(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影画像にはない欠陥行が位相差検出用の画像にある場合に、誤差を生まず正確に位相差検出する。【解決手段】第１光電変換部より撮影光学系の射出瞳の一部領域を通過した光束に基づく第１の信号と、第２光電変換部より撮影光学系の射出瞳の一部領域とは異なる一部領域を通過した光束に基づく第２の信号と、撮影光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第３の信号を取得することが可能な撮像素子１００と、第１の信号及び第２の信号をそれぞれ行方向に加算し第１の加算信号と第２の加算信号を生成する行加算手段と、第１の加算信号と第２の加算信号の位相差に基づいて得られる相関量を算出する位相差演算手段とを有する撮像装置において、第３の信号には欠陥として現れないが、第１の信号及び第２の信号には欠陥として現れる欠陥画素で構成される欠陥行がある場合に、欠陥行を前記行加算の対象行から除外し行加算を行う手段を有する。【選択図】図１
2018042157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光束を結像させる撮影光学系（１００１）と、
マイクロレンズを有する画素が行列に配置され、前記画素は少なくとも２つ以上の光電変換部を有し、前記光電変換部のうちの第１光電変換部（２０３）より前記撮影光学系の射出瞳の一部領域を通過した光束に基づく第１の信号と、前記光電変換部のうちの第２光電変換部（２０４）より前記撮影光学系の射出瞳の前記一部領域とは異なる一部領域を通過した光束に基づく第２の信号と、前記撮影光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第３の信号を取得することが可能な撮像素子（１００５）と、
前記第１の信号、及び、第２の信号をそれぞれ行方向に加算し、第１の加算信号と第２の加算信号を生成する行加算手段（１００６）と、
前記第１の加算信号と第２の加算信号の位相差に基づいて得られる相関量を算出する位相差演算手段（Ｓ１２０７）とを有する撮像装置において、
前記第３の信号には欠陥として現れないが、前記第１の信号、及び、前記第２の信号には欠陥として現れる欠陥画素で構成される欠陥行がある場合に、前記欠陥行を前記行加算の対象行から除外し、前記行加算を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記画素には異なる分光特性を有するカラーフィルタがｍ行×ｎ列単位で周期的に配置されている撮像素子であり、前記欠陥行がある場合は、前記欠陥行を含むｍ行を前記行加算の対象から除外し、前記行加算を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
さらに、前記位相差演算手段の出力に基づき、前記撮影光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段（Ｓ１２１０）を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および焦点検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子中の画素が撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するような構成によって、撮像と同時に位相差方式の焦点検出を行う技術がある。特許文献１から特許文献２においては、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオード（以下ＰＤ）を分割することによって、各々のＰＤは撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。それによって、２つのＰＤの出力を比較することにより、撮像レンズでの焦点検出をしている。また、特許文献３においては、ＰＤの前面にある配線層を画素によって変更することで、撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。
【０００３】
これらの技術では、撮像レンズの異なる瞳面の光を受光した各々のＰＤの信号から像ずれ量の検出すなわち位相差検出を行い、像ずれ量からピントのずれ量を計算し、焦点の検出を行っている。
【０００４】
撮像素子で位相差検出を行う撮像装置の場合、像ずれ量の検出領域は１次元ではなく２次元の測距領域を使うことが望ましい。なぜなら、１行だけの測距領域では、撮像素子の画素ピッチ分だけしか行方向に測距領域がなく、測距領域が狭すぎるからである。しかし、２次元の測距領域を使う際には、列方向に欠陥画素が連続する欠陥行が測距領域の行の中に含まれると、位相差検出の結果に誤差を発生し、位相差検出の精度が落ちてしまう。
【０００５】
また、１つのマイクロレンズで２つのＰＤを有する撮像素子の場合、２つのＰＤを個別に読み出すには、倍の読み出し時間がかかってしまう。特許文献４においては、１つのマイクロレンズで２つのＰＤを有する撮像素子での位相差検出の構成ではないが、２つの読み出し回路を共有するＰＤの信号を高速に読み出している。具体的には、リセット信号の読み出しを行い、その後１つめのＰＤの信号を読み出し、次に１つめのＰＤの信号に上乗せして２つめのＰＤの信号を読み出している。
【０００６】
このようにすることで、２つのＰＤの加算信号から１つめのＰＤの信号を減算することで、２つめのＰＤの信号を得ることもでき、リセット信号の読み出し回数を減らすことで、高速化を実現している。この技術は、撮像素子で位相差検出を行う場合においても高速化に寄与できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０８３４０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０９３１号公報
【特許文献３】特許第３５９２１４７号公報
【特許文献４】特開２００４−１３４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、撮像素子で位相差検出を行う場合は、２つのＰＤを加算した信号を画像信号として使用し、２つのＰＤの信号を別々に読み出した画像を比較することで、位相差検出に使用する。この場合、２つのＰＤ信号を加算した信号は正常に出力されるが、個々のＰＤの信号は欠陥であることがありうる。具体的には、１つめのＰＤの信号を読み出す際に、欠陥により２つのＰＤの信号を混合して読み出してしまった場合である。この場合は、１つめのＰＤの信号の読み出し時に２つ分のＰＤの信号を読み出し、合成したＰＤの信号の読み出し時にも２つ分のＰＤの信号が得られる。
【０００９】
すなわち合成したＰＤの信号から１つめのＰＤの信号を減算しても、２つめのＰＤの信号が得られない結果になってしまう。このように、２つのＰＤの信号を高速に読み出す際には、撮影画像には欠陥行がないのに、位相差検出に使用する画像には欠陥があるということが起こり得る。位相差検出に使用する画像に欠陥があると、位相差検出の精度がおちてしまうのは前述のとおりである。撮影画像の欠陥行は通常は不良品として扱われるが、撮影画像に欠陥行がないのに、位相差検出用の画像に欠陥行がある場合でも不良品として扱ってしまうと歩留りを低下させてしまう。
【００１０】
そこで本発明では、撮影画像にはない欠陥行が位相差検出用の画像にある場合に、誤差を生まず正確に位相差検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
撮影光束を結像させる撮影光学系と、マイクロレンズを有する画素が行列に配置され、前記画素は少なくとも２つ以上の光電変換部を有し、前記光電変換部のうちの第１光電変換部より前記撮影光学系の射出瞳の一部領域を通過した光束に基づく第１の信号と、前記光電変換部のうちの第２光電変換部より前記撮影光学系の射出瞳の前記一部領域とは異なる一部領域を通過した光束に基づく第２の信号と、前記撮影光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第３の信号を取得することが可能な撮像素子と、前記第１の信号、及び、第２の信号をそれぞれ行方向に加算し、第１の加算信号と第２の加算信号を生成する行加算手段と、前記第１の加算信号と第２の加算信号の位相差に基づいて得られる相関量を算出する位相差演算手段とを有する撮像装置において、
前記第３の信号には欠陥として現れないが、前記第１の信号、及び、前記第２の信号には欠陥として現れる欠陥画素で構成される欠陥行がある場合に、前記欠陥行を前記行加算の対象行から除外し、前記行加算を行う手段を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮影画像にはない欠陥行が位相差検出用の画像にある場合に、誤差を生まず位相差検出ができるため、撮像素子の歩留り向上が可能となる。また、画素加算対象から欠陥行を除外することで、画素加算による低輝度被写体や低コントラスト被写体への測距性能の改善と相関演算処理の負荷の軽減を同時に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の撮像素子の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態の撮像素子の１画素の構成の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の撮像素子の画素アレイを概略的に示す図である。
【図４】物体の結像関係を模式的に示す図である。
【図５】本発明の画素の回路を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態の撮像素子の駆動パターンを示すタイミングチャートである。
【図７】画像信号とＡ像信号とＢ像信号の欠陥行と出力の関係を模式的に示す図である。
【図８】位相差方式の焦点検出を模式的に説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の位相差検出に関わる撮像素子を含むシステム構成図である。
【図１０】本発明の撮像装置の概略を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の撮像素子の測距領域を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の焦点調節を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の撮像素子の概略を示す図である。図１において撮像素子１００は、画素アレイ１０１と、画素アレイ１０１における行を選択する垂直選択回路１０２、画素アレイ１０１における列を選択する水平選択回路１０４を含む。また、画素アレイ１０１中の画素のうち垂直選択回路１０２によって選択される画素の信号を読み出す読み出し回路１０３、各回路の動作モードなどを外部から決定するためのシリアルインターフェイス１０５を含んで構成されうる。読み出し回路１０３は、信号を蓄積するメモリ、ゲインアンプ、ＡＤ変換器などを列毎に有する。
【００１５】
なお、撮像素子１００は、図示された構成要素以外にも、例えば、垂直選択回路１０２、水平選択回路１０４、信号読み出し部１０３等にタイミングを提供するタイミングジェネレータ或いは制御回路等を備える。
典型的には、垂直選択回路１０２は、画素アレイ１０１の複数の行を順に選択し読み出し回路１０３に読み出す。水平選択回路１０４は、読み出し回路１０３に読みだされた複数の画素信号を列毎に順に選択する。  図２は本発明の撮像素子１００の１画素の構成の概略を示す図である。２０１は画素を表す。一つの画素は、マイクロレンズ２０２を有する。また、一つの画素は、フォトダイオード（以下ＰＤ）を、ＰＤ２０３とＰＤ２０４の二つ有する。ＰＤ２０３とＰＤ２０４の各々の信号を読み出す転送スイッチ２０５、２０６と、ＰＤの信号を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン２０７も有する。画素は、図示された構成要素以外にも、後述する複数の構成要素を備える。
【００１６】
図３は画素アレイ１０１を表す図である。画素アレイ１０１は、２次元の画像を提供するために、図２で示すような画素を複数２次元アレイ状に配列して構成される。３０１、３０２、３０３、３０４は画素である。３０１Ｌ、３０２Ｌ、３０３Ｌ、３０４Ｌが図２で示すところのＰＤ２０３であり、３０１Ｒ、３０２Ｒ、３０３Ｒ、３０４Ｒが図２で示すところのＰＤ２０４である。
【００１７】
図３のような画素構成を有する撮像素子１００における受光の様子について、図４を用いて説明する。図４は撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子１００に入射する概念図である。
【００１８】
４０１は画素アレイの断面を示す。４０２はマイクロレンズであり、４０３はカラーフィルターであり、４０４、４０５はフォトダイオードである。ＰＤ４０４、ＰＤ４０５が各々図２で示すところの、ＰＤ２０３、ＰＤ２０４である。４０６は撮影レンズの射出瞳を示す。
【００１９】
ここでは、マイクロレンズ４０２を有する画素に対して、射出瞳から出た光束の中心を光軸４０９とする。射出瞳から出た光は、光軸４０９を中心として撮像素子１００に入射される。４０７、４０８は撮影レンズの射出瞳の一部領域を表す。射出瞳の一部領域４０７を通過する光の最外周の光線を４１０、４１１で示し、射出瞳の一部領域４０８を通過する光の最外周の光線を４１２、４１３で示す。この図からわかるように、射出瞳から出る光束のうち、光軸４０９を境にして、上側の光束はＰＤ４０５に入射され、下側の光束はＰＤ４０４に入射される。
【００２０】
つまり、ＰＤ４０４とＰＤ４０５は各々、撮影レンズの射出瞳の別の領域の光を受光している。本発明は撮像素子で撮影レンズの射出瞳から出る光束の情報を別々に取得可能な構成で２次元に配置された画素において、撮影画像に欠陥行がないにも関わらず、位相差検出用の画像に欠陥行がある構成であれば、説明した構成に限らない。
【００２１】
撮像素子は、撮像レンズの異なる射出瞳からの光を受光するＡ画素とＢ画素が２次元状に配置されている。図３を用いて説明すると、行３０５のうち、３０１Ｌ、３０２Ｌ、３０３Ｌ、３０４Ｌの画素をＡ画素と定義し、３０１Ｒ、３０２Ｒ、３０３Ｒ、３０４Ｒの画素をＢ画素と定義する。また、Ａ画素によって形成される像をＡ像、Ｂ画素によって形成されうる像をＢ像と定義する。
図５は、図２の画素部を構成する画素に関わる回路構成を示す等価回路図である。ここでは、模式的に３列１行分の画素を記載する。
【００２２】
図５において、２０１は画素を示す。２０３、２０４は前述のＰＤである。転送スイッチ２０５、２０６はそれぞれ転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２によって駆動され、各々のＰＤ２０３、２０４で発生した光電荷をフローティングディフュージョン２０７に転送するスイッチである。ＦＤ２０７は電荷を一時的に蓄積するバッファとしての役割を有するフローティングディフュージョン部（ＦＤ）、５０１はソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプ、５０２は垂直選択パルスφＳＥＬによって画素を選択する選択スイッチである。
【００２３】
ＦＤ２０７、増幅ＭＯＳアンプ５０１、及び図示しない定電流源からフローティングディフュージョンアンプが構成され、選択スイッチ５０２で選択された画素のＦＤ２０７の信号電荷が電圧に変換されて、垂直出力線５０３に出力され、読み出し回路１０３に読み出される。５０４はリセットパルスφＲＥＳを受けてＶＤＤによりＦＤ２０７をリセットするリセットスイッチである。  上述したように、ＰＤ２０３及びＰＤ２０４はそれぞれに対応する転送スイッチ２０５、２０６を持つが、画素中の回路において、ＦＤ２０７以降で信号読み出しに用いる回路は共有する。このような構成にすることで、画素の縮小化を図ることができる。また、図示したように転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２を提供する配線は１行の中で共有される。
次に、上記構成を有する固体撮像素子の駆動方法について説明する。図６は駆動パターンを示すタイミングチャートである。１行の信号を読み出し回路に読み出す駆動について示す。先ず、ｔ６０１の間に、φＲＥＳとφＴＸ１、φＴＸ２を同時に高電位（以下「Ｈ」）にすることで、リセットスイッチ５０４と転送スイッチ２０３、２０４がオンとなり、ＰＤ２０３、ＰＤ２０４、ＦＤ２０７の電位がＶＤＤにより初期電位にリセットされる。その後、φＴＸ１、φＴＸ２が低電位（以下「Ｌ」）になると、ＰＤ２０３、２０４において電荷蓄積が始まる。
【００２４】
次に、電荷蓄積時間に基づいて決められる所定時間経過後、ｔ６０３においてφＳＥＬをＨにして選択スイッチ５０２をオンすることで読み出し行を選択し、１行分の信号の読み出し動作が行われる。また同時にφＲＥＳをＬにして、ＦＤ２０７をリセット解除する。
【００２５】
ｔ６０４の間にφＴＮをＨにして、読み出し回路１０３に、ＦＤ２０７のリセット信号であるＮ信号を読み出し記録する。なお図示しないが、読み出し回路１０３では、φＴＮ、φＳ１、φＳ２の制御に基づいて、ＦＤ２０７の電位を垂直出力線を介し読み出し、各々信号を記録しておく。
【００２６】
次に、ｔ６０５の間にφＴＸ１とφＳ１を同時にＨにして転送スイッチ２０５をオンすることで、ＰＤ２０３の光信号とＮ信号の加算信号である第１ＰＤ信号を読み出し回路１０３に記録する。次に、リセットスイッチ５０４をオンしない状態で、ｔ６０６の間にφＴＸ１、φＴＸ２とφＳ２を同時にＨにして転送スイッチ２０５、２０６をオンすることで、ＰＤ２０３の光信号とＰＤ２０４の光信号とＮ信号の加算信号である第２ＰＤ信号を読み出し回路１０３に記録する。時刻ｔ６０４で一度φＴＸ１をオンしてＰＤ２０３の信号をＦＤ２０７に読み出しているので、時刻ｔ６０６ではφＴＸ１はオフ状態でもよい。また、厳密には、ｔ６０１の終了からｔ６０６の終了までが蓄積時間ｔ６０２となる。
【００２７】
上記の動作で読み出し回路１０３に読み出されたＮ信号、第１ＰＤ信号、第２ＰＤ信号は、第１ＰＤ信号からＮ信号を差分したＡ像信号と、第２ＰＤ信号からＮ信号を差分した画像信号が水平走査回路で選択され撮像素子の外部に出力される。画像信号はＰＤ２０３とＰＤ２０４の信号を合成した信号であるので、画像信号からＡ像信号を減算することでＢ像信号が生成される。上記説明した動作でＡ像信号、Ｂ像信号、画像信号が得られるが、製造上の不良でφＴＸ１の配線とφＴＸ２の配線がショートした場合を考える。このとき、時刻ｔ６０５で本来ＬにあるべきφＴＸ２がＨになってしまう。
【００２８】
そうすると、第１ＰＤ信号を読み出す動作において、第２ＰＤ信号を読み出してしまう。第２ＰＤ信号はもともとφＴＸ１とφＴＸ２が同時にＨになるので影響は出ない。結果として、φＴＸ１の配線とφＴＸ２の配線がショートした行は、画像信号は通常通り得られるが、Ａ像信号は、画像信号と同じ信号を読み出してしまい、さらに画像信号からＡ像信号を減算して求めるＢ像信号は信号がなくなってしまう。つまり、その行の画像信号は問題ないがＡ像とＢ像は欠陥行という現象が発生する。図７は画像信号とＡ像信号Ｂ像信号の信号レベルを模式的に示す図である。
【００２９】
ここでは４行４列の配置のうち、３行目のみが欠陥行を示し、正常な場合は画像信号は２、Ａ像信号、Ｂ像信号ともに１の信号を有するものとする。画像信号からＡ像信号を減算したものがＢ像信号であるので、正常行は画像信号２、Ａ像信号１なのでＢ像信号は１となる。欠陥行については、画像信号は２で正常であるが、Ａ像信号は画像信号と同じ信号の２となり、Ｂ像信号は０となってしまう。  次に、撮像素子で撮影レンズの射出瞳の別の領域の像が得られる特性を生かした、位相差の検知である測距演算について説明を行う。
【００３０】
既知ではあるが、図８を用いて測距方法について説明を行う。図８の上部は、撮像素子の測距領域のＡ像とＢ像の各々１行に配置された画素配置を示し、下部に各ピント位置での像を示す。図８（ａ）は合焦状態、同（ｂ）は前ピン状態、同（ｃ）は後ピン状態を示す。Ａ像、Ｂ像の１行分のデータであるＡラインデータ、Ｂラインデータは、図８から分かるように、合焦状態、前ピン状態及び後ピン状態の何れであるかによりに２像の間隔が異なる。
【００３１】
像間隔が合焦状態の間隔になるように、撮像レンズのフォーカス用レンズを移動させて、ピントを合わせる。つまりフォーカス用レンズの移動量は、２像のずれ量から計算して求めることができる。ところが、欠陥行では、Ａ像側に間違った信号があり、かつＢ像側に信号がないため、２像の間隔を算出できない。
次に欠陥行を考慮した測距方法について説明する。図９は位相差検出に関わる撮像素子を含むシステム構成図である。撮像素子からは前述のとおり画像信号とＡ像信号が出力される。撮像素子からの画像信号とＡ像信号は、同時に出力してもよいし、時系列に出力してもよい。測距演算回路は、Ｂ像生成部で撮像素子からの画像信号からＡ像信号を減算することでＢ像を生成する。測距演算回路では、前述の欠陥行のアドレスを記録する欠陥行記録メモリを有する。測距演算部ではＡ像信号とＢ像信号から後述する測距演算を行うが、測距演算部は欠陥行記録メモリに記録されている欠陥行については、測距演算を行わない。
【００３２】
詳細については後述する。欠陥行記録メモリに記録される欠陥行の情報については、撮像素子や撮像装置の出荷時に試験を行い、欠陥行の情報を得ることができる。具体的には、前述のとおり、画像信号とＡ像信号が同じ信号である行、もしくはＢ像信号に信号がない行を欠陥行の抽出することが可能である。出荷時の試験で欠陥行とされた行の情報を欠陥行記録メモリに記録しておく。また、出荷時の試験だけでなく、撮像装置の起動時などにも同様に欠陥行の抽出が可能である。  次に図１０に基づいて、上記で説明した実施の撮像素子を撮像装置であるデジタルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。
【００３３】
図１０において、１００１は被写体の光学像を撮像素子１００５に結像させるレンズ部で、レンズ駆動装置１００２によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。１００３はメカニカルシャッターでシャッター制御手段１００４によって制御される。１００５はレンズ部１００１で結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子、１００６は固体撮像素子１００５より出力される画像信号に各種の補正を行ったり、データを圧縮したりする撮像信号処理回路である。
【００３４】
また、上述した測距演算回路も含む。１００７は固体撮像素子１００５、撮像信号処理回路１００６に、各種タイミング信号を出力する駆動手段であるタイミング発生回路、１００９は各種演算と撮像装置全体を制御する制御回路、１００８は画像データを一時的に記憶する為のメモリ、１０１０は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース、１０１１は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１０１２は各種情報や撮影画像を表示する表示部である。
【００３５】
次に、前述の構成における撮影時のデジタルカメラの動作について説明する。メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路１００６などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００３６】
それから、図示しないレリーズボタンが押されると、撮像素子からのデータを元に上述した測距演算を行い、測距結果に基づいて被写体までの距離の演算を行う。その際に図示しないメモリから欠陥行情報を得て、欠陥行を測距演算から省く。または前行のデータで置換する。その後、レンズ駆動装置１００２によりレンズ部を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズ部を駆動し測距を行う。
【００３７】
そして、合焦が確認された後に撮影動作が開始する。撮影動作が終了すると、固体撮像素子１００５から出力された画像信号は撮影信号処理回路１００６で画像処理をされ、制御回路１００９によりメモリに書き込まれる。撮影信号処理回路では、並べ替え処理、加算処理やその選択処理が行われる。メモリ１００８に蓄積されたデータは、制御回路１００９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１０を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１０１１に記録される。
【００３８】
また、図示しない外部Ｉ／Ｆ部を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００３９】
次に図１１、図１２を用いて、本発明の測距演算であるＡ像とＢ像の２像の間隔を算出する方法について説明する。図１１（ａ）は、撮影範囲１１００に設定された測距領域１１０１の例を示す図である。撮像素子１００が有する画素の出力を用いた焦点検出を行う場合、測距領域１１０１に対応する画素アレイ１０１の画素の出力を用いる。従って、測距領域１１０１は、画素アレイ１０１に設定されているとも言え、以下では、説明、及び、理解を容易にするため、測距領域１１０１を画素アレイ１０１の画素領域として説明する。
【００４０】
図１１（ａ）で、測距領域１１０１は、Ｙ方向がｒ行からｓ行の範囲であることを示している。また、図１１（ｂ）では、画素アレイ１０１の各画素のカラーフィルタ４０３の配置を示している。Ｒ（１，１）には、赤色のカラーフィルタ、Ｇｒ（２，１）、及び、Ｇｂ（２，１）には緑色のカラーフィルタ、Ｂ（２，２）には青色のカラーフィルタがそれぞれ配置され、ベイヤ配列を構成している。
【００４１】
図１２は撮像素子から得られた像データから、ピントのずれ量を求め、焦点状態を調節するフローを示すフローチャートである。測距演算がスタートすると、Ｓ１２０１で最初の行Ｙ＝ｒを選択する。
【００４２】
次にＳ１２０２で、加算用メモリをクリアする初期化動作が実行される。加算用メモリは、測距領域１１０１に含まれるＡ像、及び、Ｂ像の画素信号出力をｒ行からｓ行までＹ方向に加算するために使用する。複数の画素信号を加算することでランダムノイズを低減し、特に低輝度被写体や低コントラスト被写体の測距性能の改善を行うことが可能となる。また、後述する相関演算では、比較的システム負荷の高い処理を行うため、予め相関演算に入力する画素数を画素加算により減らすことで、処理負荷を低減させることが可能となる。
【００４３】
Ｓ１２０３では、欠陥行記録メモリに記録されている欠陥行アドレスの情報に基づいて、現在選択されているＹ行、及び、Ｙ＋１行が欠陥行であるか否かの判定を行う。欠陥行ではないと判定した場合は、Ｓ１２０４に進み、現在選択されているＹ行、及び、Ｙ＋１行のＡ像、及び、Ｂ像の画素信号出力と加算用メモリ内のＡ像、及び、Ｂ像の画素信号をそれぞれ画素毎に加算し、加算用メモリに記憶する。その後、Ｓ１２０５へ進む。欠陥行と判定した場合は、画素加算処理は実行せずＳ１２０５に進む。
【００４４】
つまり、欠陥行を画素加算対象から除外している。Ｓ１２０５では、ＹにＹ＋２を代入し選択行を２行進める。尚、本実施例では、上述した通り、画素に配置しているカラーフィルタをベイヤ配列として構成しているため、Ｙ行とＹ＋１行をペアとして２行単位で、欠陥行判定（Ｓ１２０３）、画素加算処理（Ｓ１２０４）、及び、行送り（Ｓ１２０５）を行うことで、加算メモリ内の画素信号のカラーバランスが崩れることによる測距精度への影響を回避している。
【００４５】
Ｓ１２０６では、Ｙ＞Ｓの比較を行い、現在選択中のＹ行が測距領域１１０１の下端のＳ行まで到達しているかの判定が行われる。Ｙ行がＳ行に到達していない場合は、Ｓ１２０３に進み、Ｓ行に到達するまでＹ方向の画素加算処理が実行される。Ｓ１１０７では、加算メモリ内のＡ像、及びＢ像信号の相関が最大となるシフト量を算出する相関演算処理を行う。相関演算に用いる相関量ＣＯＲ（ｋ）は、例えば下記の式（１）で算出することができる。
【００４６】
【数１】
2018042157.tif 000003
【００４７】
式（１）で用いる変数ｋは、相関演算時のシフト量で、−ｋｍａｘ以上ｋｍａｘ以下の整数である。また、変数lは、相関量を算出する被写体領域の開始点、変数wは、相関量を算出する被写体領域のデータ長を示している。Ａ像、及び、Ｂ像の射出瞳面上の重心位置は、水平（Ｘ軸）方向に対称的に偏倚した光電変化部により像信号を生成するため、光束の進行角度の差による像ずれが生じる。
【００４８】
故に、式（１）では、Ａ像、及びＢ像の被写体領域を変数kにより所定のシフト量で与えることで、Ａ像とＢ像の被写体領域の相関量を算出している。
【００４９】
各シフト量ｋについての相関量ＣＯＲ（ｋ）を求めた後、Ａ像とＢ像の相関が最も高くなるシフト量ｋ、すなわち、相関量ＣＯＲが最小となるシフト量ｋの値を求める。なお、相関量ＣＯＲ（ｋ）の算出時におけるシフト量ｋは整数とするが、相関量ＣＯＲ（ｋ）が最小となるシフト量ｋを求める場合には、デフォーカス量の精度を向上させるため、適宜補間処理を行いサブピクセル単位の値（実数値）を求める。本実施形態では、相関量ＣＯＲの差分値の符号が変化するシフト量ｄｋを、相関量ＣＯＲ（ｋ）が最小となるシフト量ｋとして算出する。
【００５０】
まず、相関量の差分値ＤＣＯＲを以下の式（２）に従って算出する。
ＤＣＯＲ（ｋ）＝ＣＯＲ（Ｋ）−ＣＯＲ（Ｋ−１）                      ・・・（２）
そして、相関量の差分値ＤＣＯＲを用いて、差分量の符号が変化するシフト量ｄｋを求める。差分量の符号が変化する直前のｋの値をｋ１、符号が変化したｋの値をｋ２（ｋ２＝ｋ１＋１）とすると、シフト量ｄｋを、以下の式（３）に従って算出する。
【００５１】
ｄｋ＝ｋ１＋｜ＤＣＯＲ（ｋ１）｜／｜ＤＣＯＲ（ｋ１）−ＤＣＯＲ（ｋ２）｜・・・（３）
以上のようにして、Ａ像とＢ像の相関量が最大となるシフト量ｄｋをサブピクセル単位で算出し、Ｓ１２０７の処理を終える。なお、２つの１次元像信号の位相差を算出する方法は、ここで説明したものに限らず、公知の任意の方法を用いることができる。
【００５２】
次にＳ１２０８では、シフト量ｄｋに例えば不図示の不揮発性メモリに予め記憶された敏感度を乗じることで、シフト量ｄｋをデフォーカス量ＤＥＦに換算する。デフォーカス量ＤＥＦの算出を終えると、デフォーカス量算出処理を終了する。Ｓ１２０９では、Ｓ１２０８で得られたデフォーカス量ＤＥＦに基づき、撮影レンズ１００１のレンズ駆動量を算出する。
【００５３】
そして、Ｓ１２１０で、レンズ駆動量および駆動方向の情報を撮影レンズ１００１のフォーカス制御部１００２に送信する。フォーカス制御部１００２は、受信したレンズ駆動量と駆動方向の情報に基づいて、フォーカスフォーカスレンズを駆動する。これにより、撮影レンズ１００１の焦点調節が行われる。
【００５４】
以上述べたように、２次元で測距演算を行う場合において、画像信号にはない欠陥行がＡ像信号、または、Ｂ像信号にある場合にも、欠陥行を除外することで、測距精度への影響を抑制することが可能となる。従って、Ａ像信号、Ｂ像信号だけに欠陥行がある撮像素子を使うことが可能となり、歩留りを向上することが可能となる。
【００５５】
また、画素加算対象から欠陥行を除外することで、画素加算による低輝度被写体や低コントラスト被写体への測距性能の改善と相関演算処理の負荷の軽減を同時に実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１００１  撮影レンズ、１００２  レンズ駆動装置、１００３  メカニカルシャッター、
１００４  シャッター制御手段、１００５  撮像素子、１００６  撮像信号処理回路、
１００７  タイミング発生部、１００８  メモリ、１００９  全体制御演算部（ＣＰＵ）、
１０１０  記録媒体制御、Ｉ／Ｆ部、１０１１  記録媒体、１０１２  外部Ｉ／Ｆ部
【図１】
2018042157.tif 000004
【図２】
2018042157.tif 000005
【図３】
2018042157.tif 000006
【図４】
2018042157.tif 000007
【図５】
2018042157.tif 000008
【図６】
2018042157.tif 000009
【図７】
2018042157.tif 000010
【図８】
2018042157.tif 000011
【図９】
2018042157.tif 000012
【図１０】
2018042157.tif 000013
【図１１】
2018042157.tif 000014
【図１２】
2018042157.tif 000015