特許 6136566 撮像装置および中間アダプタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6136566

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】撮像装置および中間アダプタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/34 20060101AFI20170522BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20170522BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20170522BHJP

   G03B 17/56 20060101ALI20170522BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/34

   G02B3/00 A

   G03B13/36

   G03B17/56 Z

   H04N5/232 H

   H04N5/232 Z

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-108797(P2013-108797)

(22)【出願日】2013年5月23日

(65)【公開番号】特開2014-228724(P2014-228724A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2016年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(74)【代理人】

【識別番号】100078189

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆男

(72)【発明者】

【氏名】桑田 知由己

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２０３８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０８５９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００８６２９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１３７５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６３７８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１８６３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６８９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６７１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２８９５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／３４

Ｇ０２Ｂ ３／００

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｇ０３Ｂ １７／５６

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

結像光学系を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して当該マイクロレンズの後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイと、
前記結像光学系を透過した光束の一部を遮蔽することにより、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸に対して偏よった形状に制限する遮蔽状態と、前記結像光学系を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態とを切り替え可能な遮蔽手段と、
第１のＦ値の前記結像光学系を透過し、且つ前記遮蔽状態の前記遮蔽手段により一部が遮蔽された光束に対応する前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、前記結像光学系の収差に関する収差情報を検出する収差検出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像装置において、
第２のＦ値の前記結像光学系を透過した光束に対応する前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、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、
前記焦点検出手段により検出された前記結像光学系の焦点調節状態を、前記収差情報と撮像時のＦ値とに基づき補正する補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする撮像装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記遮蔽手段は、前記遮蔽状態として、第１の遮蔽状態および第２の遮蔽状態に切替え可能であり、前記第１の遮蔽状態と前記第２の遮蔽状態とでは、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸を含み、且つ前記光軸に対して偏よった互いに異なる形状に制限することを特徴とする撮像装置。

【請求項4】

請求項３に記載の撮像装置において、
前記遮蔽手段は、前記第１の遮蔽状態では、前記結像光学系を透過した光束の断面を、当該断面の外周の第１部分から前記光軸までを含む形状に制限し、前記第２の遮蔽状態では、前記結像光学系を透過した光束の断面を、当該断面の外周の第２部分から前記光軸までを含む形状に制限し、前記第１部分と前記第２部分とは、前記光軸に対して対称な位置であることを特徴とする撮像装置。

【請求項5】

請求項２に記載の撮像装置において、
前記遮蔽手段は、前記遮蔽状態として、第１の遮蔽状態および第２の遮蔽状態に切替え可能であり、前記第１の遮蔽状態と前記第２の遮蔽状態とでは、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸を含み、且つ前記光軸に対して偏よった互いに異なる形状に制限し、
前記遮蔽手段は、前記遮蔽状態として、さらに第３の遮蔽状態に切替え可能であり、前記第３の遮蔽状態では、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸を含み、且つ前記光軸に対して前記第１および第２の遮蔽状態よりも偏りが少ない形状に制限し、
前記焦点検出手段は、前記第２のＦ値以下のＦ値の前記結像光学系を透過し、且つ前記第３の遮蔽状態の前記遮蔽手段により一部が遮蔽された光束に対応する前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、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撮像装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１のＦ値は、前記マイクロレンズのＦ値よりも小さいことを特徴とする撮像装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１のＦ値は、前記結像光学系の開放Ｆ値であることを特徴とする撮像装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記結像光学系を有する交換レンズが着脱可能な取付手段を更に備えることを特徴とする撮像装置。

【請求項9】

結像光学系を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して当該マイクロレンズの後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイと、
前記結像光学系を透過した光束の一部を遮蔽することにより、前記結像光学系を透過した光束の断面を、前記結像光学系の光軸に対して偏よった形状に制限する遮蔽状態と、前記結像光学系を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態とを切り替え可能な遮蔽手段と、
第１のＦ値の前記結像光学系を透過し、且つ前記遮蔽状態の前記遮蔽手段により一部が遮蔽された光束に対応する前記受光素子アレイの出力信号に基づいて、前記結像光学系の収差に関する収差情報を検出する収差検出手段と、
を備えることを特徴とする中間アダプタ。

【請求項10】

請求項９に記載の中間アダプタにおいて、
前記第１のＦ値は、前記マイクロレンズのＦ値よりも小さいことを特徴とする中間アダプタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置および中間アダプタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、結像光学系の収差特性に基づいて焦点検出結果や撮影画像を補正し、収差の影響を低減する撮像装置が知られている。また、結像光学系の収差特性を測定する測定装置としては、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイと、複数のマイクロレンズのそれぞれに対して複数の受光素子を設けて光束を受光する受光素子アレイとを設けた測定装置が知られている（特許文献１参照）。この測定装置では、受光素子アレイにより、測定対象の結像光学系の異なる部分瞳を介して受光し、この受光信号に基づいて収差を測定するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−６０３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した従来の測定装置では、結像光学系がマイクロレンズよりも明るいレンズである場合、すなわち結像光学系のＦ値がマイクロレンズのＦ値よりも小さい場合には、隣接するマイクロレンズ同士で、マイクロレンズを透過した光束のクロストークが発生してしまう。そのため、正常な受光信号を得ることができないので、結像光学系の収差を測定することができないという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（１）請求項１に記載の発明による撮像装置は、結像光学系を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズと、複数のマイクロレンズの各々に対応して当該マイクロレンズの後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイと、結像光学系を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系を透過した光束の断面を、結像光学系の光軸に対して偏よった形状に制限する遮蔽状態と、結像光学系を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態とを切り替え可能な遮蔽手段と、第１のＦ値の結像光学系を透過し、且つ遮蔽状態の遮蔽手段により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイの出力信号に基づいて、結像光学系の収差に関する収差情報を検出する収差検出手段と、を備えることを特徴とする。
（２）請求項９に記載の発明による中間アダプタは、結像光学系を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズと、複数のマイクロレンズの各々に対応して当該マイクロレンズの後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイと、結像光学系を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系を透過した光束の断面を、結像光学系の光軸に対して偏よった形状に制限する遮蔽状態と、結像光学系を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態とを切り替え可能な遮蔽手段と、第１のＦ値の結像光学系を透過し、且つ遮蔽状態の遮蔽手段により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイの出力信号に基づいて、結像光学系の収差に関する収差情報を検出する収差検出手段と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、結像光学系のＦ値がマイクロレンズのＦ値よりも小さい場合でも、収差の測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１の実施の形態による撮像装置の構成を示す図である。

【図2】焦点検出ユニットの斜視図である。

【図3】結像光学系および焦点検出ユニットの模式図である。

【図4】マスク部材を説明する図である。

【図5】副撮像素子に形成される被写体像を説明する図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態による撮像装置の構成を示す図である。

【図7】変形例１におけるマスク部材を説明する図である。

【図8】変形例２において副撮像素子に形成される被写体像を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による撮像装置の構成を示す図である。撮像装置１は、カメラボディ２０と、レンズマウント９を介してカメラボディ２０に着脱可能なレンズ鏡筒１０とから成る。レンズ鏡筒１０は、被写体像を所定の予定焦点面に結像させる結像光学系１１と、結像光学系１１への入射光量を調節する絞り１２を有している。なお、図１では結像光学系１１を１枚のレンズとして模式的に示しているが、結像光学系１１は実際には、結像光学系１１の焦点状態を調節するフォーカシングレンズを含む複数のレンズで構成されている。

【0009】

更に、カメラボディ２０内の、結像光学系１１の光軸Ｌ上には、結像光学系１１を通過した被写体光を二方向に分岐させるペリクルミラー２１が設けられている。カメラボディ２０内には更に、結像光学系１１により結像された被写体像を撮像する主撮像素子２２と焦点検出ユニット３０とが設けられている。ペリクルミラー２１は、分岐させた被写体光の一方を主撮像素子２２に、他方を焦点検出ユニット３０に向かわせる。焦点検出ユニット３０は、マイクロレンズアレイ３１、および副撮像素子３２を有する。焦点検出ユニット３０の構造については後に詳述する。

【0010】

主撮像素子２２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であり、その撮像面が結像光学系１１の第１予定焦点面５ａに位置するよう配置されている。他方、焦点検出ユニット３０が有するマイクロレンズアレイ３１は、結像光学系１１の第２予定焦点面５ｂ（第１予定焦点面５ａと共役な面）の近傍に配置されている。なお、図１では図示を省略しているが、主撮像素子２２の撮像面、およびマイクロレンズアレイ３１の各前面には、赤外線カットフィルター等が設けられている。

【0011】

更に、カメラボディ２０内の、結像光学系１１の光軸Ｌ上には、ペリクルミラー２１と結像光学系１１との間に、結像光学系１１を通過した被写体光の一部を遮光するためのマスク部材３３が設けられている。マスク部材３３は、例えば、光軸方向（ｘ方向）の厚みが薄い平板状の部材である。カメラボディ２０内には更に、マスク部材３３を駆動させるマスク部材駆動装置３４が設けられている。マスク部材３３およびマスク部材駆動装置３４については後に詳述する。

【0012】

カメラボディ２０は更に、いわゆる電子ビューファインダー（ＥＶＦ）を構成する電子ビューファインダーユニット４０、接眼レンズ４２、および背面モニター４１を有している。電子ビューファインダーユニット４０は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスを内蔵しており、主撮像素子２２や副撮像素子３２により撮像された画像等をこの表示デバイスに表示させることが可能である。ユーザは接眼レンズ４２を通して、この表示デバイスに表示される画像等を視認する。以下の説明では、電子ビューファインダーユニット４０の表示デバイスに画像や文字等を表示することを、単に「ファインダーに表示する」と表記する。背面モニター４１は、カメラボディ２０の背面に設けられた液晶ディスプレイ等の表示デバイスであり、電子ビューファインダーユニット４０と同様に、画像等を表示することができる。

【0013】

カメラボディ２０は、以上で述べた各部を制御する制御装置２３を更に備えている。制御装置２３はマイクロプロセッサやその周辺回路等から構成されており、図示しない記憶媒体（例えばフラッシュメモリなど）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、上述した各部を制御する。例えば制御装置２３は、主撮像素子２２または副撮像素子３２のいずれかの撮像素子の出力に基づいて、被写体像の画像データ（いわゆるスルー画）をファインダーや背面モニター４１に表示する。なお制御装置２３を、この制御プログラムと同等の機能を有する電子回路により構成することも可能である。

【0014】

（焦点検出ユニットの構成）
次に、図２を用いて、焦点検出ユニット３０の詳細を説明する。図２は焦点検出ユニット３０の斜視図である。図２に示すように、焦点検出ユニット３０内には、ペリクルミラー２１側から見て、マイクロレンズアレイ３１、副撮像素子３２の順に、これらの各部材が平行に配置されている。マイクロレンズアレイ３１は、正レンズであるマイクロレンズ３５を複数有している。各マイクロレンズ３５は、円形状の球面レンズから４辺を落とした形状に形成され、光軸Ｌの方向から見て略正方形形状でなる。複数のマイクロレンズ３５は、マイクロレンズアレイ３１のペリクルミラー２１側の面に、二次元状の正方配列から４５度傾いた配置で設けられている。

【0015】

副撮像素子３２は、撮像面がマイクロレンズアレイ３１に相対するように配置されている。副撮像素子３２の撮像面には、略正方形の受光素子（光電変換素子）が正方配列されており、その撮像面の大きさは、少なくとも主撮像素子２２による撮像範囲の全域をカバーする大きさである。一つの受光素子は一つのマイクロレンズ３５より小さく形成され、一つのマイクロレンズ３５を垂直に投影した範囲には複数の受光素子が含まれている。

【0016】

なお、図２に示すマイクロレンズアレイ３１は、便宜上２００個のマイクロレンズ３５を有するかのように描写されているが、実際にはより多くのマイクロレンズ３５を有している。同様に、副撮像素子３２が有する受光素子も、実際には図２に示す数より多くが存在する。

【0017】

通常、マイクロレンズアレイ３１と副撮像素子３２との間隔は、おおよそマイクロレンズアレイ３１を構成する各マイクロレンズ３５の焦点位置近傍に副撮像素子３２の撮像面があるように定められるが、図１および図２では説明のため実際よりも広く描いている。

【0018】

なお、マイクロレンズアレイ３１は、その前側主面が第２予定焦点面５ｂに一致するように配置してもよい。ただし、マイクロレンズアレイ３１の前側主面を第２予定焦点面５ｂに一致させると、マイクロレンズ３５同士の間に被写体像のコントラストがあるような場合にその部分が不感帯となってしまう。本実施形態では、マイクロレンズアレイ３１の前側主面と第２予定焦点面５ｂとをずらして配置することにより、そのような不感帯の発生を回避させている。

【0019】

（レンズ鏡筒の種類の説明）
ところで、カメラボディ２０のレンズマウント９に装着可能なレンズ鏡筒１０には、（１）カメラボディ２０からフォーカスレンズの駆動制御が可能か否か、（２）カメラボディ２０から撮影Ｆ値（絞り値）の制御が可能か否か、（３）カメラボディ２０から結像光学系１１の収差特性を表す収差情報が取得可能か否か、等により複数の種類が存在する。制御装置２３は、カメラボディ２０に装着されたレンズ鏡筒１０が、これらの種類のうちどの種類に該当するレンズ鏡筒１０かを判断し、レンズ鏡筒１０の制御内容を変更する。以下、各々の種類における制御装置２３の制御内容について説明する。

【0020】

（１）カメラボディ２０からフォーカスレンズの駆動制御が可能か否か
フォーカスレンズの駆動制御をカメラボディ２０側から行うことができる場合、制御装置２３はいわゆるオートフォーカス制御を行う。例えばカメラボディ２０の動作モードを静止画撮影モードに設定した後、ユーザがレリーズスイッチを半押しする等の所定の撮影準備操作を行うと、制御装置２３は焦点検出ユニット３０を用いて結像光学系１１の焦点検出を行い、検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動させピント調節を行う。

【0021】

他方、フォーカスレンズの駆動制御をカメラボディ２０側から行うことができない場合、制御装置２３はピント調節の代わりに、検出結果に関する情報をファインダーや背面モニター４１に表示する。例えば、ピントが合っているか否か、前ピンか後ピンか、どれくらいピントが合っていないか、等を表すアイコンやインジケータを表示する。

【0022】

（２）カメラボディ２０から撮影Ｆ値の制御が可能か否か
撮影Ｆ値の制御をカメラボディ２０側から行うことができる場合、すなわち露光時における絞り１２の開口径をカメラボディ２０から制御可能である場合、制御装置２３はカメラボディ２０に設けられた不図示の操作部材により撮影Ｆ値の入力を受け付ける。また、後述する種々の制御において、絞り１２の開口径を制御する必要がある場合、制御装置２３は絞り１２の開口径を自動的に制御する。

【0023】

他方、撮影Ｆ値の制御をカメラボディ２０側から行うことができない場合、撮影Ｆ値はレンズ鏡筒１０に設けられた不図示の操作部材（例えば絞り環など）により設定される。後述する種々の制御において、絞り１２の開口径を制御する必要がある場合、制御装置２３はファインダーや背面モニター４１に所定のメッセージを表示し、上記の操作部材を操作してＦ値を所定の値に設定するようユーザに促す。

【0024】

（３）カメラボディ２０から結像光学系１１の収差情報が取得可能か否か
レンズ鏡筒１０の中には、結像光学系１１の収差特性を表す収差情報をカメラボディ２０に送信可能なものが存在する。このようなレンズ鏡筒１０は、例えば収差情報が予め格納されている不図示の記憶媒体を備え、カメラボディ２０からの指示に応じてこの記憶媒体から収差情報を読み出してカメラボディ２０に送信する。この種のレンズ鏡筒１０が装着された場合、制御装置２３は予めレンズ鏡筒１０からこの収差情報を受信しておき、少なくともレンズ鏡筒１０が装着されている間、この収差情報を不図示のメモリ等に記憶する。そして、焦点検出の際に、この収差情報を用いて焦点検出結果を補正し、焦点検出の精度を高める。

【0025】

他方、カメラボディ２０に対して収差情報を送信可能でないレンズ鏡筒１０が装着された場合、カメラボディ２０の動作モードとして、結像光学系１１の収差を測定する収差測定モードを設定することが可能となる。ユーザは、撮影に先立ってこの収差測定モードを設定し、結像光学系１１の収差を測定して収差情報を作成しておくことにより、収差情報を送信可能なレンズ鏡筒１０と同様に、高精度な焦点検出を行うことができる。

【0026】

（収差の演算方法の説明）
ここで、本実施形態の収差測定モードにおける収差の演算方法について説明する。図３は、結像光学系１１および焦点検出ユニット３０の模式図である。なお、図３では、焦点検出ユニット３０の中心部分（結像光学系１１の光軸Ｌ付近）のみを拡大して図示している。

【0027】

図３（ａ）に示すように、結像光学系１１上の部分瞳１３ａ〜１３ｈからの光束は、それぞれ各マイクロレンズ３５ｎ１〜３５ｎ５に入射し、副撮像素子３２へと入射する。なお、マイクロレンズ３５ｎ１を透過した部分瞳１３ａ〜１３ｈからの光束を受光する受光素子が出力した信号を、図３ではそれぞれａ（１）、…、ｈ（１）と表記している。その他のマイクロレンズ３５ｎ２〜３５ｎ５に対応する出力信号についても、同様に表記している。

【0028】

また、以下、部分瞳１３ａから出射した光束による受光信号から成る信号列を、｛ａ（ｉ）｝（ｉ＝１，２，…）と表記する。他の部分瞳１３ａ〜１３ｈについても同様に、例えば部分瞳１３ｂを通過した光束による受光信号から成る信号列を｛ｂ（ｉ）｝（ｉ＝１，２，…）のように表す。

【0029】

物点からの光束のうち結像光学系１１の各部分瞳１３ａ〜１３ｈに入射した光束が、像面において、射出瞳の中心を通った光即ち主光線とは異なる位置に入射する場合がある。これら各部分瞳１３ａ〜１３ｈを通過した光束の像面上の入射位置の主光線の入射位置からのずれ量が、横収差である。横収差の分布から本発明が補正の対象とする縦収差の分布へは周知の方法で変換できる。制御装置２３は、撮影範囲のうち、例えば、光軸Ｌ（撮影範囲の中央）から撮影範囲の右端までの領域に配列されているマイクロレンズ３５を対象として、収差を測定する。これらのマイクロレンズ３５の並びに対応する受光素子から読み出された、各部分瞳１３ａ〜１３ｈを通過した光束による信号列｛ａ（ｉ）｝〜｛ｈ（ｉ）｝の各々と、光軸Ｌ上の部分瞳を通過した光束による受光信号から成る基準信号列とから、部分瞳１３ａ〜１３ｈの像ずれ量Ｓａ〜Ｓｈをそれぞれ演算する。以下、上記の基準信号列を｛ｘ（ｉ）｝と表記して、像ずれ量Ｓａの演算方法を説明する。

【0030】

制御装置２３はまず、信号列｛ａ（ｉ）｝、｛ｘ（ｉ）｝の相関量Ｃ（Ｎ）を次式（１）により算出する。
Ｃ（Ｎ）＝Σ｜ａ（ｉ）−ｘ（ｊ）｜ …（１）

【0031】

上式（１）において、ｊ−ｉ＝Ｎであり、Ｎはシフト数である。また、Σはｉに関する所定範囲の総和演算を表す。制御装置２３は次に、上式（１）により離散的に求められた相関量Ｃ（Ｎ）から次式（２）、（３）により、精緻なシフト量Ｅを求める。ここで、相関量Ｃ（Ｎ）の極小値をＣ０とし、そのときのシフト量ＮをＮ０とおく。また、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。制御装置２３は、次式（４）により、最終的な像ずれ量Ｓａを求める。
ＤＬ＝（Ｃｒ−Ｃｆ）／２ …（２）
Ｅ＝ｍａｘ｛（Ｃｆ−Ｃ０），（Ｃｒ−Ｃ０）｝ …（３）
Ｓａ＝Ｎ０＋ＤＬ／Ｅ …（４）
制御装置２３は同様の手順で部分瞳１３ｂ〜１３ｈにそれぞれ対応する像ずれ量Ｓｂ〜Ｓｈを演算する。制御装置２３は、この像ずれ量Ｓａ〜Ｓｈを収差情報として扱う。

【0032】

ところで、結像光学系１１がマイクロレンズ３５よりも明るいレンズである（結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい）場合には、隣り合うマイクロレンズ３５同士で副撮像素子３２に入射する光束が重複して（すなわちクロストークが発生して）しまう。図３（ｂ）は、この状態を説明する図である。図３（ｂ）では、結像光学系１１上の部分瞳１４ａ〜１４ｐからの光束が、それぞれ各マイクロレンズ３５ｎ１〜３５ｎ５に入射し、副撮像素子３２へと入射する。図３（ｂ）に示す状態では、例えば、部分瞳１４ｂを通ってマイクロレンズ３５ｎ２を透過した光束ｒ１が、マイクロレンズ３５ｎ３を垂直に投影した範囲に含まれる受光素子ｐに入射してしまう。受光素子ｐには、例えば、部分瞳１４ｊを通ってマイクロレンズ３５ｎ３を透過した光束ｒ２も入射する。したがって、結像光学系１１の各部分瞳１４ａ〜１４ｐを通って副撮像素子３２に入射した光束の検出を正しく行うことができないので、結像光学系１１の収差を測定することができない。

【0033】

そこで、本実施形態の撮像装置１では、結像光学系１１からの被写体光を一部遮光するマスク部材３３を用いることで、結像光学系１１がマイクロレンズ３５よりも明るいレンズである（結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい）場合にも、結像光学系１１の収差測定を行えるようになっている。以下、このマスク部材３３を用いた収差測定について説明する。

【0034】

（マスク部材の構成）
図４は、マスク部材３３をレンズ鏡筒１０側（被写体側）から見た模式図である。マスク部材３３は、結像光学系１１からの入射光を遮光する遮光部３６ａと、入射光を透過する透明部３６ｂとを有する。

【0035】

遮光部３６ａは、略八角形部分の下側に長方形部分が連結されたような形状でなる。この長方形部分に、マスク部材駆動装置３４との接続部３７が設けられている。マスク部材３３は、マスク部材駆動装置３４により、接続部３７を中心としてｙｚ平面上で回転可能に構成される。また、マスク部材３３の接続部３７は、マスク部材駆動装置３４により、ｙｚ平面上で上下に移動可能に構成される。

【0036】

透明部３６ｂは、遮光部３６ａの略八角形部分の内部を略円形状に繰り抜いた形状でなる。即ち、透明部３６ｂの周囲は、遮光部３６ａとなっている。なお、本撮像装置１では、透明部３６ｂは極薄い透明材で成るか、または素通し即ち空気層である。

【0037】

マスク部材３３は、収差測定用の第１位置、第２位置、第３位置および第４位置と、撮影時用の退避位置との５つの位置に駆動可能に構成されている。マスク部材駆動装置３４は、制御装置２３の制御に応じて、マスク部材３３を結像光学系１１の光軸Ｌに対して垂直な面（ｙｚ平面）上で駆動させ、マスク部材３３を第１位置〜第５位置、および退避位置のいずれかに駆動させる。図４（ａ）の実線で示す位置が第１位置であり、図４（ａ）の二点鎖線で示す位置が第２位置である。図４（ｂ）の実線で示す位置が第３位置であり、図４（ｂ）の二点鎖線で示す位置が第４位置である。退避位置（不図示）は、マスク部材３３が結像光学系１１からの光束を一切遮光しない位置である。

【0038】

図４（ａ）に示すように、第１位置とは、マスク部材３３の透明部３６ｂの中心Ｏが、光軸Ｌよりも図中左方向（ｚ方向）にずれている位置であり、マスク部材３３が、光軸Ｌに対して左方向に偏心した絞りを形成する位置である。第２位置とは、透明部３６ｂの中心Ｏが、光軸Ｌよりも図中右方向（ｚ方向）にずれている位置であり、マスク部材３３が、光軸Ｌに対して右方向に偏心した絞りを形成する位置である。なお、第１位置と第２位置において、透明部３６ｂは、光軸Ｌに対して左右対称な位置にある。

【0039】

マスク部材３３が第１位置にある場合、マスク部材３３の遮光部３６ａにより、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の右側部分がけられ、被写体光束１４の光軸Ｌを含む中央領域から左側外周部分までを含む一部分のみがマスク部材３３の透明部３６ｂを通過して焦点検出ユニット３０に入射する。すなわち、マスク部材３３は、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の断面を、光軸Ｌを含み、且つ光軸Ｌに対して左側に偏った形状に制限する。

【0040】

マスク部材３３が第２位置にある場合、マスク部材３３の遮光部３６ａにより、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の左側部分がけられ、被写体光束１１Ｌの光軸Ｌを含む中央領域から右側外周部分までを含む一部分のみがマスク部材３３の透明部３６ｂを通過して焦点検出ユニット３０に入射する。すなわち、マスク部材３３は、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の断面を、光軸Ｌを含み、且つ光軸Ｌに対して右側に偏った形状に制限する。

【0041】

図４（ｂ）に示すように、第３位置とは、マスク部材３３の透明部３６ｂの中心Ｏが、光軸Ｌよりも図中上方向（ｙ方向）にずれている位置であり、マスク部材３３が、光軸Ｌに対して上方向に偏心した絞りを形成する位置である。第４位置とは、透明部３６ｂの中心Ｏが、光軸Ｌよりも図中下方向（ｙ方向）にずれている位置であり、マスク部材３３が、光軸Ｌに対して下方向に偏心した絞りを形成する位置である。第３位置と第４位置とにおいて、透明部３６ｂは、光軸Ｌに対して上下対称な位置にある。

【0042】

マスク部材３３が第３位置にある場合、マスク部材３３の遮光部３６ａにより、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の下側部分がけられ、被写体光束１４の光軸Ｌを含む中央領域から上側外周部分までを含む一部分のみがマスク部材３３の透明部３６ｂを通過して焦点検出ユニット３０に入射する。すなわち、マスク部材３３は、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の断面を、光軸Ｌを含み、且つ光軸Ｌに対して上側に偏った形状に制限する。

【0043】

マスク部材３３が第４位置にある場合、マスク部材３３の遮光部３６ａにより、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の上側部分がけられ、被写体光束１４の光軸Ｌを含む中央領域から下側外周部分までを含む一部分のみがマスク部材３３の透明部３６ｂを通過して焦点検出ユニット３０に入射する。すなわち、マスク部材３３は、結像光学系１１を通過した被写体光束１４の断面を、光軸Ｌを含み、且つ光軸Ｌに対して下側に偏った形状に制限する。

【0044】

なお、図４（ａ）に示すように、第１位置と第２位置との切り替えは、接続部３７を中心としてマスク部材３３をｙｚ平面上で所定量回転させることにより行う。また、図４（ｂ）に示すように、第３位置と第４位置との切り替えは、マスク部材３３の接続部３７をｙｚ平面上で所定量上下に移動させることにより行う。また、第１位置または第２位置から第３位置または第４位置への切り替え、またはその逆の切り替えは、接続部３７を中心としてマスク部材３３をｙｚ平面上で所定量回転させ、且つマスク部材３３の接続部３７をｙｚ平面上で所定量上下に移動させればよい。また、第１〜第４位置から退避位置への切り替えは、接続部３７を中心としてマスク部材３３をｙｚ平面上で所定量回転させるようにすればよい。

【0045】

図５は、Ｙ方向から見たマイクロレンズ３５と副撮像素子３２に形成される被写体像とを重ねて描いた図である。図５では、結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい状態を示す。なお、この種の焦点検出ユニット３０では、副撮像素子３２の受光素子が結像光学系１１の射出瞳に投影されるのが理想であるが、実際は、結像光学系１１の射出瞳、つまり、像側からみた絞り像の見かけ位置は結像光学系１１により異なるのが普通であるのでいつも上記理想の状態にすることはできない。また、副撮像素子３２の一つの受光素子の幅に相当するＦ値は極めて大きく、像面が一致しなくても射出瞳上でのその受光素子の像はあまりボケないので、実用上上記理想の状態にできなくても問題ない。図５では図示の都合上、絞り像が鮮鋭であるように描いているが、上記の理由により実際は若干のボケを伴った像である。また、マスク部材３３の像についても、副撮像素子３２の受光素子と同様で実際はいくらかボケているが、図５では図示の都合上、鮮鋭であるように描いている。

【0046】

図５（ａ）に示すように、マスク部材３３が退避位置にある場合、結像光学系１１を通過した被写体光束による被写体像（絞り像）Ｉｍ１が、各マイクロレンズ３５によって、副撮像素子３２上に形成される。この被写体像Ｉｍ１は、各マイクロレンズ３５において、マイクロレンズ３５を垂直に投影した範囲よりも広い円形状に形成されるため、図５（ｂ）に示すように、隣り合うマイクロレンズ３５同士で一部重なってしまう。この重なり部分における受光素子からの出力は、収差測定に用いることができない。なお、図５（ｂ）では、被写体像Ｉｍ１の中心（すなわち光軸Ｌ）近傍では、被写体像Ｉｍ１同士の重なりが発生していないため、この部分の受光素子からの出力を用いることはできるが、結像光学系１１の瞳の中央領域に対応する収差しか測定できず、結像光学系１１の瞳の外周部分に近い領域に対応する収差を測定することはできない。

【0047】

一方、マスク部材３３が第１位置にある場合、結像光学系１１を通過し、且つマスク部材３３の透明部３６ｂを通過した被写体光束による被写体像（マスク部材３３の像）Ｉｍ２が、各マイクロレンズ３５によって、副撮像素子３２上に形成される。各マイクロレンズ３５において、結像光学系１１を通過し、且つマスク部材３３の透明部３６ｂを通過した被写体光束と、副撮像素子３２に入射する光束との対応関係は、結像光学系１１の光軸Ｌを対称軸として上下左右を反転したものとなる。したがって、被写体像Ｉｍ２は、第１位置にあるマスク部材３３により制限された被写体光束１４の形状（図４（ａ））を上下左右に反転させた形状となっており、図５（ａ）に示すように、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から右側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。

【0048】

したがって、図５（ｃ）に示すように、マスク部材３３が第１位置にある場合における被写体像Ｉｍ２は、隣り合うマイクロレンズ３５同士で重複する部分が、マスク部材３３が退避位置にある場合に比べて狭くなっている。この被写体像Ｉｍ２が、隣り合うマイクロレンズ３５同士で重複していない部分を、収差測定に用いることができる。例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上にある受光素子ｐＯから右側外周部分に近い受光素子ｐＲまでの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。光軸Ｌ上にある受光素子ｐＯは、結像光学系１１の瞳の中央領域を通った光束を受光し、右側外周部分に近い受光素子ｐＲは、結像光学系１１の瞳の左側外周部分に近い領域を通った光束を受光する。したがって、結像光学系１１の光軸Ｌから左側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0049】

一方、マスク部材３３が第２位置にある場合、図５（ｄ）に示すように、被写体光束による像Ｉｍ２は、マスク部材３３が第１位置にある場合の被写体像Ｉｍ２を反転させた形状となっており、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から左側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。そのため、例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上にある受光素子ｐＯから左側外周部分に近い受光素子ｐＬまでの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。これにより、結像光学系１１の光軸Ｌから右側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0050】

したがって、マスク部材３３を第１位置と第２位置とに駆動して、それぞれ収差演算を行うことにより、結像光学系１１の横方向（ｚ方向）についての収差を測定することができる。

【0051】

なお、マスク部材３３が第３位置または第４位置にある場合の被写体像Ｉｍ２は、マスク部材３３が第１位置または第４位置にある場合の被写体像Ｉｍ２を９０度回転させた形状であるため、図示を省略する。

【0052】

マスク部材３３が第３位置にある場合の被写体像Ｉｍ２は、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から下側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。そのため、例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上の受光素子から下側外周部分に近い受光素子までの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。これにより、結像光学系１１の光軸Ｌから上側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0053】

また、マスク部材３３が第４位置にある場合の被写体像Ｉｍ２は、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から上側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。そのため、例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上の受光素子から上側外周部分に近い受光素子までの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。これにより、結像光学系１１の光軸Ｌから下側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0054】

したがって、マスク部材３３を第３位置と第４位置とに駆動して、それぞれ収差演算を行うことにより、結像光学系１１の縦方向（ｙ方向）についての収差を測定することができる。

【0055】

以上のように、結像光学系１１がマイクロレンズ３５よりも明るいレンズである（結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい）場合であっても、マスク部材３３を第１〜第４位置にそれぞれ駆動することで収差測定を行うことができる。

【0056】

（収差測定処理の説明）
次に、本実施形態において実行する収差測定処理の流れについて説明する。制御装置２３は、例えばモードダイヤル等の操作部材により、ユーザがカメラボディ２０の動作モードを収差測定モードに設定すると、収差測定処理を開始する。

【0057】

制御装置２３はまず、マスク部材駆動装置３４を制御し、マスク部材３３を第１位置に駆動させる。また制御装置２３は、レンズ鏡筒１０の撮影Ｆ値を開放Ｆ値に設定する。なお、ここでは、レンズ鏡筒１０の開放Ｆ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい場合を想定する。そして制御装置２３は、背面モニター４１に、所定の縦縞パターンチャートを用意することを促す表示を行う。

【0058】

なお、前述した通り、レンズ鏡筒１０が撮影Ｆ値をカメラボディ２０から設定できない種類（例えば、撮影Ｆ値を手動で操作する絞り環によってのみ設定できる機構のレンズ鏡筒等）である場合には、制御装置２３は撮影Ｆ値を開放Ｆ値に設定する代わりに、背面モニター４１へ開放Ｆ値を設定するよう促すメッセージを表示する。

【0059】

ここでユーザは、所定の縦縞パターンチャートを用意して画角に収め、ファインダーに表示されたいわゆるスルー画を観察しながら手動操作で、チャートにピントを合せ、レリーズ操作等の所定の操作を行う。制御装置２３は、この所定操作が為されたことを検出すると、副撮像素子３２に撮像を行わせ、各受光素子からの出力を不図示のメモリへ一時的に記憶する。制御装置２３は、この副撮像素子３２の出力に基づいて、上述したように、結像光学系１１の光軸Ｌから左側の部分瞳に対応する収差を演算し、演算結果を不図示のメモリへ一時的に記憶する。

【0060】

また、制御装置２３はマスク部材３３を第２位置に駆動させて、副撮像素子３２に撮像を行わせ、各受光素子からの出力を不図示のメモリへ一時的に記憶する。そして、制御装置２３は、この副撮像素子３２の出力に基づいて、上述したように、結像光学系１１の光軸Ｌから右側の部分瞳に対応する収差を演算し、演算結果を不図示のメモリへ一時的に記憶する。

【0061】

次に、制御装置２３は、マスク部材３３を第３位置に駆動させる。そして、制御装置２３は、所定の横縞パターンチャートを用意することを促す表示を行う。ここでユーザは、所定の横縞パターンチャートを用意して画角に収め、手動で焦点合わせをし、レリーズ操作等の所定の操作を行う。制御装置２３は、この所定操作が為されたことを検出すると、副撮像素子３２に撮像を行わせ、各受光素子からの出力を不図示のメモリへ一時的に記憶する。そして、制御装置２３は、この副撮像素子３２の出力に基づいて、上述したように、結像光学系１１の光軸Ｌから上側の部分瞳に対応する収差を演算し、演算結果を不図示のメモリへ一時的に記憶する。

【0062】

また、制御装置２３はマスク部材３３を第４位置に駆動させて、副撮像素子３２に撮像を行わせ、各受光素子からの出力を不図示のメモリへ一時的に記憶する。そして、制御装置２３は、この副撮像素子３２の出力に基づいて、上述したように、結像光学系１１の光軸Ｌから下側の部分瞳に対応する収差を演算し、演算結果を不図示のメモリへ一時的に記憶する。

【0063】

このようにして、制御装置２３は、縦横それぞれのパターンについて結像光学系１１の収差を測定すると、例えばレンズ鏡筒１０の名称やモデル名などのレンズ鏡筒１０を特定する情報と共に、測定結果を不図示のメモリに記憶する。なお、レンズ鏡筒１０がいわゆるズームレンズであった場合には、収差は焦点検出や撮影が行われるズーム位置ごとに測定する必要がある。そこで制御装置２３は、収差の測定結果および上記の「レンズ鏡筒１０を特定する情報」と共に、測定時のズーム位置やその他の収差に影響を及ぼすレンズ鏡筒１０の状態に関する情報を記憶しておく。「レンズ鏡筒１０を特定する情報」やズーム位置等は、ユーザに入力させてもよいし、レンズ鏡筒１０から何らかの手段（例えばレンズマウント９に設けられた電気接点を介するデータ通信等）により取得してもよい。

【0064】

なお以上の例では、チャートに対してのピントあわせを、ユーザが手動で行うとしたが、これにかわり、通常の撮影時と同様に焦点検出ユニット３０を用いた自動焦点合わせによってピントあわせをしてもよい。または、焦点検出ユニット３０を用いて、焦点調節情報を表示して手動焦点合わせを補助してもよい。いずれの場合でも、焦点が多少ずれても収差状態は大きくは変わらないので、支障がない。

【0065】

また、以上の例では、結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい場合を想定して、マスク部材３３を第１〜第４位置にそれぞれ駆動して、収差を測定するようにした。しかしながら、結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値以上である場合には、隣り合うマイクロレンズ３５同士でクロストークが発生しない。そこで、そのような場合には、マスク部材３３を第１〜第４位置にそれぞれ駆動して収差測定を行うのではなく、マスク部材３３を退避位置に駆動し、受光信号を１回だけ読み出して、収差測定を行うようにしてもよい。

【0066】

（焦点検出動作の説明）
次に、本実施形態における焦点検出動作について説明する。ユーザは静止画の撮影を行う際、例えばモードダイヤル等の操作部材により、カメラボディ２０の動作モードを静止画撮影モードに設定する。制御装置２３はこれに応じて、マスク部材３３が退避位置以外にある場合、マスク部材３３を退避位置まで駆動させる。ユーザが例えばレリーズスイッチを半押しする等の所定の撮影準備操作を行うと、制御装置２３は焦点検出ユニット３０を用いて結像光学系１１の焦点検出を行う。以下、撮影準備操作に応じて行われる焦点検出の詳細について説明する。

【0067】

なお、収差情報を送信できない種類のレンズ鏡筒１０が装着されている場合、制御装置２３は焦点検出を行う前（例えば静止画撮影モードが設定されたとき等）に、前述した「レンズ鏡筒１０を特定する情報」でメモリを検索し、収差情報が記憶されているか否かを判定する。この「レンズ鏡筒１０を特定する情報」は、例えばユーザにレンズ鏡筒１０を特定するための名称等を入力させたり、あるいはレンズ鏡筒１０のモデル名等をレンズ鏡筒１０とのデータ通信により受信する等の方法で取得する。収差情報がメモリに記憶されていれば、制御装置２３は焦点検出において、その収差情報を用いて焦点検出結果の補正を行う。これにより、収差情報を送信できない種類のレンズ鏡筒１０を利用する場合であっても、事前に収差測定モードで収差情報を作成しておけば、収差情報を送信可能なレンズ鏡筒１０を利用する場合と同様に、収差情報を用いた高精度な焦点検出を行うことができる。

【0068】

制御装置２３は、副撮像素子３２の出力を用いていわゆる位相差検出方式による焦点検出を行う。すなわち、結像光学系１１の瞳面上の一対の領域を通過した一対の光束により形成される一対の被写体像の位置ずれ量に基づいて、結像光学系１１の焦点調節状態をデフォーカス量の形で検出する。

【0069】

制御装置２３は、撮影画面上に設けられた複数のフォーカスエリアからいずれかを選択し、そのフォーカスエリアに含まれる各マイクロレンズ３５の中心から左に３番目の受光素子の出力を繋げた波形が表す合成像と、中心から右に３番目の受光素子の出力を繋げた波形が表す合成像との位置ずれ量に基づいてデフォーカス量を検出する。例えば、連続して配置されるマイクロレンズ３５ｎ１〜３５ｎ５について、制御装置２３は各マイクロレンズの中心から左に３番目の受光素子の出力ｑ（ｎ１）〜ｑ（ｎ５）を繋げた信号列｛ｑ（ｉ）｝に対応する像と、中心から右に３番目の受光素子の出力ｒ（ｎ１）〜ｒ（ｎ５）を繋げた信号列｛ｒ（ｉ）｝に対応する像との位置ずれ量を検出する。信号列｛ｑ（ｉ）｝、｛ｒ（ｉ）｝は、第２予定焦点面５ｂにおける同一の像による信号出力を表しており、これら２つの信号列を比較することで、結像光学系１１により第２予定焦点面５ｂ上に結像された一対の被写体像の位置ずれ量を検出することができる。なお、一対の信号列｛ｑ（ｉ）｝、｛ｒ（ｉ）｝を、上述とは異なる位置の受光素子の出力から作成してもよい。

【0070】

次に、制御装置２３による焦点検出の手順を詳細に説明する。まず副撮像素子３２の出力を不図示のＡ／Ｄコンバーターによりデジタル信号に変換し、いったん不図示のメモリに記憶する。制御装置２３は、このメモリから副撮像素子３２の出力データを読み出し、第１信号列 ｛ｑ（ｉ）｝＝ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３），…と、第２信号列｛ｒ（ｉ）｝＝ｒ（１），ｒ（２），ｒ（３），…を作成する。制御装置２３は、副撮像素子３２が有する全受光素子のうち、焦点検出の対象としたい範囲から複数のマイクロレンズ３５を選択し、上記の第１信号列｛ｑ（ｉ）｝および第２信号列｛ｒ（ｉ）｝を作成する。焦点検出の対象としたい範囲は、例えばユーザにいわゆるフォーカスエリアを指定させることにより決定してもよいし、予め定められた範囲としてもよい。

【0071】

制御装置２３は、こうして得られた第１信号列｛ｑ（ｉ）｝と第２信号列 ｛ｒ（ｉ）｝に基づいて、周知の方法により像ずれ演算を行い、デフォーカス量を算出する。一対の信号列｛ｑ（ｉ）｝、 ｛ｒ（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｛ｑ（ｉ）｝と第２信号列｛ｒ（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｜ｑ（ｉ）−ｒ（ｊ）｜ …（５）
上式（５）において、ｊ−ｉ＝Ｎであり、Ｎはシフト数である。また、Σはｉに関する所定範囲の総和演算を表す。

【0072】

制御装置２３は次に、上式（５）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。制御装置２３は、相関量Ｃｒ、Ｃ０、Ｃｆの並びから精密なシフト量Ｎａを求める。
ＤＬ＝（Ｃｒ−Ｃｆ）／２ …（６）
Ｅ＝ｍａｘ {（Ｃｆ−Ｃ０），（Ｃｒ−Ｃ０）} …（７）
Ｎａ＝Ｎ０＋ＤＬ／Ｅ …（８）

【0073】

制御装置２３は、ここで求めたシフト量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に対し、検出開角に依存した定数Ｋｆを乗じることにより、収差補正前のデフォーカス量Ｄｆを算出する。
Ｄｆ＝Ｋｆ・Δｎ …（９）

【0074】

そして、制御装置２３はこのデフォーカス量Ｄｆに対し、収差情報に基づく補正を行い、収差の影響が補正されたより正確なデフォーカス量を算出する。具体的には、まず焦点検出に用いた一対の瞳（例えば、信号列｛ｑ（ｉ）｝に対応する瞳と、信号列｛ｒ（ｉ）｝に対応する瞳）から、それら一対の瞳の各重心位置の開きを表すＦ値を求め、そのＦ値に対応する最良像面位置を収差情報から決定する。そして、撮影Ｆ値に対応する最良像面位置を同様に収差情報から決定する。最後に、それら２つの最良像面位置の差分に応じた量だけデフォーカス量Ｄｆを補正する。なお、上記の演算に対応するデータが収差情報に含まれていない場合には、近接する他のＦ値の情報から適宜補間を行えばよい。

【0075】

制御装置２３は、算出したデフォーカス量に応じた量だけ結像光学系１１のフォーカスレンズを駆動させ、ピント調節を行ったり、あるいはファインダーや背面モニター４１に前ピンや後ピンなど現在の焦点状態を表示し、ユーザによる手動焦点調節を支援したりする。

【0076】

なお、焦点検出時に結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい（結像光学系１１の方がマイクロレンズ３５よりも明るい）場合、隣り合うマイクロレンズ３５の間でクロストークが発生してしまい、正常な焦点検出を行うことができない。そこで本実施形態の制御装置２３は、焦点検出時にレンズ鏡筒１０の絞り１２をマイクロレンズ３５のＦ値以上に制御することで、このようなクロストークが発生しないようにする。また、カメラボディ２０から撮影Ｆ値の制御が行えないレンズ鏡筒１０を装着していた場合には、制御装置２３は例えば背面モニター４１にメッセージを表示する等の方法により、Ｆ値を手動でマイクロレンズ３５のＦ値以上にするようユーザに促す。

【0077】

その後、ユーザにより例えばレリーズスイッチが全押しされる等の所定の撮影操作が行われると、制御装置２３はレンズ鏡筒１０の絞り１２を設定された撮影時のＦ値にあわせて主撮像素子２２により被写体像を撮像し、画像データを作成して不図示の記憶媒体（例えばメモリカード等）に記憶する。または、カメラボディ２０から撮影Ｆ値の制御が行えないレンズ鏡筒１０を装着していた場合には、そのまま撮像する。この場合、上記撮影操作に先立ち撮影者は手動で所望の絞りに設定することを前提としている。

【0078】

上述した第１の実施の形態による撮像装置１によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像装置１は、結像光学系１１を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズ３５と、複数のマイクロレンズ３５の各々に対応して当該マイクロレンズ３５の後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイ３２と、結像光学系１１を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系１１を透過した光束の断面を、結像光学系１１の光軸Ｌに対して偏よった形状に制限する遮蔽状態（第１〜第４位置）と、結像光学系１１を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態（退避位置）とを切り替え可能なマスク部材３３と、開放Ｆ値の結像光学系１１を透過し、且つ上記遮蔽状態のマスク部材３３により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイ３２の出力信号に基づいて、結像光学系１１の収差に関する収差情報を検出する制御装置２３と、を備える。これにより、結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい場合（すなわち、結像光学系１１がマイクロレンズ３５よりも明るいレンズである場合）でも、収差の測定を行うことができる。また、撮像装置１自体で収差を測定することができるので、収差を測定するための専用の機械を用いる必要がなく、また操作が簡単である。

【0079】

（２）上記（１）の撮像装置１において、焦点検出用の所定Ｆ値の結像光学系１１を透過した光束に対応する受光素子アレイ３２の出力信号に基づいて、結像光学系１１の焦点調節状態を検出する制御装置２３と、検出した結像光学系１１の焦点調節状態を、上記収差情報と撮影Ｆ値とに基づき補正する制御装置２３と、を備える。これにより、収差情報を通信できないレンズでも、焦点検出を精度よく行うことができる。また、収差検出と焦点検出とで、マイクロレンズ３５および受光素子アレイ３２を兼用するので、それぞれに専用の部品を設ける必要がなく、コストを抑えることができる。

【0080】

（３）上記（１）または（２）の撮像装置１において、マスク部材３３は、遮蔽状態として、第１の遮蔽状態（第１位置または第３位置）および第２の遮蔽状態（第２位置または第４位置）に切替え可能であり、第１の遮蔽状態と第２の遮蔽状態とでは、結像光学系１１を透過した光束の断面を、結像光学系１１の光軸Ｌを含み、且つ前記光軸に対して偏よった互いに異なる形状に制限することを特徴とする。また、マスク部材３３は、第１の遮蔽状態（第１位置または第３位置）では、結像光学系１１を透過した光束の断面を、当該断面の外周の第１部分（左側部分または上側部分）から光軸Ｌまでを含む形状に制限し、第２の遮蔽状態（第２位置または第４位置）では、結像光学系１１を透過した光束の断面を、当該断面の外周の第２部分（右側部分または下側部分）から光軸Ｌまでを含む形状に制限し、第１部分（左側部分または上側部分）と第２部分（右側部分または下側部分）とは、光軸Ｌに対して対称な位置であることを特徴とする。これにより、結像光学系１１の所定方向（横方向または縦方向）における収差を測定することができる。

【0081】

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態による撮像装置２の構成を示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の各部については、第１の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。撮像装置２は、レンズ鏡筒１０と、カメラボディ１２０と、レンズ鏡筒１０およびカメラボディ１２０の間に装着される中間アダプタ１３０とからなる。カメラボディ１２０は、第１の実施の形態のカメラボディ２０と比較して、ペリクルミラー２１および焦点検出ユニット３０を有していない点で異なるが、この他の構成は同一である。すなわち、カメラボディ１２０は、被写体光を反射する部材をもたない、メタルバックの比較的短いカメラボディである。

【0082】

中間アダプタ１３０は、カメラボディ１２０よりもメタルバックの長いレンズ鏡筒１０をカメラボディ１２０に装着するためのアダプタである。中間アダプタ１３０は、ボディ側マウント１３１を介してカメラボディ１２０に装着されると共に、レンズ側マウント１３２を介してレンズ鏡筒１０に装着される。中間アダプタ１３０内の、結像光学系１１の光軸Ｌ上には、結像光学系１１を通過した被写体光を二方向に分岐させるペリクルミラー２１が設けられている。中間アダプタ１３０内には更に、焦点検出ユニット３０が設けられている。ペリクルミラー２１は、分岐させた被写体光の一方をカメラボディ１２０の主撮像素子２２に、他方を焦点検出ユニット３０に向かわせる。焦点検出ユニット３０の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0083】

更に、中間アダプタ１３０内の、結像光学系１１の光軸Ｌ上には、ペリクルミラー２１よりも結像光学系１１側に、結像光学系１１を通過した被写体光の一部を遮光するためのマスク部材３３が設けられている。中間アダプタ１３０内には更に、マスク部材３３を駆動させるマスク部材駆動装置３４が設けられている。マスク部材３３およびマスク部材駆動装置３４の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0084】

中間アダプタ１３０は、中間アダプタ１３０内の各部を制御するアダプタ制御装置１３３を更に備えている。アダプタ制御装置１３３は、カメラボディ１２０内の制御装置２３とボディ側マウント１３１を介して電気的に接続され、各種通信を行う。アダプタ制御装置１３３は、カメラボディ１２０から収差測定モードに設定された旨が通知されると、第１の実施の形態と同様にして、収差測定処理を実行する。またアダプタ制御装置１３３は、カメラボディ１２０から所定の撮影準備操作が行われた旨が通知されると、第１の実施の形態と同様にして、収差情報に基づく焦点検出処理を実行する。

【0085】

上述した第２の実施の形態による中間アダプタ１３０によれば、次の作用効果が得られる。
中間アダプタ１３０は、結像光学系１１を透過した光束が入射するよう二次元状に配置された複数のマイクロレンズ３５と、複数のマイクロレンズ３５の各々に対応して当該マイクロレンズ３５の後側に配置された複数の受光素子を有する受光素子アレイ３２と、結像光学系１１を透過した光束の一部を遮蔽することにより、結像光学系１１を透過した光束の断面を、結像光学系１１の光軸Ｌに対して偏よった形状に制限する遮蔽状態（第１〜第４位置）と、結像光学系１１を透過した光束を遮蔽せずに通過させる通過状態（退避位置）とを切り替え可能なマスク部材３３と、開放Ｆ値の結像光学系１１を透過し、且つ上記遮蔽状態のマスク部材３３により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイ３２の出力信号に基づいて、結像光学系１１の収差に関する収差情報を検出するアダプタ制御装置１３３と、を備える。また、中間アダプタ１３０は、焦点検出用の所定Ｆ値の結像光学系１１を透過した光束に対応する受光素子アレイ３２の出力信号に基づいて、結像光学系１１の焦点調節状態を検出するアダプタ制御装置１３３と、検出した結像光学系１１の焦点調節状態を、上記収差情報と撮影Ｆ値とに基づき補正するアダプタ制御装置１３３と、を備える。このように、第２の実施の形態による中間アダプタ１３０によれば、第１の実施の形態と同様に収差測定および焦点検出を行うことができるので、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

【0086】

（変形例１）
上述した実施の形態において、更に、マスク部材３３を焦点検出用の第５位置に駆動可能とするようにしてもよい。図７に示すように、第５位置は、マスク部材３３の透明部３６ｂの中心Ｏが、結像光学系１１の光軸Ｌと一致する位置である。すなわち、マスク部材３３の透明部３６ｂが光軸Ｌに対して上下左右対称な形状である。マスク部材３３を第５位置に駆動することにより、結像光学系１１を通過した被写体光束１４を絞り込むことができるようになっている。

【0087】

焦点検出時に結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい（結像光学系１１の方がマイクロレンズ３５よりも明るい）場合、隣り合うマイクロレンズ３５の間でクロストークが発生してしまい、正常な焦点検出を行うことができない。そこで変形例１の制御装置２３は、焦点検出時において、マスク部材駆動装置３４を制御し、マスク部材３３を第５位置に駆動させる。マスク部材３３の透明部３６ｂの大きさは、例えば、マイクロレンズ３５と同じＦ値である結像光学系１１からの被写体光束の径よりも小さい大きさであるとする。これにより、第５位置にあるマスク部材３３よって結像光学系１１を通過した被写体光束が絞られるため、隣り合うマイクロレンズ３５の間でクロストークが発生するのを防止することができる。

【0088】

なお、必ずしも、マスク部材３３の透明部３６ｂの大きさが、マイクロレンズ３５と同じＦ値である結像光学系１１からの被写体光束の径よりも小さくなくてもよい。少なくとも焦点検出を行う受光素子において、クロストークが発生しないような大きさであればよい。

【0089】

また、図７では、マスク部材３３が、結像光学系１１を透過した被写体光束の断面を、光軸Ｌに対して上下左右に対称な形状に制限する例について示しているが、必ずしも上下左右に対称な形状でなくてもよい。焦点検出が可能であればよく、少なくとも、マスク部材３３が第１〜第４位置にある場合よりも光軸Ｌに対して偏りが少ない形状であればよい。

【0090】

以上説明したように、変形例１において、マスク部材３３は、さらに焦点検出用の遮蔽状態（第５位置）に切替え可能であり、第５位置は、結像光学系１１を透過した光束の断面を、結像光学系１１の光軸Ｌを含み、且つ光軸Ｌに対して第１〜第４位置よりも偏りが少ない形状に制限し、制御装置２３は、撮影Ｆ値の結像光学系１１を透過し、且つ第５位置のマスク部材３３により一部が遮蔽された光束に対応する受光素子アレイ３２の出力信号に基づいて、結像光学系１１の焦点調節状態を検出する。これにより、自動で結像光学系１１を通過した被写体光束を絞った状態にして、隣り合うマイクロレンズ３５の間でのクロストークを防止することができる。したがって、例えば、カメラボディ２０から撮影Ｆ値の制御が行えないレンズ鏡筒１０を装着していた場合にも、ユーザに手動でＦ値の調整を行わせることなく、自動で正常な焦点検出を行うことができる。

【0091】

（変形例２）
マイクロレンズ３５の配列は、図２に示したものに限定されない。例えば、図８に示すように、マイクロレンズ３５が略六角形に形成されたハニカム配置のマイクロレンズアレイ３１を利用してもよい。図８は、変形例２において、図５と同様に、結像光学系１１のＦ値がマイクロレンズ３５のＦ値よりも小さい状態での、副撮像素子３２に形成される被写体像を模式的に示す図である。上述した実施の形態と同様に、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１は、図８（ａ）に示すように、マイクロレンズ３５を垂直に投影した範囲よりも広い円形状に形成されるため、隣り合うマイクロレンズ３５同士で一部重なってしまう。

【0092】

一方、マスク部材３３が第１位置にある場合の被写体像Ｉｍ２は、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から右側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。そのため、図８（ｂ）に示すように、例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上にある受光素子ｐＯから右側外周部分に近い受光素子ｐＲまでの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。これにより、結像光学系１１の光軸Ｌから左側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0093】

また、マスク部材３３が第２位置にある場合の被写体像Ｉｍ２は、図８（ｃ）に示すように、マスク部材３３が第１位置にある場合の被写体像Ｉｍ２を反転させた形状となっており、マスク部材３３が退避位置にある場合の被写体像Ｉｍ１の中央領域から左側外周部分までを含む一部分のみの形状でなる。そのため、例えば、被写体像Ｉｍ２が形成された範囲のうち、光軸Ｌ上にある受光素子ｐＯから左側外周部分に近い受光素子ｐＬまでの受光素子による受光信号を、収差測定に用いることができる。これにより、結像光学系１１の光軸Ｌから右側の部分瞳に対応する収差を演算することができる。

【0094】

したがって、上述した実施の形態と同様に、マスク部材３３を第１位置と第２位置とに駆動して、それぞれ収差演算を行うことにより、結像光学系１１の横方向（ｚ方向）についての収差を測定することができる。

【0095】

また、変形例２において、横方向（ｚ方向）に対して±６０度の方向について、結像光学系１１の収差を測定するようにしてもよい。この場合、マスク部材３３の透明部３６ｂが横方向（ｚ方向）に対して±６０度の方向に偏心するように、マスク部材３３を駆動して収差を測定すればよい。

【0096】

（変形例３）
上述した実施の形態では、マスク部材３３の透明部３６ｂの形状が円形状である例について説明したが、これに限らなくてよく、例えば多角形形状などであってもよい。マスク部材３３の透明部３６ｂの形状は、撮影光路に挿入された場合に、マイクロレンズアレイ３１による副撮像素子３２の受光素子の逆投影像を考慮すると、光軸Ｌ上にある受光素子の像と絞り開口の一方向の最外周部に近い受光素子の像をいずれもけらず、かつ、隣接するマイクロレンズ３５からその最外周部に近い受光素子に注ぐ光を遮る形状であればいい。

【0097】

また、上述した実施の形態では、マスク部材３３の透明部３６ｂの形状が固定である例について説明したが、例えば、マスク部材３３を複数の部材で構成し、透明部３６ｂの形状や大きさが可変であるように構成してもよい。

【0098】

（変形例４）
上述したカメラボディ２０の代わりに、一般的な一眼レフレックスカメラに近い構成を有するカメラボディにおいて、上述したマスク部材３３とマスク部材駆動装置３４を設けるようにしてもよい。この場合、マスク部材３３は、クイックリターンミラーの前に設けるようにしてもよいし、サブミラーの反射面の前に設けるようにしてもよい。

【0099】

また、変形例４の場合、焦点検出ユニットへは、クイックリターンミラーがダウン位置にある状態でサブミラーを介して被写体光が入射される。サブミラーは、例えば、ほぼ撮像範囲の幅いっぱいをカバーする横長形状であり、焦点検出ユニットも撮像範囲の横方向いっぱいをカバーする。この場合には、撮像範囲の縦方向の像高の高いところの収差は測れず、また結像光学系１１の縦方向の周辺部を通った光による収差測定もできないなどの制約がある。しかし、結像光学系１１が光軸Ｌを軸とした回転対称であるとした仮定のもとで、測定しうる収差から収差の補正値を割り出すことができる。このようにして割り出した収差の補正値を用いることで、収差の補正がない場合よりも正確な焦点検出を行うことができる。

【0100】

（変形例５）
上述した実施の形態では、マスク部材３３を第１〜第４位置に駆動することにより、透明部３６ｂ（すなわち絞り）を上下左右にそれぞれ偏心させて収差測定を行う例について説明したが、これに限らず、より多くの方向について透明部３６ｂを偏心させて、より精密に収差を測定するようにしてもよい。また、逆に、マスク部材３３を第１位置および第２位置にのみ駆動させて（すなわち、左右方向にのみ透明部３６ｂを偏心させて）、収差測定を行うようにしてもよい。直接測定できない必要な部分の必要な方向の収差情報については、収差が回転対称であるなどの仮定の元で割り出すようにすればよい。

【0101】

（変形例６）
ペリクルミラー２１に代えて、ホログラム素子を形成したペリクルフィルムを設けてもよい。ホログラム素子により特定波長の光束の反射角度を変化させられるので、ペリクルミラー２１と同様の構成を、ペリクルミラー２１よりも浅い角度で実現することができる。この場合、撮像には特定波長の光束のみ欠けた被写体光を用いることになるが、ごく狭い波長域の光が欠けるだけなので、通常の撮像にはほとんど影響はない。これによりフランジバックを短くできるので、例えば中間アダプタ等を介してレンズ鏡筒１０を装着する場合に、より多様な種類のレンズ鏡筒１０に対応することが可能となる。

【0102】

（変形例７）
収差測定の場合と同様に、マスク部材３３の駆動を伴う焦点検出を行ってもよい。すなわち、マスク部材３３を第１位置に駆動して得た受光信号と、第２位置に駆動して得た受光信号とから、デフォーカス量を演算するようにしてもよい。ただし前述の通り、例えば移動する被写体を撮影する場合など、２つの受光信号の基となる被写体像が異なる場合にはデフォーカス量を正しく検出できないので、ユーザが指定した場合のみマスク部材３３の駆動を伴う焦点検出を行うようにすることが望ましい。例えば、ユーザが固定的な被写体を撮影する場合には上記の焦点検出を行うモードを選択し、それ以外の場合には第１の実施形態で説明した焦点検出を行うモードを選択するように撮像装置を構成する。

【0103】

（変形例８）
マスク部材駆動装置３４によりマスク部材３３を駆動させる代わりに、遮光部３６ａおよび透明部３６ｂを液晶により構成して、マイクロレンズ３５からの光束の遮光と透過とを切り替えてもよい。

【0104】

（変形例９）
収差情報は、上述した像ずれ量Ｓａ〜Ｓｐ以外の情報であってもよい。例えば、デフォーカス量を補正する演算の途中で表れる中間データであってもよい。その他、最終的に焦点検出結果から収差の影響を軽減可能なデータであれば、どのような形式のデータであってもよい。

【0105】

（変形例１０）
収差測定時のＦ値を、上述した各実施形態のように開放Ｆ値にしない場合であっても、本発明を適用することが可能である。ただし、この場合には、絞り１２により遮光される箇所（より光軸Ｌから遠い部分瞳）の収差を測定することはできない。

【0106】

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0107】

１、２…撮像装置、１０…レンズ鏡筒、１１…結像光学系、１２…絞り、２０、１２０…カメラボディ、２１…ペリクルミラー、２２…主撮像素子、２３…制御装置、３０…焦点検出ユニット、３１…マイクロレンズアレイ、３２…副撮像素子、３３…マスク部材、３４…マスク部材駆動装置、３５…マイクロレンズ、３６ａ…遮光部、３６ｂ…透明部、４０…電子ビューファインダーユニット、４１…背面モニター、４２…接眼レンズ、１３０…中間アダプタ、１３３…アダプタ制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】