(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む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、
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うちの一方の光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、前記一対の光束のうちの他方の光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部とを含み、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部の検出信号に基づいて決められた合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、前記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で前記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御部と、
前記第１の合焦制御と前記第２の合焦制御のどちらを行うかを、前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報によって決定する合焦制御決定部と、
前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記情報に応じて、前記移動範囲と前記移動範囲における前記任意距離のうち少なくとも前記任意距離を可変制御する制御部と、を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部による位相差の検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第１のペアによって出力される前記第１の信号検出部の検出信号と前記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果と、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で配置されかつ前記検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向とは反対方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第２のペアによって出力される前記第１の信号検出部の検出信号と前記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果とに基づいて、前記相関演算結果の信頼度を判定するための信頼度判定値を前記情報として生成する情報生成部を備え、
前記合焦制御決定部は、前記信頼度判定値の大きさによって、前記第１の合焦制御と前記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、
前記制御部は、前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記信頼度判定値の大きさにより、前記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、前記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、前記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して前記任意距離を小さくする撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、前記信頼度判定値に基づく前記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上であり、かつ、前記相関演算結果としての位相差が第二の閾値以上の場合に、
前記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、かつ、前記信頼度判定値に基づく前記相関演算結果の信頼度が第一の閾値未満である場合、又は、前記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、前記信頼度判定値に基づく前記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上であり、かつ、前記位相差が第二の閾値未満の場合、と比較して前記任意距離を大きくする撮像装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、かつ、前記信頼度判定値に基づく前記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上である場合に、前記移動範囲を前記フォーカスレンズの移動可能な最大範囲よりも狭くする撮像装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、前記移動範囲を前記フォーカスレンズの移動可能な最大範囲よりも狭くする撮像装置。
【請求項６】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部による位相差の検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第１のペアによって出力される前記第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との積算値の比と、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で配置されかつ前記検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向とは反対方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第２のペアによって出力される前記第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との積算値の比とに基づいて、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て行われる前記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を前記情報として生成する情報生成部を備える撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の撮像装置であって、
前記合焦制御決定部は、前記信頼度判定値の大きさによって、前記第１の合焦制御と前記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、
前記制御部は、前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記信頼度判定値の大きさにより、前記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、前記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、前記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して前記任意距離を小さくする撮像装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の撮像装置であって、
前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記合焦制御部は、前記位相差の検出方向を主成分とする被写体に合焦させるための合焦位置決定の第１アルゴリズムと、前記位相差の検出方向に直交する方向を主成分とする被写体に合焦させるための合焦位置決定の第２アルゴリズムの実行優先度を、前記信頼度判定値の大きさに応じて決定する撮像装置。
【請求項９】
請求項２〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部による位相差の検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、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で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第１のペア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で配置されかつ前記検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記同一方向とは異なる方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群の第２のペア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とに基づいて、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て行われる前記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を生成する信頼度判定値生成部を備え
主要被写体に合焦し続ける動画撮像モードにおいて、前記合焦制御決定部は、前記第２の合焦制御が終了した後に、前記信頼度判定値生成部に前記信頼度判定値を生成させ、前記信頼度判定値に基づく前記第１の合焦制御の信頼度が閾値未満であれば、再び前記第２の合焦制御を行うことを決定する撮像装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記第１の信号検出部とその第１の信号検出部に対して前記検出方向に沿って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複数有し、
前記情報生成部は、任意の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、前記任意の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のペアとする、又は、前記任意の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、前記信頼度判定値を求める撮像装置。
【請求項１１】
フォーカスレンズを含む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、
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うちの一方の光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、前記一対の光束のうちの他方の光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部とを含み、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部の検出信号に基づいて決められた合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、前記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で前記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御ステップと、
前記第１の合焦制御と前記第２の合焦制御のどちらを行うかを、前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報によって決定する合焦制御決定ステップと、
前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記情報に応じて、前記移動範囲と前記移動範囲における前記任意距離のうち少なくとも前記任意距離を可変制御する制御ステップと、を備える合焦制御方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の合焦制御方法であって、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部による位相差の検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第１のペアによって出力される前記第１の信号検出部の検出信号と前記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果と、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で配置されかつ前記検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向とは反対方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第２のペアによって出力される前記第１の信号検出部の検出信号と前記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果とに基づいて、前記相関演算結果の信頼度を判定するための信頼度判定値を前記情報として生成する情報生成ステップを備え、前記合焦制御決定ステップでは、前記信頼度判定値の大きさによって、前記第１の合焦制御と前記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、前記制御ステップでは、前記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、前記信頼度判定値の大きさにより、前記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、前記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、前記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して前記任意距離を小さくする合焦制御方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の合焦制御方法であって、
前記第１の信号検出部及び前記第２の信号検出部による位相差の検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第１の信号検出部群、及び、前記第１の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第１のペアによって出力される前記第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との積算値の比と、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で配置されかつ前記検出方向に沿って並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第２の信号検出部群、及び、前記第２の信号検出部群の各信号検出部に対して前記位相差の検出方向に直交する方向とは反対方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる信号検出部群との第２のペアによって出力される前記第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との積算値の比とに基づいて、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て行われる前記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を前記情報として生成する情報生成ステップ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１参照）。【０００４】
特許文献１は、位相差ＡＦ方式によってデフォーカス量を算出できない場合や、デフォーカス量を算出できてもデフォーカス量の信頼度が低い場合に、コントラストＡＦ方式で合焦制御を行う撮像装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６１５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように、位相差ＡＦ方式によってデフォーカス量を算出した後、このデフォーカス量の信頼度に応じてコントラストＡＦ方式による合焦制御に移行するケースでは、最初からコントラストＡＦによる合焦制御を行うケースと比較して、合焦制御が完了す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方式による合焦制御とコントラストＡＦ方式による合焦制御とを併用する場合でも、合焦制御が完了するまでの時間を短縮して高速なＡＦを行うことが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、フォーカスレンズを含む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うちの一方の光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束のうちの他方の光束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に基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、上記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御部と、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを、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て生成した情報によって決定する合焦制御決定部と、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記情報に応じて、上記移動範囲と上記移動範囲における上記任意距離のうち少なくとも上記任意距離を可変制御する制御部と、を備えるものである。【０００９】
本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む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うちの一方の光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束のうちの他方の光束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に基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、上記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御ステップと、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを、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て生成した情報によって決定する合焦制御決定ステップと、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記情報に応じて、上記移動範囲と上記移動範囲における上記任意距離のうち少なくとも上記任意距離を可変制御する制御ステップと、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方式による合焦制御とコントラストＡＦ方式による合焦制御とを併用する場合でも、合焦制御が完了するまでの時間を短縮して高速なＡＦを行うことができる撮像装置及び合焦制御方法を提供することが可能となる。
【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】図５のフローチャートにおけるステップＳ６の処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおけるステップＳ６の処理の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図８】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９】位相差検出方向に伸びる直線Ｌの例を示す図である。
【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１０のフローチャートにおけるステップＳ１８の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１１のフローチャートにおけるステップＳ１８１とステップＳ１８６の間の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】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１５】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１６】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１７】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１８】撮像装置としてスマートフォンを説明する図である。
【図１９】図１８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、焦点調節のためのフォーカスレンズ、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。また、レンズ系全体を移動させることで焦点調節を行う単焦点レンズでもよい。
【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型又は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及び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フォーカスレンズを移動させる。
【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に最も近い同色のＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。ここでは図３に図示するように、２次元状配列の一方の方向をＸ方向または行方向、他の方向をＹ方向または列方向と規定する 。
【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うちの一方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部（第１の信号検出部）である。
【００３２】
位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束のうちの他方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部（第２の信号検出部）である。
【００３３】
なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ及び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。ここでいう右方向は、図３で示すＸ方向の一方の方向であり、左方向はＸ方向のもう一方の方向である。
【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に対して同一方向に同一距離で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沿って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Ｙ方向の一方の方向（図４を例にすると紙面の下方向）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（図４の例では斜め右下方向）に同一距離で配置されかつ検出方向に沿って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Ｙ方向の一方の方向とは反対の方向（図４の例では紙面の上方向）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を演算する。
【００４０】
そして、位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差に基づいて、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合焦状態から離れている方向、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。
【００４１】
システム制御部１１は、位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号に基づいて位相差ＡＦ処理部１９により決められた合焦位置にフォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。なお、コントラストは隣接画素の信号の差分の合計をとることによって得られる。
【００４４】
システム制御部１１は、フォーカスレンズを移動可能な最大範囲（ＩＮＦからＭＯＤまでの範囲）でその範囲の端から光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で固体撮像素子５によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいてコントラストＡＦ処理部１８によって決められた合焦位置にフォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
【００４５】
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。
【００４６】
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方式による第１の合焦制御又はコントラストＡＦ方式による第２の合焦制御をシステム制御部１１が行う。
【００４７】
システム制御部１１は、第１の合焦制御と第２の合焦制御のどちらを行うかを、位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を用いて生成した情報（後述する信頼度判定値Ｊ１，Ｊ２）によって決定する合焦制御決定部として機能する。
【００４８】
また、システム制御部１１は、第２の合焦制御を行うことを決定した場合に、上記情報に応じて上記任意距離を可変制御する制御部として機能する。なお、上記任意距離は、電源投入時には初期値に設定される。
【００４９】
上記任意距離が初期値よりも小さいと、ＩＮＦからＭＯＤまでの範囲でフォーカスレンズを細かく移動させて多くの位置でコントラスト値を求めることになる。このため、任意距離が初期値のときと比べて、合焦位置の決定精度は上がるが、合焦位置を決定するまでの速度は低下する。
【００５０】
上記任意距離が初期値よりも大きいと、ＩＮＦからＭＯＤまでの範囲でフォーカスレンズを大きく移動させて少ない位置でコントラスト値を求めることになる。このため、任意距離が初期値のときと比べて、合焦位置の決定精度は下がるが、合焦位置を決定するまでの速度は向上する。
【００５１】
以下、静止画撮影時において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。
【００５２】
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。
【００５３】
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Ｓ１）。
【００５４】
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Ｓ２）。
【００５５】
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。
【００５６】
【数１】
0005934843.tif 000002
【００５７】
以下では、ステップＳ２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。
【００５８】
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Ｓ３）。
【００５９】
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。
【００６０】
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、相関演算結果Ｃ１［ｄ］と相関演算結果Ｃ２［ｄ］のそれぞれの信頼度を判定するための信頼度判定値Ｊ１を生成する（ステップＳ４）。位相差ＡＦ処理部１９は、情報生成部として機能する。
【００６１】
ペアラインに結像する被写体像の周波数が低い場合、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像の周波数が高い場合、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］とで、上記グラフの形状は大きく異なる。
【００６２】
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及び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度は低いと判断できる。
【００６３】
そこで、信頼度判定値生成部として機能する位相差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、信頼度判定値Ｊ１を生成する。
【００６４】
具体的には、次の式（２）の演算を行って信頼度判定値Ｊ１を生成する。
【００６５】
【数２】
0005934843.tif 000003
【００６６】
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。
【００６７】
したがって、システム制御部１１は、ステップＳ４で信頼度判定値Ｊ１が生成された後、信頼度判定値Ｊ１と予め設定された閾値ＴＨとを比較し、Ｊ１が閾値ＴＨ以上の場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が低いと判定し、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Ｓ６）。
【００６８】
また、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ未満の場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が高いと判定し、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Ｓ７）。
【００６９】
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Ｓ２〜Ｓ４の処理を行って信頼度判定値Ｊ１を生成する。
【００７０】
そして、システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ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度が高いと判定する。そして、ステップＳ７において、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ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。
【００７１】
つまり、システム制御部１１は、信頼度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。
【００７２】
ここで、閾値ＴＨ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。
【００７３】
また、システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ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度が低いと判定する。
【００７４】
図６は、図５に示すフローチャートにおけるステップＳ６の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
まず、ステップＳ６０において、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ１と閾値ＴＨ１を比較する。閾値ＴＨ１は閾値ＴＨより大きい値である。
【００７６】
上述したように、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高い場合には、信頼度判定値Ｊ１は大きな値になる。一方で、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高くない場合でも、局所的にゴーストやフレアが発生している場合等には、信頼度判定値Ｊ１は大きな値になるものの、被写体の周波数が高い場合よりは小さな値となる。このため、信頼度判定値Ｊ１の大きさによって、コントラストＡＦ方式による合焦制御を選択した要因を判定することができる。
【００７７】
具体的には、システム制御部１１は、Ｊ１≧ＴＨ１であれば（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高いために位相差ＡＦの精度が得られない状況と判定して、ステップＳ６１の処理を行う。
【００７８】
ステップＳ６１において、システム制御部１１は、コントラストＡＦのコントラスト値（ＡＦ評価値）を得るためにフォーカスレンズを移動させるときの任意距離を初期値よりも小さく設定する。
【００７９】
ここで任意距離を初期値よりも小さくするのは、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高く、より細かい間隔でコントラスト値を取得するのがＡＦ精度向上に寄与するためである。
【００８０】
システム制御部１１は、Ｊ１＜ＨＴ１であれば（ステップＳ６０：ＮＯ）、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高くないが、他の要因によって位相差ＡＦの精度が得られない状況と判定し、ステップＳ６２において、信頼度判定値Ｊ１と閾値ＴＨ２を比較する。閾値ＴＨ２は、閾値ＴＨ１よりは小さく閾値ＴＨよりは大きい値である。
【００８１】
信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ２以上であれば、ステップＳ２，Ｓ３における相関演算結果の信頼度は低いといえる。一方、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ２未満であれば、ステップＳ２，Ｓ３における相関演算結果の信頼度は高いといえる。
【００８２】
そこで、システム制御部１１は、Ｊ１≧ＴＨ２であれば（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、ステップＳ６３の処理を行い、Ｊ１＜ＴＨ２であれば（ステップＳ６２：ＮＯ）、ステップＳ６４の処理を行う。
【００８３】
ステップＳ６３において、システム制御部１１は、上記任意距離を初期値に設定する。ここで任意距離を初期値に設定するのは、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が低く、任意距離を小さくしなくともある程度の合焦精度が期待できるためである。
【００８４】
ステップＳ６４において、システム制御部１１は、図５のステップＳ２で得たＣ１［ｄ］が最小となるときのｄの値（＝画素ペアＰ１によって撮像される２像の位相差）、又は、図５のステップＳ３で得たＣ２［ｄ］が最小となるときのｄの値（＝画素ペアＰ２によって撮像される２像の位相差）を閾値ＴＨ３と比較する。閾値ＴＨ３は閾値ＴＨ，ＴＨ１，ＴＨ２とは無関係に決められる値である。
【００８５】
システム制御部１１は、位相差ｄが閾値ＴＨ３以上であれば（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、ステップＳ６５において上記任意距離を初期値よりも大きく設定する。
【００８６】
ステップＳ６２：ＮＯのときは、ステップＳ２及びＳ３における相関演算結果の信頼度が位相差ＡＦを実施できるほど高くないが、低すぎるわけでもない状況である。この状況においては、ステップＳ２，Ｓ３における相関演算結果から得られる位相差についてはある程度信頼できる値となっている。
【００８７】
このため、ｄ≧ＴＨ３のときは、デフォーカス量が大きく、フォーカスレンズを現在位置から合焦位置まで移動させるのに長い距離が必要であると予測できる。したがって、このようなときは、上記任意距離を初期値よりも大きくすることで、コントラストがピークとなるフォーカスレンズ位置を検出できるまでの時間を短縮することができ、合焦速度を上げることができる。
【００８８】
システム制御部１１は、位相差ｄが閾値ＴＨ３未満であれば（ステップＳ６４：ＮＯ）、ステップＳ６３において上記任意距離を初期値に設定する。
【００８９】
ｄ＜ＴＨ３のときは、上記任意距離を初期値より大きくしなくても、コントラストがピークとなるフォーカスレンズ位置を検出するまでの時間は短くなるため、任意距離を初期値にすることで、合焦速度を遅くすることなく、高い精度で合焦位置を決めることができる。
【００９０】
ステップＳ６１，ステップＳ６３，及びステップＳ６５の後は、ステップＳ６６の処理が行われる。ステップＳ６６では、システム制御部１１が、フォーカスレンズを現在位置からＩＮＦ又はＭＯＤまで移動させる初期駆動を行った後、設定された任意距離にしたがってフォーカスレンズをＩＮＦからＭＯＤの範囲で順次移動させる。
【００９１】
そして、コントラストＡＦ処理部１８は、フォーカスレンズの各移動位置でＡＦ評価値を取得し、このＡＦ評価値に基づいて合焦位置を決定する。最後にシステム制御部１１が、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。
【００９２】
なお、図６において、ステップＳ６２，ステップＳ６４，及びステップＳ６５を省略し、ステップＳ６０：ＮＯのときにステップＳ６３の処理を行うようにしてもよい。
【００９３】
以上のように、図１のデジタルカメラは、信頼度判定値Ｊ１が閾値ＴＨ以上となって、位相差ＡＦ方式による合焦制御では合焦精度が十分に確保できないような状況ではコントラストＡＦ方式による合焦制御に移行する。このとき、信頼度判定値Ｊ１の大きさに応じて上記任意距離が可変制御されるため、合焦速度と合焦精度とを両立させたコントラストＡＦを行うことができる。
【００９４】
また、信頼度判定値Ｊ１に加えて、位相差ｄの大きさも考慮して上記任意距離が可変制御されるため、合焦速度を更に速くすることができる。
【００９５】
図６のステップＳ６６では、システム制御部１１が初期駆動を行うものとしたが、ステップＳ２，Ｓ３における相関演算結果の信頼度が高い場合には、フォーカスレンズの現在位置に対するフォーカスレンズの合焦位置の方向（この方向は相関演算結果から得られる）についてはある程度信頼できる。
【００９６】
このため、図６において、ステップＳ６４，ステップＳ６３，及びステップＳ６６の順、ステップＳ６４，ステップＳ６５，及びステップＳ６６の順、で処理が行われる場合には、ステップＳ６６において初期駆動は省略することができる。以下、初期駆動を省略する場合の動作例について説明する。
【００９７】
図７は、図５に示すフローチャートにおけるステップＳ６の処理の変形例を示すフローチャートである。図７において図６と同じ処理は同一符号を付して説明を省略する。
【００９８】
ステップＳ６０：ＹＥＳのとき、システム制御部１１は初期駆動ありの設定をし（ステップＳ６７）、ステップＳ６１に移行する。
【００９９】
ステップＳ６２：ＮＯのとき、システム制御部１１は初期駆動ありの設定をし（ステップＳ６８）、ステップＳ６３に移行する。
【０１００】
ステップＳ６４：ＮＯのとき、システム制御部１１は初期駆動なしの設定をし（ステップＳ６９）、ステップＳ６３に移行する。
【０１０１】
ステップＳ６４：ＹＥＳのとき、システム制御部１１は初期駆動ありの設定をし（ステップＳ７０）、ステップＳ６５に移行する。
【０１０２】
ステップＳ６６では、システム制御部１１が、初期駆動ありの設定をした場合は初期駆動を行ってから、フォーカスレンズを任意距離ずつ移動させる。また、システム制御部１１は、初期駆動なしの設定をした場合は初期駆動を行わず、現在のフォーカスレンズ位置を起点として、ステップＳ２又はステップＳ３の相関演算結果から得られる位相差の方向にフォーカスレンズを任意距離ずつ移動させる。
【０１０３】
このように、初期駆動の有無を信頼度判定値Ｊ１の大きさに応じて決めることで、コントラストＡＦの合焦速度を更に早くすることができる。
【０１０４】
なお、シミュレーションや実験等により、高周波被写体が要因で信頼度判定値Ｊ１が大きくなるのは、フォーカスレンズの現在位置が合焦位置からあまり離れていない場合にのみ起こることが分かっている。
【０１０５】
このため、図７のステップＳ６７では、初期駆動ありの設定を行う代わりに、レンズ移動範囲を最大範囲よりも狭くする設定を行ってもよい。
【０１０６】
例えば、フォーカスレンズの現在位置を中心とした光軸方向の前後所定距離で規定される範囲（フォーカスレンズの移動可能な最大範囲よりも狭い範囲）をレンズ移動範囲として設定すればよい。これにより、初期駆動を行うときと比べてレンズ移動範囲を狭くすることができ、合焦速度を上げることができる。
【０１０７】
なお、図５のステップＳ７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。
【０１０８】
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８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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図８のようにペアラインにおいて画素ペアＰ３及びＰ４を設定した場合、位相差ＡＦ処理部１９は、図５のステップＳ２において、画素ペアＰ３の位相差検出用画素５２Ａ及び５２Ｂの検出信号群同士で相関演算を行い、図５のステップＳ３において、画素ペアＰ４の位相差検出用画素５２Ａ及び５２Ｂの検出信号群同士で相関演算を行う。そして、ステップＳ４では、これら２つの相関演算の結果に基づいて、信頼度判定値Ｊ１を生成する。
【０１１１】
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度判定を行うことができる。
【０１１２】
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像の相関演算結果を利用して、信頼度判定値を生成する例を説明したが、相関演算を行わずに信頼度判定値に相当する情報を生成することもできる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
ペアラインに結像する被写体像の周波数が低い場合、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
一方、図９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。
【０１１８】
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
【０１１９】
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。
【０１２０】
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９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。
【０１２１】
そこで、位相差ＡＦ処理部１９は、以下の演算式（３）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度を判定するための信頼度判定値Ｊ２を生成する。位相差ＡＦ処理部は情報生成部として機能する
【０１２２】
【数３】
0005934843.tif 000004
【０１２３】
式（３）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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
上記Ｊ２の値が大きい場合は、図９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。
【０１２８】
そこで、システム制御部１１は、上記Ｊ２の値を予め設定した閾値ｔｈと比較し、Ｊ２≧ｔｈのときは位相差ＡＦの信頼度が低く、位相差ＡＦによる合焦制御では合焦精度が十分に得られないと判定し、Ｊ２＜ｔｈのときは位相差ＡＦによる合焦制御で合焦精度が十分に得られると判定する。閾値ｔｈは、位相差ＡＦによる合焦精度の許容値に応じて設定される。
【０１２９】
図１０は、図１に示すデジタルカメラの静止画撮影時の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。
【０１３０】
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Ｓ１１）。
【０１３１】
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Ｓ１２）。
【０１３２】
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Ｓ１３）。
【０１３３】
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Ｓ１４）。
【０１３４】
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Ｓ１５）。
【０１３５】
次に、信頼度判定値生成部として機能する位相差ＡＦ処理部１９は、ΣＰ１Ａ、ΣＰ１Ｂ、ΣＰ２Ａ、及びΣＰ２Ｂに基づき、式（３）の演算により信頼度判定値Ｊ２を生成する（ステップＳ１６）。
【０１３６】
システム制御部１１は、ステップＳ１６で信頼度判定値Ｊ２が生成された後、信頼度判定値Ｊ２と閾値ｔｈとを比較し、Ｊ２≧ｔｈであれば（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が低いと判定し、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Ｓ１８）。
【０１３７】
システム制御部１１は、Ｊ２＜ｔｈであれば（ステップＳ１７：ＮＯ）、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が高いと判定し、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Ｓ１９）。
【０１３８】
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Ｓ１２〜Ｓ１６の処理を行って信頼度判定値Ｊ２を生成する。
【０１３９】
システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼度判定値Ｊ２が閾値ｔｈ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度が高いと判定する。そして、ステップＳ１９において、閾値ｔｈ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。
【０１４０】
ここで、閾値ｔｈ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。
【０１４１】
システム制御部１１は、複数のペアラインの中に、信頼度判定値Ｊ２が閾値ｔｈ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度が低いと判定して、ステップＳ１８の処理を行う。
【０１４２】
図１１は、図１０に示すフローチャートにおけるステップＳ１８の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【０１４３】
まず、ステップＳ１８０において、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ２と閾値ｔｈ１を比較する。閾値ｔｈ１は閾値ｔｈより大きい値である。
【０１４４】
ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高い場合には、信頼度判定値Ｊ２は大きな値になる。一方で、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高くない場合でも、局所的にゴーストやフレアが発生している場合等には、信頼度判定値Ｊ２は大きな値になるものの、被写体の周波数が高い場合よりは小さな値となる。このため、信頼度判定値Ｊ２の大きさによって、コントラストＡＦ方式による合焦制御を選択した要因を判定することができる。
【０１４５】
具体的には、システム制御部１１は、ステップＳ１８０において、Ｊ２と閾値ｔｈ１とを比較し、Ｊ２≧ｔｈ１であれば、ＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数が高いために位相差ＡＦの精度が得られない状況と判定して、ステップＳ１８１の処理を行う。ステップＳ１８１は図６のステップＳ６１と同じ処理である。
【０１４６】
システム制御部１１は、Ｊ２＜ｔｈ１であれば（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ステップＳ１８３の処理を行う。ステップＳ１８３は図６のステップＳ６３と同じ処理である。
【０１４７】
ステップＳ１８１，ステップＳ１８３の後は、ステップＳ１８６の処理が行われる。ステップＳ１８６は図６のステップＳ６６と同じ処理である。
【０１４８】
なお、シミュレーションや実験等により、高周波被写体が要因で信頼度判定値Ｊ２が大きくなるのは、フォーカスレンズの現在位置が、合焦位置からあまり離れていない状況にのみ起こることが分かっている。
【０１４９】
このため、図１１のステップＳ１８０とステップＳ１８１の間で、ステップＳ１８６の処理におけるレンズ移動範囲を初期駆動時の範囲よりも狭くする設定を行ってもよい。
【０１５０】
例えば、フォーカスレンズの現在位置を中心とした光軸方向の前後所定距離で規定される範囲をレンズ移動範囲として設定すればよい。これにより、初期駆動を行うときと比べてレンズ移動範囲を狭くすることができ、合焦速度を上げることができる。
【０１５１】
以上のように、図１０に示す動作例によれば、相関演算を行わずとも、信頼度判定値Ｊ１に相当する信頼度判定値Ｊ２を生成することができるため、コントラストＡＦに移行する場合の合焦速度を上げることができる。また、コントラストＡＦに移行した場合の演算量を減らして消費電力を削減することができる。
【０１５２】
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度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及びＰ２ではなくＰ３及びＰ４として、信頼度判定値を生成することができる。
【０１５３】
一般に、コントラストＡＦ方式によって合焦位置を決める際は、水平方向成分が主となる被写体に合焦させるための水平方向合焦アルゴリズム（第１アルゴリズム）と、垂直方向成分が主となる被写体に合焦させるための垂直方向合焦アルゴリズム（第２アルゴリズム）とを順次行う。このため、演算負荷が高く、また、アルゴリズムの実行順序によっては、精度が出ない方向で合焦させてしまう可能性がある。
【０１５４】
図１０の動作例では、信頼度判定値Ｊ２を求めており、この信頼度判定値Ｊ２は、図９に示したような水平方向成分の被写体の有無を判定するのに有効な情報である。そこで、システム制御部１１が、信頼度判定値Ｊ２を利用して、水平方向合焦アルゴリズムと垂直方向合焦アルゴリズムの実行優先度を決めることで、精度の高いＡＦが可能となる。以下、フローチャートに沿って動作を説明する。
【０１５５】
図１２は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１８１及びステップＳ１８３と、ステップＳ１８６との間に追加する処理を説明するためのフローチャートである。
【０１５６】
ステップＳ２１において、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ２と閾値Ｈ１（＞ｔｈ）を比較し、Ｊ２≧Ｈ１であればステップＳ２２の処理を行い、Ｊ２＜Ｈ１であればステップＳ２５の処理を行う。
【０１５７】
ステップＳ２２において、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ２と閾値Ｈ２（＞Ｈ１）を比較し、Ｊ２≧Ｈ２であればステップＳ２３の処理を行い、Ｊ２＜Ｈ２であればステップＳ２４の処理を行う。
【０１５８】
ステップＳ２３において、システム制御部１１は、図１１のステップＳ１８６で合焦位置を決めるために実行するアルゴリズムとして、水平方向合焦アルゴリズムのみを使用することを設定する。
【０１５９】
ステップＳ２４において、システム制御部１１は、図１１のステップＳ１８６で合焦位置を決めるために実行するアルゴリズムとして、水平方向合焦アルゴリズムを優先的に使用することを設定する。つまり、水平方向合焦アルゴリズムを行った後に、垂直方向合焦アルゴリズムを行うよう設定する。
【０１６０】
ステップＳ２５において、システム制御部１１は、信頼度判定値Ｊ２と閾値Ｖ１（＞ｔｈ）を比較し、Ｊ２≧Ｖ１であればステップＳ２６の処理を行い、Ｊ２＜Ｖ１であればステップＳ２７の処理を行う。
【０１６１】
ステップＳ２６において、システム制御部１１は、図１１のステップＳ１８６で合焦位置を決めるために実行するアルゴリズムとして、垂直方向合焦アルゴリズムのみを使用することを設定する。
【０１６２】
ステップＳ２７において、システム制御部１１は、図１１のステップＳ１８６で合焦位置を決めるために実行するアルゴリズムとして、垂直方向合焦アルゴリズムを優先的に使用することを設定する。つまり、垂直方向合焦アルゴリズムを行った後に、水平方向合焦アルゴリズムを行うよう設定する。
【０１６３】
以上のように、信頼度判定値Ｊ２の大きさに応じて、コントラストＡＦ方式による合焦アルゴリズムの優先度を設定することで、精度の高いコントラストＡＦが可能になる。
【０１６４】
ここまでは静止画撮像時におけるＡＦ動作について説明してきたが、動画撮像時のように、主要被写体に対して合焦し続ける、所謂コンティニュアスＡＦモードにおいても本発明は適用可能である。
【０１６５】
図１３は、コンティニュアスＡＦモード時のデジタルカメラのＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。図１３において図５及び図１０に示した処理と同じ処理には同一符号を付してある。
【０１６６】
コンティニュアスＡＦモード時には、ステップＳ６でコントラストＡＦ方式による合焦制御が行われた後、位相差ＡＦ処理部１９がステップＳ１１〜ステップＳ１６の処理を行って、信頼度判定値Ｊ２を生成する。
【０１６７】
そして、システム制御部１１は、ステップＳ１７で信頼度判定値Ｊ２と閾値ｔｈとを比較し、Ｊ２≧ｔｈとなっていればステップＳ１８に移行して、コントラストＡＦと位相差ＡＦのどちらをすべきかの判定を行うことなく、コントラストＡＦを行う。
【０１６８】
一方、ステップＳ１７においてＪ２＜ｔｈとなっていればステップＳ１に処理が戻る。また、ステップＳ５においてＪ１＜ＴＨとなっていた場合は、ステップＳ７の処理が行われ、ステップＳ７の後はステップＳ１に処理が戻る。
【０１６９】
図１３において、ステップＳ６の後にステップＳ１に戻すのが普通に考えられる。しかし、主要被写体に合焦してからすぐは相関演算の信頼度が高いため、位相差ＡＦ方式による合焦制御に移行するが、主要被写体が高周波被写体であり続ける場合は、再びコントラストＡＦによる合焦制御に移行することになり、位相差ＡＦとコントラストＡＦの切り替えが頻繁に発生してしまう。
【０１７０】
図１３の動作例によれば、ステップＳ６の処理で主要被写体に合焦した後、すぐにステップＳ１に移行せずに、信頼度判定値Ｊ２を生成し、信頼度判定値Ｊ２が大きいまま（つまり主要被写体が高周波被写体のまま）である場合は、ステップＳ１８にてコントラストＡＦによる合焦制御を行うようにしている。
【０１７１】
このため、位相差ＡＦとコントラストＡＦの切り替えが頻繁に発生するようなことがなく、安定した合焦制御が可能となる。また、コントラストＡＦを継続的に行う場合には、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理は行われないため、演算量を減らすことができ、消費電力を低減することができる。
【０１７２】
ここまでは、ＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び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及び５２Ｂの検出信号を利用して、信頼度判定値Ｊ１及びＪ２を生成するものとした。
【０１７３】
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及び５２Ｂの検出信号を利用して、信頼度判定値Ｊ１及びＪ２を生成してもよい。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。
【０１７４】
（第一の配列変形例）
図１４は、図１に示す固体撮像素子５のＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１７５】
図１４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度判定を行う。以下の図１４の説明では便宜上、上方向、下方向とは図中での紙面上での上下方向をあらわすものとする。
【０１７６】
図１４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。
【０１７７】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１とする。
【０１７８】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１７９】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１８０】
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画素分空けて配置される位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１８１】
図１４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。
【０１８２】
（第二の配列変形例）
図１５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及び５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１８３】
図１５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度判定を行う。
【０１８４】
図１５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。
【０１８５】
図１５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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１とする。
【０１８６】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１８７】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１８８】
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画素分空けて配置される位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１８９】
図１５の配列例によれば、画素ペアＰ１及びＰ２、並びにと画素ペアＰ３及び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１４の例と比較して信頼度判定を高精度に行うことができる。
【０１９０】
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１４の例と比較して信頼度判定を高精度に行うことができる。
【０１９１】
（第三の配列変形例）
図１６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及び５２Ｂの配列の変形例を示す図である。
【０１９２】
図１６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度判定を行う。
【０１９３】
図１６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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ１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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ２とする。
【０１９５】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ３とする。
【０１９６】
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画素分空けて配置された位相差検出用画素５２Ｂとを画素ペアＰ４とする。
【０１９７】
図１６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度判定を行うため、信頼度判定に用いる位相差画素ライン数を図１４及び図１５の配列例よりも減らすことができる。
【０１９８】
また、画素ペアＰ１及びＰ２、並びにと画素ペアＰ３及び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１４の例と比較して信頼度判定を高精度に行うことができる。
【０１９９】
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１４，図１５の例と比較して信頼度判定を高精度に行うことができる。
【０２００】
（第四の配列変形例）
図１７は、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。
【０２０１】
図１７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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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度判定を行う。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。
【０２０５】
図１７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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
なお、図１７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。
【０２１０】
また、図１７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、信頼度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。
【０２１１】
また、全ての画素５１を２分割する構成では、色毎に信頼度判定を行い、高い信頼度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。
【０２１２】
図１７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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
図１８は、本発明の撮像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１８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。
【０２１６】
図１９は、図１８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１８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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
図１８に示すように、本発明の撮像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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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１８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。
【０２２５】
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１８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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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、及び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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
図１８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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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５，１０に例示した処理を行うことで、合焦速度と合焦精度とを両立させたコントラストＡＦが可能になる。
【０２４６】
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。
【０２４７】
開示された撮像装置は、フォーカスレンズを含む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うちの一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束のうちの他方の光束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に基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、上記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御部と、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを、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て生成した情報によって決定する合焦制御決定部と、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記情報に応じて、上記移動範囲と上記移動範囲における上記任意距離のうち少なくとも上記任意距離を可変制御する制御部と、を備えるものである。
【０２４８】
この構成により、例えば、第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報から主要被写体が高周波被写体でないと判定できる場合には、任意距離を大きくすることでコントラストＡＦ方式による合焦速度を上げることができる。また、第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報から主要被写体が高周波被写体であると判定できる場合には、任意距離を小さくすることでコントラストＡＦ方式による合焦精度を上げることができる。このように、任意距離が常に一定の場合と比較すると、コントラストＡＦ方式による合焦精度と合焦速度を両立させることができる。
【０２４９】
開示された撮像装置は、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沿って並ぶ複数の上記第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上記位相差の検出方向に直交す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との第１のペアによって出力される上記第１の信号検出部の検出信号と上記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果と、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で配置されかつ上記検出方向に沿って並ぶ複数の上記第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位相差の検出方向に直交する方向とは反対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との第２のペアによって出力される上記第１の信号検出部の検出信号と上記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果とに基づいて、上記相関演算結果の信頼度を判定するための信頼度判定値を上記情報として生成する情報生成部を備え、上記合焦制御決定部は、上記信頼度判定値の大きさによって、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、上記制御部は、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記信頼度判定値の大きさにより、上記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、上記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、上記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して上記任意距離を小さくするものである。
【０２５０】
この構成により、上記要因が被写体像の周波数によるものであった場合には、任意距離が小さくなるため、合焦位置を精度良く決めることができる。また、上記要因が被写体像の周波数によるものでない場合には、任意距離が大きくなるため、高速に被写体に合焦させることができる。
【０２５１】
開示された撮像装置は、上記制御部は、上記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、上記信頼度判定値に基づく上記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上であり、かつ、上記相関演算結果としての位相差が第二の閾値以上の場合に、上記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、かつ、上記信頼度判定値に基づく上記相関演算結果の信頼度が第一の閾値未満である場合、又は、上記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、上記信頼度判定値に基づく上記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上であり、かつ、上記位相差が第二の閾値未満の場合、と比較して上記任意距離を大きくするものである。
【０２５２】
この構成により、相関演算結果の信頼度が高い場合は、相関演算結果としての位相差が第二の閾値以上の場合に任意距離が大きくなるため、合焦位置を高速に決めることができ、高速に被写体に合焦させることができる。
【０２５３】
開示された撮像装置は、上記制御部は、上記要因が被写体像の周波数によるもの以外であり、かつ、上記信頼度判定値に基づく上記相関演算結果の信頼度が第一の閾値以上である場合に、上記移動範囲を上記フォーカスレンズの移動可能な最大範囲よりも狭くするものである。
【０２５４】
この構成により、相関演算結果の信頼度が高い場合には、フォーカスレンズを動かす範囲が狭くなるため、この範囲をフォーカスレンズの移動可能な最大範囲に常にしておく場合と比較して、フォーカスレンズを移動させる距離を減らすことができ、高速なＡＦが可能になる。
【０２５５】
開示された撮像装置は、上記制御部は、上記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、上記移動範囲を上記フォーカスレンズの移動可能な最大範囲よりも狭くするものである。
【０２５６】
この構成により、高周波被写体が要因で相関演算結果の信頼度が低くなっている場合には、フォーカスレンズを動かす範囲が狭くなるため、フォーカスレンズを移動させる距離を減らすことができ、高速なＡＦが可能になる。
【０２５７】
開示された撮像装置は、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沿って並ぶ複数の上記第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上記位相差の検出方向に直交す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との第１のペアによって出力される上記第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との積算値の比と、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で配置されかつ上記検出方向に沿って並ぶ複数の上記第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位相差の検出方向に直交する方向とは反対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との第２のペアによって出力される上記第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との積算値の比とに基づいて、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て行われる上記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を上記情報として生成する情報生成部を備えるものである。
【０２５８】
この構成によれば、相関演算を行うことなく第１の合焦制御と第２の合焦制御のどちらを行うかを決めたり、任に距離を可変制御したりすることができる。このため、演算量を減らして消費電力を低減したり、第１の合焦制御と第２の合焦制御のどちらを行うかの判定にかかる時間を短縮して高速なＡＦを実現したりすることができる。
【０２５９】
開示された撮像装置は、上記合焦制御決定部は、上記信頼度判定値の大きさによって、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、上記制御部は、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記信頼度判定値の大きさにより、上記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、上記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、上記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して上記任意距離を小さくするものである。
【０２６０】
この構成により、例えば主要被写体が高周波被写体であり、信頼度判定値に基づく信頼度が低くなる場合には、任意距離が小さくなるため、細かいステップでコントラストＡＦの評価値を取得することができ、コントラストＡＦ方式による合焦制御の精度を上げることができる。また、信頼度判定値に基づく信頼度が高くなる場合には、任意距離が大きくなるため、合焦制御の速度を上げることができる。
【０２６１】
開示された撮像装置は、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記合焦制御部は、上記位相差の検出方向を主成分とする被写体に合焦させるための合焦位置決定の第１アルゴリズムと、上記位相差の検出方向に直交する方向を主成分とする被写体に合焦させるための合焦位置決定の第２アルゴリズムの実行優先度を、上記信頼度判定値の大きさに応じて決定するものである。
【０２６２】
この構成により、例えば、主要被写体が位相差の検出方向を主成分とする被写体である場合には、第１アルゴリズムのみを行ったり、第１アルゴリズムを優先して行いその後に第２アルゴリズムを行ったりして合焦位置を決定することで、合焦精度を高めることができる。
【０２６３】
開示された撮像装置は、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沿って並ぶ複数の上記第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同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で配置されかつ上記検出方向に沿って並ぶ複数の上記第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同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とに基づいて、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て行われる上記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を生成する信頼度判定値生成部を備え、主要被写体に合焦し続ける動画撮像モードにおいて、上記合焦制御決定部は、上記第２の合焦制御が終了した後に、上記信頼度判定値生成部に上記信頼度判定値を生成させ、上記信頼度判定値に基づく上記第１の合焦制御の信頼度が閾値未満であれば、再び上記第２の合焦制御を行うことを決定するものである。
【０２６４】
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複数有し、上記情報生成部は、任意の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、上記任意の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のペアとする、又は、上記任意の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、上記信頼度判定値を求めるものである。
【０２６５】
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度判定値を求めることができるため、信頼度判定値生成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、合焦完了までの時間を短縮することができる。
【０２６６】
開示された合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む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うちの一方の光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束のうちの他方の光束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に基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第１の合焦制御と、上記フォーカスレンズを予め決められた移動範囲で光軸方向に沿って任意距離ずつ移動させ、各移動位置で上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて決められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第２の合焦制御と、のいずれかを行う合焦制御ステップと、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを、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て生成した情報によって決定する合焦制御決定ステップと、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記情報に応じて、上記移動範囲と上記移動範囲における上記任意距離のうち少なくとも上記任意距離を可変制御する制御ステップと、を備えるものである。
【０２６７】
この方法により、例えば、第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報から主要被写体が高周波被写体でないと判定できる場合には、任意距離を大きくすることでコントラストＡＦ方式による合焦速度を上げることができる。また、第１の信号検出部及び第２の信号検出部の検出信号を用いて生成した情報から主要被写体が高周波被写体であると判定できる場合には、任意距離を小さくすることでコントラストＡＦ方式による合焦精度を上げることができる。このように、任意距離が常に一定の場合と比較すると、コントラストＡＦ方式による合焦精度と合焦速度を両立させることができる。
【０２６８】
開示された合焦制御方法は、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沿って並ぶ複数の上記第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上記位相差の検出方向に直交す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との第１のペアによって出力される上記第１の信号検出部の検出信号と上記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果と、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で配置されかつ上記検出方向に沿って並ぶ複数の上記第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位相差の検出方向に直交する方向とは反対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との第２のペアによって出力される上記第１の信号検出部の検出信号と上記第２の信号検出部の検出信号との相関演算結果とに基づいて、上記相関演算結果の信頼度を判定するための信頼度判定値を上記情報として生成する情報生成ステップを備え、上記合焦制御決定ステップでは、上記信頼度判定値の大きさによって、上記第１の合焦制御と上記第２の合焦制御のどちらを行うかを決定し、上記制御ステップでは、上記第２の合焦制御を行うことが決定された場合に、上記信頼度判定値の大きさにより、上記第２の合焦制御を行うことが決定された要因を判定し、上記要因が被写体像の周波数によるものである場合に、上記要因が被写体像の周波数によるものでない場合と比較して上記任意距離を小さくするものである。
【０２６９】
開示された合焦制御方法は、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沿って並ぶ複数の上記第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上記位相差の検出方向に直交す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との第１のペアによって出力される上記第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との積算値の比と、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で配置されかつ上記検出方向に沿って並ぶ複数の上記第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位相差の検出方向に直交する方向とは反対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との第２のペアによって出力される上記第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との積算値の比とに基づいて、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て行われる上記第１の合焦制御の信頼度を判定するための信頼度判定値を上記情報として生成する情報生成ステップを備えるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２７０】
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】
【０２７１】
１  撮像レンズ
２  絞り
５  固体撮像素子
１１  システム制御部（合焦制御部、合焦制御決定部、制御部）
１８  コントラストＡＦ処理部
１９  位相差ＡＦ処理部（情報生成部、信頼度判定値生成部）
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】
0005934843.tif 000005
【図２】
0005934843.tif 000006
【図３】
0005934843.tif 000007
【図４】
0005934843.tif 000008
【図５】
0005934843.tif 000009
【図６】
0005934843.tif 000010
【図７】
0005934843.tif 000011
【図８】
0005934843.tif 000012
【図９】
0005934843.tif 000013
【図１０】
0005934843.tif 000014
【図１１】
0005934843.tif 000015
【図１２】
0005934843.tif 000016
【図１３】
0005934843.tif 000017
【図１４】
0005934843.tif 000018
【図１５】
0005934843.tif 000019
【図１６】
0005934843.tif 000020
【図１７】
0005934843.tif 000021
【図１８】
0005934843.tif 000022
【図１９】
0005934843.tif 000023