(57)【要約】  デジタルカメラは、エリア５０Ａからの信号を用いて算出したデフォーカス量の信頼性が低い場合に、位相差検出対象エリアをエリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃに広げる。そして、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃにおいて奇数列にある画素セル３１Ｒの出力信号群と奇数列にある画素セル３１Ｌの出力信号群との相関演算結果と、偶数列にある画素セル３１Ｒの出力信号群と偶数列にある画素セル３１Ｌの出力信号群との相関演算結果とを用いて、デフォーカス量を算出する。
2013164937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子と、
第一の範囲にある複数の前記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出部と、
前記第一の範囲を含み当該第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての前記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出部と、
前記第一のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量又は前記第二のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部とを備え、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、前記広範囲信号群を用いて生成し、前記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行う撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記広範囲信号群から所定個おきに前記ペアの信号をサンプリングして得られる信号群と残りの信号群との２つの信号群を、それぞれ前記広ピッチ信号群として生成し、前記２つの広ピッチ信号群のそれぞれについて、前記第一の画素セルの信号と前記第二の画素セルの信号との相関演算を行い、当該２つの相関演算の結果を用いて前記デフォーカス量を算出する第一の処理を行う撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて前記デフォーカス量を算出する第二の処理を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記第一の処理により前記デフォーカス量を算出する場合に、前記２つの広ピッチ信号群のそれぞれを前記撮像素子から独立して読み出す駆動を行う撮像素子駆動部を備える撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて前記デフォーカス量を算出する第二の処理を行い、
前記撮像素子駆動部は、前記被写体の明るさが前記予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の他方の前記撮像素子からの読み出しを省略する撮像装置。
【請求項６】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記広範囲信号群を、連続して並ぶ複数個ずつのグループに分け、各グループにおける前記第一の画素セルの信号同士を加算し、各グループにおける前記第二の画素セルの信号同士を加算することで前記広ピッチ信号群を生成し、当該広ピッチ信号群における前記第一の画素セルの信号群と前記第二の画素セルの信号群との相関演算結果に基づいて、前記デフォーカス量を算出する第三の処理を行う撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値以下のときに、前記第三の処理により前記デフォーカス量を算出する撮像装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の撮像装置であって、
前記第三の処理は、前記各グループにおける前記第一の画素セルの信号同士を前記撮像素子内部で加算し、前記各グループにおける前記第二の画素セルの信号同士を前記撮像素子内部で加算することで前記広ピッチ信号群を生成する処理である撮像装置。
【請求項９】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子において、第一の範囲にある複数の前記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出ステップと、
前記第一の範囲を含み当該第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての前記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出ステップと、
前記第一のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量又は前記第二のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップとを備え、
前記第二のデフォーカス量算出ステップでは、前記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、前記広範囲信号群を用いて生成し、前記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行う合焦制御方法。
【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、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】
ところで、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法には、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ，自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式がある。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速、高精度に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている（例えば特許文献１参照）。【０００４】
位相差ＡＦ方式においては、通常、固体撮像素子における固定の領域にある位相差検出用の光電変換素子から出力される信号を用いて相関演算を行い、位相差（像ずれ量）を検出する。しかし、位相差検出用の信号を取得する領域を固定にしてしまうと、被写体のコントラストが低い場合には位相差を正確に検出することができない。【０００５】
そこで、特許文献１は、被写体のコントラストが低い場合には、位相差検出用の信号を取得する領域を広げることで、位相差検出精度を上げる方法を開示している。【０００６】
また、特許文献１は、１回目の焦点検出時には、相関演算に用いる位相差検出用の信号のピッチを、光電変換素子の画素ピッチの１／２にして相関演算を行って低精度で位相差を検出して大まかに焦点を合わせ、その後、相関演算に用いる位相差検出用の信号のピッチを、光電変換素子の画素ピッチと同じにして相関演算を行って高精度で位相差を検出する方法についても開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開平１１−２５８４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているように、相関演算を行った結果、被写体のコントラストが低くて位相差が検出できなかった場合に、位相差検出対象エリアを広げて、再度、相関演算を行うと、広げたエリアから取得された位相差検出用の信号は、１回目の相関演算のときよりも多くなる。このため、この位相差検出用の信号を全て利用して通常の相関演算を行うのでは、位相差検出処理に時間がかかってしまう。【０００９】
そこで、広げたエリアから取得される位相差検出用の信号を間引いて読み出す方法を採用すれば、相関演算に要する時間を減らすことができる。しかし、位相差検出用の信号を間引いてしまうと、位相差検出精度が低下してしまう。【００１０】
特許文献１には、２回の相関演算を行い、２回目の相関演算時には位相差検出対象エリアを広げる方法において、位相差ＡＦの高速化を実現する構成は開示されていない。【００１１】
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を高精度かつ高速に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】
【００１２】
本発明の撮像装置は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子と、第一の範囲にある複数の上記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出部と、上記第一の範囲を含みその第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての上記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出部と、上記第一のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量又は上記第二のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部とを備え、上記第二のデフォーカス量算出部は、上記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、上記広範囲信号群を用いて生成し、上記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行うものである。【００１３】
本発明の合焦制御方法は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子において第一の範囲にある複数の上記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出ステップと、上記第一の範囲を含みその第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての上記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出ステップと、上記第一のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量又は上記第二のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップとを備え、上記第二のデフォーカス量算出ステップでは、上記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、上記広範囲信号群を用いて生成し、上記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行うものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位相差ＡＦを高精度かつ高速で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できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第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
【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の一部の構成を示す平面模式図
【図３】図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子５の平面模式図
【図４】図１に示すデジタルカメラによる焦点制御方法を説明するためのフローチャート
【図５】図１に示すデジタルカメラによる焦点制御方法を説明するための図
【図６】図１に示すデジタルカメラによる焦点制御方法を説明するための図
【図７】図６に示すエリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含む範囲の拡大図
【図８】図１に示すデジタルカメラの動作の変形例を説明するためのフローチャート
【図９】図１に示すデジタルカメラの動作の変形例を説明するための図
【図１０】撮像装置としてのスマートフォンの構成を示す図
【図１１】図１０に示すスマートフォンの内部構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第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。
【００１８】
図１に示すデジタルカメラの撮像系は、撮影光学系としての撮影レンズ１と、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＵＴ）３と、光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）４とを備えている。
【００１９】
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、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御する。また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、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、このアナログ信号処理部６から出力されるＲＧＢの色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。固体撮像素子５がＣＭＯＳイメージセンサの場合、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。
【００２２】
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、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、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、固体撮像素子５に含まれる位相差検出用画素セルから出力される撮像信号を用いてデフォーカス量を算出する位相差検出部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とを備えている。メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、位相差検出部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。
【００２３】
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の一部の構成を示す平面模式図である。
【００２４】
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（図２の例では正方格子状）に配列された多数の画素セル（図中の各正方形）を備えている。多数の画素セルは、行方向Ｘに一定ピッチで並ぶ複数の画素セルからなる画素セル行を、列方向Ｙに一定のピッチで並べた配置となっている。多数の画素セルは、撮像用画素セル３０と位相差検出用画素セル３１Ｌと位相差検出用画素セル３１Ｒとを含んでいる。
【００２５】
撮像用画素セル３０は、図１に示す撮影レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光（例えば撮影レンズ１の主軸に対して左側を通過した光と右側を通過した光）の双方を受光する画素セルである。
【００２６】
位相差検出用画素セル３１Ｌは、上記一対の光の一方を受光する画素セルであり、撮像用画素セル３０と比較すると、光電変換部の開口（ハッチングを付していない領域）が左側に偏心した構成となっている。
【００２７】
位相差検出用画素セル３１Ｒは、上記一対の光の他方を受光する画素セルであり、撮像用画素セル３０と比較すると、光電変換部の開口（ハッチングを付していない領域）が右側に偏心した構成となっている。
【００２８】
上記各画素セルに含まれる光電変換部の上方にはカラーフィルタが搭載されており、このカラーフィルタの配列が固体撮像素子５を構成する多数の画素セル全体でベイヤー配列となっている。
【００２９】
図２では、赤色（Ｒ）光を透過するカラーフィルタが搭載される画素セルに“Ｒ”を記している。また、緑色（Ｇ）光を透過するカラーフィルタが搭載される画素セルに“Ｇ”を記している。更に、青色（Ｂ）光を透過するカラーフィルタが搭載される画素セルに“Ｂ”を記している。
【００３０】
位相差検出用画素セル３１Ｌは、図２の上から３番目の画素セル行において、緑色（Ｇ）光を透過するカラーフィルタが搭載された画素セルの位置に３画素セルおきに配置されている。
【００３１】
位相差検出用画素セル３１Ｒは、図２の上から５番目の画素セル行において、緑色（Ｇ）光を透過するカラーフィルタが搭載された画素セルの位置に３画素セルおきに配置されている。
【００３２】
行方向Ｘにおいて同じ位置にある位相差検出用画素セル３１Ｌと位相差検出用画素セル３１Ｒはペアを構成しており、固体撮像素子５には、このペアが複数設けられた構成となっている。
【００３３】
図３は、図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子５の平面模式図である。
【００３４】
固体撮像素子５の中央部に格子状に配列された複数のエリア５０は、位相差検出用画素セル３１Ｌと位相差検出用画素セル３１Ｒとを含む領域である。すなわち、この複数のエリア５０のそれぞれには、撮像用画素セル３０と位相差検出用画素セル３１Ｌと位相差検出用画素セル３１Ｒとが図２に示す配列で配置されている。エリア５０以外の領域には、撮像用画素セル３０のみが配列されている。
【００３５】
デジタルカメラの使用者は、この複数のエリア５０の中から少なくとも１つを選択することで、選択したエリア５０に結像される被写体領域にピントを合わせることができる。
【００３６】
図１に示す位相差検出部１９は、位相差検出用画素セル３１Ｌ及び位相差検出用画素セル３１Ｒから読み出される信号群を用いて、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算出する。位相差検出部１９は、デフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出部及び第二のデフォーカス量算出部としての機能を果たす。
【００３７】
図１に示すシステム制御部１１は、位相差検出部１９によって算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を制御する。システム制御部１１は、撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部としての機能を果たす。
【００３８】
次に、図１に示すデジタルカメラによる焦点制御方法について説明する。図４は、図１に示すデジタルカメラによる焦点制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
ユーザにより、位相差検出対象エリアとして図３に示す複数のエリア５０のうちの１つのエリア５０Ａ（図５参照）が設定された状態で、ＡＦ指示がなされると、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、固体撮像素子５に含まれる位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから撮像信号を読み出す。そして、位相差検出部１９は、読み出された撮像信号のうち、エリア５０Ａにある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから読み出された撮像信号を取得する（ステップＳ１）。
【００４０】
続いて、位相差検出部１９は、取得した撮像信号のうち、位相差検出用画素３１Ｌから読み出された第一信号群と、位相差検出用画素３１Ｒから読み出された第二信号群との相関演算を行って、第一の信号群と第二の信号群の位相差を検出する。そして、位相差検出部１９は、検出した位相差に基づいてデフォーカス量を算出する（ステップＳ２）。
【００４１】
ステップＳ２の後、位相差検出部１９は、算出したデフォーカス量の信頼性を判定する（ステップＳ３）。この信頼性は、例えば、撮像画像信号のコントラストの大きさによって判定する。
【００４２】
算出したデフォーカス量の信頼性が高い場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、位相差検出部１９は、ステップＳ２において算出したデフォーカス量をシステム制御部１１に送信する。そして、システム制御部１１は、受信したデフォーカス量に相当する量だけ撮影レンズ１を光軸方向に駆動することによって、合焦状態を達成する（ステップＳ８）。
【００４３】
デフォーカス量の信頼性が低い場合（ステップＳ３：ＮＯ）、位相差検出部１９は位相差検出対象範囲を広げる。具体的には、位相差検出部１９は、図６に示すように、予め指定されたエリア５０Ａと、その両隣にある２つのエリア５０Ｂ，５０Ｃとを含む範囲を位相差検出対象範囲に設定する。ここでは、エリア５０Ａを含み、かつ、エリア５０Ａよりも広い範囲を位相差検出対象範囲に設定すればよい。
【００４４】
位相差検出対象範囲が設定されると、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、再度、位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから撮像信号を読み出す。そして、位相差検出部１９は、読み出された撮像信号のうち、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含む範囲にある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから読み出された撮像信号を取得する（ステップＳ４）。
【００４５】
図７は、図６に示すエリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含む範囲の拡大図である。なお、ここでは説明のため簡略化しているが、実際には、各エリアには相関演算が可能な程度の多数の位相差検出用画素セルが配置される。ステップＳ４において、位相差検出部１９は、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒと１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌとから読み出された撮像信号を取得する。
【００４６】
次に、位相差検出部１９は、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒから読み出された撮像信号のうちの半分の撮像信号と、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌから読み出された撮像信号のうちの半分の撮像信号との相関演算を行う（ステップＳ５）。
【００４７】
具体的には、位相差検出部１９は、１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒの並びにおいて奇数列にある６個の位相差検出用画素セル３１Ｒ（図７において太実線で囲まれる範囲にある位相差検出用画素セル３１Ｒ）から読み出された信号群と、１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌの並びにおいて奇数列にある６個の位相差検出用画素セル３１Ｌ（図７において太実線で囲まれる範囲にある位相差検出用画素セル３１Ｌ）から読み出された信号群との相関演算を行う。
【００４８】
次に、位相差検出部１９は、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒから読み出された撮像信号のうちの残り半分の撮像信号と、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌから読み出された撮像信号のうちの残り半分の撮像信号との相関演算を行う（ステップＳ６）。
【００４９】
具体的には、位相差検出部１９は、１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒの並びにおいて偶数列にある６個の位相差検出用画素セル３１Ｒ（図７において破線で囲まれる範囲にある位相差検出用画素セル３１Ｒ）から読み出された信号群と、１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌの並びにおいて偶数列にある６個の位相差検出用画素セル３１Ｌ（図７において破線で囲まれる範囲にある位相差検出用画素セル３１Ｌ）から読み出された信号群との相関演算を行う。
【００５０】
次に、位相差検出部１９は、ステップＳ５における相関演算の結果とステップＳ６における相関演算の結果とを用いて、デフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量をシステム制御部１１に送信する（ステップＳ７）。
【００５１】
例えば、位相差検出部１９は、ステップＳ５における相関演算によって得られる位相差からデフォーカス量を算出し、ステップＳ６における相関演算によって得られる位相差からデフォーカス量を算出し、２つのデフォーカス量の平均値を最終的なデフォーカス量として算出し、このデフォーカス量をシステム制御部１１に送信する。
【００５２】
又は、位相差検出部１９は、位相差検出対象となる２つの信号群をそれぞれ関数ｆ（ｘ＋α）、ｇ（ｘ）で表したとき、下記式（１）又は（２）により相関演算式Ｓ（α）を定義する。
【００５３】
Ｓ（α）＝∫｜ｆ（ｘ＋α）−ｇ（ｘ）｜  ｄｘ      ・・・（１）
Ｓ（α）＝∫（ｆ（ｘ＋α）−ｇ（ｘ））＾２  ｄｘ    ・・・（２）
αは、２つの信号群のずれ量を示す。
【００５４】
そして、位相差検出部１９は、ステップＳ５，６のそれぞれにおいて、式（１）又は式（２）の相関演算によって、横軸をαとし縦軸をＳ（α）とする相関演算カーブを生成する。そして、位相差検出部１９は、生成した２つの相関演算カーブを加算し、加算後の相関演算カーブにおいて、Ｓ（α）の値が最小となるαを、デフォーカス量として算出し、このデフォーカス量をシステム制御部１１に送信する。
【００５５】
ステップＳ７の後、システム制御部１１は、ステップＳ８において、受信したデフォーカス量に相当する量だけ撮影レンズ１を光軸方向に駆動することによって、合焦状態を達成する。
【００５６】
以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、エリア５０Ａだけでは信頼性の高いデフォーカス量を算出できない場合でも、位相差検出対象範囲を広げてデフォーカス量を再度算出するため、信頼性の高いデフォーカス量を算出することができる。このため、被写体のコントラストが低い場合等でも、位相差ＡＦを高精度に行うことができる。
【００５７】
また、このデジタルカメラによれば、位相差検出対象範囲を広げた場合でも、その範囲内にある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌからの信号を全て用いて位相差を検出するため、位相差の検出精度を向上させることができる。
【００５８】
また、このデジタルカメラでは、位相差検出対象範囲を広げた場合には、その範囲内にある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌの半分から得られる信号群の相関演算結果と、残り半分から得られる信号群の相関演算結果とを用いて、デフォーカス量を算出する。このように、相関演算を２回に分けて行うことで、１回の相関演算で用いる信号群を構成する信号数を減らすことができるため、相関演算に要する時間を短縮することができる。また、２回の相関演算を同時進行して行うことが可能になり、デフォーカス量算出までの時間を短縮することができる。
【００５９】
このように、図１に示すデジタルカメラによれば、位相差ＡＦ精度の向上と位相差ＡＦの高速化とを両立させることができる。
【００６０】
なお、図１に示すデジタルカメラは、ＡＦ指示がなされた時点で固体撮像素子５から出力された撮像画像信号（ユーザにより指定されたエリア５０からの撮像画像信号）をシステム制御部１１により解析して被写体のコントラストを検出し、コントラストが所定値よりも大きい場合は、指定されたエリア５０のみで位相差を高精度に検出できると判断して、図４のステップＳ１、ステップＳ２を行い、その後、ステップＳ３は行わずにステップＳ８の処理を行ってもよい。一方、被写体のコントラストが上記所定値以下の場合は、図４のステップＳ１以降の処理を行う。
【００６１】
このように、被写体コントラストが低いときにのみ、ステップＳ３以降の処理を行うようにすることで、位相差ＡＦ速度を向上させることができる。
【００６２】
また、図４では、ステップＳ２で算出されるデフォーカス量の信頼性が低いときにのみ、ステップＳ４以降の処理を行うものとしたが、ステップＳ３の処理を省略してステップＳ２の後にステップＳ４の処理を行うようにしてもよい。このようにした場合、ステップＳ８において、ステップＳ２で算出されたデフォーカス量とステップＳ７で算出されたデフォーカス量のそれぞれの信頼性を判定し、信頼性が高い方を用いてＡＦ制御を行えばよい。
【００６３】
また、上記信頼性が同程度であった場合は、２つのデフォーカス量を用いて最終的なデフォーカス量を算出（例えば２つのデフォーカス量の平均を算出）することで、位相差ＡＦ精度をより向上させることができる。
【００６４】
また、図１に示すデジタルカメラは、図４のステップＳ３：ＮＯのときに固体撮像素子５から読み出される撮像画像信号をシステム制御部１１により解析して被写体の明るさを検出し、明るさが所定値よりも大きい場合は、ステップＳ５とステップＳ６のいずれかのみを行い、ステップＳ７において、ステップＳ５又はステップＳ６の相関演算結果からデフォーカス量を算出してもよい。
【００６５】
被写体が明るい場合は、位相差ＡＦの精度は向上するため、上述したようにすることで、位相差ＡＦ速度を更に向上させることができる。また、消費電力も低減することができる。
【００６６】
撮像素子駆動部１０は、図４のステップＳ３：ＮＯのときに、ステップＳ５の演算に用いる信号と、ステップＳ６の演算に用いる信号とを独立に（別フィールドで）読み出す駆動を行ってもよい。このようにすることで、例えば、ステップＳ６の処理が不要になったときには、ステップＳ３：ＮＯのときに、ステップＳ５の演算に用いる信号のみを固体撮像素子５から読み出す駆動を採用することが可能になる。この結果、高速処理、低消費電力化が可能となる。
【００６７】
図８は、図１に示すデジタルカメラの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。
【００６８】
ステップＳ４の後、位相差検出部１９は、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒのうちの隣り合う２つの位相差検出用画素セル３１Ｒから読み出された信号同士を加算し、図７に示した１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌのうちの隣り合う２つの位相差検出用画素セル３１Ｌから読み出された信号同士を加算する（ステップＳ１５）。
【００６９】
図９に示すように、位相差検出部１９は、１２個の位相差検出用画素セル３１Ｒと１２個の位相差検出用画素セル３１Ｌを、互いに隣り合う４個ずつのグループ３４に分け、各グループ３４から読み出された位相差検出用画素セル３１Ｒの撮像信号同士、位相差検出用画素セル３１Ｌの撮像信号同士を加算して、位相差検出用画素セル３１Ｒに対応する６個の撮像信号と、位相差検出用画素セル３１Ｌに対応する６個の撮像信号とを得る。
【００７０】
次に、位相差検出部１９は、位相差検出用画素セル３１Ｒに対応する６個の撮像信号と、位相差検出用画素セル３１Ｌに対応する６個の撮像信号との相関演算を行って、デフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量をシステム制御部１１に送信する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の後は、ステップＳ７の処理が行われる。
【００７１】
以上のように、この変形例によれば、位相差検出対象範囲を広げた場合でも、その範囲内にある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌからの信号を全て用いて位相差を検出するため、位相差の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
更に、この変形例では、位相差検出対象範囲を広げた場合には、その範囲内にある位相差検出用画素セル３１Ｒの半分から得られる信号群と残り半分の信号群とを加算して得られる信号群と、その範囲内にある位相差検出用画素セル３１Ｌの半分から得られる信号群と残り半分の信号群とを加算して得られる信号群との相関演算により、デフォーカス量を算出する。このため、相関演算量を減らすことができる。
【００７３】
また、この変形例によれば、相関演算に用いる信号群を構成する各信号が、２つの撮像信号を加算した感度の高いものとなるため、暗い被写体に対して特に有効となる。
【００７４】
このように、この変形例によっても、位相差ＡＦ精度の向上と位相差ＡＦの高速化とを両立させることができる。
【００７５】
なお、デジタルカメラは、図８のステップＳ３：ＮＯのときに、固体撮像素子５から読み出した撮像画像信号をシステム制御部１１により解析して被写体の明るさを検出し、明るさが所定値よりも大きい場合は、図４のステップＳ４以降の処理を行い、明るさが所定値以下の場合は図８のステップＳ４以降の処理を行うようにしてもよい。この所定値は、予め一定の値をカメラ内部のメモリに記録しておくか、ユーザが任意に設定又は変更できるようにしてもよい。
【００７６】
また、図８のステップＳ１５において撮像信号を固体撮像素子５外部において加算するのではなく、固体撮像素子５内で加算を行ってもよい。このように、固体撮像素子５内で信号の加算を行うことで低ノイズの撮像信号を得ることができ、位相差ＡＦ精度の更なる向上を図ることができる。
【００７７】
図４に示した焦点制御方法では、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃにある位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから出力される信号は、空間上で、行方向Ｘに３画素セル分おきに配置されたものになる。そして、ステップＳ５やステップＳ６で相関演算を行う対象となる２つの信号群は、それぞれ、空間上で、行方向Ｘに７画素セル分おきに信号が配置されたものになる。なお、画素セルから出力される信号には、その信号の空間上における位置を示す座標情報が対応付けられる。本明細書では、この座標情報によって決まる信号の配置のことを、信号の配列と言う。
【００７８】
また、図８に示した焦点制御方法では、ステップＳ１６で相関演算を行う対象となる２つの信号群は、それぞれ、空間上で、行方向Ｘに７画素セル分おきに信号が配置されたものになる。図８に示した方法のように、行方向Ｘに隣接する２つの信号を加算する場合は、加算後の信号に対応付けられる座標情報は、加算前の２つの信号の位置の中間位置を示すものとなる。
【００７９】
このように、図４のステップＳ５，Ｓ６や図８のステップＳ１６では、相関演算を行う対象となる２つの信号群の各々の信号の配列ピッチは、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃにある全ての位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから出力される信号群の配列ピッチよりも大きいものとなる。
【００８０】
つまり、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃにある全ての位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから出力される信号を全て用いているにもかかわらず、配列ピッチが広い信号群同士で相関演算を行うことができるため、相関演算に要する時間を減らすことができ、デフォーカス量の算出に要する時間を短縮することができる。
【００８１】
なお、図４のステップＳ５及びステップＳ６では、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含む範囲において奇数列にある画素セル３１Ｒの出力信号群及び奇数列にある画素セル３１Ｌの出力信号群で相関演算を行い、当該範囲において偶数列にある画素セル３１Ｒの出力信号群及び偶数列にある画素セル３１Ｌの出力信号群で相関演算を行うものとしたが、これに限らない。
【００８２】
例えば、上記範囲にある１２個のペアを、行方向Ｘに２個おきに並ぶ６つのペアのグループと残り６つのペアのグループに分け、各グループについて、画素セル３１Ｒの出力信号群と画素セル３１Ｌの出力信号群との相関演算を行い、この２つの相関演算の結果を用いてデフォーカス量を算出してもよい。
【００８３】
つまり、エリア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃにある全ての位相差検出用画素セル３１Ｒ，３１Ｌから出力される信号群を、ｎ個（ｎは１以上の自然数）おきにサンプリングして得られる信号群と残りの信号群との２つの信号群を、相関演算の対象とする信号群とすればよい。
【００８４】
また、上記範囲にある１２個のペアを、３つ以上のグループに分け、各グループにおいて相関演算を行い、その結果を用いてデフォーカス量を算出するようにしてもよい。この場合、各グループにおいて、ペアから得られる信号の配列ピッチは同一とすればよい。
【００８５】
次に、撮像装置としてスマートフォンの構成について説明する。
【００８６】
図１０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１０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。
【００８７】
図１１は、図１０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１０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。
【００８８】
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。
【００８９】
表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
図１０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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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１０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。
【００９６】
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１０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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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１０に示すにスマートフォン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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
以上のような構成のスマートフォン２００においても、同様に、高速かつ高精度の位相差ＡＦを行うことができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
開示された撮像装置は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子と、第一の範囲にある複数の上記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出部と、上記第一の範囲を含みその第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての上記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出部と、上記第一のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量又は上記第二のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部とを備え、上記第二のデフォーカス量算出部は、上記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、上記広範囲信号群を用いて生成し、上記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行うものである。
【０１１６】
開示された撮像装置は、上記第二のデフォーカス量算出部は、上記広範囲信号群から所定個おきに上記ペアの信号をサンプリングして得られる信号群と残りの信号群との２つの信号群を、それぞれ上記広ピッチ信号群として生成し、上記２つの広ピッチ信号群のそれぞれについて、上記第一の画素セルの信号と上記第二の画素セルの信号との相関演算を行い、その２つの相関演算の結果を用いて上記デフォーカス量を算出する第一の処理を行うものである。
【０１１７】
開示された撮像装置は、上記第一の処理により上記デフォーカス量を算出する場合に、上記２つの広ピッチ信号群のそれぞれを上記撮像素子から独立して読み出す駆動を行う撮像素子駆動部を備えるものである。
【０１１８】
開示された撮像装置の上記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた所定値を超えるときは、上記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて上記デフォーカス量を算出する第二の処理を行い、上記撮像素子駆動部は、上記被写体の明るさが上記所定値を超えるときは、上記２つの広ピッチ信号群の他方の上記撮像素子からの読み出しを省略するものである。
【０１１９】
開示された撮像装置の上記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた所定値を超えるときは、上記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて上記デフォーカス量を算出する第二の処理を行うものである。
【０１２０】
開示された撮像装置の上記第二のデフォーカス量算出部は、上記広範囲信号群を、連続して並ぶ複数個ずつのグループに分け、各グループにおける上記第一の画素セルの信号同士を加算し、各グループにおける上記第二の画素セルの信号同士を加算することで上記広ピッチ信号群を生成し、その広ピッチ信号群における上記第一の画素セルの信号群と上記第二の画素セルの信号群との相関演算結果に基づいて、上記デフォーカス量を算出する第三の処理を行うものである。
【０１２１】
開示された撮像装置は、上記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた所定値以下のときに、上記第三の処理により上記デフォーカス量を算出するものである。
【０１２２】
開示された撮像装置における上記第三の処理は、上記各グループにおける上記第一の画素セルの信号同士を上記撮像素子内部で加算し、上記各グループにおける上記第二の画素セルの信号同士を上記撮像素子内部で加算しすることで上記広ピッチ信号群を生成する処理であるものを含む。
【０１２３】
開示された合焦制御方法は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子において、第一の範囲にある複数の上記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出ステップと、上記第一の範囲を含みその第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての上記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出ステップと、上記第一のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量又は上記第二のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップとを備え、上記第二のデフォーカス量算出ステップでは、上記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、上記広範囲信号群を用いて生成し、上記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行うものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明によれば、位相差ＡＦを高精度かつ高速に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できる。【０１２５】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１２年５月１日出願の日本特許出願（特願２０１２−１０４５７４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  撮影レンズ
５  固体撮像素子
３０  撮像用画素セル
３１Ｒ,３１Ｌ  位相差検出用画素セル
【図１】
2013164937.tif 000003
【図２】
2013164937.tif 000004
【図３】
2013164937.tif 000005
【図４】
2013164937.tif 000006
【図５】
2013164937.tif 000007
【図６】
2013164937.tif 000008
【図７】
2013164937.tif 000009
【図８】
2013164937.tif 000010
【図９】
2013164937.tif 000011
【図１０】
2013164937.tif 000012
【図１１】
2013164937.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月26日(2014.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子と、
第一の範囲にある複数の前記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出部と、
前記第一の範囲を含み当該第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての前記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出部と、
前記第一のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量又は前記第二のデフォーカス量算出部により算出されるデフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の合焦状態を制御する合焦制御部とを備え、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、前記広範囲信号群を用いて生成し、前記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行う撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記広範囲信号群から所定個おきに前記ペアの信号をサンプリングして得られる信号群と残りの信号群との２つの信号群を、それぞれ前記広ピッチ信号群として生成し、前記２つの広ピッチ信号群のそれぞれについて、前記第一の画素セルの信号と前記第二の画素セルの信号との相関演算を行い、当該２つの相関演算の結果を用いて前記デフォーカス量を算出する第一の処理を行う撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて前記デフォーカス量を算出する第二の処理を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記第一の処理により前記デフォーカス量を算出する場合に、前記２つの広ピッチ信号群のそれぞれを前記撮像素子から独立して読み出す駆動を行う撮像素子駆動部を備える撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の一方についての相関演算結果に基づいて前記デフォーカス量を算出する第二の処理を行い、
前記撮像素子駆動部は、前記被写体の明るさが前記予め決められた値を超えるときは、前記２つの広ピッチ信号群の他方の前記撮像素子からの読み出しを省略する撮像装置。
【請求項６】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、前記広範囲信号群を、連続して並ぶ複数個ずつのグループに分け、各グループにおける前記第一の画素セルの信号同士を加算し、各グループにおける前記第二の画素セルの信号同士を加算することで前記広ピッチ信号群を生成し、当該広ピッチ信号群における前記第一の画素セルの信号群と前記第二の画素セルの信号群との相関演算結果に基づいて、前記デフォーカス量を算出する第三の処理を行う撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の撮像装置であって、
前記第二のデフォーカス量算出部は、被写体の明るさが予め決められた値以下のときに、前記第三の処理により前記デフォーカス量を算出する撮像装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の撮像装置であって、
前記第三の処理は、前記各グループにおける前記第一の画素セルの信号同士を前記撮像素子内部で加算し、前記各グループにおける前記第二の画素セルの信号同士を前記撮像素子内部で加算することで前記広ピッチ信号群を生成する処理である撮像装置。
【請求項９】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束を受光し光量に応じた信号を出力する第一の画素セル及び第二の画素セルのペアを複数有する撮像素子において、第一の範囲にある複数の前記ペアから得られる狭範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第一のデフォーカス量算出ステップと、
前記第一の範囲を含み当該第一の範囲よりも広い第二の範囲にある全ての前記ペアから得られる広範囲信号群を用いてデフォーカス量を算出する第二のデフォーカス量算出ステップと、
前記第一のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量又は前記第二のデフォーカス量算出ステップにより算出されるデフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップとを備え、
前記第二のデフォーカス量算出ステップでは、前記狭範囲信号群の配列ピッチよりも広いピッチで並ぶ広ピッチ信号群を、前記広範囲信号群を用いて生成し、前記広ピッチ信号群を用いてデフォーカス量の算出を行う合焦制御方法。
【国際調査報告】
2013164937.tif 000014
2013164937.tif 000015