焦点检测装置、焦点调节装置以及相机的制作方法

本发明涉及焦点检测装置、焦点调节装置以及相机。

背景技术：

已知有如下一种焦点检测装置，其针对呈二维状排列的微透镜分别排列多个受光元件，基于该多个受光元件的受光输出来检测被拍摄体像的像偏移量，即进行所谓的相位差检测方式的焦点检测。例如在专利文献1中，记载有通过生成至少3个信号列并求出多个像偏移量，来排除对于具有周期图案的被拍摄体的假对焦的焦点检测装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-304808号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在现有技术中，存在下述问题：在被拍摄体像的成像位置与预定焦平面大幅相离的情况下，焦点检测的精度会降低。

用于解决问题的技术方案

根据本发明的第1方案，焦点检测装置具备：拍摄部，其具有按每个微透镜设置有多个的受光部，对由透射光学系统后的来自被拍摄体的光形成的像进行拍摄；和焦点检测部，其根据由拍摄部拍摄到的、按每个微透镜形成的被拍摄体的像相对于微透镜的相对位置偏移，来检测光学系统的焦点状态。

根据本发明的第2方案，在第1方案的焦点检测装置中，优选：焦点检测部根据针对第1微透镜设置有多个的受光部的输出数据和针对第2微透镜设置有多个的受光部的输出数据的差分，来求出相对于微透镜的位置偏移。

根据本发明的第3方案，在第2方案的焦点检测装置中，优选：焦点检测部，根据一边改变针对第2微透镜设置有多个的受光部的输出数据相对于针对第1微透镜设置有多个的受光部的输出数据的偏离量而一边求出的差分成为最小的偏离量下的差分，来求出相对于微透镜的位置偏移。

根据本发明的第4方案，一种焦点检测装置，具备：拍摄部，其具有按每个微透镜设置有多个的受光部，对由透射光学系统后的来自被拍摄体的光形成的像进行拍摄；第1焦点检测部，其根据通过多个微透镜形成的、由拍摄部对通过光学系统的第1光瞳区域后的光进行拍摄得到的第1被拍摄体像和由拍摄部对通过光学系统的第2光瞳区域后的光进行拍摄得到的第2被拍摄体像的偏移，来检测光学系统的焦点状态；以及第2焦点检测部，其根据由拍摄部拍摄到的按每个微透镜形成的被拍摄体的像相对于微透镜的相对位置偏移，来检测光学系统的焦点状态。

根据本发明的第5方案，在第4方案的焦点检测装置中，优选：对通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测和通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第6方案，在第5方案的焦点检测装置中，优选：从通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测，向通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第7方案，在第6方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态，在焦点偏移量大于预定阈值的情况下，向通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第8方案，在第6方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态，在焦点偏移量的可靠性小于预定值的情况下，向通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第9方案，在第6方案的焦点检测装置中，优选：在第1焦点检测部无法算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态的情况下，向通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第10方案，在第5方案的焦点检测装置中，优选：从通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测，向通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第11方案，在第10方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态，在焦点偏移量为预定阈值以下的情况下，向通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第12方案，在第10方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态，在焦点偏移量的可靠性为预定值以上的情况下，向通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第13方案，在第10方案的焦点检测装置中，优选：在第1焦点检测部能够算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态的情况下，向通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测进行切换。

根据本发明的第14方案，在第5方案的焦点检测装置中，优选：进行：通过第1焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测和通过第2焦点检测部进行的对光学系统的焦点状态的检测。

根据本发明的第15方案，在第14方案的焦点检测装置中，优选：利用第1焦点检测部和第2焦点检测部中的最先检测到光学系统的焦点状态的一方，来进行对光学系统的焦点状态的检测。

根据本发明的第16方案，在第14方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部和第2焦点检测部都算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态，将由第1焦点检测部算出的光学系统的焦点偏移量和由第2焦点检测部算出的光学系统的焦点偏移量这双方的焦点偏移量作为光学系统的焦点偏移量。

根据本发明的第17方案，在第16方案的焦点检测装置中，优选：将由第1焦点检测部算出的光学系统的焦点偏移量和由第2焦点检测部算出的光学系统的焦点偏移量的加权平均作为光学系统的焦点偏移量。

根据本发明的第18方案，在第1或第2方案的焦点检测装置中，优选：焦点检测部算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态。

根据本发明的第19方案，在第4～17方案中任一方案的焦点检测装置中，优选：第1焦点检测部和第2焦点检测部都算出光学系统的焦点偏移量作为光学系统的焦点状态。

根据本发明的第20方案，一种焦点调节装置，具备：第18或19方案的焦点检测装置；和焦点调节部，其根据焦点偏移量来进行光学系统的焦点调节。

根据本发明的第21方案，一种相机，具备第1～19方案中任一方案的焦点检测装置。

根据本发明的第22方案，一种相机，具备第20方案的焦点调节装置。

根据本发明的第23方案，一种焦点检测装置，具备：多个微透镜，其配置成供透射成像光学系统后的光束入射；多个受光元件组，其与多个微透镜分别相对应地配置，各自由多个受光元件构成；第1焦点检测部，其基于从多个受光元件组输出的受光输出来运算第1被拍摄体像与第2被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量来检测成像光学系统的第1离焦量，所述第1被拍摄体像是由穿过成像光学系统的第1光瞳区域后的被拍摄体光形成的像，所述第2被拍摄体像是由通过成像光学系统的与第1光瞳区域不同的第2光瞳区域后的被拍摄体光形成的关于与第1被拍摄体像相同的被拍摄体部分的像；第2焦点检测部，其基于从多个受光元件组输出的受光输出来运算第3被拍摄体像与第4被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量来检测成像光学系统的第2离焦量，所述第3被拍摄体像是通过多个微透镜中的第1微透镜在受光元件组上形成的像，所述第4被拍摄体像是关于与第3被拍摄体像相同的被拍摄体部分而通过多个微透镜中的与第1微透镜不同的第2微透镜在受光元件组上形成的像；以及输出部，其输出基于通过第1焦点检测部检测到的第1离焦量和通过第2焦点检测部检测到的第2离焦量的第3离焦量。

根据本发明的第24方案，在第23方案的焦点检测装置中，优选：输出部，在第1离焦量为预定阈值以下且第1离焦量的可靠性为预定阈值以上的情况下，输出第1离焦量作为第3离焦量，在除此以外的情况下，输出第2离焦量作为第3离焦量。

根据本发明的第25方案，在第23方案的焦点检测装置中，优选：输出部，输出第1离焦量和第2离焦量的加权平均作为第3离焦量。

根据本发明的第26方案，一种焦点调节装置，具备：第23～25方案中任一方案的焦点检测装置；和焦点调节部，其基于由输出部输出的第3离焦量来进行成像光学系统的焦点调节。

根据本发明的第27方案，一种相机，具备第23～25方案中任一方案的焦点检测装置。

附图说明

图1是示出应用了本发明的镜头更换式相机系统的剖视图。

图2是焦点检测装置104的立体图。

图3是说明通过第1焦点检测装置301进行的焦点检测方法的图。

图4是说明通过第2焦点检测装置302进行的焦点检测方法的图。

图5是通过机身控制装置101执行的焦点调节控制的流程图。

图6是离焦量(Defocusing Value)运算处理的流程图。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1是示出应用了本发明的镜头更换式相机系统的剖视图。相机1由相机机身100和能够相对于相机机身100装卸的更换镜头200构成。

在更换镜头200设置有由多个透镜202、203、204构成的成像光学系统205。来自被拍摄体的光束穿过成像光学系统205而入射于相机机身100。此外，在图1中图示为成像光学系统205是由3个透镜构成的，但也可以由任意个数的透镜构成。

成像光学系统205中所包含的透镜203是调节成像光学系统205的焦点位置的聚焦透镜。聚焦透镜203经由未图示的驱动机构而与透镜驱动装置206连接。透镜驱动装置206具有步进马达等未图示的致动器，驱使聚焦透镜203在沿着成像光学系统205的光轴L的方向D上移动。

相机机身100具有对由成像光学系统205成像的被拍摄体像进行拍摄的、CCD和/或CMOS等拍摄元件102。拍摄元件102的拍摄面被配置成与成像光学系统205的预定焦平面一致。在相机机身100内的、成像光学系统205与拍摄元件102的拍摄面之间，设置有半透半反镜103。半透半反镜103例如由薄膜镜(pellicle mirror)等构成，使来自成像光学系统205的被拍摄体光的一部分透射至拍摄元件102，使剩余的光向相机机身100的上部反射。该反射光入射于在相机机身100的上部设置的焦点检测装置104。关于焦点检测装置104的构成，将在后面详细描述。

相机机身100具备由微处理器和/或其外围电路构成的机身控制装置101。机身控制装置101通过读入并执行预先存储于未图示的存储介质的预定的控制程序，来控制相机机身100的各部分。更换镜头200具有同样地由微处理器和/或其外围电路构成的透镜控制装置201。透镜控制装置201通过读入并执行预先存储于未图示的存储介质的预定的控制程序，来控制更换镜头200的各部分。此外，也可以由进行与上述控制程序相当的工作的电子电路来构成机身控制装置101和/或透镜控制装置201。

机身控制装置101与透镜控制装置201构成为能够经由设置于镜头座周边的未图示的电气接点而相互通信。机身控制装置101通过经由该电气接点的数据通信，例如将聚焦透镜203的驱动指令等发送给透镜控制装置201。此外，该数据通信也可以通过除经由电气接点的电信号的收发以外的方法(例如无线通信、光通信等)来进行。

当进行预定的焦点调节操作(例如，未图示的释放开关(release switch)的半按操作)时，焦点检测装置104检测成像光学系统205的离焦量。之后，机身控制装置101将用于驱使聚焦透镜203移动与从焦点检测装置104输出的离焦量相应的量的驱动指令发送给透镜控制装置201。透镜控制装置201根据该驱动指令，使透镜驱动装置206驱使聚焦透镜203移动。由此，针对预定的被拍摄体对焦。

在相机1的背面，设置有例如由液晶等显示元件构成的监视屏(monitor)110。机身控制装置101使用该监视屏110，进行例如使拍摄到的静态图像数据和/或动态图像数据再生、使相机1的拍摄参数(光圈数值、快门速度等)的设定菜单和/或穿通图像(through image，实时取景图像)等显示。

在相机机身100的上部，设置有具有液晶等显示元件的电子取景器单元108。拍摄者能够从取景器部107经由目镜106对在电子取景器单元108的显示元件显示的被拍摄体像等进行视觉辨认。在将相机1设定为拍摄模式的期间，机身控制装置101每隔预定间隔(例如60分之1秒)使拍摄元件102拍摄被拍摄体像，基于该拍摄信号制作透视图像并使其显示于监视屏110和/或电子取景器单元108。

当在拍摄模式时进行预定的静态图像拍摄操作(例如，未图示的释放开关的全按操作)时，机身控制装置101进行拍摄控制。此时，机身控制装置101控制未图示的快门等来使拍摄元件102拍摄被拍摄体像。并且，对从拍摄元件102输出的拍摄信号施加各种图像处理，生成静态图像数据并存储于未图示的存储介质(例如存储卡等)。

(焦点检测装置104的说明)

图2是焦点检测装置104的立体图。焦点检测装置104由微透镜阵列11以及设置于微透镜阵列11的后侧的受光元件阵列12构成。

在微透镜阵列11，呈二维状地三角排列有多个微透镜13。在此，三角排列是指在奇数行和偶数行中使微透镜13的相位各错开一半的排列。在以下的说明中，假设各微透镜13具有焦距f、直径d。例如，微透镜阵列11中的微透镜13的间距为d。

通过半透半反镜103反射后的被拍摄体光穿过某个微透镜13而入射于受光元件阵列12的受光面。在受光元件阵列12的受光面(微透镜阵列11侧的面)，供穿过各微透镜13后的光束入射的受光元件组14呈二维状排列有多个。1个受光元件组14由呈5列5行排列的共计25个受光元件构成。也就是说，穿过某1个微透镜13后的光束入射于某1个受光元件组14，构成该受光元件组14的多个受光元件对该光束受光。

微透镜阵列11的表面(供被拍摄体光入射的面)的、不存在微透镜13的部位由遮光掩模覆盖。因此，没有穿过微透镜13的光束不会入射到受光元件阵列12。

受光元件阵列12配置于从微透镜阵列11离开与微透镜13的焦距f相应的距离的位置。也就是说，从微透镜13的顶点到受光元件阵列12的受光面的距离等于焦距f。在图2中，为了方便起见，示出的微透镜阵列11与受光元件阵列12的间隔比实际的间隔大。

焦点检测装置104配置成成像光学系统205(图1)的预定焦平面与微透镜13的成像光学系统205侧的顶点大致一致。换言之，拍摄元件102(图1)的拍摄面和微透镜阵列11具有关于成像光学系统205的出射光瞳处于共轭位置的关系。

此外，在图2中，仅示出了微透镜阵列11和受光元件阵列12的一部分。实际上，存在更多的微透镜13和受光元件组14。另外，1个受光元件组14所包含的受光元件的个数可以多于或少于25个，其排列也可以与图2所示的排列不同。

受光元件阵列12连接有第1焦点检测装置301和第2焦点检测装置302。第1焦点检测装置301和第2焦点检测装置302分别利用不同的方法来检测成像光学系统205(图1)的离焦量。焦点检测装置104具有输出装置303。输出装置303基于由第1焦点检测装置301和第2焦点检测装置302各自检测到的离焦量，来决定最终的离焦量，并输出给机身控制装置101(图1)。以下，依次对第1焦点检测装置301和第2焦点检测装置302的焦点检测方法进行说明。

(第1焦点检测装置301的说明)

第1焦点检测装置301如以下所详细描述那样，基于从多个受光元件组14输出的受光输出来运算第1被拍摄体像与第2被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量来检测成像光学系统205的离焦量，所述第1被拍摄体像是由穿过成像光学系统205的第1光瞳区域后的被拍摄体光形成的像，所述第2被拍摄体像是由穿过成像光学系统205的与第1光瞳区域不同的第2光瞳区域后的被拍摄体光形成的、关于与第1被拍摄体像相同的被拍摄体部分的像。

图3的(a)是从图2所示的多个受光元件组14中挑选出在焦点检测中所使用的1列受光元件组14而得到的图。在图3的(a)中，示出了5个受光元件组14，但实际上优选选择出更多的受光元件组14。以下，对在此进行的说明中所使用的受光元件组14标注受光元件组14a～14e这各自不同的标号来进行说明。

图3的(b)是示意性地示出了图3的(a)所示的受光元件组14a～14e的与测距光瞳的关系的图。微透镜13a～13e配置成其顶点与成像光学系统205的预定焦平面17大致一致。微透镜13c将配置于其背后的一对受光元件16lc、16rc的形状投影到从微透镜13c离开投影距离18的出射光瞳20上，该投影形状形成测距光瞳21、22。投影距离18是根据微透镜13c的曲率、折射率、微透镜13c与受光元件阵列12之间的距离等而决定的距离。一对测距光瞳21、22与一对受光元件16lc、16rc经由微透镜13c而处于共轭的关系。

此外，在以上的说明中，为了方便起见，例示了属于光轴L上的受光元件组14c的一对受光元件16lc、16rc和一对测距光瞳21、22，但在处于离开光轴L的位置的受光元件组中，一对受光元件也分别对从一对测距光瞳来到各微透镜的光束受光。

受光元件16lc输出与由穿过测距光瞳22并射向微透镜13c的焦点检测光束24在微透镜13c上形成的像的强度对应的受光信号。同样，受光元件16rc输出与由穿过测距光瞳21并射向微透镜13c的焦点检测光束23在微透镜13c上形成的像的强度对应的受光信号。

因此，通过从如图3的(a)那样呈直线状配置的多个受光元件组14a～14e分别得到与测距光瞳21和测距光瞳22对应的一对受光元件的受光输出，可得到关于分别穿过测距光瞳21和测距光瞳22的焦点检测光束在受光元件阵列12上形成的一对像的强度分布的信息。若对这些信息进行周知的像偏移检测运算，则可检测到所谓的光瞳分割型相位差检测方式下的一对像的像偏移量。而且，通过对像偏移量进行与一对测距光瞳21、22的重心间隔相应的变换运算，可算出当前的成像面相对于预定焦平面17的偏差即离焦量。

对像偏移检测运算和变换运算进行具体说明，首先，关于受光元件组14a，第1焦点检测装置301将中央左端的3个受光元件16la的受光输出相加后得到的值设为a(1)。同样，关于受光元件组14b～14e的每一个，将中央左端的3个受光元件16lb～16le的受光输出分别相加，设为a(2)～a(5)。接下来，关于受光元件组14a～14e的每一个，将中央右端的3个受光元件16ra～16re的受光输出分别同样地相加，设为b(1)～b(5)。这样制作出的一对信号列a(i)和b(i)是关于上述一对像的强度分布的信息。第1焦点检测装置301在一对信号列a(i)与b(i)之间，将各信号列一点点错开并进行相关运算，而算出每个偏移量的相关量。然后，根据该结果求出相关量为极小的偏移量(相关为极大的偏移量)。第1焦点检测装置301通过将该偏移量乘以预定的变换系数，而算出被拍摄体像相对于预定焦平面17的离焦量。

此外，为了进行焦点检测而从多个受光元件组14中选择的一列受光元件组14可通过任意的方法来决定。例如，既可以让用户指定想要对焦的被拍摄体的位置而选择处于该位置的受光元件组14，也可以选择拍摄画面的中央等预先决定的位置的受光元件组14。

(第2焦点检测装置302的说明)

第2焦点检测装置302如以下详细描述那样，基于从多个受光元件组14输出的受光输出来运算第3被拍摄体像与第4被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量来检测成像光学系统205的离焦量，所述第3被拍摄体像是通过多个微透镜13中的第1微透镜在受光元件组14上形成的像，所述第4被拍摄体像是关于与第3被拍摄体像相同的被拍摄体部分通过多个微透镜13中的与第1微透镜不同的第2微透镜在受光元件组14上形成的像。

图4是示意性地示出在成像面19大幅离开预定焦平面的情况下的、成像面19与受光元件组14的关系的图。在成像面19某种程度地离开预定焦平面17(图3)、即微透镜13的顶点的情况下，在各受光元件组14，通过各微透镜13形成被拍摄体像。此时，通过各微透镜13形成的各被拍摄体像具有与微透镜13的位置相应的视差。

例如在图4中，考虑成像面19上的某一点P1。穿过成像光学系统205并集中于点P1的被拍摄体光穿过点P1而入射于多个微透镜13a～13e。该被拍摄体光中的、射向微透镜13c的被拍摄体光30c通过微透镜13c而入射于受光元件组14c内的受光元件16c。受光元件16c位于受光元件组14c的中央。

相对于此，射向靠左1个的微透镜13b的被拍摄体光30b通过微透镜13b而入射于受光元件组14b内的受光元件16b。受光元件16b位于从受光元件组14b的中央靠左1个的位置。射向从微透镜13c靠左2个的微透镜13a的被拍摄体光30a通过微透镜13a而入射于受光元件组14a内的受光元件16a。受光元件16a位于从受光元件组14a的中央靠左2个的位置。

这样，形成点P1的被拍摄体光集中于与微透镜13的相对位置相应的受光元件组14内的位置。此时的受光元件组14内的入射位置的偏移量、即通过微透镜13形成的被拍摄体像的像偏移量根据成像面19的位置而变化。具体而言，若成像面19靠近预定焦平面17，则像偏移量变大，若成像面19远离预定焦平面17，则像偏移量变小。

第2焦点检测装置302利用以上的原理来运算成像光学系统205的离焦量。例如，关于相邻的一对受光元件组14c、14d，首先选择在相邻方向上呈一列排列的受光元件列16x、16y(图3的(a))。在此，将来自一对受光元件列16x、16y的受光输出设为一对信号列c(i)和d(i)。并且，根据下式(1)，生成一对信号列c(i)、d(i)的差分列e(i)。

【式1】

$e\left(i\right)=\underset{j}{\Σ}|c(j+i)-d\left(j\right)|...\left(1\right)$

上式(1)是运算在信号列c、d彼此在相邻方向上错开了i个的情况下、信号列彼此以何种程度一致的式子。第2焦点检测装置302从使i在一定范围(例如-5～+5)内错开而生成的差分列e(i)中寻找最小值。之后，利用周知的内插法，运算信号列彼此的差成为最小的位置、即像偏移量。若将这样运算出的像偏移量设为x，则离焦量Y能够通过下式(2)而运算出。在此，f是微透镜13的焦距，d是微透镜13的间距。

Y＝fd/x…(2)

此外，信号列的比较不一定在相邻的受光元件组14彼此间进行。例如，也可以在隔开1个的受光元件组14彼此间进行信号列的比较。此时的受光元件组14彼此的距离成为基线长。也就是说，通过在相隔的受光元件组14彼此间进行上述的运算，也能够应对像偏移量大的情况。例如，也可以使第2焦点检测装置302构成为，首先在相邻的受光元件组14彼此间进行上述的运算，在由此运算出的离焦量Y的可靠性低的情况下，在相隔更远的受光元件组14彼此间重新进行上述的运算。

这样，相对于第1焦点检测装置301从多个微透镜13一点点收集受光信号来生成一对信号列a(i)、b(i)的情形，第2焦点检测装置302通过将在一对受光元件组14c、14d上形成的像直接比较，来检测离焦量。即，第2焦点检测装置302根据针对微透镜13c设置有多个的受光元件组14c的输出数据和针对微透镜13d设置有多个的受光元件列组14d的输出数据的差分，求出相对于微透镜13的位置偏移。具体而言，第2焦点检测装置302根据改变受光元件组14d的输出数据相对于受光元件组14c的输出数据的偏离量i而求出的差分成为最小的偏离量下的差分，求出相对于微透镜13的位置偏移。

(输出装置303的说明)

上述第1焦点检测装置301具有如下特征：在成像面19(图4)靠近预定焦平面17(图3)的情况下能够进行高精度的焦点检测，但若成像面19远离预定焦平面17，则焦点检测的精度会降低。这是因为，当成像面19远离预定焦平面17时，用于检测相位差的一对信号列a(i)、b(i)变得平坦，难以通过相关运算来运算像偏移量。

另一方面，上述第2焦点检测装置302与此相反而具有如下特征：在成像面19(图4)靠近预定焦平面17(图3)的情况下，焦点检测的精度低，当成像面19离开预定焦平面17一定程度以上时，焦点检测的精度变高。这是因为，成像面19越靠近预定焦平面17，则通过微透镜13在受光元件组14上形成的被拍摄体像越模糊。

这样，第1焦点检测装置301与第2焦点检测装置302具有相反的特性。于是，输出装置303基于第1焦点检测装置301的焦点检测结果和第2焦点检测装置302的焦点检测结果，不受成像面19(图4)与预定焦平面17(图3)的距离的影响地，始终输出高精度的离焦量。即，切换通过第1焦点检测装置301进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测和通过第2焦点检测装置302进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测。

具体而言，输出装置303首先使第1焦点检测装置301运算离焦量。并且，在由此运算出的离焦量大于预定阈值的情况下，或者由此运算出的离焦量的可靠性低于一定程度的情况下，或者无法由此运算出离焦量的情况下，使第2焦点检测装置302运算离焦量，并将该离焦量作为最终的离焦量而输出。即，从通过第1焦点检测装置301进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测，切换为通过第2焦点检测装置302进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测。另一方面，在通过第1焦点检测装置301而运算出了预定阈值以下且具有一定程度以上的可靠性的离焦量的情况下，将该离焦量作为最终的离焦量而输出。此外，在上次处理中输出了通过第2焦点检测装置302运算出的离焦量作为最终的离焦量的情况下，在本次处理中通过第1焦点检测装置301运算出预定阈值以下且具有一定程度以上的可靠性的离焦量时，最终的离焦量切换为通过第1焦点检测装置301运算出的离焦量。换言之，从通过第2焦点检测装置302进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测，切换为通过第1焦点检测装置301进行的对成像光学系统205的焦点状态的检测。

(焦点调节控制的说明)

图5是通过机身控制装置101执行的焦点调节控制的流程图。图5所示的处理包含于由机身控制装置101从未图示的存储器读入并执行的控制程序。

首先，在步骤S100中，机身控制装置101判定是否由用户进行了预定的焦点调节操作(例如释放开关的半按操作)。机身控制装置101反复执行步骤S100，直到焦点调节操作被进行为止，在进行了焦点调节操作的情况下，前进至步骤S110。机身控制装置101在步骤S110中进行受光元件阵列12的累积控制，在步骤S120中读出各受光元件组14的受光输出。

在步骤S130中，机身控制装置101使焦点检测装置104运算离焦量。然后，在步骤S160中判定是否需要驱动聚焦透镜203，即是否已处于对焦状态，若处于对焦状态则结束图6的处理。另一方面，在没有处于对焦状态的情况下前进至步骤S150，根据算出的离焦量来运算对焦所需的聚焦透镜203的驱动量。然后，在步骤S170中，机身控制装置101驱使聚焦透镜203移动与运算出的驱动量相应的量。具体而言，机身控制装置101向透镜控制装置201发送驱动命令，以驱使聚焦透镜203移动与在步骤S150中运算出的透镜驱动量相应的量。透镜控制装置201根据该驱动命令，使透镜驱动装置206驱使聚焦透镜203移动。之后，机身控制装置101使处理前进至步骤S110。

图6是从图5的步骤S130调出的离焦量运算处理的流程图。首先，在步骤S200中，第1焦点检测装置301基于在图5的步骤S120中读出的受光输出来运算离焦量。在步骤S210中，输出装置303判定在步骤S200中是否运算出了预定阈值以下且具有一定程度以上的可靠性的离焦量。在运算出了这样的离焦量的情况下，输出装置303使处理前进至步骤S240。在步骤S240中，输出装置303将通过第1焦点检测装置301在步骤S200中运算出的离焦量作为最终的离焦量而输出至机身控制装置101。另一方面，在步骤S200中没有运算出上述那样的离焦量的情况下，输出装置303使处理前进至步骤S220。

在步骤S220中，第2焦点检测装置302基于在图5的步骤S120中读出的受光输出来运算离焦量。在步骤S230中，输出装置303将通过第2焦点检测装置302在步骤S220中运算出的离焦量作为最终的离焦量而输出至机身控制装置101。

根据上述第1实施方式的相机系统，能够得到如下的作用效果。

(1)第1焦点检测装置301基于从多个受光元件组14输出的受光输出来运算第1被拍摄体像与第2被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量来检测成像光学系统205的离焦量，所述第1被拍摄体像是由穿过成像光学系统205的第1光瞳区域21后的被拍摄体光23形成的像，所述第2被拍摄体像是由穿过成像光学系统205的第2光瞳区域22后的被拍摄体光24形成的像。第2焦点检测装置302基于从多个受光元件组14输出的受光输出来运算第3被拍摄体像与第4被拍摄体像的像偏移量，并根据该像偏移量检测成像光学系统205的离焦量，所述第3被拍摄体像是通过多个微透镜13中的第1微透镜13b在受光元件组14b上形成的像，所述第4被拍摄体像是通过多个微透镜13中的第2微透镜13c在受光元件组14c上形成的像。输出装置303基于通过第1焦点检测装置301检测到的离焦量和通过第2焦点检测装置302检测到的离焦量，输出最终的离焦量。由于这样做，所以能够精度良好地进行焦点检测。

(2)输出装置303在通过第1焦点检测装置301检测到的离焦量为预定阈值以下且其可靠性为预定阈值以上的情况下，将通过第1焦点检测装置301检测到的离焦量作为最终的离焦量输出，在除此以外的情况下，将通过第2焦点检测装置302检测到的离焦量作为最终的离焦量输出。由于这样做，所以能够精度良好地进行焦点检测。

如下的变形也处于本发明的范围内，也可以将变形例中的一个或多个与上述实施方式组合。

(变形例1)

在图3中，例示了为了焦点检测而选择在横向上排列的5个受光元件组14a～14e的情形，但也可以选择在除此以外的方向上呈一列排列的受光元件组14。另外，既可以选择多于或少于5个的受光元件组14，也可以不必一定选择连续的受光元件组14。例如也可以选择隔开1个地排列的受光元件组14。

另外，在焦点检测时，也可以从如图3的(a)所示那样的左右两端的3个受光元件以外选择为了制作一对信号列而选择的受光元件。而且，不必一定进行像素加法运算。也就是说，在图3的(a)中通过将3个受光元件的受光输出合计来制作a(1)、a(2)等的值，但也可以将1个受光元件的受光输出设为a(1)、a(2)等。

(变形例2)

也可以使微透镜阵列11和受光元件阵列12与图2所图示的不同。例如，可以通过正方排列等与图2所示的排列不同的排列方法来排列微透镜13和受光元件组14的排列。也可以使微透镜13的形状成为圆形以外(例如六边形等)的形状。另外，构成受光元件组14的受光元件的排列也可以是正方排列以外的排列。例如，受光元件组14既可以将受光元件排列成与微透镜13的形状相符的接近圆形的形状，也可以将受光元件呈横一列或纵一列等排列。另外，也可以省略微透镜13间的遮光掩模。

另外，受光元件组14也可以不像图2所示那样各自独立。也就是说，在受光元件阵列12中也可以呈二维状地铺满有多个受光元件。在该情况下，将由1个微透镜13覆盖的多个受光元件当作1个受光元件组14。

(变形例3)

也可以将本发明应用于具有快速复位反光镜(quick return mirror)的所谓的单眼反射式相机。在该情况下，在快速复位反光镜的背面设置副反射镜，使快速复位反光镜构成为入射到快速复位反光镜的被拍摄体光的一部分透射快速复位反光镜而入射于副反射镜，通过副反射镜反射后的被拍摄体光入射于焦点检测装置104即可。另外，也可以如焦点检测装置104那样利用微透镜阵列11和受光元件阵列12构成拍摄元件102，通过该受光元件阵列12来进行焦点检测和对静态图像的拍摄这双方。

(变形例4)

输出装置303决定最终的离焦量的方法也可以与上述实施方式不同。例如，也可以将利用下式(3)对通过第1焦点检测装置301运算出的离焦量(以下，记为y₁)和通过第2焦点检测装置302运算出的离焦量(以下，记为y₂)进行加权平均后的离焦量Y作为最终的离焦量。

Y＝ty₁-(1-t)y₂…(3)

上式(3)中的权重t例如能够如下求出。若将成像光学系统205的最接近距离设为y₀，将成像光学系统205的焦距设为f₀，则从无限远到最接近的范围被压缩成通过下式(4)表示的像面距离h。

【式2】

$h=\frac{f_0^2}{y_0-f_0}...\left(4\right)$

应该求出的成像面19(图4)处于该像面距离h之中。因此，若将其变形为下式(5)，则能够求出权重t。此外，下式(5)中的y_h是用于决定权重t的假定的离焦量，将通过第1焦点检测装置301运算出的离焦量y₁和通过第2焦点检测装置302运算出的离焦量y₂中的某一方代入即可。

【式3】

$t=|1-\frac{y_h}{h}|\mathrm{...}\left(5\right)$

也可以代替上式(3)而使用下式(6)来求出2个离焦量的加权平均。在下式(6)中，将上式(3)的离焦量置换为离焦量的倒数。离焦量的精度相对于离焦量的倒数是线性的，所以由此能够精度更好地运算出加权平均。

【式4】

$\frac{1}{Y}=\frac{t}{y_1}-\frac{1-t}{y_2}\mathrm{...}\left(6\right)$

输出装置303也可以构成为利用上述以外的方法来决定最终的离焦量。例如，也可以不是单纯地运算加权平均，而是利用一方的离焦量来修正另一方的离焦量。

进而，也可以使焦点检测装置104进行假对焦(false focusing)的检测。如上所述，可认为在处于能够利用第1焦点检测装置301精度良好地运算出离焦量的状态时，第2焦点检测装置302处于无法运算出离焦量的状态，反之也成立。于是，例如，在利用第1焦点检测装置301和第2焦点检测装置302中的一方得到了已对焦这一检测结果时，在由另一方也运算出了具有一定的可靠性的离焦量的情况下，能够判定为前者的检测结果为假对焦。

(变形例5)

如图3所例示那样，在第1实施方式中，预定焦平面17与微透镜13的顶点大致一致，但本发明不限于这样的实施方式。即，也可以将预定焦平面17设定在离开微透镜13的顶点的位置。

只要不有损于本发明的特征，则本发明就不限定于上述实施方式，关于在本发明的技术构思的范围内所能考虑到的其他方式，也包含于本发明的范围内。

以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文而编入本文。

日本国专利申请2014年第13483号(2014年1月28日申请)

附图标记的说明

1…相机；100…相机机身；101…机身控制装置；102…拍摄元件；103…半透半反镜；104…焦点检测装置；106…目镜；108…电子取景器单元；110…监视屏；200…更换镜头；201…透镜控制装置；202、204…透镜；203…聚焦透镜；205…成像光学系统；206…透镜驱动装置；301…第1焦点检测装置；302…第2焦点检测装置；303…输出装置。