(57)【要約】【課題】焦点状態を好適に検出することができる合焦状態検出装置及びカメラを提供する。【解決手段】光学系により形成された像を撮像する撮像面に、前記像と前記撮像面との合焦状態を検出する複数の領域を有し、前記領域のそれぞれに、前記光学系の第１の領域を通過する光を受光し信号を出力する第１画素及び前記光学系の第２の領域を通過する光を受光し信号を出力する第２画素を有する画素列を複数列配置した撮像素子と、前記複数の領域のうちの１つの前記領域内に配置された前記画素列のうち、配置された前記画素列の数より少ない数の前記画素列から出力された前記信号に基づいて前記合焦状態を検出する検出部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系により形成された像を撮像する撮像面に、前記像と前記撮像面との合焦状態を検出する複数の領域を有し、前記領域のそれぞれに、前記光学系の第１の領域を通過する光を受光し信号を出力する第１画素及び前記光学系の第２の領域を通過する光を受光し信号を出力する第２画素を有する画素列を複数列配置した撮像素子と、
前記複数の領域のうちの１つの前記領域内に配置された前記画素列のうち、配置された前記画素列の数より少ない数の前記画素列から出力された前記信号に基づいて前記合焦状態を検出する検出部と、
を備える合焦状態検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の合焦状態検出装置において、
前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列のうち１つの前記画素列に基づいて前記合焦状態を検出する合焦状態検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の合焦状態検出装置において、
前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号に基づいて、前記合焦状態の検出に用いる前記画素列を選択する合焦状態検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の合焦状態検出装置において、
前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号のコントラストに基づいて、前記合焦状態を検出する前記画素列を選択する合焦状態検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の合焦状態検出装置において、
前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づく値を検出する合焦状態検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の合焦状態検出装置において、
前記光学系は前記光学系の光軸方向に移動するレンズを有し、
前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づき算出された前記レンズの移動量に関する値を検出する合焦状態検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の合焦状態検出装置において、
同じ時間間隔で複数回の撮像を前記撮像素子に指示し、前記時間間隔と同じ時間間隔で、前記検出部により検出された前記移動量の移動を前記レンズに指示する制御部を備える合焦状態検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の合焦状態検出装置において、
操作することで、前記検出部の検出に基づいて前記レンズの移動を実行する指示をする操作指示部を有し、
前記制御部は、前記操作指示部により前記レンズの移動を実行する指示が行われている間、前記時間間隔で前記レンズの移動量に関する値に基づく移動の指示を繰り返す合焦状態検出装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の合焦状態検出装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦状態検出装置、及び、カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の受光素子群を備えた焦点検出装置において、複数の受光素子群のそれぞれについてデフォーカス量を算出し、算出した複数のデフォーカス量の中から１つのデフォーカス量を選択することで、選択したデフォーカス量に基づいて、焦点検出を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１５４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、焦点状態を好適に検出することができる合焦状態検出装置、及び、カメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。
【０００６】
[１]本発明に係る合焦状態検出装置は、光学系により形成された像を撮像する撮像面に、前記像と前記撮像面との合焦状態を検出する複数の領域を有し、前記領域のそれぞれに、前記光学系の第１の領域を通過する光を受光し信号を出力する第１画素及び前記光学系の第２の領域を通過する光を受光し信号を出力する第２画素を有する画素列を複数列配置した撮像素子と、前記複数の領域のうちの１つの前記領域内に配置された前記画素列のうち、配置された前記画素列の数より少ない数の前記画素列から出力された前記信号に基づいて前記合焦状態を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
[２]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列のうち１つの前記画素列に基づいて前記合焦状態を検出するように構成することができる。
[３]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号に基づいて、前記合焦状態の検出に用いる前記画素列を選択するように構成することができる。
[４]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、１つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号のコントラストに基づいて、前記合焦状態を検出する前記画素列を選択するように構成することができる。
[５]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づく値を検出するように構成することができる。
[６]上記合焦状態検出装置において、前記光学系は前記光学系の光軸方向に移動するレンズを有し、前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づき算出された前記レンズの移動量に関する値を検出するように構成することができる。
[７]上記合焦状態検出装置において、同じ時間間隔で複数回の撮像を前記撮像素子に指示し、前記時間間隔と同じ時間間隔で、前記検出部により検出された前記移動量の移動を前記レンズに指示するように構成することができる。
[８]上記合焦状態検出装置において、操作することで、前記検出部の検出に基づいて前記レンズの移動を実行する指示をする操作指示部を有し、前記制御部は、前記操作指示部により前記レンズの移動を実行する指示が行われている間、前記時間間隔で前記レンズの移動量に関する値に基づく移動の指示を繰り返すように構成することができる。
[９]本発明に係るカメラは、上記合焦状態検出装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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部を拡大して撮像画素２２１、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（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図、図４（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図４（Ｆ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、図３のＶ-Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明するための図である。
【図８】図８は、従来のカメラの動作例を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの配列を模式的に示した図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、本実施形態における相関量とシフト量との関係を示すグラフであり、図１０（Ｂ）は、従来技術における相関量とシフト量との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、焦点検出画素列の出力に含まれる周波数成分の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係るカメラを示す構成図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す焦点検出モジュールを示す構成図である。
【図１６】図１６は、図１４に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す焦点検出領域２２４の一つを拡大して示す正面図である。
【図１８】図１８（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図、図１８（Ｂ）は断面図である。
【図１９】図１９は、図１７のＸIX-ＸIX線に沿う断面図である。
【図２０】図２０は、図１６に示す焦点検出領域２２４の一つを拡大して示す正面図である。
【図２１】図２１は、第４実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。
【図２２】図２２は、各グループにおける周波数成分の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、第４実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、第５実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。
【図２５】図２５は、第５実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、他の実施形態に係る焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図２７】図２７は、別の実施形態に係る焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図２８】図２８は、さらに別の実施形態に係る焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
《第１実施形態》
図１は、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、撮影光学系の焦点状態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。
【００１２】
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。
【００１３】
レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、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レンズ鏡筒３全体の制御を実行する。
【００１４】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束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。なお、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。また、撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００１５】
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。
【００１６】
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、各種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。
【００１７】
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。
【００１８】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ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が行えるようになっている。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。
【００１９】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００２０】
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部を拡大して撮像画素２２１、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００２１】
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。なお、本実施形態においては、この４つの画素群２２３により、１画素を構成することとなる。
【００２２】
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。
【００２３】
図４（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）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４（Ｄ）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３１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。
【００２４】
また、図２に示すように、撮像素子２２の撮像面の中心、および中心から左右対称位置と、それらの上下対称位置の計９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群２２ａ〜２２ｉが設けられている。そして、図３に示すように、各焦点検出画素列群は、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４から構成されており、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４は、複数の第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。また、図３に示すように、本実施形態では、焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ３と焦点検出画素列Ｌ２，Ｌ４とにおいて、焦点検出画素２２２ａおよび焦点検出画素２２２ｂがＸ軸方向において逆になるように配置されている。さらに、本実施形態では、図３に示すように、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂが、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。
【００２５】
なお、図２に示す焦点検出画素列群２２ａ〜２２ｉの位置は図示する位置に限定されず、何れか１箇所または２〜８箇所等にすることもでき、また、１０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群２２ａ〜２２ｉ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群を、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰとして選択することもできる。
【００２６】
図４（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図４（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｆ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの断面図である。第１焦点検出画素２２２ａは、図４（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、矩形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図４（Ｅ）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、第２焦点検出画素２２２ｂは、図４（Ｃ）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４（Ｆ）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、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する。
【００２７】
なお、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素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、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素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。
【００２８】
また、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは矩形状としたが、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、半円形状、楕円形状、多角形状とすることもできる。
【００２９】
次いで、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。
【００３０】
図５は、図３のＶ-Ｖ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５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５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。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、図５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。
【００３３】
また、図５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。
【００３４】
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。
【００３５】
図５に示すように、第１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、第１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。
【００３６】
また、第２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、第２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。
【００３７】
そして、上述した焦点検出画素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を得る。
【００３８】
そして、カメラ制御部２１は、一対の像の強度分布に関するデータ列、すなわち、焦点検出画素列のうち第１焦点検出画素２２２ａに基づくデータ列と、第２焦点検出画素２２２ｂに基づくデータ列とを、一次元状に相対的にシフトさせながら、下記式（１）に示す相関演算を行う。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ＩＡ（ｎ＋ｋ）−ＩＢ（ｎ）｜    …（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（総和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてＩＡ（ｎ＋ｋ）、ＩＢ（ｎ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式（１）の演算結果においては、一対の像データの相関が高いシフト量において、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。
【００３９】
そして、上記式（１）に従って、相関量Ｃ（ｋ）の算出を行い、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（２）に従い、デフォーカス量ｄｆを算出する。なお、上記式（２）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（ｋファクター）である。
ｄｆ＝ｘ・ｋ    …（２）
【００４０】
さらに、本実施形態において、カメラ制御部２１は、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から、コントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、デフォーカス量の演算に用いる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。
【００４１】
具体的には、カメラ制御部２１は、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を撮像素子２２から取得し、取得した焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を、高周波透過フィルタでフィルタ処理することで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から高周波成分を抽出する。そして、カメラ制御部２１は、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の高周波成分を比較し、比較の結果に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。また、カメラ制御部２１は、上記比較結果に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する構成としてもよい。
【００４２】
なお、本実施形態では、カメラ制御部２１が、撮像素子２２から複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を取得することで、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の中から、特定焦点検出画素列を決定する構成を例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、撮像素子２２が備える演算部により、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、コントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の中から、特定焦点検出画素列を決定し、決定した特定焦点検出画素列の情報を、カメラ制御部２１に送信する構成としてもよい。
【００４３】
そして、カメラ制御部２１は、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を演算する。このように、本実施形態では、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、特定焦点出画素列として決定された焦点検出画素列の出力のみに基づいて、デフォーカス量の演算が行われるため、デフォーカス量の演算にかかる時間を短縮することができる。
【００４４】
すなわち、従来では、焦点検出画素列が複数ある場合に、全ての焦点検出画素列についてデフォーカス量の演算が行われ、算出した複数のデフォーカス量の中から、フォーカスレンズ３２の駆動に用いるデフォーカス量を選択していた。そのため、従来では、選択されたデフォーカス量以外のデフォーカス量についての演算が無駄になるだけではなく、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の全てについてデフォーカス量を演算するため、デフォーカス量の演算時間が長くなってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、特定焦点出画素列として決定された焦点検出画素列の出力のみに基づいて、デフォーカス量の演算が行われるため、デフォーカス量の算出にかかる時間を短縮することができ、その結果、焦点検出にかかる時間を短縮することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、撮像素子２２の焦点検出画素列群２２ａ〜２２ｉに対応して、撮影光学系の撮影画面内に、複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、撮影者は、操作部２８を介して、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰを設定することができる。たとえば、撮影者が、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰとして、焦点検出画素列群２２ａに対応する焦点検出エリアＡＦＰを選択した場合には、カメラ制御部２１は、焦点検出画素列群２２ａに含まれる焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。また、焦点検出エリアＡＦＰを設定する方法は、撮影者が選択する方法に限定されず、たとえば、カメラ制御部２１が、撮像素子２２から出力される画像データに基づいて顔認識処理を行うことで、被写体の顔部に対応する焦点検出エリアＡＦＰを、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰとして設定する構成としてもよい。あるいは、撮影画面内に設定されている全ての焦点検出エリアＡＦＰにおける焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を取得し、取得した焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰを設定する構成としてもよい。
【００４６】
また、本実施形態において、カメラ制御部２１は、上述した位相差検出方式による焦点検出に加えて、コントラスト検出方式による焦点検出も行う。具体的には、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。
【００４７】
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３２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３２の位置を合焦位置として求める。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２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。
【００４８】
次いで、本実施形態におけるカメラ１の動作例を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４９】
まず、ステップＳ１０１では、撮像素子２２により、撮像画素２２１、ならびに複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する各第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。
【００５０】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアＡＦＰの選択が行われる。たとえば、撮影者が、操作部２８を介して、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰを設定した場合には、カメラ制御部２１は、撮影者が設定した焦点検出エリアＡＦＰを、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰとして選択することができる。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２から出力された画像データに対して顔認識処理を行うことで、被写体の顔部に対応する焦点検出エリアＡＦＰを、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰとして選択する構成としてもよい。あるいは、カメラ制御部２１は、撮影画面内に設定されている全ての焦点検出エリアＡＦＰの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を解析することで、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰを選択する構成としてもよい。
【００５１】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、コントラスト情報の検出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０２で選択した焦点検出エリアＡＦＰに対応する複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を、高周波透過フィルタによりフィルタ処理することで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の画素出力から高周波成分を抽出する。そして、カメラ制御部２１は、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、抽出した高周波成分の量や強度を含む情報を、コントラスト情報として検出する。
【００５２】
ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、特定焦点検出画素列の決定が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０３で検出した焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとのコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、あるいは、画素出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。
【００５３】
そして、ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０４で決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。そして、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動量の算出およびフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。
【００５４】
以上のようにして、第１実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。
【００５５】
次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明するための図である。また、図７では、横軸に時間を示しており、時刻ｔ５においてシャッターレリーズボタンの半押しが行われた場面を示している。たとえば、図７に示す例では、時刻ｔ１において、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより、入射光に応じた電荷の蓄積が開始される。また、本実施形態において、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは、例えばＣＭＯＳイメージセンサーであり、電荷の蓄積と並行して、時刻ｔ１以降に蓄積された電荷の量に応じた画素信号の転送が開始される。そして、時刻ｔ３では、時刻ｔ２で開始された画素信号の転送が終了し、コントラスト情報の検出と、特定焦点検出画素列の決定とが行われる（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。そして、時刻ｔ４では、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量の演算が開始される（ステップＳ１０５）。これにより、レンズ駆動量の演算が行われ、レンズ駆動量の演算後、時刻ｔ６において、レンズ駆動の指示が、レンズ鏡筒３に送信され、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。ここで、図７に示す例では、レンズ駆動の指示が行われる前の時刻ｔ５において、シャッターレリーズボタンの半押しが行われているため、時刻ｔ６におけるレンズ駆動の指示に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される。
【００５６】
また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた後も、撮像素子２２のフレームレートに応じて、デフォーカス量の算出が繰り返し行われ、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の駆動指示が繰り返し行われる。たとえば、図７に示す例では、時刻ｔ２において、２フレーム目の電荷の蓄積が開始され、その結果、時刻ｔ７において、２フレーム目のデフォーカス量の算出が行われ、時刻ｔ８において、２フレーム目の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動指示が行われる。同様に、３フレーム目以降においても、フレームごとに、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、デフォーカス量の算出と、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動とが繰り返される。
【００５７】
このように、本実施形態では、撮像素子２２のフレームレートに応じたフレームごとに、デフォーカス量の算出と、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動とが繰り返される。このように、フレームごとに、デフォーカス量を算出し、フォーカスレンズ３２の駆動を指示するためには、デフォーカス量の演算からフォーカスレンズ３２の駆動指示までを、１フレームの時間内に行う必要がある。この点、本実施形態では、コントラスト情報に基づいて１の特定焦点検出画素列を決定し、この特定焦点検出画素列の出力のみについてデフォーカス量を算出することで、図７に示すように、デフォーカス量の算出に要する時間を短くすることができるため、１フレームの時間内に、デフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させることができる。
【００５８】
一方、図８は、従来のカメラの動作例を説明するための図であり、図７と同様に、横軸に時間を示している。図８に示す例では、比較的時間がかかるデフォーカス量の演算を、全ての焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４について行うため、図７に示す本実施形態と比べて、デフォーカス量の演算時間が長くなる。その結果、図８に示す例では、図７に示す本実施形態と比べて、デフォーカス量の演算からレンズ駆動指示までの所要時間が、フレームレートの１フレーム分の時間よりも長くなってしまい、レンズ駆動指示をフレームごとに行うことができなくなってしまう場合があった。具体的には、図８に示す例では、１フレーム分の時間内に、デフォーカス量の演算からレンズ駆動指示までを行うことができないため、図７に示す本実施形態のタイムラグＴ１と比べて、電荷の蓄積からフォーカスレンズ３２の駆動指示までのタイムラグＴ２が２倍の大きさとなっている。
【００５９】
その結果、図８に示す例では、時刻１２において、時刻ｔ１１における光学系の焦点状態に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が指示されるため、フォーカスレンズ３２が合焦位置を大きく超えた位置まで駆動してしまう場合や、被写体への追従性が低下してしまう場合があった。これに対して、本実施形態では、図７に示すように、時刻ｔ９での光学系の焦点状態に基づいて、タイムラグの少ない時刻ｔ１０において、フォーカスレンズ３２の駆動指示を行うことができるため、図８に示す従来例と比べて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで適切に駆動することができる。
【００６０】
以上のように、第１実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰ内の各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、コントラスト情報を検出する。そして、検出したコントラスト情報に基づいて、焦点検出に用いる焦点検出画素列を決定する。すなわち、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、あるいは、画素出力に高周波成分が最も多く含まれている焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定し、この特定焦点検出画素列のみについて、デフォーカス量を決定する。これにより、コントラストが最も大きい被写体、あるいは、高周波成分が最も多い被写体に対する、光学系の焦点状態を検出することができるとともに、従来のように、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の全てについてデフォーカス量を算出する場合と比べて、デフォーカス量の演算にかかる時間を短縮することができ、焦点状態の検出を適切なタイミングで繰り返し行うことができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力のうち、１つの焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成のため、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を加算または平均化する場合と比べて、以下のような効果を奏することができる。すなわち、被写体が撮像画素２２１の斜め方向にコントラストを有する場合、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を加算または平均化してしまうと、却って、コントラストが低下してしまう場合があり、被写体を適切に検出できない場合がある。これに対して、本実施形態では、１つの特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出するため、このような場合でも、コントラストの低下を防止することができ、被写体を適切に検出することができるという効果を奏することができる。
【００６２】
《第２実施形態》
次いで、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。
【００６３】
第２実施形態において、カメラ制御部２１は、異なる周波数帯域の周波数成分を透過する複数のフィルタを備えており、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から異なる複数の周波数帯域の周波数成分を抽出し、抽出した複数の周波数成分に基づいて、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、複数のコントラスト情報を検出する。たとえば、カメラ制御部２１が異なる３つの周波数帯域の周波数成分を抽出する３つのフィルタを備えている場合には、カメラ制御部２１は、１つの焦点検出画素列の出力から３つのコントラスト情報を検出することができる。なお、第２実施形態で抽出される周波数成分の周波数帯域は、特に限定されず、低周波帯域から高周波帯域までの任意の周波数帯域とすることができる。
【００６４】
そして、カメラ制御部２１は、複数のコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の中から、焦点検出に用いる１または複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を、特定焦点検出画素列として検出する。たとえば、カメラ制御部２１は、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の中から、対応する被写体のコントラストの大きさが所定値以上である１または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として検出することができる。あるいは、カメラ制御部２１は、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上である１または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として検出することができる。
【００６５】
なお、カメラ制御部２１は、特定焦点検出画素列を決定する場合には、特定焦点検出画素列の数が、焦点検出エリアＡＦＰに対応する焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の数よりも少なくなるように、特定焦点検出画素列を決定する。たとえば、本実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰに４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４が配置されているため、カメラ制御部２１は、少なくとも、特定焦点検出画素列の数が３つ以下となるように、特定焦点検出画素列を決定する。
【００６６】
そして、カメラ制御部２１は、複数の焦点検出画素列を特定焦点検出画素列として決定した場合には、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算または平均化し、加算または平均化した複数の特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。ここで、図９は、図３に示す撮像素子２２の撮像面から撮像画素２２１を除き、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂのみを模式的に示した図である。たとえば、カメラ制御部２１は、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算する場合には、図９に示す第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ａ１Ｌ１の出力と、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光する、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ａ１Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ａ１Ｌ３の出力と、第４焦点検出画素列Ｌ４の画素Ａ１Ｌ４の出力とを加算し、画素加算出力ＩＡ１を得る。同様に、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ｂ１Ｌ１の出力と、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光する、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ｂ１Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ｂ１Ｌ３の出力と、第４焦点検出画素列Ｌ４の画素Ｂ１Ｌ４の出力とを加算し、画素加算出力ＩＢ１を得る。以下、同様に、Ａ２Ｌ１とＡ２Ｌ２とＡ２Ｌ３とＡ２Ｌ４との出力からＩＡ２を、Ｂ２Ｌ１とＢ２Ｌ２とＢ２Ｌ３とＢ２Ｌ４との出力からＩＢ２を、Ａ３Ｌ１とＡ３Ｌ２とＡ３Ｌ３とＡ３Ｌ４との出力からＩＡ３を、Ｂ３Ｌ１とＢ３Ｌ２とＢ３Ｌ３とＢ３Ｌ４との出力からＩＢ３を得る。
【００６７】
そして、カメラ制御部２１は、得られた画素加算出力を用いて、第１焦点検出画素２２２ａに基づくデータ列、すなわち、第１像データ列ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３，．．．，ＩＡｎと、第２焦点検出画素２２２ｂに基づくデータ列、すなわち、第２像データ列ＩＢ１，ＩＢ２，ＩＢ３，．．．，ＩＢｎとを、一次元状に相対的にシフトさせながら、上記式（１）に示す相関演算を行う。
【００６８】
ここで、図３に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４においては、第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとが、それぞれ０．５画素分ずれた位置に配置されている。従来では、本実施形態の第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２のうちいずれか一方のみを、焦点検出画素列として用いるものであるため、第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとが互いに０．５画素ずれた位置に存在し、これらの焦点検出画素を用いて得られる第１像データ列ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３，．．．，ＩＡｎと、第２像データ列ＩＢ１，ＩＢ２，ＩＢ３，．．．，ＩＢｎとは、互いに０．５画素ずれたデータとなってしまっていた。そのため、相関演算を行った場合には、図１０（Ｂ）に示すように、相関量Ｃ（ｋ）の極小値も０．５画素分ずれた位置となってしまうこととなる。このような場合に、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を示すシフト量およびデフォーカス量を算出するためには、内挿演算等を用いる必要があり、結果として、焦点検出精度が低下してしまう場合があった。特に、焦点検出画素で検出された出力のコントラストレベルが低い場合に、このような問題が顕著になる傾向にあった。
【００６９】
これに対して、本実施形態においては、焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ３と、焦点検出画素列Ｌ２，Ｌ４とにおいて、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂがＸ軸方向において０．５画素分ずらした位置に配置されているため、画素出力を加算することにより得られる画素加算出力を用いた場合に、図１０（Ａ）に示すように、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができる。
【００７０】
次に、図１１を参照して、第２実施形態に係るカメラ１の動作を説明する。図１１は、第２実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ２０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、撮像素子２２により、撮像画素２２１、ならびに複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する各第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。また、ステップＳ２０２では、第１実施形態のステップＳ１０２と同様に、カメラ制御部２１により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアＡＦＰの選択が行われる。
【００７２】
そして、ステップＳ２０３では、カメラ制御部２１により、コントラスト情報の検出が行われる。第２実施形態において、カメラ制御部２１は、異なる周波数帯域の周波数成分を抽出する複数のフィルタを用いて、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力にフィルタ処理を施すことで、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの出力から複数の周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部２１は、抽出した周波数成分の量や強度を含む情報を、コントラスト情報として検出する。
【００７３】
ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０３で検出した複数のコントラスト情報に基づいて、特定焦点検出画素列の決定が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ２０３で検出したコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、対応する被写体のコントラストが所定値以上である１または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。あるいは、カメラ制御部２１は、ステップＳ２０３で検出した複数のコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上となる１または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。
【００７４】
そして、ステップＳ２０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０４で決定された１または複数の特定焦点検出画素列に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動に用いるデフォーカス量の算出が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、複数の焦点検出画素列を特定焦点検出画素列として決定した場合には、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算あるいは平均化することで、１の出力を算出し、この出力に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動に用いるデフォーカス量を算出することができる。
【００７５】
ステップＳ２０６では、第１実施形態のステップＳ１０６と同様に、ステップＳ２０５で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の駆動量の算出およびフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。
【００７６】
以上のようにして、第２実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。
【００７７】
このように、第２実施形態では、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、異なる周波数帯域の周波数成分を抽出し、抽出した複数の周波数成分に基づいて、複数のコントラスト情報を検出する。そして、複数のコントラスト情報に基づいて、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の中から、１または複数の特定焦点検出画素列を決定し、決定した特定焦点検出画素列の画素出力に基づいて、デフォーカス量を決定する。このように、第２実施形態では、全ての焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４についてデフォーカス量を算出するのではなく、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の数よりも少ない数の特定焦点検出画素列についてデフォーカス量の演算を行うことで、デフォーカス量の演算時間を短くすることができ、その結果、焦点状態の検出を適切なタイミングで繰り返し行うことが可能となる。
【００７８】
《第３実施形態》
次いで、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。
【００７９】
第３実施形態において、カメラ制御部２１は、光学系の焦点状態を検出する際に、撮像素子２２から取得した焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出する。たとえば、カメラ制御部２１は、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力を、フーリエ変換を用いて変換することで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分の中から、背景などに起因する低周波成分やノイズに相当する高周波成分を除去し、被写体に対応する周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部２１は、図１２に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力をフィルタ処理して得られたデータを、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分を表すコントラスト情報として検出する。なお、図１２は、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から抽出された周波数成分の一例を示すグラフである。
【００８０】
さらに、カメラ制御部２１は、検出した周波数成分のコントラスト情報に基づいて、当該周波数成分において連続する出力値の差の総和を求めることで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分の量や強度を表す情報を、周波数成分のコントラスト量として算出する。具体的には、カメラ制御部２１は、下記式（３）に基づいて、周波数成分のコントラスト量を算出する。
コントラスト量＝Σ｜ａｍ−ａｍ−１｜    …（３）
なお、上記式（３）において、ａｍは、ｍ番目（焦点検出画素列の並び方向においてｍ番目）に位置する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値であり、ａｍ−１は、ｍ−１番目に位置する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値である。
【００８１】
すなわち、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力は、横方向（Ｘ方向）に配列された複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力から構成される列データであり、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分も、図１２に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力にそれぞれ対応した出力値を有する。そのため、カメラ制御部２１は、上記式（３）に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４において２番目に位置する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値と、１番目に位置する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値との差を算出することができ、同様に、連続する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値ａｍ，ａｍ−１（以下、周波数成分において連続する出力値ともいう）の差を算出することができる。そして、周波数成分において連続する出力値ａｍ，ａｍ−１の差の総和を求めることで、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量を算出することができる。
【００８２】
なお、周波数成分のコントラスト量は、周波数成分の強度（振幅）が大きいほど大きくなり、また、周波数成分の量（周波数）が多いほど大きくなる。たとえば、焦点検出画素列に対応する被写体のコントラストが高く、図１３（Ａ）に示すように、周波数成分の中央付近における出力値の強度が大きくなる場合には、図１３（Ｂ）に示すように、周波数成分の中央付近において連続する出力値の差も大きくなり、その結果、周波数成分のコントラスト量も大きくなる。また、周波数成分の量が多いほど（たとえば、図１２に示す例では、焦点検出画素列Ｌ１と比べて、焦点検出画素列Ｌ３の方が周波数成分の量が多い）、周波数成分の出力値が変動する頻度は高くなるため、周波数成分において連続する出力値の差の総和である、周波数成分のコントラスト量も大きくなる。このように、周波数成分において連続する出力値の差の総和を周波数成分のコントラスト量として算出することで、周波数成分のコントラスト量を、周波数成分の量および強度を表す値として算出することができる。なお、図１３（Ａ）は、焦点検出画素列の出力に含まれる周波数成分の出力値の一例を示す図であり、また、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示す周波数成分において連続する出力値の差を示すグラフである。
【００８３】
このように、カメラ制御部２１は、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力から被写体に対応する所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト量を、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４ごとに算出する。そして、カメラ制御部２１は、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、コントラスト量が最も高い焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。たとえば、図１２に示す例では、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、焦点検出画素列Ｌ３の出力に含まれる周波数成分の量および強度が最も大きく、その結果、焦点検出画素列Ｌ３の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量が最も高くなるため、焦点検出画素列Ｌ３が特定焦点検出画素列として決定される。そして、カメラ制御部２１は、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。
【００８４】
このように、第３実施形態では、上記式（３）に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４において、並び方向に連続する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に対応する周波数成分の出力値の差の総和を、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量として算出することで、被写体に起因する周波数成分の量や強度に応じて、周波数成分のコントラスト量を適切に算出することができる。そして、コントラスト量が最も大きい焦点検出画素列の出力に基づいてデフォーカス量を算出することで、被写体に対応する可能性の高い焦点検出画素列の出力に基づいて焦点検出を行うことができ、これにより、被写体に対する光学系の焦点調節状態をより高い精度で検出することができる。
【００８５】
《第４実施形態》
次いで、第４実施形態について説明する。図１４は、第４実施形態に係るカメラ１ａの構成を示す図である。第４実施形態では、図１４に示すカメラ１ａにおいて、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。
【００８６】
まず、第４実施形態に係るカメラ１ａについて説明する。カメラ１ａは、カメラ本体２ａとレンズ鏡筒３とを有する。カメラ本体２ａは、一眼レフデジタルカメラであり、被写体からの光束を撮像素子２２０、光学ファインダ２３５、測光センサ２３７および焦点検出モジュール２６１へ導くためのミラー系２５０を備えている。ミラー系２５０は、回転軸２５３を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー２５１と、このクイックリターンミラー２５１に軸支されてクイックリターンミラー２５１の回動に合わせて回転するサブミラー２５２とを備える。図１４においては、ミラー系２５０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。
【００８７】
ミラー系２５０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。
【００８８】
クイックリターンミラー２５１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー２５１で反射して光学ファインダ２３５および測光センサ２３７に導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー２５２へ導く。これに対して、サブミラー２５２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー２５１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール２６１へ導く。
【００８９】
したがって、ミラー系２５０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は光学ファインダ２３５、測光センサ２３７および焦点検出モジュール２６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算や、焦点検出モジュール２６１によるフォーカスレンズ３２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系２５０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子２２０へと導かれ、撮像された画像データがカメラメモリ２４に保存される。
【００９０】
クイックリターンミラー２５１で反射された被写体からの光束（光軸Ｌ２）は、撮像素子２２０と光学的に等価な面に配置された焦点板２３１に結像し、ペンタプリズム２３３と接眼レンズ２７とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器２３２は、焦点板２３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、光学ファインダ２３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。
【００９１】
測光センサ２３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサーなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ２３７で検出された信号はカメラ制御部２１へ出力され、自動露出制御や特定被写体の認識（たとえば顔認識）などに用いられる。
【００９２】
焦点検出モジュール２６１は、位相差検出方式による自動合焦制御を実行する専用の焦点検出素子であり、サブミラー２５２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子２２０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
【００９３】
図１５は、図１４に示す焦点検出モジュール２６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール２６１は、コンデンサレンズ２６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク２６１ｂ、一対の再結像レンズ２６１ｃおよび一対のラインセンサ２６１ｄを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ２６１ｄは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換部とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ３２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ２６１ｄに配列された各画素で受光することで、一対の像信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ２６１ｄで取得した一対の像信号の位相ずれを、後述する相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。
【００９４】
たとえば、図１５に示すように、被写体Ｐが撮像素子２２０の等価面（予定結像面）２６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面２６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。
【００９５】
続いて、第４実施形態に係る撮像素子２２０について説明する。図１６は、第４実施形態に係る撮像素子２２０を示す正面図であり、図１７は、図１６に示す焦点検出領域２２４の一つを拡大して示す正面図である。第４実施形態に係る撮像素子２２０には、図１６に示すように、撮影画面に設定された焦点検出エリアＡＦＰに対応した位置、すなわち、撮像素子２２０の撮像面の中心、および中心から左右対称位置と、それらの上下対称位置の計９箇所に、焦点検出を行うための焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉが設定されている。
【００９６】
焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉには、図１７に示すように、撮像面の平面上に、複数の撮像画素２２１ａが二次元状に配列されている。撮像画素２２１ａには、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とがあり、それぞれの画素がベイヤー配列により配列している。
【００９７】
次に、撮像画素２２１ａの構成について説明する。図１８（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図、図１８（Ｂ）は断面図である。撮像画素２２１ａは、図１８（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２１１と、一対の光電変換部２２１４，２２１５と、図示しないカラーフィルタから構成され、図１８（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２０の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１４，２２１５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。一対の光電変換部２２１４，２２１５は、同じ大きさで、かつマイクロレンズ２２１１の光軸に対して左右対称に配置されている。また、一対の光電変換部２２１４，２２１５はそれぞれ、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１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ている。図１８（Ｂ）に示すように、撮像画素２２１ａの一方の光電変換部２２１５は一方の光束ＡＢ１を受光する一方で、撮像画素２２１ａの他方の光電変換部２２１４は、マイクロレンズ２２１１の光軸に対して光束ＡＢ１と対称となる光束ＡＢ２を受光する。
【００９８】
そして、各撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５は、一対の光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光することで、受光する光束ＡＢ１，ＡＢ２の強度に応じた一対の像信号を出力する。言い換えれば、光電変換部２２１４，２２１５は、光束ＡＢ１，ＡＢ２によりマイクロレンズ２２１１上に形成される像の強度に応じた一対の像信号を出力する。そして、本実施形態では、撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５から出力された一対の像信号を加算することで、撮像画素２２１ａの画素信号が生成され、複数の撮像画素２２１ａの画素信号から画像データが生成される。
【００９９】
なお、図１８（Ａ）に示す光電変換部２２１４，２２１５は矩形状としたが、光電変換部２２１４，２２１５の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、半円形状、多角形状にすることもできる。
【０１００】
次に、撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５から出力された一対の像信号を用いた位相差方式の焦点検出（以下、像面位相差検出ともいう）について説明する。なお、以下においては、図１７に示すように、横方向（Ｘ方向）に配列された複数の撮像画素２２１ａを撮像画素列２２５とし、後述するように、撮像画素列２２５を構成する各撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５の出力をそれぞれまとめることで、１つの撮像画素列２２５から一対の像データを生成し、生成した一対の像データに基づいて、デフォーカス量を算出する。
【０１０１】
図１９は、図１７のＸIX-ＸIX線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ上に配置された撮像画素２２１ａ−１と、これに隣接する撮像画素２２１ａ−２が、射出瞳３４０の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−１，ＡＢ２−２を受光することを示す。ただし、図示していないが、その他の撮像画素についても、一対の光電変換部が一対の測距瞳３４１，３４２から照射される一対の光束を受光している。なお、図１９において、撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４−１，２２２５−１，２２１４−２，２２１５−２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。
【０１０２】
撮像画素２２１ａ−１の光電変換部２２１４−１は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２１１−１に向かう一方のＡＢ１−１により、マイクロレンズ２２１１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２１５−１は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２１１−１に向かう他方の光束ＡＢ２−１により、マイクロレンズ２２１１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【０１０３】
同様に、撮像画素２２１ａ−２の光電変換部２２１４−２は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２１１−２に向かう一方の光束ＡＢ１−２により、マイクロレンズ２２１１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２１５−２は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２１１−２に向かう他方の光束ＡＢ２−２により、マイクロレンズ２２１１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【０１０４】
そして、撮像画素列２２５を構成する各撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５の出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２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３４１と測距瞳３４２のそれぞれを通過する光束ＡＢ１，ＡＢ２が撮像画素列２２５上に形成する一対の像の強度分布に関するデータ、すなわち、一対の像データを得ることができる。たとえば、図１７に示す例では、８以上の撮像画素列２２５が設定されており、カメラ制御部２１は、それぞれの撮像画素列２２５から一対の像データを得ることができる。
【０１０５】
そして、カメラ制御部２１は、各撮像画素列２２５から得られた一対の像データに対して、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。そして、カメラ制御部２１は、得られた像ズレ量に、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、デフォーカス量を求めることができる。
【０１０６】
このように、カメラ制御部２１は、各撮像画素列２２５から得られた一対の像データに基づいて、デフォーカス量を撮像画素列２２５ごとに算出することが可能である。しかしながら、第４実施形態において、カメラ制御部２１は、焦点検出に要する時間を短縮し焦点検出を適切なタイミングで行うために、焦点検出に用いる撮像画素列２２５を特定し、特定した撮像画素列２２５の出力のみに基づいて、デフォーカス量を算出する。
【０１０７】
具体的には、カメラ制御部２１は、まず、各撮像画素列２２５の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に関する情報を、コントラスト情報として検出する。たとえば、カメラ制御部２１は、第３実施形態と同様に、各撮像画素列２２５の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いてフィルタ処理を施すことで、撮像画素列２２５の出力に含まれる周波数成分の中から、背景などに起因する低周波成分やノイズに相当する高周波成分を除去し、被写体に対応する周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部２１は、たとえば、撮像画素列２２５の出力をフィルタ処理して得られたデータを、撮像画素列２２５の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。
【０１０８】
また、カメラ制御部２１は、抽出した周波数成分のコントラスト情報に基づいて、周波数成分の量や強度を表すコントラスト量を算出する。ここで、図２０は、図１７と同様に、図１６に示す焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉの一つを拡大して示す正面図であり、図２１は、図２０に示す第１グループＬＡの撮像画素２２１ａを模式的に示す図である。なお、図２０および図２１においては、撮像画素列２２５を、それぞれ撮像画素列Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５，Ｄ１〜Ｄ５，およびＥ１〜Ｅ５として表す。また、図２１（Ａ）および図２１（Ｂ）に示す例では、各撮像画素列が１２の撮像画素２２１ａを有するものとして説明する。
【０１０９】
まず、カメラ制御部２１は、焦点検出領域２２４内に設定された複数の撮像画素列２２５を、所定数の撮像画素列２２５（たとえば、５つの撮像画素列２２５）ごとにグループ化する。たとえば、図２０に示す例において、カメラ制御部２１は、縦方向（Ｙ方向）に連続する５つの撮像画素列２２５ごとに、撮像画素列Ａ１〜Ａ５からなる第１グループＬＡ、撮像画素列Ｂ１〜Ｂ５からなる第２グループＬＢ、撮像画素列Ｃ１〜Ｃ５からなる第３グループＬＣ、撮像画素列Ｄ１〜Ｄ５からなる第４グループＬＤ、撮像画素列Ｅ１〜Ｅ５からなる第５グループＬＥのように、各撮像画素列２２５をグループ化する。なお、グループ化する撮像画素列２２５の数は５列に限定されず、適宜設定することができる。
【０１１０】
そして、カメラ制御部２１は、同じグループに属する撮像画素列２２５の出力に含まれる各周波数成分の出力値を、グループごとに加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出し、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報として検出する。たとえば、図２１（Ａ）に示す例において、カメラ制御部２１は、撮像画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ１番目の撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ａ１を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、撮像画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ２番目の撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ａ２を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、撮像画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ３番目以降の撮像画素２２１ａについても、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ａ３，ａ４，・・・，ａ１２を算出する。これにより、カメラ制御部２１は、ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａ１２からなる出力値を、第１グループＬＡにおける周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。
【０１１１】
また、カメラ制御部２１は、第１グループＬＡと同様に、第２グループＬＢ，第３グループＬＣ，第４グループＬＤ，・・・における周波数成分のコントラスト情報も検出する。そして、カメラ制御部２１は、各グループの周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。たとえば、図２１（Ａ）に示す例において、カメラ制御部２１は、上記式（３）に示すように、第１グループＬＡにおける周波数成分の出力値ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａ１２を用いて、ａ１とａ２との差、ａ２とａ３との差、・・・，ａ１１とａ１２との差の総和を求めることで、第１グループＬＡにおける周波数成分のコントラスト量を算出することができる。
【０１１２】
なお、上述した例では、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を平均化することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成としてもよい。たとえば、被写体の輝度やコントラストが比較的低い場合には、撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算して、各グループにおける周波数成分の出力値を算出し、被写体の輝度やコントラストが比較的高い場合には、撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を平均化して、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成とすることができる。
【０１１３】
また、図２１（Ｂ）に示すように、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された光電変換部２２１４，２２１５の出力のそれぞれに対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成としてもよい。すなわち、カメラ制御部２１は、図２１（Ｂ）に示すように、各撮像画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ１番目の撮像画素２２１ａが有する光電変換部２２１４の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値ｂ１を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、各画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ１番目の撮像画素２２１ａが有する光電変換部２２１５の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値ｃ１を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、２番目以降の撮像画素２２１ａが有する光電変換部２２１４および光電変換部２２１５についても、各画素列Ａ１〜Ａ５においてそれぞれ横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された光電変換部２２１４，２２１５の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３，・・・，ｂ１２，ｃ１２を算出する。これにより、カメラ制御部２１は、第１グループＬＡにおける周波数成分のコントラスト情報として、ｂ１，ｃ１，ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３，・・・，ｂ１２，ｃ１２からなる出力値を取得することができる。同様に、カメラ制御部２１は、図２２に示すように、グループＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥ，・・・における周波数成分のコントラスト情報を取得する。なお、図２２は、図２０に示す各グループＬＡ，ＬＢ，・・・ＬＥにおける周波数成分の一例を示す図である。
【０１１４】
そして、カメラ制御部２１は、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。たとえば、図２１（Ｂ）に示す例において、カメラ制御部２１は、上記式（３）に示すように、第１グループＬＡにおける周波数成分の出力値ｂ１，ｃ１，ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３，・・・，ｂ１２，ｃ１２のうち、連続する出力値の差の総和を、周波数成分のコントラスト量として算出することができる。また、カメラ制御部２１は、出力値ｂ１とｃ１，ｂ２とｃ２，ｂ３とｃ３，・・・，ｂ１２とｃ１２とをそれぞれ加算した列データを算出し、算出した列データにおいて連続する値の差の総和を、周波数成分のコントラスト量として算出する構成としてもよい。あるいは、カメラ制御部２１は、出力値ｂ１，ｃ１，ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３，・・・，ｂ１２，ｃ１２を、出力値ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・，ｂ１２からなる列データと、出力値ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・，ｃ１２からなる列データとに分けて、それぞれの列データにおける周波数成分のコントラスト量を算出し、値が大きい方のコントラスト量あるいは値が小さいほうのコントラスト量を、各グループにおける周波数成分のコントラスト量として算出する構成としてもよい。
【０１１５】
さらに、上述した例では、同じグループに属する全ての撮像画素列２２５の出力に含まれる全ての周波数成分を加算または平均化することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストなどに基づいて、加算または平均化する周波数成分の数を変更する構成としてもよい。たとえば、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストが高いほど、加算する周波数成分の数を少なくし、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストが低いほど、加算する周波数成分の数を多くする構成とすることができる。
【０１１６】
そして、カメラ制御部２１は、グループごとに算出した周波数成分のコントラスト量のうち、コントラスト量が最も大きいグループを特定グループとして決定し、特定グループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。たとえば、図２２に示す例においては、第３グループＬＣにおける周波数成分の量および強度が大きいため、グループＬＡ〜ＬＥのうち、第３グループＬＣにおける周波数成分のコントラスト量が最も大きくなる。この場合、カメラ制御部２１は、第３グループＬＣを特定グループとして特定し、第３グループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。
【０１１７】
たとえば、カメラ制御部２１は、図２１（Ｂ）に示すように、特定グループに含まれる光電変換部２２１４，２２１５の出力のうち、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された光電変換部２２１４，２２１５の出力を加算または平均化することで、一対の像データ（出力値ｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・からなる像データと、出力値ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・からなる像データと）を算出する。そして、カメラ制御部２１は、上記式（１）に示すように、算出した一対の像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行うことで、一対の像データの相関量Ｃ（ｋ）を算出し、算出した相関量Ｃ（ｋ）に基づいて、上記式（２）に示すように、デフォーカス量を算出することができる。そして、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させることで、光学系の焦点調節を行うことができる。
【０１１８】
なお、第４実施形態において、カメラ制御部２１は、焦点検出モジュール２６１により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の駆動を制御することもでき、また、撮像素子２２０の出力に基づいて算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を制御することもできる。たとえば、カメラ制御部２１は、撮像素子２２０で受光する光の明るさが低い場合には、焦点検出モジュール２６１により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の駆動を制御することができる。焦点検出モジュール２６１のラインセンサ２６１ｄを構成する各画素のサイズは、撮像画素２２１ａと比べて大きく設計されているため、光束の光の強さが比較的弱い場合でも、比較的高い精度で焦点検出を行うことができるためである。一方、たとえば動画撮影時には、撮像素子２２０の出力に基づいて算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を制御することができる。撮像素子２２０の出力に基づく像面位相差検出では、動画撮影時においても、撮像素子２２０で画像を撮像しながら、光学系の焦点検出を行うことができるためである。
【０１１９】
次に、第４実施形態に係るカメラ１ａの動作を説明する。図２３は、第４実施形態に係るカメラ１ａの動作例を示すフローチャートである。なお、図２３に示すカメラ１ａの動作例においては、カメラ制御部２１が、撮像素子２２０の出力に基づいて、焦点検出を行う場面を例示して説明する。
【０１２０】
まず、ステップＳ４０１では、撮像素子２２０により、撮像画素２２１ａ（撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５）の出力データの取得が行われる。また、ステップＳ４０２では、カメラ制御部２１により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアＡＦＰの選択が行われる。たとえば、撮影者は、操作部２８を手動操作することにより、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰを選択することができる。これにより、カメラ制御部２１は、選択された焦点検出エリアＡＦＰに対応する焦点検出領域２２４を、焦点検出を行うための焦点検出領域２２４として決定する。
【０１２１】
そして、ステップＳ４０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０２で決定された焦点検出領域２２４において、横方向（Ｘ方向）に一次元状に配列した複数の撮像画素２２１ａが撮像画素列２２５として設定され、各撮像画素列２２５の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報が検出される。
【０１２２】
そして、ステップＳ４０４では、カメラ制御部２１により、焦点検出領域２２４における複数の撮像画素列２２５が、所定数の撮像画素列２２５ごとにグループ化される。たとえば、図２０に示すように、カメラ制御部２１は、複数の撮像画素列２２５を、５つの撮像画素列ごとに、グループＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＥ，・・・にグループ化することができる。
【０１２３】
ステップＳ４０５では、カメラ制御部２１により、同じグループに属する撮像画素列２２５の出力に含まれる周波数成分の出力値が加算され、これにより、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。具体的には、カメラ制御部２１は、図２１（Ａ）に示すように、同じグループに属する複数の撮像画素列２２５において、それぞれ横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置する撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。
【０１２４】
そして、ステップＳ４０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０５で検出された各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量が算出される。たとえば、カメラ制御部２１は、上記式（３）に基づいて、各グループにおける周波数成分の出力値から、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出することができる。
【０１２５】
ステップＳ４０７では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０６においてグループごとに算出された周波数成分のコントラスト量の比較が行われ、コントラスト量が最も高いグループが、焦点検出を行う特定グループとして決定される。そして、ステップＳ４０８では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０７で決定された特定グループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、図２１（Ｂ）に示すように、特定グループ内の各撮像画素列２２５において、それぞれ横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された光電変換部２２１４，２２１５の出力を加算することで、一対の像データを算出する。そして、カメラ制御部２１は、算出した一対の像データの相関演算を行い、当該演算結果に基づいて、デフォーカス量を算出する。そして、ステップＳ４０９では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０８で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の駆動が行われる。
【０１２６】
以上のようにして、第４実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。
【０１２７】
このように、第４実施形態では、図１７に示すように、撮像素子２２０に、一対の光電変換部２２１４，２２１５を有する複数の撮像画素２２１ａが二次元状に配列されている。そして、複数の撮像画素２２１ａのうち、横方向（Ｘ方向）に配列された複数の撮像画素２２１ａを撮像画素列２２５として設定し、各撮像画素列２２５を構成する撮像画素２２１ａの光電変換部２２１４，２２１５の出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とに対応した出力グループにまとめて一対の像データを取得し、取得した一対の像データに基づいてデフォーカス量を算出する、像面位相差検出を行う。これにより、第４実施形態では、たとえば動画撮影中などでも、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。
【０１２８】
また、第４実施形態では、各撮像画素列２２５を、所定数の撮像画素列２２５ごとにグループ化し、同じグループに属する撮像画素列２２５の出力に含まれる各周波数成分の出力値を、グループごとに加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。そして、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出し、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素２２１ａの出力に基づいて、焦点検出を行う。これにより、第４実施形態では、高周波成分を多く含み、被写体が存在する可能性の高いグループにおいて焦点検出を行うことができるため、被写体に対する光学系の焦点状態をより適切に検出することができる。また、第４実施形態では、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素２２１ａの出力に基づいて像面位相差検出を行うことで、全ての撮像画素２２１ａの出力に基づいてデフォーカス量を算出する場合と比べて、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、これにより、適切なタイミングで焦点検出を行うことができる。
【０１２９】
《第５実施形態》
次いで、第５実施形態について説明する。第５実施形態では、図１４に示すカメラ１ａにおいて、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第４実施形態と同様の構成を有するものである。
【０１３０】
第５実施形態に係る撮像素子２２０は、第４実施形態と同様に、撮像素子２２０に、一対の光電変換部２２１４，２２１５を有する撮像画素２２１ａが二次元状に配列されている。そして、第５実施形態において、カメラ制御部２１は、人物の顔などの特定被写体を検出し、特定被写体に対応する撮像画素２２１ａの出力を、特定被写体を示す色に応じた比率で抽出することで、特定被写体に応じた周波数成分を抽出する。
【０１３１】
具体的には、カメラ制御部２１は、まず、人物の顔などのテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことで、人物の顔などの特定被写体を検出する。そして、カメラ制御部２１は、特定被写体に対応する撮像素子２２０の領域を対象領域として特定する。なお、カメラ制御部２１は、焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉ内において対象領域を特定する構成としてもよいし、あるいは、撮像素子２２０全体において対象領域を特定する構成としてもよい。
【０１３２】
そして、カメラ制御部２１は、ユーザまたはカメラ制御部２１により選択された焦点検出領域２２４において、対象領域が存在するか否かを検出する。すなわち、カメラ制御部２１は、ユーザまたはカメラ制御部２１により焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰが選択された場合に、当該焦点検出エリアに対応する焦点検出領域２２４を決定し、当該焦点検出領域２２４に対象領域が存在するかを判断する。そして、カメラ制御部２１は、焦点検出領域２２４に対象領域が存在する場合には、焦点検出領域２２４において対象領域に対応する画素群２２３を特定する。さらに、カメラ制御部２１は、対象領域に対応する画素群２２３を含む画素群列２２６を設定する。たとえば、カメラ制御部２１は、図２４に示すように、対象領域に対応する画素群２２３を含む複数の画素群２２３が横方向（Ｘ方向）に一次元状に配列された列を画素群列２２６として設定することができる。なお、図２４は、図２０に示す第１グループＬＡの撮像画素２２１ａを模式的に示した図である。また、図２４に示す例では、画素列２２６が６つの画素群２２３を有するものとして説明する。
【０１３３】
そして、カメラ制御部２１は、画素群列２２６の出力から、画素群列２２６に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に関するコントラスト情報を検出する。具体的には、カメラ制御部２１は、まず、画素群２２３を構成する４つの撮像画素２２１ａ（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を含む）の出力値を、人物の顔などの特定被写体を示す色（たとえば、特定被写体の肌色）に応じた比率で抽出する。たとえば、カメラ制御部２１は、特定被写体の肌色に応じた比率となるように、Ｒ画素、Ｇ画素の出力値を、Ｂ画素の出力よりも高く抽出することができる。そして、カメラ制御部２１は、画素群２２３を構成する４つの撮像画素２２１ａ（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素）から抽出した出力値を加算または平均化することで、画素群２２３の出力値を検出する。さらに、カメラ制御部２１は、各画素群列２２６を構成する画素群２２３の出力値を、画素群２２３の並び方向に沿って検出することで、複数の画素群２２３からなる画素群列２２６の出力を検出する。そして、カメラ制御部２１は、画素群列２２６の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を行うことで、画素群列２２６の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト情報を検出する。
【０１３４】
さらに、カメラ制御部２１は、対象領域に対応する複数の画素群列２２６を、所定数の画素群列２２６ごとにグループ化し、同じグループに属する画素群列２２６の出力に対応する周波数成分を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。たとえば、図２４に示す例においては、同じグループに属する画素群列２２６をＡ１’〜Ａ３’で表している。この場合、カメラ制御部２１は、各画素群列Ａ１’〜Ａ３’において１番目の画素群２２３の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ｄ１を取得する。同様に、カメラ制御部２１は、各画素群列Ａ１’〜Ａ３’において２番目の画素群２２３の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ｄ２を取得する。同様に、カメラ制御部２１は、左から３番目以降の画素群２２３についても、それぞれの画素群２２３の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６を取得して、取得した出力値ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６を、グループにおける周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。なお、カメラ制御部２１は、横方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置された画素群２２３の出力に対応する周波数成分の出力値を平均化することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する構成としてもよい。
【０１３５】
そして、カメラ制御部２１は、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。また、カメラ制御部２１は、焦点検出領域２２４内に、対象領域に対応する複数のグループが存在する場合には、他のグループにおいても同様に周波数成分のコントラスト量を算出する。そして、カメラ制御部２１は、コントラスト量を算出したグループのうち、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。なお、特定グループにおけるデフォーカス量の算出方法については、第４実施形態と同様に行うことができる。
【０１３６】
次いで、図２５を参照して、第５実施形態に係るカメラ１の動作を説明する。なお、図２５は、第５実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。
【０１３７】
まず、ステップＳ５０１では、カメラ制御部２１により、特定被写体に対応する対象領域の検出が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、人物の顔などの特定被写体のテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことで、特定被写体を検出し、検出された特定被写体に対応する撮像素子２２０の領域を対象領域として検出することができる。
【０１３８】
そして、ステップＳ５０２では、第４実施形態のステップＳ４０２と同様に、焦点調節に用いるための焦点検出エリアＡＦＰの選択が行われ、これにより、選択された焦点検出エリアＡＦＰに対応する焦点検出領域２２４が、焦点検出を行うための焦点検出領域２２４として決定される。
【０１３９】
ステップＳ５０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ５０２で選択された焦点検出領域２２４内に、ステップＳ５０１で検出された対象領域が存在するか否かの判断が行われる。焦点検出領域２２４内に対象領域が存在する場合には、ステップＳ５０４に進み、一方、焦点検出領域２２４内に対象領域が存在しない場合には、ステップＳ５１３に進む。なお、ステップＳ５１３〜Ｓ５１５では、第４実施形態のステップＳ４０３〜Ｓ４０５と同様に、焦点検出領域２２４に設定された撮像画素列２２５のコントラスト情報が検出され（ステップＳ５１３）、各撮像画素列２２５が所定数の撮像画素列ごとにグループ分けされ（ステップＳ５１４）、同じグループに属する撮像画素列２２５の出力に含まれる周波数成分の出力値がグループごとに加算されることで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。（ステップＳ５１５）。
【０１４０】
一方、ステップＳ５０３において、焦点検出領域２２４内で対象領域が検出された場合には（ステップＳ５０３＝Ｙｅｓ）、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４では、カメラ制御部２１により、対象領域において各画素群２２３を構成する４つの撮像画素２２１ａの出力値が、特定被写体を示す色（たとえば特定被写体の肌色）に応じた比率で抽出される。そして、ステップＳ５０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ５０４で抽出された撮像画素２２１ａの出力に基づいて、対象領域に含まれる各画素群２２３の出力が検出され、複数の画素群２２３からなる各画素群列２２６の出力が検出される。すなわち、カメラ制御部２１は、特定被写体を示す色に応じた比率で抽出した撮像画素２２１ａの出力値を、画素群２２３単位で加算または平均化することで、特定被写体の肌色に応じた画素群２２３の出力値を検出する。そして、カメラ制御部２１は、画素群列２２６を構成する複数の画素群２２３の出力値を、画素群列２２６における画素群２２３の並び方向に沿って検出することで、画素群列２２６の出力を検出する。
【０１４１】
さらに、ステップＳ５０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ５０５で検出された画素群列２２６の出力に基づいて、画素群列２２６の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報が検出される。たとえば、カメラ制御部２１は、画素群列２２６の出力に対して所定のフィルタ処理を施すことで、画素群列２２６の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト情報を検出する。
【０１４２】
ステップＳ５０７では、カメラ制御部２１により、対象領域に対応する画素群列２２６が、所定数の画素群列２２６ごとにグループ化される。そして、ステップＳ５０８では、カメラ制御部２１により、同じグループに属する画素群列２２６の出力に含まれる周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。
【０１４３】
ステップＳ５０９では、カメラ制御部２１により、ステップＳ５０９またはステップＳ５１５で検出された各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、たとえば上記式（３）に示すように、各グループにおける周波数成分のコントラスト量が算出される。
【０１４４】
そして、ステップＳ５１０〜Ｓ５１２では、第４実施形態のＳ４０７〜Ｓ４０９と同様にコントラスト量が最も高いグループが特定グループとして決定され（ステップＳ５１０）、特定グループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量が算出される（ステップＳ５１１）。そして、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる（ステップＳ５１２）。
【０１４５】
このように、第５実施形態では、各撮像画素２２１ａの出力を特定被写体を示す色に応じた比率で抽出することで、人物の顔などの特定被写体に起因する周波数成分をより高い精度で抽出することができる。そして、このように抽出した周波数成分に基づいて、焦点検出を行うグループを決定し、当該グループにおける撮像画素２２１ａの出力に基づいて焦点検出を行うことで、特定被写体に対する光学系の焦点状態をより適切に検出することが可能となる。
【０１４６】
以上、実施形態について説明したが、上述した実施形態は、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。
【０１４７】
たとえば、上述した第１実施形態から第３実施形態では、１つの焦点検出エリアＡＦＰに対して４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を備える構成を例示したが、焦点検出画素列の数はこれに限定されるものではなく、１つの焦点検出エリアにおける焦点検出画素列の数を、２または３としてもよいし、あるいは５以上としてもよい。また、上述した第４実施形態および第５実施形態では、焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉにおいて、一対の光電変換部２２１４，２２１５を有する撮像画素２２１が配列された構成を例示したが、たとえば、撮像素子２２０全体に撮像画素２２１が配列される構成とすることもできる。
【０１４８】
また、上述した第１実施形態から第３実施形態では、撮像素子２２に焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を備え、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、撮像素子２２とは別に、位相差式ＡＦ検出モジュールを備え、この位相差式ＡＦ検出モジュールで受光した受光信号に基づいて、デフォーカス量を算出する構成としてもよい。具体的には、位相差式ＡＦ検出モジュールは、光学系を通過する光束を受光する一対のラインセンサを複数有しており、ラインセンサごとにコントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、複数のラインセンサの中から、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよい。なお、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する場合には、位相差検出モジュールが備える演算部により、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよいし、あるいは、カメラ制御部２１が、各一対のラインセンサの出力を取得することで、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよい。
【０１４９】
このように、「受光素子群」は、例えば、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４であってもよいし、上述した一対のラインセンサであってもよい。また、「焦点検出装置」は、例えば、撮像素子２２，２２０またはそれを備えるカメラ１であってもよいし、もしくは、位相差式ＡＦ検出モジュールまたはそれを備えるカメラ１であってもよい。
【０１５０】
さらに、上述した第１実施形態から第３実施形態では、焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ３と焦点検出画素列Ｌ２，Ｌ４とにおいて、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂがＸ軸方向において逆となるように配置されているが、この構成に限定されず、たとえば、図２６に示すように、焦点検出画素列Ｌ１ａ〜Ｌ４ａを構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂをＸ軸方向において同じ位置となるように配置する構成としてもよい。
【０１５１】
また、図２７の焦点検出画素列Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂに示すように、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが一対の光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂを備える構成としてもよい。具体的には、図２７に示すように、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにおいて、一対の光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂがＸ軸方向に配列され、測距瞳３５１から照射される光束が、一対の光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂのうち一方の光電変換部で受光され、測距瞳３５２から照射される光束が、他方の光電変換部で受光される。これにより、各焦点検出画素列Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂにおいて、一対の像データ列をそれぞれ出力することができる。なお、図２７においては、測距瞳３５１から照射される光束を受光する光電変換部を灰色で表し、測距瞳３５２から照射される光束を受光する光電変換部を白塗りで表している。また、図２７に示す例においては、焦点検出画素列Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂを２列ずつ有する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出画素列Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂを１列のみ有する構成としてもよいし、あるいは、３列以上有する構成としてもよい。
【０１５２】
さらに、各焦点検出画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの配列は、これらが少なくとも、同じ列上において交互に配列されたものであればよく、たとえば、図２８に示す焦点検出画素列Ｌ１ｃ〜Ｌ４ｃのように、焦点検出画素列中に、通常の撮像画素２２１が含まれるような構成としてもよい。
【０１５３】
また、上述した実施形態に加えて、被写体のコントラスト（あるいは被写体の輝度）が所定値以上である場合には、第１実施形態に示すように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、または、出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定し、一方、被写体のコントラスト（あるいは被写体の輝度）が所定値未満である場合には、第２実施形態に示したように、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、対応する被写体のコントラストが所定値以上となる１または複数の焦点検出画素列、または、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上となる１または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する構成としてもよい。
【０１５４】
さらに、上述した第４実施形態では、各撮像画素列２２５の出力に対応する周波数成分をグループごとに加算することで、周波数成分のコントラスト量をグループごとに算出し、コントラスト量が最も高いグループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、以下のように構成することができる。すなわち、撮像画素列２２５に対応する周波数成分から当該周波数成分のコントラスト量を撮像画素列２２５ごとに算出し、同じグループに含まれる複数の撮像画素列２２５の中から、コントラスト量が最も高い撮像画素列２２５をグループごとに特定する。そして、コントラスト量が最も高い撮像画素列２２５に含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量をグループごとに算出し、これらデフォーカス量に基づいて、光学系の焦点調節を行う構成とすることもできる。また、撮像画素列２２５ごとに周波数成分のコントラスト量を算出するとともに、撮像画素列２２５ごとにデフォーカス量を算出し、コントラスト量が最も高い撮像画素列２２５のデフォーカス量に基づいて、光学系の焦点調節を行う構成としてもよい。
【０１５５】
また、上述した第４実施形態および第５実施形態では、周波数成分のコントラスト量が最も高いグループに含まれる撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、各グループにおける周波数成分のコントラスト量の大きさに基づいて、各グループにおける撮像画素２２１ａの出力に重み付けを行い、重み付けした撮像画素２２１ａの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成とすることができる。この場合、カメラ制御部２１は、グループにおける周波数成分のコントラスト量が大きいほど、当該グループにおける撮像画素２２１ａの出力の重みを大きくすることができる。また、カメラ制御部２１は、グループごとにデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を、各グループにおける周波数成分のコントラスト量に応じて重み付けして、焦点調節に用いるデフォーカス量を算出する構成とすることもできる。
【０１５６】
さらに、上述した第４実施形態および第５実施形態では、各焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉにおいて複数の撮像画素２２１ａを二次元状に配列した構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出領域２２４ａ〜２２４ｉに、単一の撮像画素列２２５のみを有する構成としてもよいし、または、離散あるいは連続する２以上の撮像画素列２２５を有する構成としてもよい。さらに、上述した第１実施形態〜第３実施形態では、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４において、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを横方向（Ｘ方向）に配列する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを縦方向（Ｙ方向）に配列する構成とすることができる。また、上述した第４実施形態および第５実施形態においても、縦方向（Ｙ方向）に配列した複数の撮像画素２２１ａを撮像画素列２２５とする構成としてもよい。この場合、同一のグループに属する各撮像画素列２２５において、縦方向（Ｙ方向）において同じ位置に配置された撮像画素２２１ａの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出することができる。
【０１５７】
加えて、上述した第４実施形態および第５実施形態では、撮像素子２２０を備える一眼レフデジタルカメラ１ａを例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、図１に示すデジタルカメラ１において、撮像素子２２０を備える構成としてもよい。この場合も、第４実施形態および第５実施形態と同様に焦点検出を行うことができる。
【符号の説明】
【０１５８】
１，１ａ…デジタルカメラ
２，２ａ…カメラ本体
２１，２２０…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１，２２１ａ…撮像画素
Ｌ１〜Ｌ４…焦点検出画素列
２２５…撮像画素列
２２６…画素群列
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
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】
2019148817.tif 000003
【図２】
2019148817.tif 000004
【図３】
2019148817.tif 000005
【図４】
2019148817.tif 000006
【図５】
2019148817.tif 000007
【図６】
2019148817.tif 000008
【図７】
2019148817.tif 000009
【図８】
2019148817.tif 000010
【図９】
2019148817.tif 000011
【図１０】
2019148817.tif 000012
【図１１】
2019148817.tif 000013
【図１２】
2019148817.tif 000014
【図１３】
2019148817.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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