(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差ＡＦ方式及びコントラストＡＦ方式により前記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、前記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第２の信号検出部とを含み、
前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、それぞれ、位相差ＡＦ方式での合焦制御において位相差が検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、
複数の前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群と、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第１のペアと、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置された複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群と、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第２のペアとが形成できるように前記撮像素子に配置され、
前記位相差ＡＦ方式により合焦位置を決定する位相差ＡＦ処理部と、
前記コントラストＡＦ方式により合焦位置を決定するコントラストＡＦ処理部と、
前記位相差ＡＦ処理部又はコントラストＡＦ処理部のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置への前記撮像光学系の合焦制御を行うシステム制御部と、を備え、
前記位相差ＡＦ処理部は、
前記第１のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、前記第１のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を生成するとともに、前記第２のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、前記第２のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を生成する一致度生成部と、
前記第１の一致度と前記第２の一致度に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出部と、を有し、
前記システム制御部は、前記信頼性判定値算出部が算出した判定値に基づいて、前記第１のペア及び前記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定し、判定結果に基づいて前記位相差ＡＦ処理部又はコントラストＡＦ処理部のいずれか一方を選択する
撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記第１の信号検出部と当該第１の信号検出部に対して前記検出方向に交差する方向に配置された前記第２の信号検出部との信号検出部ペアを複数含み、
前記複数の信号検出部ペアは、前記第１の信号検出部と前記第２の信号検出部との位置関係が互いに逆になる第１の信号検出部ペアと第２の信号検出部ペアを含み、
前記撮像素子は、前記第１の信号検出部ペアと前記第２の信号検出部ペアが前記検出方向に交互に並ぶペアラインを有し、
前記一致度生成部は、前記ペアラインに含まれる前記第１の信号検出部ペアを前記第１のペアとし、前記ペアラインに含まれる前記第２の信号検出部ペアを前記第２のペアとして前記第１の一致度及び前記第２の一致度を求める、又は、前記ペアラインに含まれる信号検出部を前記検出方向に直交する方向での位置が同じ信号検出部からなる２つのグループに分けた状態での一方のグループを前記第１のペアとし、他方のグループを前記第２のペアとして前記第１の一致度及び前記第２の一致度を求める撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記一致度生成部は、前記ペアを構成する２つの信号検出部群の各々から出力される検出信号群同士の相関演算の結果を、当該ペアによって撮像される２つの像の一致度として生成する撮像装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記一致度生成部は、前記ペアを構成する２つの信号検出部群から出力される前記第１の信号検出部の検出信号の積算値及び前記第２の信号検出部の検出信号の積算値の比を、当該ペアによって撮像される２つの像の一致度として生成する撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記一致度生成部は、前記撮像素子の撮像面に設定されるＡＦエリアを複数ブロックに分割し、各ブロックにおいて前記ブロックにある前記ペアの各信号検出部の検出信号を利用して前記一致度を求め、
前記信頼性判定値算出部は、前記ブロック毎に、前記一致度に基づいて前記信頼性を判定するための判定値を算出し、
前記システム制御部は、前記複数ブロックのうち、前記信頼性が閾値よりも低いと判定されたブロックを除くブロックにある前記信号検出部の検出信号を用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
【請求項６】
撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差ＡＦ方式及びコントラストＡＦ方式により前記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置の合焦制御方法であって、
前記撮像素子は、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、前記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第２の信号検出部とを含み、
前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、それぞれ、位相差ＡＦ方式での合焦制御において位相差が検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、
複数の前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群と、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第１のペアと、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置された複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群と、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第２のペアとが形成できるように前記撮像素子に配置され、
前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、前記第１のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を生成するとともに、前記第２のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、前記第２のペアの前記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を生成する一致度生成ステップと、
前記第１の一致度と前記第２の一致度に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出ステップと、
前記信頼性判定値算出ステップで算出した判定値に基づいて、前記第１のペア及び前記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、
前記信頼性判定ステップの判定結果に基づいて前記位相差ＡＦ処理方式又はコントラストＡＦ処理方式のいずれか一方を選択するＡＦ処理方式選択ステップと、
を備える合焦制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び合焦制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。
【０００３】
これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式（例えば特許文献３参照）が採用されている。コントラストＡＦ方式と位相差ＡＦ方式にはそれぞれに利点があるため、これらを併用する撮像装置も提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
位相差ＡＦ方式は、高周波被写体がある場合にはその信頼性が低くなることが知られている。そこで、特許文献２では、被写体に周期パターンがあるかどうかを通常画素の周波数解析から判断し、周期パターンがある場合にコントラストＡＦ方式で合焦制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３９９４２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４２９４号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１３０４７１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように、通常画素の検出信号を用いて位相差ＡＦ方式の信頼性を判定するのでは、この判定に時間がかかるため、主要被写体に焦点を合わせるまでの時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、位相差ＡＦ方式の信頼性判定を高速に行うことのできる撮像装置及び合焦制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像装置は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差ＡＦ方式及びコントラストＡＦ方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第２の信号検出部とを含み、上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、それぞれ、位相差ＡＦ方式での合焦制御において位相差が検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、複数の上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、複数の上記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群と、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第１のペアと、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置された複数の上記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群と、上記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第２のペアとが形成できるように上記撮像素子に配置され、上記位相差ＡＦ方式により合焦位置を決定する位相差ＡＦ処理部と、上記コントラストＡＦ方式により合焦位置を決定するコントラストＡＦ処理部と、上記位相差ＡＦ処理部又はコントラストＡＦ処理部のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置への上記撮像光学系の合焦制御を行うシステム制御部と、を備え、上記位相差ＡＦ処理部は、上記第１のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、上記第１のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を生成するとともに、上記第２のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、上記第２のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を生成する一致度生成部と、上記第１の一致度と上記第２の一致度に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出部と、を有し、上記システム制御部は、上記信頼性判定値算出部が算出した判定値に基づいて、上記第１のペア及び上記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定し、判定結果に基づいて上記位相差ＡＦ処理部又はコントラストＡＦ処理部のいずれか一方を選択するものである。
【０００９】
本発明の合焦制御方法は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差ＡＦ方式及びコントラストＡＦ方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置の合焦制御方法であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第２の信号検出部とを含み、上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、それぞれ、位相差ＡＦ方式での合焦制御において位相差が検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、複数の上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部は、複数の上記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群と、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第１のペアと、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置された複数の上記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群と、上記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第２のペアとが形成できるように上記撮像素子に配置され、上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、上記第１のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を生成するとともに、上記第２のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を利用して、上記第２のペアの上記第１の信号検出部及び第２の信号検出部を含む画素によって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を生成する一致度生成ステップと、上記第１の一致度と上記第２の一致度に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出ステップと、上記信頼性判定値算出ステップで算出した判定値に基づいて、上記第１のペア及び上記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、上記信頼性判定ステップの判定結果に基づいて上記位相差ＡＦ処理方式又はコントラストＡＦ処理方式のいずれか一方を選択するＡＦ処理方式選択ステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、位相差ＡＦ方式の信頼性判定を高速に行うことのできる撮像装置及び合焦制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。
【図３】図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。
【図４】図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。
【図５】図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】ペアラインに設定する画素ペアの変形例を示す図である。
【図７】図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図８】位相差検出方向に伸びる直線Ｌの例を示す図である。
【図９】図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【図１２】図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【図１３】図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【図１４】図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３の構成の変形例を示す図である。
【図１５】撮像装置としてスマートフォンを説明する図である。
【図１６】図１５のスマートフォンの内部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すデジタルカメラは、フォーカスレンズ及びズームレンズ等を含む撮影レンズ１と、絞り２とを有するレンズ装置を備える。レンズ装置は撮像光学系を構成する。レンズ装置はカメラ本体に着脱可能でも固定でもどちらでもよい。撮影レンズ１は少なくともフォーカスレンズを含んでいればよい。
【００１５】
カメラ本体は、レンズ装置を通して被写体を撮像するＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の固体撮像素子５と、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は固体撮像素子５に内蔵されることもある。
【００１６】
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり、撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置の調整を行ったりする。更に、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介して絞り２の開口量を制御することにより、露光量の調整を行う。
【００１７】
また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００１８】
システム制御部１１は、後述する様に、コントラストＡＦ処理部１８と位相差ＡＦ処理部１９のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ１の合焦制御を行う。
【００１９】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、コントラストＡＦ方式により合焦位置を決定するコントラストＡＦ処理部１８と、位相差ＡＦ方式により合焦位置を決定する位相差ＡＦ処理部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。
【００２０】
メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、コントラストＡＦ処理部１８、位相差ＡＦ処理部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００２１】
図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。
【００２２】
固体撮像素子５は、行方向Ｘ及びこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置される受光面５０を有する。この受光面５０には、フォーカスを合わせる対象となるエリアであるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設けられている。
【００２３】
ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。
【００２４】
受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、ＡＦエリア５３は、受光面５０に隙間無く設けてあってもよい。
【００２５】
図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。
【００２６】
ＡＦエリア５３には、画素５１が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。
【００２７】
図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１）には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１）には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１）には“Ｂ”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。
【００２８】
ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素５１）が位相差検出用画素５２となっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１と、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに同色の画素で最近接するＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。
【００２９】
図４は、図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。
【００３０】
図４に示すように、位相差検出用画素５２は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの２種類の画素を含む。
【００３１】
位相差検出用画素５２Ａは、撮影レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部である。
【００３２】
位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部である。
【００３３】
なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮影レンズ１を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。
【００３４】
各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。
【００３５】
撮像用画素５１の開口の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。
【００３６】
この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で近接して配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。
【００３７】
図４に示すように、ＡＦエリア５３には、位相差検出用画素５２Ａと、この位相差検出用画素５２Ａに対して、位相差の検出方向（行方向Ｘ）に直交する方向に所定距離を空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとからなる画素ペアＰ１と、画素ペアＰ１において位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの位置関係を逆にした画素ペアＰ２とが行方向Ｘに交互に配置されたペアラインが少なくとも１つ設けられている。
【００３８】
このペアラインは、位相差の検出方向に並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａからなる第１の信号検出部群（全画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａ）、及び、第１の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向（下方向）に同一距離（１画素分の距離）で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる信号検出部群（全画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ｂ）の第１のペアと、第１の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して同一方向（斜め右下方向）に同一距離で配置されかつ検出方向に並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａからなる第２の信号検出部群（全画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａ）、及び、第２の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して上記下方向とは異なる方向である上方向に同一距離（１画素分の距離）で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる信号検出部群（全画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ｂ）の第２のペアとから構成されたものということもできる。
【００３９】
図１に示す位相差ＡＦ処理部１９は、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂから読み出される検出信号群を用いて上記一対の光束によって形成される２つの像の相対的な位置ずれ量である位相差量を演算する。
【００４０】
そして、位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差量に基づいて、撮影レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向、すなわちデフォーカス量を求める。位相差ＡＦ処理部１９は、このデフォーカス量からフォーカスレンズの合焦位置を決定する。位相差ＡＦ処理部１９とシステム制御部１１は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を用いた位相差ＡＦ方式により撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
【００４１】
図１に示すコントラストＡＦ処理部１８は、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３によって撮像される画像を解析し、周知のコントラストＡＦ方式によって撮影レンズ１の合焦位置を決定する。
【００４２】
即ち、コントラストＡＦ処理部１８は、システム制御部１１の制御によって撮影レンズ１のフォーカスレンズ位置を動かしながら、動かした位置（複数の位置）毎に得られる画像のコントラスト（明暗差）を求める。そして、コントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定する。
【００４３】
なお、ＡＦエリア５３は１つだけでなく、連続して並ぶ複数個を選択できるようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態のデジタルカメラは、ＡＦを行う指示があると、位相差ＡＦ方式による合焦制御又はコントラストＡＦ方式による合焦制御をシステム制御部１１が行う。このとき、どちらの方式で合焦制御を行うべきかを、システム制御部１１が判定し、最適な方式で合焦制御を行う。以下、ＡＦ指示がなされてからのデジタルカメラの動作について説明する。
【００４５】
図５は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。
【００４６】
ＡＦ指示があると、まず、位相差ＡＦ処理部１９が、選択されたＡＦエリア５２にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を取得する（ステップＳ４１）。
【００４７】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、１つのペアラインを構成する画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群同士の相関演算を行う（ステップＳ４２）。
【００４８】
具体的には、一方の検出信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、他方の検出信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータをシフト量“ｄ”ずらしたときの以下の式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｃ［ｄ］を求める。
【００４９】
【数１】
0006053652.tif 000002
【００５０】
以下では、ステップＳ４２の相関演算の結果をＣ１［ｄ］とする。相関演算結果Ｃ１［ｄ］は、画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
【００５１】
続いて、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、上記１つのペアラインを構成する画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群同士の相関演算を行う（ステップＳ４３）。
【００５２】
この相関演算結果をＣ２［ｄ］とする。相関演算結果Ｃ２［ｄ］は、画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
【００５３】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］とを用いて、上記１つのペアラインに含まれる位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値Ｊ１を生成する（ステップＳ４４）。
【００５４】
ペアラインに結像する被写体の空間周波数が低い場合、横軸にシフト量ｄをとり、縦軸にＣ［ｄ］をとったときのグラフの形状は、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］でほぼ同じになる。しかし、ペアラインに結像する被写体の空間周波数が高い場合、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］とで、上記グラフの形状は大きく異なる。
【００５５】
このように、同じ被写体が結像される領域であるにも関わらず、その領域にある２つの画素ペアＰ１，Ｐ２とで相関演算の結果が異なるのでは、相関演算の結果が誤りである可能性が高く、このペアラインの位相差検出用画素の検出信号を用いて決めた合焦位置の信頼性は低いと判断できる。
【００５６】
そこで、位相差ＡＦ処理部１９は、Ｃ１［ｄ］に基づくグラフの形状とＣ２［ｄ］に基づくグラフの形状とを比較することで、信頼性判定値Ｊ１を生成する。
【００５７】
具体的には、次の式（２）の演算を行って信頼性判定値Ｊ１を生成する。
【００５８】
【数２】
0006053652.tif 000003
【００５９】
式（２）の分子は、Ｃ１［ｄ］に基づくグラフの形状とＣ２［ｄ］に基づくグラフの形状とが近い場合は小さな値となり、この２つの形状が異なる場合は大きな値になる。
【００６０】
したがって、システム制御部１１は、ステップＳ４４で信頼性判定値Ｊ１が生成された後、信頼性判定値Ｊ１と予め設定された閾値ＴＨ１とを比較し、Ｊ１が閾値ＴＨ１以上の場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。また、システム制御部１１は、信頼性判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１未満の場合（ステップＳ４５：ＮＯ）には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。
【００６１】
システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が低いと判定した場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）は、コントラストＡＦ処理部１８を選択して、コントラストＡＦ処理部１８により合焦位置を決定させる。そして、決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ１の合焦制御を行う（ステップＳ４６）。
【００６２】
システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が高いと判定した場合（ステップＳ４５：ＮＯ）は、位相差ＡＦ処理部１９を選択して、位相差ＡＦ処理部１９により合焦位置を決定させる。そして、決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ１の合焦制御を行う（ステップＳ４７）。
【００６３】
なお、選択されたＡＦエリア５３に複数のペアラインがある場合、位相差ＡＦ処理部１９は、ペアライン毎にステップＳ４２〜Ｓ４４の処理を行って信頼性判定値Ｊ１を生成する。
【００６４】
そして、システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１未満となるペアラインが１つでもある場合は、選択されたＡＦエリア５３については、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。そして、ステップＳ４７において、信頼性判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１未満となるペアラインから読み出した検出信号を利用して合焦位置を決定する。
【００６５】
つまり、システム制御部１１は、信頼性が閾値よりも低いと判定されたペアラインを除くペアラインにある位相差検出用画素の検出信号を用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う。
【００６６】
ここで、閾値ＴＨ１未満となるペアラインが複数あった場合、位相差ＡＦ処理部１９は、例えば、ペアライン毎に算出したデフォーカス量の平均に基づいて合焦位置を決定する。
【００６７】
また、システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１未満となるペアラインがない場合、選択されたＡＦエリア５３については、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。
【００６８】
以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号のみを用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。また、信頼性の判定時には、撮像用画素の検出信号の読み出しを省略することが可能なため、消費電力を削減することができる。
【００６９】
また、図１に示すデジタルカメラによれば、ステップＳ４７において、位相差ＡＦ処理部１９は、それ以前に求めていた相関演算結果Ｃ１［ｄ］，Ｃ２［ｄ］を用いて合焦位置を決定することができるため、位相差ＡＦを高速に行うことが可能となる。
【００７０】
なお、ステップＳ４７における合焦位置の決定方法としては、相関演算結果Ｃ１［ｄ］に基づいてデフォーカス量を決めてこのデフォーカス量にしたがって合焦位置を決める方法、相関演算結果Ｃ２［ｄ］に基づいてデフォーカス量を決めてこのデフォーカス量にしたがって合焦位置を決める方法、これら２つのデフォーカス量の例えば平均値にしたがって合焦位置を決める方法等を採用すればよい。
【００７１】
ここまでは、ＡＦエリア５３にあるペアラインを画素ペアＰ１と画素ペアＰ２からなるラインとして説明したが、図６に示すように、このペアラインは、画素ペアＰ３と画素ペアＰ４からなるラインと言うことも可能である。
【００７２】
すなわち、ペアラインを、位相差検出用画素５２Ａと、この位相差検出用画素５２Ａに対して、位相差の検出方向（行方向Ｘ）に所定距離を空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとからなる画素ペアＰ３を行方向Ｘに配列したラインと、画素ペアＰ３において位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの位置関係を逆にした画素ペアＰ４を行方向Ｘに配列したラインとからなるものとして扱ってもよい。
【００７３】
図６のようにペアラインにおいて画素ペアＰ３，Ｐ４を設定した場合、位相差ＡＦ処理部１９は、図５のステップＳ４２において、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号群同士で相関演算を行い、図５のステップＳ４３において、画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号群同士で相関演算を行う。そして、ステップＳ４４では、これら２つの相関演算の結果に基づいて、信頼性判定値Ｊ１を生成する。
【００７４】
これにより、位相差検出用画素の検出信号のみを用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性判定を行うことができる。
【００７５】
図４及び図６に示したように、同じペアラインであっても、画素ペアＰ１，Ｐ２を設定したときと、画素ペアＰ３，Ｐ４を設定したときとの２パターンで信頼性判定値を生成することができる。
【００７６】
上記説明では、この２パターンのうちのいずれかのパターンで生成した信頼性判定値に基づいて、位相差ＡＦを行うか否かを決めるものとした。これに対し、この２パターンの各々で生成した信頼性判定値に基づいて位相差ＡＦを行うか否かを決めることもできる。以下、フローチャートを参照して説明する。
【００７７】
図７は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図７において図４に示した処理と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ４４で信頼性判定値Ｊ１を生成した後、位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ４１で取得した検出信号のうち、ペアラインを構成する画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群同士の相関演算を行う（ステップＳ６１）。
【００７９】
この相関演算結果をＣ３［ｄ］とする。相関演算結果Ｃ３［ｄ］は、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
【００８０】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ４１で取得した検出信号のうち、ペアラインを構成する画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群同士の相関演算を行う（ステップＳ６２）。この相関演算結果をＣ４［ｄ］とする。
【００８１】
相関演算結果Ｃ４［ｄ］は、画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
【００８２】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、相関演算結果Ｃ３［ｄ］と相関演算結果Ｃ４［ｄ］とを用いて、上記１つのペアラインに含まれる位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値Ｊ２を生成する（ステップＳ６３）。
【００８３】
位相差ＡＦ処理部１９は、具体的には、次の式（３）の演算を行って信頼性判定値Ｊ２を生成する。
【００８４】
【数３】
0006053652.tif 000004
【００８５】
例えば、図８に示すように、ペアラインの一部に対して、位相差検出方向に伸びる直線Ｌが結像している場合を考える。この場合、画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂによって撮像される２つの像の一致度（Ｃ１［ｄ］）と、画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂによって撮像される２つの像の一致度（Ｃ２［ｄ］）とは近い値になるため、信頼性判定値Ｊ１は小さい値となる。
【００８６】
一方、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂによって撮像される２つの像の一致度（Ｃ３［ｄ］）と、画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂによって撮像される２つの像の一致度（Ｃ４［ｄ］）とは大きく異なるため、信頼性判定値Ｊ２は大きな値となる。
【００８７】
したがって、この場合は、相関演算結果Ｃ１［ｄ］及びＣ２［ｄ］の少なくとも一方を用いて合焦位置を決定すれば、信頼性の高い位相差ＡＦが可能になる。
【００８８】
そこで、ステップＳ６３の後、システム制御部１１は、信頼性判定値Ｊ１と信頼性判定値Ｊ２に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うか、コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うかを決定する。
【００８９】
具体的には、システム制御部１１は、Ｊ１≧ＴＨ１であり（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、Ｊ２≧ＴＨ１であれば（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置と、相関演算結果Ｃ３［ｄ］と相関演算結果Ｃ４［ｄ］の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置とのどちらも信頼性は高くないと判定し、コントラストＡＦ処理部１８を選択して合焦制御を行う（ステップＳ６６）。
【００９０】
システム制御部１１は、Ｊ１≧ＴＨ１であり（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、Ｊ２＜ＴＨ１であれば（ステップＳ６５：ＮＯ）、相関演算結果Ｃ３［ｄ］と相関演算結果Ｃ４［ｄ］の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【００９１】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に相関演算結果Ｃ３［ｄ］及びＣ４［ｄ］の少なくとも一方に基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ６７）。
【００９２】
システム制御部１１は、Ｊ１＜ＴＨ１であり（ステップＳ６４：ＮＯ）、Ｊ２≧ＴＨ１であれば（ステップＳ６８：ＹＥＳ）、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【００９３】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に相関演算結果Ｃ１［ｄ］及びＣ２［ｄ］の少なくとも一方に基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ７０）。
【００９４】
システム制御部１１は、Ｊ１＜ＴＨ１であり（ステップＳ６４：ＮＯ）、Ｊ２＜ＴＨ１であり（ステップＳ６８：ＮＯ）、かつ、Ｊ２＝Ｊ１であれば（ステップＳ６９：ＹＥＳ）、相関演算結果Ｃ１［ｄ］〜Ｃ４［ｄ］の少なくとも１つを用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【００９５】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に相関演算結果Ｃ１［ｄ］〜Ｃ４［ｄ］の少なくとも一つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ７１）。
【００９６】
システム制御部１１は、Ｊ１＜ＴＨ１であり（ステップＳ６４：ＮＯ）、Ｊ２＜ＴＨ１であり（ステップＳ６８：ＮＯ）、かつ、Ｊ２≠Ｊ１であれば（ステップＳ６９：ＮＯ）、ステップＳ７２でＪ２とＪ１の大小を比較する。
【００９７】
ステップＳ７２の比較の結果、Ｊ２＞Ｊ１であれば、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］の少なくとも一方を用いた位相差ＡＦの方が信頼性高いため、ステップＳ７０の処理が行われる。
【００９８】
一方、Ｊ２＜Ｊ１であれば、相関演算結果Ｃ３［ｄ］と相関演算結果Ｃ４［ｄ］の少なくとも一方を用いた位相差ＡＦの方が信頼性高いため、ステップＳ６７の処理が行われる。
【００９９】
以上のように、図７の動作例によれば、一方の信頼性判定値だけでは信頼性が低いと判定される場合でも、他方の信頼性判定値に基づいて判定される信頼性が高ければ、位相差ＡＦ方式による合焦制御が行われる。このため、図４の動作例と比較して、位相差ＡＦ方式が採用される可能性を上げることができ、高速なＡＦが可能になる。
【０１００】
また、２つの信頼性判定値が閾値ＴＨ１未満でかつ２つの信頼性判定値が異なる場合には、より信頼性判定値が小さくなる相関演算結果に基づいて合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
【０１０１】
また、２つの信頼性判定値が閾値ＴＨ１未満でかつ同じ値の場合は、図７のステップＳ７１の処理において、最大で４つの相関演算結果を利用して合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
【０１０２】
ここまでは、ペアラインを構成する２つの画素ペアの各々によって撮像される２像の一致度として相関演算結果を利用した。この一致度として、相関演算結果以外の情報を用いることも可能である。
【０１０３】
具体的には、位相差ＡＦ処理部１９は、ペアラインを構成する全ての画素ペアＰ１から出力される位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値の比を、全ての画素ペアＰ１によって撮像される２つの像の一致度として生成する。
【０１０４】
同様に、位相差ＡＦ処理部１９は、ペアラインを構成する全ての画素ペアＰ２から出力される位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値の比を、全ての画素ペアＰ２によって撮像される２つの像の一致度として生成する。
【０１０５】
ペアラインに結像する被写体の空間周波数が低い場合、全ての画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、全ての画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値とは、位相差検出用画素５２Ａによって撮像される像と位相差検出用画素５２Ｂによって撮像される像との位相差に起因する差を除くと、ほぼ同じ値をとる。
【０１０６】
また、全ての画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、全ての画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除くと、ほぼ同じ値をとる。
【０１０７】
一方、図８に示すように、ペアラインに直線Ｌを含む被写体部分が結像していた場合、全ての画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、全ての画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除いても、大きく異なる値になる。
【０１０８】
また、全ての画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、全ての画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除いても、大きく異なる値になる
【０１０９】
このように、同じ画素ペアに属する位相差検出用画素５２Ａの積算値と位相差検出用画素５２Ｂの積算値との比較だけでは、積算値の差が位相差によって生じているものなのか、高周波数の被写体によって生じているものなのかを判別しにくい。
【０１１０】
画素ペアＰ１と画素ペアＰ２では、いずれも撮像される像に同じように位相差が発生する。このことを利用し、画素ペアＰ１における位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値との比から、画素ペアＰ２における位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値との比を減算することで、位相差に起因する積算値の差を相殺することが可能である。位相差に起因する積算値の差を相殺できれば、図８に示すような直線Ｌの有無を判別することが可能となる。
【０１１１】
そこで、位相差ＡＦ処理部１９は、以下の演算式（４）により、ペアラインに含まれる位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値Ｊ３を生成する。
【０１１２】
【数４】
0006053652.tif 000005
【０１１３】
式（４）において、ΣＰ１Ａは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ１に属する位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値を示す。
【０１１４】
ΣＰ１Ｂは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ１に属する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値を示す。
【０１１５】
ΣＰ２Ａは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ２に属する位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値を示す。
【０１１６】
ΣＰ２Ｂは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ２に属する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値を示す。
【０１１７】
上記Ｊ３の値が大きい場合は、図８に示すように直線Ｌが存在すると判定することができる。直線Ｌが存在する場合は、位相差検出用画素５２Ａの検出信号と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号との相関演算によってデフォーカス量を精度良く算出することは難しい。
【０１１８】
そこで、システム制御部１１は、上記Ｊ３の値を予め設定した閾値ＴＨ２と比較し、Ｊ３≧ＴＨ２のときは位相差ＡＦの信頼性が低いと判定し、Ｊ３＜ＴＨ２のときは位相差ＡＦの信頼性が高いと判定する。
【０１１９】
図９は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。
【０１２０】
ＡＦ指示があると、まず、位相差ＡＦ処理部１９が、選択されたＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を取得する（ステップＳ８１）。
【０１２１】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、１つのペアラインを構成する画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａの出力信号を積算して積算値ΣＰ１Ａを得る（ステップＳ８２）。
【０１２２】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、１つのペアラインを構成する画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ｂの出力信号を積算して積算値ΣＰ１Ｂを得る（ステップＳ８３）。
【０１２３】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、１つのペアラインを構成する画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａの出力信号を積算して積算値ΣＰ２Ａを得る（ステップＳ８４）。
【０１２４】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、１つのペアラインを構成する画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ｂの出力信号を積算して積算値ΣＰ２Ｂを得る（ステップＳ８５）。
【０１２５】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ΣＰ１Ａ、ΣＰ１Ｂ、ΣＰ２Ａ、及びΣＰ２Ｂに基づき、式（４）の演算により信頼性判定値Ｊ３を生成する（ステップＳ８６）。
【０１２６】
システム制御部１１は、ステップＳ８６で信頼性判定値Ｊ３が生成された後、信頼性判定値Ｊ３と閾値ＴＨ２とを比較し、Ｊ３≧ＴＨ２であれば（ステップＳ８７：ＹＥＳ）、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。そして、システム制御部１１は、コントラストＡＦ処理部１８を選択して、コントラストＡＦ処理部１８により合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にしたがって撮影レンズ１の合焦制御を行う（ステップＳ８８）。
【０１２７】
システム制御部１１は、Ｊ３＜ＴＨ２であれば（ステップＳ８７：ＮＯ）、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。
【０１２８】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９を選択して、位相差ＡＦ処理部１９により合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にしたがって撮影レンズ１の合焦制御を行う（ステップＳ８９）。
【０１２９】
なお、選択されたＡＦエリア５３に複数のペアラインがある場合、位相差ＡＦ処理部１９は、ペアライン毎にステップＳ８２〜Ｓ８６の処理を行って信頼性判定値Ｊ３を生成する。
【０１３０】
システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２未満となるペアラインがある場合は、選択されたＡＦエリア５３については、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。そして、ステップＳ８９において、閾値ＴＨ２未満となるペアラインから読み出した検出信号を利用して合焦位置を決定させる。
【０１３１】
ここで、閾値ＴＨ２未満となるペアラインが複数あった場合、位相差ＡＦ処理部１９は、例えば、ペアライン毎に算出したデフォーカス量の平均に基づいて合焦位置を決定する。
【０１３２】
システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２未満となるペアラインがない場合、選択されたＡＦエリア５３については、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性が低いと判定して、ステップＳ８８の処理を行う。
【０１３３】
以上のように、図９に示した動作例によれば、相関演算を行わずに、位相差ＡＦの信頼性を判定することができ、信頼性判定を高速に行うことができる。
【０１３４】
また、位相差ＡＦの信頼性が低く、コントラストＡＦ方式による合焦制御に移行する場合でも、相関演算を行わない分だけ演算量が減るため、消費電力を削減することができる。
【０１３５】
位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値との比に基づいて信頼性判定値を求める形態においても、ペアラインに設定する画素ペアをＰ１，Ｐ２ではなくＰ３，Ｐ４として、信頼性判定値を生成することができる。
【０１３６】
また、ペアラインに設定する画素ペアをＰ１，Ｐ２とＰ３，Ｐ４との両方として、画素ペアＰ１，Ｐ２について信頼性判定値Ｊ３を求め、画素ペアＰ３，Ｐ４について信頼性判定値Ｊ４を求め、信頼性判定値Ｊ３と信頼性判定値Ｊ４に基づいて、位相差ＡＦを行うか否かを決めてもよい。以下、この場合のデジタルカメラの動作を説明する。
【０１３７】
図１０は、図１に示すデジタルカメラのＡＦ動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０において図９に示した処理と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
【０１３８】
ステップＳ８５の後、位相差ＡＦ処理部１９は、ΣＰ１Ａ、ΣＰ１Ｂ、ΣＰ２Ａ、及びΣＰ２Ｂに基づき、式（４）の演算により信頼性判定値Ｊ３を生成する（ステップＳ９１）。
【０１３９】
次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ΣＰ１Ａ、ΣＰ１Ｂ、ΣＰ２Ａ、及びΣＰ２Ｂに基づき、式（５）の演算により信頼性判定値Ｊ４を生成する（ステップＳ９２）。
【０１４０】
【数５】
0006053652.tif 000006
【０１４１】
式（５）において、ΣＰ３Ａは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ３に属する位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値を示し、ΣＰ１Ａと同じ値である。
【０１４２】
ΣＰ３Ｂは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ３に属する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値を示し、ΣＰ２Ｂと同じ値である。
【０１４３】
ΣＰ４Ａは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ４に属する位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値を示し、ΣＰ２Ａと同じ値である。
【０１４４】
ΣＰ４Ｂは、ペアラインにある全ての画素ペアＰ４に属する位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の積算値を示し、ΣＰ１Ｂと同じ値である。
【０１４５】
次に、システム制御部１１が、Ｊ３≧ＴＨ２であり（ステップＳ９３：ＹＥＳ）、Ｊ４≧ＴＨ２であれば（ステップＳ９４：ＹＥＳ）、画素ペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号の相関演算結果（上述したＣ１［ｄ］）によって決まる合焦位置、画素ペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号の相関演算結果（上述したＣ２［ｄ］）によって決まる合焦位置、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号の相関演算結果（上述したＣ３［ｄ］）によって決まる合焦位置、及び画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号の相関演算結果（上述したＣ４［ｄ］）によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は低いと判定し、コントラストＡＦ処理部１８を選択して合焦制御を行う（ステップＳ９６）。
【０１４６】
システム制御部１１は、Ｊ３≧ＴＨ２であり（ステップＳ９３：ＹＥＳ）、Ｊ４＜ＴＨ２であれば（ステップＳ９４：ＮＯ）、相関演算結果Ｃ３［ｄ］によって決まる合焦位置、及び、相関演算結果Ｃ４［ｄ］によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【０１４７】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に、相関演算結果Ｃ３［ｄ］と相関演算結果Ｃ４［ｄ］の少なくとも１つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ９５）。
【０１４８】
システム制御部１１は、Ｊ３＜ＴＨ２であり（ステップＳ９３：ＮＯ）、Ｊ４≧ＴＨ２であれば（ステップＳ９７：ＹＥＳ）、相関演算結果Ｃ１［ｄ］によって決まる合焦位置、及び、相関演算結果Ｃ２［ｄ］によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【０１４９】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］の少なくとも１つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ９８）。
【０１５０】
システム制御部１１は、Ｊ３＜ＴＨ２であり（ステップＳ９３：ＮＯ）、Ｊ４＜ＴＨ２であり（ステップＳ９７：ＮＯ）、かつ、Ｊ３＝Ｊ４であれば（ステップＳ９９：ＹＥＳ）、相関演算結果Ｃ１［ｄ］〜Ｃ４［ｄ］の各々によって決まる合焦位置の信頼性は高いと判定し、位相差ＡＦ処理部１９を選択する。
【０１５１】
そして、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９に、相関演算結果Ｃ１［ｄ］〜Ｃ４［ｄ］の少なくとも１つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ１００）。
【０１５２】
システム制御部１１は、Ｊ３＜ＴＨ２であり（ステップＳ９３：ＮＯ）、Ｊ４＜ＴＨ２であり（ステップＳ９７：ＮＯ）、かつ、Ｊ４≠Ｊ３であれば（ステップＳ９９：ＮＯ）、ステップＳ１０１でＪ４とＪ３の大小を比較する。
【０１５３】
ステップＳ１０１の比較の結果、Ｊ４＞Ｊ３であれば、相関演算結果Ｃ１［ｄ］，Ｃ２［ｄ］を用いた位相差ＡＦの方が信頼性高いため、ステップＳ９８の処理が行われる。一方、Ｊ４＜Ｊ３であれば、相関演算結果Ｃ３［ｄ］，Ｃ４［ｄ］を用いた位相差ＡＦの方が信頼性高いため、ステップＳ９５の処理が行われる。
【０１５４】
以上のように、図１０の動作例によれば、一方の信頼性判定値だけでは信頼性が低いと判定される場合でも、他方の信頼性判定値に基づいて判定される信頼性が高ければ、位相差ＡＦ方式による合焦制御が行われる。このため、図９の動作例と比較して、位相差ＡＦ方式が採用される可能性を上げることができ、高速なＡＦが可能になる。
【０１５５】
また、ステップＳ１００の処理では、最大で４つの相関演算結果を利用して合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
【０１５６】
ここまでは、ＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ含む２つの隣接画素ラインを１ブロックとし、このブロックにある各位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号を利用して、その検出信号を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性判定を行うものとした。
【０１５７】
このブロックの変形例として、ＡＦエリア５３にある位相差検出用画素を含む３つ以上の画素ラインを１ブロックとし、このブロックにある各位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号を利用して、その検出信号を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性判定を行ってもよい。以下、ブロック内の位相差検出用画素の配列の変形例について説明する。
【０１５８】
（第一の配列変形例）
図１１は、図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１５９】
図１１に示す配列例では、ＡＦエリア５３に、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａを含む位相差画素ラインと、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ｂを含む位相差画素ラインとが２つずつ設けられており、この４つの位相差画素ラインを１ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Ｘでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
【０１６０】
図１１に示す１ブロックにおいて奇数行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素５２Ａであり、偶数行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素５２Ｂである。
【０１６１】
図１１に示す配列例では、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１とする。
【０１６２】
また、ブロック内の３行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１６３】
また、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に５画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１６４】
また、ブロック内の３行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に１画素分空けて近接配置される位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１６５】
図１１の配列例では、図１０の動作例におけるΣＰ１ＢがΣＰ２Ｂと同じになるため、位相差ＡＦ処理部１９は、図８のステップＳ８５の代わりに、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を積算してΣＰ３Ｂを算出する。そして、ステップＳ９２では、ΣＰ３Ａ（＝ΣＰ１Ａ），ΣＰ３Ｂ，ΣＰ４Ａ（＝ΣＰ２Ａ），ΣＰ４Ｂ（＝ΣＰ１Ｂ）を式（５）に代入して、信頼性判定値Ｊ４を算出する。
【０１６６】
なお、図１１の配列を図１０の動作に適用する場合は、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とし、ブロック内の３行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とすることもできる。
【０１６７】
図１１の配列例によれば、一般的に用いられている位相差検出用画素の配列であるため、既存の固体撮像素子に容易に適用することができ、汎用性が高い。
【０１６８】
（第二の配列変形例）
図１２は、図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１６９】
図１２に示す配列例では、ＡＦエリア５３に、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａを含む位相差画素ラインと、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ｂを含む位相差画素ラインとを２つずつ設けられており、この４つの位相差画素ラインを１ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Ｘでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
【０１７０】
図１２に示す１ブロックにおいて１行目と４行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素５２Ａであり、２行目と３行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素５２Ｂである。
【０１７１】
図１２に示す配列例では、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に３画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１とする。
【０１７２】
また、ブロック内の４行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に３画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１７３】
また、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１７４】
また、ブロック内の４行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に１画素分空けて近接配置される位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１７５】
図１２の配列例によれば、画素ペアＰ１，Ｐ２と画素ペアＰ３，Ｐ４のそれぞれで、画素ペアを構成する２つの位相差検出用画素間の距離が同じになっているため、図１１の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
【０１７６】
また、画素ペアを構成する２つの位相差検出用画素間の距離が最大でも３画素分となるため、図１１の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
【０１７７】
（第三の配列変形例）
図１３は、図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１７８】
図１３に示す配列例では、ＡＦエリア５３に、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ｂを含む位相差画素ラインが２つ、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａを含む位相差画素ラインが１つ設けられており、この３つの位相差画素ラインを１ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Ｘでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
【０１７９】
図１３に示す配列例では、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ａのうち、奇数列にある各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１とする。
【０１８０】
また、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ａのうち、偶数列にある各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１８１】
また、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ａのうち、奇数列にある各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して上方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１８２】
また、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ａのうち、偶数列にある各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して下方向に１画素分空けて近接配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１８３】
図１３の配列例によれば、３つの位相差画素ラインを１ブロックとして信頼性判定を行うため、信頼性判定に用いる位相差画素ライン数を図１１及び図１２の配列例よりも減らすことができる。
【０１８４】
また、画素ペアＰ１，Ｐ２と画素ペアＰ３，Ｐ４のそれぞれで、画素ペアを構成する２つの位相差検出用画素間の距離が同じになっているため、図１１の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
【０１８５】
また、画素ペアを構成する２つの位相差検出用画素間の距離が最大でも１画素分となるため、図１１，図１２の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
【０１８６】
（第四の配列変形例）
図１４は、図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある画素配列の変形例を示す図である。
【０１８７】
図１４に示す配列例では、ＡＦエリア５３にある一部のＧ画素５１の光電変換部を２分割し、２分割した光電変換部のうちの左側（“Ｇ１”を付した画素）が位相差検出用画素５２Ａとなっており、２分割した画素のうちの右側（“Ｇ２”を付した画素）が位相差検出用画素５２Ｂとなっている。
【０１８８】
各画素５１には１つのマイクロレンズ５１が設けられており、１つの画素５１の光電変換部を２分割して得られる位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂにも、１つのマイクロレンズ５１がこれらに跨って設けられている。
【０１８９】
これにより、位相差検出用画素５２Ａは、撮像レンズ１の瞳領域の半分を通過した光束を受光し、位相差検出用画素５２Ｂは、撮像レンズ１の瞳領域の残り半分を通過した光束を受光する構成となっている。
【０１９０】
この配列例では、ＡＦエリア５３に、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂを含む画素５１が行方向Ｘに並ぶ位相差画素ラインが列方向Ｙに２つ設けられており、この２つの位相差画素ラインを１ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Ｘでの位置が同じマイクロレンズＭＬは全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
【０１９１】
図１４に示す配列例では、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａ（図中網掛けをした画素）と、この各位相差検出用画素５２Ａに対して右斜め下方向に近接配置された２行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ｂ（図中網掛けをした画素）とを画素ペアＰ１とする。
【０１９２】
また、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａ（図中網掛けをしていない画素）と、この各位相差検出用画素５２Ａに対して右斜め上方向に近接配置された１行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素５２Ｂ（図中網掛けをしていない画素）とを画素ペアＰ２とする。
【０１９３】
また、ブロック内の１行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して右に隣接する位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１９４】
また、ブロック内の２行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素５２Ａと、この各位相差検出用画素５２Ａに対して右に隣接する位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１９５】
なお、図１４の配列では、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂに分割された画素５１を撮像用画素として利用する場合、位相差検出用画素５２Ａの検出信号と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号とを加算した信号を、この画素５１から出力された信号として扱えばよい。
【０１９６】
また、図１４の配列では、一部のＧ画素５１だけでなく、全ての画素５１を２分割した構成としてもよい。この場合、被写体色によって、信頼性判定のために使用する画素ペアを変更することができ、高精度の位相差ＡＦが可能となる。
【０１９７】
また、全ての画素５１を２分割する構成では、色毎に信頼性判定を行い、高い信頼性が得られた色の位相差検出用画素を使って位相差ＡＦを行うことも可能であり、位相差ＡＦが行われる可能性を高めたり、位相差ＡＦの精度を向上させたりすることができる。
【０１９８】
図１４の配列例によれば、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂを１つのマイクロレンズＭＬの下に設ける構成であるため、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂとで別々にマイクロレンズＭＬを設ける構成と比較して、撮像用画素の数を増やすことができる。また、撮像時には、ほぼ同じ位置にある位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂとで信号を加算して１画素分の信号を得られるため、画素補間処理が不要となり、撮像画質を向上させることができる。
【０１９９】
ここまでは図５のステップＳ４５：ＹＥＳ、図７のステップＳ６５：ＹＥＳ、図９のステップＳ８７：ＹＥＳ、図１０のステップＳ９４：ＹＥＳの場合に、コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うものとしたが、これに限らない。例えば、上記の場合には、ＡＦ不能としてユーザに通知を行うようにしてもよい。
【０２００】
本明細書では撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。
【０２０１】
図１５は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図１５に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
【０２０２】
図１６は、図１５に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
【０２０３】
無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。
【０２０４】
表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像および動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。
【０２０５】
表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。
【０２０６】
操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。
【０２０７】
図１５に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。
【０２０８】
係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
【０２０９】
なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
【０２１０】
通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１５に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。
【０２１１】
操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１５に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
【０２１２】
記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ  ｍｅｍｏｒｙ  ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｃａｒｄ  ｍｉｃｒｏ  ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。
【０２１３】
外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
【０２１４】
スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
【０２１５】
ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
【０２１６】
モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。
【０２１７】
電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
【０２１８】
主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
【０２１９】
アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。
【０２２０】
また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。
【０２２１】
更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
【０２２２】
また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
【０２２３】
更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
【０２２４】
また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
【０２２５】
カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。図１５に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。
【０２２６】
また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
【０２２７】
その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記録部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。
【０２２８】
以上のような構成のスマートフォン２００においても、カメラ部２０８の撮像素子として固体撮像素子５を用い、主制御部２２０において図５，７，９，１０に例示した処理を行うことで、高速高精度の位相差ＡＦが可能になる。
【０２２９】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【０２３０】
開示された撮像装置は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第２の信号検出部とを含み、上記第１の信号検出部及び上記第２の信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部を備え、上記第１の信号検出部及び上記第２の信号検出部による位相差の検出方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第１のペアによって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を上記第１のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離で配置されかつ上記検出方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、上記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離で配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第２のペアによって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を上記第２のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成する一致度生成部と、上記第１の一致度と上記第２の一致度に基づいて、上記第１のペア及び上記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定部と、を備えるものである。
【０２３１】
この構成により、信号検出部の信号のみを用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。
【０２３２】
開示された撮像装置は、上記撮像素子は、上記第１の信号検出部とその第１の信号検出部に対して上記検出方向に交差する方向に配置された上記第２の信号検出部との信号検出部ペアを複数含み、上記複数の信号検出部ペアは、上記第１の信号検出部と上記第２の信号検出部との位置関係が互いに逆になる第１の信号検出部ペアと第２の信号検出部ペアを含み、上記撮像素子は、上記第１の信号検出部ペアと上記第２の信号検出部ペアが上記検出方向に交互に並ぶペアラインを有し、上記一致度生成部は、上記ペアラインに含まれる上記第１の信号検出部ペアを上記第１のペアとし、上記ペアラインに含まれる上記第２の信号検出部ペアを上記第２のペアとして上記第１の一致度及び上記第２の一致度を求める、又は、上記ペアラインに含まれる信号検出部を上記検出方向に直交する方向での位置が同じ信号検出部からなる２つのグループに分けた状態での一方のグループを上記第１のペアとし、他方のグループを上記第２のペアとして上記第１の一致度及び上記第２の一致度を求めるものである。
【０２３３】
この構成により、信号検出部を含むラインのうち、最近接する２つのラインに含まれる信号検出部の検出信号を用いて信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高精度に行うことができる。また、信頼性判定のために検出信号を読み出す対象となるラインを最少にすることができ、信頼性判定までの時間を短縮することができる。
【０２３４】
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記ペアを構成する２つの信号検出部群の各々から出力される検出信号群同士の相関演算の結果を、そのペアによって撮像される２つの像の一致度として生成するものである。
【０２３５】
この構成により、信頼性が高く位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う場合には、既に求めた相関演算の結果を利用して位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うことが可能であり、主要被写体への合焦を高速に行うことができる。
【０２３６】
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記ペアを構成する２つの信号検出部群から出力される上記第１の信号検出部の検出信号の積算値及び上記第２の信号検出部の検出信号の積算値の比を、そのペアによって撮像される２つの像の一致度として生成するものである。
【０２３７】
この構成により、相関演算を行うことなく、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。また、信頼性が低く、例えば位相差ＡＦ方式による合焦制御を行わなかったり、コントラストＡＦ方式による合焦制御に移行したりする場合でも、相関演算を行わない分だけ演算量が減るため、消費電力を削減することができる。
【０２３８】
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記撮像素子の撮像面に設定されるＡＦエリアを複数ブロックに分割し、各ブロックにおいて上記ブロックにある上記ペアの各信号検出部の検出信号を利用して上記一致度を求め、上記信頼性判定部は、上記ブロック毎に、上記一致度に基づいて上記信頼性を判定し、上記合焦制御部は、上記複数ブロックのうち、上記信頼性が閾値よりも低いと判定されたブロックを除くブロックにある上記信号検出部の検出信号を用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うものである。
【０２３９】
この構成により、ＡＦエリア内で信頼性が低くなるブロックを除外して位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うことができ、合焦制御の精度を上げることができる。
【０２４０】
開示された撮像装置の合焦制御方法は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部とを含み、上記第１の信号検出部及び上記第２の信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップを備え、上記第１の信号検出部及び上記第２の信号検出部による位相差の検出方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第１のペアによって撮像される２つの像の一致度である第１の一致度を上記第１のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離で配置されかつ上記検出方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、上記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向と異なる方向に同一距離で配置された上記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第２のペアによって撮像される２つの像の一致度である第２の一致度を上記第２のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成する一致度生成ステップと、上記第１の一致度と上記第２の一致度に基づいて、上記第１のペア及び上記第２のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、を備えるものである。
【０２４１】
この方法により、信号検出部の信号のみを用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本発明は、デジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。
【符号の説明】
【０２４３】
１  撮像レンズ
２  絞り
５  固体撮像素子
１１  システム制御部（信頼性判定部）
１８  コントラストＡＦ処理部
１９  位相差ＡＦ処理部（一致度生成部）
５０  受光面
５１  画素
５２，５２Ａ，５２Ｂ  位相差検出用画素
５３  ＡＦエリア
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  画素ペア
【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５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0006053652.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
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