割されている様子が示されている。

図９中に示すデフォーカス量ｄは、被写体像の結像位置から撮像面６００までの距離を｜ｄ｜とする。そして、結像位置が撮像面６００よりも被写体側にある前ピン状態を負符号（ｄ＜０）、結像位置が撮像面６００よりも被写体の反対側にある後ピン状態を正符号（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面６００（合焦位置）にある合焦状態において、デフォーカス量ｄ＝０が成立する。図９において、合焦状態（ｄ＝０）である被写体７０１、および、前ピン状態（ｄ＜０）である被写体７０２がそれぞれ示されている。前ピン状態（ｄ＜０）および後ピン状態（ｄ＞０）を併せて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）という。

前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体７０２からの光束のうち、第１瞳部分領域６０１（または第２瞳部分領域６０２）を通過した光束は、一度、集光する。その後、光束は、光束の重心位置Ｇ１（Ｇ２）を中心とする幅Γ１（Γ２）に広がり、撮像面６００ではボケた像となる。ボケた像は、撮像素子１０７に配列された各画素を構成する焦点検出画素２０１（焦点検出画素２０２）により受光され、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）が生成される。このため、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）は、撮像面６００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体７０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。同様に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ量ｐ（＝光束の重心位置の差Ｇ１－Ｇ２）の大きさ｜ｐ｜も、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加する。後ピン状態（ｄ＞０）に関しても同様であるが、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となる。

このように本実施例では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号、または、第１および第２の焦点検出信号を加算した撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の像ずれ量の大きさは増加する。

本実施例では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との関係性を用いて、位相差検出方式の焦点調節を行う。位相差検出方式の焦点調節は、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量を計算し、相関（信号の一致度）が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間との間の像ずれ量の大きさが増加する関係性から、像ずれ量をデフォーカス量に変換することで、位相差検出方式の焦点検出を行う。

ここまで、結像光学系の射出瞳４００を、撮像素子１０７における第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２により、第１瞳部分領域６０１、第２瞳部分領域６０２に瞳分割し、位相差検出方式の焦点検出を行うことについて説明した。より詳細には、本実施例の瞳部分領域（第１瞳部分領域６０１、第２瞳部分領域６０２）は、撮像素子１０７のセンサ入射瞳の瞳偏心量、入射瞳距離、及び、結像光学系のレンズ枠ケラレにより決定され、後述するより複雑な形状となる。

続いて、図１０から図１２を参照して、本実施例における、撮像素子１０７のセンサ入射瞳の瞳偏心量、入射瞳距離、及び、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域（第１瞳部分領域６０１、第２瞳部分領域６０２）との関係について説明する。

［センサ入射瞳の瞳偏心］
本実施例の撮像素子１０７のセンサ入射瞳（瞳強度分布５０１、５０２）は、製造中のバラつきなどの理由で、瞳偏心（瞳強度分布の光軸に対する偏心）や入射瞳距離の変化を生じる場合がある。図１０は、撮像素子１０７の全ての画素で、マイクロレンズ３０５から光電変換部３０１、３０２の受光面までの距離が、設計値ｚｓに対して、作製上などの誤差により、距離ｚｓ＋ｄｚｓ（誤差＋ｄｚｓ）で構成される例を示している。これに伴い、撮像素子１０７の入射瞳距離が、設計値Ｚに対して、入射瞳距離Ｚ＋ｄＺ（誤差＋ｄＺ）と構成される例を示している。また、撮像素子１０７の全ての画素で、マイクロレンズ３０５が、光電変換部３０１、３０２に対して、設計値に対して、作製上などの誤差により、瞳分割方向（光電変換部の分割方向）に偏心（偏心量ｄｘｓ）して構成される例を示している。これに伴い、撮像素子１０７の入射瞳（瞳強度分布５０１、５０２）が、瞳分割方向（光電変換部の分割方向）に偏心（瞳偏心量ｄＸ）して構成される例を示している。これらは、撮像素子１０７を、撮像装置１００に配置する際の組み付け誤差などによっても生じる場合がある。なお、各軸方向の誤差量として一定量であるとして説明するが、これに限定されるものではなく、面内で異なる誤差量を有していてもよい。例えば、面内で回転方向に誤差が発生した場合には、回転軸に対する距離によって誤差量は異なり、傾きが発生した場合にも同様に距離によって誤差量が異なるこことなる。

［レンズ枠ケラレ］
次に、図１１と図１２を参照して、本実施例における、撮像素子１０７の周辺像高での被写体からの光束のレンズ枠ケラレについて説明する。図１１は、撮像素子１０７の周辺像高における、撮像素子１０７のセンサ入射瞳の瞳偏心量、入射瞳距離、及び、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域（第１瞳部分領域６０１、第２瞳部分領域６０２）との関係を、＋ｙ側からのｘｚ平面で示している。撮像素子１０７の入射瞳（瞳強度分布５０１、５０２）は、図１０と対応しており、入射瞳距離Ｚ＋ｄＺの瞳面で、瞳分割方向（光電変換部の分割方向）に、偏心（瞳偏心量ｄＸ）して構成される例を示している。

被写体（物体）７０３からの光束は、結像光学系の物側の第１の枠（物側枠）Ｆ１、結像光学系の絞り枠である第３の枠（絞り枠）Ｆ３、結像光学系の像側の第２の枠（像側枠）Ｆ２により、順番にケラレて、結像面６００に到達する。結像光学系の第１から第３の枠でケラレた光束のうち、瞳強度分布５０１との重なり領域である第１瞳部分領域６０１を通過した光束は、焦点検出画素２０１（光電変換部３０１）で受光される。同様に、結像光学系の第１から第３の枠でケラレた光束のうち、瞳強度分布５０２との重なり領域である第２瞳部分領域６０２を通過した光束は、焦点検出画素２０２（光電変換部３０２）で受光される。本実施例において第１の枠Ｆ１乃至第３の枠Ｆ３の形状は光軸を中心とする同心円であるとして説明するが、枠形状の一部が乃至全部が円形でない場合であってもよい。例えば、多角形の形状であってもよいし、いわゆるＤカット型の形状であってもよい。

図１２では、撮像素子１０７の入射瞳距離Ｚ＋ｄＺだけ離れた位置の瞳面における第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２を示している。結像光学系の第１から第３の枠（Ｆ１～Ｆ３）の開口部の重なりである射出瞳が、撮像素子１０７のセンサ入射瞳（第１瞳強度分布５０１、第２瞳強度分布５０２）により、第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２に分割される。第１瞳部分領域６０１と第２瞳部分領域６０２の領域の形状は各枠形状、枠のｚ方向の位置、像高、誤差量などによって異なる。

以下、図１３を参照して、ＣＰＵ１２１により実行される本実施例の焦点検出方法について説明する。図１３は、本実施例の焦点検出方法を示すフローチャートである。本実施例の焦点検出方法は、ソフトウエアおよびハードウエア上で動作するコンピュータプログラムとしての焦点検出プログラムにしたがって実行される。焦点検出プログラムは、例えば、撮像装置内の記憶部１３４に記録されていてもよいし、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。また、本実施例ではＣＰＵ１２１が焦点検出方法を実行するが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や専用の装置が焦点検出装置として本実施例の焦点検出方法を実行してもよい。また、本実施例の焦点検出プログラムに対応する回路を設け、回路を動作させることで本実施例の焦点検出方法を実行してもよい。

図１３のステップＳ１０１では、ＣＰＵ１２１は、焦点検出位置設定手段として動作し、焦点検出を行う撮像素子１０７上の焦点検出位置の像高座標（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）を設定する。次に、像高座標（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）から、式（６）により、焦点検出位置の像高ｒ_ＡＦを計算する。なお、像高座標の原点は撮像素子１０７の受光領域の重心位置であり、結像光学系の光軸と略一致する。しかし、撮像素子１０７と結像光学系は所定のバラつきを持って位置するため、バラつき分を考慮して原点位置を決定してもよいし、本実施例ではその説明は省略するが手振れ補正等による光軸位置のシフト分を考慮して像高座標を設定するようしてもよい。

図１３のステップＳ１０２では、ＣＰＵ１２１のレンズ情報取得手段１２１ｄは、枠情報取得手段として、光学条件に応じた枠情報を取得する。特に、焦点検出位置の像高座標（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）と、結像光学系（交換レンズ）のフォーカス状態ＦＳ、ズーム状態ＺＳ等の光学条件に応じた枠情報を取得する。枠情報は、結像光学系の結像面（撮像素子１０７の撮像面）から所定の瞳距離Ｚｆだけ離れた位置の瞳面に投影された結像光学系の物側の第１の枠（物側枠）Ｆ１の中心Ｃ１（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）と半径Ｒ１（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）を含む。さらに、枠情報は結像光学系の像側の第２の枠（像側枠）Ｆ２の中心Ｃ２（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）と半径Ｒ２（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）により構成されている。また、枠情報は、結像光学系の絞り値Ｆ（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）と、絞り枠の射出瞳距離ＬＰＯ（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）により構成されている。枠情報は、予め結像光学系の記録媒体等に記録されており、結像光学系と撮像装置１００との間で撮像タイミングまたは定期的に所定の周期でデータ通信を行い、結像光学系から取得する。もしくは、予め撮像装置１００の記録媒体に保存されている枠情報を用いても良い。なお、データ通信のタイミングはレンズ交換時または起動時等のタイミングであってもよい。また、枠情報を外部装置からネットワーク経由で取得し記憶するようにしてもよい。また、光学条件として、フォーカス状態ＦＳ、ズーム状態ＺＳ以外の情報を含んでもよい。例えば、エクステンダーの装着の状態や、チルトまたはシフト量、各種光学フィルタ装着の状態等を含んでもよい。

ステップＳ１０２では、次に、像高ｒ_ＡＦと、結像光学系の絞り枠の射出瞳距離ＬＰＯから、所定の瞳距離Ｚｆの瞳座標に投影した結像光学系の第３の枠Ｆ３の中心Ｃ３（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）を、式（７）より算出する。

ステップＳ１０２では、次に、像高ｒ_ＡＦと、絞り値Ｆから、所定の瞳距離Ｚｆの瞳座標に投影した結像光学系の第３の枠Ｆ３の半径Ｒ３（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ、ＦＳ，ＺＳ）を、式（８）より算出する。

ステップＳ１０２では、続いて、枠情報から、第１の開口パラメータａ１、第２の開口パラメータａ２を算出する。図１４に、結像光学系の結像面（撮像素子１０７の撮像面）から所定の瞳距離Ｚｆだけ離れた位置の瞳面における、結像光学系の第１から第３の枠（Ｆ１～Ｆ３）の開口部の重なりである射出瞳の例を示す。

第１の開口パラメータａ１（０≦ａ１≦１）は、第３の枠の中心Ｃ３から第１の枠の頂点Ｐ１までの距離Ａ１を、第３の枠の半径Ｒ３で規格化した値であり、式（９Ａ）より算出する。同様に、第２の開口パラメータａ２（０≦ａ２≦１）は、第３の枠の中心Ｃ３から第２の枠の頂点Ｐ２までの距離Ａ２を、第３の枠の半径Ｒ３で規格化した値であり、式（９Ｂ）より算出する。

図１３のステップＳ１０３では、ＣＰＵ１２１の画素信号取得手段１２１ａは、撮像素子１０７の各画素の焦点検出画素２０１、焦点検出画素２０２で受光された画素信号を取得する。もしくは、予め本実施例の撮像素子１０７により撮像され、記録媒体に保存されている画素信号を用いても良い。

ステップＳ１０３では、次に、ＣＰＵ１２１の信号生成手段１２１ｂは、画素信号に基づいて、結像光学系の異なる第１瞳部分領域６０１に応じた第１焦点検出信号と、第２瞳部分領域６０２に応じた第２焦点検出信号を生成する。すなわち、同一の瞳部分領域に相当する画素からの信号に基づいてそれぞれの焦点検出信号を生成する。より詳細には、撮像素子１０７により撮像された画素信号をＬＦとする。また、ＬＦの各画素信号内での列方向ｉ_Ｓ（１≦ｉ_Ｓ≦Ｎｘ）番目、行方向ｊ_Ｓ（１≦ｊ_Ｓ≦Ｎｙ）番目の焦点検出画素信号を、ｋ＝Ｎｘ（ｊ_Ｓ－１）＋ｉ_Ｓ（１≦ｋ≦Ｎ_ＬＦ）として、第ｋ焦点検出信号とする。結像光学系の第ｋの瞳領域に対応した、列方向ｉ番目、行方向ｊ番目の第ｋ焦点検出信号Ｉ_ｋ（ｊ、ｉ）を、以下の式（１０）により生成する。

本実施例は、Ｎｘ＝２、Ｎｙ＝１、Ｎ_ＬＦ＝２のｘ方向２分割で、ｋ＝１、ｋ＝２の例である。図２に例示した画素配列に対応した画素信号から、画素毎に、ｘ方向２分割された第１焦点検出画素２０１の信号を選択する。よって、結像光学系の第１瞳部分領域６０１に対応した、画素数Ｎ（＝水平画素数Ｎ_Ｈ×垂直画素数Ｎ_Ｖ）の解像度を有するベイヤー配列のＲＧＢ信号である第１焦点検出信号Ｉ_１（ｊ、ｉ）を生成する。同様に、結像光学系の第２瞳部分領域６０２に対応した第２焦点検出信号Ｉ_２（ｊ、ｉ）を生成する。

ステップＳ１０３では、次に、ベイヤー配列のＲＧＢ信号である第ｋ焦点検出信号Ｉ_ｋ（ｋ＝１、２）から、位置（ｊ，ｉ）ごとに、各色ＲＧＢの色重心を一致させて、第ｋ焦点検出輝度信号Ｙ_ｋ（ｋ＝１、２）を、以下の式（１１）により生成する。必要に応じて、焦点検出精度を向上するために、第ｋ焦点検出輝度信号Ｙｋに、シェーディング（光量）補正処理等を行っても良い。

ステップＳ１０３では、次に、第ｋ焦点検出輝度信号Ｙ_ｋ（ｋ＝１、２）に対して、瞳分割方向（列方向）に、１次元バンドパスフィルタ処理を行い、略波数ｋ_ＡＦ成分に限定された第１焦点検出信号ｄＹＡを生成する。また、第２焦点検出輝度信号Ｙ_２に対して、瞳分割方向（列方向）に、１次元バンドパスフィルタ処理を行い、略波数ｋ_ＡＦ成分に限定された第２焦点検出信号ｄＹＢを生成する。１次元バンドパスフィルタとしては、例えば、１次微分型フィルタ［１、５、８、８、８、８、５、１、－１、－５、－８、－８、－８、－８、－５、－１］などを用いることができる。必要に応じて、１次元バンドパスフィルタの通過帯域を調整することが好ましい。また、一般的に、位相差検出方式の焦点検出では、大デフォーカス状態での焦点検出を行うため、フィルタ処理の通過帯域は低周波帯域を含むように構成される。ただし、必要に応じて、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、焦点検出の際のフィルタ処理の通過帯域を高周波帯域側に調整してもよい。

図１３のステップＳ１０４では、ＣＰＵ１２１の焦点検出手段１２１ｃは、像ズレ量検出手段として、焦点検出信号に基づいて、検出像ずれ量を算出する。焦点検出位置（ｊ_ＡＦ、ｉ_ＡＦ）を中心として、行方向ｊ_２（－ｎ_２≦ｊ_２≦ｎ_２）番目、瞳分割方向である列方向ｉ_２（－ｍ_２≦ｉ_２≦ｍ_２）番目の略波数ｋ_ＡＦ成分に限定された第１焦点検出信号をｄＹＡ（ｊ_ＡＦ＋ｊ_２、ｉ_ＡＦ＋ｉ_２）とする。さらに、第２焦点検出信号をｄＹＢ（ｊ_ＡＦ＋ｊ_２、ｉ_ＡＦ＋ｉ_２）とする。シフト量をｓ（－ｎ_ｓ≦ｓ≦ｎ_ｓ）として、各位置（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ）での相関量ＣＯＲ_ＥＶＥＮ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）を、式（１２Ａ）により算出し、相関量ＣＯＲ_ＯＤＤ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）を、式（１２Ｂ）により算出する。

相関量ＣＯＲ_ＯＤＤ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）は、相関量ＣＯＲ_ＥＶＥＮ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）に対して、略波数ｋ_ＡＦ成分に限定された第１焦点検出信号ｄＹＡと第２焦点検出信号ｄＹＢのシフト量を半位相－１シフトずらした相関量である。

図１３のステップＳ１０４では、次に、相関量ＣＯＲ_ＥＶＥＮ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）と相関量ＣＯＲ_ＯＤＤ（ｊ_ＡＦ，ｉ_ＡＦ、ｓ）から、それぞれ、サブピクセル演算により、相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して平均値を算出する。そして、焦点検出位置（ｊ_ＡＦ、ｉ_ＡＦ）における検出像ずれ量ｑ_ｄｅｔを算出する。

［基線長］
次に、図１４および図１５を参照して、レンズ枠ケラレと基線長の関係について説明する。図１４は、レンズ枠ケラレの概略説明図であり、図１２に対応する。図１４（ａ）は、像高座標を含む焦点検出領域が中央像高（（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）＝（０、０））に設定されたときの枠ケラレの状態である。図１４（ａ）の中央像高の場合、枠ケラレは絞り枠Ｆ３により生じ、基線長はＢＬ１の長さとなる。

図１４（ｂ）は、焦点検出領域が周辺像高（（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）＝（－１０、０））に設定されたときの枠ケラレの状態である。図１４（ｂ）の周辺像高の場合、枠ケラレは絞り枠Ｆ３、物側枠Ｆ１、像側枠Ｆ２により生じ、基線長はＢＬ２の長さとなる。つまり、周辺像高では、複数のレンズ枠によりケラレているため、図１４（ｂ）の基線長ＢＬ２は、図１４（ａ）の基線長ＢＬ１よりも短くなる。そして、複数の枠によりケラレるため、開口形状は円形ではない複雑な形状となる。そのため、周辺像高で正確な基線長を算出するには、各枠の情報を用いて、複雑な開口形状を考慮して算出する必要がある。

図１５は、各像高でのレンズ枠ケラレの概略説明図である。図１５（ａ）乃至図１５（ｃ）は、焦点検出領域が（ｘ_ＡＦ、ｙ_ＡＦ）＝（－１０、０）、（－３．２、－３．２）、（０、－１０）にそれぞれ設定されたときの枠ケラレの状態である。どの像高も中心像高からの距離ｒが１０となる位置であり、図１５（ｄ）に示す９０１乃至９０３に対応する。図１５（ｄ）の９００は中心像高からの距離が１０となる像高位置を示している。

像高９０１（Ｙ＝０、Ｘ＜０の像高）を基準とすると、像高９０２は像高９０１に対してθ１回転した位置であり、像高９０３は像高９０１に対してθ２回転した位置である。撮像素子の瞳面（ｚ＝Ｄｓ）では、９００上の像高に対する開口形状は同一形状で回転角θ回転した状態となり、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）に対して回転角θ１、θ２回転した状態となっている。図１５（ａ）乃至（ｃ）では、どれも絞り枠Ｆ３、物側枠Ｆ１、像側枠Ｆ２により生じ、開口形状は同じであるが、回転角が異なるため基線長はＢＬ２乃至ＢＬ４の長さとなり、それぞれ異なる。

以上のように、基線長は、撮像素子の瞳面における、レンズ枠ケラレ形状（第１の開口情報、第２の開口情報、第３の開口情報）と回転角により決定される。

［変換係数算出］
次に、図１６を参照して、本実施例における変換係数算出（図１３のステップＳ１０５）について説明する。図１６は、本実施例における変換係数算出のフローチャートである。図１６の各ステップは、主にＣＰＵ１２１またはレンズ用ＣＰＵにより実行される。

まず、図１６のステップＳ１００１において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出時の像高距離、絞り値、瞳距離の情報をレンズ用ＣＰＵに送信する。送信した像高距離ｒ_ＡＦは、式（６）にて算出される。

続いて、図１６のステップＳ１００２において、レンズ用ＣＰＵは、現在のズーム状態ＺＳ、フォーカス状態ＦＳを取得する。

続いて、図１６のステップＳ１００３において、レンズ用ＣＰＵは、レンズ用メモリより、撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を取得する。この際に、各情報はステップＳ１００１で取得した像高距離、絞り値、ステップＳ１００２で取得したズーム状態ＺＳ、フォーカス状態ＦＳに基づいて取得される。

続いて、図１６のステップＳ１００４において、レンズ用ＣＰＵは、撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを算出する。この際にレンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１００３で取得した撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を用いる。

ここで、各開口情報の中心位置と大きさに関して、図１７を参照して説明する。図１７は、撮像素子１０７の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさの概略関係図である。図１７に示すように、撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の中心位置と大きさは、それぞれｃ１、ｒ１、ｃ２、ｒ２、ｃ３、ｒ３で表される。本実施例では、ｃ１、ｒ１、ｃ２、ｒ２、ｃ３は像高距離毎にレンズ用メモリにあらかじめ算出して記憶しておき、ｒ３はステップＳ１００１で取得した絞り値から計算にて算出するがその限りではない。また、各パラメータをテーブルとして記憶しておき、算出によらずに各値を取得してもよい。

続いて、図１６のステップＳ１００５において、レンズ用ＣＰＵは、撮像素子１０７の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを、ＣＰＵ１２１に送信する。この際に、レンズ用ＣＰＵはステップＳ１００４で取得した、撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を用いる。

続いて、図１６のステップＳ１００６において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域に応じて、回転角θを式（１３）にて算出する。

続いて、図１６のステップＳ１００７において、ＣＰＵ１２１は、絞り枠１０２の物側枠Ｆ１によるケラレ割合ｂ１、像側枠Ｆ２によるケラレ割合ｂ２を式（１４）、式（１５）にて算出する。この際にＣＰＵ１２１は、ステップＳ１００５で取得した、撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを用いる。なお、ケラレ割合ｂ１、ｂ２は、上線枠、下線枠（第１、第２の開口情報）を、絞り枠（第３の開口情報）の中心位置との距離に関する情報で表現したものに相当する。

続いて、図１６のステップＳ１００８において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１００５で取得した、撮像光学系の絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の中心位置と大きさに応じた、変換係数算出に用いるθ、ｂ１、ｂ２に関する関数の係数をメモリより取得する。係数は、θを複数範囲に分割して、分割範囲毎に保持している。本実施例では、関数をθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数としたときの、係数を取得するが、２次の関数に限定されるものではなく、１次の関数や３以上の関数であってもよい。また、変化の小さい変数に対する次数を小さくし、大きい変数の次数を大きくして、変数ごとに次数を異ならせてもよい。

続いて、図１６のステップＳ１００９において、ＣＰＵ１２１は、式（１６）、（１７）にて変換係数を算出する。この際にＣＰＵ１２１は、ステップＳ１００６で取得した回転角θ、ステップＳ１００７で取得したケラレ割合ｂ１、ｂ２、ステップＳ１００８で取得したθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数の係数を用いる。ここで、ＢＬは基線長、ｍ０００乃至ｍ２０２は、ステップＳ１００８で取得した係数である。

以上の構成により、焦点検出信号間の像ずれ量からデフォーカス量への換算に必要な変換係数を開口状態に応じて算出することができ、焦点検出性能を向上することが可能となる。本実施例では、基線長をθ、ｂ１、ｂ２の関数で表現し算出したが、他のパラメータの関数で表現してもよい。また、関数で保持するのではなく、パラメータごとの基線長を直接保持し、パラメータ間の値は線形補間等にて算出してもよい。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、変換係数算出の方法に関して実施例１とは異なる。本実施例における他の構成および動作は、実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。

図１８を参照して、本実施例における変換係数算出（図１３のステップＳ１０５）について説明する。図１８は、本実施例における変換係数算出のフローチャートである。図１８の各ステップは、主にＣＰＵ１２１またはレンズ用ＣＰＵにより実行される。

まず、図１８のステップＳ１２０１において、レンズ用ＣＰＵは、現在のズーム状態ＺＳ、フォーカス状態ＦＳをカメラに送信する。

続いて、図１８のステップＳ１２０２において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出時の像高距離、絞り値、瞳距離の情報をレンズ用ＣＰＵに送信する。送信した像高距離ｒ_ＡＦは、式（６）にて算出される。

続いて、図１８ステップＳ１２０３において、レンズ用ＣＰＵは、レンズ用メモリより撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を取得する。この際にレンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１２０２で取得した像高距離、絞り値、ステップＳ１２０１で取得したズーム状態ＺＳ、フォーカス状態ＦＳに基づいて取得を行う。

続いて、図１８のステップＳ１２０４において、レンズ用ＣＰＵは、撮像素子１０７の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを算出する。この際にレンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１２０３で取得した撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を用いる。

続いて、図１８のステップＳ１２０５において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域に応じて、回転角θを式（１３）にて算出する。

続いて、図１８のステップＳ１２０６において、ＣＰＵ１２１は、絞り枠１０２の物側枠Ｆ１によるケラレ割合ｂ１、像側枠Ｆ２によるケラレ割合ｂ２を式（１４）、式（１５）にて算出する。この際ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１２０４で取得した、撮像素子１０７の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを用いる。ケラレ割合ｂ１、ｂ２は、上線枠、下線枠（第１、第２の開口情報）を、絞り枠（第３の開口情報）の中心位置との距離に関する情報で表現したものに相当する。

続いて、図１８のステップＳ１２０７において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１２０４で取得した、撮像光学系の絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の中心位置と大きさに応じた、変換係数算出に用いるθ、ｂ１、ｂ２に関する関数の係数をメモリより取得する。係数は、θを複数範囲に分割して、分割範囲毎に保持している。本実施例では、関数をθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数としたときの、係数を取得するが、２次の関数に限定されるものではなく、１次の関数や３以上の関数であってもよい。また、変化の小さい変数に対する次数を小さくし、大きい変数の次数を大きくして、変数ごとに次数を異ならせてもよい。

続いて、図１８のステップＳ１２０８において、ＣＰＵ１２１は、式（１６）、（１７）にて変換係数を算出する。この際に、ステップＳ１２０５で取得した回転角θ、ステップＳ１２０６で取得したケラレ割合ｂ１、ｂ２、ステップＳ１２０７で取得したθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数の係数を用いる。ここで、ＢＬは基線長、ｍ０００乃至ｍ２０２は、ステップＳ１００８で取得した係数である。

以上の構成により、焦点検出信号間の像ずれ量からデフォーカス量への換算に必要な変換係数を開口状態に応じて算出することができ、焦点検出性能を向上することが可能となる。本実施例では、基線長をθ、ｂ１、ｂ２の関数で表現し算出したが、他のパラメータの関数で表現してもよい。また、関数で保持するのではなく、パラメータごとの基線長を直接保持し、パラメータ間の値は線形補間等にて算出してもよい。

なお、実施例１及び２で示すように、各パラメータから第１乃至第３の開口情報の取得、第１乃至第３の開口情報の取得のケラレの割合の算出、変換係数の算出について説明した。これらの取得及び算出の一部または全部について、その処理をカメラ本体側のＣＰＵ１２１とレンズ側のレンズ用ＣＰＵを組み合わせて行ってもよい。また、どちらの処理をいずれかの一方で行うかを適宜制御してもよい。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、変換係数算出の方法に関して実施例１とは異なる。本実施例における他の構成および動作は、実施例１と同様であるため、それらの説明は省略する。

図１９を参照して、本実施例における変換係数算出について説明する。図１９は、本実施例における変換係数算出のフローチャートである。図１３の各ステップは、主にＣＰＵ１２１またはレンズ用ＣＰＵにより実行される。

まず、図１３のステップＳ１３０１において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出時の像高距離、絞り値、瞳距離の情報をレンズ用ＣＰＵに送信する。送信した像高距離ｒ_ＡＦは、式（６）にて算出される。

続いて、図１９のステップＳ１３０２において、レンズ用ＣＰＵは、現在のズーム状態ＺＳ、フォーカス状態ＦＳを取得する。

続いて、図１９のステップＳ１３０３において、レンズ用ＣＰＵは、レンズ用メモリより、撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を取得する。この際レンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１３０１で取得した像高距離、絞り値、ステップＳ１３０２で取得したズームステート、フォーカスステートに基づいて情報の取得を行う。

続いて、図１３のステップＳ１３０４において、レンズ用ＣＰＵは、撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを算出する。この際レンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１３０３で取得した撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を用いる。

続いて、図１３のステップＳ１３０５において、レンズ用ＣＰＵは、撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを、ＣＰＵ１２１に送信する。この際レンズ用ＣＰＵは、ステップＳ１３０４で取得した、撮像光学系の物側枠Ｆ１（第１の開口情報）、像側枠Ｆ２（第２の開口情報）、絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の情報を用いる。

続いて、図１３のステップＳ１３０６において、ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域に応じて、回転角θを式（１３）にて算出する。

続いて、図１３のステップＳ１３０７において、ＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７の受光感度特性の対称性に応じて、ステップＳ１３０６で取得した回転角の範囲を制限する。撮像素子の受光感度特性が撮像素子の瞳距離で上下対称（Ｘ軸対称）な場合、回転角θが０≦θ≦πの範囲とπ≦θ≦２πの範囲で、受光感度特性が等しくなる。そのため、π≦θ≦２πの範囲ではθ’＝２π－θ（π≦θ≦２π）として、式（１６）に代入して基線長を算出することができる。このように回転角の範囲を限定することで、メモリに保持する係数を１／２にすることができ、複数の焦点検出領域で焦点検出を行う場合には、変換係数算出が一部省略可能となる。

また、撮像素子の受光感度特性が撮像素子の瞳距離で上下左右対称（Ｘ軸対称、Ｙ軸対称）な場合、回転角θが０≦θ≦π／２の範囲とπ／２≦θ≦π、π≦θ≦３π／２、３π／２≦θ≦２πの範囲で、受光感度特性が等しくなる。そのため、π／２≦θ≦πの範囲ではθ’＝π－θ（π／２≦θ≦π）、π≦θ≦３π／２の範囲ではθ’＝３π／２－θ（π≦θ≦３π／２）、３π／２≦θ≦２πの範囲ではθ’＝２π－θ（３π／２≦θ≦２π）とする。そして、式（１６）に代入して基線長を算出することができる。このように上下左右対称の場合には、メモリに保持する係数を１／４にすることができる。

続いて、図１９のステップＳ１３０８において、ＣＰＵ１２１は、絞り枠Ｆ３の物側枠Ｆ１によるケラレ割合ｂ１、像側枠Ｆ２によるケラレ割合ｂ２を式（１４）、式（１５）にて算出する。この際ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１３０５で取得した、撮像素子の瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさを用いる。なお、ケラレ割合ｂ１、ｂ２は、上線枠、下線枠（第１、第２の開口情報）を、絞り枠（第３の開口情報）の中心位置との距離に関する情報で表現したものに相当する。

続いて、図１９のステップＳ１３０９において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１３０５で取得した、撮像光学系の絞り枠Ｆ３（第３の開口情報）の中心位置と大きさに応じた、変換係数算出に用いるθ、ｂ１、ｂ２に関する関数の係数をメモリより取得する。係数は、θを複数範囲に分割して、分割範囲毎に保持している。本実施例では、関数をθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数としたときの、係数を取得するが、２次の関数に限定されるものではなく、１次の関数や３以上の関数であってもよい。また、変化の小さい変数に対する次数を小さくし、大きい変数の次数を大きくして、変数ごとに次数を異ならせてもよい。また、本実施例では、瞳距離における各開口情報の中心位置と大きさ基づいた係数を取得したが、撮像素子の受光感度特性の対称性が高い距離における各開口情報の中心位置と大きさに基づいた係数を取得してもよい。

続いて、図１９のステップＳ１３１０において、ＣＰＵ１２１は、式（１６）、（１７）にて変換係数を算出する。この際ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１３０６で取得し、ステップＳ１３０７で範囲を制限した回転角θ、ステップＳ１３０８で取得したケラレ割合ｂ１、ｂ２、ステップＳ１３０９で取得したθ、ｂ１、ｂ２に対する２次の関数の係数を用いる。ここで、ＢＬは基線長、ｍ０００乃至ｍ２０２は、ステップＳ１３０９で取得した係数である。

以上の構成により、焦点検出信号間の像ずれ量からデフォーカス量への換算に必要な変換係数を開口状態に応じて算出することができ、焦点検出性能を向上することが可能となる。本実施例では、基線長をθ、ｂ１、ｂ２の関数で表現し算出したが、他のパラメータの関数で表現してもよい。また、関数で保持するのではなく、パラメータごとの基線長を直接保持し、パラメータ間の値は線形補間等にて算出してもよい。

１００ 結像光学系
１２２ 撮像素子
１２９ 焦点検出手段
１２０ 撮像装置

Claims (10)

1. 撮像光学系の第１瞳部分領域の通過光束を受光する第１焦点検出画素の受光信号から生成される第１焦点検出信号と、前記第１瞳部分領域と異なる前記撮像光学系の第２瞳部分領域の通過光束を受光する第２焦点検出画素の受光信号から生成される第２焦点検出信号から、像ずれ量を算出する算出手段と、
   前記像ずれ量と変換係数からデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、を有し、
   前記変換係数は、前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された開口形状と、焦点検出位置の像高座標に対応する回転角と、前記変換係数を前記開口形状と前記回転角の関数とした際の係数と、を用いて算出され、
   前記開口形状は、焦点検出位置の像高座標に対応する像高距離ごとに保持された情報であって、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の絞りを構成する枠の中心位置と大きさ、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の物側の枠の中心位置と大きさ、および前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の像側の枠の中心位置と大きさに基づく形状であり、
   前記回転角は、前記像高座標の原点を中心とし所定の像高を基準とした回転角であることを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記回転角は、撮像素子の受光感度特性の対称性に応じて、範囲が制限されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記変換係数は、前記複数のレンズ枠の中心間の距離に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
4. 算出された前記変換係数を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 前記変換係数を前記開口形状と前記回転角の関数とした際の係数を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記変換係数は、前記係数を用いて算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
6. 前記変換係数を、前記撮像光学系の絞りを構成する枠の中心位置と前記撮像光学系の物側の枠との距離、前記撮像光学系の絞りを構成する枠の中心位置と前記撮像光学系の像側の枠との距離、および前記回転角の関数とした際の係数を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記変換係数は、前記係数を用いて算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
   前記撮像光学系を制御する制御手段と、を備える撮像装置であって、
   前記制御手段は、検出されたデフォーカス量に基づいて、前記撮像光学系の焦点位置を制御することを特徴とする撮像装置。
8. 撮像光学系の第１瞳部分領域の通過光束を受光する第１焦点検出画素の受光信号から生成される第１焦点検出信号と、前記第１瞳部分領域と異なる前記撮像光学系の第２瞳部分領域の通過光束を受光する第２焦点検出画素の受光信号から生成される第２焦点検出信号から、像ずれ量を算出し、前記像ずれ量と変換係数からデフォーカス量を検出する焦点検出方法であって、
   前記変換係数は、前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された開口形状と、焦点検出位置の像高座標に対応する回転角と、前記変換係数を前記開口形状と前記回転角との関数とした際の係数と、を用いて算出され、
   前記開口形状は、焦点検出位置の像高座標に対応する像高距離ごとに保持された情報であって、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の絞りを構成する枠の中心位置と大きさ、前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の物側の枠の中心位置と大きさ、および前記撮像光学系に含まれる複数のレンズ枠の前記撮像光学系の結像面から所定の瞳距離だけ離れた位置の瞳面に投影された前記撮像光学系の像側の枠の中心位置と大きさに基づく形状であり、
   前記回転角は、前記像高座標の原点を中心とし所定の像高を基準とした回転角であることを特徴とする焦点検出方法。
9. コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか１項に記載された焦点検出装置の各手段として機能させるためのプログラム。
10. コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか１項に記載された焦点検出装置の各手段と
    して機能させるためのプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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