JP5152021B2 - 撮像装置および焦点位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に自動合焦技術（ＡＦ技術）に関する。

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

また、位相差方式の焦点位置検出装置においては、上述のような一対の測距センサ（測距センサ対とも称する）を複数個設け、撮影画像内の複数の位置（測距ポイント）での被写体に関する合焦レンズ位置を検出するものが存在する。

このような技術としては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の技術が存在する。

特許文献１および特許文献２に記載の焦点位置検出装置においては、コンデンサレンズと絞りマスクとセパレータレンズと測距センサとが設けられる。コンデンサレンズとしては、３枚のコンデンサレンズが設けられる。具体的には、撮影レンズの光軸を通る中央位置に配置される１枚のコンデンサレンズ（中央レンズとも称する）と、当該中央のコンデンサレンズの両側に配置される２枚のコンデンサレンズ（サイドレンズとも称する）とが設けられる。

そして、撮影画像内の中央付近に設けられた測距ポイントに関しては、３枚のコンデンサレンズのうち「中央レンズ」を通過した光を用いて測距動作（焦点位置検出動作）が実行される。一方、撮影画像内において中央から比較的遠く離れた測距ポイントに関しては、「サイドレンズ」を通過した光を用いて測距動作（焦点位置検出動作）が実行される。

特開２００３−１０７３２３号公報 特開２００７−１３９９３５号公報

しかしながら、上記のような技術においては、焦点位置検出装置内の光学要素（コンデンサレンズ等）に関する歪曲収差（例えば糸巻き型あるいは樽型の歪曲収差）が存在する。当該光学要素（コンデンサレンズ等）を適切に設計することによれば当該歪曲収差を或る程度低減することは可能であるが、当該歪曲収差を完全に排除することは困難である。

また、上記のような技術において、軸外の測距ポイントに対応するコンデンサレンズ（サイドレンズ）は、当該コンデンサレンズの光軸が撮影レンズの光軸からずれて（すなわち偏心して）配置されている。特に、このような場合において歪曲収差を様々な制約の下で抑制することは、非常に困難である。

そして、このような歪曲収差が存在する場合には、当該コンデンサレンズ等を通過した光の像は、所定方向に沿って配置された測距センサ対に正しく到達しない。その結果、当該測距センサ対において対応被写体像が正しく検出されず、充分なＡＦ精度が得られないことがある、という問題が生じる。

そこで、この発明は、焦点位置検出装置内の光学系による歪曲収差の影響を低減して、ＡＦ精度を向上させることが可能な焦点位置検出技術を提供することを課題とする。

本発明の第１の側面は、撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群と、を備え、前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、前記第１の測距センサ対は、第１の測距センサと第２の測距センサとを有し、前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとは、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であってその配置角度が互いに異なるように配置される、焦点位置検出装置および撮像装置である。

本発明の第２の側面は、撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群とを備え、前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、前記第１の測距センサ対は、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向である第３の方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であって前記第２の方向に対応する方向である第４の方向における位置が互いに異なるように配置される、焦点位置検出装置および撮像装置である。

本発明によれば、焦点位置検出装置内の光学系による歪曲収差の影響を低減して、ＡＦ精度を向上させることができる。

撮像装置の正面外観図である。 撮像装置の背面外観図である。 撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 撮像装置１の内部構成を示す図である。 位相差ＡＦの原理を示す図である（合焦状態）。 位相差ＡＦの原理を示す図である（前ピン状態）。 位相差ＡＦの原理を示す図である（後ピン状態）。 合焦状態における分割光の各像を示す図である。 前ピン状態における分割光の各像を示す図である。 後ピン状態における分割光の各像を示す図である。 撮影領域内における複数の測距ポイントの配置を示す図である。 ＡＦモジュールの概略構成を示す分解斜視図である。 絞りマスク内における各開口の配置を示す図である。 レンズアレイ内の各セパレータレンズの配置を示す図である。 センサチップ内の各測距センサの配置を示す図である。 ＡＦモジュール内での光の進路を示す上面図である。 図１１の右側部分の焦点検出領域を中心に示す図である。 図１５の右側部分の測距センサ群を示す図である。 測距センサ内の受光素子列の配置状況等を示す図である。 コンデンサレンズを通過する前の光像を示す概念図である。 コンデンサレンズを通過した後の光像を示す概念図である。 図１８に対して歪曲曲線を重畳して示す図である。 第２実施形態に係るセンサチップの一部を示す図である。 第３実施形態に係るセンサチップの一部を示す図である。 第４実施形態に係るセンサチップの一部を示す図である。 変形例に係る測距センサ内の受光素子列の配置状況等を示す図である。 別の変形例に係る測距センサ内の受光素子列を示す図である。 樽型の歪曲収差を示す概念図である。 比較例に係る測距センサ群の配置を示す図である。

以下、発明を実施するための形態（実施形態とも称する）について説明する。なお、説明は、以下の順序、すなわち、
１．第１実施形態（測距センサ対の配列角度が互いに異なり且つ互いにシフトされる例）、
２．第２実施形態（測距センサ対の双方の配置が変更される例）、
３．第３実施形態（測距センサ対が互いにシフトされる例）、
４．第４実施形態（測距センサ対の配列角度が互いに異なる例）、
５．変形例、
の順序で行う。

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

図１に示すように、撮像装置１は、カメラ本体部（カメラボディ）２を備えている。このカメラ本体部２に対して、交換式の撮影レンズユニット（交換レンズ）３が着脱可能である。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

＜１−４．位相差ＡＦの概要＞
つぎに、位相差ＡＦの原理について説明する。

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

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

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

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

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

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

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

また、実際には、位置Ｐ１以外の点（位置Ｐ１の近傍の点）からの光も、同様にして、位置ＱＡ３および位置ＱＢ３の近傍に到達する。その結果、図１０に示すように、位置ＱＡ３の周辺および位置’Ｂ３の周辺にそれぞれ像ＳＡ，ＳＢが形成される。後ピン状態における像ＳＡ，ＳＢ（図１０）は、合焦状態における像ＳＡ，ＳＢ（図８）と比較して、（図の白矢印の向きに）互いに離反した位置に形成される。

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

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

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

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

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

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

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

＜１−５．ＡＦモジュールの構成概要＞
つぎに、第１実施形態に係るＡＦモジュール２０（２０Ａとも称する）の構成の概要について図１１〜図１６等を参照しながら説明する。図１１は、撮影領域ＰＲ内での複数の測距ポイントＰＧおよび複数の焦点検出領域ＦＲを示す図である。図１２は、ＡＦモジュール２０Ａの概略構成を示す分解斜視図である。図１３は、絞りマスク２２５（２２５Ａ）内における各開口の配置を示す図であり、図１４はレンズアレイ２２６（２２６Ａ）内の各セパレータレンズの配置を示す図である。また、図１５は、センサチップ２２７（２２７Ａ）内の各測距センサの配置を示す図である。さらに、図１６は、ＡＦモジュール２０内での光の進路を示す上面図である。なお、各測距センサは、それぞれ、複数の受光素子（フォトダイオード等）を備えて構成される。例えば、各測距センサは、ＣＣＤラインセンサ（１次元ＣＣＤセンサ列）として構成される。

図１１に示すように、この撮像装置１においては、撮影領域ＰＲ内において、複数の測距ポイントＰＧｋが設定されている。ここでは、１５個の測距ポイントＰＧ１〜ＰＧ１５が設定されている。このうち、測距ポイントＰＧ３は、撮影領域ＰＲの中央（詳細には、垂直方向にも水平方向にも中央）、すなわち撮影レンズの光軸を通る位置、に設けられている。

これらの測距ポイントＰＧ１〜ＰＧ１５のそれぞれに関して、当該測距ポイントを中心として水平方向に延びる（伸延する）焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ１５が設けられている。後述するように、これらの焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ１５における被写体像を利用して、当該撮影領域ＰＲの水平方向における階調変化に敏感な測距動作が実現される。

また、３つの測距ポイントＰＧ３，ＰＧ８，ＰＧ１３に関しては、当該測距ポイントを中心として垂直方向に延びる焦点検出領域ＦＲ２１，ＦＲ２２，ＦＲ２３も設けられている。後述するように、これらの焦点検出領域ＦＲ２１，ＦＲ２２，ＦＲ２３における被写体像を利用して、当該撮影領域ＰＲの垂直方向における階調変化に敏感な測距動作が実現される。３つの測距ポイントＰＧ３，ＰＧ８，ＰＧ１３は、垂直方向および水平方向の双方に関する測距動作が行われるポイント（クロス測距ポイントとも称される）である。

これらの焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ１５，ＦＲ２１〜ＦＲ２３のうち、焦点検出領域ＦＲ３，ＦＲ８，ＦＲ１３は、基準直線ＬＢに沿って設定されており、焦点検出領域ＦＲ２１は、基準直線ＬＡに沿って設定されている。なお、基準直線ＬＢは、撮影領域ＰＲを垂直方向（上下方向）に二等分する水平直線であり、基準直線ＬＡは、撮影領域ＰＲを水平方向（左右方向）に二等分する垂直直線である。換言すれば、基準直線ＬＢは、撮影領域ＰＲの中心を通り且つ水平方向に延びる直線であり、基準直線ＬＡは、撮影領域ＰＲの中心を通り且つ垂直方向に延びる直線である。

焦点検出領域ＦＲ３，ＦＲ８，ＦＲ１３は、垂直方向における中央の被写体像に関する測距動作を実現することに利用され、焦点検出領域ＦＲ２１は、水平方向における中央の被写体像に関する測距動作を実現することに利用される。

また、焦点検出領域ＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ４，ＦＲ５は、焦点検出領域ＦＲ３から垂直方向に離間して配置されており、焦点検出領域ＦＲ３に対して垂直方向にずれて配置されている。したがって、これらの焦点検出領域ＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ４，ＦＲ５は、垂直方向における中央位置からずれた位置の被写体像に関する測距動作の実現に利用される。

同様に、焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０は、焦点検出領域ＦＲ８から垂直方向に離間して配置されており、焦点検出領域ＦＲ１１，ＦＲ１２，ＦＲ１４，ＦＲ１５は、焦点検出領域ＦＲ１３から垂直方向に離間して配置されている。換言すれば、焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０は、焦点検出領域ＦＲ８に対して垂直方向にずれて配置されており、焦点検出領域ＦＲ１１，ＦＲ１２，ＦＲ１４，ＦＲ１５は、焦点検出領域ＦＲ１３に対して垂直方向にずれて配置されている。これらの焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０，ＦＲ１１，ＦＲ１２，ＦＲ１４，ＦＲ１５も、垂直方向における中央位置からずれた位置の被写体像に関する測距動作の実現に利用される。なお、焦点検出領域ＦＲ６の基準直線ＬＢからのずれ量は、焦点検出領域ＦＲ７の基準直線ＬＢからのずれ量よりも大きく、焦点検出領域ＦＲ１０の基準直線ＬＢからのずれ量は、焦点検出領域ＦＲ９の基準直線ＬＢからのずれ量よりも大きい。焦点検出領域ＦＲ１１，ＦＲ１２，ＦＲ１４，ＦＲ１５に関する基準直線ＬＢに対する各ずれ量も同様の関係を有する。

また、焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０はそれぞれ焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ５に対して水平方向（図１１の右向き）に離間して配置されている。換言すれば、焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０は、水平方向における中央から水平方向にずれて配置されている。このように、焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０は、中央の焦点検出領域ＦＲ３に対して、垂直方向にも水平方向にもずれて配置されている。焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０は、垂直方向における中央位置からも水平方向における中央位置からもずれた位置の被写体像に関する測距動作の実現に利用される。

また、焦点検出領域ＦＲ１１〜ＦＲ１５はそれぞれ焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ５に対して水平方向（図１１の左向き）に離間して配置されている。したがって、焦点検出領域ＦＲ６，ＦＲ７，ＦＲ９，ＦＲ１０は、中央の焦点検出領域ＦＲ３に対して、垂直方向にも水平方向にもずれて配置されている。焦点検出領域ＦＲ１１，ＦＲ１２，ＦＲ１４，ＦＲ１５は、垂直方向における中央位置からも水平方向における中央位置からもずれた位置の被写体像に関する測距動作の実現に利用される。

さらに、焦点検出領域ＦＲ２２，ＦＲ２３は、焦点検出領域ＦＲ２１から水平方向に離間して配置されており、焦点検出領域ＦＲ２１に対して水平方向にずれて配置されている。したがって、これらの焦点検出領域ＦＲ２２，ＦＲ２３は、水平方向における中央からずれた位置の被写体像に関する測距動作の実現に利用される。

図１２に示すように、ＡＦモジュール２０Ａは、視野マスク２２１とコンデンサレンズ２２２と絞りマスク２２５（２２５Ａ）とレンズアレイ２２６（２２６Ａ）とセンサチップ２２７（２２７Ａ）とを備えている。なお、ＡＦモジュール２０は、サブミラー６２（図４）で反射され当該ＡＦモジュール２０に入射してきた光をさらに反射するミラー等をも備えているが、ここでは簡単化のため、当該ミラー等を省略して説明する。

撮影レンズユニット３からの光は、サブミラー６２で反射され、撮像素子５と光学的に等価な位置で結像した後、さらに進行して当該ＡＦモジュール２０に入射する。そして、当該入射光は、コンデンサレンズ２２２および絞りマスク２２５を通過し、レンズアレイ２２６で集光されてセンサチップ２２７に到達する。なお、レンズアレイ２２６のみならず、コンデンサレンズ２２２も集光作用を有している。サブミラー６２で反射され撮像素子５と光学的に等価な位置で結像した後に再び広がろうとする光は、コンデンサレンズ２２２の集光作用により、センサチップ２２７上において、限定された範囲に集光される。

コンデンサレンズ２２２は、コンデンサレンズ群、具体的には３つのコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃを備えて構成される。中央のコンデンサレンズ２２２ｃは、撮影レンズユニット３（撮影光学系）からの光束のうち、当該光束の中心軸（光軸）ＬＸを中心とする中央領域の光束を集光する。一方、左右両側のコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｂは、当該光軸ＬＸに対して水平方向にずれて（すなわち偏心して）配置されており、光軸ＬＸから離れた部分の光束を集光する。

絞りマスク２２５とレンズアレイ２２６とセンサチップ２２７とは、それぞれ、板状部材として形成されているとともに、撮影レンズユニット３からの光束の光軸ＬＸに対して垂直に配置されている。

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

つぎに、図１３〜図１５を参照しながら、絞りマスク２２５、レンズアレイ２２６およびセンサチップ２２７の構成等について説明する。

コンデンサレンズ２２２の中央に配置されたコンデンサレンズ２２２ｃ（図１２）を通過した光束は、絞りマスク２２５（図１３）の中央部分へと到達する。絞りマスク２２５の中央部分には、４つの開口Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２が設けられている。また、レンズアレイ２２６（図１４）の中央部分には、４つのセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２が設けられている。さらに、センサチップ２２７（図１５）の中央部分には、４つの測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２が設けられている。４つの開口Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２と、４つのセパレータレンズＢ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２と、４つの測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。なお、測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２は一対の測距センサ群Ｃ１０を構成し、測距センサ群Ｃ２１，Ｃ２２は一対の測距センサ群Ｃ２０を構成する。各一対の測距センサ群Ｃ１０，Ｃ２０は、それぞれ、画面内の中央付近の被写体に関する測距用のセンサ対を有している。

コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ１１（図１３）を通過した光は、セパレータレンズＢ１１（図１４）により集光され、測距センサ群Ｃ１１（図１５）に到達する。測距センサ群Ｃ１１は、複数（ここでは５個）の測距センサＣ１１１〜Ｃ１１５（図１５）を有している。各測距センサＣ１１１〜Ｃ１１５は、それぞれ、各測距ポイントＰＧ１〜ＰＧ５（図１１）に対応する被写体上の各位置からの光を受光する。詳細には、各測距センサＣ１１１〜Ｃ１１５は、それぞれ、焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ５の被写体像に関する光束を受光する。

また、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ１２を通過した光は、セパレータレンズＢ１２により集光され、測距センサ群Ｃ１２に到達する。測距センサ群Ｃ１２は、複数（ここでは５個）の測距センサＣ１２１〜Ｃ１２５（図１６）を有している。各測距センサＣ１２１〜Ｃ１２５は、それぞれ、各測距ポイントＰＧ１〜ＰＧ５（図１１）に対応する被写体上の各位置からの光を受光する。詳細には、各測距センサＣ１２１〜Ｃ１２５は、それぞれ、焦点検出領域ＦＲ１〜ＦＲ５の被写体像に関する光束を受光する。

そして、この一対の測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２に到達した光束によって、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。

例えば、焦点検出領域ＦＲ３に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ１１３，Ｃ１２３によって受光される。そして、一対の測距センサＣ１１３，Ｃ１２３に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ３に関する測距動作が実行される。

同様に、焦点検出領域ＦＲ１に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ１１１，Ｃ１２１によって受光される。そして、一対の測距センサＣ１１１，Ｃ１２１に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ１に関する測距動作が実行される。

また、焦点検出領域ＦＲ２に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ１１２，Ｃ１２２によって受光される。一対の測距センサＣ１１２，Ｃ１２２に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ２に関する測距動作が実行される。

焦点検出領域ＦＲ４，ＦＲ５に関する光束についても同様である。

このように、一対の測距センサＣ１１ｋ，Ｃ１２ｋ（ｋ＝１，２，...，５）に到達した光束によって、測距ポイントＰＧｋに関する測距動作が実行される。なお、一対の測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２は、被写体像の水平方向（測距センサ群Ｃ１１，Ｃ１２の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

同様に、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ２１を通過した光は、セパレータレンズＢ２１により集光され、測距センサ群Ｃ２１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ｃを通過し更に開口Ａ２２を通過した光は、セパレータレンズＢ２２により集光され、測距センサ群Ｃ２２に到達する。ここでは、測距センサ群Ｃ２１は単一の測距センサＣ２１１を有しており、測距センサ群Ｃ２２は単一の測距センサＣ２２１を有しているものとする。そして、当該測距センサＣ２１１，Ｃ２２１は、それぞれ、焦点検出領域ＦＲ２１の被写体像に関する分割光束を受光する。そして、この一対の測距センサＣ２１１，Ｃ２２１に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。なお、一対の測距センサＣ２１１，Ｃ２２１は、被写体像の垂直方向（測距センサＣ２１１，Ｃ２２１の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

さらに、この実施形態においては、左右のコンデンサレンズ２２２ａ，２２２ｂを通過した光束は、それぞれ、絞りマスク２２５の左右両側に到達する。

図１３に示すように、絞りマスク２２５の右側部分には、４つの開口Ａ３１，Ａ３２，Ａ４１，Ａ４２が設けられており、絞りマスク２２５の左側部分には、４つの開口Ａ５１，Ａ５２，Ａ６１，Ａ６２が設けられている。また、図１４に示すように、レンズアレイ２２６の右側部分には、４つのセパレータレンズＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４１，Ｂ４２が設けられており、レンズアレイ２２６の左側部分には、４つのセパレータレンズＢ５１，Ｂ５２，Ｂ６１，Ｂ６２が設けられている。さらに、また、図１５に示すように、センサチップ２２７の右側部分には、４つの測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２が設けられており、センサチップ２２７の左側部分には、４つの測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ６１，Ｃ６２が設けられている。

右側の４つの開口Ａ３１，Ａ３２，Ａ４１，Ａ４２と、４つのセパレータレンズＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４１，Ｂ４２と、４つの測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。同様に、左側の４つの開口Ａ５１，Ａ５２，Ａ６１，Ａ６２と、４つのセパレータレンズＢ５１，Ｂ５２，Ｂ６１，Ｂ６２と、４つの測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ６１，Ｃ６２とは、それぞれ、対応する位置に設けられる。

なお、測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２は一対の測距センサ群Ｃ３０を構成し、測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２は一対の測距センサ群Ｃ５０を構成する。また、測距センサ群Ｃ４１，Ｃ４２は一対の測距センサ群Ｃ４０を構成し、測距センサ群Ｃ６１，Ｃ６２は一対の測距センサ群Ｃ６０を構成する。各一対の測距センサ群Ｃ３０，Ｃ５０，Ｃ４０，Ｃ６０は、それぞれ、画面内の中央から離れた位置の被写体に関する測距用のセンサ対を有している。

図１２の手前側のコンデンサレンズ２２２ａを通過し更に開口Ａ３１を通過した光は、セパレータレンズＢ３１により集光され、測距センサ群Ｃ３１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ａを通過し更に開口Ａ３２を通過した光は、セパレータレンズＢ３２により集光され、測距センサ群Ｃ３２に到達する。そして、この一対の測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作が行われる。なお、一対の測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２は、被写体像の水平方向（測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

また、コンデンサレンズ２２２ａを通過し更に開口Ａ４１を通過した光は、セパレータレンズＢ４１により集光され、測距センサ群Ｃ４１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ａを通過し更に開口Ａ４２を通過した光は、セパレータレンズＢ４２により集光され、測距センサ群Ｃ４２に到達する。そして、この一対の測距センサ群Ｃ４１，Ｃ４２に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。なお、一対の測距センサ群Ｃ４１，Ｃ４２は、被写体像の垂直方向（測距センサ群Ｃ４１，Ｃ４２の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

同様に、左側のコンデンサレンズ２２２ｂを通過し更に開口Ａ５１を通過した光は、セパレータレンズＢ５１により集光され、測距センサ群Ｃ５１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ｂを通過し更に開口Ａ５２を通過した光は、セパレータレンズＢ５２により集光され、測距センサ群Ｃ５２に到達する。そして、この一対の測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。なお、一対の測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２は、被写体像の水平方向（測距センサ群Ｃ５１，Ｃ５２の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

また、コンデンサレンズ２２２ｂを通過し更に開口Ａ６１を通過した光は、セパレータレンズＢ６１により集光され、測距センサ群Ｃ６１に到達する。また、コンデンサレンズ２２２ｂを通過し更に開口Ａ６２を通過した光は、セパレータレンズＢ６２により集光され、測距センサ群Ｃ６２に到達する。そして、この一対の測距センサ群Ｃ６１，Ｃ６２に到達した光束によっても、上述のような原理による位相差方式の測距動作を行うことが可能である。なお、一対の測距センサ群Ｃ６１，Ｃ６２は、被写体像の垂直方向（測距センサ群Ｃ４１，Ｃ４２の配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

このような各一対の測距センサ群Ｃ３０，Ｃ４０，Ｃ５０，Ｃ６０によれば、画面内における中央以外の部分の被写体に関するデフォーカス量（測距結果）をも取得することができる。

以上のように、このＡＦモジュール２０によれば、画面内の複数のフォーカスポイントに対応する被写体距離を得ること、すなわち、被写体の複数部分に関する測距動作を行うことができる。また、複数の異なる測距結果が得られる場合には、当該複数の測距結果に基づいて適切なＡＦ動作を実現することができる。例えば、撮像装置１から最も近い位置に存在する被写体を合焦状態とするようなＡＦ制御（「最近優先」制御とも称する）を行うようにすればよい。これによれば、画面内の様々な位置の被写体に適切に合焦させることが可能である。

＜１−６．軸外の焦点検出領域に関する測距＞
つぎに、軸外領域（撮影レンズユニット３の光軸ＬＸから外れた領域）における測距について詳細に明する。この撮像装置１におけるＡＦモジュール２０等は、左右対称の構造を有している。以下では、右側の軸外領域に関して説明するが、左側の軸外領域に関しても同様である。

図１７は、図１１の右側部分の焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０等を示す図であり、図１８は、図１５の右側部分の測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２等を示す図である。図１１に示すように、焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０は、撮影領域ＰＲの中心から水平方向右向きに外れた位置に設定されている。なお、図１１の撮影領域ＰＲ内の焦点検出領域ＦＲにおける水平方向の被写体像は、理想的には図１５のセンサチップ２２７において水平方向に分離されることから、撮影領域ＰＲにおける水平方向は、センサチップ２２７における水平方向に対応する。同様に、撮影領域ＰＲ内の焦点検出領域ＦＲにおける垂直方向の被写体像は、理想的にはセンサチップ２２７において垂直方向に分離されることから、撮影領域ＰＲにおける垂直方向は、センサチップ２２７における垂直方向に対応する。また、被写体像は、撮影レンズによる結像点より先（前方側）においては、上下方向と左右方向との双方に反転して進行するが、図示の都合上、図１１（図１７）と図１５（図１８）とでは、垂直方向にのみ被写体像が（上下に）反転する。

上述したように、一対の測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２に到達した光束によって、位相差方式の測距動作を行うことが可能である。

例えば、焦点検出領域ＦＲ８に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ３１３，Ｃ３２３によって受光される。そして、一対の測距センサＣ３１３，Ｃ３２３に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ８に関する測距動作が実行される。

同様に、焦点検出領域ＦＲ７に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２によって受光される。そして、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ７に関する測距動作が実行される。

また、焦点検出領域ＦＲ６に関する光束は分割され、各分割光は、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１によって受光される。一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ６に関する測距動作が実行される。

焦点検出領域ＦＲ９，ＦＲ１０に関する光束についても同様である。

このように、一対の測距センサＣ３１ｋ，Ｃ３２ｋ（ｋ＝１，２，...，５）に到達した光束によって、測距ポイントＰＧ６〜ＰＧ１０に関する測距動作が実行される。なお、各一対の測距センサＣ３１ｋ，Ｃ３２ｋは、被写体像の水平方向（各一対の測距センサＣ３１ｋ，Ｃ３２ｋの配列方向）における階調変化に敏感な測距動作を実現する。

ここで、図１６の上面図をも参照しながら、図１７の焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０内の光の進路について説明する。

焦点検出領域ＦＲ８内の光軸ＬＸ側の点ＰＴ６１（図１７）に関する光束は、図１６に示すように、結像面ＭＰ内の点ＰＭ６１で一旦結像され、視野マスク２２１の開口部およびコンデンサレンズ２２２ａを通過する。その後、点ＰＴ６１に関する当該光束の一部は、絞りマスク２２５の開口部Ａ３１とレンズアレイ２２６のセパレータレンズＢ３１とを通過し、センサチップ２２７の測距センサＣ３１１内の点Ｑ６１ａ（図１８）に到達する。また、点ＰＴ６１に関する当該光束の他の一部は、絞りマスク２２５の開口部Ａ３２とレンズアレイ２２６のセパレータレンズＢ３２とを通過し、センサチップ２２７の測距センサＣ３２１内の点Ｑ６１ｂ（図１８）に到達する。

このように、点ＰＴ６１（図１７）に関する光束は、測距センサＣ３１１内の点Ｑ６１ａと測距センサＣ３２１内の点Ｑ６１ｂとに分離されて到達する。

また、焦点検出領域ＦＲ８内の光軸ＬＸから離れている側の点ＰＴ６５（図１７）に関する光束も、図１６に示すように、結像面ＭＰ内の点ＰＭ６５で一旦結像され、視野マスク２２１の開口部およびコンデンサレンズ２２２ａを通過する。その後、点ＰＴ６５に関する当該光束の一部は、絞りマスク２２５の開口部Ａ３１とレンズアレイ２２６のセパレータレンズＢ３１とを通過し、センサチップ２２７の測距センサＣ３１１内の点Ｑ６５ａに到達する。また、点ＰＴ６５に関する当該光束の他の一部は、絞りマスク２２５の開口部Ａ３２とレンズアレイ２２６のセパレータレンズＢ３２とを通過し、センサチップ２２７の測距センサＣ３２１内の点Ｑ６５ｂに到達する。

このように、点ＰＴ６５（図１７）に関する光束は、測距センサＣ３１１内の点Ｑ６５ａと測距センサＣ３２１内の点Ｑ６５ｂとに分離されて到達する。

同様に、焦点検出領域ＦＲ８内における点ＰＴ６１と点ＰＴ６５との間の各点に関する光束も、測距センサＣ３１１内における点Ｑ６１ａと点Ｑ６５ａとの間の点と、測距センサＣ３２１内における点Ｑ６１ｂと点Ｑ６５ｂとの間の点とに分離されて到達する。

このようにして、焦点検出領域ＦＲ８内の各点は、それぞれ、測距センサＣ３１１内の対応点と、測距センサＣ３２１内の対応点とに分離されて到達する。そして、測距センサＣ３１１における光像と測距センサＣ３２１における光像とのずれに基づいて、合焦レンズ位置が求められる。なお、図１６に示すように、測距センサＣ３１１内に到達する光束と測距センサＣ３２１内に到達する光束とは、いずれも、コンデンサレンズ２２２ａの光軸ＡＸ１よりも下側（同じ側）を通過する。換言すれば、当該両光束は、光軸ＡＸ１と光軸ＬＸとを含む平面内において、光軸ＡＸ１に対して外側（光軸ＬＸの側とは逆の側）を通過する。

つぎに、測距センサ群Ｃ３１，Ｃ３２の配置について詳細に説明する。

図１８に示すように、一対の測距センサＣ３１３，Ｃ３２３は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されている。詳細には、測距センサＣ３１３，Ｃ３２３は、いずれも、直線ＬＣに沿って配置されている。ここで、直線ＬＣは、センサチップ２２７の中央（詳細にはセンサチップ２２７と光軸ＬＸとの交点）から、センサ配置面において水平方向に延びる直線である。

また、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２も、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されている。ただし、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２の配置態様は、一対の測距センサＣ３１３，Ｃ３２３の配置態様と異なっている。

詳細には、測距センサＣ３１２は、測距センサＣ３１３から図１８の下向きに距離Ｄ２離れた位置において、測距センサＣ３１３に対して平行に（直線ＬＣに対しても平行に）配置されている。一方、測距センサＣ３２２は、図１８の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３２３から図１８の下向きに距離（Ｄ２＋ｄ２）離れた位置に配置されている。換言すれば、測距センサＣ３２２は、垂直方向において測距センサＣ３１２よりも図１８の下向きに距離ｄ２シフトして配置されている。さらに、測距センサＣ３２２は、測距センサＣ３１３、Ｃ３２３，Ｃ３１２および直線ＬＣに対して時計回りに所定角度θ２回転されて配置されている。

このように、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されるとともに、垂直方向における位置が互いに異なるように配置されている。また、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２は、当該センサ配置面にて、その配置角度（水平方向に対する角度）が互いに異なるように配置されている。

同様に、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１も、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されるとともに、一対の測距センサＣ３１３，Ｃ３２３の配置態様と異なる配置態様で配置されている。

詳細には、測距センサＣ３１１は、測距センサＣ３１３から図１８の下向きに距離Ｄ１（＞Ｄ２）離れた位置において、測距センサＣ３１３に対して平行に（直線ＬＣに対しても平行に）配置されている。一方、測距センサＣ３２１は、図１８の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３２３から図１８の下向きに距離（Ｄ１＋ｄ１）離れた位置に配置されている。換言すれば、測距センサＣ３２１は、垂直方向において測距センサＣ３１１よりも図１８の下向きに距離ｄ１シフトして配置されている。また、測距センサＣ３２１は、測距センサＣ３１３、Ｃ３２３，Ｃ３１１および直線ＬＣに対して所定角度θ１回転されて配置されている。ここで、距離Ｄ１は距離Ｄ２よりも大きく、且つ、距離ｄ１は距離ｄ２よりも大きい。また、角度θ１は角度θ２よりも大きい。

このように、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されるとともに、垂直方向における位置が互いに異なるように配置されている。また、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１は、当該センサ配置面にて、その配置角度が互いに異なるように配置されている。

さらに同様にして、その他の複数の測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４），（Ｃ３１５，Ｃ３２５）も、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されている。特に、測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、垂直方向における位置が互いに異なり且つその配置角度が互いに異なるように配置されている。同様に、測距センサ対（Ｃ３１５，Ｃ３２５）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、垂直方向における位置が互いに異なり且つその配置角度が互いに異なるように配置されている。なお、測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４）の配置と測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）の配置とは、直線ＬＣに関して線対称の関係を有している。同様に、測距センサ対（Ｃ３１５，Ｃ３２５）の配置と測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）の配置とは、直線ＬＣに関して線対称の関係を有している。

また、図１９は、測距センサＣ３２１内の受光素子列の配置状況等を示す図である。図１９にも示すように、測距センサＣ３２１の受光素子列の配列方向は、測距センサＣ３２１の受光素子列の配列方向とは異なっている。測距センサＣ３２１の受光素子列は、直線ＬＣに平行に配置されるのではなく、直線ＬＣに対して時計回りに角度θ１回転して配置されている。すなわち、測距センサＣ３２１の受光素子列の配列方向は、測距センサＣ３１１の配列方向と異なっている。

詳細には、測距センサＣ３２１内の複数の受光素子ＲＥのそれぞれが、測距センサＣ３１１内の複数の受光素子に対して角度θ１を有する状態で傾斜するとともに、直線ＬＣに対して角度θ１傾斜した直線に沿って配置されている。図１９では、各受光素子ＲＥが細長矩形形状で示されている。

その他の測距センサＣ３２２等についても同様である。

ここにおいて、図１８のように各測距センサを配置することによれば、次述するような収差の影響を低減することが可能である。以下では、これについて説明する。

図２０は、コンデンサレンズ２２２を通過する前の光像を示す概念図であり、図２１は、コンデンサレンズ２２２を通過しセンサチップ２２７に到達した光像を示す概念図である。これらの図は、図２０における格子状の直線上の点が、図２１に示すような曲線上の点に射影されることを示している。このように、コンデンサレンズ２２２は歪曲収差（ディストーション）を生じさせる。ここでは、いわゆる「糸巻き型」の歪曲収差が生じている様子が示されている。

仮に、図１８の配置を採用せずに、比較例に係る図２９の配置を採用する場合を想定すると、次のような問題が生じる。すなわち、上述のような歪曲収差に起因して、焦点検出領域ＦＲｉ内の像がセンサチップ２２７の測距センサに正しく到達しないために、当該焦点検出領域ＦＲに関する正しい光像を得ることができず、ＡＦ精度が低下するという問題が生じる。

例えば、焦点検出領域ＦＲ６内の直線ＬＥ６（図１１参照）上の点からの光は、上述の歪曲収差の影響により、図２９に示すように曲線ＬＦ６，ＬＧ６上にそれぞれ到達する。しかしながら、例えば、図２９の配置に係る測距センサＣ３２１は、曲線ＬＧ６からずれている。これは、焦点検出領域ＦＲ６内の像が測距センサＣ３２１に正しく到達しないことを示している。この場合、焦点検出領域ＦＲ６に関する正しい光像を測距センサＣ３２１によって得ることができないため、焦点検出領域ＦＲ６に関するＡＦ精度が低下する。

一方、上記実施形態の配置（図１８参照）によれば、図２２に示すように、測距センサＣ３２１は、曲線ＬＧ６に沿って（詳細には曲線ＬＧ６に沿う角度で）配置されており、曲線ＬＧ６上に存在する。そのため、焦点検出領域ＦＲ６内の像は測距センサＣ３２１に正しく到達することが可能である。したがって、ＦＲ６内の直線ＬＥ６上の点からの光は測距センサＣ３２１によって正しく受光される。これにより、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。なお、図２２は、図１８の配置に対して曲線ＬＦ６，ＬＧ６を重畳して示す図である。

以上のように、焦点検出領域ＦＲ６内における直線ＬＥ６上の光束は、コンデンサレンズ２２２ａによって歪曲され、センサチップ２２７のセンサ配置面において曲線（歪曲曲線とも称する）ＬＦ６，ＬＧ６上に到達する。また、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）のうち、測距センサＣ３２１は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、当該歪曲曲線ＬＧ６上に（詳細には当該曲線ＬＧ６に沿って）配置されている。また、測距センサＣ３１１は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、当該歪曲曲線ＬＦ６上に（詳細には当該曲線ＬＧ６にほぼ沿って）配置されている。そのため、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、互いに対応する像を正しく受光することができるので、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。

また、図１８の配置においては、測距センサＣ３２１の配置角度θ１は測距センサＣ３２２の配置角度θ２よりも大きい。換言すれば、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）における相互間角度θ１は、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）における相互間角度θ２よりも大きい。このように、測距センサ群Ｃ３２内の各測距センサは、直線ＬＣから離れるにつれて、直線ＬＣに対して比較的大きな配置角度で配置されることが好ましい。換言すれば、各測距センサ対は、直線ＬＣから離れるにつれて、比較的大きな相互間角度を伴って配置されることが好ましい。これによれば、歪曲収差の影響をより適切に低減することができる。

また、図１８の配置においては、測距センサＣ３２１のシフト量ｄ１は測距センサＣ３２２のシフト量ｄ２よりも大きい。換言すれば、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）に関する垂直方向における相互間の位置ずれ量ｄ１は、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）に関する垂直方向における相互間の位置ずれ量ｄ２よりも大きい。このように、測距センサ群Ｃ３２内の各測距センサは、直線ＬＣから離れるにつれて、比較的大きなシフト量を伴って配置されることが好ましい。換言すれば、各測距センサ対は、直線ＬＣから離れるにつれて、比較的大きな相互間の位置ずれ量を伴って配置されることが好ましい。これによれば、歪曲収差の影響をより適切に低減することができる。

なお、図１８（，図２２）の配置では、直線ＬＦ６に対する測距センサＣ３１１のずれ量（位置のずれ量および角度のずれ量）が比較的小さい状況を想定している。ただし、図１８のような配置はこのような状況に適用可能であるだけでなく、当該状況以外にも適用可能である。例えば、後述するように、測距センサＣ３１１の直線ＬＦ６に対するずれ量が比較的大きい場合にも、図１８のような配置は有用である。

＜２．第２実施形態＞
上記第１実施形態においては、測距センサ群Ｃ３２の配置が図２９の比較例とは異なる一方で、測距センサ群Ｃ３１の配置は図２９の比較例と同様である場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、測距センサ群Ｃ３１の配置をも測距センサ群Ｃ３２の配置に準じて変更するようにしてもよい。第２実施形態においては、このような変形例について説明する。

このような第２実施形態によれば、測距センサ群Ｃ３２だけでなく測距センサ群Ｃ３１の配置も変更されるため、各焦点検出領域ＦＲ６〜ＦＲ１０からの光像をさらに正確に測距センサ群Ｃ３１で受光することが可能になる。したがって、対応する焦点検出領域ＦＲの所定方向における被写体像に基づいて、正確なＡＦ動作を実行することが可能である。

図２３は、第２実施形態に係るセンサチップ２２７（２２７Ｂ）の一部を示す図である。

図２３に示すように、この第２実施形態においても、測距センサ群Ｃ３２は、第１実施形態と同様に配置されている。

一方、測距センサ群Ｃ３１の配置が第１実施形態と相違する。具体的には、測距センサ群Ｃ３１内の各測距センサＣ３１１，Ｃ３１２，Ｃ３１４，Ｃ３１５も、それぞれ、直線ＬＣに対して傾斜して配置されている。

例えば、測距センサＣ３１２は、曲線ＬＦ７上において当該曲線ＬＦ７に沿うように配置されており、測距センサＣ３２２は、曲線ＬＧ７上において当該曲線ＬＧ７に沿うように配置される。

詳細には、測距センサＣ３１２は、図２３の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３１３から図１８の下向きに距離Ｄ１２シフトした位置に配置されている。また、測距センサＣ３２２は、図２３の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３２３から下向きに距離（Ｄ１２＋ｄ２２）シフトした位置に配置されている。換言すれば、測距センサＣ３２２は、垂直方向において測距センサＣ３１２よりも図２３の下向きに距離ｄ２２離れて配置されている。ここで、距離Ｄ１１は距離Ｄ１２よりも大きく、且つ、距離ｄ２１は距離ｄ２２よりも大きい。

また、測距センサＣ３１２は、測距センサＣ３１３および直線ＬＣに対して角度θ１２回転されて配置されており、測距センサＣ３２２は、測距センサＣ３１３および直線ＬＣに対して角度θ２２回転されて配置されている。ここで、角度θ２２は角度θ１２よりも大きい。

このように、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されるとともに、その配置角度が互いに異なるように配置されている。また、一対の測距センサＣ３１２，Ｃ３２２は、当該センサ配置面にて、垂直方向における位置が互いに異なるように配置されている。

このような配置によれば、焦点検出領域ＦＲ７内における直線ＬＥ７上の光束は、コンデンサレンズ２２２ａによって歪曲され、センサチップ２２７のセンサ配置面において曲線（歪曲曲線とも称する）ＬＦ７，ＬＧ７上に到達する。また、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、当該歪曲曲線ＬＦ７，ＬＧ７に沿って配置されている。そのため、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）は、互いに対応する像を正しく受光することができるので、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。

また特に、この第２実施形態においては、測距センサＣ３１２は、曲線ＬＦ７上において当該曲線ＬＦ７に沿うように配置されているため、焦点検出領域ＦＲ７内の直線ＬＥ７上の点からの光は、測距センサＣ３１２にさらに正しく到達して受光される。換言すれば、測距センサＣ３１２は、直線ＬＥ７と同一方向の光像の変化を正確に取得することができる。測距センサＣ３２２についても同様であり、測距センサＣ３２２は、直線ＬＥ７と同一方向の光像の変化を正確に取得することができる。したがって、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）を用いることにより、直線ＬＥ７と同一方向の光像を用いて、正確なＡＦ動作を実行することが可能である。

また、他の一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１についても同様である。

測距センサＣ３１１は、曲線ＬＦ６上において当該曲線ＬＦ６に沿うように配置される。なお、この第２実施形態においては、曲線ＬＦ６が、第１実施形態における当該曲線ＬＦ６よりも大きく曲がっている状況を想定している。

詳細には、測距センサＣ３１１は、図２３の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３１３から図１８の下向きに距離Ｄ１１シフトした位置に配置されている。また、測距センサＣ３２１は、図２３の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３２３から下向きに距離（Ｄ１１＋ｄ２１）シフトした位置に配置されている。換言すれば、測距センサＣ３２１は、垂直方向において測距センサＣ３１１よりも図２３の下向きに距離ｄ２１離れて配置されている。

また、測距センサＣ３１１は、測距センサＣ３１３および直線ＬＣに対して角度θ１１回転されて配置されており、測距センサＣ３２１は、測距センサＣ３１３および直線ＬＣに対して角度θ２１回転されて配置されている。ここで、角度θ２１は角度θ１１よりも大きい。

このように、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、水平方向において互いに離間して配置されるとともに、その配置角度が互いに異なるように配置されている。また、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３２１は、当該センサ配置面にて、垂直方向における位置が互いに異なるように配置されている。

このような配置によれば、焦点検出領域ＦＲ６内における直線ＬＥ６上の光束は、コンデンサレンズ２２２ａによって歪曲され、センサチップ２２７のセンサ配置面において曲線（歪曲曲線とも称する）ＬＦ６，ＬＧ６上に到達する。また、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、当該歪曲曲線ＬＦ６，ＬＧ６に沿って配置されている。そのため、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、互いに対応する像を正しく受光することができるので、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。

特に、この第２実施形態においては、測距センサＣ３１１は、曲線ＬＦ６上において当該曲線ＬＦ６に沿うように配置されている。したがって、焦点検出領域ＦＲ６内の直線ＬＥ６上の点からの光は、測距センサＣ３１１にさらに正しく到達して受光される。換言すれば、測距センサＣ３１１は、焦点検出領域ＦＲ６内における直線ＬＥ６と同一方向の光像の変化を正確に取得することができる。測距センサＣ３２１についても同様である。したがって、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）を用いることにより、直線ＬＥ６と同一方向の光像を用いて、正確なＡＦ動作を実行することが可能である。

また、図２３の配置において、測距センサＣ３２１の配置角度θ２１は測距センサＣ３２２の配置角度θ２２よりも大きい。このように、測距センサ群Ｃ３２内の各測距センサ対は、直線ＬＣから離れるにつれて、直線ＬＣに対して比較的大きな配置角度で配置されることが好ましい。これによれば、歪曲収差の影響をより適切に低減することができる。同様に、測距センサＣ３１１の配置角度θ１１は測距センサＣ３１２の配置角度θ１２よりも大きい。このように、測距センサ群Ｃ３１内の各測距センサは、直線ＬＣから離れるにつれて、直線ＬＣに対して比較的大きな配置角度で配置されることが好ましい。これによれば、歪曲収差の影響をさらに適切に低減することができる。

また、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）における相互間角度（θ２１−θ１１）は、測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）における相互間角度（θ２２−θ１２）よりも大きい。このように、測距センサ群Ｃ３１内の各測距センサは、直線ＬＣから離れるにつれて、比較的大きな相互間角度を伴って配置されることが好ましい。これによれば、歪曲収差の影響をさらに適切に低減することができる。

なお、その他の複数の測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４），（Ｃ３１５，Ｃ３２５）に関しても同様である。測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４）の配置と測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２）の配置とは、直線ＬＣに関して線対称の関係を有している。また、測距センサ対（Ｃ３１５，Ｃ３２５）の配置と測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）の配置とは、直線ＬＣに関して線対称の関係を有している。このような測距センサ対（Ｃ３１４，Ｃ３２４），（Ｃ３１５，Ｃ３２５）によれば、図２３における上述の測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２），（Ｃ３１１，Ｃ３２１）と同様の効果を得ることができる。

＜３．第３実施形態＞
上記第１実施形態においては、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３１２に関して、その配置角度が互いに異なるとともに、垂直方向における位置も互いに異なる場合を例示した。しかしながら、これに限定されず、例えば、一対の測距センサ測距センサＣ３１１，Ｃ３１２に関して、その配置角度は互いに同じである一方で、垂直方向における位置が互いに異なるようにしてもよい。この第３実施形態においては、このような変形例について説明する。

図２４は、第３実施形態に係るセンサチップ２２７（２２７Ｃ）の一部を示す図である。

図２４に示すように、この第３実施形態においては、測距センサ群Ｃ３１は、第１実施形態と同様に配置されている。一方、測距センサ群Ｃ３２の配置が第１実施形態と相違する。

具体的には、図２２と比較すると判るように、測距センサ群Ｃ３１内の各測距センサＣ３１１〜Ｃ３１５のみならず、測距センサ群Ｃ３２内の各測距センサＣ３２１〜Ｃ３２５も、それぞれ、直線ＬＣに対して平行に配置されている。なお、測距センサ群Ｃ３１内の各測距センサＣ３１１〜Ｃ３１５も、それぞれ、直線ＬＣに対して平行に配置されている。換言すれば、各測距センサ対に関して、その配置角度は同一である。

ただし、各測距センサ対の垂直方向における位置は、それぞれ、互いに異なっている。

例えば、測距センサＣ３１１は、図２４の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３１３から図２４の下向きに距離Ｄ１シフトした位置に配置されている。また、測距センサＣ３２１は、図２４の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３２３から下向きに距離（Ｄ１＋ｄ４）シフトした位置に配置されている。換言すれば、測距センサＣ３２１は、垂直方向において測距センサＣ３１１よりも図２４の下向きに距離ｄ４離れて配置されている。

このような配置によれば、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、歪曲曲線ＬＦ６，ＬＧ６に沿ってはいないが当該歪曲曲線ＬＦ６，ＬＧ６上に配置されている。そのため、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、互いに対応する像を正しく受光することができるので、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。

その他の測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２），（Ｃ３１４，Ｃ３２４），（Ｃ３１５，Ｃ３２５）についても同様である。

＜４．第４実施形態＞
上記第１実施形態においては、一対の測距センサＣ３１１，Ｃ３１２に関して、その配置角度が互いに異なるとともに、垂直方向における位置も互いに異なる場合を例示した。しかしながら、これに限定されず、例えば、一対の測距センサ測距センサＣ３１１，Ｃ３１２に関して、センサ配置面内での垂直方向における位置が互いに同じである一方で、その配置角度が互いに異なるようにしてもよい。この第４実施形態においては、このような変形例について説明する。

図２５は、第４実施形態に係るセンサチップ２２７（２２７Ｄ）の一部を示す図である。

図２５に示すように、この第４実施形態においては、測距センサ群Ｃ３１は、第１実施形態と同様に配置されている。一方、測距センサ群Ｃ３２の配置が第１実施形態と相違する。

具体的には、測距センサＣ３２１は、測距センサＣ３１１に対して水平方向（直線ＬＣに平行な方向）に離間されて当該測距センサＣ３１１と同じ角度で配置された状態から、その左端位置を中心に時計回りに所定角度θ１回転されて配置されている。測距センサＣ３２１の左端は、測距センサＣ３１１と同様に、図２５の上下方向（垂直方向）において測距センサＣ３１３（，Ｃ３２３）から図２５の下向きに距離Ｄ１離れた位置に配置されている。このように、測距センサＣ３２１と測距センサＣ３１１との両者は、当該両者の一端側位置（左端側位置）が同じであり、且つ、当該両者の配置角度が互いに異なるように配置されている。

このような配置によれば、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、センサチップ２２７のセンサ配置面にて、歪曲曲線ＬＦ６，ＬＧ６に沿って配置されている。そのため、測距センサ対（Ｃ３１１，Ｃ３２１）は、互いに対応する像を正しく受光することができるので、上述の歪曲収差の影響を排除ないし抑制して、ＡＦ精度の低下を抑制することが可能である。なお、このような配置は、測距センサＣ３２１付近における歪曲曲線ＬＧ６の直線Ｌ１に対するズレ量が比較的小さいときに特に有用である。ここで、直線Ｌ１は、直線ＬＣから図２５の下向きに距離Ｄ１シフトした直線である。

その他の測距センサ対（Ｃ３１２，Ｃ３２２），（Ｃ３１４，Ｃ３２４），（Ｃ３１５，Ｃ３２５）についても同様である。

なお、ここでは、センサ配置面内での垂直方向において、測距センサＣ３２１の左端位置が測距センサＣ３１１と同じである場合を例示したが、これに限定されない。例えば、測距センサＣ３２１と測距センサＣ３１１との両者が、垂直方向における当該両者の平均位置が同じであり、且つ、当該両者の配置角度が互いに異なるように配置されてもよい。

＜５．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではなく、様々な改変が行われ得る。

たとえば、上記第１実施形態等においては、測距センサＣ３２１内の受光素子列が図１９のように配置されることによって、測距センサＣ３２１の配置角度を変更する場合を例示したが、これに限定されない。

具体的には、図２６に示すように測距センサＣ３２１内の受光素子列を配置するようにしてもよい。図２６と図１９とを比較すると、測距センサＣ３２１内の複数の受光素子のそれぞれが、直線ＬＣに対して所定角度傾斜θ１傾斜した直線（ないし曲線ＬＧ６）に沿って配置されている点では共通している。ただし、図２６においては、測距センサＣ３２１内の複数の受光素子のそれぞれが、測距センサＣ３１１内の複数の受光素子と同じ傾斜角度（垂直方向に対してゼロ）を有する状態で配置されている。そして、測距センサＣ３２１内の複数の受光素子ＲＥのそれぞれが、曲線ＬＧ６に沿うように少しずつその垂直位置をずらしながら配置されている。このように測距センサＣ３２１内の各受光素子ＲＥを配置することによっても、測距センサＣ３２１の配置角度を変更することができる。他の測距センサ（Ｃ３２２等）についても同様である。

あるいは、図２７に示すような遮光部ＳＲ１，ＳＲ２を測距センサＣ３２１内の受光素子列に対して設けるようにしてもよい。図２７においては、測距センサＣ３２１内の複数の受光素子のそれぞれは、測距センサＣ３１１内の複数の受光素子と同じ傾斜角度（垂直方向に対してゼロ）を有する状態で配置されている。具体的には、当該受光素子列は、水平方向に配列されており、各受光素子の垂直方向位置も互いに同じである。ただし、測距センサＣ３２１内の各受光素子ＲＥの受光領域の一部を覆う遮光部ＳＲ（ＳＲ１，ＳＲ２）が各受光素子ＲＥの上側と下側とにそれぞれ配置されている。遮光部ＳＲは、例えば半導体製造工程においてアルミニウム層などとして形成される。そして、各受光素子ＲＥにおいて上側遮光部ＳＲ１と下側遮光部ＳＲ２との間に位置する中間部分ＣＲが、測距センサＣ３２１の受光部として機能する。この中間部分ＣＲは、測距センサＣ３２１内の受光素子列において、遮光部ＳＲ１，ＳＲ２で覆われていない受光領域である。

図２７では、この中間部分ＣＲが水平方向に対して斜行するように、遮光部ＳＲが配置されている。具体的には、水平方向に（左から右へ）配列される受光素子列において、上側遮光部ＳＲ１と下側遮光部ＳＲ２とがそれぞれの垂直位置を同じ向き（例えば下側に）に徐々にずらしていくように配置される。これにより、当該中間部分ＣＲは、直線ＬＣに対して所定角度傾斜θ１傾斜した直線（ないし曲線ＬＧ６）に沿うように配置される。このように測距センサＣ３２１内の受光素子列に対して遮光部を設けることによっても、測距センサＣ３２１の配置角度を調整することができる。他の測距センサ（Ｃ３２２等）についても同様である。

また、上記第１実施形態（図１８，図２２）においては、測距センサＣ３１１は、歪曲曲線ＬＦ６にほぼ沿って配置されている状況を想定したが、これに限定されない。例えば、測距センサＣ３２１の配置角度θ１が、次の値θｄに実質的に等しい状況においても、上記と同様の効果を得ることができる。ここで、値θｄは、測距センサＣ３１１付近での曲線ＬＦ６の近似直線の傾きと測距センサＣ３２１付近での曲線ＬＧ６の近似直線の傾きとの差を表す。換言すれば、値θｄは、曲線ＬＦ６の近似直線と曲線ＬＧ６の近似直線との相対角度である。

このような変形例において、仮に、測距センサＣ３１１付近における曲線ＬＦ６の近似直線の傾きが比較的大きい状況を想定する。そのような状況においては、直線ＬＥ６上の光は測距センサＣ３１１に正確には到達せず、直線ＬＥ６に対して若干傾斜した直線ＬＨ６（不図示）上の光が測距センサＣ３１１に到達する。ただし、このような状況においても、配置角度θ１が値θｄに等しいときには、測距センサＣ３１１と測距センサＣ３２１とはいずれも被写体における同一部分の同一方向に関する光像の変化を正しく取得することができる。すなわち、測距センサＣ３１１と測距センサＣ３２１とは、それぞれ、直線ＬＨ６上の光像を受光する。したがって、ＡＦの方向に若干のずれが生じるが、正確なＡＦ動作が実現される。

また、上記各実施形態においては、コンデンサレンズ２２２によって糸巻き型の歪曲収差が生じている場合を例示したが、これに限定されない。例えば、樽型の歪曲収差（図２８参照）が生じている場合に上記の思想を適用するようにしてもよい。なお、樽型の歪曲収差が生じている場合には、対応する測距センサの配置角度等を上記各実施形態とは逆向きに変更するようにすればよい。例えば、測距センサＣ３１１に対して水平方向に所定距離離間した状態の測距センサＣ３２１（図２２参照）を、（図２２とは逆に、）「上向き」に所定距離（例えばｄ１）シフトし且つ「反時計回り」に所定角度（例えばθ１）回転させて配置すればよい。

また、上記各実施形態においては、撮影光学系からの光像の光軸ＬＸに対して水平方向にずれた光軸を有するコンデンサレンズ２２２ａ（２２２ｂ）を通過する分割光に関して、上記の思想を適用する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、光軸ＬＸを中心軸とするコンデンサレンズ２２２ｃを通過する分割光に関して上記の思想を適用するようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、ＡＦ制御部１１３がＡＦモジュール２０の外部に設けられる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ＡＦモジュール２０（焦点位置検出装置）が、ＡＦ制御部１１３と同様の制御部を内蔵するようにしてもよい。

１ 撮像装置
２０ ＡＦモジュール（焦点位置検出装置）
２２１ 視野マスク
２２，２２２ コンデンサレンズ
２５，２２５ 絞りマスク
２７，Ｃ３１１〜Ｃ３１５，Ｃ３２１〜Ｃ３２５ 測距センサ
２２６ レンズアレイ
２２７ センサチップ
Ｃ１０，Ｃ２０，Ｃ３０，Ｃ４０，Ｃ５０，Ｃ６０ 測距センサ群
ＦＲｉ 焦点検出領域
ＰＲ 撮影領域
ＳＲ，ＳＲ１，ＳＲ２ 遮光部

Claims (10)

1. 撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、
   前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群と、
   を備え、
   前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、
   前記第１の測距センサ対は、第１の測距センサと第２の測距センサとを有し、
   前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
   前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、
   前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとは、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であってその配置角度が互いに異なるように配置される
   焦点位置検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
   前記コンデンサレンズは、前記撮影光学系からの光像の光軸に対して所定方向にずれた光軸を有するコンデンサレンズである、焦点位置検出装置。
3. 請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
   前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとは、それぞれ、前記センサ配置面にて前記歪曲曲線に沿って配置される、焦点位置検出装置。
4. 請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
   前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第２の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第２の測距センサ対をさらに有し、
   前記第２の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から前記第１の方向に離間するとともに且つ前記第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
   前記第２の焦点検出領域の基準直線からのずれ量は、前記第１の焦点検出領域の前記基準直線からのずれ量よりも大きく、
   前記基準直線は、前記撮影領域内において、前記撮影領域内の中心を通り前記第１の方向に延びる直線であり、
   前記第２の測距センサ対は、前記センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向において互いに離間して配置されるとともに、前記第１の測距センサ対における相互間角度よりも大きな相互間角度を伴って配置される、焦点位置検出装置。
5. 請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
   前記第１の測距センサは、第１の受光素子列を有し、
   前記第２の測距センサは、第２の受光素子列を有し、
   前記第１の受光素子列の配列方向は、前記第２の受光素子列の配列方向と異なる、焦点位置検出装置。
6. 請求項１に記載の焦点位置検出装置において、
   前記第１の測距センサ対は、第１の測距センサと第２の測距センサとを有し、
   前記第１の測距センサは、第１の受光素子列を有し、
   前記第２の測距センサは、第２の受光素子列を有し、
   前記第２の受光素子列は、その受光領域の一部を遮光部によって覆われており、
   前記第２の受光素子列において前記遮光部で覆われていない受光領域の配列方向が、前記第１の受光素子列の配列方向と異なる、焦点位置検出装置。
7. 焦点位置検出装置であって、
   撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、
   前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群と、
   を備え、
   前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、
   前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
   前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、
   前記第１の測距センサ対は、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向である第３の方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であって前記第２の方向に対応する方向である第４の方向における位置が互いに異なるように配置される
   焦点位置検出装置。
8. 請求項７に記載の焦点位置検出装置において、
   前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第２の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第２の測距センサ対をさらに有し、
   前記第２の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から前記第１の方向に離間するとともに且つ前記第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
   前記第２の焦点検出領域の基準直線からのずれ量は、前記第１の焦点検出領域の前記基準直線からのずれ量よりも大きく、
   前記基準直線は、前記撮影領域内において、前記撮影領域内の中心を通り前記第１の方向に延びる直線であり、
   前記第２の測距センサ対は、前記センサ配置面にて、前記第３の方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であって前記第４の方向における位置が互いに異なるように配置され、
   前記第４の方向における前記第１の測距センサ対に関する相互間の位置ずれ量は、前記第４の方向における前記第２の測距センサ対に関する相互間の位置ずれ量よりも大きい、焦点位置検出装置。
9. 撮像装置であって、
   位相差方式の焦点位置検出装置と、
   前記焦点位置検出装置による測距結果を用いてＡＦ動作を実行するＡＦ制御手段と、
   を備え、
   前記焦点位置検出装置は、
   撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、
   前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群と、
   を有し、
   前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、
   前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
   前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、
   前記第１の測距センサ対は、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であってその配置角度が互いに異なるように配置される、撮像装置。
10. 撮像装置であって、
    位相差方式の焦点位置検出装置と、
    前記焦点位置検出装置による測距結果を用いてＡＦ動作を実行するＡＦ制御手段と、
    を備え、
    前記焦点位置検出装置は、
    撮影光学系からの光像を通過させるコンデンサレンズと、
    前記コンデンサレンズを通過した光束を受光する測距センサ群と、
    を有し、
    前記測距センサ群は、撮影領域内の中心から外れた位置に設定された第１の焦点検出領域に関する光束を分割して受光する第１の測距センサ対を有し、
    前記第１の焦点検出領域は、前記撮影領域内において、前記中心から第１の方向に離間するとともに且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向にも離間した位置で、前記第１の方向に伸延するように設定され、
    前記第１の焦点検出領域内における所定直線上の光束は、前記コンデンサレンズによって歪曲されて前記センサ配置面における歪曲曲線上に到達し、
    前記第１の測距センサ対は、センサ配置面にて、前記第１の方向に対応する方向において互いに離間して配置されるとともに、前記歪曲曲線上であって前記第２の方向に対応する方向における位置が互いに異なるように配置される、撮像装置。

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