(57)【要約】【課題】斜め方向にコントラストを有する被写体に対しても、高精度に焦点検出を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮影レンズの瞳領域を相関方向に分割した第１及び第２の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する第１及び第２の結像エリアを有する２次元の撮像素子と、第１の結像エリアにおいて、相関方向及び相関方向と直交する方向の２つの方向とは異なる所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が相関方向に並んだ第１のライン信号を形成し、第２の結像エリアにおいて、所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が相関方向に並んだ第２のライン信号を形成し、第１のライン信号と第２のライン信号を用いて相関演算を行う演算部とを備える。【選択図】  図５Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの瞳領域を相関方向に分割した第１及び第２の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する第１及び第２の結像エリアを有する２次元の撮像素子と、
前記第１の結像エリアにおいて、前記相関方向及び該相関方向と直交する方向の２つの方向とは異なる所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第１のライン信号を形成し、前記第２の結像エリアにおいて、前記所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第２のライン信号を形成し、前記第１のライン信号と前記第２のライン信号を用いて相関演算を行う演算手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記相関演算の結果から、さらに前記撮影レンズのデフォーカス量を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記相関方向は、前記撮像装置の水平方向に対して斜めの方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記相関方向は、画素の対角方向であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画素の信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路をさらに備え、前記所定の方向とは、画素の信号が前記ＡＤ変換回路に転送される方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記ＡＤ変換回路は、前記撮像素子の画素列ごとに配置され、前記所定の方向とは、前記画素の列方向であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記加算された画素が前記相関方向に並んだ複数のライン信号を用いて前記相関演算を行い、得られた複数の相関演算の結果に基づいて、結果としての位相差を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記複数の相関演算の結果を平均または重みづけ平均することにより、前記結果としての位相差を算出することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数のライン信号を出力する画素の配置形状がほぼ平行四辺形の形状であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記相関方向に応じて、前記所定の方向を変更することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像素子は、焦点検出用の撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像素子は、１つの単位画素に複数の光電変換素子が配置された撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
撮影レンズの瞳領域を相関方向に分割した第１及び第２の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する第１及び第２の結像エリアを有する２次元の撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
前記第１の結像エリアにおいて、前記相関方向及び該相関方向と直交する方向の２つの方向とは異なる所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第１のライン信号を形成し、前記第２の結像エリアにおいて、前記所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第２のライン信号を形成し、前記第１のライン信号と前記第２のライン信号を用いて相関演算を行う演算工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における焦点検出技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像装置において、自動焦点検出機能は必須であり、位相差検出方式の自動焦点検出機能を備える撮像装置が広く普及している。位相差検出方式は、被写体からの光をセパレータレンズ（メガネレンズ）により２つの像（ペア像）に分離し、それらの位相差から焦点状態を検出する方式である。
【０００３】
特許文献１には、エリアセンサを構成する各画素が４つの光電変換部を備えており、それらの光電変換部の組み合わせを変えてペア像を形成することにより、垂直／水平／斜めなど複数の相関方向で被写体の焦点状態を検出することができる焦点検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−２９３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、斜めの相関方向を持つ光電変換部（以下、画素と呼ぶ）の組み合わせに着目すると、画素が菱形で隣接しているため、焦点検出誤差が大きくなることがある。これについて、もう少し詳しく説明する。
【０００６】
図１０は、従来技術における斜め方向の画素の位置関係を示す図である。ここでは、ペア像をＡ像、Ｂ像とし、Ａ像とＢ像の位相は０．５画素シフトしている。図１０のように、細線がＢ像の画素の角に接した位置にあるとき、Ａ像の画素では、画素の中央付近で細線からの光を受光しているので、細線のコントラストを検出することができる。一方、Ｂ像の画素では、細線が画素の端に位置するため、細線のコントラストを検出することができない。図１０に示す位置以外の位置に細線が位置する場合でも、コントラストを有する被写体、すなわち細線の位置により、Ａ像、Ｂ像の受光量が大きく変化し、位相差の検出誤差が大きくなる。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、斜め方向にコントラストを有する被写体に対しても、高精度に焦点検出を行うことができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズの瞳領域を相関方向に分割した第１及び第２の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する第１及び第２の結像エリアを有する２次元の撮像素子と、前記第１の結像エリアにおいて、前記相関方向及び該相関方向と直交する方向の２つの方向とは異なる所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第１のライン信号を形成し、前記第２の結像エリアにおいて、前記所定の方向に画素の加算を行い、加算された画素が前記相関方向に並んだ第２のライン信号を形成し、前記第１のライン信号と前記第２のライン信号を用いて相関演算を行う演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、斜め方向にコントラストを有する被写体に対しても、高精度に焦点検出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの側面図。
【図２】第１の実施形態における焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図３】第１の実施形態における焦点検出センサの回路図。
【図４】第１の実施形態における焦点検出センサの駆動タイミングを示した図。
【図５Ａ】第１の実施形態における焦点検出センサ上の結像エリアの拡大図。
【図５Ｂ】第１の実施形態における焦点検出センサ上の結像エリアの拡大図。
【図５Ｃ】第１の実施形態における焦点検出センサ上の結像エリアの拡大図。
【図６】第１の実施形態におけるカメラの動作を説明するためのフローチャート。
【図７】第１の実施形態における焦点調節処理の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】第２の実施形態における焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図９】第２の実施形態における撮像素子の画素の一部を抜き出して示した平面図。
【図１０】従来技術における斜め方向の画素の位置関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの側面図である。
【００１３】
図１において、デジタルカメラ１００は、カメラ本体１０１と、レンズ（撮影レンズ）１５０とを備える。なお、図１では、説明を分かりやすくするために内部の構成が透視して示されている。カメラ本体１０１は、ＣＰＵ１０２、メモリ１０３、撮像素子１０４、シャッター１０５、ハーフミラー１０６、ピント板１０７、測光センサ１０８、ペンタプリズム１０９、光学ファインダー１１０、サブミラー１１１を備える。さらに、カメラ本体１０１は、視野マスク１１２、赤外カットフィルタ１１３、フィールドレンズ１１４、絞り１１５、二次結像レンズ１１６、焦点検出センサ（焦点検出用センサ）１１７を有する焦点検出部１２０を備える。レンズ１５０は、ＬＰＵ１５１、レンズ群１５２を備える。
【００１４】
ＣＰＵ１０２は、マイクロコンピュータからなり、カメラ本体１０１における各制御を行う。メモリ１０３は、ＣＰＵ１０２に接続されたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリであり、ＣＰＵ１０２によって実行されるプログラムや各データを格納する。撮像素子１０４は、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含むＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなり、レンズ１５０から入射した光が被写体像として結像される。シャッター１０５は、開閉駆動可能であり、非撮影時には閉じて撮像素子１０４を遮光し、撮影時には開いて撮像素子１０４を露光させる。ハーフミラー１０６は、非撮影時にレンズ１５０から入射した光の一部を反射してピント板１０７に結像させる。測光センサ１０８は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備え、測光演算、顔検出演算、追跡演算、及び光源検知等の被写体認識処理を行う。ペンタプリズム１０９は、ピント板１０７を通過した光を測光センサ１０８及び光学ファインダー１１０に向けて反射させる。
【００１５】
また、ハーフミラー１０６は、レンズ１５０から入射した光の一部を透過させる。透過された光は、後方のサブミラー１１１で下方へ曲げられて、視野マスク１１２、赤外カットフィルタ１１３、フィールドレンズ１１４、絞り１１５、二次結像レンズ１１６を経て光電変換素子が２次元状に配置された焦点検出センサ１１７上に結像される。焦点検出部１２０は、この像を光電変換して得られる画像信号に基づいて、レンズ１５０の焦点状態を検出する。
【００１６】
ＬＰＵ１５１は、マイクロコンピュータからなり、レンズ１５０におけるレンズ群１５２を移動させる制御を行う。例えば、ＬＰＵ１５１は、ピントのずれ量を示すデフォーカス量をＣＰＵ１０２から受信すると、そのデフォーカス量に基づいてレンズ群１５２をピントが合う位置（以下、「フォーカシング位置」という）に移動させる。
【００１７】
図２は焦点検出系の光束を概念的に説明する斜視図である。
【００１８】
図２において、被写体ＯＢＪからの光束は、レンズ１５０の複数の瞳領域を通過し、視野マスク１１２近傍のピント面Ｐ（一次結像面）で結像される。一次結像面で結像された被写体像は、複数のセパレータレンズ（メガネレンズ）で構成された二次結像レンズ１１６で複数のペア像に分割され、焦点検出センサ１１７に再結像される。この焦点検出センサ１１７で光電変換したペア像を相関演算することにより、デフォーカス量を求めることができる。
【００１９】
被写体ＯＢＪからの複数の光束のうち、瞳領域２０１ａ，２０１ｂを通過した光束は、焦点検出センサ１１７の水平方向の相関を持つ２つの結像エリア５０１ａ，５０１ｂに結像される。また、被写体ＯＢＪからの複数の光束のうち、瞳領域２０２ａ，２０２ｂを通過した光束は、焦点検出センサ１１７の垂直方向の相関を持つ２つの結像エリア５０２ａ，５０２ｂに結像される。
【００２０】
被写体ＯＢＪからの複数の光束のうち、瞳領域２０３ａ，２０３ｂを通過した光束は、２つの結像エリア５０３ａ，５０３ｂに、瞳領域２０４ａ，２０４ｂを通過した光束は、２つの結像エリア５０４ａ，５０４ｂに結像される。これらは斜め方向の相関（画素の対角方向の相関）を持つ。
【００２１】
図３は、第１の実施形態における焦点検出センサ１１７の構成を示す図である。
【００２２】
焦点検出センサ１１７は２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサであり、図３では、説明を分かりやすくするために、その一部の画素（２列×４行画素の範囲）を示している。実際には、図３に示した画素を多数配置し、高解像度の画像の取得を可能としている。
【００２３】
図３において、焦点検出センサ１１７の各画素３０は、ＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換部１、フォトゲート２、転送スイッチＭＯＳトランジスタ３を備える。また、一画素おきに、リセット用ＭＯＳトランジスタ４、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５、水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ６を備える。また、各画素列には、ソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタ７、出力転送ＭＯＳトランジスタ９、列ＡＤ回路（列ＡＤ変換回路）１３が配置されている。列ＡＤ回路１３にはＤＦＥ回路１４が接続されている。垂直走査回路１５により各読み出し行が選択される。
【００２４】
次に、図４は、焦点検出センサ１１７の動作を示すタイミングチャートである。図３、図４を用いて焦点検出センサ１１７の動作について説明する。
【００２５】
まず、垂直走査回路１５からの出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ０，φＰＧ００，φＰＧｅ０をハイとして、リセット用ＭＯＳトランジスタ４をオンさせるとともに、フォトゲート２の電荷をリセットする。
【００２６】
時刻ＰＴ０において、制御パルスφＳ０をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ６をオンさせ、第１行、第２行のＦＤ部を選択する。次に、制御パルスφＲ０をローとし、ＦＤ部２１のリセットを止め、ＦＤ部２１をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５のゲート・ソース間をスルーとする。その後、時刻ＰＴ１において制御パルスφＴＳをハイとして出力転送ＭＯＳトランジスタ９をオンさせ、ＦＤ部２１の暗電圧をソースフォロワ動作で列ＡＤ回路１３に出力させる。そして、ＦＤ部２１の暗出力を列ＡＤ回路１３でデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換された暗電圧値のデータＮをＤＦＥ１４で一旦記憶する。
【００２７】
次に、第１行の画素３０−１１及び画素３０−１２の光電変換出力を行うため、第１行の制御パルスφＴＸ００をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ３をオンさせた後、時刻ＰＴ２ において制御パルスφＰＧ００をローとする。この時、フォトゲート２の下に拡がっていたポテンシャル井戸を上げて、光発生キャリアをＦＤ部２１に完全転送させるような電圧関係とすることが好ましい。
【００２８】
時刻ＰＴ２でフォトダイオードからなる光電変換部１からの電荷がＦＤ部２１に転送されることにより、ＦＤ部２１の電位が光電変換部１の受光量に応じて変化する。この時、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ５がフローティング状態であるので、時刻ＰＴ３において制御パルスφＴＳをハイとして、ＦＤ部２１の電位を列ＡＤ回路１３に出力し、明出力をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された明出力電圧値のデータＳは、ＤＦＥ１４でＳ−Ｎの演算を行うことにより処理され、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを低減した信号が得られる。
【００２９】
また画素３０−１１、３０−１２の明出力データＳと暗出力データＮは列ＡＤ回路１３で同時にデジタル変換され、ＤＥＦ１４でＳ−Ｎが演算される。変換された明出力から暗出力が差し引かれたデジタルデータは、ＤＦＥ回路１４でパルスタイミングが制御され、ＣＰＵ１０２へ出力される。
【００３０】
列ＡＤ回路１３に明出力Ｓを出力した後、制御パルスφＲ０をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ４を導通させ、ＦＤ部２１を電源電圧ＶＤＤにリセットする。第１行目のデジタルデータの出力が終わったら、第２行目ラインの読み出しを行う。第２行目の画素３０−２１と画素３０−２２の読み出しは、制御パルスφＴＸｅ０、制御パルスφＰＧｅ０を同様に駆動させ、制御パルスφＴＳにハイパルスを供給して、暗出力データＮ及び明出力データＳを取り出す。以上の駆動により、第１行目、第２行目の読み出しが夫々独立に行える。
【００３１】
この後、垂直走査回路を走査させ、同様に第２ｎ＋１行、第２ｎ＋２行（ｎ＝１，２，…）の読み出しを行えば全画素独立出力を行うことができる。即ち、ｎ＝１の場合は、まず制御パルスφＳ１をハイとし、次にφＲ１をローとし、続いて制御パルスφＴＳ，φＴＸ０１をハイとし、制御パルスφＰＧ０１をロー、制御パルスφＴＳをハイとして画素３０−３１，３０−３２の画素信号を読み出す。続いて、制御パルスφＴＸｅ１，φＰＧｅ１及び上記と同様の制御パルスを印加して、画素３０−４１，３０−４２の画素信号を読み出す。
【００３２】
ここで、列ＡＤ回路１３は各画素から列出力線を介して出力される電圧をランプ電圧と比較器により比較する、公知のランプ回路タイプのＡＤ変換器である。ランプ電圧との比較開始から不図示のカウンタをスタートさせ、比較結果が反転するまでの時間を計測することにより画素信号をデジタル信号に変換する。この構成の場合、ランプ電圧の傾き誤差やカウンタのスタートタイミングの誤差などにより水平方向にショットノイズが発生する場合がある（以下、横縞ランダムノイズと記す）。
【００３３】
図３のＤＦＥ１４で、Ｓ−Ｎの演算を行うことにより、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを低減した信号が得られるが、低輝度環境下ではＳＮが低下してしまう。そこで、画素加算することが有効である。図５を用いて、画素加算の方法について説明する。
【００３４】
図５Ａ〜図５Ｃは、焦点検出センサ１１７上の結像エリアの拡大図である。図５Ａは、図２に示した結像エリア５０１ａの画素領域を抜き出して示している。ここでは、垂直方向（画素列方向）に４画素分を加算することにより、太線で囲った画素範囲における相関演算用の１画素を形成する。更に、破線で囲った相関演算用のＡ像ライン信号としてライン５０５，５０６，５０７の３ラインの信号を用いる。同様に、結像エリア５０１ｂの画素からＢ像ライン信号として３ラインを用いる。まずは１ラインについて相関演算を行い、相関量を算出する。ここでは、特許第６２５４７８０号公報に記載の相関演算を行う。画素をシフトさせながら、Ａ像とＢ像の差分量を画素毎に計算し、その総和を相関量とする。他の２ライン目、３ライン目についても同様に相関量を演算する。３ライン分の相関量を合計した後、相関量が最も小さくなる画素シフト量を位相差の算出結果とする。この位相差結果からデフォーカス量を算出する。
【００３５】
図２に示した水平方向の相関方向を持つ結像エリア５０１ａ及び５０１ｂでは、垂直方向に４画素加算することにより、画素ランダムノイズだけでなく、水平方向に発生する横縞ランダムノイズに対してもＳＮを向上させることができる。つまり、画素の加算方向を列出力線（垂直出力線）の方向、つまり画素の信号が列ＡＤ回路１３に転送される方向とすることにより、画素ランダムノイズだけでなく、水平方向に発生する横縞ランダムノイズに対してもＳＮを向上させることができる。また、４画素加算×３ラインではなく、１２画素加算×１ラインでもＳＮは向上するが、斜め線のように、被写体のコントラストが加算方向に対して斜め分布している場合、コントラストの分解能が低下してしまうので４画素加算×３ラインの方が検出精度は高くなる。
【００３６】
図５Ｂは、図２に示した結像エリア５０２ａの画素領域を抜き出して示している。ここでは、水平方向に４画素分を加算することにより、太線で囲った画素範囲における相関演算用の１画素を形成する。更に、破線で囲った相関演算用のＡ像ライン信号としてライン５０８，５０９，５１０の３ラインを用いる。同様に結像エリア５０２ｂの画素からＢ像ライン信号として３ラインの信号を用いる。
【００３７】
図２に示した垂直方向の相関方向を持つ結像エリア５０２ａ及び５０２ｂでは、水平方向に４画素加算することにより、画素ランダムノイズに対してはＳＮを向上させることができる。しかしながら、水平方向に発生する横縞ランダムノイズに対しては画素加算する効果が無い。したがって、水平方向の相関方向を持つ結像エリア５０１ａ及び５０１ｂと比べると焦点検出精度は低くなる。
【００３８】
図５Ｃは、図２に示した相関方向が斜め方向である結像エリア５０３ａの画素領域を抜き出して示している。ここでは、上記の斜め方向及びそれに直交する方向とは異なる垂直方向（所定の方向）に４画素分を加算することにより、太線で囲った画素範囲における相関演算用の１画素を形成する。更に、破線で囲った相関演算用のＡ像ライン信号としてライン５１１，５１２，５１３の３ラインを用いる。同様に、結像エリア５０３ｂの画素からＢ像ライン信号として３ラインを用いる。ここでは、水平方向ではなく垂直方向に４画素加算することにより、隣接した画素が点で接することを防止している。
【００３９】
また、図５Ａに示した水平方向の相関方向を持つ結像エリア５０１ａ及び５０１ｂと同様に、垂直方向、つまり画素の信号が列ＡＤ回路１３に転送される方向に画素加算を行うことにより、画素ランダムノイズと水平方向に発生する横縞ランダムノイズに対してもＳＮを向上させることができる。
【００４０】
更に、１〜３ラインを合わせた場合の画素の配置形状を平行四辺形にすることにより、結像エリアに対してラインの長さＬを最大限に長くできる。したがって、位相差演算を行う際の画素シフト量が多くなるので、デフォーカス検出範囲を広くすることができる。
【００４１】
斜め方向のもう片側の結像エリア５０４ａ及び５０４ｂについては、図５Ｃと同様であり、垂直方向に画素加算し相関方向（斜め方向）にラインを形成すればよい。
【００４２】
図６は、本実施形態のデジタルカメラ１００によって実行される撮像制御処理の手順を示すフローチャートである。図６の処理は、ＣＰＵ１０２がメモリ１０３に格納されたプログラムを実行することによって行われ、デジタルカメラ１００が起動している場合を前提とする。
【００４３】
Ｓ１０１では、ＣＰＵ１０２は、シャッタスイッチの半押しでオンとなるスイッチＳＷ１がオンされたか否かを判定する。スイッチＳＷ１がオンされていれば、Ｓ１０２に進み、オンされていなければ、そのまま待機する。
【００４４】
Ｓ１０２では、ＣＰＵ１０２は測光センサ１０８を制御してＡＥ処理を行う。これにより、定常光における被写体の輝度情報を含む測光値（以下、「定常光における測光値」）を得ることができる。また、定常光における測光値に基づいて撮影時の絞り値やＩＳＯ感度等の露出制御値と、焦点検出センサ１１７における蓄積時間を決定する。
【００４５】
Ｓ１０３では、ＣＰＵ１０２は、焦点検出センサ１１７を制御して位相差方式のＡＦ（オートフォーカス）処理を行う。ＣＰＵ１０２は算出したデフォーカス量をＬＰＵ１１９に送信する。これにより、ＬＰＵ１１９が受信したデフォーカス量に基づいてレンズ群１５２をフォーカシング位置に移動させる。なお、ＡＦ処理の詳細は図７のフローチャートを用いて後述する。
【００４６】
Ｓ１０４では、ＣＰＵ１０２は、シャッタスイッチの全押しでオンとなるスイッチＳＷ２がオンされたか否かを判定する。スイッチＳＷ２がオンされていれば、Ｓ１０５に進み、オンされていなければ、Ｓ１０１に戻る。
【００４７】
Ｓ１０５では、ＣＰＵ１０２は本撮影を行い、本フローの処理を終了する。
【００４８】
図７は、図６のＳ１０３におけるＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。
【００４９】
Ｓ２０１では、ＣＰＵ１０２は、図６のＳ１０２で得られたで被写体輝度情報を含む測光値に基づいて決定した蓄積時間で焦点検出センサ１１７に蓄積動作を行わせ、焦点検出センサ１１７から出力されたデジタルの画素データを受信する。焦点検出センサ１１７の動作は、図３及び図４を用いて説明した通りである。
【００５０】
Ｓ２０２では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２０１で得られた結像エリア毎の画素信号から位相差を算出し、デフォーカス量を算出する。結像エリア内の画素の加算方向や相関演算用ラインの形成方法などは図５で説明した通りである。
【００５１】
ここでは、複数の相関方向のデフォーカス量が算出され、平均や重みづけ平均するなどして最終的なデフォーカス量が得られる。あるいは、複数の相関方向のうち、いずれかのデフォーカス量を選択してもよい。選択方法に特に制限はないが、ペア像の波形の相関性が高い、コントラストが高いといった、デフォーカス量の信頼度が高いと考えられる一つを選択することができる。
【００５２】
Ｓ２０３では、ＣＰＵ１０２は、レンズ１５０が合焦状態となったか否かを判定する。具体的には、Ｓ２０２で算出されたデフォーカス量が所望の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数（例えば２０μｍ））であれば合焦と判断する。例えば、レンズの絞り値Ｆ＝２．０であれば、デフォーカス量が１０μｍ以下なら合焦と判断し、ＡＦ処理を終了する。
【００５３】
一方、Ｓ２０３において、いずれのデフォーカス量も１／４Ｆδより大きいならば、Ｓ２０４において、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２０２で求めたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ１５０にレンズ群１５２を駆動するように指示する。そして、ＣＰＵ１０２は、処理をＳ２０１に戻し、合焦状態と判断されるまで、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の動作を繰り返す。
【００５４】
以上説明したように、異なる相関方向を持つ結像エリア毎に最適な方向に画素を加算し、演算することにより、ＡＦ精度を向上させることが可能となる。
【００５５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態のデジタルカメラの構成は、第１の実施形態のデジタルカメラの構成と同様であるため、その説明を省略する。第２の実施形態では、撮像素子１０４で焦点検出を行う点が、第１の実施形態と異なる。撮像素子１０４は２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサであり、焦点検出センサ１１７と同様の回路構成である。
【００５６】
図８は、レンズ１５０の射出瞳から出射した光束が、撮像素子１０４の単位画素に入射する様子を示す概念図である。
【００５７】
図８において、単位画素１１００は２×２個のフォトダイオード１１０１，１１０２，１１０３，１１０４を有する。単位画素１１００の前面には、カラーフィルタ１００２、マイクロレンズ１００３が配置されている。レンズ１５０は、射出瞳１０１０を有する。射出瞳１０１０から出射した光束の中心を光軸１００１とすると、射出瞳１０１０を通過した光は、光軸１００１を中心として単位画素１１００に入射する。
【００５８】
２×２個のフォトダイオード１１０１，１１０２，１１０３，１１０４により、レンズ１５０の射出瞳１０１０は分割される。異なる瞳領域から入射する光をそれぞれ受光するフォトダイオード１１０１，１１０２，１１０３，１１０４の組み合わせを変えてペア像を形成することにより、焦点検出が可能となる。
【００５９】
図９は、撮像素子１０４に配置された複数の画素の一部を抜き出して示した平面図である。破線で示した丸い枠で囲った２×２個の画素が単位画素１１００に相当する。図９は、相関方向が斜め方向である場合の画素の加算を示し、第１の実施形態の図５Ｃに対応している。
【００６０】
図９において、太枠で囲った垂直方向に並んだ４画素を加算したものが、Ａ像の１画素である。そして、相関方向である斜め方向にシフトさせながら同様に垂直方向の４画素を加算し、相関演算用のＡ像ライン信号を１ライン形成する。ハッチングした画素をＢ像とし、Ａ像と同じく相関方向である斜め方向にシフトさせながら垂直方向に４画素ずつ加算することによりＢ像ライン信号を１ライン形成する。
【００６１】
このように、相関演算用のＡ像ライン信号とＢ像ライン信号を形成することにより、撮像素子１０４で焦点検出を行う装置においても、図５Ｃの場合と同様の効果を得ることが可能となる。
【００６２】
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
【００６３】
（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。
【符号の説明】
【００６４】
１００：デジタルカメラ、１０１：カメラ本体、１０２：ＣＰＵ、１０３：メモリ、１０４：撮像部、１０５：シャッター、１０８：測光センサ、１１７：焦点検出センサ、１５０：レンズ、１５１：ＬＰＵ、１５２：レンズ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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