(57)【要約】【課題】撮影条件によって測距用画像信号が劣化し測距精度が低下することを抑制する。【解決手段】第一および第二の瞳領域を通過した光束を受光する複数の光電変換部を備えた測距画素と、前記測距画素中の複数の光電変換部によって共有される読出し部と、を備え、一方の光電変換部に蓄積された信号電荷を第一の信号として出力し、第一の信号に加えて他方の光電変換部に蓄積された信号電荷を上乗せした第二の信号を出力する測距装置において、信号強度の強い方を第一の光電変換部として、ノイズ低減処理後の第一および第二の信号の差分により他方の光電変換部に蓄積された信号電荷を取得する第一の転送モードと、信号強度の弱い方を第一の光電変換部として、第一および第二の信号の差分により他方の光電変換部に蓄積された信号電荷を取得する第二の転送モードとが選択可能である。【選択図】図４
2015015704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、
前記撮像光学系の第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、前記撮像光学系の第一の瞳領域とは異なる第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、を備えた測距画素を含む撮像素子と、
前記測距画素中の複数の光電変換部によって共有される読出し部と、
を備えた測距装置であって、
前記複数の光電変換部のうち、第一の光電変換部に蓄積された信号電荷を該読出し部に転送し第一の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応した第一の信号を出力し、
前記第一の信号に加え、第二の光電変換部に蓄積された信号電荷を前記読出し部に転送し上乗せした第二の信号を出力し、
前記第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と前記第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部のうち、被写体からの光束が前記撮像光学系に入射してから前記光電変換部に達するまでの透過効率が高い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第一の転送モードと、該透過効率が低い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第二の転送モードとを選択可能であり、いずれかの転送モードで前記第一および第二の信号を出力し、
前記第一の転送モードが選択された場合には、前記第一の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第一の画像信号と、前記第二の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第二の画像信号を生成し、前記第二の画像信号から前記第一の画像信号を減ずることにより、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の画像信号を生成し、
前記第二の転送モードが選択された場合には、前記第二の信号と前記第一の信号の差分により、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の信号を生成し、第一の信号から第一の画像信号を生成し、第三の信号から第三の画像信号を生成し、
前記第一の画像信号および前記第三の画像信号の像ずれ量から被写体の距離を測定することを特徴とする測距装置。
【請求項２】
暫定的に、前記測距画素のそれぞれの光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する信号を取得し、前記第一の画像信号と前記第三の画像信号をもとに画像信号の信頼度を判定し、距離測定時の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記測距画素のそれぞれの光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する信号を暫定的に取得する際は、第二の転送モードで行う、
ことを特徴する請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記撮像素子中の注目画素領域における信頼度をもとに、前記撮像素子全域における転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記撮像素子を複数の画素領域に分割し、該分割した画素領域毎に前記信頼度を判定し、前記分割した画素領域毎に転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の測距装置。
【請求項６】
前記信頼度は、前記第一の画像信号と前記第三の画像信号のうち、信号強度が大きい方の信号強度の値であり、
該信頼度が所定の閾値以上の場合は第一の転送モードを選択し、前記閾値未満の場合は第二の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項７】
前記信頼度は、前記第一の画像信号または前記第三の画像信号における注目画素領域と該注目画素領域に隣接する隣接画素領域の類似度であり、
該信頼度が所定の閾値以上の場合は第一の転送モードを選択し、前記閾値未満の場合は第二の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項８】
前記類似度は、注目画素領域と該注目画素領域に隣接する隣接画素領域の画像信号の輝度レベルの類似度である、
ことを特徴とする請求項７に記載の測距装置。
【請求項９】
前記類似度は、注目画素領域と該注目画素領域に隣接する隣接画素領域の画像信号の色相の類似度である、
ことを特徴とする請求項７または８に記載の測距装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の測距装置を備え、前記第二の信号をもとに被写体像を取得することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
撮像光学系と、
前記撮像光学系の第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、前記撮像光学系の第一の瞳領域とは異なる第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、を備えた測距画素を含む撮像素子と、
前記測距画素中の複数の光電変換部によって共有される読出し部と、
を備える測距装置の制御方法であって、
前記複数の光電変換部のうち、第一の光電変換部に蓄積された信号電荷を該読出し部に転送し第一の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応した第一の信号を出力するステップと、
前記第一の信号に加え、第二の光電変換部に蓄積された信号電荷を前記読出し部に転送し上乗せした第二の信号を出力するステップと、
を含み、
前記第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と前記第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部のうち、被写体からの光束が前記撮像光学系に入射してから前記光電変換部に達するまでの透過効率が高い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第一の転送モードと、該透過効率が低い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第二の転送モードとを選択可能であり、
前記第一および第二の信号を出力する際の転送モードを決定するステップと、
前記第一の転送モードが選択された場合に、前記第一の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第一の画像信号と、前記第二の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第二の画像信号を生成し、前記第二の画像信号から前記第一の画像信号を減ずることにより、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の画像信号を生成するステップと、
前記第二の転送モードが選択された場合に、前記第二の信号と前記第一の信号の差分により、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の信号を生成し、第一の信号から第一の画像信号を生成し、第三の信号から第三の画像信号を生成するステップと、
前記第一の画像信号および前記第三の画像信号の像ずれ量から被写体の距離を測定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする測距装置の制御方法。
【請求項１２】
前記転送モードを決定するステップでは、暫定的に、前記測距画素のそれぞれの光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する信号を取得し、前記第一の画像信号と前記第三の画像信号をもとに画像信号の信頼度を判定し、距離測定時の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１３】
前記測距画素のそれぞれの光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する信号を暫定的に取得する際は、第二の転送モードで行う、
ことを特徴とする請求項１２に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１４】
前記転送モードを決定するステップでは、前記撮像素子中の注目画素領域における信頼度をもとに、前記撮像素子全域における転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１５】
前記転送モードを決定するステップでは、前記撮像素子を複数の画素領域に分割し、該分割した画素領域毎に前記信頼度を判定し、前記分割した画素領域毎に転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１６】
前記信頼度は、前記第一の画像信号と前記第三の画像信号のうち、信号強度が大きい方の信号強度の値であり、
前記転送モードを決定するステップでは、該信頼度が所定の閾値以上の場合は第一の転送モードを選択し、前記閾値未満の場合は第二の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１７】
前記信頼度は、前記第一の画像信号または前記第三の画像信号における注目画素と該注目画素に隣接する隣接画素の類似度であり、
前記転送モードを決定するステップでは、該信頼度が所定の閾値以上の場合は第一の転送モードを選択し、前記閾値未満の場合は第二の転送モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１８】
前記類似度は、注目画素領域と該注目画素領域に隣接する隣接画素領域の画像信号の輝度レベルの類似度である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の測距装置の制御方法。
【請求項１９】
前記類似度は、注目画素領域と該注目画素領域に隣接する隣接画素領域の画像信号の色相の類似度である、
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の測距装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の距離を測定する測距装置に関し、特に撮像装置などに用いられる測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやビデオカメラにおいて、撮像素子の一部あるいは全部の画素に測距機能を有する測距画素を配置し、位相差方式で距離を検出するようにした固体撮像素子が提案されている（特許文献１）。測距画素は、複数の光電変換部を有している。複数の光電変換部は、画素内のマイクロレンズを介してカメラレンズの射出瞳と光学的に略共役な位置に配置されている。これにより、カメラレンズの瞳上の異なる領域を通過した光束がそれぞれの光電変換部に導かれるように構成される。各測距画素に配置された複数の光電変換部で得た信号により、異なる瞳領域を通過した光束で生成される光像（以後、測距用画像と呼ぶ）を取得する。２つの測距用画像のズレ量を基に、三角測量の原理を用いてデフォーカス量を算出し、距離を測定することができる。また、ひとつの画素内の複数の光電変換部の出力を合算することにより、撮像信号を得ることができる。
【０００３】
さらに、信号取得を高速化するために、複数の光電変換部で読出し部を共有し、複数の光電変換部の出力を加算して読み出す方法が知られている。例えば、２つの光電変換部で読出し部を共有し、第一の光電変換部の出力を増幅素子に転送し読み出した後、第二の光電変換部の出力を増幅素子に転送し、両方の光電変換部の出力和を読み出す方法が知られている（特許文献２）。第二の光電変換部の出力は、両方の光電変換部の出力和から、第一の光電変換部の出力を減算することにより求める。これにより、各々の光電変換部の出力を別々に増幅素子に転送し読み出す方法に比べ、増幅素子のリセット動作の回数を減らせるため、高速に読出し動作が行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−２１６３０３号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかしながら、特許文献2の手法では、撮影条件によっては撮像素子面内で測距精度が
低下する領域があるという問題が有った。
【０００６】
一般に、ズームやフォーカス状態により、カメラレンズの射出瞳位置は変化する。一方、画素内のマイクロレンズと光電変換部の位置関係は固定である。よって、撮影条件によっては、光電変換部と射出瞳は共役関係から外れる場合がある。共役関係から外れると、撮像素子内の各測距画素の位置に応じて、測距画素の各光電変換部で受光する光束が通過する瞳上の領域は異なる。各測距画素で受光する光束の瞳上での面積が小さくなると、検出される測距用画像の明るさが低下する。よって、撮像素子内の各測距画素の位置に応じて、測距画素内の各光電変換部で検出する画像の光量は異なる。
【０００７】
一方、単独で光電変換部出力を読み出す場合に比べ、減算により光電変換部出力を求める場合は、ランダムノイズの乗り方が異なるため、出力信号（測距用画像信号）のＳＮ比が低い。
【０００８】
撮像素子内の測距画素の位置に応じて検出光量が異なるにも関わらず、従来は、常に測距画素内で同じ位置関係の光電変換部の出力信号を単独で読み出していた。このため、検出光量が小さい側の光電変換部と、読出し方法によりＳＮ比が低くなる側の光電変換部（減算により出力を求める光電変換部）とが一致する場合が有り、この光電変換部の出力による測距用画像信号はＳＮ比の低下幅が増大する。測距用画像信号のＳＮ比が低下すると、像ずれ量の読取誤差が大きくなり、測距精度が低下する。検出光量は撮像素子内の各測距画素の位置によるため、撮像素子面内で測距精度が低い領域が存在する。
【０００９】
なお、光電変換部とカメラレンズの射出瞳の共役関係が保持されている場合においても、レンズ枠での光束けられ、いわゆる口径食が有る場合は、撮像素子内の測距画素の位置によって検出光量は異なる。カメラレンズの絞り径や上述の撮影条件によって、光量変化は増大し、さらに測距精度が低下する。
【００１０】
上記の課題を考慮して、本発明は、撮影条件によらず、撮像素子全域で高精度な測距が可能な測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一の態様は、
撮像光学系と、
前記撮像光学系の第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、前記撮像光学系の第一の瞳領域とは異なる第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、を備えた測距画素を含む撮像素子と、
前記測距画素中の複数の光電変換部によって共有される読出し部と、
を備えた測距装置であって、
前記複数の光電変換部のうち、第一の光電変換部に蓄積された信号電荷を該読出し部に転送し第一の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応した第一の信号を出力し、
前記第一の信号に加え、第二の光電変換部に蓄積された信号電荷を前記読出し部に転送し上乗せした第二の信号を出力し、
前記第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と前記第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部のうち、被写体からの光束が前記撮像光学系に入射してから前記光電変換部に達するまでの透過効率が高い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第一の転送モードと、該透過効率が低い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第二の転送モードとを選択可能であり、いずれかの転送モードで前記第一および第二の信号を出力し、
前記第一の転送モードが選択された場合には、前記第一の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第一の画像信号と、前記第二の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第二の画像信号を生成し、前記第二の画像信号から前記第一の画像信号を減ずることにより、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の画像信号を生成し、
前記第二の転送モードが選択された場合には、前記第二の信号と前記第一の信号の差分により、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の信号を生成し、第一の信号から第一の画像信号を生成し、第三の信号から第三の画像信号を生成し、
前記第一の画像信号および前記第三の画像信号の像ずれ量から被写体の距離を測定することを特徴とする測距装置である。
【００１２】
本発明の第二の態様は、上述の測距装置を備え、前記第二の信号をもとに被写体像を取得することを特徴とする撮像装置である。
【００１３】
本発明の第三の態様は、
撮像光学系と、
前記撮像光学系の第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、前記撮像光学系の第一の瞳領域とは異なる第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と、を備えた測距画素を含む撮像素子と、
前記測距画素中の複数の光電変換部によって共有される読出し部と、
を備える測距装置の制御方法であって、
前記複数の光電変換部のうち、第一の光電変換部に蓄積された信号電荷を該読出し部に転送し第一の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応した第一の信号を出力するステップと、
前記第一の信号に加え、第二の光電変換部に蓄積された信号電荷を前記読出し部に転送し上乗せした第二の信号を出力するステップと、
を含み、
前記第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部と前記第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部のうち、被写体からの光束が前記撮像光学系に入射してから前記光電変換部に達するまでの透過効率が高い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第一の転送モードと、該透過効率が低い側の光電変換部を前記第一の光電変換部とする第二の転送モードとを選択可能であり、
前記第一および第二の信号を出力する際の転送モードを決定するステップと、
前記第一の転送モードが選択された場合に、前記第一の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第一の画像信号と、前記第二の信号から生成した画像信号に対してノイズ低減処理をした第二の画像信号を生成し、前記第二の画像信号から前記第一の画像信号を減ずることにより、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の画像信号を生成するステップと、
前記第二の転送モードが選択された場合に、前記第二の信号と前記第一の信号の差分により、前記第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の信号を生成し、第一の信号から第一の画像信号を生成し、第三の信号から第三の画像信号を生成するステップと、
前記第一の画像信号および前記第三の画像信号の像ずれ量から被写体の距離を測定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする測距装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮影条件によらず、撮像素子全域で高精度な測距ができる。特に暗い被写体の距離を高精度に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る測距装置を備えるカメラの構成例
【図２】撮像素子に含まれる測距画素の要部断面図
【図３】射出瞳と測距画素の関係を説明する図
【図４】実施例１における撮像素子の要部上面図
【図５】実施例１により高いＳＮ比の信号が得られる理由を説明する図
【図６】実施例1における測距処理の流れを示すフローチャート
【図７】ズームにより射出瞳位置が変わることを説明する図
【図８】実施例２における撮像素子の要部上面図
【図９】実施例２により高いＳＮ比の信号が得られる理由を説明する図
【図１０】実施例２における画素領域分割の例を説明する図
【図１１】実施例２における測距処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を用いて、本発明の実施形態における測距装置について説明する。その際、全ての図において同一の機能を有するものは同一の数字を付け、その繰り返しの説明は省略
する。
【００１７】
（実施例１）
本実施例における測距装置を有するデジタルカメラ１００（撮像装置）の構成例を図１に示す。図１において、デジタルカメラ１００は、撮影レンズ１０１、撮像素子１０３、制御部１０４から構成される。撮像素子１０３は撮影レンズ１０１の光軸１０２上に配置され、撮影レンズ１０１は撮像素子１０３上に被写体の像を結像する。１０５は、撮影レンズ１０１の射出瞳である。
【００１８】
図２は撮像素子１０３に含まれる測距画素１１０の要部断面図である。図２（ａ）に示すように、測距画素１１０は、マイクロレンズ１１３、カラーフィルタ１１４、配線部１１５、シリコン基板１１６内に形成された光電変換部１１１および１１２から構成される。マイクロレンズ１１３から入射した光はカラーフィルタ１１４を通り、画素間に配置された配線部１１５の間を通り、光電変換部１１１および１１２に入射する。光電変換部１１１および１１２に入射した光は、光電変換され入射光強度に応じて信号電荷を発生させる。発生された信号電荷は、光電変換部１１１および１１２に蓄積される。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷は、ゲート１１７を介して増幅読出し部１１９に転送し出力される。また、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷は、ゲート１１８を介して増幅読出し部１１９に転送し出力される。増幅読出し部１１９は、光電変換部１１および１１２のいずれの信号電荷も読み出せる。すなわち、１つの測距画素中において、１つの増幅読出し部１１９が、２つの光電変換部１１１および１１２によって共有されている。
【００２０】
制御部１０４は、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサやメモリなどから構成され、例えばマイクロプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することで、光電変換部からの信号電荷読出しを含む測距動作を制御する。以下、制御部１０４が行う信号読出し方法について、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷に対応した信号を先に出力させる場合を例に信号読出し方法を説明する。制御部１０４は、読出し部１１９をリセット後、ゲート１１７をオープンにし、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷を増幅読出し部１１９（読出し部）に転送する。転送完了後、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷に対応する信号（第一の信号）を出力してメモリに記憶する。
【００２１】
次に、制御部１０４は、ゲート１１８をオープンにし、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷を増幅読出し部１１９（読出し部）に転送する。転送完了後、第一の信号に加えて、光電変換部１１２から転送した信号電荷を上乗せした信号（第二の信号）を出力しメモリに記憶する。なお、増幅読出し部のリセット時に発生するｋＴＣノイズを除去するために、相関二重サンプリングなどの公知のノイズ除去動作を行っても良い。より詳細には、ゲート１１７をオープンする前に、増幅読出し部からリセットレベル信号を出力して記憶し、その後の動作で読み出した信号からリセットレベルを減じて、それぞれの信号としても良い。
【００２２】
以降の処理は転送モードに応じて変わる。本実施例では、２つの転送モードを選択可能である。第一の転送モードの場合は、制御部１０４は、複数の測距画素１１０の第一の信号から画像信号を生成し、この画像信号に対してノイズ低減処理を行い第一の画像信号を生成する。複数の測距画素１１０の第二の信号から画像信号を生成し、この画像信号に対してノイズ低減処理を行い第二の画像信号を生成する。第二の画像信号から第一の画像信号を減じ、複数の測距画素１１０の光電変換部１１２に蓄積された信号電荷に対応する第三の画像信号を生成する。
【００２３】
一方、第二の転送モードの場合は、制御部１０４は、第二の信号と第一の信号の差分により、第二の光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する第三の信号を生成し、第一の信号から第一の画像信号を生成し、第三の信号から第三の画像信号を生成する。
【００２４】
以下では、信号電荷を先に読み出す方の光電変換部（上記の例では光電変換部１１１）を第一の光電変換部と称する。また、信号電荷を後から読み出す方の光電変換部（上記の例では光電変換部１１２）を第二の光電変換部と称する。
【００２５】
撮像素子１０３に含まれる全ての測距画素１１０の光電変換部１１１および１１２は、各測距画素１１０のマイクロレンズ１１３によって、撮影レンズ１０１の射出瞳１０５と光学的に共役な関係になっている。この時、図３に示すように、光電変換部１１１と光電変換部１１２の各中心点を結ぶ線分の中点が、撮影レンズ１０１の射出瞳１０５の中心点と光学的に一致するようにしている。図３において、光軸１２０は、撮像素子１０３中の各測距画素１１０における光電変換部１１１と光電変換部１１２の各中心点を結ぶ線分の中点と、各測距画素１１０のマイクロレンズ１１３の中心点を通る線分である。各測距画素１１０の光軸１２０は、全て射出瞳１０５の中心点を通る。
【００２６】
以上の配置により、光電変換部１１１は、射出瞳１０５の中心点から片側に偏心した領域（第一の瞳領域）を通過した光束を受光する。また、光電変換部１１２は、射出瞳１０５の中心点から第一の瞳領域とは反対側に偏心した領域（第二の瞳領域）を通過した光束を受光する。制御部１０４は、撮像素子１０３内の複数の測距画素１１０の光電変換部１１１の出力信号（第一の信号）をもとに、第一の瞳領域を通過した光束による被写体像（第一の画像信号）を取得する。また、制御部１０４は、複数の測距画素１１０の光電変換部１１１および１１２の出力信号（第二の信号）と第一の信号に基づいて、第二の瞳領域を通過した光束による被写体像（第三の画像信号）を取得する。第一の瞳領域と第二の瞳領域は位置が異なるため、取得した２つの被写体像は視差を持つ。よって、２つの被写体像の位置ずれ量（像ずれ量）を求めることにより、三角測量の原理を用いて、被写体までの距離を求めることができる。
【００２７】
また、第二の信号は、光電変換部１１１および光電変換部１１２に蓄積された信号電荷の和である。制御部１０４は、第二の信号をもとに、第一の瞳領域と第二の瞳領域の和である瞳領域、つまり射出瞳１０５の全領域を通過した光束による被写体像（第二の画像信号）を取得する。
【００２８】
図４は撮像素子１０３の要部上面図である。図に示すように、撮像素子１０３は複数の測距画素１１０が２次元的に配列されて構成される。測距画素１１０のそれぞれは光電変換部１１１および光電変換部１１２から構成される。光電変換部１１１および１１２は全ての測距画素１１０において同じ方向に並置される。光電変換部１１１は１つの測距画素１１０内でｘ軸負方向側に配置され、光電変換部１１２はｘ軸正方向側に配置される。なお、光電変換部１１１および１１２の中心点を結ぶ直線（ｘ軸）は、光電変換部１１１が受光する光束が通過する瞳領域（第一の瞳領域）と光電変換部１１２が受光する光束が通過する瞳領域（第二の瞳領域）の重心点を結ぶ直線が延びる方向と平行となる。
【００２９】
以下では説明の便宜上、図４におけるｘ軸正方向を右方向、ｘ軸負方向を左方向とも称する。したがって、光電変換部１１１は測距画素１１０内の左側に配置され、光電変換部１１２は測距画素内の右側に配置される、と表現できる。また、光電変換部１１１は、射出瞳１０５の中心点から右側に偏心した領域（第一の瞳領域）を通過した光束を受光し、光電変換部１１２は、射出瞳１０５の中心点から左側に偏心した領域（第二の瞳領域）を通過した光束を受光する、と表現できる。
【００３０】
図４において、網掛けを施した光電変換部は、第一の転送モード時に信号が先に読み出される光電変換部（第一の光電変換部）である。逆に、網掛けを施していない光電変換部は、第二の転送モード時に信号が先に読み出される光電変換部（第一の光電変換部）である。それぞれの転送モードにおいて光電変換部１１１および１１２のうちどちらの信号を先に読み出すかは、撮像素子領域１０３２（第二の撮像素子領域）と撮像素子領域１０３３（第一の撮像素子領域）とで異なる。
【００３１】
撮像素子領域１０３２と撮像素子領域１０３３は、線分１０３１を境界線として挟んで並置される。線分１０３１は、撮像素子１０３の中心を通り、１画素内の光電変換部１１１の中心点と光電変換部１１２の中心点を結ぶ方向に垂直な線分である。換言すると、線分１０３１は、第一の瞳領域の重心点と第二の瞳領域の重心点を通る直線が延びる方向を第一の方向として、前記撮像素子の中心を通り第一の方向に対応する該撮像素子上の方向に垂直な線分である。
【００３２】
図５（ａ）は、撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０における光電変換部１１２に対応する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。図において、黒いほど透過率が高く、白いほど透過率が低いことを表す。同様に図５（ｂ）は撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の瞳領域）に対応する。図５（ｃ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたもので、横軸がｘ軸座標、縦軸が透過率である。実線が光電変換部１１２に対応する透過率分布（左偏心瞳領域に対応）、点線が光電変換部１１１に対応する透過率分布（右偏心瞳領域に対応）である。瞳透過率分布は、光電変換部、マイクロレンズと射出瞳の位置関係およびマイクロレンズの収差、回折、撮像素子の入射面から光電変換部に至る光路中の光散乱、吸収などの光伝播状態により決まる。よって、被写体からの光束が撮像光学系に入射してから測距画素１１０における光電変換部１１１，１１２に達するまでの透過効率は、異なる。
【００３３】
被写体からの光束が撮像光学系に入射してから光電変換部に達するまでのそれぞれの瞳領域における透過効率は、図５（ａ）および（ｂ）に示した射出瞳１０５内の透過率分布を積分した値である。撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０においては、右偏心瞳領域の透過効率および左偏心瞳領域の透過効率は略同じである。よって、各瞳領域を通過した光束による被写体像信号の大きさは略同じである。
【００３４】
図５（ｄ）は撮像素子領域１０３２の測距画素１１０における光電変換部１１２に対応する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。図５（ｅ）は撮像素子領域１０３２の測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の瞳領域）に対応する。図５（ｆ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたものである。一般に、周辺像高では、撮像レンズの小型化の要請からレンズ枠で光束がけられるいわゆる口径食が発生し、絞り内を通過した光束が全て撮像素子に導かれることはない。瞳上で片側から口径食が発生するため、元の透過率分布の形状に応じて、透過効率の変化量が異なる。図５（ｄ）に示すように、口径食が発生する領域１０５ａが、元の透過率が高い領域と一致する場合は透過効率の低下量が大きい。一方、図５（ｅ）に示すように、口径食が発生する領域１０５ａが、元の透過率が低い領域と一致する場合は透過効率の低下量は小さい。よって、撮像素子領域１０３２の測距画素１１０においては、右偏心瞳領域の透過効率は左偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。つまり、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。
【００３５】
図５（ｇ）は撮像素子領域１０３３の測距画素１１０における光電変換部１１２に対応
する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。図５（ｈ）は撮像素子領域１０３３の測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の瞳領域）に対応する。図５（ｉ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたものである。同様に、撮像素子領域１０３３の測距画素１１０においては、左偏心瞳領域の透過効率は右偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。よって、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。
【００３６】
ここで、撮像素子の像信号に載るノイズ、特にランダムノイズについて説明する。支配的なランダムノイズは光ショットノイズＮｓと読出し回路ノイズＮｒである。光ショットノイズは光電変換時に発生し、その大きさは、信号の大きさに依存し、信号量の平方根である（Ｎｓ＝Ｓ１／２）。一方、読出し回路ノイズは、読出し部から出力する際に発生し、信号の大きさに依存せず、撮像素子の作製状態により決まり、一定の値を取る（Ｎｒ＝ｃｏｎｓｔ）。光ショットノイズと読出し回路ノイズは独立事象であるため、ノイズの合算値は二乗和の平方根となる。像信号中の信号成分をＳ、読出し回路ノイズ成分をＮｒとすると、第一の信号のＳＮ比は式１で表わされる。
【数１】
2015015704.tif 000003
同様に、第二の信号のＳＮ比は式２で表わされる。
【数２】
2015015704.tif 000004
【００３７】
第二光電変換部に蓄積された信号電荷に対応する信号を第三の信号とする。第三の信号は、第二の信号から第一の信号を減ずることにより求められる。第三の信号中の信号成分は、第二の信号中の信号成分と第一の信号中の信号成分の差分になる。読出し回路ノイズは、第一の信号を出力する時と第二の信号を出力する時に、それぞれ独立して発生するため、二乗和の平方根となる。一方、第二の信号中の光ショットノイズ成分は、第一の信号中の光ショットノイズ成分に、後から読出し部に転送した信号電荷の光ショットノイズ成分が付加されたものである。よって、第三の信号中の光ショットノイズ成分は、第二の信号中の信号成分と第一の信号中の信号成分の差分の平方根となる。以上から、第三の信号のＳＮ比は式３で表わされる。
【数３】
2015015704.tif 000005
式１と式３を比較すると、先に信号電荷を読出し部に転送した光電変換部の方が、後から転送した光電変換部より、ＳＮ比良く信号出力が可能なことがわかる。信号成分の大きさが大きい場合は、読出し回路ノイズに対して、光ショットノイズの方が支配的である（Ｓ≫Ｎｒ２）ため、第一の信号と第三の信号のＳＮ比の差は小さい。しかし、被写体が暗く、信号成分の大きさが小さい場合は、読出し回路ノイズの影響が相対的に大きくなり（Ｓ〜Ｎｒ２）、信号品質の劣化が激しい。測距に用いる画像信号のＳＮ比が低下すると、像ずれ量の読取誤差が大きくなり、測距精度が低下する。
【００３８】
信号成分の大きさが固定の場合に、ノイズ成分を小さくし、信号のＳＮ比を上げる方法
は２つ有る。１つは、信号を取得する際のノイズ成分を極力小さくする方法である。もう１つは、時間方向あるいは空間方向に平均化などの統計的処理を行いノイズ成分を小さくする方法である。
【００３９】
元のノイズ成分量が多い場合は、相対的に統計的処理によるノイズ低減効果は小さい。なぜならば、統計的処理に使用する信号数に応じて、ノイズ成分の低減量が異なり、信号数が少ないとノイズ低減量が小さいからである。この場合、信号を取得する際のノイズ成分を小さくする方法が有効となる。すなわち、信号成分が小さく、光ショットノイズのＳＮ比低下への影響が大きい光電変換部の信号電荷を先に読出し部に転送し、読出し回路ノイズによるＳＮ比低下を避けることが好ましい。これにより、ＳＮ比の高い視差画像を取得できる。
【００４０】
一方、元のノイズ成分量が少ない場合は、統計的処理によるノイズ低減効果は相対的に大きくなる。この場合、統計的処理によりノイズ成分を小さくする方法が有効となる。すなわち、信号成分が大きい光電変換部の信号電荷を先に読出し部に転送することにより、統計的処理に用いる信号のＳＮ比を高くできる。処理の信頼性を上げることができ、ノイズ低減処理の効果が高いため、ＳＮ比の高い視差画像を取得できる。
【００４１】
以上より、元の信号の大きさによって、適切に信号のＳＮ比を向上する手法を選択することにより、常にＳＮ比の高い視差画像を取得できる。
【００４２】
本実施例における処理フローを図６を用いて説明する。まず、ステップＳ１０１で、暫定的に光電変換部１１１および１１２の信号電荷に対応する信号（暫定画像信号）を取得する。このときの転送モードは任意であって構わないが、本実施例では、第二の転送モードで測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する。ステップＳ１０２で、制御部１０４は、暫定画像信号に基づいて、被写体像の中から主被写体を含む注目画素領域を決定する。ステップＳ１０３で、制御部１０４は、注目画素領域に対応する第一の画像信号と第三の画像信号のうち、信号強度が大きい方の信号強度の値を信頼度として抽出する。ステップＳ１０４で、制御部１０４は、信頼度が設定した所定の閾値以上かを判定する（Ｓ１０４）。信頼度が閾値以上の場合（Ｓ１０４−ＹＥＳ）は、信号強度が強く、統計的処理によるノイズ低減効果が大きいため、距離測定時の転送モードを第一の転送モードに決定する。すなわち、制御部１０４は、第一の転送モードで撮像素子全域における測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する（Ｓ１０５）。一方、信頼度が閾値未満の場合（Ｓ１０４−ＮＯ）は、信号強度が弱く、統計的処理によるノイズ低減効果が小さいため、距離測定時の転送モードを第二の転送モードに決定する。すなわち、制御部１０４は、第二の転送モードで撮像素子全域における測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する（Ｓ１０６）。次に、ステップＳ１０７で、制御部１０４は、第一の画像信号と第三の画像信号から像ずれ量を算出し、被写体の距離を測定する。
【００４３】
ステップＳ１０４の判定で用いられる所定の閾値について、より詳しく説明する。必要な測距精度から、最終的に必要なＳＮ比（目標値）が求まる。また、統計的処理に使える信号数からＳＮ比の向上分が求まる。そして、ＳＮ比の目標値から統計的処理による向上分を減算した値が許容されるＳＮ比であり、これに基づいて必要な信号強度が決まる。この信号強度が信頼度判定に用いる閾値になる。なお、統計的処理に使える信号数は、測距にかかる計算時間や計算規模の制約から決まる。ステップＳ１０３では、注目画素領域内の全測距画素の第一の画像信号および第三の画像信号の各信号強度平均値のうち、大きい方の信号強度平均値を抽出し信頼度とする。
【００４４】
第一の転送モードでは、図４の撮像素子領域１０３２については、光電変換部１１１に
蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。つまり、第一の瞳領域の透過効率が第二の瞳領域の透過効率よりも高い撮像素子領域１０３２では、第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部１１１の信号電荷を、読出し部１１９に先に転送し出力する。一方、撮像素子領域１０３３では、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。つまり、第二の瞳領域の透過効率が第一の瞳領域の透過効率よりも高い撮像素子領域１０３３では、第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部１１２の信号電荷を、読出し部１１９に先に転送し出力する。
【００４５】
第二の転送モードでは、図４の撮像素子領域１０３２については、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。つまり、第二の瞳領域の透過効率が第一の瞳領域の透過効率よりも低い撮像素子領域１０３２では、第二の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部１１２の信号電荷を、読出し部１１９に先に転送し出力する。一方、撮像素子領域１０３３では、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。つまり、第一の瞳領域の透過効率が第二の瞳領域の透過効率よりも低い撮像素子領域１０３３では、第一の瞳領域を通過した光束を受光する光電変換部１１１の信号電荷を、読出し部１１９に先に転送し出力する。
【００４６】
以上の構成により、常にＳＮ比の高い像信号が取得可能になり、高精度に距離を測定できる。特に暗い被写体の距離を高精度に測定できる。
【００４７】
第二の信号は、２つの光電変換部１１１、１１２に蓄積された信号電荷の和に対応するため、撮影レンズ１０１の射出瞳１０５の全領域を通過した光束による像信号になる。よって、第二の信号をもとに被写体像（第二画像信号）を取得できる。２つの光電変換部１１１、１１２に蓄積された信号電荷を個別に読出し部に転送し出力してから２つの信号を加算して像信号を生成する場合に比べ、第二の信号を用いた方が、読出し回路ノイズの量が減るため高画質な被写体像を取得できる。
【００４８】
本実施例においては、暫定的に画像信号を取得する際に、第二の転送モードを用いたが、これに限定されるものではない。第一の転送モードを用いても良い。しかし、第二の転送モードを用いた方が、ノイズ低減処理の必要が無いため、高速に画像信号を取得することができる。透過効率が高い側の光電変換部の信号電荷を先に読出し部に転送し、ノイズ低減処理をせずに画像信号を生成しても良い。
【００４９】
また、ステップＳ１０３で、注目画素領域内の各測距画素毎に信号強度の大きい方の画像信号の平均値を信頼度としても良い。
【００５０】
なお、本実施例においては、測距画素としてｘ方向に光電変換部を並置した構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ｙ方向に光電変換部を並置し、ｙ方向の視差画像を取得するように構成した場合においても、統計的処理の信頼度に応じて、先に信号電荷を読み出す光電変換部を決定する構成にすれば良い。また、ｘｙ方向に光電変換部を配置し、ｘｙ方向の視差画像を取得するように構成した場合においても、統計的処理の信頼度に応じて、先に信号電荷を読み出す光電変換部を決定する構成にすれば良い。
【００５１】
また、撮影レンズの射出瞳上の一部領域を通過した光束を光電変換部に導く導光手段として、マイクロレンズを用いたが、これに限定されるものではない。導波路やプリズムなど、光の伝播を制御できるものであれば良い。特に導波路を用いると、撮像素子の画素サイズが小さい場合にも、効率良く導光することができる。
【００５２】
（実施例２）
本実施例におけるデジタルカメラ１００では、撮像素子内の画素領域毎に転送モードを
変える。本実施例にかかるデジタルカメラ１００の構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。以下では、主に信号読み出し制御について詳細に説明する。
【００５３】
撮影レンズの口径食が無い場合でも、撮影レンズがズームレンズの場合は、射出瞳の光軸方向の位置が変わるため、透過効率は変化する。初期条件においては、図３に示すように、撮像素子１０３中の各測距画素１１０の光軸１２０は、全て射出瞳１０５の中心点を通る。しかし、ズーム位置が変わると射出瞳の光軸方向の位置が変わる。射出瞳１０５’の位置が初期条件の射出瞳１０５と異なる場合は、図７に示すように、撮像素子１０３の周辺に配置された測距画素１１０の光軸１２０は、射出瞳１０５’の中心点を通らない。よって、測距画素１１０中の光電変換部１１１、１１２に対応する瞳領域は、射出瞳１０５’の中心点に対して偏心し、透過効率が変わる。
【００５４】
射出瞳１０５’の位置が初期条件の射出瞳１０５と異なり、撮像素子１０３から遠く被写体に近い側にある場合について、図８、図９を用いて詳細に説明する。図は撮像素子１０３の要部上面図であり、網掛けを施した光電変換部が上記条件において第一の転送モード時に信号が先に読み出される光電変換部（第一の光電変換部）である。また、網掛けを施していない光電変換部が上記条件において第二の転送モード時に信号が先に読み出される光電変換部（第一の光電変換部）である。図９（ａ）は、撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０における光電変換部１１２に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。黒いほど透過率が高く、白いほど透過率が低い。同様に図９（ｂ）は撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の瞳領域）に対応する。図９（ｃ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたもので、横軸がｘ軸座標、縦軸が透過率である。実線が光電変換部１１２に対応する透過率分布（右偏心瞳領域に対応）、点線が光電変換部１１１に対応する透過率分布（左偏心瞳領域に対応）である。
【００５５】
被写体からの光束が前記撮像光学系に入射してから前記光電変換部に達するまでのそれぞれの瞳領域における透過効率は、図９（ａ）および（ｂ）に示した射出瞳１０５’内の透過率分布を積分した値である。撮像素子１０３の中心付近に配置された測距画素１１０においては、右偏心瞳領域の透過効率および左偏心瞳領域の透過効率は略同じである。よって、各瞳領域を通過した光束による被写体像信号の大きさは略同じである。
【００５６】
図９（ｄ）は図８に示す撮像素子領域１０３２の測距画素１１０における光電変換部１１２に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。図９（ｅ）は図８に示す撮像素子領域１０３２の測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の瞳領域）に対応する。図９（ｆ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたものである。元の透過率分布が射出瞳に対して偏心しているため、透過効率が異なる。図９（ｄ）に示すように、瞳の中心点に対する透過率が高い領域の偏心量が小さい場合は透過効率の低下量が小さい。一方、図９（ｅ）に示すように、瞳の中心点に対する透過率が高い領域の偏心量が大きい場合は透過効率の低下量が大きい。よって、撮像素子領域１０３２の測距画素１１０においては、左偏心瞳領域の透過効率は右偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。つまり、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。
【００５７】
図９（ｇ）は図８に示す撮像素子領域１０３３の測距画素１１０における光電変換部１１２に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、左偏心瞳領域（第二の瞳領域）に対応する。図９（ｈ）は撮像素子領域１０３３の測距画素１１０における光電変換部１１１に対応する射出瞳１０５’上での瞳透過率分布を表わし、右偏心瞳領域（第一の
瞳領域）に対応する。図９（ｉ）はｘ軸断面における透過率分布を表わしたものである。同様に、撮像素子領域１０３３の測距画素１１０においては、右偏心瞳領域の透過効率は左偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。よって、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。
【００５８】
一方、射出瞳１０５”の位置が初期条件の射出瞳１０５と異なり撮像素子１０３に近い側にある場合は、測距画素１１０中の光電変換部１１１、１１２に対応する瞳領域は、射出瞳１０５”の中心点に対して、反対側に偏心する（図７）。この場合は、逆に撮像素子領域１０３２の測距画素１１０においては、右偏心瞳領域の透過効率は左偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。つまり、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。また、撮像素子領域１０３３の測距画素１１０においては、左偏心瞳領域の透過効率は右偏心瞳領域の透過効率より高い値になる。よって、左偏心瞳領域を通過した光束による像信号は、右偏心瞳領域を通過した光束による像信号よりも大きくなる。
【００５９】
このように、ズーム位置に応じて撮影レンズの射出瞳の位置が変化した場合、その位置関係に応じて、各瞳領域を通過した光束による像信号の大きさは、撮影条件に応じて異なる。射出瞳位置が初期条件より撮像素子側に有る場合（図７の１０５”）の、各転送モードで信号電荷を先に読出し部に転送する光電変換部は、次のようになる。
【００６０】
第一の転送モードでは、図８の撮像素子領域１０３２では、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力し、撮像素子領域１０３３では、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。
【００６１】
第二の転送モードでは、図８の撮像素子領域１０３２では、光電変換部１１２に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力し、撮像素子領域１０３３では、光電変換部１１１に蓄積された信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。
【００６２】
一方、射出瞳位置が初期条件より被写体側に有る場合（図７の１０５’）の、各転送モードで信号電荷を先に読出し部に転送する光電変換部は、次のようになる。
【００６３】
第一の転送モードでは、図８の撮像素子領域１０３２中の測距画素１１０では光電変換部１１２の信号電荷を先に読出し部に転送し出力し、撮像素子領域１０３３中の測距画素１１０では光電変換部１１１の信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。
【００６４】
第二の転送モードでは、図８の撮像素子領域１０３２中の測距画素１１０では光電変換部１１１の信号電荷を先に読出し部に転送し出力し、撮像素子領域１０３３中の測距画素１１０では光電変換部１１２の信号電荷を先に読出し部に転送し出力する。
【００６５】
図１０に示すように撮像素子１０３上に被写体像が形成されている場合の、本実施例による処理フローを図１１に示す。まず、ステップＳ２０１で、暫定的に光電変換部１１１および１１２の信号電荷に対応する信号（暫定画像信号）を取得する。このときの転送モードは任意であって構わないが、本実施例では、第二の転送モードで測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する。ステップＳ２０２で、制御部１０４は、暫定画像信号に基づいて、撮像素子１０３内を複数の画素領域（１０３４、１０３５、１０３６）に分割する。画素領域の分割は、輝度レベルや色相による被写体分離や顔認識などの被写体認識など、公知の技術を用いて行う。ステップＳ２０３で、制御部１０４は、分割した複数の画素領域から注目画素領域を決定する。
【００６６】
ステップＳ２０４で、制御部１０４は、注目画素領域に対応する第一の画像信号と第三
の画像信号を用いて信頼度を算出する。画像信号は、一般的な信号に対して、空間方向の相関が非常に高いため、隣接画素領域の画像信号を用い、輝度や色相の連続性を考慮した処理を施すことにより、ノイズ低減ができる。この時、注目画素の画素信号と隣接画素の画素信号の類似度が高いほど、ノイズ低減の効果は高い。よって、注目画素の画素信号と隣接画素の画素信号の輝度レベルの類似度を算出し、信頼度とする。類似度の指標として輝度レベルを用いると、ＲＧＢ画素のＧ画素の画像信号のみで算出できるため、計算規模を小さくでき、高速に信頼度を算出できる。類似度の指標として、色相情報を用いても良い。色相情報を用いると、Ｇ画素だけでなく、Ｒ画素およびＢ画素の画像信号を用いるため、計算時間は必要となるが、より高精度に類似度を判定できる。
【００６７】
次に、ステップＳ２０５で、制御部１０４は、信頼度が設定した所定の閾値以上かを判定する。信頼度が閾値以上の場合（S２０５−ＹＥＳ）は、注目画素の画像信号と隣接画
素の画像信号との類似度が高く、統計的処理によるノイズ低減効果が大きい。したがって、第一の転送モードで撮像素子中の全測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する（Ｓ２０６）。信頼度が閾値未満の場合（Ｓ２０５−ＮＯ）は、注目画素の画像信号と隣接画素の画像信号との類似度が低く、統計的処理によるノイズ低減効果が小さい。したがって、第二の転送モードで撮像素子中の全測距画素の光電変換部から第一の画像信号と第三の画像信号を取得する（Ｓ２０７）。次に、ステップＳ２０８で、制御部１０４は、第一の画像信号と第三の画像信号から像ずれ量を算出し、被写体の距離を測定する。ステップＳ２０８で、全ての画素領域を処理したかを判別し、終了していなければステップＳ２０３に戻り、別の画素領域を選択して同様の処理を行う。
【００６８】
以上の構成により、常にＳＮ比の高い像信号が取得可能になり、高精度に距離を測定できる。特に暗い被写体の距離を高精度に測定できる。
【００６９】
なお、測距画素は撮像素子全面に配置しても良いし、一部の領域に配置しても良い。また、本発明による測距装置により取得した距離情報をもとに、フォーカス用レンズの位置を制御しオートフォーカス動作を行っても良いし、ピント面からの距離に応じてボケを付加するなど画像の加工を行っても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１０１  撮影レンズ
１０３  撮像素子
１１０  測距画素
１１１  光電変換部
１１２  光電変換部
１１９  増幅読出し部
【図１】
2015015704.tif 000006
【図２】
2015015704.tif 000007
【図３】
2015015704.tif 000008
【図４】
2015015704.tif 000009
【図５】
2015015704.tif 000010
【図６】
2015015704.tif 000011
【図７】
2015015704.tif 000012
【図８】
2015015704.tif 000013
【図９】
2015015704.tif 000014
【図１０】
2015015704.tif 000015
【図１１】
2015015704.tif 000016