(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】
(24)【登録日】2022-09-12
(45)【発行日】2022-09-21
(54)【発明の名称】焦点検出装置、及び、撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 7/34 20210101AFI20220913BHJP
G03B 13/36 20210101ALI20220913BHJP
H04N 5/232 20060101ALI20220913BHJP
【ＦＩ】
G02B7/34
G03B13/36
H04N5/232 030
H04N5/232 127
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2020531388
(86)(22)【出願日】2019-07-19
(86)【国際出願番号】 JP2019028476
(87)【国際公開番号】W WO2020017640
(87)【国際公開日】2020-01-23
【審査請求日】2021-01-18
(31)【優先権主張番号】P 2018137262
(32)【優先日】2018-07-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】喜多 祐起
(72)【発明者】
【氏名】木下 朗
【審査官】▲うし▼田 真悟
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２１７３６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０５３７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０４９２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８８６３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３０１７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－００７９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２０４９８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ７／３４
Ｇ０３Ｂ １３／３６
Ｇ０３Ｂ １７／１４
Ｈ０４Ｎ ５／２３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部を有し、前記光電変換部で生成された電荷に基づく焦点検出に用いる信号を出力する画素であって、前記光電変換部が光を受光する幅が互いに異なることにより光を受光する面積が互いに異なる第１画素と第２画素とを有する撮像部と、像面における位置と前記光学系の射出瞳距離とに関する第１情報が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記第１情報に基づいて、第１画素から出力された信号に基づく第１焦点検出または第２画素から出力された信号に基づく第２焦点検出を選択する選択部と、
前記選択部による選択に基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を行う焦点検出部と、
を備える焦点検出装置。
【請求項2】
請求項１に記載の焦点検出装置において、前記撮像部は、前記第１画素と前記第２画素とを有する焦点検出領域を複数有し、
前記選択部は、前記焦点検出領域の位置と前記第１情報とに基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項3】
請求項２に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、複数の前記焦点検出領域において、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、１つの前記焦点検出領域で前記第１焦点検出を選択すると、その他の前記焦点検出領域で前記第１焦点検出を選択し、１つの前記焦点検出領域で前記第２焦点検出を選択すると、その他の前記焦点検出領域で前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項5】
請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、光軸から最も離れた前記焦点検出領域の位置と前記第１情報とに基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項6】
請求項５に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、複数の前記焦点検出領域のうち、光軸から最も離れた前記焦点検出領域の位置で前記第１焦点検出を選択すると、その他の前記焦点検出領域で前記第１焦点検出を選択し、光軸から最も離れた前記焦点検出領域の位置で前記第２焦点検出を選択すると、その他の前記焦点検出領域で前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項7】
請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、複数の前記焦点検出領域は、第１焦点検出領域と、前記第１焦点検出領域よりも光軸から離れた第２焦点検出領域とを有し、
前記選択部は、前記第２焦点検出領域の位置と前記第１情報とに基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項8】
請求項７に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、前記第２焦点検出領域で前記第１焦点検出を選択すると、前記第１焦点検出領域で前記第１焦点検出を選択し、前記第２焦点検出領域で前記第２焦点検出を選択すると、前記第１焦点検出領域で前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項9】
請求項２から請求項８までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、複数の前記焦点検出領域から任意の前記焦点検出領域を設定可能な設定部を備え、
前記選択部は、前記設定部により設定された前記焦点検出領域の位置と前記第１情報とに基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、前記光学系の焦点距離および撮影距離の少なくとも１方と、前記第１情報とに基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、前記光学系の焦点距離および撮影距離の少なくとも１方が変化すると、
前記第１情報に基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を選択する焦点検出装置。
【請求項12】
請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、前記第１情報に基づいて、前記第１画素または前記第２画素を選択し、
前記焦点検出部は、前記選択部で選択された前記第１画素または前記第２画素から出力された信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
【請求項13】
請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、前記第１情報に基づいて、前記第１画素から出力される信号または前記第２画素から出力される信号を選択し、
前記焦点検出部は、前記選択部で選択された信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
【請求項14】
請求項１２または請求項１３に記載の焦点検出装置において、前記選択部は、撮像装置の動作に基づいて、前記第１画素および前記第２画素、または前記第１画素から出力される信号および前記第２画素から出力される信号を選択する焦点検出装置。
【請求項15】
請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第１情報は、像面における位置によって変化する射出瞳距離に関する情報である焦点検出装置。
【請求項16】
請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第１情報は、像面における位置と射出瞳距離との関係を示す情報または射出瞳距離を算出するための式の係数である焦点検出装置。
【請求項17】
請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記入力部は、前記光学系の射出瞳の形状に関する第２情報が入力され、
前記焦点検出部は、前記第２情報と、前記第１画素から出力される信号または前記第２画素から出力される信号とに基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
【請求項18】
請求項１７に記載の焦点検出装置において、前記焦点検出部は、前記第１画素から出力される信号または前記第２画素から出力される信号と前記第２情報とに基づいて、前記光学系による像と前記撮像部とのずれ量を検出する焦点検出装置。
【請求項19】
請求項１７または請求項１８に記載の焦点検出装置において、前記第２情報は、像面における位置と射出瞳の形状とに関する情報である焦点検出装置。
【請求項20】
請求項１７から請求項１９までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第２情報は、像面における位置によって変化する射出瞳の形状に関する情報である焦点検出装置。
【請求項21】
請求項１７から請求項２０までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第２情報は、像面における位置と射出瞳の形状との関係を示す情報または射出瞳の形状を算出するための式の係数である焦点検出装置。
【請求項22】
請求項１７から請求項２１までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第２情報は、絞りを有する前記光学系が開放絞りであるときの射出瞳の形状に関する情報である焦点検出装置。
【請求項23】
請求項１から請求項２２までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記撮像部は、複数の前記第１画素と、複数の前記第２画素とを有し、
複数の前記第１画素は、前記光学系の第１の瞳領域を通過した光を受光する画素と、前記第１の瞳領域と異なる第２の瞳領域を通過した光を受光する画素とを含み、
複数の前記第２画素は、前記第１の瞳領域を通過した光を受光する画素と、前記第２の瞳領域を通過した光を受光する画素とを含む焦点検出装置。
【請求項24】
請求項１から請求項２３までのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記第１画素と前記第２画素とは前記光電変換部に入射する光を遮光する遮光部をそれぞれ有し、
前記第１画素の前記遮光部の面積と、前記第２画素の前記遮光部の面積とが互いに異なる焦点検出装置。
【請求項25】
請求項１から請求項２４までのいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置であって、前記光学系を有する交換レンズが着脱可能な着脱部を備え、
前記入力部は、前記着脱部に装着された交換レンズから前記第１情報が入力される撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焦点検出装置、及び、撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数種類のＡＦ画素対から、レンズの射出瞳位置に応じたＡＦ画素対を選択して、焦点検出を行う撮像装置が知られている（特許文献１）。従来から焦点検出精度の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本国特開２００９－２０４９８７号公報
【発明の概要】
【0004】
発明の第１の態様によると、焦点検出装置は、光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部を有し、前記光電変換部で生成された電荷に基づく焦点検出に用いる信号を出力する画素であって、前記光電変換部が光を受光する幅が互いに異なることにより光を受光する面積が互いに異なる第１画素と第２画素とを有する撮像部と、像面における位置と前記光学系の射出瞳距離とに関する第１情報が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記第１情報に基づいて、第１画素から出力された信号に基づく第１焦点検出または第２画素から出力された信号に基づく第２焦点検出を選択する選択部と、前記選択部による選択に基づいて、前記第１焦点検出または前記第２焦点検出を行う焦点検出部と、を備える。
発明の第２の態様によると、撮像装置は、第１の態様による焦点検出装置を備える撮像装置であって、前記光学系を有する交換レンズが着脱可能な着脱部を備え、前記入力部は、前記着脱部に装着された交換レンズから前記第１情報が入力される。
発明の第２の態様によると、撮像装置は、第１の態様による焦点検出装置を備える撮像装置であって、前記光学系を有する交換レンズが着脱可能な着脱部を備え、前記入力部は、前記着脱部に装着された交換レンズから前記第１情報が入力される。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】第１の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図2】第１の実施の形態に係る撮像装置の撮像面の焦点検出領域を示す図である。
【図3】第１の実施の形態に係る撮像装置の焦点検出領域内の画素の配置例を示す図である。
【図4】第１の実施の形態に係る撮像装置における画素の構成例を示す図である。
【図5】第１の実施の形態に係る撮像装置における中央の領域に配置される３種類のＡＦ画素対を示す断面図である。
【図6】第１の実施の形態に係る撮像装置における所定の像高位置の領域に配置される３種類のＡＦ画素対を示す断面図である。
【図7】第１の実施の形態に係る撮像装置における所定の像高位置の領域に配置される３種類のＡＦ画素対を示す断面図である。
【図8】第１の実施の形態に係る撮像装置における基準射出瞳と像高との関係を示す図である。
【図9】第１の実施の形態に係る撮像装置における交換レンズの、像高に応じて射出瞳距離が変化する種々の光学特性を示したものである。
【図10】第１の実施の形態に係る撮像装置における像高と射出瞳との関係を示す図である。
【図11】第１の実施の形態に係る撮像装置におけるフォーカス位置区間とそのフォーカス位置区間の代表光学特性曲線を近似する関数の定数項及び係数とを示す表である。
【図12】第１の実施の形態に係る撮像装置における区間とその区間の代表光学特性曲線を近似する関数の定数項及び係数とを示す表である。
【図13】第１の実施の形態に係る撮像装置における射出瞳距離に関する閾値と、第１～第３の射出瞳距離範囲と、光学特性曲線とを示す図である。
【図14】第１の実施の形態に係る撮像装置における動作を説明するフローチャートである。
【図15】第１の実施の形態に係る撮像装置における動作を説明するフローチャートである。
【図16】第１の実施の形態に係る撮像装置における動作を説明するフローチャートである。
【図17】第１の実施の形態に係る撮像装置における焦点検出画素の構成例を示す図である。
【図18】第２の実施の形態に係る撮像装置における射出瞳像が像高によって変化する様子を示すものである。
【図19】第２の実施の形態に係る撮像装置における一対の光電変換部と射出瞳像との関係を示す図である。
【図20】第２の実施の形態に係る撮像装置における焦点検出部が実行する複数の機能を機能毎にブロック化して示すブロック図である。
【図21】第２の実施の形態に係る撮像装置における動作を説明するフローチャートである。
【図22】変形例に係る撮像装置における焦点検出画素の構成例を示す図である。
【図23】変形例に係る撮像装置における焦点検出画素の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置の一例である電子カメラ１（以下、カメラ１と称する）の構成例を示す図である。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とにより構成される。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とから構成されるので、カメラシステムと称することもある。
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置の一例である電子カメラ１（以下、カメラ１と称する）の構成例を示す図である。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とにより構成される。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とから構成されるので、カメラシステムと称することもある。
【0007】
カメラボディ２には、交換レンズ３が取り付けられるボディ側マウント部２０１が設けられる。交換レンズ３には、カメラボディ２に取り付けられるレンズ側マウント部３０１が設けられる。レンズ側マウント部３０１及びボディ側マウント部２０１には、それぞれレンズ側接続部３０２、ボディ側接続部２０２が設けられる。レンズ側接続部３０２及びボディ側接続部２０２には、それぞれクロック信号用の端子やデータ信号用の端子、電源供給用の端子等の複数の端子が設けられている。交換レンズ３は、レンズ側マウント部３０１及びボディ側マウント部２０１により、カメラボディ２に着脱可能に装着される。
【0008】
カメラボディ２に交換レンズ３が装着されると、ボディ側接続部２０２に設けられた端子とレンズ側接続部３０２に設けられた端子とが電気的に接続される。これにより、カメラボディ２から交換レンズ３への電力供給や、カメラボディ２及び交換レンズ３間の通信が可能となる。
【0009】
交換レンズ３は、撮影光学系（結像光学系）３１と、レンズ制御部３２と、レンズメモリ３３とを備える。撮影光学系３１は、焦点距離を変更するズームレンズ（変倍レンズ）３１ａやフォーカスレンズ（焦点調節レンズ）３１ｂを含む複数のレンズと絞り３１ｃとを含み、撮像素子２２の撮像面２２ａに被写体像を形成する。なお、図１では、ズームレンズ３１ａとフォーカスレンズ３１ｂとを模式的に図示したが、通常の撮影光学系は、一般に多数の光学素子から構成される。
【0010】
また、後述するように、交換レンズ３の撮影光学系３１は、その射出瞳の位置、即ち射出瞳距離が像高によって変化する光学特性を有する。換言すると、撮影光学系３１の射出瞳距離は、撮像面２２ａにおける位置、即ち、撮像面２２ａにおける撮影光学系３１の光軸ＯＡ１からの距離によって変化する。撮影光学系３１の光軸ＯＡ１は、撮像面２２ａの中心位置で、撮像面２２ａと交差する。撮影光学系３１の射出瞳距離は、撮像面２２ａの中心から距離によって変化するともいえる。ここで、射出瞳距離とは、撮影光学系３１の射出瞳と撮影光学系３１による像の像面との間の距離である。なお、撮像素子２２の撮像面２２ａは、例えば、後述する光電変換部が配置される面、またはマイクロレンズが配置される面である。
また、撮影光学系３１は、ボディ側マウント部２０１に装着される交換レンズ３の種類によって異なる。そのため、撮影光学系３１の射出瞳距離は、交換レンズ３の種類によって異なる。さらに、像高によって変化する射出瞳距離の光学特性も、交換レンズ３の種類によって異なる。
また、撮影光学系３１は、ボディ側マウント部２０１に装着される交換レンズ３の種類によって異なる。そのため、撮影光学系３１の射出瞳距離は、交換レンズ３の種類によって異なる。さらに、像高によって変化する射出瞳距離の光学特性も、交換レンズ３の種類によって異なる。
【0011】
レンズ制御部３２は、ＣＰＵやＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のプロセッサ、及びＲＯＭやＲＡＭ等のメモリによって構成され、制御プログラムに基づいて交換レンズ３の各部を制御する。レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１０から出力される信号に基づき、ズームレンズ３１ａの位置、フォーカスレンズ３１ｂの位置、及び絞り３１ｃの駆動を制御する。レンズ制御部３２は、ボディ制御部２１０からフォーカスレンズ３１ｂの移動方向や移動量などを示す信号が入力されると、その信号に基づいてフォーカスレンズ３１ｂを光軸ＯＡ１方向に進退移動させて撮影光学系３１の焦点位置を調節する。また、レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１０から出力される信号に基づき、ズームレンズ３１ａの位置や絞り３１ｃの開口径を制御する。
【0012】
レンズメモリ３３は、例えば、不揮発性の記憶媒体等により構成される。レンズメモリ３３には、交換レンズ３に関連する情報がレンズ情報として記憶（記録）される。レンズ情報は、撮影光学系３１の光学特性（射出瞳距離やＦ値）に関するデータや、フォーカスレンズ３１ｂの無限遠位置や至近位置に関するデータや、交換レンズ３の最短焦点距離と最長焦点距離に関するデータなどを含む。撮影光学系３１の光学特性は、射出瞳距離やＦ値（絞り３１ｃの絞り値）などを含む。なお、レンズ情報は、交換レンズ３の種類によって異なる。また、レンズ情報は、レンズ制御部３２の内部のメモリに記憶するようにしてもよい。また、レンズ情報は、後述のカメラボディ２が有するボディメモリ２３に記憶してもよい。この場合、ボディメモリ２３は、複数の交換レンズ３のレンズ情報を記憶する。
【0013】
本実施の形態では、レンズ情報は、撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報を含む。射出瞳距離に関する情報は、後述するが、撮像面２２ａと光軸ＯＡ１とが交差する位置（像高がゼロの位置）における射出瞳距離（Ｃｏ）を示す情報と、射出瞳距離と像高との関係を表す演算式に含まれる係数（ｈ４、ｈ２）の情報とを含む。レンズメモリ３３へのデータの書き込みや、レンズメモリ３３からのデータの読み出しは、レンズ制御部３２によって制御される。交換レンズ３がカメラボディ２に装着されると、レンズ制御部３２は、レンズ側接続部３０２及びボディ側接続部２０２の端子を介して、レンズ情報をボディ制御部２１０に送信する。また、レンズ制御部３２は、制御したズームレンズ３１ａの位置情報（焦点距離情報）や、制御したフォーカスレンズ３１ｂの位置情報や、制御した絞り３１ｃのＦ値の情報などをボディ制御部２１０に送信する。
本実施の形態では、レンズ制御部３２は、撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に送信する出力部として機能する。ボディ制御部２１０は、交換レンズ３から撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報が入力される入力部として機能する。
本実施の形態では、レンズ制御部３２は、撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に送信する出力部として機能する。ボディ制御部２１０は、交換レンズ３から撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報が入力される入力部として機能する。
【0014】
また、レンズ制御部３２は、レンズ側接続部３０２及びボディ側接続部２０２の端子を介して、カメラボディ２と交換レンズ３との間で双方向に情報を送受信する通信を行う。レンズ制御部３２は、カメラボディ２から射出瞳距離に関する情報（ｈ４、ｈ２、Ｃｏ）の送信を要求する信号が入力されると、射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に送信する。なお、射出瞳距離に関する情報は、交換レンズ３の種類によって異なる。また、レンズ制御部３２は、撮像素子２２が撮像を行う毎に射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に送信してもよい。レンズ制御部３２は、ズームレンズ３１ａが移動して、撮影光学系３１の焦点距離が変化すると、射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に送信するようにしてもよい。レンズ制御部３２は、１回の双方向通信によって、撮影光学系３１の焦点距離の情報と射出瞳距離に関する情報とをカメラボディ２に送信してもよい。
【0015】
次に、カメラボディ２の構成について説明する。カメラボディ２は、撮像素子２２と、ボディメモリ２３と、表示部２４と、操作部２５と、ボディ制御部２１０とを備える。撮像素子２２は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサである。撮像素子２２は、撮影光学系３１により形成される被写体像を撮像する。撮像素子２２は、光電変換部を有する複数の画素が二次元状（行方向及び列方向）に配置される。光電変換部は、フォトダイオード（ＰＤ）によって構成される。撮像素子２２は、受光した光を光電変換部で光電変換して信号を生成し、生成した信号をボディ制御部２１０に出力する。
【0016】
撮像素子２２は、後に説明するように、画像生成に用いる信号を出力する撮像画素と、焦点検出に用いる信号を出力する焦点検出画素とを有する。撮像画素には、入射した光のうち第１の波長域の光（赤（Ｒ）の光）を分光する分光特性を有するフィルタを有する画素（以下、Ｒ画素と称する）と、入射した光のうち第２の波長域の光（緑（Ｇ）の光）を分光する分光特性を有するフィルタを有する画素（以下、Ｇ画素と称する）と、入射した光のうち第３の波長域の光（青（Ｂ）の光）を分光する分光特性を有するフィルタを有する画素（以下、Ｂ画素と称する）とがある。Ｒ画素とＧ画素とＢ画素とは、ベイヤー配列に従って配置されている。焦点検出画素は、撮像画素の一部に置換して配置され、撮像素子２２の撮像面２２ａのほぼ全面に分散して配置される。
【0017】
ボディメモリ２３は、例えば、不揮発性の記憶媒体等により構成される。ボディメモリ２３には、画像データや制御プログラム等が記録される。ボディメモリ２３へのデータの書き込みや、ボディメモリ２３からのデータの読み出しは、ボディ制御部２１０によって制御される。表示部２４は、画像データに基づく画像、ＡＦ枠などの焦点検出領域（ＡＦエリア）を示す画像、シャッター速度やＦ値等の撮影に関する情報、及びメニュー画面等を表示する。操作部２５は、レリーズボタン、電源スイッチ、各種モードを切り替えるためのスイッチなどの各種設定スイッチ等を含み、それぞれの操作に応じた操作信号をボディ制御部２１０へ出力する。また、操作部２５は、複数の焦点検出領域から任意の焦点検出領域を設定可能な設定部であり、ユーザは、操作部２５を操作することによって任意の焦点検出領域を選択できる。
【0018】
ボディ制御部２１０は、ＣＰＵやＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のプロセッサ、及びＲＯＭやＲＡＭ等のメモリによって構成され、制御プログラムに基づいてカメラ１の各部を制御する。ボディ制御部２１０は、画像データ生成部２１１と、領域設定部２１２と、距離演算部２１３と、選択部２１４と、焦点検出部２１５とを有する。画像データ生成部２１１は、撮像素子２２の撮像画素から出力される信号に各種の画像処理を行って画像データを生成する。なお、画像データ生成部２１１は、焦点検出画素から出力される信号も用いて画像データを生成してもよい。
【0019】
領域設定部２１２は、図２（ａ）に示した撮像素子２２の撮像面２２ａに設けられた複数の焦点検出領域１００のうち、少なくとも一つの焦点検出領域１００を設定（選択）する。表示部２４に表示される複数のＡＦ枠は、撮像素子２２に設けられた複数の焦点検出領域１００とそれぞれ対応している。領域設定部２１２は、表示部２４に表示された複数のＡＦ枠のうち、ユーザが操作部２５の操作によって選択したＡＦ枠に対応する焦点検出領域１００、又はカメラ１が自動的に選択した焦点検出領域１００を、焦点検出を行う領域として設定する。後述するが、焦点検出部２１５は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００内の焦点検出画素から出力される信号を用いて、撮影光学系３１による像と撮像面２２ａとのずれ量（デフォーカス量）を検出する。
【0020】
焦点検出領域１００は、図２（ｂ）に模式的に示すように、撮像画素に加えて、複数の種類の一対の焦点検出画素（ＡＦ画素対）、本実施の形態では第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対とが配置されている。像高または交換レンズの種類によって異なる射出瞳距離でも精度良くデフォーカス量を検出するために、第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対とは配置される。ＡＦ画素対を構成する一方の焦点検出画素は第１の信号Ｓｉｇ１を出力し、ＡＦ画素対を構成する他方の焦点検出画素は第２の信号Ｓｉｇ２を出力する。第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対については後述する。
【0021】
なお、図２（ａ）に示すように、複数の焦点検出領域１００は、２次元方向（行方向及び列方向）に配置されており、像高が異なる位置に設けられている。撮像面２２ａの中央の焦点検出領域１００ａ内の小領域１１０ａ（図２（ｂ）参照）は、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１上に位置し、その像高Ｈは略ゼロである。焦点検出領域１００は、撮像面２２ａの中央（撮影光学系３１の光軸ＯＡ１）から離れるに従って、その像高Ｈは高くなる。換言すると、焦点検出領域１００は、撮像面２２ａの中央からの距離が長くなるに従って、その像高Ｈは高くなる。従って、焦点検出領域１００ａがある行において撮影光学系３１の光軸ＯＡ１から最も離れた（像高Ｈが最も高い）焦点検出領域１００は、行の左端（－Ｘ方向における端）及び右端（＋Ｘ方向における端）に位置する焦点検出領域１００ｂ、１００ｃである。撮像素子２２において像高Ｈが最も高い焦点検出領域１００は、撮像面２２ａの隅にある４つの焦点検出領域１００である。
【0022】
なお、焦点検出領域１００は、所定の面積を有するので、焦点検出領域１００内での位置によって、焦点検出画素毎に像高は異なる。同一の焦点検出領域１００内での中央の小領域１１０ａ（図２（ｂ）参照）と左端（－Ｘ方向における端）及び右端（＋Ｘ方向における端）に位置する小領域１１０ｂ、１１０ｃ（図２（ｂ）参照）とでは、像高が異なる。しかし、本実施の形態において、１つの焦点検出領域１００の中心位置の像高Ｈの値を、その焦点検出領域１００全体の像高の値としている。撮像面２２ａの中央の焦点検出領域１００ａの像高はゼロであり、焦点検出領域１００ｂ、１００ｃの像高は所定の像高Ｈである。
【0023】
距離演算部２１３は、像高Ｈにおける撮影光学系３１の射出瞳距離を算出する。距離演算部２１３は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００の像高Ｈにおける撮影光学系３１の射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）を次式（１）により算出する。
Ｐｏ（Ｈ）＝ｈ４×Ｈ４＋ｈ２×Ｈ２＋Ｃｏ …（１）
式（１）は、像高Ｈを変数とする演算式であり、パラメータ（ｈ４）は変数Ｈの４次の項の係数であり、パラメータ（ｈ２）は変数Ｈの２次の項の係数であり、定数項Ｃｏは、像高がゼロの位置（撮像面２２ａにおける光軸ＯＡ１の位置）における射出瞳距離である。パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏは、異なる像高に応じた射出瞳距離に関する情報であり、撮影光学系３１の光学特性によって決まる値である。パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏを示す情報は、交換レンズ３からレンズ情報としてカメラボディ２に送信される。なお、この演算式（１）は、ボディ制御部２１０の内部のメモリに記憶されている。距離演算部２１３は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００の像高Ｈとレンズ情報（ｈ４、ｈ２、Ｃｏ）と演算式（１）とに基づき、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈに関する射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）を算出する。なお、演算式（１）は、レンズ制御部３２の内部のメモリに記憶するようにしてもよい。レンズ制御部３２は、パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏと共に演算式（１）を、交換レンズ３からレンズ情報としてカメラボディ２に送信するようにしてもよい。
Ｐｏ（Ｈ）＝ｈ４×Ｈ４＋ｈ２×Ｈ２＋Ｃｏ …（１）
式（１）は、像高Ｈを変数とする演算式であり、パラメータ（ｈ４）は変数Ｈの４次の項の係数であり、パラメータ（ｈ２）は変数Ｈの２次の項の係数であり、定数項Ｃｏは、像高がゼロの位置（撮像面２２ａにおける光軸ＯＡ１の位置）における射出瞳距離である。パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏは、異なる像高に応じた射出瞳距離に関する情報であり、撮影光学系３１の光学特性によって決まる値である。パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏを示す情報は、交換レンズ３からレンズ情報としてカメラボディ２に送信される。なお、この演算式（１）は、ボディ制御部２１０の内部のメモリに記憶されている。距離演算部２１３は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００の像高Ｈとレンズ情報（ｈ４、ｈ２、Ｃｏ）と演算式（１）とに基づき、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈに関する射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）を算出する。なお、演算式（１）は、レンズ制御部３２の内部のメモリに記憶するようにしてもよい。レンズ制御部３２は、パラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏと共に演算式（１）を、交換レンズ３からレンズ情報としてカメラボディ２に送信するようにしてもよい。
【0024】
選択部２１４は、撮像素子２２に設けられた複数種類のＡＦ画素対のうち、いずれのＡＦ画素対から出力される第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて焦点検出を行うかを選択する。本実施の形態では、選択部２１４は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００内に配置された複数種類のＡＦ画素対のうち、いずれか１種類のＡＦ画素対を選択する。後述するが、選択部２１４は、距離演算部２１３によって算出された射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）に適したＡＦ画素対を、複数種類のＡＦ画素対のうちから選択する。また、領域設定部２１２により複数の焦点検出領域１００が設定された場合、選択部２１４は、選択された各焦点検出領域１００において同じ種類のＡＦ画素対を選択する。
【0025】
焦点検出部２１５は、撮影光学系３１の自動焦点調節（ＡＦ）に必要な焦点検出処理を行う。焦点検出部２１５は、撮影光学系３１による像が撮像素子２２の撮像面２２ａ上に合焦（結像）するためのフォーカスレンズ３１ｂの合焦位置（合焦位置までのフォーカスレンズ３１ｂの移動量）を検出する。焦点検出部２１５は、選択部２１４により選択されたＡＦ画素対から出力される第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて、瞳分割型の位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。
焦点検出部２１５は、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した第１の光束による像を撮像して生成した第１の信号Ｓｉｇ１と第２の瞳領域を通過した第２の光束による像を撮像して生成した第２の信号Ｓｉｇ２とを相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部２１５は、この像ズレ量を所定の換算式に基づきデフォーカス量に換算する。焦点検出部２１５は、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦位置までのフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。
焦点検出部２１５は、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した第１の光束による像を撮像して生成した第１の信号Ｓｉｇ１と第２の瞳領域を通過した第２の光束による像を撮像して生成した第２の信号Ｓｉｇ２とを相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部２１５は、この像ズレ量を所定の換算式に基づきデフォーカス量に換算する。焦点検出部２１５は、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦位置までのフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。
【0026】
焦点検出部２１５は、デフォーカス量が許容値以内か否かを判定する。焦点検出部２１５は、デフォーカス量が許容値以内であれば合焦していると判断する。一方、焦点検出部２１５は、デフォーカス量が許容値を超えている場合は合焦していないと判断し、交換レンズ３のレンズ制御部３２へフォーカスレンズ３１ｂの移動量とレンズ移動を指示する信号を送信する。レンズ制御部３２が、移動量に応じてフォーカスレンズ３１ｂを移動することにより、焦点調節が自動で行われる。
【0027】
また、焦点検出部２１５は、位相差検出方式の焦点検出処理に加えて、コントラスト検出方式の焦点検出処理を行うこともできる。ボディ制御部２１０は、撮影光学系３１のフォーカスレンズ３１ｂを光軸ＯＡ１方向に移動させながら、撮像画素から出力される信号に基づき被写体像のコントラスト評価値を順次算出する。ボディ制御部２１０は、交換レンズ３から送信されるフォーカスレンズ３１ｂの位置情報を用いて、フォーカスレンズ３１ｂの位置とコントラスト評価値との対応付けを行う。そして、ボディ制御部２１０は、コントラスト評価値がピーク、即ち極大値を示すフォーカスレンズ３１ｂの位置を合焦位置として検出する。ボディ制御部２１０は、検出した合焦位置に対応するフォーカスレンズ３１ｂの位置の情報を、レンズ制御部３２に送信する。レンズ制御部３２は、フォーカスレンズ３１ｂを合焦位置に移動して焦点調節を行う。
【0028】
図３は、焦点検出領域１００内の画素の配置例を示す図である。図３において、Ｒ画素１３とＧ画素１３とが±Ｘ方向、即ち行方向に交互に配置された第１の画素群４０１と、Ｇ画素１３とＢ画素１３とが行方向に交互に配置された第２の画素群４０２とが±Ｙ方向、即ち、列方向に交互に配置されている。撮像画素１３は、ベイヤー配列に従って配置されている。
【0029】
複数の第２の画素群４０２のうちの一部の第２の画素群４０２は、第１または第２の焦点検出画素１１、１２を含んでいる。第１および第２の焦点検出画素１１、１２は遮光部４３をそれぞれ有する。図３では、第１の焦点検出画素１１を含む第２の画素群４０２を、第２の画素群４０２ａ、４０２ｃ、４０２ｅで示し、第２の焦点検出画素１２を含む第２の画素群４０２を、第２の画素群４０２ｂ、４０２ｄ、４０２ｆで示す。第１の焦点検出画素１１を含む第２の画素群４０２ａ、４０２ｃ、４０２ｅと、第２の焦点検出画素１２を含む第２の画素群４０２ｂ、４０２ｄ、４０２ｆとについて、以下に説明する。
【0030】
第２の画素群４０２ａは、Ｂ画素１３が第１の焦点検出画素１１ａと置換されている。第２の画素群４０２ａは、第１の焦点検出画素１１ａとＧ画素１３とが交互に配置されている。なお、第１の焦点検出画素１１ａの光電変換部は、撮影光学系３１の射出瞳の第１及び第２の瞳領域のうちの一方を通過した光束を受光する。第１の焦点検出画素１１ａの遮光部は、撮影光学系３１の射出瞳の第１及び第２の瞳領域のうちの他方を通過した光束を遮光する。以下の説明では、第１の焦点検出画素１１ａの光電変換部は、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を受光するものとする。第１の焦点検出画素１１ａの遮光部は、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を遮光するものとする。
【0031】
第２の画素群４０２ａから所定の行だけ離れた第２の画素群４０２ｂは、Ｂ画素１３が第２の焦点検出画素１２ａに置換されている。第２の画素群４０２ｂは、第２の焦点検出画素１２ａとＧ画素１３とが交互に配置されている。なお、第２の焦点検出画素１２ａの光電変換部は、第１の焦点検出画素１１ａとは異なる射出瞳の瞳領域を通過した光束を受光する。第２の焦点検出画素１１ａの遮光部は、第１の焦点検出画素１１ａとは異なる射出瞳の瞳領域を通過した光束を遮光する。以下の説明では、第２の焦点検出画素１２ａの光電変換部は、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を受光するものとする。第２の焦点検出画素１２ａの遮光部は、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を遮光するものとする。
【0032】
なお、第２の画素群４０２ａ中における第１の焦点検出画素１１ａの配置位置と第２の画素群４０２ｂ中における第２の焦点検出画素１２ａの配置位置とは、互いに同一である。即ち、第１の焦点検出画素１１ａと第２の焦点検出画素１２ａとは、同一列に配置されている。
第２の画素群４０２ａの第１の焦点検出画素１１ａ及び第２の画素群４０２ｂの第２の焦点検出画素１２ａは、第１のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ａおよび第２の画素群４０２ｂが配置され、複数の第１のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
第２の画素群４０２ａの第１の焦点検出画素１１ａ及び第２の画素群４０２ｂの第２の焦点検出画素１２ａは、第１のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ａおよび第２の画素群４０２ｂが配置され、複数の第１のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
【0033】
第２の画素群４０２ｂから所定の行だけ離れた第２の画素群４０２ｃは、Ｂ画素１３が第１の焦点検出画素１１ｂと置換されている。第２の画素群４０２ｃは、第１の焦点検出画素１１ｂとＧ画素１３とが交互に配置されている。第１の焦点検出画素１１ｂの光電変換部は、第１の焦点検出画素１１ａと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を受光する。第１の焦点検出画素１１ｂの遮光部は、第１の焦点検出画素１１ａと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を遮光する。
【0034】
第２の画素群４０２ｃから所定の行だけ離れた第２の画素群４０２ｄは、Ｂ画素１３が第２の焦点検出画素１２ｂと置換されている。第２の画素群４０２ｄは、第２の焦点検出画素１２ｂとＧ画素１３とが交互に配置されている。第２の焦点検出画素１２ｂの光電変換部は、第２の焦点検出画素１２ａと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を受光する。第２の焦点検出画素１２ｂの遮光部は、第２の焦点検出画素１２ａと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を遮光する。
【0035】
なお、第２の画素群４０２ｃ中における第１の焦点検出画素１１ｂの配置位置と第２の画素群４０２ｄ中における第２の焦点検出画素１２ｂの配置位置とは、互いに同一である。即ち、第１の焦点検出画素１１ｂと第２の焦点検出画素１２ｂとは、同一列に配置されている。
第２の画素群４０２ｃの第１の焦点検出画素１１ｂ及び第２の画素群４０２ｄの第２の焦点検出画素１２ｂは、第２のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ｃおよび第２の画素群４０２ｄが配置され、複数の第２のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
第２の画素群４０２ｃの第１の焦点検出画素１１ｂ及び第２の画素群４０２ｄの第２の焦点検出画素１２ｂは、第２のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ｃおよび第２の画素群４０２ｄが配置され、複数の第２のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
【0036】
第２の画素群４０２ｄから所定の行だけ離れた第２の画素群４０２ｅは、Ｂ画素１３が第１の焦点検出画素１１ｃと置換されている。第２の画素群４０２ｅは、第１の焦点検出画素１１ｃとＧ画素１３とが交互に配置されている。第１の焦点検出画素１１ｃの光電変換部は、第１の焦点検出画素１１ａ、１１ｂと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を受光する。第１の焦点検出画素１１ｃの遮光部は、第１の焦点検出画素１１ａ、１１ｂと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を遮光する。
【0037】
第２の画素群４０２ｅから所定の行だけ離れた第２の画素群４０２ｆは、Ｂ画素１３が第２の焦点検出画素１２ｃと置換されている。第２の画素群４０２ｆでは、第２の焦点検出画素１２ｃとＧ画素１３とが交互に配置されている。なお、第２の焦点検出画素１２ｃの光電変換部は、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束を受光する。第２の焦点検出画素１２ｃの遮光部は、第２の焦点検出画素１２ａ、１２ｂと同様に、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束を遮光する。
【0038】
なお、第２の画素群４０２ｅ中における第１の焦点検出画素１１ｃの配置位置と第２の画素群４０２ｆ中における第２の焦点検出画素１２ｃの配置位置とは、互いに同一である。即ち、第１の焦点検出画素１１ｃと第２の焦点検出画素１２ｃとは、同一列に配置されている。
第２の画素群４０２ｅの第１の焦点検出画素１１ｃ及び第２の画素群４０２ｆの第２の焦点検出画素１２ｃは、第３のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ｅおよび第２の画素群４０２ｆが配置され、複数の第３のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
第２の画素群４０２ｅの第１の焦点検出画素１１ｃ及び第２の画素群４０２ｆの第２の焦点検出画素１２ｃは、第３のＡＦ画素対を構成する。なお、複数の行に第２の画素群４０２ｅおよび第２の画素群４０２ｆが配置され、複数の第３のＡＦ画素対が配置されるようにしてもよい。
【0039】
なお、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１（撮像面２２ａの中心）周辺にある画素対を除いて、第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対の各々が有する遮光部４３の面積は異なる。射出瞳距離が異なると、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１周辺にある焦点検出画素を除いて、焦点検出画素に入射する光の入射角が異なる。射出瞳距離が短くなると入射角は大きく、射出瞳距離が長くなると入射角は小さくなる。射出瞳距離によって異なる入射角で入射する光の一部を遮光するために、遮光部４３の面積はＡＦ画素対によって異なる。これにより、焦点検出部２１５は、異なる射出瞳距離でも精度良くデフォーカス量を検出することができる。ただし、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１（撮像面２２ａの中心）周辺にある画素対は、射出瞳距離によらず、入射角は０°である。そのため、第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対の各々が有する遮光部４３の面積は同じである。後述するが、遮光部４３の面積は焦点検出画素の位置（像高）によっても異なる。
【0040】
本実施の形態では、第１の焦点検出画素１１ａ、１１ｂ、１１ｃと第２の焦点検出画素１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ、入射した光のうち第２の波長域の光（緑（Ｇ）の光）を分光する分光特性を有するフィルタを有する。なお、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃと第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々の焦点検出画素が有するフィルタは、第１の波長域の光（赤（Ｒ）の光）または第３の波長域の光（青（Ｂ）の光）を分光する分光特性を有するフィルタであってもよい。また、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃと第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃは、入射した光のうち第１および第２および第３波長域の光を分光する分光特性を有するフィルタを有していてもよい。
【0041】
図４は、第１の実施の形態に係る撮像素子２２に設けられる焦点検出画素および撮像画素の構成例を説明するための図である。図４（ａ）は、ＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１、１２のうちの第１の焦点検出画素１１の断面の一例を示し、図４（ｂ）は、第１及び第２の焦点検出画素１１、１２のうちの第２の焦点検出画素１２の断面の一例を示す。図４（ｃ）は、撮像画素１３（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素）の断面の一例を示す。
【0042】
図４において、第１及び第２の焦点検出画素１１、１２と撮像画素１３は共に、マイクロレンズ４４と、カラーフィルタ５１と、マイクロレンズ４４及びカラーフィルタ５１を透過（通過）した光を光電変換する光電変換部４２（ＰＤ４２）とを有する。第１の光束６１は、撮影光学系３１の射出瞳を略２等分する第１の瞳領域を通過した光束である。第２の光束６２は、撮影光学系３１の射出瞳を略２等分する第２の瞳領域を通過した光束である。
【0043】
図４（ａ）において、第１の焦点検出画素１１には、第１及び第２の光束６１、６２のうちの第２の光束６２を遮光する遮光部４３Ｌが設けられる。遮光部４３Ｌは、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間に位置し、光電変換部４２の上に設けられている。図４（ａ）に示す例では、遮光部４３Ｌは、光電変換部４２の左半分（－Ｘ方向側）を遮光するように配置される。遮光部４３Ｌの右端（＋Ｘ方向における端）は、光電変換部４２を左右に２等分する中心線に略一致する。第１の焦点検出画素１１の光電変換部４２は、第１の光束６１を受光する。第１の焦点検出画素１１の光電変換部４２は第１の光束６１を光電変換して電荷を生成し、第１の焦点検出画素１１は光電変換部４２で生成された電荷に基づく第１の信号Ｓｉｇ１を出力する。
【0044】
なお、遮光部４３Ｌの面積は、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１（撮像面２２ａの中心）周辺にある第１の焦点検出画素１１を除いて、第１の焦点検出画素１１の位置（像高）によって異なる。第１の焦点検出画素１１の位置が異なる、即ち像高が異なると、第１の焦点検出画素１１に入射する光の入射角が異なる。像高が高くなると入射角は大きくなり、像高が低いと入射角は小さくなり、像高が０であれば入射角は０°である。像高によって異なる入射角で入射する光のうち第２の光束６２を遮光するために、遮光部４３Ｌの面積は像高によって異なる。
【0045】
図４（ｂ）において、第２の焦点検出画素１２には、第１及び第２の光束６１、６２のうちの第１の光束６１を遮光する遮光部４３Ｒが設けられる。遮光部４３Ｒは、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間に位置し、光電変換部４２の上に設けられている。図４（ｂ）に示す例では、遮光部４３Ｒは、光電変換部４２の右半分（＋Ｘ方向側）を遮光するように配置される。遮光部４３Ｒの左端（－Ｘ方向における端）は、光電変換部４２を左右に２等分する中心線に略一致する。第２の焦点検出画素１２の光電変換部４２は、第２の光束６２を受光する。第２の焦点検出画素１２の光電変換部４２は第２の光束６２を光電変換して電荷を生成し、第２の焦点検出画素１２は光電変換部４２で生成された電荷に基づく第２の信号Ｓｉｇ２を出力する。
【0046】
なお、第１の焦点検出画素１１と同様に、遮光部４３Ｒの面積は、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１（撮像面２２ａの中心）周辺にある第２の焦点検出画素１２を除いて、第２の焦点検出画素１２の位置（像高）によって異なる。像高によって異なる入射角で入射する光のうち第１の光束６１を遮光するために、遮光部４３Ｒの面積は像高によって異なる。
【0047】
図４（ｃ）において、撮像画素１３の光電変換部４２は、撮影光学系３１の射出瞳の第１及び第２の瞳領域をそれぞれ通過した第１及び第２の光束６１、６２を受光する。撮像画素１３の光電変換部４２は第１及び第２の光束６１、６２を光電変換して電荷を生成し、撮像画素１３は光電変換部４２で生成された電荷に基づく信号を出力する。
【0048】
図５は、焦点検出領域１００ａ内の小領域１１０ａ（図２（ｂ）参照）に配置される３種類のＡＦ画素対の断面図である。図５（ａ）は、図３の第２の画素群４０２ａ、４０２ｂにそれぞれ配置された第１のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ａ、１２ａを示す。図５（ｂ）は、図３の第２の画素群４０２ｃ、４０２ｄにそれぞれ配置された第２のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂを示す。図５（ｃ）は、図３の第２の画素群４０２ｅ、４０２ｆにそれぞれ配置された第３のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｃ、１２ｃを示す。図５に示すように、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃ及び第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々は、光電変換部４２の中心を通る線とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とが略一致している。マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して０°の入射角で入射した光は、マイクロレンズの光軸ＯＡ２上に集光する。光電変換部４２の中心を通る線とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とが一致することで、マイクロレンズ４４に入射した光は、光電変換部４２の中心を通る線上に集光する。即ち、撮影光学系３１を透過した光は、光電変換部４２の中心を通る線上に集光する。
【0049】
図５（ａ）において、第１の焦点検出画素１１ａは、遮光部４３Ｌの右端（＋Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に略一致する。第１の焦点検出画素１１ａの遮光部４３Ｌは、光電変換部４２の左半分（－Ｘ方向側）を遮光する。マイクロレンズ４４を透過した第２の光束６２は、光電変換部４２に入射する前に、遮光部４３Ｌにより遮光される。これにより、第１の焦点検出画素１１ａの光電変換部４２は、第１の光束６１を受光する。第２の焦点検出画素１２ａは、遮光部４３Ｒの左端（－Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に略一致する。マイクロレンズ４４を透過した第１の光束６１は、光電変換部４２に入射する前に、遮光部４３Ｒにより遮光される。これにより、第２の焦点検出画素１２ａの光電変換部４２は、第２の光束６２を受光する。
【0050】
図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１の焦点検出画素１１ｂ、１１ｃの各々は、遮光部４３Ｌの右端（＋Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に略一致する。したがって、第１の焦点検出画素１１ａと同様に、第１の焦点検出画素１１ｂ、１１ｃの各々の光電変換部４２は、第１の光束６１を受光する。また、第２の焦点検出画素１２ｂ、１２ｃの各々は、遮光部４３Ｒの左端（－Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に略一致する。したがって、第１の焦点検出画素１２ａと同様に、第２の焦点検出画素１２ｂ、１２ｃの各々の光電変換部４２は、第２の光束６２を受光する。
【0051】
図６は、焦点検出領域１００ａ内の小領域１１０ａから＋Ｘ方向に離れた小領域１１０ｃ（図２（ｂ）参照）に配置される３種類のＡＦ画素対の断面図である。図６（ａ）は、第１のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ａ、１２ａを示す。図６（ｂ）は、第２のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂを示す。図６（ｃ）は、第３のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｃ、１２ｃを示す。
【0052】
図６において、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃ及び第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々は、光電変換部４２の中心を通る線がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して＋Ｘ方向にずれている。本実施の形態では、小領域１１０ａから＋Ｘ方向に離れて配置された第１及び第２の焦点検出画素は、光電変換部４２の中心を通る線がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して＋Ｘ方向にずれている。また、小領域１１０ａから－Ｘ方向に離れて配置された第１及び第２の焦点検出画素は、光電変換部４２の中心を通る線がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して－Ｘ方向にずれている。
【0053】
また、図６において、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃの各々が有する遮光部４３Ｌの面積は異なる。第１の焦点検出画素１１ａの遮光部４３Ｌの面積は、第１の焦点検出画素１１ｂの遮光部４３Ｌの面積よりも小さい。第１の焦点検出画素１１ｂの遮光部４３Ｌの面積は、第１の焦点検出画素１１ｃの遮光部４３Ｌの面積よりも小さい。第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々が有する遮光部４３Ｒの面積は異なる。第２の焦点検出画素１２ａの遮光部４３Ｒの面積は、第２の焦点検出画素１２ｂの遮光部４３Ｒの面積よりも大きい。第２の焦点検出画素１２ｂの遮光部４３Ｒの面積は、第２の焦点検出画素１２ｃの遮光部４３Ｒの面積よりも大きい。
【0054】
図６において、光電変換部４２の中心を通る線とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とがずれ、かつ、第１及び第２の焦点検出画素の遮光部４３の面積が異なるため、第１及び第２の焦点検出画素の遮光部の端とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とがずれる。図６（ａ）において、例えば、第１の焦点検出画素１１ａは、遮光部４３Ｌの右端（＋Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２よりもずれ量ｄ１だけ＋Ｘ方向側に位置する。また、第２の焦点検出画素１２ａは、遮光部４３Ｒの左端（－Ｘ方向における端）が、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２よりもずれ量ｄ１だけ＋Ｘ方向側に位置する。
【0055】
図６に示すように、第２及び第３のＡＦ画素対と第１のＡＦ画素対とは、ずれ量が相違する。第２のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂのずれ量ｄ２は、第１のＡＦ画対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ａ、１２ａのずれ量ｄ１よりも大きい。第３のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｃ、１２ｃのずれ量ｄ３は、第２のＡＦ画対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂのずれ量ｄ２よりも大きい。即ち、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３である。
【0056】
図７は、図２の焦点検出領域１００ａから＋Ｘ方向に離れた焦点検出領域１００ｃにおける一部の３種類のＡＦ画素対の断面図である。図７（ａ）は、第１のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ａ、１２ａを示す。図７（ｂ）は、第２のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂを示す。図７（ｃ）は、第３のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｃ、１２ｃを示す。
【0057】
図６に示す３種類のＡＦ画素対と同様に、図７に示す第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃ及び第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々は、光電変換部４２の中心を通る線がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して＋Ｘ方向にずれている。また、図６に示す３種類のＡＦ画素対と同様に、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃの各々が有する遮光部４３Ｌの面積が異なる。第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々が有する遮光部４３Ｒの面積が異なる。
【0058】
なお、図６と図７とに示す３種類のＡＦ画素対は、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対する光電変換部４２の中心を通る線のずれ量が異なる。また、第１の焦点検出画素１１ｂと第２の焦点検出画素１２ｂとを除いて、遮光部４３Ｌの面積と遮光部４３Ｒの面積とが異なる。図７に示す３種類のＡＦ画素対は、図６と比較すると、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対するずれ量が大きい。また、図７に示す第１の焦点検出画素１１ａと第２の焦点検出画素１２ａとは、図６と比較すると、遮光部４３Ｌの面積が小さく、遮光部４３Ｒの面積が大きい。図７に示す第１の焦点検出画素１１ｃと第２の焦点検出画素１２ｃとは、図６と比較すると、遮光部４３Ｌの面積が大きく、遮光部４３Ｒの面積が小さい。図７に示す第１の焦点検出画素１１ｂと第２の焦点検出画素１２ｂとは、図６の遮光部４３Ｌの面積と同じであり、遮光部４３Ｒの面積と同じである。
【0059】
第１の焦点検出画素１１ａは、遮光部４３Ｌの右端（＋Ｘ方向における端）がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して＋Ｘ方向にずれ量ｄ４、ずれている。第２の焦点検出画素１２ａは、遮光部４３Ｒの左端（－Ｘ方向における端）がマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して＋Ｘ方向にずれ量ｄ４、ずれている。
【0060】
第２及び第３のＡＦ画素対と第１のＡＦ画素対とは、ずれ量が相違する。第２のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂのずれ量ｄ５は、第１のＡＦ画対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ａ、１２ａのずれ量ｄ４よりも大きい。第３のＡＦ画素対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｃ、１２ｃのずれ量ｄ６は、第２のＡＦ画対を構成する第１及び第２の焦点検出画素１１ｂ、１２ｂのずれ量ｄ５よりも大きい。即ち、ｄ４＜ｄ５＜ｄ６である。
【0061】
図５、図６及び図７に示したように、光電変換部４２の中心を通る線とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とのずれ量は、像高によって異なる。像高が高いほど、ずれ量は大きくなり、像高が低いほど、ずれ量は小さくなる。像高が高い位置において、撮影光学系３１を透過した光はマイクロレンズ４４へ斜めに入射する。即ち、光は、マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して０°より大きい入射角で入射する。したがって、光のマイクロレンズ４４への入射角が大きくなるほど、ずれ量が大きくなるとも言える。マイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２に対して０°より大きい入射角で入射した光は、マイクロレンズの光軸ＯＡ２上から＋Ｘ方向または－Ｘ方向にずれて集光する。光電変換部４２の中心を通る線とマイクロレンズ４４の光軸ＯＡ２とがずれることで、マイクロレンズ４４に入射した光は、光電変換部４２の中心を通る線上に集光する。即ち、撮影光学系３１を透過した光は、光電変換部４２の中心を通る線上に集光する。これにより、撮影光学系３１を透過して光電変換部４２に入射する光量を多くできる。
【0062】
図５、図６及び図７に示したように、遮光部４３の面積はＡＦ画素対によって異なる。前述したように、撮影光学系３１の射出瞳距離は交換レンズ３の種類によって異なる。そのため、第１のＡＦ画素対と第２のＡＦ画素対と第３のＡＦ画素対の各々は、異なる射出瞳距離で精度良くデフォーカス量を検出するために、面積が異なる遮光部４３を有する。また、第１のＡＦ画素対が有する遮光部４３Ｌの面積と遮光部４３Ｒの面積とは、第１のＡＦ画素対の配置された位置（像高）によって異なる。前述したように、撮影光学系３１の射出瞳距離は像高によって異なる。そのため、第１のＡＦ画素対は、異なる射出瞳距離で精度良くデフォーカス量を検出するために、像高によって変化する面積の遮光部４３Ｌと遮光部４３Ｒとを有する。第３のＡＦ画素対も、第１のＡＦ画素対と同様である。これにより、焦点検出部２１５は、異なる射出瞳距離でも精度良くデフォーカス量を検出できる。即ち、焦点検出部２１５は、像高または交換レンズの種類が変わっても精度良くデフォーカス量を検出できる。
【0063】
したがって、第１～第３のＡＦ画素対の遮光部４３とマイクロレンズ４４の光軸とのずれ量は、図２（ｂ）の小領域１１０ａから＋Ｘ方向に像高が高い領域ほど、大きくなる。像高がＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ（Ｈａ＜Ｈｂ＜Ｈｃ）の三つの領域の第１～第３のＡＦ画素対のずれ量を比べると、次のようになる。像高Ｈｂの領域の第１のＡＦ画素対のずれ量は、像高Ｈａの領域の第１のＡＦ画素対のずれ量よりも大きく、像高Ｈｃの領域の第１のＡＦ画素対のずれ量よりも小さい。同様に、像高Ｈｂの領域の第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量は、それぞれ、像高Ｈａの領域の第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量よりも大きく、像高Ｈｃの領域の第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量よりも小さい。図７に示した焦点検出領域１００ｃに配置された第１のＡＦ画素対のずれ量ｄ４は、図６に示した小領域１１０ｃに配置された第１のＡＦ画素対のずれ量ｄ１よりも大きい。図７に示した焦点検出領域１００ｃに配置された第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量ｄ５、ｄ６は、それぞれ、図６に示した小領域１１０ｃに配置された第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量ｄ２、ｄ３よりも大きい。
【0064】
図２（ｂ）の小領域１１０ａから－Ｘ方向に離れた小領域１１０ｂに配置される第１～第３のＡＦ画素対では、図６に示したずれ方向と反対方向にずれ量ｄ１～ｄ３と同様のずれ量が付与される。図２（ａ）の焦点検出領域１００ｂに配置される第１～第３のＡＦ画素対では、図７に示したずれ方向と反対方向にずれ量ｄ４～ｄ６と同様のずれ量が付与される。小領域１１０ａから－Ｘ方向に離れて配置される第１～第３のＡＦ画素対のずれ量も、像高が大きくなるほど大きくなる。
【0065】
上述のように、第１～第３のＡＦ画素対は、ずれ量が相違する。したがって、光が入射する方向と交差する面において、第１の焦点検出画素１１ａ～１１ｃの各々の光電変換部４２が光を受光する面積は互いに異なり、第２の焦点検出画素１２ａ～１２ｃの各々の光電変換部４２が光を受光する面積は互いに異なる。このように、本実施の形態では、第１～第３のＡＦ画素対は、光電変換部４２の受光面積が相違するため、互いに異なる入射角に対応して瞳分割を行うことができる。これにより、焦点検出部２１５は精度良くデフォーカス量を検出できる。
【0066】
次に、焦点検出領域１００における第１～第３のＡＦ画素対のずれ量の決定方法の一例を説明する。図８において、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１が撮像素子２２の撮像面２２ａと交差する位置０（撮像面２２ａの中心位置）から像高Ｈｄに位置する小領域１１０の位置を１１０αで表す。撮影光学系３１のＯＡ１上に第１の基準射出瞳ＥＰ１と、第２の基準射出瞳ＥＰ２と、第３の基準射出瞳ＥＰ３とを設定する。第２の基準射出瞳ＥＰ２は、第１の基準射出瞳ＥＰ１よりも撮像面２２ａに近い位置にあり、第１の基準射出瞳ＥＰ１よりも＋Ｚ方向側に位置する。第３の基準射出瞳ＥＰ３は、第２の基準射出瞳ＥＰ２よりも撮像面２２ａに近い位置にあり、第２の基準射出瞳ＥＰ２よりも＋Ｚ方向側に位置する。
第１の基準射出瞳ＥＰ１と撮像面２２ａとの距離を第１の基準射出瞳距離Ｐｏ１、第２の基準射出瞳ＥＰ２と撮像面２２ａとの距離を第２の基準射出瞳距離Ｐｏ２、第３の基準射出瞳ＥＰ３と撮像面２２ａとの距離を第３の基準射出瞳距離Ｐｏ３とする。なお、Ｐｏ１＞Ｐｏ２＞Ｐｏ３である。
第１の基準射出瞳ＥＰ１と撮像面２２ａとの距離を第１の基準射出瞳距離Ｐｏ１、第２の基準射出瞳ＥＰ２と撮像面２２ａとの距離を第２の基準射出瞳距離Ｐｏ２、第３の基準射出瞳ＥＰ３と撮像面２２ａとの距離を第３の基準射出瞳距離Ｐｏ３とする。なお、Ｐｏ１＞Ｐｏ２＞Ｐｏ３である。
【0067】
図８において、Ｌ１は、第１の基準射出瞳ＥＰ１を通過して、位置１１０αにある小領域１１０内の焦点検出画素に入射する光束の主光線を示している。Ｌ２は、第２の基準射出瞳ＥＰ２を通過して、位置１１０αにある小領域１１０内の焦点検出画素に入射する光束の主光線を示している。Ｌ３は、第３の基準射出瞳ＥＰ３を通過して位置１１０αにある小領域１１０内の焦点検出画素に入射する光束の主光線を示している。
【0068】
図８において、θ１を主光線Ｌ１の焦点検出画素への入射角とすると、像高Ｈｄの小領域１１０内の第１のＡＦ画素対のずれ量は、入射角θ１に基づき決定される。同様に、θ２、θ３をそれぞれ主光線Ｌ２、Ｌ３の焦点検出画素への入射角とすると、像高Ｈｄの小領域１１０内の第２及び第３のＡＦ画素対のずれ量は、それぞれ入射角θ２、θ３に基づき決定される。前述したように、ずれ量は、入射角が大きいほど大きくなる。また、像高が０の位置（位置０）を除いて、入射角は、射出瞳距離が長いほど小さくなるので、θ１＜θ２＜θ３である。したがって、図６（ａ）～（ｃ）に示す第１、第２、及び第３のＡＦ画素対のずれ量ｄ１、ｄ２、ｄ３は、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３となる。また、図７（ａ）～（ｃ）に示す第１、第２、及び第３のＡＦ画素対のずれ量ｄ４、ｄ５、ｄ６は、ｄ４＜ｄ５＜ｄ６となる。
【0069】
こうして、第１の基準射出瞳ＥＰ１（第１の基準射出瞳距離Ｐｏ１）に対する第１のＡＦ画素対のずれ量が決定される。同様に、第２の基準射出瞳ＥＰ２（第２の基準射出瞳距離Ｐｏ２）に対する第２のＡＦ画素対のずれ量が決定され、第３の基準射出瞳ＥＰ３（第３の基準射出瞳距離Ｐｏ３）に対する第３のＡＦ画素対のずれ量が決定される。
【0070】
次に、撮影光学系３１の射出瞳距離と第１～第３のＡＦ画素対との関係を説明する。図８において、第１の基準射出瞳ＥＰ１と第２の基準射出瞳ＥＰ２との中間位置に、射出瞳距離に関する第１の閾値Ｔｈ１を設定し、第２の基準射出瞳ＥＰ２と第３の基準射出瞳ＥＰ３との中間位置に、射出瞳距離に関する第２の閾値Ｔｈ２を設ける。射出瞳距離が第１の閾値Ｔｈ１以上である領域を第１の射出瞳距離範囲Ｒ１とし、射出瞳距離が第１の閾値Ｔｈ１と第２の閾値Ｔｈ２との間の領域を第２の射出瞳距離範囲Ｒ２とし、射出瞳距離が第２の閾値Ｔｈ２以下である領域を第３の射出瞳距離範囲Ｒ３とする。
【0071】
選択部２１４は、撮影光学系３１の射出瞳距離が、第１の閾値Ｔｈ１以上である場合、即ち第１の射出瞳距離範囲Ｒ１に属する場合には、第１のＡＦ画素対を選択する。選択部２１４は、撮影光学系３１の射出瞳距離が、第１の閾値Ｔｈ１と第２の閾値Ｔｈ２との間である場合、即ち第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属する場合には、第２のＡＦ画素対を選択する。選択部２１４は、撮影光学系３１の射出瞳距離が、第２の閾値Ｔｈ２以下である場合、即ち第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属する場合には、第３のＡＦ画素対を選択する。
以上のように、選択部２１４は、撮影光学系の射出瞳距離が第１～第３の射出瞳距離範囲Ｒ１～Ｒ３のいずれに属するかによって、第１～第３のＡＦ画素対から適切なＡＦ画素対を選択する。
以上のように、選択部２１４は、撮影光学系の射出瞳距離が第１～第３の射出瞳距離範囲Ｒ１～Ｒ３のいずれに属するかによって、第１～第３のＡＦ画素対から適切なＡＦ画素対を選択する。
【0072】
次に、交換レンズ３の撮影光学系３１の光学特性、即ち、その射出瞳距離が像高によって変化する光学特性について説明する。図９は、図１のカメラボディ２に装着される交換レンズ３の、像高によって射出瞳距離が変化する光学特性を示したものである。図９において、横軸は射出瞳距離Ｐｏを表し、縦軸は像高Ｈを表している。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、種類の異なる交換レンズがそれぞれ有する光学特性を表す。図９（ａ）に示した交換レンズ３の撮影光学系３１の光学特性は、光学特性曲線２００ａで表され、像高Ｈが大きくなるにつれて、射出瞳距離Ｐｏが小さくなる。図９（ａ）の光学特性曲線２００ａは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏａであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に小さくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏａ－Δｐ１）になることを表す。
【0073】
図９（ｂ）に示した交換レンズ３の撮影光学系３１の光学特性は、光学特性曲線２００ｂで表され、像高Ｈが大きくなるにつれて、射出瞳距離Ｐｏが大きくなる。図９（ｂ）の光学特性曲線２００ｂは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏｂであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に大きくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏｂ＋Δｐ２）になることを表す。
以下の説明においては、光学特性曲線２００ａのように、像高Ｈが大きくなると射出瞳距離Ｐｏが小さくなる光学特性曲線を負の光学特性曲線と称する。また、光学特性曲線２００ｂのように、像高Ｈが大きくなると射出瞳距離Ｐｏも大きくなる光学特性曲線を正の光学特性曲線と称する。
以下の説明においては、光学特性曲線２００ａのように、像高Ｈが大きくなると射出瞳距離Ｐｏが小さくなる光学特性曲線を負の光学特性曲線と称する。また、光学特性曲線２００ｂのように、像高Ｈが大きくなると射出瞳距離Ｐｏも大きくなる光学特性曲線を正の光学特性曲線と称する。
【0074】
図９（ｃ）に示した交換レンズ３の撮影光学系３１は、その光学特性曲線が図１のフォーカスレンズ３１ｂの位置によって、異なる、即ち変化するものである。この撮影光学系３１は、フォーカスレンズ３１ｂが第１の位置に位置する時に、光学特性曲線２００ｃを呈し、フォーカスレンズ３１ｂが第２の位置に位置する時に、光学特性曲線２００ｄを呈する。フォーカスレンズ３１ｂの第１及び第２の位置は、フォーカスレンズ３１ｂの無限遠位置及び至近位置を含め、無限遠位置と至近位置との間の任意の位置である。なお、フォーカスレンズ３１ｂの無限遠位置は、無限遠距離の被写体にピントが合う位置であり、至近位置は、至近距離の被写体にピントが合う位置である。
【0075】
図９（ｃ）において、光学特性曲線２００ｃは、フォーカスレンズ３１ｂが第１の位置に位置している時の撮影光学系３１の光学特性を表す。光学特性曲線２００ｃは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏｃであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に小さくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏｃ－Δｐ３）になることを表す。光学特性曲線２００ｄは、フォーカスレンズ３１ｂが第２の位置に位置している時の撮影光学系３１の光学特性を表す。光学特性曲線２００ｄは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏｄであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に大きくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏｄ＋Δｐ４）になることを表す。
なお、図９（ｃ）では、フォーカスレンズ３１ｂが第１の位置にある時の光学特性曲線２００ｃを負の光学特性曲線とし、フォーカスレンズ３１ｂが第２の位置にある時の光学特性曲線２００ｄを正の光学特性曲線として示した。しかし、光学特性曲線２００ｃと光学特性曲線２００ｄとが、共に正、又は、共に負となる光学特性を有する交換レンズ３もある。
なお、図９（ｃ）では、フォーカスレンズ３１ｂが第１の位置にある時の光学特性曲線２００ｃを負の光学特性曲線とし、フォーカスレンズ３１ｂが第２の位置にある時の光学特性曲線２００ｄを正の光学特性曲線として示した。しかし、光学特性曲線２００ｃと光学特性曲線２００ｄとが、共に正、又は、共に負となる光学特性を有する交換レンズ３もある。
【0076】
図９（ｄ）に示した交換レンズ３の撮影光学系３１は、その光学特性曲線がズームレンズの焦点距離（図１のズームレンズ３１ａの位置）によって、異なる、即ち変化するものである。この撮影光学系３１は、焦点距離がｆ１である時に、光学特性曲線２００ｅを呈し、焦点距離がｆ２である時に、光学特性曲線２００ｆを呈する。
【0077】
図９（ｄ）において、光学特性曲線２００ｅは、焦点距離がｆ１である時の撮影光学系３１の光学特性を表す。光学特性曲線２００ｅは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏｅであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に小さくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏｅ－Δｐ５）になることを表す。光学特性曲線２００ｆは、焦点距離がｆ２である時の撮影光学系３１の光学特性を表す。光学特性曲線２００ｆは、像高ゼロにおいて射出瞳距離はＰｏｆであり、像高Ｈが大きくなるにつれて射出瞳距離が徐々に大きくなり、最大像高Ｈｍａｘにおいて射出瞳距離が（Ｐｏｆ＋Δｐ６）になることを表す。
なお、図９（ｄ）では、焦点距離がｆ１の時の光学特性曲線２００ｅを負の光学特性曲線とし、焦点距離がｆ２の時の光学特性曲線２００ｆを正の光学特性曲線として示した。しかし、光学特性曲線２００ｅと光学特性曲線２００ｆが、共に正、又は、共に負となる光学特性を有する交換レンズ３もある。
なお、図９（ｄ）では、焦点距離がｆ１の時の光学特性曲線２００ｅを負の光学特性曲線とし、焦点距離がｆ２の時の光学特性曲線２００ｆを正の光学特性曲線として示した。しかし、光学特性曲線２００ｅと光学特性曲線２００ｆが、共に正、又は、共に負となる光学特性を有する交換レンズ３もある。
【0078】
なお、上述の説明における像高Ｈにおける射出瞳距離Ｐｏは、撮像面２２ａの像高Ｈから見た撮影光学系３１の射出瞳の距離である。換言すると、像高Ｈにおける射出瞳距離Ｐｏは、撮影光学系３１を通過した光束であって、撮像面２２ａの像高Ｈの位置に入射する光束が通過する撮影光学系３１の射出瞳の距離（撮像面２２ａからの距離）である。
図１０は、この像高Ｈと射出瞳距離Ｐｏとの関係を示したものである。図１０において、撮像面２２ａの中心位置０（像高ゼロ）に位置する焦点検出画素（図１０では、焦点検出画素を代表してマイクロレンズ４４が図示されている）には、撮影光学系３１の射出瞳ＥＰａ（射出瞳距離Ｐｏａ）を通過した光束が入射する。この射出瞳ＥＰａの射出瞳距離Ｐｏａが、像高ゼロに対する射出瞳ＥＰａの射出瞳距離である。
また、像高Ｈｅに位置する焦点検出画素（図１０では、焦点検出画素を代表してマイクロレンズ４４が図示されている）には、撮影光学系３１の射出瞳ＥＰｂを通過した光束が入射する。この射出瞳ＥＰｂの射出瞳距離（Ｐｏａ－Δｐ）が、像高Ｈに対する射出瞳ＥＰｂの射出瞳距離である。
図１０は、この像高Ｈと射出瞳距離Ｐｏとの関係を示したものである。図１０において、撮像面２２ａの中心位置０（像高ゼロ）に位置する焦点検出画素（図１０では、焦点検出画素を代表してマイクロレンズ４４が図示されている）には、撮影光学系３１の射出瞳ＥＰａ（射出瞳距離Ｐｏａ）を通過した光束が入射する。この射出瞳ＥＰａの射出瞳距離Ｐｏａが、像高ゼロに対する射出瞳ＥＰａの射出瞳距離である。
また、像高Ｈｅに位置する焦点検出画素（図１０では、焦点検出画素を代表してマイクロレンズ４４が図示されている）には、撮影光学系３１の射出瞳ＥＰｂを通過した光束が入射する。この射出瞳ＥＰｂの射出瞳距離（Ｐｏａ－Δｐ）が、像高Ｈに対する射出瞳ＥＰｂの射出瞳距離である。
【0079】
ここで、各交換レンズ３の光学特性と上記の式（１）との関係について説明する。上記の式（１）のＰｏ（Ｈ）＝ｈ４×Ｈ４＋ｈ２×Ｈ２＋Ｃｏは、図９(ａ)～図９（ｄ）に示した光学特性曲線２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ、２００ｆなどを近似する関数である。図９（ａ）の光学特性曲線２００ａは、演算式（１）の定数項Ｃｏを図９（ａ）の像高ゼロにおける射出瞳距離Ｐｏａに設定し、係数ｈ４、ｈ２を光学特性曲線２００ａのカーブに応じた係数ｈ４ａ、ｈ２ａに設定することによって、式（１）の演算によって近似される。図９（ａ）の光学特性を有する交換レンズ３は、上述のように、定数項Ｐｏａ及び係数ｈ４ａ、ｈ２ａを、レンズ情報としてレンズメモリ３３に記憶する。
同様に、図９（ｂ）の光学特性を有する交換レンズ３は、その光学特性曲線２００ｂを近似する式（１）の演算を特定する定数項Ｐｏｂ及び係数ｈ４ｂ、ｈ２ｂを、レンズ情報としてレンズメモリ３３に記憶する。
同様に、図９（ｂ）の光学特性を有する交換レンズ３は、その光学特性曲線２００ｂを近似する式（１）の演算を特定する定数項Ｐｏｂ及び係数ｈ４ｂ、ｈ２ｂを、レンズ情報としてレンズメモリ３３に記憶する。
【0080】
また、図９（ｃ）の交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの位置によって光学特性曲線が変化する光学特性を有する。交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの位置毎の光学特性曲線を近似する式（１）の演算の定数項Ｃｏ及び係数ｈ４、ｈ２を、レンズメモリ３３に記憶する。フォーカスレンズ３１ｂが移動する範囲（無限遠位置と至近位置との間）を複数の区間Ｚ１～Ｚｎに分割し、区間Ｚ１～Ｚｎ毎にその区間（範囲）を代表する一つの光学特性曲線を定める。例えば、１つの区間の中央位置にフォーカスレンズ３１ｂがあるときの光学特性曲線を、その区間を代表する光学特性曲線とする。
【0081】
区間Ｚｋを代表する光学特性曲線を光学特性曲線Ｚｋ（ｋ＝１、２・・・ｎ）とする。区間Ｚ１の代表光学特性曲線Ｚ１を近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、Ｐｏｚ１、ｈ４ｚ１、ｈ２ｚ１に設定する。区間Ｚ２の光学特性曲線Ｚ２を近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、それぞれＰｏｚ２、ｈ４ｚ２、ｈ２ｚ２に設定する。以下同様に、区間Ｚｎの光学特性曲線Ｚｎを近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、それぞれＰｏｚｎ、ｈ４ｚｎ、ｈ２ｚｎに設定する。図１１は、これらの区間とその区間を代表する光学特性曲線を近似する演算の定数項及び係数を示したものである。交換レンズ３は、図１１に示した、区間Ｚ１～Ｚｎと定数項Ｐｏｚ１～Ｐｏｚｎ及び係数ｈ４ｚ１～ｈ４ｚｎ、ｈ２ｚ１～ｈ２ｚｎとの関係を、レンズ情報としてレンズメモリ３３に記憶する。
【0082】
図９（ｄ）の交換レンズ３は、ズームレンズであり、焦点距離によって光学特性曲線が変化する光学特性を有する。交換レンズ３は、焦点距離毎の光学特性曲線を近似する式（１）の演算の定数項Ｃｏ及び係数ｈ４、ｈ２を、レンズメモリ３３に記憶する。図１のズームレンズ３１ａによって設定されるズームレンズの最大焦点距離と最小焦点距離との間を複数の区間Ｗ１～Ｗｎに分割し、区間Ｗ１～Ｗｎ毎にその区間を代表する一つの光学特性曲線を定める。例えば、１つの区間の中間の焦点距離における光学特性曲線を、その区間を代表する光学特性曲線とする。
【0083】
区間Ｗｋを代表する光学特性曲線を光学特性曲線Ｗｋ（ｋ＝１、２・・・ｎ）とする。区間Ｗ１の光学特性曲線Ｗ１を近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、それぞれＰｏｗ１、ｈ４ｗ１、ｈ２ｗ１に設定する。区間Ｗ２の光学特性曲線Ｗ２を近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、それぞれＰｏｗ２、ｈ４ｗ２、ｈ２ｗ２に設定する。以下同様に、区間Ｗｎの光学特性曲線Ｗｎを近似する式（１）の演算について、その定数項Ｃｏと係数ｈ４、ｈ２を、それぞれＰｏｗｎ、ｈ４ｗｎ、ｈ２ｗｎに設定する。図１２は、これらの区間とその区間を代表する光学特性曲線を近似する演算の定数項及び係数を示したものである。交換レンズ３は、図１２に示した区間Ｗ１～Ｗｎと定数項Ｐｏｗ１～Ｐｏｗｎ及び係数ｈ４ｗ１～ｈ４ｗｎ、ｈ２ｗ１～ｈ２ｗｎとの関係を、レンズ情報としてレンズメモリ３３に記憶する。
【0084】
なお、図９（ｄ）の交換レンズ３は、焦点距離によって光学特性曲線が変化する光学特性を有するズームレンズであったが、別のズームレンズは、焦点距離によって光学特性曲線が変化すると共に、更にフォーカスレンズ３１ｂの位置によっても光学特性曲線が変化する光学特性を有する。即ち、別のズームレンズは、その光学特性曲線がズームレンズ３１ａの位置（焦点距離）及びフォーカスレンズ３１ｂの位置の両方によって変化する。
【0085】
次に、図９に示した交換レンズ３の光学特性を示す光学特性曲線と、図８に示した第１～第３の射出瞳距離範囲Ｒ１～Ｒ３との関係を説明する。図１３は、図８に示した射出瞳距離に関する第１及び第２の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２と、第１～第３の射出瞳距離範囲Ｒ１～Ｒ３と、図９に例示した光学特性曲線とを示したものである。図１３において、光学特性曲線２００ｇは、その曲線全体が、即ち像高ゼロから最大像高Ｈｍａｘまでの射出瞳距離が、第２の射出瞳距離範囲Ｒ２内に位置している。このような光学特性曲線２００ｇを有する交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合は、選択部２１４は、領域設定部２１２がいかなる像高Ｈの焦点検出領域１００を設定した場合にも、第２のＡＦ画素対を選択する。
【0086】
光学特性曲線２００ｈは、像高ゼロから像高Ｈｆまでの射出瞳距離が第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属しているが、像高Ｈｆ～最大像高Ｈｍａｘまでの射出瞳距離が第１の射出瞳距離範囲Ｒ１に属している。選択部２１４は、領域設定部２１２が像高がＨｆ以下である焦点検出領域１００を設定した場合には、第２のＡＦ画素対を選択し、領域設定部２１２が像高Ｈｆより大きい像高の焦点検出領域を設定した場合には、第１のＡＦ画素対を選択する。
【0087】
光学特性曲線２００ｉは、像高ゼロから像高Ｈｇまでの射出瞳距離が第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属しているが、像高Ｈｇ～最大像高Ｈｍａｘまでの射出瞳距離が第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属している。選択部２１４は、領域設定部２１２が像高がＨｇ以下である焦点検出領域１００を設定した場合には、第３のＡＦ画素対を選択し、領域設定部２１２が像高Ｈｇより大きい像高の焦点検出領域を設定した場合には、第２のＡＦ画素対を選択する。
【0088】
なお、上述したように、領域設定部２１２により複数の焦点検出領域１００が設定された場合、選択部２１４は、選択された各焦点検出領域１００において同じ種類のＡＦ画素対を選択する。この場合、選択部２１４は、選択された複数の焦点検出領域１００のうち、撮影光学系３１の光軸ＯＡ１から最も離れた（像高Ｈが最も高い）焦点検出領域１００の位置に基づいて、ＡＦ画素対を選択する。本実施の形態では、選択部２１４は、選択された複数の焦点検出領域１００のうち、像高が最も高い焦点検出領域１００の像高によって、上述のようにＡＦ画素対を選択する。選択部２１４は、選択された複数の焦点検出領域１００のうちの像高が最も高い焦点検出領域１００において選択したＡＦ画素対と同じ種類のＡＦ画素対を、他の焦点検出領域１００においても選択する。
【0089】
図１４～図１６は、本実施の形態のカメラ１の動作例を示したフローチャートである。図１４は、撮影光学系３１が図９（ａ）又は（ｂ）のように単一の光学特性曲線を有するタイプの交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合の動作を示す。以下の説明では、図９（ａ）に示した単一の光学特性曲線２００ａを有する交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合を説明する。
【0090】
図１４において、ステップＳ１００では、カメラボディ２は、例えば電源が投入されると、レンズ情報の送信を要求する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ２００において、交換レンズ３は、カメラボディ２からレンズ情報の要求信号を受信する。ステップＳ２０１において、交換レンズ３は、レンズメモリ３３（又はレンズ制御部３２の内部のメモリ）に記憶されたレンズ情報をカメラボディ２に送信する。このレンズ情報は、光学特性曲線２００ａを近似する演算の上述の定数項Ｐｏａ及び係数ｈ４ａ、ｈ２ａを含む。ステップＳ１０１において、カメラボディ２は、交換レンズ３からレンズ情報を受信して、レンズ情報をボディ制御部２１０の内部のメモリに記憶させる。なお、レンズ情報は、ボディメモリ２３に記憶するようにしてもよい。
【0091】
ステップＳ１０２では、例えばユーザにより操作部２５が操作されてオートフォーカス（ＡＦ）モードが設定されると、カメラボディ２の領域設定部２１２は、所定の像高Ｈｘの焦点検出領域１００を焦点検出を行う領域として設定する。ステップＳ１０３では、カメラボディ２の距離演算部２１３は、レンズ情報の定数項Ｐｏａ及び係数ｈ４ａ、ｈ２ａによって定まる式（１）に、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈｘを代入して、像高Ｈｘに対する射出瞳距離Ｐｏｘを算出する。
【0092】
ステップＳ１０４では、カメラボディ２の距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第１の射出瞳距離範囲Ｒ１に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０５に進み、選択部２１４は第１のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ１０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ１０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ１０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ１０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ１０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ１０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ１０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ１０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
【0093】
ステップＳ１０９では、カメラボディ２の焦点検出部２１５は、ステップＳ１０５、Ｓ１０７又はＳ１０８で選択されたＡＦ画素対の第１及び第２の焦点検出画素の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部２１５は、算出した像ズレ量をデフォーカス量に換算し、このデフォーカス量に基づきフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。
【0094】
ステップＳ１１０では、カメラボディ２は、算出したフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ２０２では、交換レンズ３は、カメラボディ２からフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を受信する。ステップＳ２０３において、交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して、焦点調節動作を行う。
【0095】
ステップＳ１１１では、カメラボディ２は、操作部２５によるレリーズ操作が行われたか否かを判定する。カメラボディ２は、レリーズ操作が行われるまで、ステップＳ１０２からステップＳ１１０までの一連の動作を繰り返す。
【0096】
図１５は、フォーカスレンズ位置によって光学特性曲線が変化する交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合の動作を示す。以下の説明では、図９（ｃ）に示したフォーカスレンズ位置によって光学特性曲線が変化する交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合を説明する。
【0097】
図１５において、ステップＳ３００では、カメラボディ２は、例えば電源が投入されると、レンズ情報の送信を要求する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ４００において、交換レンズ３は、カメラボディ２からレンズ情報の要求信号を受信する。ステップＳ４０１において、交換レンズ３は、レンズメモリ３３等に記憶されたレンズ情報をカメラボディ２に送信する。このレンズ情報は、図１１に示した区間Ｚ１～Ｚｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｚ１～Ｐｏｚｎ及び係数ｈ４ｚ１～ｈ４ｚｎ、ｈ２ｚ１～ｈ２ｚｎとを含む。更に、レンズ情報は、その送信時点のフォーカスレンズ３１ｂの位置情報も含む。このフォーカスレンズ３１ｂの位置情報は、周期的に、又はフォーカスレンズ３１ｂの位置が変化する毎に、繰り返しカメラボディ２に送信される。ステップＳ３０１において、カメラボディ２は、交換レンズ３からレンズ情報を受信して、レンズ情報をボディ制御部２１０の内部のメモリ等に記憶させる。
【0098】
ステップＳ３０２では、カメラボディ２の領域設定部２１２は、ＡＦモードが設定されると、所定の像高Ｈｘの焦点検出領域１００を焦点検出を行う領域として設定する。ステップＳ３０３Ａでは、距離演算部２１３は、送信された最新の位置情報が表すフォーカスレンズ３１ｂの位置が区間Ｚ１～Ｚｎのいずれに属するかを判定する。ステップＳ３０３Ｂでは、判定された区間に関連する定数項Ｐｏｚ及び係数ｈ４ｚ、ｈ２ｚによって定まる式（１）に、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈｘを代入して、像高Ｈｘに対する射出瞳距離Ｐｏｘを算出する。判定された区間がＺ１である場合には、定数項Ｐｏｚ１及び係数ｈ４ｚ１、ｈ２ｚ１によって定まる式（１）に像高Ｈｘが代入されて、その像高Ｈｘに対する射出瞳距離Ｐｏｘが算出される。
【0099】
ステップＳ３０４では、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第１の射出瞳距離範囲Ｒ１に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ３０５に進み、選択部２１４は第１のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ３０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ３０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ３０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ３０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ３０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ３０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ３０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ３０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ３０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ３０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
【0100】
ステップＳ３０９では、焦点検出部２１５は、ステップＳ３０５、Ｓ３０７又はＳ３０８で選択されたＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部２１５は、算出した像ズレ量をデフォーカス量に換算し、このデフォーカス量に基づきフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。
ステップＳ３１０では、カメラボディ２は、算出したフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ４０２では、交換レンズ３は、カメラボディ２からフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を受信する。ステップＳ４０３において、交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して、焦点調節動作を行う。
ステップＳ３１１では、カメラボディ２は、操作部２５によるレリーズ操作が行われたか否かを判定する。カメラボディ２は、レリーズ操作が行われるまで、ステップＳ３０２からステップＳ３１０までの一連の動作を繰り返す。
ステップＳ３１０では、カメラボディ２は、算出したフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ４０２では、交換レンズ３は、カメラボディ２からフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を受信する。ステップＳ４０３において、交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して、焦点調節動作を行う。
ステップＳ３１１では、カメラボディ２は、操作部２５によるレリーズ操作が行われたか否かを判定する。カメラボディ２は、レリーズ操作が行われるまで、ステップＳ３０２からステップＳ３１０までの一連の動作を繰り返す。
【0101】
図１６は、交換レンズ３がズームレンズであり、その撮影光学系３１の光学特性が図９（ｄ）のように焦点距離に応じて変化する場合の動作を示す。
図１６において、ステップＳ５００では、カメラボディ２は、例えば電源が投入されると、レンズ情報の送信を要求する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ６００において、交換レンズ３は、カメラボディ２からレンズ情報の要求信号を受信する。ステップＳ６０１において、交換レンズ３は、レンズメモリ３３等に記憶されたレンズ情報をカメラボディ２に送信する。このレンズ情報は、図１２に示した区間Ｗ１～Ｗｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｗ１～Ｐｏｗｎ及び係数ｈ４ｗ１～ｈ４ｗｎ、ｈ２ｗ１～ｈ２ｗｎとを含む。更に、レンズ情報は、その送信時点の撮影光学系３１の焦点距離の情報（即ち、ズームレンズ３１ａの位置情報）も含む。この焦点距離の情報は、周期的に、又はズームレンズ３１ａの位置が変化する毎に、繰り返しカメラボディ２に送信される。ステップＳ５０１において、カメラボディ２は、交換レンズ３からレンズ情報を受信して、レンズ情報をボディ制御部２１０の内部のメモリ等に記憶させる。
図１６において、ステップＳ５００では、カメラボディ２は、例えば電源が投入されると、レンズ情報の送信を要求する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ６００において、交換レンズ３は、カメラボディ２からレンズ情報の要求信号を受信する。ステップＳ６０１において、交換レンズ３は、レンズメモリ３３等に記憶されたレンズ情報をカメラボディ２に送信する。このレンズ情報は、図１２に示した区間Ｗ１～Ｗｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｗ１～Ｐｏｗｎ及び係数ｈ４ｗ１～ｈ４ｗｎ、ｈ２ｗ１～ｈ２ｗｎとを含む。更に、レンズ情報は、その送信時点の撮影光学系３１の焦点距離の情報（即ち、ズームレンズ３１ａの位置情報）も含む。この焦点距離の情報は、周期的に、又はズームレンズ３１ａの位置が変化する毎に、繰り返しカメラボディ２に送信される。ステップＳ５０１において、カメラボディ２は、交換レンズ３からレンズ情報を受信して、レンズ情報をボディ制御部２１０の内部のメモリ等に記憶させる。
【0102】
ステップＳ５０２では、領域設定部２１２は、ＡＦモードが設定されると、所定の像高Ｈｘの焦点検出領域１００を焦点検出を行う領域として設定する。ステップＳ５０３Ａでは、距離演算部２１３は、送信された最新の位置情報に基づき、撮影光学系３１の焦点距離が区間Ｗ１～Ｗｎのいずれに属するかを判定する。ステップＳ５０３Ｂでは、判定された区間に関連する定数項Ｐｏｗ及び係数ｈ４ｗ、ｈ２ｗによって定まる式（１）に、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈｘを代入して、像高Ｈｘに対する射出瞳距離Ｐｏｘを算出する。判定された区間がＷ１である場合には、定数項Ｐｏｗ１及び係数ｈ４ｗ１、ｈ２ｗ１によって定まる式（１）に像高Ｈｘが代入されて、その像高Ｈｘに対する射出瞳距離Ｐｏｘが算出される。
【0103】
ステップＳ５０４では、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第１の射出瞳距離範囲Ｒ１に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ５０５に進み、選択部２１４は第１のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ５０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ５０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ５０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ５０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ５０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ５０４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ５０６に進み、距離演算部２１３は、算出した射出瞳距離Ｐｏｘが第２の射出瞳距離範囲Ｒ２に属するか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合に、ステップＳ５０７に進み、選択部２１４は第２のＡＦ画素対を選択する。
ステップＳ５０６の判定結果がＮＯである場合には、射出瞳距離Ｐｏｘが第３の射出瞳距離範囲Ｒ３に属するので、ステップＳ５０８に進み、選択部２１４は第３のＡＦ画素対を選択する。
【0104】
ステップＳ５０９では、焦点検出部２１５は、ステップＳ５０５、Ｓ５０７又はＳ５０８で選択されたＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部２１５は、算出した像ズレ量をデフォーカス量に換算し、このデフォーカス量に基づきフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。
ステップＳ５１０では、カメラボディ２は、算出したフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ６０２では、交換レンズ３は、カメラボディ２からフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を受信する。ステップＳ６０３において、交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して、焦点調節動作を行う。
ステップＳ５１１では、カメラボディ２は、操作部２５によるレリーズ操作が行われたか否かを判定する。カメラボディ２は、レリーズ操作が行われるまで、ステップＳ５０２からステップＳ５１０までの一連の動作を繰り返す。
ステップＳ５１０では、カメラボディ２は、算出したフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ６０２では、交換レンズ３は、カメラボディ２からフォーカスレンズ３１ｂの移動量に関する信号を受信する。ステップＳ６０３において、交換レンズ３は、フォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して、焦点調節動作を行う。
ステップＳ５１１では、カメラボディ２は、操作部２５によるレリーズ操作が行われたか否かを判定する。カメラボディ２は、レリーズ操作が行われるまで、ステップＳ５０２からステップＳ５１０までの一連の動作を繰り返す。
【0105】
なお、図１４、図１５、図１６において、説明したＡＦモードは、ユーザが任意の焦点検出領域１００を選択できる第１ＡＦモードと、カメラ１が自動的に焦点検出領域１００を選択する第２ＡＦモードとを有する。また、第１ＡＦモードと第２ＡＦモードとはそれぞれ、１つの焦点検出領域１００を選択するモードと、複数の焦点検出領域１００を選択するモードとを有する。領域設定部２１２は、ユーザ又はカメラ１が選択した焦点検出領域１００を、焦点検出を行う領域として設定する。
【0106】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）焦点検出装置は、光学系を透過した光を受光して焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と第２画素とを有する撮像部（撮像素子２２）と、像面における位置と光学系の射出瞳距離とに関する第１情報が入力される入力部（ボディ制御部２１０）と、入力部に入力された第１情報に基づいて、第１画素から出力された信号に基づく第１焦点検出または第２画素から出力された信号に基づく第２焦点検出を選択する選択部２１４と、選択部による選択に基づいて、第１焦点検出または第２焦点検出を行う焦点検出部２１５と、を備える。本実施の形態では、ボディ制御部２１０には、交換レンズ３から射出瞳距離に関する情報（ｈ４、ｈ２、Ｃｏ）が入力される。ボディ制御部２１０は、焦点検出領域１００の像高における撮影光学系３１の射出瞳距離を算出し、算出した射出瞳距離に基づいてＡＦ画素対を選択する。また、ボディ制御部２１０は、異なる光学特性を有する撮影光学系３１によって焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する。つまり、カメラ１は、１つの交換レンズ３で変化する射出瞳距離によって、または交換レンズ３が変わることで変化する射出瞳距離によって、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する。これにより、カメラ１は、射出瞳距離が変化しても精度の高い焦点検出ができる。この結果、焦点検出精度の低下を抑制できる。
（１）焦点検出装置は、光学系を透過した光を受光して焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と第２画素とを有する撮像部（撮像素子２２）と、像面における位置と光学系の射出瞳距離とに関する第１情報が入力される入力部（ボディ制御部２１０）と、入力部に入力された第１情報に基づいて、第１画素から出力された信号に基づく第１焦点検出または第２画素から出力された信号に基づく第２焦点検出を選択する選択部２１４と、選択部による選択に基づいて、第１焦点検出または第２焦点検出を行う焦点検出部２１５と、を備える。本実施の形態では、ボディ制御部２１０には、交換レンズ３から射出瞳距離に関する情報（ｈ４、ｈ２、Ｃｏ）が入力される。ボディ制御部２１０は、焦点検出領域１００の像高における撮影光学系３１の射出瞳距離を算出し、算出した射出瞳距離に基づいてＡＦ画素対を選択する。また、ボディ制御部２１０は、異なる光学特性を有する撮影光学系３１によって焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する。つまり、カメラ１は、１つの交換レンズ３で変化する射出瞳距離によって、または交換レンズ３が変わることで変化する射出瞳距離によって、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する。これにより、カメラ１は、射出瞳距離が変化しても精度の高い焦点検出ができる。この結果、焦点検出精度の低下を抑制できる。
【0107】
（２）撮像装置は、焦点検出装置を備える撮像装置であって、光学系を有する交換レンズ３が着脱可能な着脱部（ボディ側マウント部２０１、ボディ側接続部２０２）を備え、入力部は、着脱部に装着された交換レンズ３から第１情報が入力される。本実施の形態では、ボディ制御部２１０には、ボディ側接続部２０２を介して、交換レンズ３から射出瞳距離に関する情報が入力される。このため、ボディ制御部２１０は、射出瞳距離に関する情報に基づいて、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択でき、射出瞳距離が変化しても精度の高い焦点検出ができる。
【0108】
（３）交換レンズ３は、撮像部を有するカメラに着脱可能な交換レンズであって、撮像部の像面における位置によって射出瞳距離が変化する光学系と、像面における位置と射出瞳距離とに関する第１情報をカメラに出力する出力部（レンズ制御部３２）と、を備える。本実施の形態では、交換レンズ３のレンズ制御部３２は、撮影光学系３１の射出瞳距離に関する情報をカメラボディ２に出力する。これにより、カメラボディ２は、射出瞳距離に関する情報に基づいて、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択でき、射出瞳距離が変化しても精度の高い焦点検出ができる。
【0109】
（変形例１）
図１７（ａ）は、図３に示した撮像素子２２の画素のうちのＡＦ画素対の第１及び第２の焦点検出画素を抜き出して示したものである。図１７（ｂ）、（ｃ）は、その変形例の焦点検出画素を示したものである。なお、図３に示す例では、光電変換部４２、遮光部４３Ｌ、及び遮光部４３Ｒをそれぞれ矩形状として図示したが、円形やそれ以外の形状であっても良い。図１７（ａ）～（ｃ）においては、光電変換部４２、遮光部４３Ｌ、及び遮光部４３Ｒをそれぞれ略円形状として図示している。
図１７（ａ）は、図３に示した撮像素子２２の画素のうちのＡＦ画素対の第１及び第２の焦点検出画素を抜き出して示したものである。図１７（ｂ）、（ｃ）は、その変形例の焦点検出画素を示したものである。なお、図３に示す例では、光電変換部４２、遮光部４３Ｌ、及び遮光部４３Ｒをそれぞれ矩形状として図示したが、円形やそれ以外の形状であっても良い。図１７（ａ）～（ｃ）においては、光電変換部４２、遮光部４３Ｌ、及び遮光部４３Ｒをそれぞれ略円形状として図示している。
【0110】
図１７（ａ）では、ＡＦ画素対を構成する第１の焦点検出画素１１（マイクロレンズ４４及び遮光部４３Ｌ）と第２の焦点検出画素１２（マイクロレンズ４４及び遮光部４３Ｒ）とは、異なる行にそれぞれ配置されている。他方、図１７（ｂ）に示した変形例のＡＦ画素対を構成する第１の焦点検出画素１１（マイクロレンズ４４及び遮光部４３Ｌ）と第２の焦点検出画素１２（マイクロレンズ４４及び遮光部４３Ｒ）とは、同一行で互いに交互に配置されている。図１７（ａ）及び（ｂ）において、第１の焦点検出画素１１は、第１の信号Ｓｉｇ１を出力し、第２の焦点検出画素１２は、第２の信号Ｓｉｇ２を出力する。なお、第１の焦点検出画素１１と第２の焦点検出画素１２との間に、撮像画素１３が配置されていてもよい。
【0111】
第１の実施の形態にあっては、１画素に１つの光電変換部を配置する例について説明したが、画素の構成を、１画素あたり２つ以上の光電変換部を有する構成にしてもよい。図１７（ｃ）に示した変形例では、複数の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズ４４とこのマイクロレンズ４４を透過した光を光電変換する第１の光電変換部４２ａ及び第２の光電変換部４２ｂとを有する。即ち、この焦点検出画素は、撮影光学系３１の射出瞳の第１及び第２の瞳領域をそれぞれ通過した第１及び第２の光束が入射するマイクロレンズ４４と、このマイクロレンズ４４を透過した第１及び第２の光束をそれぞれ受光する第１及び第２の光電変換部４２ａ、４２ｂとを有する。第１の光電変換部４２ａは、第１の信号Ｓｉｇ１を出力し、第２の光電変換部４２ｂは、第２の信号Ｓｉｇ２を出力する。
【0112】
なお、第１の光電変換部４２ａと第２の光電変換部４２ｂとは、光を受光する受光面積が異なる。上述した第１の焦点検出画素１１の遮光部４３Ｌ、第２の焦点検出画素１２の遮光部４３Ｒの面積が像高によって変化したのと同様に、第１の光電変換部４２ａの受光面積と第２の光電変換部４２ｂの受光面積とは像高によって変化する。また、上述したＡＦ画素対の種類（第１及び第２及び第３のＡＦ画素対）によって遮光部４３の面積が異なったのと同様に、第１の光電変換部４２ａの受光面積と第２の光電変換部４２ｂの受光面積とは、ＡＦ画素対によって異なる。
【0113】
（変形例２）
第１の実施の形態にあっては、基準射出瞳は、３つの基準射出瞳（第１～第３の射出瞳ＥＰ１～ＥＰ３）を用いたが、２つの基準射出瞳でも、４以上の基準射出瞳であってもよい。
第１の実施の形態にあっては、基準射出瞳は、３つの基準射出瞳（第１～第３の射出瞳ＥＰ１～ＥＰ３）を用いたが、２つの基準射出瞳でも、４以上の基準射出瞳であってもよい。
【0114】
（変形例３）
図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ４０１において、図１１に示した区間Ｚ１～Ｚｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｚ１～Ｐｏｚｎ及び係数ｈ４ｚ１～ｈ４ｚｎ、ｈ２ｚ１～ｈ２ｚｎとを全てカメラボディ２に送信したが、この代わりに、交換レンズ３は、図１５のステップ３０３Ａで判定された区間に関連する定数項Ｐｏｚ及び係数ｈ４ｚ、ｈ２ｚをカメラボディ２に送信してもよい。
図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ４０１において、図１１に示した区間Ｚ１～Ｚｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｚ１～Ｐｏｚｎ及び係数ｈ４ｚ１～ｈ４ｚｎ、ｈ２ｚ１～ｈ２ｚｎとを全てカメラボディ２に送信したが、この代わりに、交換レンズ３は、図１５のステップ３０３Ａで判定された区間に関連する定数項Ｐｏｚ及び係数ｈ４ｚ、ｈ２ｚをカメラボディ２に送信してもよい。
【0115】
同様に、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ６０１において、図１２に示した区間Ｗ１～Ｗｎと、各区間に対する定数項Ｐｏｗ１～Ｐｏｗｎ及び係数ｈ４ｗ１～ｈ４ｗｎ、ｈ２ｗ１～ｈ２ｗｎとを全てカメラボディ２に送信したが、この代わりに、交換レンズ３は、図１６のステップ５０３Ａで判定された区間に関連する定数項Ｐｏｗ及び係数ｈ４ｗ、ｈ２ｗをカメラボディ２に送信してもよい。
【0116】
（変形例４）
所定の像高における射出瞳距離を求める方法は、上述した式（１）を用いて求める方法に限らない。例えば、式（１）の代わりに、像高の３乗を用いる演算式を用いることもできる。更には、演算式を用いずに、像高と射出瞳距離との関係を表した情報（テーブル）を用いてもよい。
所定の像高における射出瞳距離を求める方法は、上述した式（１）を用いて求める方法に限らない。例えば、式（１）の代わりに、像高の３乗を用いる演算式を用いることもできる。更には、演算式を用いずに、像高と射出瞳距離との関係を表した情報（テーブル）を用いてもよい。
【0117】
（変形例５）
第１の実施の形態では、射出瞳距離に関する情報はレンズメモリ３３等に予め記憶され、カメラボディ２には交換レンズ３から射出瞳距離に関する情報が入力される例について説明した。しかし、カメラボディ２には、交換レンズ３以外から射出瞳距離の情報を入力するようにしてもよい。例えば、ボディメモリ２３に射出瞳距離の情報を予め記憶させ、ボディ制御部２１０は、ボディメモリ２３から射出瞳距離の情報を取得するようにしてもよい。また、カメラボディ２は、記憶媒体から射出瞳距離の情報を取得してもよいし、有線通信や無線通信によって外部装置から射出瞳距離の情報を取得してもよい。なお、射出瞳距離に関する情報は、１つの像高に対応した射出瞳距離に関する情報であってもよい。
第１の実施の形態では、射出瞳距離に関する情報はレンズメモリ３３等に予め記憶され、カメラボディ２には交換レンズ３から射出瞳距離に関する情報が入力される例について説明した。しかし、カメラボディ２には、交換レンズ３以外から射出瞳距離の情報を入力するようにしてもよい。例えば、ボディメモリ２３に射出瞳距離の情報を予め記憶させ、ボディ制御部２１０は、ボディメモリ２３から射出瞳距離の情報を取得するようにしてもよい。また、カメラボディ２は、記憶媒体から射出瞳距離の情報を取得してもよいし、有線通信や無線通信によって外部装置から射出瞳距離の情報を取得してもよい。なお、射出瞳距離に関する情報は、１つの像高に対応した射出瞳距離に関する情報であってもよい。
【0118】
（変形例６）
第１の実施の形態では、射出瞳距離に関する情報として、射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）の算出に用いるパラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏを例に挙げて説明した。しかし、カメラボディ２は、射出瞳距離に関する情報として、所定の像高における射出瞳距離の値Ｐｏ（Ｈ）そのものを交換レンズ３や記憶媒体等から取得するようにしてもよい。
第１の実施の形態では、射出瞳距離に関する情報として、射出瞳距離Ｐｏ（Ｈ）の算出に用いるパラメータ（ｈ４）、（ｈ２）及び定数項Ｃｏを例に挙げて説明した。しかし、カメラボディ２は、射出瞳距離に関する情報として、所定の像高における射出瞳距離の値Ｐｏ（Ｈ）そのものを交換レンズ３や記憶媒体等から取得するようにしてもよい。
【0119】
（変形例７）
第１の実施の形態では、選択部２１４は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００内に配置された複数種類のＡＦ画素対のうちから、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する例について説明した。しかし、選択部２１４は、焦点検出に用いる第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を選択するようにしてもよい。この場合、撮像素子２２は、第１及び第２及び第３のＡＦ画素対の各々の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２をボディ制御部２１０に出力する。選択部２１４は、第１及び第２及び第３のＡＦ画素対の各々から出力された第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２のうちから、焦点検出に用いるＡＦ画素対から出力された第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を選択するようにしてもよい。
第１の実施の形態では、選択部２１４は、領域設定部２１２により設定された焦点検出領域１００内に配置された複数種類のＡＦ画素対のうちから、焦点検出に用いるＡＦ画素対を選択する例について説明した。しかし、選択部２１４は、焦点検出に用いる第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を選択するようにしてもよい。この場合、撮像素子２２は、第１及び第２及び第３のＡＦ画素対の各々の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２をボディ制御部２１０に出力する。選択部２１４は、第１及び第２及び第３のＡＦ画素対の各々から出力された第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２のうちから、焦点検出に用いるＡＦ画素対から出力された第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を選択するようにしてもよい。
【0120】
選択部２１４は、カメラボディ２（或いはカメラ１）の撮影モード（動作モード）に応じて、ＡＦ画素対の選択を行うか、第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２の選択を行うかを切り替えるようにしてもよい。例えば、表示部２４に被写体のスルー画像（ライブビュー画像）を表示する場合や、低解像度の動画撮影を行う場合に、選択部２１４は、焦点検出に用いるＡＦ画素対の選択を行うようにしてもよい。また、高速連写を行う場合や、高解像度の動画撮影を行う場合に、選択部２１４は、焦点検出に用いるＡＦ画素対から出力された第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２の選択を行うようにしてもよい。
【0121】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態のカメラを説明する。第２の実施の形態のカメラは、焦点検出部２１５において像ズレ量をデフォーカス量に、変換する、即ち換算する換算式を像高によって変化させるものである。以下の説明では、第１の実施の形態のカメラの構成及び動作と同一の部分の説明は省略し、第１の実施の形態のカメラの構成及び動作と異なる構成及び動作を主に説明する。
次に、第２の実施の形態のカメラを説明する。第２の実施の形態のカメラは、焦点検出部２１５において像ズレ量をデフォーカス量に、変換する、即ち換算する換算式を像高によって変化させるものである。以下の説明では、第１の実施の形態のカメラの構成及び動作と同一の部分の説明は省略し、第１の実施の形態のカメラの構成及び動作と異なる構成及び動作を主に説明する。
【0122】
図１８は、撮像素子２２の撮像面２２ａにおける射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉが像高によって変化する様子を示したものである。射出瞳像とは、撮影光学系３１の射出瞳を、焦点検出画素のマイクロレンズによって、光電変換部に投影した像である。撮影光学系３１の射出瞳の形状は、絞り３１ｃの開口の形状によって変化する。
【0123】
図１８は、像高ゼロ（撮像面２２ａの中心位置）における射出瞳像３００ａと、第１の像高Ｈ１における射出瞳像３００ｂ～３００ｉと、第１の像高Ｈ１よりも大きい第２の像高Ｈ２における射出瞳像３００Ｂ～３００Ｉと、を例示している。第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂ～３００ｉは、第１の像高Ｈ１を半径とする同心円上に分布し、第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂ～３００Ｉは、第２の像高Ｈ２を半径とする同心円上に分布する。
【0124】
撮像面２２ａの中心を原点としたｘ座標ｙ座標を定めると、射出瞳像３００ｂと射出瞳像３００Ｂはｘ軸上に位置し、射出瞳像３００ｆと射出瞳像３００Ｆもｘ軸上に位置する。射出瞳像３００ｂ及び射出瞳像３００Ｂと、射出瞳像３００ｆ及び射出瞳像３００Ｆとは、原点に関して点対称である。射出瞳像３００ｄと射出瞳像３００Ｄはｙ軸上に位置し、射出瞳像３００ｈと射出瞳像３００Ｈもｙ軸上に位置する。射出瞳像３００ｄ及び射出瞳像３００Ｄと、射出瞳像３００ｈ及び射出瞳像３００Ｈとは、原点に関して点対称である。
【0125】
射出瞳像３００ｃ、射出瞳像３００Ｃ、射出瞳像３００ｇ、及び射出瞳像３００Ｇは、ｘ軸に対して４５°傾いた放射線Ｍ１上に位置し、射出瞳像３００ｃ及び射出瞳像３００Ｃと射出瞳像３００ｇ及び射出瞳像３００Ｇとは、原点に関して点対称である。射出瞳像３００ｅ、射出瞳像３００Ｅ、射出瞳像３００ｉ、及び射出瞳像３００Ｉは、ｙ軸に対して４５°傾いた放射線Ｍ２上に位置し、射出瞳像３００ｅ及び射出瞳像３００Ｅと射出瞳像３００ｉ及び射出瞳像３００Ｉとは、原点に関して点対称である。
【0126】
像高ゼロにおける射出瞳像３００ａは、絞り３１ｃの開口の形状、即ち射出瞳の形状である略円を縮小した略円である。同心円上に位置する第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂ～３００ｉは、互いに同一の略楕円形状であり、同心円上に位置する第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂ～３００Ｉも、互いに同一の略楕円形状である。第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂ～３００ｉの略楕円形状は、その長軸の長さ、即ち長径ＭＡ１と短軸の長さ、即ち短径ＭＩ１とが、それぞれ像高ゼロの射出瞳像３００ａの略円の直径Ｄ０よりも小さい。第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂ～３００Ｉの略楕円形状は、その長径ＭＡ２が第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂ～３００ｉの長径ＭＡ１よりも小さく、その短径ＭＩ２も第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂ～３００ｉの短径ＭＩ１よりも小さい。
【0127】
なお、各射出瞳像の楕円形状の長径ＭＡの方向は、放射方向に垂直である。即ち、ｘ軸上の射出瞳像３００ｂ、３００Ｂ、３００ｆ、３００Ｆの長径は、ｘ軸に垂直であり、ｙ軸上の射出瞳像３００ｄ、３００Ｄ、３００ｈ、３００Ｈの長径は、ｙ軸に垂直である。また、放射線Ｍ１上の射出瞳像３００ｃ、３００Ｃ、３００ｇ、３００Ｇの長径は、放射線Ｍ１に垂直であり、放射線Ｍ２上の射出瞳像３００ｅ、３００Ｅ、３００ｉ、３００Ｉの長径は、放射線Ｍ２に垂直である。
【0128】
以上のように、射出瞳像は、像高ゼロでは、略円形であるが、像高Ｈが大きいと略楕円形状となる。その略楕円形状は、その長径ＭＡ及び短径ＭＩは像高Ｈが大きくなるにつれて徐々に小さくなる。射出瞳像の形状及び大きさは、像高Ｈによって変化する。また、射出瞳像の形状及び大きさは、撮影光学系３１の光学特性によって変化するため、交換レンズ３の種類によっても異なる。
【0129】
次に、焦点検出画素の光電変換部と、この光電変換部にマイクロレンズによって投影された射出瞳像との関係を説明する。図１９は、図１７（ｃ）に示した焦点検出画素を例にとって、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂと射出瞳像３００との関係を示す。図示例では、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂはそれぞれ、直径Ｄ０の円を２等分した半円形状である。
【0130】
図１９（ａ）は、像高ゼロにおける焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂと射出瞳像３００ａとの関係を示す。略円形状の射出瞳像３００ａは、直径Ｄ０であるので、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの全体を覆っている。
【0131】
図１９（ｂ）は、第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００ｂは、縦長の略楕円形状であり、その長径ＭＡ１が直径Ｄ０よりも小さくなる。射出瞳像３００ｂの短径ＭＩ１の方向は、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向（図１８のｘ軸方向）に一致し、この短径ＭＩ１は、直径Ｄ０よりも小さい。なお、原点に関して射出瞳像３００ｂと点対称な位置の射出瞳像３００ｆと、その位置における焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係も、図１９（ｂ）と同一である。
【0132】
図１９（ｃ）は、第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００Ｂは、射出瞳像３００ｂよりも小さい縦長の略楕円形状になり、その長径ＭＡ２及び短径ＭＩ２がそれぞれ射出瞳像３００ｂの長径ＭＡ１及び短径ＭＩ１よりも更に小さくなる。なお、原点に関して射出瞳像３００Ｂと点対称な位置の射出瞳像３００Ｆと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係も、図１９（ｃ）と同一である。
【0133】
図１９（ｄ）は、第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｄと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００ｄは、横長の略楕円形状となる。射出瞳像３００ｄの長径ＭＡ１の方向は、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向に一致し、この長径ＭＡ１は、直径Ｄ０よりも小さくなる。なお、原点に関して射出瞳像３００ｄと点対称な位置の射出瞳像３００ｈと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係も、図１９（ｄ）と同一である。
【0134】
図１９（ｅ）は、第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｄと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００Ｄは、射出瞳像３００ｄよりも小さい横長の略楕円形状であり、その長径ＭＡ２及び短径ＭＩ２がそれぞれ射出瞳像３００ｄの長径ＭＡ１及び短径ＭＩ１よりも更に小さくなる。なお、原点に関して射出瞳像３００Ｄと点対称な位置の射出瞳像３００Ｈと、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係も、図１９（ｅ）と同一である。
【0135】
図１９（ｆ）は、放射線Ｍ１、Ｍ２上の第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｃ、３００ｇ、３００ｅ、３００ｉの各々と、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００ｃ、３００ｇ、３００ｅ、３００ｉは、その長径ＭＡの方向及び短径ＭＩの方向が一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向に対して傾斜する。
【0136】
図１９（ｇ）は、放射線Ｍ１、Ｍ２上の第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｃ、３００Ｇ、３００Ｅ、３００Ｉの各々と、その位置の焦点検出画素の光電変換部４２ａ、４２ｂとの関係を示す。射出瞳像３００Ｃ、３００Ｇ、３００Ｅ、３００Ｉも、その長径ＭＡの方向及び短径ＭＩの方向が一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向に対して傾斜する。
【0137】
第１の実施の形態において、焦点検出部２１５は像ズレ量をデフォーカス量に換算すると説明したが、この像ズレ量のデフォーカス量への換算について、以下に説明する。像ズレ量Δをデフォーカス量Ｄｅｆに換算する換算式は、換算係数Ｋ１を用いて以下のように表すことができる。
Ｄｅｆ＝Ｋ１×Δ …（２）
換算係数Ｋ１は、射出瞳像３００ａ～３００Ｉと光電変換部４２ａとの重なり領域の重心位置と、射出瞳像３００ａ～３００Ｉと光電変換部４２ｂとの重なり領域の重心位置との重心間隔に依存する。換算係数Ｋ１は、重心間隔の逆数に比例する。
Ｄｅｆ＝Ｋ１×Δ …（２）
換算係数Ｋ１は、射出瞳像３００ａ～３００Ｉと光電変換部４２ａとの重なり領域の重心位置と、射出瞳像３００ａ～３００Ｉと光電変換部４２ｂとの重なり領域の重心位置との重心間隔に依存する。換算係数Ｋ１は、重心間隔の逆数に比例する。
【0138】
図１９（ａ）に、射出瞳像３００ａと光電変換部４２ａとの重なり領域の重心位置ｇ１と、射出瞳像３００ａと光電変換部４２ｂとの重なり領域の重心位置ｇ２との重心間隔Ｇを例示した。なお、上述の射出瞳像と光電変換部４２ａとの重なり領域とは、撮影光学系３１の射出瞳の第１の瞳領域を通過した光束が光電変換部４２ａに入射する領域である。同様に、上述の射出瞳像と光電変換部４２ｂとの重なり領域とは、撮影光学系３１の射出瞳の第２の瞳領域を通過した光束が光電変換部４２ｂに入射する領域である。
【0139】
図１９（ｂ）に示した第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ａ）の像高ゼロの射出瞳像３００ａの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｂ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ａ）の換算係数Ｋ１よりも大きい。
また、図１９（ｃ）に示した第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ｂ）の第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｃ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｂ）の換算係数よりも大きい。
また、図１９（ｃ）に示した第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｂの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ｂ）の第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｂの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｃ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｂ）の換算係数よりも大きい。
【0140】
図１９（ｄ）に示した第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｄの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ａ）の像高ゼロの射出瞳像３００ａの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｄ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ａ）の換算係数Ｋ１よりも大きい。
また、図１９（ｅ）に示した第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｄの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ｄ）の第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｄの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｅ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｄ）の換算係数Ｋ１よりも大きい。
また、図１９（ｅ）に示した第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｄの焦点検出画素は、その重心間隔が図１９（ｄ）の第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｄの焦点検出画素に関する重心間隔よりも小さいので、図１９（ｅ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｄ）の換算係数Ｋ１よりも大きい。
【0141】
図１９（ｆ）に示した第１の像高Ｈ１の射出瞳像３００ｃ、３００ｇ、３００ｅ、３００ｉの各々の焦点検出画素は、その重心間隔が、図１９（ｂ）の焦点検出画素に関する重心間隔と図１９（ｄ）の焦点検出画素に関する重心間隔との中間の値である。図１９（ｆ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｂ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１と図１９（ｄ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１との中間の値になる。
【0142】
同様に、図１９（ｇ）に示した第２の像高Ｈ２の射出瞳像３００Ｃ、３００Ｇ、３００Ｅ、３００Ｉの各々の焦点検出画素は、その重心間隔が、図１９（ｃ）の焦点検出画素に関する重心間隔と図１９（ｅ）の焦点検出画素に関する重心間隔との中間の値である。図１９（ｇ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１は、図１９（ｃ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１と図１９（ｅ）の焦点検出画素の換算係数Ｋ１との中間の値になる。なお、図１９（ｆ）、（ｇ）のように、射出瞳像の長軸及び短軸が光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向に対して傾斜している場合の重心間隔は、光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向における間隔である。
【0143】
次に、第２の実施の形態のカメラボディ２の焦点検出部２１５の構成例を説明する。図２０では、焦点検出部２１５が実行する複数の機能を機能毎にブロック化して示している。図２０において、焦点検出部２１５は、相関演算部２１５Ａと、デフォーカス量算出部２１５Ｂと、レンズ移動量算出部２１５Ｃと、射出瞳像算出部２１５Ｄと、換算係数算出部２１５Ｅと、を有する。また、領域設定部２１２は、複数の焦点検出領域１００から一つの焦点検出領域１００を設定し、設定した焦点検出領域１００の像高Ｈ及びその焦点検出領域の座標（ｘ、ｙ）を出力する。上述したように、領域設定部２１２は、設定した焦点検出領域１００の像高Ｈとして、設定した焦点検出領域１００の中心における像高を出力し、焦点検出領域の座標（ｘ、ｙ）として焦点検出領域１００の中心の座標を出力する。
【0144】
焦点検出部２１５の相関演算部２１５Ａは、第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２が入力され、第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を相関演算して、第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２の位相差、即ち像ズレ量Δを算出する。デフォーカス量算出部２１５Ｂは、式（２）に示した換算式によって、像ズレ量Δをデフォーカス量Ｄｅｆに換算する、即ち、像ズレ量Δに射出瞳像に応じた換算係数Ｋ１を乗じて、デフォーカス量Ｄｅｆを算出する。レンズ移動量算出部２１５Ｃは、デフォーカス量算出部２１５Ｂにより算出されたデフォーカス量Ｄｅｆに基づき、フォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出する。交換レンズ３のレンズ制御部３２は、算出されたフォーカスレンズ３１ｂの移動量に基づき、フォーカスレンズ３１ｂを移動して焦点調節を行う。
【0145】
射出瞳像算出部２１５Ｄには、領域設定部２１２が設定した焦点検出領域１００の像高Ｈと、交換レンズ３から送信された絞り３１ｃのＦ値（絞り値）Ｆｏと、交換レンズ３から送信された後述する係数Ｋ２、Ｋ３などがそれぞれ入力される。射出瞳像算出部２１５Ｄは、像高Ｈを変数とする像高Ｈの同心円上の射出瞳像を表す次式（３）及び（４）の演算式を、予め内部のメモリ等に記憶して有する。
ＦｏＴ＝（１＋Ｋ２×Ｈ２）×Ｆｏ …（３）
ＦｏＲ＝（１＋Ｋ３×Ｈ２）×Ｆｏ …（４）
式（３）及び（４）において、Ｆｏは、例えば撮影光学系３１の絞り３１ｃの開放Ｆ値（開放絞り値）である。変数Ｈ２の係数Ｋ２及びＫ３は、撮影光学系３１の光学特性によって決まる値である。これらの係数Ｋ２、Ｋ３は、交換レンズ３のレンズメモリ３３等に記憶されており、カメラボディ２に送信される。これにより、カメラボディ２は、例えば開放絞り状態での射出瞳の形状に基づく係数Ｋ２及びＫ３の情報を、交換レンズ３から取得する。なお、カメラボディ２は、絞り３１ｃを１段絞った状態での射出瞳の形状に基づく係数Ｋ２及びＫ３の情報を、交換レンズ３から取得するようにしてもよい。
ＦｏＴ＝（１＋Ｋ２×Ｈ２）×Ｆｏ …（３）
ＦｏＲ＝（１＋Ｋ３×Ｈ２）×Ｆｏ …（４）
式（３）及び（４）において、Ｆｏは、例えば撮影光学系３１の絞り３１ｃの開放Ｆ値（開放絞り値）である。変数Ｈ２の係数Ｋ２及びＫ３は、撮影光学系３１の光学特性によって決まる値である。これらの係数Ｋ２、Ｋ３は、交換レンズ３のレンズメモリ３３等に記憶されており、カメラボディ２に送信される。これにより、カメラボディ２は、例えば開放絞り状態での射出瞳の形状に基づく係数Ｋ２及びＫ３の情報を、交換レンズ３から取得する。なお、カメラボディ２は、絞り３１ｃを１段絞った状態での射出瞳の形状に基づく係数Ｋ２及びＫ３の情報を、交換レンズ３から取得するようにしてもよい。
【0146】
式（３）のＦｏＴは、撮像面２２ａの中心（撮影光学系３１の光軸）からの放射方向における射出瞳像の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の短径ＭＩを、撮影光学系３１の絞り３１ｃのＦ値Ｆｏを用いて表したものである。同様に、式（４）のＦｏＲは、像高Ｈの同心円の円周方向における射出瞳像の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の長径ＭＡを、撮影光学系３１の絞り３１ｃのＦ値Ｆｏを用いて表したものである。これは、上述したように射出瞳像３００が撮影光学系３１の射出瞳の投影像であるので、この射出瞳像の形状を絞り３１ｃのＦ値を用いて表している。なお、Ｆ値Ｆｏは、絞り３１ｃの開放Ｆ値でなく、開放Ｆ値よりも絞った絞りのＦ値であってもよい。
【0147】
像高ゼロであるＨ＝０を式（３）、（４）に代入すると、射出瞳像の放射方向の大きさを表すＦｏＴ及び円周方向の大きさを表すＦｏＲは共にＦｏになる。これは、図１８に示した像高ゼロの射出瞳像３００ａの形状を表す。また、式（３）、（４）は、像高Ｈが大きくなるにつれて、射出瞳像の放射方向の大きさＦｏＴ及び円周方向の大きさＦｏＲは共に増大する。式（３）、（４）は、図１８に示したように、像高Ｈが大きくなるにつれて、射出瞳像３００の長径ＭＡ及び短径ＭＩが減少することを示している。
【0148】
再び図２０において、換算係数算出部２１５Ｅには、領域設定部２１２が設定した焦点検出領域１００の像高Ｈ及び座標値（ｘ、ｙ）と、射出瞳像算出部２１５Ｄによって算出された射出瞳像の放射方向の大きさＦｏＴ及び円周方向の大きさＦｏＲとがそれぞれ入力される。換算係数算出部２１５Ｅは、図１９に示した一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向（図１８のｘ軸方向）における射出瞳像３００の長さ、即ちｘ方向の大きさを表すＦＬを算出する次式（５）の演算式を、予め内部のメモリ等に記憶して有する。
ＦＬ＝（ＦｏＴ×ｘ２＋ＦｏＲ×ｙ２）/(ｘ２＋ｙ２) …（５）
このＦＬは、Ｆ値Ｆｏで表されるので、ＦＬが大きくなると、射出瞳像３００のｘ方向の長さは短くなる。
式（５）において、例えば図１８に示した射出瞳像３００ｂのｘ方向の大きさＦＬは、射出瞳像３００ｂの座標（ｘｂ、０）を代入すると、放射方向の大きさＦｏＴとなる。同様に、例えば図１８に示した射出瞳像３００ｄのｘ方向の大きさＦＬは、射出瞳像３００ｄの座標（０、ｙｄ）を代入すると、放射方向の大きさＦｏＲとなる。
ＦＬ＝（ＦｏＴ×ｘ２＋ＦｏＲ×ｙ２）/(ｘ２＋ｙ２) …（５）
このＦＬは、Ｆ値Ｆｏで表されるので、ＦＬが大きくなると、射出瞳像３００のｘ方向の長さは短くなる。
式（５）において、例えば図１８に示した射出瞳像３００ｂのｘ方向の大きさＦＬは、射出瞳像３００ｂの座標（ｘｂ、０）を代入すると、放射方向の大きさＦｏＴとなる。同様に、例えば図１８に示した射出瞳像３００ｄのｘ方向の大きさＦＬは、射出瞳像３００ｄの座標（０、ｙｄ）を代入すると、放射方向の大きさＦｏＲとなる。
【0149】
換算係数算出部２１５Ｅは、算出した射出瞳像３００のｘ方向の大きさＦＬを換算係数として、デフォーカス量算出部２１５Ｂに送る。デフォーカス量算出部２１５Ｂは、式（２）の換算係数Ｋ１として、Ｋ１＝ａ×ＦＬ２＋ｂを用いて、像ズレ量Δをデフォーカス量Ｄｅｆに換算する。但し、ａ、ｂは、定数である。
【0150】
以上の説明では、換算係数Ｋ１として、図１９（ａ）を用いて説明した重心間隔Ｇの代わりに、射出瞳像３００のｘ方向の大きさＦＬを用いた。これは、射出瞳像３００のｘ方向の大きさＦＬが大きくなるにつれて、重心間隔Ｇが小さくなるためである。
像ズレ量をデフォーカス量に変換する精度を高めるために、大きさＦＬから重心間隔を算出して、その重心間隔を用いてデフォーカス量の換算を行うこともできる。
像ズレ量をデフォーカス量に変換する精度を高めるために、大きさＦＬから重心間隔を算出して、その重心間隔を用いてデフォーカス量の換算を行うこともできる。
【0151】
図２１は、第２の実施の形態のカメラの焦点検出部２１５における像ズレ量をデフォーカス量に換算する動作例を示したフローチャートである。図２１は、撮影光学系３１が図１８のような射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉを生じる光学特性の交換レンズ３がカメラボディ２に装着された場合の動作を示す。
【0152】
図２１において、ステップＳ７００では、カメラボディ２は、例えば電源が投入されると、レンズ情報の送信を要求する信号を交換レンズ３に送信する。ステップＳ８００において、交換レンズ３は、カメラボディ２からレンズ情報の要求信号を受信する。ステップＳ８０１において、交換レンズ３は、レンズメモリ３３等に記憶されたレンズ情報をカメラボディ２に送信する。レンズ情報は、係数Ｋ２、Ｋ３、及び絞り３１ｃのＦ値Ｆｏを含む。絞り３１ｃのＦ値Ｆｏは、例えば絞り３１ｃの開放Ｆ値である。ステップＳ７０１において、カメラボディ２は、交換レンズ３からレンズ情報を受信して、レンズ情報をボディ制御部２１０の内部のメモリ等に記憶させる。
【0153】
ステップＳ７０２では、カメラボディ２の領域設定部２１２は、ＡＦモードが設定されると、所定の像高Ｈの焦点検出領域１００を焦点検出を行う領域として設定する。領域設定部２１２は、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈと座標（ｘ、ｙ）を、焦点検出部２１５に出力する。
【0154】
ステップＳ７０３では、射出瞳像算出部２１５Ｄは、レンズ情報の係数Ｋ２、Ｋ３、Ｆ値Ｆｏによって定まる式（３）、（４）に、設定された焦点検出領域１００の像高Ｈを代入して、ＦｏＴ、ＦｏＲを算出する。換算係数算出部２１５Ｅは、領域設定部２１２が設定した焦点検出領域１００の座標値（ｘ、ｙ）と、射出瞳像算出部２１５Ｄによって算出されたＦｏＴ及びＦｏＲとを式（５）に代入して、一対の光電変換部４２ａ、４２ｂの並び方向（図１８のｘ軸方向）における射出瞳像３００の大きさＦＬを算出する。換算係数算出部２１５Ｅは、算出した射出瞳像３００のｘ方向の大きさＦＬを換算係数として、デフォーカス量算出部２１５Ｂに送る。
【0155】
ステップＳ７０４では、デフォーカス量算出部２１５Ｂは、式（２）の換算係数Ｋ１として、Ｋ１＝ａ×ＦＬ２＋ｂを用いて、像ズレ量Δをデフォーカス量Ｄｅｆに換算する。
カメラ１は、焦点検出時の絞り３１ｃのＦ値が変更された場合や、焦点検出領域が変更された場合には、ステップＳ８０１、ステップＳ７０１～ステップＳ７０４の一連の動作を繰り返す。
カメラ１は、焦点検出時の絞り３１ｃのＦ値が変更された場合や、焦点検出領域が変更された場合には、ステップＳ８０１、ステップＳ７０１～ステップＳ７０４の一連の動作を繰り返す。
【0156】
なお、交換レンズ３が、第１の実施の形態において図９を用いて説明した光学特性と第２の実施の形態において図１８を用いて説明した光学特性とを併せ持つ場合には、第１及び第２の実施の形態で説明した動作が行われる。
【0157】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）入力部（ボディ制御部２１０）は、光学系の射出瞳の形状に関する第２情報が入力され、焦点検出部２１５は、第２情報と、第１画素から出力される信号または第２画素から出力される信号とに基づいて焦点検出を行う。本実施の形態では、ボディ制御部２１０には、交換レンズ３から射出瞳の形状に関する情報（Ｋ２、Ｋ３）が入力される。ボディ制御部２１０は、焦点検出領域の像高における射出瞳像の大きさを算出し、算出した射出瞳距離に応じた換算係数を像ズレ量に乗じて、デフォーカス量を算出する。カメラ１は、１つの交換レンズ３で変化する射出瞳像によって、または交換レンズ３が変わることで変化する射出瞳像によって、デフォーカス量の算出に用いる換算係数を変更する。これにより、カメラ１は、射出瞳像が変化しても精度の高い焦点検出ができる。この結果、焦点検出精度の低下を抑制できる。
（１）入力部（ボディ制御部２１０）は、光学系の射出瞳の形状に関する第２情報が入力され、焦点検出部２１５は、第２情報と、第１画素から出力される信号または第２画素から出力される信号とに基づいて焦点検出を行う。本実施の形態では、ボディ制御部２１０には、交換レンズ３から射出瞳の形状に関する情報（Ｋ２、Ｋ３）が入力される。ボディ制御部２１０は、焦点検出領域の像高における射出瞳像の大きさを算出し、算出した射出瞳距離に応じた換算係数を像ズレ量に乗じて、デフォーカス量を算出する。カメラ１は、１つの交換レンズ３で変化する射出瞳像によって、または交換レンズ３が変わることで変化する射出瞳像によって、デフォーカス量の算出に用いる換算係数を変更する。これにより、カメラ１は、射出瞳像が変化しても精度の高い焦点検出ができる。この結果、焦点検出精度の低下を抑制できる。
【0158】
（変形例８）
第２の実施の形態にあっては、射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉの放射方向の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の短径ＭＩを絞り３１ｃのＦ値を用いた式（３）により表した。同様に、射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉの周方向の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の長径ＭＡを絞り３１ｃのＦ値を用いた式（４）により表した。この絞り３１ｃのＦ値の代わりに、射出瞳像の短径ＭＩ及び長径ＭＡを絞り３１ｃの開口径を用いて表してもよい。
第２の実施の形態にあっては、射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉの放射方向の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の短径ＭＩを絞り３１ｃのＦ値を用いた式（３）により表した。同様に、射出瞳像３００ａ～３００ｉ、３００Ｂ～３００Ｉの周方向の大きさ、即ち略楕円形状の射出瞳像の長径ＭＡを絞り３１ｃのＦ値を用いた式（４）により表した。この絞り３１ｃのＦ値の代わりに、射出瞳像の短径ＭＩ及び長径ＭＡを絞り３１ｃの開口径を用いて表してもよい。
【0159】
（変形例９）
第２の実施の形態では、射出瞳像算出部２１５Ｄが像高Ｈと係数Ｋ２、Ｋ３とＦ値Ｆｏとを用いてＦｏＴ及びＦｏＲを算出し、換算係数算出部２１５ＥがＦｏＴ及びＦｏＲと座標（ｘ、ｙ）とを用いて、ＦＬを算出するものであった。変形例は、射出瞳像算出部２１５Ｄを省き、換算係数算出部２１５Ｅが係数Ｋ２、Ｋ３とＦ値Ｆｏと座標（ｘ、ｙ）とを用いて、直接にＦＬを算出するものである。以下に説明する。
第２の実施の形態では、射出瞳像算出部２１５Ｄが像高Ｈと係数Ｋ２、Ｋ３とＦ値Ｆｏとを用いてＦｏＴ及びＦｏＲを算出し、換算係数算出部２１５ＥがＦｏＴ及びＦｏＲと座標（ｘ、ｙ）とを用いて、ＦＬを算出するものであった。変形例は、射出瞳像算出部２１５Ｄを省き、換算係数算出部２１５Ｅが係数Ｋ２、Ｋ３とＦ値Ｆｏと座標（ｘ、ｙ）とを用いて、直接にＦＬを算出するものである。以下に説明する。
【0160】
上述の式（５）のＦｏＴ及びＦｏＲに、式（３）のＦｏＴ及び式（４）のＦｏＲを代入すると、次式（６）になる。
ＦＬ＝｛（１＋Ｋ２×Ｈ２）Ｆｏ×ｘ２＋（１＋Ｋ３×Ｈ２）Ｆｏ×ｙ２｝/(ｘ２＋ｙ２) …（６）
領域設定部２１２が設定した焦点検出領域１００の像高Ｈと、その焦点検出領域の座標（ｘ、ｙ）との間には、Ｈ２＝ｘ２＋ｙ２が成立する。このＨ２＝ｘ２＋ｙ２を式（６）のＨ２に代入すると、ＦＬを次式（７）で表すことができる。
ＦＬ＝｛（１＋Ｋ２（ｘ２＋ｙ２））Ｆｏ×ｘ２＋（１＋Ｋ３（ｘ２＋ｙ２））Ｆｏ×ｙ２｝/(ｘ２＋ｙ２) …（７）
ＦＬ＝｛（１＋Ｋ２×Ｈ２）Ｆｏ×ｘ２＋（１＋Ｋ３×Ｈ２）Ｆｏ×ｙ２｝/(ｘ２＋ｙ２) …（６）
領域設定部２１２が設定した焦点検出領域１００の像高Ｈと、その焦点検出領域の座標（ｘ、ｙ）との間には、Ｈ２＝ｘ２＋ｙ２が成立する。このＨ２＝ｘ２＋ｙ２を式（６）のＨ２に代入すると、ＦＬを次式（７）で表すことができる。
ＦＬ＝｛（１＋Ｋ２（ｘ２＋ｙ２））Ｆｏ×ｘ２＋（１＋Ｋ３（ｘ２＋ｙ２））Ｆｏ×ｙ２｝/(ｘ２＋ｙ２) …（７）
【0161】
変形例に係る換算係数算出部２１５Ｅは、交換レンズ３から送信された係数Ｋ２、Ｋ３及びＦ値Ｆｏと、領域設定部２１２からの座標値（ｘ、ｙ）とを用いて式（７）に基づき、ＦＬを算出する。
【0162】
なお、ＦｏＴ及びＦｏＲを求める方法は、上述した式（３）、（４）を用いて求める方法に限らない。式（３）、（４）以外の演算式を用いてもよい。像高とＦｏＴ及びＦｏＲとの関係を表すテーブルを用いてもよい。
また、ＦＬを求める方法は、上述した式（５）又は（６）を用いて求める方法に限らない。それ以外の演算式を用いてもよい。座標（ｘ、ｙ）とＦ値Ｆｏ、ＦＬとの関係を表すテーブルを用いてもよい。
また、ＦＬを求める方法は、上述した式（５）又は（６）を用いて求める方法に限らない。それ以外の演算式を用いてもよい。座標（ｘ、ｙ）とＦ値Ｆｏ、ＦＬとの関係を表すテーブルを用いてもよい。
【0163】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【0164】
（変形例１０）
上述した実施の形態では、撮像素子２２に、複数種類のＡＦ画素対として、ずれ量が互いに異なる第１～第３のＡＦ画素対が配置される例について説明した。しかし、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間における遮光部の配置位置が互いに異なる複数種のＡＦ画素対を、撮像素子２２に配置するようにしてもよい。図２２は、変形例に係る撮像素子２２の焦点検出画素の構成例を示す図である。なお、図中、上述の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付す。
上述した実施の形態では、撮像素子２２に、複数種類のＡＦ画素対として、ずれ量が互いに異なる第１～第３のＡＦ画素対が配置される例について説明した。しかし、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間における遮光部の配置位置が互いに異なる複数種のＡＦ画素対を、撮像素子２２に配置するようにしてもよい。図２２は、変形例に係る撮像素子２２の焦点検出画素の構成例を示す図である。なお、図中、上述の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付す。
【0165】
第１の焦点検出画素１１ａの遮光部４３Ｌは、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間において、光電変換部４２から所定の間隔ｈ１に設けられる。第１の焦点検出画素１１ｂの遮光部４３Ｌは、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間において、光電変換部４２から所定の間隔ｈ２に設けられる。また、第１の焦点検出画素１１ｃの遮光部４３Ｌは、カラーフィルタ５１と光電変換部４２との間において、光電変換部４２から所定の間隔ｈ３に設けられる。間隔ｈ２は、間隔ｈ１よりも小さく、間隔ｈ３よりも大きい。即ち、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３である。このように、第１の焦点検出画素１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、遮光部４３Ｌの配置位置が相違する。また、各ＡＦ画素対を構成する他方の第２の焦点検出画素１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、遮光部４３Ｒの配置位置が相違する。これにより、第１～第３のＡＦ画素対は、上述した実施の形態の場合と同様に、互いに異なる入射角に対応して瞳分割を行うことができる。
【0166】
（変形例１１）
図２３は、変形例に係る撮像素子２２の焦点検出画素の構成例を示す図である。一例として、図２３では、図２の焦点検出領域１００ｃにおける一部の３種類のＡＦ画素対の断面図を示している。なお、図中、上述の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付す。図２３（ａ）～（ｃ）に示す３種類の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズ４４と、このマイクロレンズ４４を透過した光を光電変換する第１の光電変換部４２ａ及び第２の光電変換部４２ｂとを有する。本変形例では、第１～第３のＡＦ画素対は、各々の第１の光電変換部４２ａ及び第２の光電変換部４２ｂが光を受光する受光面積が互いに異なる。この場合も、第１～第３のＡＦ画素対は、上述した実施の形態の場合と同様に、互いに異なる入射角に対応して瞳分割を行うことができる。
図２３は、変形例に係る撮像素子２２の焦点検出画素の構成例を示す図である。一例として、図２３では、図２の焦点検出領域１００ｃにおける一部の３種類のＡＦ画素対の断面図を示している。なお、図中、上述の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付す。図２３（ａ）～（ｃ）に示す３種類の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズ４４と、このマイクロレンズ４４を透過した光を光電変換する第１の光電変換部４２ａ及び第２の光電変換部４２ｂとを有する。本変形例では、第１～第３のＡＦ画素対は、各々の第１の光電変換部４２ａ及び第２の光電変換部４２ｂが光を受光する受光面積が互いに異なる。この場合も、第１～第３のＡＦ画素対は、上述した実施の形態の場合と同様に、互いに異なる入射角に対応して瞳分割を行うことができる。
【0167】
（変形例１２）
選択部２１４は、複数種類のＡＦ画素対を選択するようにしてもよい。この場合、焦点検出部２１５は、複数種類のＡＦ画素対からそれぞれ出力される第１及び第２の信号を用いて複数のデフォーカス量を算出し、デフォーカス量の平均値に基づいてフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出するようにしてもよい。例えば、第１のＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて算出されるデフォーカス量、及び、第２のＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて算出されるデフォーカス量の平均値に基づいてフォーカスレンズ３１ｂの移動量を決定するようにしてもよい。
選択部２１４は、複数種類のＡＦ画素対を選択するようにしてもよい。この場合、焦点検出部２１５は、複数種類のＡＦ画素対からそれぞれ出力される第１及び第２の信号を用いて複数のデフォーカス量を算出し、デフォーカス量の平均値に基づいてフォーカスレンズ３１ｂの移動量を算出するようにしてもよい。例えば、第１のＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて算出されるデフォーカス量、及び、第２のＡＦ画素対の第１及び第２の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を用いて算出されるデフォーカス量の平均値に基づいてフォーカスレンズ３１ｂの移動量を決定するようにしてもよい。
【0168】
（変形例１３）
上述した実施の形態では、撮像素子２２に、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを用いる場合について説明したが、補色系（ＣＭＹ）のカラーフィルタを用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態では、撮像素子２２に、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを用いる場合について説明したが、補色系（ＣＭＹ）のカラーフィルタを用いるようにしてもよい。
【0169】
（変形例１４）
上述の実施の形態及び変形例で説明した撮像装置は、カメラ、スマートフォン、タブレット、ＰＣに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機（ドローン、ラジコン機等）に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。
上述の実施の形態及び変形例で説明した撮像装置は、カメラ、スマートフォン、タブレット、ＰＣに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機（ドローン、ラジコン機等）に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。
【0170】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【0171】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特願２０１８－１３７２６２号（２０１８年７月２０日出願）
日本国特願２０１８－１３７２６２号（２０１８年７月２０日出願）
【符号の説明】
【0172】
１…撮像装置、２…カメラボディ、３…交換レンズ、１１…焦点検出画素、１２…焦点検出画素、１３…撮像画素、２２…撮像素子、２３…ボディメモリ、３１…撮影光学系、３１ａ…ズームレンズ、３１ｂ…フォーカスレンズ、３１ｃ…絞り、３２…レンズ制御部、３３…レンズメモリ、４２…光電変換部、４４…マイクロレンズ、２１０…ボディ制御部、２１１…画像データ生成部、２１２…領域設定部、２１３…距離演算部、２１４…選択部、２１５…焦点検出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】