(57)【要約】【課題】光学系の焦点状態を適切に調節することができる焦点調節装置を提供する。【解決手段】第１焦点検出領域における焦点状態を、位相差を用いて検出する第１焦点検出部２６１と、第１焦点検出領域および第２焦点検出領域における焦点状態を、位相差を用いて検出する第２焦点検出部２１と、第１焦点検出領域において焦点検出を行うか、第２焦点検出領域において焦点検出を行うかを選択する選択部２１と、焦点調節光学系３２の駆動指令を出力する駆動制御部２１と、を備え、駆動制御部２１は、第２焦点検出領域が選択されている場合において、レリーズボタンの半押し操作が行われた際には、第１焦点検出部２６１による第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて焦点調節光学系３２を駆動させ、レリーズボタンの全押し操作が行われた際には、第２焦点検出部２１による第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて焦点調節光学系３２を駆動させる。【選択図】  図１
2019191608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１焦点検出領域における光学系の焦点状態を、位相差を用いて検出する第１焦点検出部と、
前記第１焦点検出領域および前記第１焦点検出領域とは異なる第２焦点検出領域における前記光学系の焦点状態を、位相差を用いて検出する第２焦点検出部と、
前記第１焦点検出領域において焦点検出を行うか、第２焦点検出領域において焦点検出を行うかを選択する選択部と、
焦点調節光学系の駆動を制御するための指令を出力する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合において、レリーズボタンの半押し操作が行われた際には、前記第１焦点検出部による前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させ、レリーズボタンの全押し操作が行われた際には、前記第２焦点検出部による前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、専用の測距センサの出力に基づいて、位相差を用いて光学系の焦点状態を検出する第１焦点検出部と、画像を撮像する撮像素子の出力に基づいて、位相差を用いて光学系の焦点状態を検出する第２焦点検出部とを有する焦点調節装置が知られている（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２０１０−１３９５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、第１焦点検出部により焦点検出可能な焦点検出領域と、第２焦点検出部により焦点検出可能な焦点検出領域とが等しくなるように構成されている。しかしながら、第１焦点検出部により焦点検出可能な焦点検出領域を第１焦点検出領域とし、第２焦点検出部により焦点検出可能な焦点検出領域を第１焦点検出領域および第２焦点検出領域となるように構成した場合には、第１焦点検出部により焦点検出が行えない第２焦点検出領域において焦点検出を行う際に、光学系の焦点状態を適切に調節することができない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態を適切に調節することができる焦点調節装置を提供することである。
【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。
【０００７】
[１]本発明の第１の観点に係る焦点調節装置は、第１焦点検出領域における光学系の焦点状態を、位相差を用いて検出する第１焦点検出部と、前記第１焦点検出領域および前記第１焦点検出領域とは異なる第２焦点検出領域における前記光学系の焦点状態を、位相差を用いて検出する第２焦点検出部と、前記第１焦点検出領域において焦点検出を行うか、第２焦点検出領域において焦点検出を行うかを選択する選択部と、焦点調節光学系の駆動を制御するための指令を出力する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合において、レリーズボタンの半押し操作が行われた際には、前記第１焦点検出部による前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させ、レリーズボタンの全押し操作が行われた際には、前記第２焦点検出部による前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させることを特徴とする。
【０００８】
[２]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されており、かつ、前記レリーズボタンの全押し操作が行われた場合において、前記第２焦点検出領域において前記光学系の焦点状態を検出できない場合には、前記第２焦点検出部による焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動を行わないように構成することができる。
【０００９】
[３]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合において、連写撮影のためのレリーズボタンの全押し操作が行われている間は、前記第１焦点検出部による前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動と、前記第２焦点検出部による前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動とを、連射撮影の撮影間隔に応じて繰り返し行うように構成することができる。
【００１０】
[４]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合において、連写撮影のためのレリーズボタンの全押し操作が行われている間は、前記第２焦点検出部による前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動を、連射撮影の撮影間隔に応じて繰り返し行うように構成することができる。
【００１１】
[５]上記焦点調節装置に係る発明において、前記光学系の焦点状態が合焦状態であるか否かを判定する判定部をさらに備え、前記駆動制御部は、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合において、前記レリーズボタンの全押し操作が行われた際に、前記判定部により前記光学系の焦点状態が合焦状態であると判断された場合には、前記第２焦点検出部の焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動を行わないように構成することができる。
【００１２】
[６]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記第２焦点検出部の焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動量が所定値未満である場合には、前記第２焦点検出部の焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させ、前記第２焦点検出部の焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動量が前記所定値以上である場合には、前記第２焦点検出部の焦点検出結果に基づく前記焦点調節光学系の駆動させないように構成することができる。
【００１３】
[７]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第２焦点検出部は、前記第１焦点検出領域および前記第２焦点検出領域のうち一部の領域を選択し、選択された一部の領域のみについて、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。
【００１４】
[８]上記焦点調節装置に係る発明において、画面上に撮影情報を表示する表示部をさらに備え、前記表示部は、前記選択部により前記第１焦点検出領域が選択されている場合と、前記選択部により前記第２焦点検出領域が選択されている場合とで、異なる態様で表示を行うように構成することができる。
【００１５】
[９]上記焦点調節装置に係る発明において、前記表示部は、前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合には、第１の色で表示を行い、前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合には、前記第１の色とは異なる第２の色で表示を行うように構成することができる。
【００１６】
[１０]上記焦点調節装置に係る発明において、画面上に撮影情報を表示する表示部をさらに備え、前記表示部は、前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合と、前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合とで、異なる態様で表示を行うように構成することができる。
【００１７】
[１１]上記焦点調節装置に係る発明において、前記表示部は、前記第１焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合には、第１の色で表示を行い、前記第２焦点検出領域における焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を駆動させた場合には、前記第１の色とは異なる第２の色で表示を行うように構成することができる。
【００１８】
[１２] 本発明の第２の観点に係る焦点調節装置は、第１焦点検出領域にある第１焦点検出位置の焦点状態を検出する第１焦点検出部と、前記第１焦点検出領域外の第２焦点検出領域にある第２焦点検出位置の焦点状態を検出する第２焦点検出部と、前記第１焦点検出位置及び前記第２焦点検出位置の少なくとも１つを選択する選択部と、前記選択部により前記第２焦点検出位置が選択されているとき、前記第１焦点検出部により検出された前記第１焦点検出位置の焦点状態を用いて焦点光学系を駆動制御した後、前記第２焦点検出部により検出された前記第２焦点検出位置の焦点状態を用いて前記焦点光学系を駆動制御する制御部と、を備えることを特徴とする焦点調節装置。
【００１９】
[１３]上記焦点調節装置に係る発明において、光学系を通過した光束の像を撮像する第１撮像部と、前記第１撮像部よりも画素数が多い第２撮像部と、を有し、前記第１焦点検出部は、前記第１撮像部から出力された信号を用いて前記第１焦点検出位置の焦点状態を検出し、前記第２焦点検出部は、前記第２撮像部から出力された信号を用いて前記第２焦点検出位置の焦点状態を検出するように構成することができる。
【００２０】
[１４]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第２焦点検出部は、前記第２撮像部から出力された信号を用いて、前記第１焦点検出領域にある第３焦点検出位置の焦点状態を検出するように構成することができる。
【００２１】
[１５]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第２撮像部から出力された撮影画像に前記第１焦点検出位置を示す第１指標、及び、前記第２焦点検出位置を示す第２指標の少なくとも一方を表示する表示部を備え、前記表示部は、前記第１指標と前記第２指標とを異なる態様で表示するように構成することができる。
【００２２】
[１６]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第２撮像部から出力された撮影画像に前記第１焦点検出位置を示す第１指標、及び、前記第３焦点検出位置を示す第３指標の少なくとも一方を表示する表示部を備え、前記表示部は、前記第１指標と前記第３指標とを異なる態様で表示するように構成することができる。
【００２３】
[１７]上記焦点調節装置に係る発明において、前記表示部は、前記第１指標と前記第２指標とを、色、輝度、形状、大きさ、太さ、および点滅周期のうち少なくとも１つが異なるように表示するように構成することができる。
【００２４】
[１８]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部は、前記第２撮像部により撮像された撮影画像に関連付けて、前記第１焦点検出部の検出結果に基づいて焦点調節されたことを示す第１情報、及び、前記第２焦点検出部の検出結果に基づいて焦点調節されたことを示す第２情報のうち少なくとも一方を記録媒体に記録するように制御するように構成することができる。
【００２５】
[１９]本発明に係る撮像装置は、上記焦点調節装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光学系の焦点状態を適切に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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に示す焦点検出モジュールを示す図である。
【図３】図３は、第１焦点検出範囲および第２焦点検出範囲を説明するための図である。
【図４】図４は、撮像画素の配列を模式的に示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、撮像画素の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、撮像画素の一つを拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、図４のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図７は、対象検出エリアの設定方法を説明するための図である。
【図８】図８は、対象検出エリアの表示態様を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態に係るカメラの動作を説明するための図（その１）である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係るカメラの動作を説明するための図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の本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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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２８１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。
【００３４】
一方、カメラ本体２は、被写体からの光束を撮像素子２２、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を備える。このミラー系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１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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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２２へ導かれ、撮影した画像データをカメラメモリ２４に保存する。
【００３８】
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２２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２３４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。なお、光学ファインダ２３５における焦点検出エリアマークなどの表示態様の詳細については後述する。
【００３９】
測光センサ２３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、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、自動露出制御や被写体認識（顔認識を含む）などに用いられる。
【００４０】
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２２の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
【００４１】
図２は、図１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素子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。
【００４２】
たとえば、図２に示すように、被写体Ｐが撮像素子２２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。
【００４３】
なお、被写体Ｐの結像点が等価面２６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ２６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗと比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラ本体２側にずれると、一対のラインセンサ２６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。
【００４４】
すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ２６１ｄで検出される像信号が、それぞれのラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して像信号がずれ、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ３２を移動させることでピントを合わせることができる。
【００４５】
また、図３に示すように、光学系の撮影画面５０内には、焦点検出モジュール２６１により焦点検出可能なエリアが焦点検出エリアＡＦＰ（第１焦点検出位置）として複数設定されている。本実施形態では、図３においてＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１で示すように、５１点の焦点検出エリアＡＦＰが設けられており、それぞれの焦点検出エリアＡＦＰが撮像素子２２の撮像範囲の所定位置に対応している。焦点検出モジュール２６１は、各焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１に対応する位置に、一対のラインセンサ２６１ｄをそれぞれ備えており、各焦点検出エリアＡＦＰにおいて一対の像信号を取得できるようになっている。なお、焦点検出エリアＡＦＰの個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。
【００４６】
また、本実施形態では、図３に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１が設定される範囲を、第１焦点検出範囲として説明する。すなわち、焦点検出モジュール２６１により光学系の焦点状態を検出することができる範囲を、第１焦点検出範囲として説明する。また、後述するように、本実施形態では、撮像素子２２に配置された各撮像画素２２１から出力される一対の像信号に基づいて、位相差検出方式による焦点検出（以下、像面位相差検出ともいう。）を行うことができる。この像面位相差検出では、構成上、焦点検出モジュール２６１により焦点検出可能な第１焦点検出範囲よりも広い範囲において、光学系の焦点状態を検出することができる。以下においては、図３に示すように、像面位相差検出により焦点検出可能な範囲のうち、第１焦点検出範囲を除く範囲を、第２焦点検出範囲として説明する。なお、図３は、第１焦点検出範囲および第２焦点検出範囲を説明するための図である。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、焦点検出モジュール２６１のラインセンサ２６１ｄの各画素のサイズが、撮像画素２２１と比べて大きく設計されているために、図３に示すように、像面位相差検出により焦点検出が可能な範囲よりも小さい第１焦点検出範囲のみにおいて焦点検出が可能となっている。一方で、焦点検出モジュール２６１のラインセンサ２６１ｄは、各画素のサイズが大きいため、像面位相差検出と比べて、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。また、本実施形態では、一対のラインセンサ２６１ｄが、撮影画面５０の縦方向および横方向に対応して配列されており、これにより、縦方向または横方向のいずれか一方のみにコントラストを有する被写体を検出することもできる。このように、焦点検出モジュール２６１は、撮像画素２２１の出力に基づく像面位相差検出と比べて、焦点検出が可能な範囲は狭いが、焦点状態の検出精度は高い傾向にある。なお、焦点検出モジュール２６１では、各画素のサイズが大きいため、撮像素子２２と比べて、画素数は少なくなっている。
【００４８】
撮像素子２２は、カメラ本体２の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ３１，３２，３３を含む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。本実施形態に係るシャッター２３は、物理的な後幕を有しており、後幕の開閉動作を機械的に行う電子先幕シャッターとして動作することができる。また、シャッター２３は、撮像素子２２の露光を電気的に制御する電子シャッターとして動作することもできる。たとえば、本実施形態において、シャッター２３は、カメラ制御部２１の制御により、各撮像画素２２１から出力された一対の像信号に基づいて像面位相差検出を行う場合には電子シャッターとして動作し、一方、画像の本撮影を行う場合には電子先幕シャッターとして動作することができる。
【００４９】
撮像素子２２は、複数の光電変換素子（撮像画素２２１）が二次元に配置されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成することができる。撮像素子２２で光電変換された画像信号は、カメラ制御部２１で画像処理されたのち、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。また、本実施形態では、撮像素子２２で撮像された画像データを、カメラ制御部２１を介して、表示部２８２のディスプレイに表示することもできる。なお、カメラメモリ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。
【００５０】
続いて、本実施形態に係る撮像素子２２の詳細について説明する。
【００５１】
図４は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図である。本実施形態の撮像素子２２は、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。
【００５２】
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。
【００５３】
図５（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は断面図である。一つの撮像画素２２１は、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２１１と、一対の光電変換部２２１２，２２１３と、図示しないカラーフィルタから構成され、図５（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１４の表面に光電変換部２２１２，２２１３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２２１２，２２１３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２２１２，２２１３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５（Ｂ）に示すように、撮像画素２２１の一方の光電変換部２２１３は一方の光束ＡＢ１を受光する一方で、撮像画素２２１の他方の光電変換部２２１２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。
【００５４】
そして、各撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３は、一対の光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光することで、受光する光束ＡＢ１，ＡＢ２の強度に応じた像信号を出力する。言い換えれば、光電変換部２２１２，２２１３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像信号を出力する。そして、本実施形態では、撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３から出力された像信号を加算することで、撮像画素２２１の画素信号が生成され、複数の撮像画素２２１の画素信号に基づいて画像データが生成されることとなる。
【００５５】
なお、図５（Ａ）に示す撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３は矩形状としたが、光電変換部２２１２，２２１３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。
【００５６】
次に、撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３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について説明する。なお、以下においては、撮像画素２２１から出力された一対の像信号を用いた位相差検出方式の焦点検出を、像面位相差検出方式による焦点検出ともいう。
【００５７】
図６は、図４のVI-VI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２２１−１と、これに隣接する撮像画素２２１−２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。
【００５８】
ここで、射出瞳３４０とは、レンズ鏡筒３の予定焦点面に配置された撮像画素２２１のマイクロレンズ２２１１の前方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３４１，３４２とは、撮像画素２２１のマイクロレンズ２２１１により投影された光電変換部２２１２,２２１３の像をいう。
【００５９】
なお、同図において撮像画素２２１−１，２２１−２の光電変換部２２１２−１，２２１３−１，２２１２−２，２２１３−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。
【００６０】
撮像画素２２１のマイクロレンズ２２１１−１，２２１１−２は、レンズ鏡筒３の予定焦点面近傍に配置されており、光軸Ｌ上に配置されたマイクロレンズ２２１１−１により、その背後に配置された一対の光電変換部２２１２−１，２２１３−１の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４０上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００６１】
同様に、光軸Ｌ上から離間して配置されたマイクロレンズ２２１１−２により、その背後に配置された一対の光電変換部２２１２−２，２２１３−２の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４０上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００６２】
すなわち、測距瞳距離Ｄにある射出瞳３４０上で、各撮像画素２２１の光電変換部２２１２，２２１３の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように各撮像画素２２１における光電変換部２２１２，２２１３の投影方向が決定されている。
【００６３】
なお、撮像画素２２１−１の光電変換部２２１２−１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２２１３−１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。
【００６４】
同様に、撮像画素２２１−２の光電変換部２２１２−２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２２１３−２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。
【００６５】
そして、撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３を、図４に示すように直線状に配列し、各撮像画素２２１の一対の光電変換部２２１２，２２１３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。この強度分布データに対し、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、いわゆる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。
【００６６】
そして、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、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。
【００６７】
なお、上述したように、各撮像画素２２１から出力された一対の像信号に基づく位相差検出方式の焦点検出（像面位相差検出）では、焦点検出モジュール２６１による位相差検出方式の焦点検出が可能な範囲よりも広い範囲で焦点検出が行われる。具体的には、図３に示すように、焦点検出モジュール２６１による焦点検出では、第１焦点検出範囲において焦点検出が可能であり、像面位相差検出では、第１焦点検出範囲および当該第１焦点検出範囲よりも外側の第２焦点検出範囲において焦点検出が可能となっている。なお、第２焦点検出範囲は、絞り３４によって大きさが変わる範囲である。
【００６８】
図１に戻り、表示部２８２は、画面背面に設けられた液晶ディスプレイなどであり、撮像素子２２から出力された画像データを、カメラ制御部２１を介して取得し、取得した画像データに基づく画像を、表示部２８２に備えられたディスプレイの画面に表示する。
【００６９】
操作部２８１は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチなどであり、連写撮影モード／単写撮影モードの切換や、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。操作部２８１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。
【００７０】
また、本実施形態において、操作部２８１は、ＡＦエリアモードの切換え、具体的には、シングルＡＦモード／オートエリアＡＦモードの切換えが行えるようになっている。シングルＡＦモードとは、撮影者により選択された焦点検出エリアで焦点検出を行うモードであるのに対し、オートエリアＡＦモードとは、カメラ１により焦点検出エリアを選択してピントを合わせるモードである。
【００７１】
たとえば、カメラ制御部２１は、オートエリアＡＦモードが設定された場合には、測光センサ２３７や撮像素子２２の出力に基づいて、特定被写体（たとえば撮影対象である人物の顔や目）の検出を行い、特定被写体に対応する撮影画面５０上のエリアを、焦点検出を行うための対象検出エリアとして設定する。たとえば、図３に示す例において、特定被写体が焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１のいずれかのエリアに存在する場合には、カメラ制御部２１は、特定被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰを対象検出エリアとして設定する。この場合、カメラ制御部２１は、焦点検出モジュール２６１に、対象検出エリアとして設定された焦点検出エリアＡＦＰにおける光学系の焦点状態を検出させることができる。
【００７２】
また、カメラ制御部２１は、図３に示す例において、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１が設定された第１焦点検出範囲内に特定被写体が存在せず、第２焦点検出範囲内に特定被写体が存在する場合には、特定被写体に対応する第２焦点検出範囲内のエリアを対象検出エリアとして設定する。ここで、図７は、対象検出エリアの設定方法を説明するための図である。たとえば図７に示す例では、特定被写体である人物の目が、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１が設定された第１焦点検出範囲内ではなく、第２焦点検出範囲内に存在する。この場合、カメラ制御部２１は、図７に示すように、人物の目を特定被写体として検出し、特定被写体に対応する第２焦点検出範囲内のエリアを対象検出エリアとして設定することができる。
【００７３】
そして、カメラ制御部２１は、第２焦点検出範囲内のエリアが対象検出エリアとして設定された場合には、対象検出エリアに対応する各撮像画素２２１から一対の像信号を読み出すことで、対象検出エリアに対応する光学系の焦点状態を検出する。たとえば、図７に示す例において、カメラ制御部２１は、特定被写体（人物の目）に対応する複数の撮像画素２２１から一対の像信号を読み出し、これら一対の像信号の列データに基づいて、像面位相差検出方式による焦点検出を行う。そして、この焦点検出得結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させることで、特定被写体（人物の目）にピントを合わせることができる。
【００７４】
一方、シングルＡＦモードが設定されている場合には、ユーザは、操作部２８１を操作して、焦点検出を行うための焦点検出エリアを対象検出エリアとして設定することができる。たとえば、図３に示す例において、画面中央に設定された焦点検出エリアＡＦＰ１が対象検出エリアとして予め設定されている場合に、ユーザが操作部２８１に含まれるマルチセレクターを１回押下することで、焦点検出エリアＡＦＰ１の隣の焦点検出エリアＡＦＰを、対象検出エリアとして設定することができる。このように、ユーザにより、第１焦点検出範囲内に含まれる焦点検出エリアＡＦＰが対象検出エリアとして設定された場合には、カメラ制御部２１は、焦点検出モジュール２６１に、ユーザが選択した対象検出エリア（焦点検出エリアＡＦＰ）における光学系の焦点状態を検出させる。
【００７５】
また、カメラ制御部２１は、シングルＡＦモードが設定されている場合において、ユーザが操作部２８１に含まれるマルチセレクターを操作して、第２焦点検出範囲内の任意の位置を対象検出エリアとして選択した場合に、この選択された第２焦点検出範囲内の位置を対象検出エリアとして設定する。この場合、カメラ制御部２１は、第２焦点検出範囲内の対象検出エリアに対応する各撮像画素２２１から一対の像信号を読み出すことで、対象検出エリアに対応する光学系の焦点状態を検出する。
【００７６】
たとえば、図７に示す例において、ユーザが人物の目にピントを合わせるために、操作部２８１に含まれるマルチセレクターを操作して、人物の目の位置まで対象検出エリアを移動させることで、人物の目に対応する第２焦点検出範囲内のエリアを対象検出エリアとして設定することができる。この場合、カメラ制御部２１は、人物の目に対応する対象検出エリア内の各撮像画素２２１から一対の像信号を読み出し、読み出した一対の像信号に基づいて位相差検出方式による焦点検出を行い、この焦点検出得結果に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させる。これにより、人物の目にピントを合わせることができる。
【００７７】
次に、本実施形態に係る光学ファインダ２３５内の対象検出エリアの表示方法について説明する。図８は、光学ファインダ２３５内に表示される対象検出エリアの一例を示す図である。また、図８に示す例では、シングルＡＦモードが設定されている場合において、ユーザが操作部２８１を用いて対象検出エリアを上方向に移動させている場面を例示している。なお、図８（Ａ）〜（Ｆ）において括弧で表した線は、第１焦点検出範囲を示す枠線であり、光学ファインダ２３５の画面内に表示されるものである。
【００７８】
図８（Ａ）は、第１焦点検出範囲内の焦点検出エリアＡＦＰ１が対象検出エリアとして設定されている場面を例示している。たとえば、本実施形態では、焦点板２３１上に、対象検出エリアを示す枠線を重畳することで、図８（Ａ）に示すように、光学ファインダ２３５を介して対象検出エリアがユーザに視認可能となっている。
【００７９】
そして、図８（Ａ）に示す場面において、ユーザが操作部２８１のマルチセレクターのうち上方向ボタンを一回押下することで、図８（Ｂ）に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ１の１つ上の焦点検出エリアＡＦＰ２が対象検出エリアとして設定される。さらに、ユーザが操作部２８１の上方向ボタンをもう一回押下することで、図８（Ｃ）に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ２の１つ上の焦点検出エリアＡＦＰ４が対象検出エリアとして設定される。
【００８０】
また、図８（Ｃ）に示すように、第１焦点検出範囲内で最も上側に位置する焦点検出エリアＡＦＰ４が対象検出エリアに設定されている場合において、ユーザが操作部２８１の上方向ボタンをもう一回押下すると、図８（Ｄ）に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ４よりも上の第２焦点検出範囲内のエリアが対象検出エリアとして設定される。
【００８１】
そして、カメラ制御部２１は、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されている場合には、図８（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、マルチセレクターの方向ボタンが押される度に、対象検出エリアを一定の距離ずつ移動させることができる。また、カメラ制御部２１は、第２焦点検出範囲における対象検出エリアの移動距離を小さくすることで、マルチセレクターの方向ボタンが押されている間、対象検出エリアを滑らかに移動させる構成とすることもできる。なお、図８（Ｄ）〜（Ｆ）における焦点検出エリアＡＦＰ４は、説明の便宜のために記載したものであり、光学ファインダ２３５に実際に表示されるものではない。
【００８２】
また、本実施形態では、ユーザが、焦点検出モジュール２６１により焦点検出が行われる第１焦点検出範囲内に対象検出エリアが設定されたか、あるいは、像面位相差検出により焦点検出が行われる第２焦点検出範囲内に対象検出エリアが設定されたかを把握できるように、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合と、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合とで、対象検出エリアの表示態様を異ならせる。
【００８３】
たとえば、本実施形態では、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合には、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、対象検出エリアを赤色などの第１の色で表示し、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合には、図８（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、対象検出エリアを青色などの第１の色とは異なる第２の色で表示する態様とすることができる。
【００８４】
また、上記態様に限定されず、たとえば、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合には、対象検出エリアを示す枠線を点滅させずに表示し、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合には、対象検出エリアを示す枠線を点滅させて表示する態様としてもよい。さらに、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合には、対象検出エリアを示す枠線を実線で表示し、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合には、対象検出エリアを示す枠線を破線で表示する態様としてもよい。このように、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合と、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合とで、対象検出エリアを示す枠線を、色、輝度、形状、大きさ、太さ、点滅周期のうち少なくとも１つが異なるように表示する構成とすることができる。
【００８５】
さらに、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定された場合には、焦点板２３１の被写体像外のエリアに、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定されたことを示す撮影情報を表示し、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定された場合には、焦点板２３１の被写体像外のエリアに、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されたことを示す撮影情報を表示する態様とすることもできる。また、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づいて焦点調節を行うか、像面位相差検出による焦点検出結果に基づいて焦点調節を行うかを示す撮影情報を、焦点板２３１の被写体像外のエリアに表示する構成としてもよい。
【００８６】
加えて、カメラ制御部２１は、画像を本撮影する際に、第１焦点検出範囲あるいは第２焦点検出範囲内に設定された対象検出エリアの位置を示す撮影情報を画像データとともに記憶する構成としてもよい。これにより、対象検出エリアを第１焦点検出範囲内に設定し、第１焦点検出範囲における焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させて画像を撮影した場合には、撮影した画像を再生する際に、第１焦点検出範囲内に設定された対象検出エリアを赤色で表示し、一方、対象検出エリアを第２焦点検出範囲内に設定し、第２焦点検出範囲における焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させて画像を撮影した場合には、撮影した画像を再生する際に、第２焦点検出範囲内に設定された対象検出エリアを青色で表示する態様とすることができる。
【００８７】
さらに、画像を本撮影する際に、対象検出エリアが第１焦点検出範囲あるいは第２焦点検出範囲内に設定されたことを示す撮影情報を画像データとともに記憶する構成としてもよい。あるいは、画像を本撮影する際に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づいて焦点調節が行われたか、像面位相差検出による焦点検出結果に基づいて焦点調節が行われたかを示す撮影情報を画像データとともに記憶する構成としてもよい。これにより、画像を再生する際に、画像データとともに記憶した撮影情報を表示する態様とすることができる。
【００８８】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、カメラ１の動作を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し操作（第１スイッチＳＷ１のオン）が行われたか否かの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンされた場合は、ステップＳ１０２に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンされていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０１で待機する。
【００９０】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定されているか否かの判断がおこなわれる。対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定されている場合には、ステップＳ１０３に進み、一方、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されている場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００９１】
たとえば、オートエリアＡＦモードが設定されている場合において、特定被写体が第１焦点検出範囲で検出された場合には、ステップＳ１０３に進み、一方、図７に示すように、特定被写体が第２焦点検出範囲内で検出された場合には、ステップＳ１０４に進む。また、シングルＡＦモードが設定されている場合において、ユーザが操作部２８１を操作して、図３に示す焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１の中から対象検出エリアを選択した場合には、ステップＳ１０３に進み、一方、ユーザが操作部２８１を操作して、図７に示すように、対象検出エリアを第１焦点検出範囲よりも外側の第２焦点検出範囲内に設定した場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００９２】
ステップＳ１０３では、焦点検出モジュール２６１が焦点検出可能な第１焦点検出範囲内に対象検出エリアが存在すると判断されているため、焦点検出モジュール２６１により、第１焦点検出範囲内の対象検出エリアにおいて焦点検出が行われる。具体的には、焦点検出モジュール２６１は、対象検出エリアとして設定された焦点検出エリアＡＦＰにおける光学系の焦点状態を検出する。対象検出エリアである焦点検出エリアＡＦＰにおいて行われた焦点検出結果は、カメラ制御部２１に送信され、デフォーカス量の算出が行われ、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が駆動される。
【００９３】
一方、ステップＳ１０４では、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に存在すると判断されている。上述したように、焦点検出モジュール２６１は第２焦点検出範囲において焦点検出を行うことができないため、ステップＳ１０４において、焦点検出モジュール２６１は、対象検出エリアに最も近い焦点検出エリアＡＦＰにおいて、光学系の焦点状態を検出する。たとえば、図７に示す例において、焦点検出モジュール２６１は、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４４において焦点検出を行う。対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰにおいて行われた焦点検出結果は、カメラ制御部２１に送信され、デフォーカス量の算出が行われ、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が駆動される。
【００９４】
ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの全押し操作（第２スイッチＳＷ２のオン）が行われたか否かの判断が行なわれる。第２スイッチＳＷ２がオンされた場合は、ステップＳ１０６に進む。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合は、ステップＳ１０１に戻る。すなわち、シャッターレリーズボタンが半押しされている間は、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われるまで、焦点検出モジュール２６１による焦点検出と、この焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が繰り返し行われる。
【００９５】
そして、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われると、ステップＳ１０６に進み、カメラ制御部２１により、ミラー系２５０のミラーアップ動作と、シャッター２３の開幕動作の指示が行われる。ここで、ミラーアップ動作とシャッター２３の開幕動作の指示が行われると、ミラー系２５０およびシャッター２３を動作させるためのモータが駆動を開始し、その後、モータの駆動トルクが一定値以上となることで、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が開始される。このように、ミラーアップ動作とシャッター２３の開幕動作の指示が行われてから、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が実際に開始されるまでの間にはタイムラグが生じてしまう。
【００９６】
そこで、本実施形態では、ユーザによりシャッターレリーズボタンの全押し操作が行われた後も、ミラーアップ動作およびシャッター２３の動作が開始されるまでは、ステップＳ１０３またはステップＳ１０４と同様に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出およびこの焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。そして、ミラーアップ動作およびシャッター２３の動作が開始されると、ステップＳ１０７に進み、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が停止される。
【００９７】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されているか否かの判断が行われる。対象検出エリアが第１焦点検出範囲内に設定されている場合には、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１０３で行われた焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に応じたフォーカスレンズ位置において、画像の本撮影が行われる。
【００９８】
一方、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されていると判断された場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、対象検出エリアに対応する各撮像画素２２１から出力された一対の像信号に基づく位相差検出方式の焦点検出（像面位相差検出）が行われる。
【００９９】
すなわち、カメラ制御部２１は、まず、対象検出エリアに対応する各撮像画素２２１から一対の像信号を読み出す（クロップ読み出し）。具体的には、カメラ制御部２１は、光電変換部２２１２，２２１３の配列方向に並ぶ撮像画素２２１の列から一対の像信号の列データを取得する。そして、カメラ制御部２１は、一対の像信号の列データを相関演算することで、デフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に応じたレンズ駆動量を、レンズ制御部３７に送信する。これにより、レンズ制御部３７により、受信したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が駆動される。
【０１００】
なお、ステップＳ１０９において、像面位相差検出により光学系の焦点状態を検出できない場合には、フォーカスレンズ３２を駆動させない構成とすることができる。たとえば、カメラ制御部２１は、像面位相差検出によりデフォーカス量を算出できない場合、または、デフォーカス量を算出できた場合でも、デフォーカス量の信頼性が所定値未満である場合には、像面位相差検出により光学系の焦点状態を検出できないと判断し、フォーカスレンズ３２を駆動させないように制御を行う。たとえば、撮像画素２２１が横方向に配列された一対の光電変換部２２１２，２２１３を有している場合において、被写体の横方向におけるコントラストが小さい場合に、デフォーカス量の信頼性が所定値未満となる場合がある。このような場合、ステップＳ１０４において行われた、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰでの焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２が駆動されることとなる。図７に示す例のように、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰには、対象検出エリアに対応する被写体と同じ被写体（たとえば図７に示す例では同じ人物）が存在する可能性が高く、像面位相差検出により焦点検出ができない場合でも、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰの焦点検出結果に基づいて焦点調節を行うことで、対象検出エリアに対応する被写体にピントを合わせることができる可能性を高くすることができる。
【０１０１】
また、ステップＳ１０９において、像面位相差検出により信頼性が所定値以上のデフォーカス量を算出することができ、像面位相差検出により光学系の焦点状態が検出された場合であっても、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰにおいて算出されたデフォーカス量に応じてフォーカスレンズ３２を駆動させた後に、対象検出エリアにおいて像面位相差検出により算出されたデフォーカス量が所定値以上となる場合には、フォーカスレンズ３２を駆動させない構成とすることができる。
【０１０２】
すなわち、図７に示す例のように、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４４に対応する被写体（人物の首部）と、対象検出エリアに対応する被写体（人物の目部）とが同一の人物である場合には、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４４に対応する被写体（人物の首部）の像面位置と、対象検出エリアに対応する被写体（人物の目部）の像面位置とは比較的近い位置関係となる。そのため、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰにおいて算出したデフォーカス量に応じてフォーカスレンズ３２を駆動させた後に、対象検出エリアにおいてデフォーカス量を算出した場合、算出したデフォーカス量は比較的小さくなる。
【０１０３】
一方、たとえば、図７に示す例において、対象検出エリアに対応する被写体が人物の背景（たとえば、人物の手よりも上の位置）であり、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰがＡＦＰ４である場合、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４に対応する被写体（人物の手部）の像面位置と、対象検出エリアに対応する被写体（人物の背景）の像面位置とは比較的遠い位置関係となる。そのため、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４において算出したデフォーカス量に応じてフォーカスレンズ３２を駆動させた状態で、対象検出エリアにおいてデフォーカス量を算出した場合、算出したデフォーカス量は比較的大きくなる。
【０１０４】
そこで、本実施形態では、像面位相差検出により算出されたデフォーカス量が所定値以上である場合には、対象検出エリアに対応する被写体と、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体とは全く異なる被写体（たとえば別の人物や、人物と背景など）であると判断し、像面位相差検出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を駆動させない構成とすることができる。これにより、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に、シャッターレリーズボタンの全押し前にピントを合わせた被写体にピントが合わなくなってしまうことを有効に防止することができる。また、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に、フォーカスレンズ３２が大きく駆動してしまうことで、レリーズタイムラグが大きくなってしまうことを有効に防止することができる。
【０１０５】
そして、フォーカスレンズ３２の駆動が完了し、対象検出エリアにおける光学系の焦点状態が合焦状態になると、ステップＳ１１０に進み、画像の本撮影が行われる。そして、ステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、ミラーダウン動作およびシャッター閉幕動作の指示が行われる。
【０１０６】
ステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、連写撮影モードが設定されているか否かの判断が行われる。連写撮影モードが設定されている場合には、ステップＳ１０２に戻り、再度、ステップＳ１０２からステップＳ１１１までの処理が繰り返される。一方、連写撮影モードが設定されていない場合には、図９に示すカメラ１の動作を終了する。
【０１０７】
続いて、カメラ１の動作を時系列に沿って説明する。ここで、図１０および図１１は、カメラ１の動作の一例を説明するための図である。なお、図１０および図１１においては、図７に示すように、対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されている場面におけるカメラ１の動作を例示している。また、図１０および図１１においては、連写撮影モードが設定されている場面におけるカメラ１の動作を例示している。
【０１０８】
まず、図１０に示すように、時刻ｔ１において、ユーザによりシャッターレリーズボタンの半押し操作が行われると（ステップＳ１０１）、焦点検出モジュール２６１は、一対のラインセンサ２６１ｄにおいて一対の光束を受光し、受光した光束に応じた電荷の蓄積を開始する。また、焦点検出モジュール２６１は、時刻ｔ２において、蓄積した電荷に応じた一対の像信号を出力し、カメラ制御部２１に転送する。これにより、カメラ制御部２１は、時刻ｔ３において、転送された信号に基づいてデフォーカス量を算出し、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の駆動を開始する（ステップＳ１０４）。
【０１０９】
なお、図１０に示す場面例では、図７に示すように対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されているため（ステップＳ１０２＝Ｎｏ）、時刻ｔ２においては、図７に示す焦点検出エリアＡＰＦ１〜ＡＦＰ５１のうち、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰ４４に対応する一対の像信号が出力され、時刻ｔ３においては、焦点検出エリアＡＦＰ４４に対応する一対の像信号に基づいて、デフォーカス量が算出される（ステップＳ１０４）。
【０１１０】
また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し操作が行われた後（ステップＳ１０１＝Ｙｅｓ）、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われるまで（ステップＳ１０５＝Ｎｏ）、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が繰り返し行われる。たとえば、図１０に示す例では、時刻ｔ１で焦点検出モジュール２６１による焦点検出が行われた後、時刻ｔ４および時刻ｔ５においても、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が繰り返し行われる。
【０１１１】
そして、図１１に進み、時刻ｔ６において、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われると（ステップＳ１０５＝Ｙｅｓ）、カメラ制御部２１により、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が指示される（ステップＳ１０６）。これにより、ミラー系２５０およびシャッター２３を動作させるためのモータに駆動信号が送信される。その結果、モータの駆動が開始され、モータのトルクが一定値以上となることで、時刻ｔ７において、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が開始される。
【０１１２】
一方、本実施形態では、時刻ｔ６において、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われた後も、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が開始されるまでの間に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が行われる。そして、時刻ｔ７において、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が開始されると、焦点検出モジュール２６１による焦点検出の停止処理が行われる（ステップＳ１０７）。
【０１１３】
さらに、時刻ｔ８において、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が完了すると、撮像素子２２の各撮像画素２２１から出力された一対の像信号に基づいて、像面位相差検出が行われる（ステップＳ１０９）。すなわち、時刻ｔ８において、撮像素子２２において受光した光束に応じた電荷の蓄積が行われ、時刻ｔ９において、蓄積した電荷に応じた一対の像信号がカメラ制御部２１に転送され、カメラ制御部２１により、デフォーカス量が算出される。なお、上述したように、本実施形態では、像面位相差検出を行う際に、対象検出エリアに対応する撮像画素２２１のみから一対の像信号を読み出すことで、像信号の転送および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。また、撮像素子２２に対応する全ての撮像画素２２１のうち、対象検出エリアと同じ高さ位置（縦位置）にある撮像画素２２１の列（横一列全体）から一対の像信号を読み出して、位相差検出方式による焦点検出を行う構成としてもよい。
【０１１４】
そして、時刻ｔ１０では、時刻ｔ９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の駆動が行われる。なお、時刻ｔ７において、焦点検出モジュール２６１の焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させたことにより、時刻ｔ１０において、対象検出エリアにおける光学系の焦点状態が既に合焦状態となっている場合には、像面位相差検出に基づくフォーカスレンズ３２の駆動は行われない。たとえば、カメラ制御部２１は、時刻ｔ９で算出したデフォーカス量が所定値以下である場合には、合焦状態であると判断することができる。これにより、像面位相差検出の結果に基づくレンズ駆動に要する時間を省略することができるため、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われてから本撮影が行われるまでのレリーズタイムラグを短縮することができる。
【０１１５】
そして、像面位相差検出による焦点検出結果に基づくレンズ駆動が完了すると、時刻ｔ１１において、本撮影のための撮像素子２２の露光が行われる（ステップＳ１１０）。なお、本撮影では撮像素子２２内の各撮像画素２２１で露光が行われ、各撮像画素２２１において光電変換部２２１２，２２１３の出力が合算されることで、それぞれの撮像画素２２１の出力として読み出される。
【０１１６】
また、本実施形態では、本撮影を行う際に、シャッター２３が、電子先幕シャッターとして動作する。すなわち、シャッター２３は、像面位相差検出を行う際には、電子シャッターとして動作し、本撮影を行う際には、電子先幕シャッターとして動作する。ここで、仮に、像面位相差検出時および本撮影時において、シャッター２３を、後幕の機械的な駆動を伴う電子先幕シャッターとして動作させた場合、ユーザがレリーズボタンを全押ししてから本撮影が行われるまでにシャッター音が二度発生することとなり、ユーザに違和感を与えてしまう場合がある。これに対して、本実施形態においては、像面位相差検出を行う際には、シャッター２３を電子シャッターとして動作し、本撮影を行う際には、シャッター２３を電子先幕シャッターとして動作させることで、ユーザがレリーズボタンを全押ししてから本撮影が行われるまでにシャッター音が一度のみ発生することとなるため、ユーザに違和感を与えてしまうことを防止することができる。さらに、本実施形態では、本撮影時に、シャッター２３を電子先幕シャッターとして動作させることで、撮像画像のローリング歪みを軽減することができる。
【０１１７】
そして、撮像素子２２の露光の開始後、カメラ制御部２１は、ミラーダウン動作およびシャッター閉幕動作を指示することで（ステップＳ１１１）、シャッタースピートに応じたタイミングで、シャッター２３の後幕の閉幕動作を行い、蓄積した電荷に応じた像信号をカメラ制御部２１に転送する。これにより、撮像画像が生成され、生成された撮像画像がカメラメモリ２４に保存される。
【０１１８】
さらに、図１１に示す例では、連写撮影モードが選択されているため（ステップＳ１１２＝Ｙｅs）、ミラーダウン動作が完了した時刻ｔ１２において、再度、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が行われ、この焦点検出結果に基づく焦点調節が行われる（ステップＳ１０４）。そして、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作の指示が行われ（ステップＳ１０６）、ミラーアップ動作およびシャッター２３の開幕動作が完了した時刻ｔ１３において、像面位相差検出による焦点検出が行われ、この焦点検出結果に基づく焦点調節が行われる（ステップＳ１０９）。また、その後、図１１に示していないが、画像の本撮影が行われる（ステップＳ１１０）。
【０１１９】
このように、本実施形態では、連写撮影モードが設定されている場合には、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づく焦点調節、ミラーアップ動作およびシャッター開幕動作、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節、画像の本撮影、ミラーダウン動作およびシャッター閉幕動作が繰り返し行われる。
【０１２０】
以上のように、本実施形態に係るカメラ１は動作する。
【０１２１】
このように、本実施形態に係るカメラ１は、焦点検出モジュール２６１により第１焦点検出範囲において位相差検出方式による焦点検出が可能であり、像面位相差検出により第１焦点検出範囲および第２焦点検出範囲において位相差検出方式による焦点検出が可能となっている。そして、焦点検出を行うための対象検出エリアが第２焦点検出範囲内に設定されている場合には、シャッターレリーズボタンの半押し操作が行われると、対象検出エリアに最も近い焦点検出エリアＡＦＰにおいて、焦点検出モジュール２６１による焦点検出が行われ、その後、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われると、対象検出エリアにおいて撮像面位相差検出が行われる。これにより、本実施形態では、レリーズボタンの全押し操作が行われる前に、対象検出エリアの近傍の焦点検出エリアに対応する被写体に高い精度でピントを合わせることができ、レリーズボタンの全押し操作が行われた場合には、第２焦点検出範囲内の対象検出エリアに対応する被写体にある程度ピントが合っている状態で、第２焦点検出範囲内の対象検出エリアにおける焦点検出を行うことができるため、第２焦点検出範囲内の対象検出エリアにおける光学系の焦点検出をより適切に検出することができる。その結果、第２焦点検出範囲内の対象検出エリアに対応する被写体に適切にピントを合わせることができる。
【０１２２】
また、図７に示す例のように、対象検出エリアから最も近い焦点検出エリアＡＦＰは、対象検出エリアに対応する被写体と同じ被写体（たとえば図７に示す例では同じ人物）に対応している可能性が高いため、シャッターレリーズボタンの全押し操作前に、対象検出エリアに対応する被写体と同じ被写体にピントを合わせられる可能性が高くなる。そして、シャッターレリーズボタンの全押し操作前に、対象検出エリアに対応する被写体と同じ被写体にピントを合わせることができた場合には、像面位相差検出による焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動量を小さくすることができ、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われてから本撮影が行われるまでのレリーズタイムラグを短くすることができる。たとえば、図７に示す例では、シャッターレリーズボタンの半押し操作により、特定被写体である人物の目と同じ被写体の人物の首にピントを合わせることができる。これにより、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われた場合には、被写体の首に対応するレンズ位置から被写体の目に対応するレンズ位置へとフォーカスレンズ３２を駆動させることとなるため、シャッターレリーズボタンの半押し操作後のフォーカスレンズ３２の駆動量を小さくすることができ、レリーズタイムラグを短くすることができる。
【０１２３】
さらに、本実施形態では、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づく焦点調節が行われる。これにより、本実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し操作とシャッターレリーズボタンの全押し操作をほぼ同時に行う一気押し操作が行われた場合や、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に被写体が移動した場合などでも、被写体にピントを適切に合わせることができる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
たとえば、上述した実施形態では、図３に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１を含む連続した範囲を第１焦点検出範囲として設定する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１からなる離散的な範囲を第１焦点検出範囲として設定し、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１以外の範囲を第２焦点検出範囲として設定する構成とすることができる。すなわち、隣接する焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１の間の範囲においては、第２焦点検出範囲として、像面位相差検出による焦点検出が行われることとなる。また言い換えると、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１を含む連続した範囲を第１焦点検出範囲とした場合に、この第１焦点検出範囲のうち、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１に該当しない位置（第３焦点検出位置）において、像面位相差検出による焦点検出を行うこととなる。この場合、たとえば、人物の目などの特定被写体が、焦点検出エリアＡＦＰ１と焦点検出エリアＡＦＰ２との間に位置する場合には、対応する撮像画素２２１から出力された一対の像信号に基づいて像面位相差検出を行うことで、特定被写体にピントを適切に合わせることができる。
【０１２６】
また、この場合、シングルＡＦモードにおいては、ユーザが操作部２８１のマルチセレクターを操作することで、隣接する焦点検出エリアＡＦＰ間のエリアを対象検出エリアとして設定する構成とすることができ、またオートエリアＡＦモードにおいては、隣接する焦点検出エリアＡＦＰ間に特定被写体が存在する場合に、その特定被写体に対応するエリアを対象検出エリアとして設定する構成とすることができる。また、焦点検出エリアＡＦＰ間のエリアを対象検出エリアとして設定し、当該対象検出エリアにおいて、像面位相差検出による焦点検出を行った場合には、当該焦点検出エリアの位置を示す撮影情報を、画像データとともに記憶する構成とすることができる。そして、当該撮像画像を再生する際に、焦点検出エリアＡＦＰ間の対象検出エリアを示す撮影情報を、焦点検出エリアＡＦＰにおいて焦点検出を行った場合の撮影情報とは異なる表示態様で表示する構成とすることができる。たとえば、焦点検出エリアＡＦＰ間の対象検出エリアにおいて焦点検出を行った場合と、焦点検出エリアＡＦＰにおいて焦点検出を行った場合とで、対象検出エリアの位置を示す枠線の色、輝度、形状、大きさ、太さ、点滅周期のうち少なくとも１つが異なって表示されるように、撮影情報を記憶することができる。
【０１２７】
さらに、上述した実施形態では、連写撮影モードが設定されている場合には、レリーズボタンの全押し操作後に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づく焦点調節と、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節とを繰り返す構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節のみを繰り返し行う構成としてもよい。ここで、フォーカスレンズ３２の駆動開始時およびフォーカスレンズ３２の駆動停止時においては、フォーカスレンズ３２の駆動速度が一時的に遅くなる。そのため、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づく焦点調節と、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節とを繰り返す場合、１回の撮影において、フォーカスレンズ３２の駆動開始と駆動停止とが２回となり、その分、フォーカスレンズ３２の駆動時間が長くなってしまう。これに対して、像面位相差検出の焦点検出結果に基づく焦点調節のみを繰り返す場合には、１回の撮影において、フォーカスレンズ３２の駆動開始および駆動停止が１回のみとなるため、その分、焦点調節に要する時間を短くすることができる。
【０１２８】
また、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づく焦点調節と、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節とを行う構成を例示したが、この構成に限定されず、シャッターレリーズボタンの全押し操作後に、像面位相差検出による焦点検出結果に基づく焦点調節のみを行う構成としてもよい。この場合も、シャッターレリーズボタンの全押し操作後において、フォーカスレンズ３２の駆動開始および駆動停止を１回のみとすることができるため、その分、シャッターレリーズボタンの全押し操作後の焦点調節にかかる時間を短くすることができる。
【０１２９】
さらに、本実施形態では、本撮影を行う際に、シャッター２３を電子先幕シャッターとして動作させる構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、本撮影を行う際に、シャッター２３を電子シャッターとして動作させる構成としてもよい。
【０１３０】
加えて、上述した実施形態では、図１１に示すように、ミラーアップ動作が完了して（図１１の時刻ｔ８）から、像面位相差検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出モジュール２６１による焦点検出結果に基づくレンズ駆動が完了した後であれば、ミラーアップ動作によりミラー系２５０がバウンドしているタイミングから、像面位相差検出を行う構成とすることができる。
【符号の説明】
【０１３１】
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
２２０…ミラー系
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３５２…光学ファインダ
３６１…焦点検出モジュール
３８１…操作部
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】
2019191608.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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