(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節光学系を備える光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像用画素と、瞳分割された一対の光束を受光する一対の焦点検出用画素列とを有する撮像部と、
前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞りと、
前記一対の焦点検出用画素列からそれぞれ出力された第１データ列および第２データ列を、一次元状に相対的にシフトさせながら、前記第１データ列と前記第２データ列との間の相関量を演算するシフト演算を、予め定められた所定のシフト範囲全域について行い、該シフト演算結果に基づいて、前記相関量の極値が得られるシフト量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
前記絞りによる絞り値に基づいて、前記絞り値に対応する、前記相関量の極値を得るための有効シフト範囲を設定する設定部と、を備え、
前記位相差検出部は、前記所定のシフト範囲全域について行ったシフト演算結果のうち、前記絞りの絞り値に応じた有効シフト範囲における演算結果を用いて、前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を行う焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記位相差検出部による焦点状態の検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部をさらに備え、
前記位相差検出部は、
前記焦点調節部により前記焦点調節光学系を駆動させた結果、前記焦点調節光学系が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置していると判断できる場合には、
前記所定のシフト範囲全域についてシフト演算を行なう代わりに、前記相関量の演算を、シフト量の絶対値が最も小さなものから開始し、前記シフト量の絶対値を順に大きくしていきながら前記相関量の演算および前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を逐次行うとともに、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出された場合には、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出された時点で、前記相関量の演算を終了し、前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、前記光学系の焦点状態の検出を行う焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記位相差検出部による焦点状態の検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部をさらに備え、
前記位相差検出部は、前記焦点調節部により前記焦点調節光学系を駆動させた結果、前記焦点調節光学系が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置していないと判断できる場合には、前記所定のシフト範囲全域において、前記相関量の演算および前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を行う焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
前記設定部は、前記絞りによる絞り値が大きいほど、前記有効シフト範囲を小さい範囲にする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部をさらに備える焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像素子に一対の焦点検出用画素列を備え、一対の焦点検出用画素列から出力される第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関量を演算し、相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、デフォーカス量を算出する焦点検出装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９０１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、所定のシフト範囲の全域について、第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせながら相関量を演算し、所定のシフト範囲の全域にて演算した相関量に基づいて相関量の極値を算出し、算出した極値に対応するシフト量からデフォーカス量を算出するものであるため、光学系に設けられた絞りの絞り値によっては、偽合焦となってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点検出を適切に行なうことができる焦点検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]本発明に係る焦点検出装置は、焦点調節光学系（３２）を備える光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像用画素（２２１）と、瞳分割された一対の光束を受光する一対の焦点検出用画素列（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）とを有する撮像部（２２）と、前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞り（３４）と、前記一対の焦点検出用画素列からそれぞれ出力された第１データ列および第２データ列を、一次元状に相対的にシフトさせながら、前記第１データ列と前記第２データ列との間の相関量を演算するシフト演算を、予め定められた所定のシフト範囲全域について行い、該シフト演算結果に基づいて、前記相関量の極値が得られるシフト量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部（２１）と、前記絞りによる絞り値に基づいて、前記絞り値に対応する、前記相関量の極値を得るための有効シフト範囲を設定する設定部（２１）と、を備え、前記位相差検出部は、前記所定のシフト範囲全域について行ったシフト演算結果のうち、前記絞りの絞り値に応じた有効シフト範囲における演算結果を用いて、前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を行う。
【０００８】
[２]本発明の焦点検出装置において、前記位相差検出部による焦点状態の検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系（３２）を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部（３６）をさらに備え、前記位相差検出部（２１）が、前記焦点調節部により前記焦点調節光学系を駆動させた結果、前記焦点調節光学系が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置していると判断できる場合には、前記所定のシフト範囲全域についてシフト演算を行なう代わりに、前記相関量の演算を、シフト量の絶対値が最も小さなものから開始し、前記シフト量の絶対値を順に大きくしていきながら前記相関量の演算および前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を逐次行うとともに、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出された場合には、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出された時点で、前記相関量の演算を終了し、前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、前記光学系の焦点状態の検出を行うように構成することができる。
【０００９】
[３]本発明の焦点検出装置において、前記位相差検出部による焦点状態の検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系（３２）を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行なう焦点調節部（３６）をさらに備え、前記位相差検出部（２１）が、前記焦点調節部（３６）により前記焦点調節光学系（３２）を駆動させた結果、前記焦点調節光学系が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置していないと判断できる場合には、前記所定のシフト範囲全域において、前記相関量の演算および前記相関量の極値が得られるシフト量の検出を行うように構成することができる。
【００１０】
[４]本発明の焦点検出装置において、前記設定部（２１）は、前記絞り（３４）による絞り値が大きいほど、前記有効シフト範囲を小さい範囲にするように構成することができる。
【００１１】
[５]本発明の焦点検出装置において、前記撮像用画素（２２１）により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部（２１）をさらに備えるように構成することができる。
【００１２】
[６]本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学系の焦点検出を適切に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るカメラ１における位相差検出方式による像ずれ量の演算処理を示すフローチャート（その１）である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係るカメラ１における位相差検出方式による像ずれ量の演算処理を示すフローチャート（その２）である。
【図１１】図１１（Ａ）は、絞り値がＦ２．８である場合の射出瞳と焦点検出画素の測距瞳との関係の一例を示す図であり、図１１（Ｂ）は、絞り値がＦ２．８である場合の第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）は、絞り値がＦ５．６である場合の射出瞳と焦点検出画素の測距瞳との関係の一例を示す図であり、図１２（Ｂ）は、絞り値がＦ５．６である場合の第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１７】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１８】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００１９】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２０】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２１】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２２】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２３】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２４】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２５】
レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１により電気的に接続され、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などを行なうとともに、フォーカスレンズ３２の位置、絞り３４の開口径などのレンズ情報をカメラ制御部２１に送信する。
【００２６】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２７】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２８】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００２９】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００３０】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンやユーザがカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３１】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３２】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３３】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３４】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３５】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３６】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３７】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００３８】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００３９】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００４０】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４１】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４２】
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４３】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４４】
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４５】
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４６】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４７】
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４８】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４９】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ずれ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ずれ量を検出することができる。
【００５０】
そして、得られた像ずれ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５１】
なお、これら位相差検出方式による像ずれ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５２】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。
【００５３】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３３を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３３の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３３を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５４】
次いで、本実施形態に係るカメラ１における位相差検出方式による像ずれ量の演算処理について、図９、図１０に示すフローチャートを参照して、さらに詳細に説明する。なお、以下に説明する処理は、たとえば、カメラ１の電源がオンとされることにより開始する。
【００５５】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、レンズ制御部３７を介して、絞り３４の絞り値の取得が行われる。
【００５６】
次いで、ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で取得した絞り値に基づいて、有効シフト範囲を決定するための処理が行なわれる。
【００５７】
ここで、図１１、図１２を参照して、絞り値と、一対のデータ列のずれ量との関係について説明する。図１１（Ａ）は、絞り値がＦ２．８である場合の射出瞳３５０と焦点検出画素の測距瞳３５１，３５２との関係の一例を示す図であり、図１２（Ａ）は、絞り値がＦ５．６である場合の射出瞳３５と焦点検出画素の測距瞳３５１，３５２との関係の一例を示す図である。なお、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）はともに、デフォーカス量がたとえば同じく１ｍｍである場面（フォーカスレンズ３２のレンズ位置が合焦位置まで像面移動である場面を例示している。また、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）において、横軸は、焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各画素の画素位置を示している。
【００５８】
図１１（Ａ）に示す例においては、絞り値がＦ２．８であり、図１２（Ａ）に示す例と比較して、射出瞳３５０が大きいため、測距瞳３５１，３５２の大部分が射出瞳３５０に含まれている。そのため、図１１（Ａ）に示す例では、射出瞳３５０に含まれる測距瞳３５１，３５２の受光領域も大きく、測距瞳３５１の受光領域の重心位置３５１ａ（測距瞳３５１の受光領域の重心点の位置）と、測距瞳３５２の受光領域の重心位置３５２ａ（測距瞳３５２の受光領域の重心点の位置）との間の重心間距離Ｌ１も長くなる。その一方で、図１２（Ａ）に示す例においては、絞り値がＦ５．６であり、図１１（Ａ）に示す例と比較して、射出瞳３５０が小さいため、射出瞳３５０に含まれる測距瞳３５１，３５２の受光領域も小さい。そのため、図１２（Ａ）に示す例では、測距瞳３５１の受光領域の重心位置３５１ａと測距瞳３５２の受光領域の重心位置３５２ａとの間の重心間距離Ｌ２も短くなる。
【００５９】
また、図１１（Ｂ）は、絞り値がＦ２．８である場合における、一対の焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。図１１（Ｂ）に示す例においては、各焦点検出画素２２２ａからの出力に基づくデータ列を第１データ列、各焦点検出画素２２２ｂからの出力に基づくデータ列を第２データ列として示している。
【００６０】
同様に、図１２（Ｂ）は、絞り値がＦ５．６である場合における、一対の焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフであり、図１２（Ｂ）においても、各焦点検出画素２２２ａからの出力に基づくデータ列を第１データ列、各焦点検出画素２２２ｂからの出力に基づくデータ列を第２データ列として示している。なお、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）と同様に、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）もともに、デフォーカス量がたとえば同じく１ｍｍである場面を例示している。
【００６１】
図１１（Ｂ）に示すように、絞り値がＦ２．８の場合では、図１２（Ｂ）に示すように、絞り値がＦ５．６である場合と比べて、測距瞳３５１，３５２の受光領域の重心位置３５１ａ，３５２ａ間の重心間距離Ｌ１が長いため、第１データ列と第２データ列との間のずれ量Ｗ１は大きくなる。一方、図１２（Ｂ）に示すように、絞り値がＦ５．６である場合では、図１１（Ｂ）に示すように絞り値がＦ２．８である場合と比べて、測距瞳３５１，３５２の受光領域の重心位置３５１ａ，３５２ａ間の重心間距離Ｌ２が短いため、第１データ列と第２データ列との間のずれ量Ｗ２は小さくなる。このように、デフォーカス量が同じ場合でも、絞り値に応じて、第１データ列と第２データ列との間のずれ量が異なることとなる。
【００６２】
そして、この場合においては、図１１（Ｂ）に示す例においては、第１データ列と、第２データ列とをシフトさせ、第１データ列と、第２データ列とがほぼ重なる状態とするためには、図１２（Ｂ）に示す例と比較して、第１データ列と、第２データ列とをシフトさせるためのシフト量が比較的大きくなる。すなわち、デフォーカス量が同じ場合でも、絞り値が小さい場合（開放側である場合）には、絞り値が大きい場合（絞り込み側である場合）と比較して、第１データ列と、第２データ列とをシフトさせるためのシフト量を比較的大きくする必要がある。
【００６３】
あるいは、逆に、絞り値が大きい場合（絞り込み側である場合）には、絞り値が小さい場合（開放側である場合）と比較して、第１データ列と、第２データ列とをシフトさせるためのシフト量を大きくした場合には、対応するデフォーカス量も大きくなってしまい、このような場合において、相関量の極小値が検出されたとしても、光学系の焦点状態を適切に検出できておらず、たとえば、偽合焦となってしまう可能性が高くなる。
【００６４】
そのため、本実施形態では、このような問題を解消するために、絞り３４の絞り値に応じて、第１データ列と第２データ列とをシフトさせながら、相関量の演算を行なう際における有効シフト範囲Ｓｎａを設定する。具体的には、下記式（１）に基づいて、有効シフト範囲Ｓｎａを設定する。
Ｓｎａ＝Ｓｏ×（ｋ１／ｋ２）    ・・・（１）
なお、上記式（１）において、Ｓｏは、有効シフト範囲Ｓｎａを決定するための基準となる基準シフト範囲であり、たとえば、絞り値がＦ５．６、デフォーカス量が１ｍｍである場合に、第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせることで、第１データ列と第２データ列との間の相関量の極小値を得ることができるシフト範囲とすることができる。あるいは、Ｓｏは、たとえば、所定の絞り値において、デフォーカス量が５ｍｍである場合に、第１データ列と第２データ列との相関量の極小値を得ることができるシフト範囲とすることもできる。また、上記式（１）において、ｋ１は、相関量の極小値が得られるシフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数（変換係数については後述する。）のうち、基準となるシフト範囲Ｓｏの絞り値に対応する変換係数であり、たとえば、基準となるシフト範囲Ｓｏが、絞り値がＦ２．８、デフォーカス量が１ｍｍである場合に、相関量の極小値を得ることができるシフト範囲として設定されている場合には、ｋ１は、絞り値Ｆ２．８に対応する変換係数となる。さらに、上記式（１）において、ｋ２は、相関量の極小値が得られるシフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数のうち、ステップＳ１０１で取得された絞り値に対応する変換係数である。
【００６５】
たとえば、基準シフト範囲Ｓｏが、絞り値がＦ５．６、デフォーカス量が１ｍｍである場合に相関量の極小値を得ることができるシフト範囲であり、ステップＳ１０１で取得された絞り値がＦ２．８である場合において、絞り値Ｆ５．６における変換係数ｋ１が、たとえば絞り値Ｆ２．８における変換係数ｋ２の２倍の値となる場合には、上記式（１）に基づいて、有効シフト範囲Ｓｎａを、絞り値Ｆ５．６におけるシフト範囲Ｓｏの２倍の大きさの範囲として決定することができる。なお、Ｓｎａ，Ｓｏはともに整数であり、本実施系形態では有効シフト範囲Ｓｎａを求める際に、Ｓｏ×（ｋ１／ｋ２）の小数部分を切り捨て、あるいは四捨五入等することにより、Ｓｎａを整数として算出する。
【００６６】
なお、有効シフト範囲を決定する方法は、上述した方法に特に限定されず、たとえば、絞り値に応じた変換係数と絞り値とはほぼ線形の関係を有するため、シフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数に代えて、絞り値をそのまま用いて、有効シフト範囲を決定してもよい。具体的には、下記式（２）に基づいて、有効シフト範囲Ｓｎａを決定してもよい。
Ｓｎａ＝Ｓｏ×（ｆ１／ｆ２）    ・・・（２）
なお、上記式（２）において、ｆ１は、基準シフト範囲Ｓｏにおける絞り値であり、ｆ２は、ステップＳ１０１で取得された絞り値である。
【００６７】
次いで、ステップＳ１０３に進み、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データ、すなわち、第１データ列および第２データ列の読み出しが行なわれる。
【００６８】
次いで、ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できるか否かの判定が行なわれる。たとえば、撮影者により、操作部２８に備えられたレリーズボタンの半押しが行なわれておらず、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づくフォーカスレンズ３２の合焦駆動が実行されていない場合など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できない場合には、ステップＳ１０５に進む。一方、撮影者により、レリーズボタンの半押しが行なわれ、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づくフォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われた場合など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置または合焦位置近傍に位置すると判断できる場合には、図１０に示すステップＳ２０１に進む。
【００６９】
なお、ステップＳ１０４において、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できるか否かの判定は、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に実際に位置するか否かを判断するものではなく、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づく合焦駆動を実行した後など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できるような場合に、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できると判定するものである。そのため、ステップＳ１０４においては、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に実際に位置していない場合でも、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づく合焦駆動を実行した後など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できるような場合には、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できると判定するものである。
【００７０】
そして、ステップＳ１０４において、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づくフォーカスレンズ３２の合焦駆動が実行されていない場合など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できない場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、予め設定された所定のシフト範囲Ｓａ全域について、相関演算が実行される。なお、所定のシフト範囲Ｓａは、たとえば、各焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素数などに基づいて設定されるシフト範囲であり、たとえば、絞り３４が開放絞りである場合に、相関演算を適切に行なうことができるようなシフト範囲に設定することができる。
【００７１】
具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０３において、各焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから読み出した第１データ列ａ１，ａ２，．．．，ａｎと、第２データ列ｂ１，ｂ２，．．．ｂｎとを、予め設定された所定のシフト範囲Ｓａ全域において、一次元状に相対的にシフトさせながら、下記式（３）に示す相関演算を実行する。
Ｃ（ｈ）＝Σ｜ａ（ｎ＋ｈ）−ｂ（ｎ）｜    …（３）
なお、上記式（３）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示す。また、ｈはシフト量に対応する変数であり、上記式（３）の演算結果においては、第１データ列と第２データ列との間の相関が高いほど、相関量Ｃ（ｈ）は小さくなる。本実施形態では、このような相関演算を、予め設定された所定のシフト範囲Ｓａ全域について実行する。
【００７２】
次いで、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０５で演算された所定のシフト範囲Ｓａ全域における相関量の演算結果のうち、シフト量が、ステップＳ１０２で決定された有効シフト範囲Ｓｎａ内である演算結果を用いて、相関量の極小値を検出する処理が実行される。すなわち、たとえば、ステップＳ１０５で相関演算を行なった所定のシフト範囲Ｓａがシフト量＝−２０〜＋２０の範囲であり、一方、ステップＳ１０２で決定された有効シフト範囲Ｓｎａがシフト量＝−１０〜＋１０である場合には、シフト量＝−１０〜＋１０とした場合における相関量の演算結果のみを用いて、相関量の極小値を検出する処理を行なう。
【００７３】
なお、相関量の極小値の検出は、たとえば、下記式（４）〜（７）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘを求めることにより行なわれる。ここで、下記式に示すＣ（ｈｊ）は、上記式（３）により算出された相関量Ｃ（ｈ）のうち最も小さい値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｈｊ−１）−Ｃ（ｈｊ＋１）｝／２    …（４）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｈｊ）−｜Ｄ｜    …（５）
ｘ＝ｈｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ    …（６）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｈｊ＋１）−Ｃ（ｈｊ），Ｃ（ｈｊ−１）−Ｃ（ｈｊ）｝    …（７）
【００７４】
次いで、ステップＳ１０７においては、ステップＳ１０６において、有効シフト範囲Ｓｎａ内において、相関量の極小値が検出できたか否かの判定が行なわれる。相関量の極小値が検出できた場合には、ステップＳ１０８に進み、一方、相関量の極小値が検出できなかった場合には、ステップＳ１０９に進む。
【００７５】
そして、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６において検出された相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘに基づいて、下記式（８）に従い、デフォーカス量ｄｆを算出する。
ｄｆ＝ｘ・ｋ・ｐ    …（８）
なお、上記式（８）において、ｋは、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘをデフォーカス量に変換するための変換係数である。上述したように、絞り値に応じて、相関量の極小値が得られるシフト量は異なるため、変換係数は、絞り値に応じて予め設定されている。また、ｐは焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのピッチ幅によって定まる定数である。
【００７６】
そして、このようにして算出されたデフォーカス量は、撮影者により操作部２８に備えられたレリーズボタンの半押しが行なわれた場合に、フォーカスレンズ３２を駆動することで光学系の焦点調節を行なう際に使用される。
【００７７】
一方、ステップＳ１０９では、有効シフト範囲Ｓｎａ内において、相関量の極小値が検出できなかったため、デフォーカス量が検出不能であると判定する。
【００７８】
そして、ステップＳ１０８において、デフォーカス量を算出した場合、およびステップＳ１０９において、デフォーカス量が検出不能であると判定された場合のいずれも、ステップＳ１０１に戻り、撮影者により、操作部２８に備えられたレリーズボタンの半押しが行なわれておらず、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づくフォーカスレンズ３２の合焦駆動が実行されていない場合など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できない状態が続く限り（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を繰り返し行なう。
【００７９】
一方、上述したステップＳ１０４において、撮影者により、操作部２８に備えられたレリーズボタンの半押しが行なわれ、位相差検出方式による焦点検出の結果に基づくフォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われた後など、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できると判定された場合には、図１０に示すステップＳ２０１に進み、図１０に示すステップＳ２０１〜Ｓ２１０において、上述したステップＳ１０５〜Ｓ１０９とは異なる方法で、デフォーカス量の算出が実行される。
以下、フォーカスレンズ３２が、合焦位置を含む合焦位置近傍に位置すると判断できると判定された場合におけるデフォーカス量の算出方法について説明する。
【００８０】
まず、図１０に示すステップＳ２０１において、カメラ制御部２１により、シフト演算に用いる変数Ｎを、Ｎ＝１とする処理が行なわれた後、ステップＳ２０２に進み、カメラ制御部２１により、シフト量＝０にて、相関量演算が行われる。
【００８１】
具体的には、まず、カメラ制御部２１は、上述したステップＳ１０３において、各焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから読み出した第１データ列ａ１，ａ２，・・・，ａｎと、第２データ列ｂ１，ｂ２，・・・ｂｎとを用いて、上記式（３）にしたがい、シフト量＝０における相関量演算を実行し、シフト量＝０における相関量Ｃ（０）を算出する。
【００８２】
次いで、ステップＳ２０３に進み、ステップＳ２０３では、カメラ制御部２１により、シフト量＝＋Ｎにて、相関量演算が行われる。すなわち、上記式（３）において、ｈ＝＋Ｎとして、シフト量＝＋Ｎにおける相関量Ｃ（＋Ｎ）の算出が行なわれる。たとえば、Ｎ＝＋１である場合には、上記式（３）にしたがい、シフト量＝＋１における相関量演算を実行し、シフト量＝＋１における相関量Ｃ（＋１）を算出する。
【００８３】
そして、ステップＳ２０３においては、カメラ制御部２１により、算出された相関量Ｃ（ｈ）を用いて、相関量の極小値の検出が行われる。なお、相関量の極小値の検出は、上述したステップＳ１０６と同様に、上記式（４）〜（７）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘを求めることにより行なわれる。なお、本実施形態において、たとえば、最も小さい相関量である相関量Ｃ（ｈｊ）が得られている場合でも、相関量Ｃ（ｈｊ＋１）、Ｃ（ｈｊ−１）が算出されていない場合（たとえば、最も小さい相関量が、Ｃ（＋１）である場合に、Ｃ（＋２）が算出されていない場合）には、相関量の極小値の検出を行うことができないため、相関量の極小値の検出については実行しない。
【００８４】
次いで、ステップＳ２０４においては、ステップＳ２０３において、相関量の極小値が検出できたか否かの判定が行なわれる。相関量の極小値が検出できた場合には、ステップＳ２０９に進み、一方、相関量の極小値が検出できなかった場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００８５】
ステップＳ２０５では、カメラ制御部２１により、シフト量＝−Ｎにて、相関量演算が行われる。すなわち、上記式（３）において、ｈ＝−Ｎとして、シフト量＝−Ｎにおける相関量Ｃ（−Ｎ）の算出が行なわれる。たとえば、Ｎ＝−１である場合には、上記式（３）にしたがい、シフト量＝−１における相関量演算を実行し、シフト量＝−１における相関量Ｃ（−１）を算出する。
【００８６】
そして、ステップＳ２０５においては、上述したステップＳ２０３と同様に、カメラ制御部２１により算出された相関量Ｃ（ｈ）を用いて、上記式（４）〜（７）に示す３点内挿の手法を用いて、相関量の極小値の検出を行う。なお、ステップＳ２０５においても、たとえば、最も小さい相関量である相関量Ｃ（ｈｊ）が得られている場合でも、相関量Ｃ（ｈｊ＋１）、Ｃ（ｈｊ−１）が算出されていない場合には、相関量の極小値の検出を行うことができないため、相関量の極小値の検出については実行しない。
【００８７】
次いで、ステップＳ２０６においては、ステップＳ２０５において、相関量の極小値が検出できたか否かの判定が行なわれる。相関量の極小値が検出できた場合には、ステップＳ２０９に進み、一方、相関量の極小値が検出できなかった場合には、ステップＳ２０７に進む。たとえば、相関量Ｃ（−１）、Ｃ（０）、Ｃ（＋１）が算出されており、これらの相関量のうちＣ（０）である場合に、上記式（４）〜（７）にしたがって、極小値Ｃ（ｘ）が得られた場合には、ステップＳ２０９に進む。
【００８８】
ステップＳ２０７では、ステップＳ１０２で決定した有効シフト範囲Ｓｎａについて、相関量演算が終了したか否かの判定が行なわれる。有効シフト範囲Ｓｎａについて、相関演算が終了していないと判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理が実行され、ステップＳ２０３に戻り、再度、相関量演算が実行される。すなわち、たとえば、有効シフト範囲Ｓｎａ＝−１０〜＋１０に設定されている場合に、相関量演算が終了している範囲がシフト量＝−１〜＋１である場合には、ステップＳ２０８において、Ｎ＝２（Ｎ＝１＋１）とし、ステップＳ２０３に戻る。そして、ステップＳ２０３において、シフト量＝＋２における相関量Ｃ（＋２）の演算が行われ、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が検出できない場合には、さらに、ステップＳ２０５において、シフト量＝−２における相関量Ｃ（−２）の演算が実行される。このように本実施形態では、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が検出されるまで、シフト量を０，＋１，−１，＋２，−２，＋３，−３，・・・と絶対値の大きなシフト量に変更しながら、相関演算を行う。
【００８９】
そして、相関演算の結果、ステップＳ２０３またはステップＳ２０５において、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が検出された場合には、ステップＳ２０４またはステップＳ２０６から、ステップＳ２０９に進み、ステップＳ２０９において、デフォーカス量の算出が行なわれる。具体的には、ステップＳ２０９では、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が検出されたため、カメラ制御部２１は、相関量演算を終了し、上述したステップＳ１０８と同様に、検出された相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘに基づいて、上記式（８）に従い、デフォーカス量ｄｆを算出する。
【００９０】
そして、このようにして算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が必要か否かの判定が行なわれ、フォーカスレンズ３２の駆動が必要な場合（たとえば、デフォーカス量が所定値以上である場合）には、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行なわれ、これにより光学系の焦点調節が実行される。
【００９１】
一方、ステップＳ１０２で決定した有効シフト範囲Ｓｎａについて、相関量演算を行なった結果、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が検出できなかった場合には、ステップＳ２１０に進み、デフォーカス量が検出不能であると判定する。
【００９２】
そして、ステップＳ２０９において、デフォーカス量を算出した場合、およびステップＳ２１０において、デフォーカス量が検出不能であると判定された場合のいずれも、ステップＳ１０１に戻り、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できる状態が続く限り（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ２０１〜Ｓ２１０の処理を繰り返し実行する。そして、その一方で、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できない状態となった場合（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）には、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を実行することとなる。
【００９３】
本実施形態においては、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出を行なう際において、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できない場合には、まず、予め設定された所定のシフト範囲Ｓａ全域について相関演算を行い、次いで、相関演算結果を用いて相関量の極小値を算出する際に、所定のシフト範囲Ｓａ全域について実行された相関演算結果のうち、絞り３４の絞り値に基づいて設定される有効シフト範囲Ｓｎａ内の相関演算結果のみを用いて、相関量の極小値を算出する。そして、相関量の極小値が得られるシフト量に基づいて、デフォーカス量を算出する。そのため、本実施形態によれば、絞り３４の絞り値によっては、相関量の極小値が検出されたとしても、光学系の焦点状態を適切に検出できておらず、偽合焦となってしまうという問題（たとえば、絞り３４の絞り値が比較的大きい場合であり、かつ、比較的大きなシフト量において、相関量の極小値が検出されてしまう場合など）を有効に解決することができ、これにより、光学系の焦点検出を良好に行うことができる。
【００９４】
加えて、本実施形態によれば、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出を行なう際において、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できる場合には、相関量の演算をシフト量＝０から開始し、シフト量の絶対値を順に大きくしていきながら相関量の演算および相関量の極小値の検出を逐次行い、相関量の極小値が検出された場合には、相関量の極小値が検出された時点で、相関量の演算を終了する。そして、相関量の極小値が得られるシフト量に基づいて、デフォーカス量を算出する。そのため、本実施形態によれば、デフォーカス量を算出するために要する時間の短縮化が可能となる。特に、フォーカスレンズ３２が、合焦位置近傍に位置すると判断できる場合には、相関量の極小値は、シフト量の絶対値が小さな範囲、具体的には、シフト量＝０近傍に存在する場合が多くなる。そして、このような場合において、本実施形態のように、相関量の演算をシフト量＝０から開始し、シフト量の絶対値を順に大きくしていきながら相関量の演算および相関量の極小値の検出を逐次行った場合には、比較的短時間で、相関量の極小値を検出することが可能となり、これにより、デフォーカス量を算出するために要する時間を短縮することができる。また、これに加えて、本実施形態によれば、相関量演算に要する演算負荷を低減することもできる。
【００９５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００９６】
たとえば、上述した実施形態では、所定のシフト範囲Ｓａ全域について実行された相関演算結果のうち、絞り３４の絞り値に基づいて設定される有効シフト範囲Ｓｎａ内の相関演算結果を用いて、相関量の極小値を算出する態様を例示したが、たとえば、前回処理時において、相関量の極小値が得られるシフト量が得られている場合（特に、相関量の極小値が得られるシフト量が得られており、かつ、フォーカスレンズ３２が合焦位置に向かって駆動している場合）には、得られたシフト量に基づいて、有効シフト範囲Ｓｎａよりも狭いシフト範囲Ｓｎｐを設定し、所定のシフト範囲Ｓａ全域について実行された相関演算結果のうち、設定したシフト範囲Ｓｎｐ内の相関演算結果のみを用いて、相関量の極小値を算出するような構成としてもよい。
【００９７】
あるいは、上述した実施形態では、位相差検出方式により焦点検出を行う構成を例示して説明したが、このような構成に加えて、たとえば、位相差検出方式により焦点検出を行い、位相差検出方式では焦点状態を検出できない場合に、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、コントラスト検出方式により焦点検出を行う構成としてもよい。あるいは、位相差検出方式により焦点検出を行い、位相差検出方式では焦点状態を検出できない場合に、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式により焦点検出とを同時に行う構成としてもよい。
【００９８】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２４…メモリ
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【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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