(57)【要約】【課題】簡単な構成で反射光成分の影響を低減して精度よく焦点検出を行う。【解決手段】撮像部１０２は１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子１０７と撮影レンズ１０５の射出瞳上又はその近傍に配置された偏光素子１０６とを有し、偏光素子は、互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成され、偏光領域と受光素子とが対応づけられて撮像素子は複数の像が出力する。画像処理部１０３は複数の像の各々を所定のサイズの複数のブロックに分割し、互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る。さらに、画像処理部はブロック偏光情報に応じて偏光度が所定の閾値よりも小さいブロックを複数の像の各々において選択ブロックとして選択し、互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して当該位相差に応じて焦点検出を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置された偏光素子とを有する撮像手段から出力される複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記偏光素子は、互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成され、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光して前記複数の像が出力されており、
前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割手段と、
前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出手段と、
前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択手段と、
前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズは前記受光素子と前記撮影レンズの射出瞳とが共役関係となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記偏光度算出手段は、前記複数の像の各々において前記ブロックの各々についてその平均輝度を求めて、互いに対応するブロックにおける平均輝度の差の絶対値を前記ブロック偏光情報とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記偏光素子は第１の偏光領域および第２の偏光領域を備え、前記第１の偏光領域および前記第２の偏光領域はその偏光方向が９０度異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記偏光素子は第１の偏光領域、第２の偏光領域、第３の偏光領域、および第４の偏光領域を備え、前記第１の偏光領域、前記第２の偏光領域、前記第３の偏光領域、および前記第４の偏光領域はその偏光方向が４５度異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記焦点検出手段は、前記選択ブロックの各々について前記位相差に応じて前記撮像部と被写体との距離を示す距離情報を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記焦点検出手段は、前記選択ブロックを除く他のブロックについて、隣接する選択ブロックに係る距離情報に応じてブロック間補間処理を行って、前記他のブロックに係る距離情報を求めることを特徴とする請求項６に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記焦点検出手段は、前記選択ブロックを除く他のブロックについてコントラストを検出して、当該コントラストに応じて前記他のブロックに係る距離情報を求めることを特徴とする請求項６に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、前記コントラストの検出を行う際、前記位相差に応じて前記撮像部に備えられたフォーカスレンズの移動範囲を決定することを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
フォーカスレンズを備える撮影レンズ部と、撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、前記撮影レンズ部の射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを備え、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光して複数の像を出力する撮像手段と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出装置で得られた焦点検出結果に応じて前記フォーカスレンズを光軸に沿って移動して合焦状態とするフォーカス移動手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記フォーカス移動手段によって合焦状態とされると、前記複数の像を合成処理して合成画像として出力する画像合成手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを有し、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光する撮像手段から複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、
前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割ステップと、
前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出ステップと、
前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択ステップと、
前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを有し、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光する撮像手段から複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、
前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、
前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割ステップと、
前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出ステップと、
前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択ステップと、
前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ又はビデオカメラなどの撮像装置で用いられる焦点検出装置に関し、特に、撮影光学系の光路を複数の光路に分割してこれら複数の光路における位相差を求めて焦点検出を行う焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置において、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を分割して、これら光束における位相差を求めて被写体までの距離又は焦点を検出することが行われている。上記の位相差焦点検出手法では、反射光成分が存在すると、当該反射光成分に関して直接光とは異なる位相差が生じてしまい、実際の被写体の距離を精度よく求められないことがある。
【０００３】
このような問題を回避するため、一般に、撮影光学系に偏光フィルターを装着して、当該偏光フィルターによって反射光成分を除去して焦点検出を行う手法が知られている。
【０００４】
一方、互いに異なる偏光特性を有する複数の偏光フィルターを撮影光学系の瞳位置に配置して、偏光した光を、偏光ビームスプリッタなどを用いて分離するようにしたものがある（特許文献１参照）。そして、ここでは、分離後の光に応じて得られた複数の像の相対的なズレに基づいて焦点状態を検出するようにしている。
【０００５】
同様に、撮像素子上に互いに偏光方向が異なる複数の偏光フィルターを配置して、偏光フィルターを通過した光（偏光した光）を偏光ビームスプリッタなどによって分離するようにしたものがある（特許文献２参照）。そして、ここでは、分離後の光に応じて得られた複数の像において被写体の同一領域の相対的なズレに基づいて焦点状態を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６６７３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８６８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、偏光フィルターを用いて撮影を行う際には、偏光成分を除去するため偏光フィルターの回転方向を調整する必要がある。よって、連続的に移動する動体などを撮影する際には、偏光フィルターの回転方向を動体の移動に合わせて調整することが難しい。
【０００８】
また、上述の特許文献１又は２に記載の撮像装置においては、偏光した光を分離するため偏光ビームスプリッタが必要となるばかりでなく、複数の撮像素子が必要となってしまう。つまり、特許文献１又は２に記載の撮像装置において、その構成が複雑となるばかりでなく、コストアップとなってしまうという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で反射光成分の影響を低減して精度よく焦点検出を行うことのできる焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による焦点検出装置は、撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置された偏光素子とを有する撮像手段から出力される複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記偏光素子は、互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成され、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光して前記複数の像が出力されており、
前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割手段と、前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出手段と、前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択手段と、前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による撮像装置は、フォーカスレンズを備える撮影レンズ部と、撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、前記撮影レンズ部の射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを備え、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光して複数の像を出力する撮像手段と、上記の焦点検出装置と、前記焦点検出装置で得られた焦点検出結果に応じて前記フォーカスレンズを光軸に沿って移動して合焦状態とするフォーカス移動手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による制御方法は、撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを有し、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光する撮像手段から複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割ステップと、前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出ステップと、前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択ステップと、前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による制御プログラムは、撮像面に配置された１つのマイクロレンズに対応して複数の受光素子を有する撮像素子と、撮影レンズの射出瞳上又はその近傍に配置され互いに偏光特性が異なる複数の偏光領域が形成された偏光素子とを有し、前記偏光領域と前記受光素子とが対応づけられて前記偏光領域を通過した光を前記受光素子で受光する撮像手段から複数の像を受けて、当該複数の像に応じて焦点検出を行う焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、前記複数の像の各々を予め定められたサイズの複数のブロックに分割するブロック分割ステップと、前記複数の像の各々において互いに対応するブロックを比較してその偏光度を求めてブロック偏光情報を得る偏光度算出ステップと、前記ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを前記複数の像の各々において選択ブロックとして選択するブロック選択ステップと、前記複数の像の各々において互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ブロック偏光情報に応じて、その偏光度が予め定められた閾値よりも小さいブロックを選択ブロックとし、互いに対応する選択ブロックを比較してその視差である位相差を検出して、当該位相差に応じて焦点検出を行うようにしたので、簡単な構成で反射光成分の影響を低減して精度よく焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す撮像部において撮影レンズ、偏光フィルター、および撮像素子の配置関係を説明するための図である。
【図３】図２に示す偏光フィルターの構造の一例を説明するための図であり、（ａ）は偏光フィルターの一例を光軸方向から示す図、（ｂ）は偏光フィルターの他の例を光軸方向から示す図である。
【図４】図２に示す撮像素子について１画素分の構造を説明するための図であり、（ａ）は１画素を光軸方向から見た図、（ｂ）は１画素を横方向（光軸方向に交差する方向）から見た断面図である。
【図５】図１に示す偏光フィルターおよび撮像素子と光路との関係を説明するための図であり、（ａ）は光路の一例を示す図、（ｂ）は光路の他の例を示す図である。
【図６】図１に示すカメラにおける位相差検出および焦点検出を説明するための図であり、（ａ）は合焦状態を示す図、（ｂ）は焦点位置が結像面から離れている状態を示す図である。
【図７】図１に示す画像処理部において行われる画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】図１に示す画像処理部で行われる画像処理を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す偏光フィルターの構造についてその一例を示す図であり、（ａ）は偏光フィルターの一例を光軸方向から示す図、（ｂ）は偏光フィルターの他の例を光軸方向から示す図である。
【図１１】図９に示す撮像素子について１画素分の構造を説明するための図であり、（ａ）は１画素を光軸方向から見た図、（ｂ）は１画素を横方向（光軸方向に交差する方向）の一角度から見た断面図、（ｃ）は１画素を横方向の一角度から見た断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す画像処理部で行われる画像処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１２に示す画像処理部で行われる画像処理を説明するためのブロック図である。
【図１５】図１２に示すコントラスト検出部で行われるコントラスト検出の際のフォーカス移動量とコントラストとの関係を説明するための図であり、（ａ）はコントラスト検出の一例を示す図、（ｂ）はコントラスト検出の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。
【００１８】
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１０１であり、撮像部１０２および画像処理部１０３を備えている。カメラ１０１では、撮像部１０２による撮像の結果得られた画像データを画像処理部１０３で処理して画像出力として出力する。なお、図示の画像処理部１０３においては、主に焦点検出および距離情報の取得に関するブロックのみが示されている。
【００１９】
撮像部１０２は、撮影レンズユニット（以下単に撮影レンズ又は撮影レンズ部と呼ぶ）１０５、偏光フィルター１０６、および撮像素子１０７を備えており、撮影レンズ１０５にはフォーカスレンズ（図示せず）が含まれている。そして、撮影レンズ１０５および偏光フィルター１０６を介して入射した光学像は撮像素子１０５の受光面（結像面又は撮像面ともいう）に結像される。撮像素子１０５は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサーであり、光学像に応じた画像データを生成して、当該画像データを画像処理部１０３に送る。
【００２０】
画像処理部１０３は、分離部１０８、カメラ信号処理部１０９、ブロック分割部１１０、偏光検出部１１１、ブロック選択部１１２、位相差検出部１１３、距離情報計算部１１４、ブロック間補間部１１５、フォーカス位置決定部１１６、およびフォーカス移動部１１７を有している。そして、画像処理部１０３は、後述するようにして、撮影部１０２の出力を受けて、画像（後述するＡ像およびＢ像）の位相差に応じて距離情報を得るととともに、合焦判定を行ってフォーカス位置の調整を行い、画像出力を出力する。
【００２１】
図２は、図１に示す撮像部１０２において撮影レンズ、偏光フィルター、および撮像素子の配置関係を説明するための図である。
【００２２】
図２は光軸２０１を横切る方向から見た図であり、物体面２０２と結像面２０３との間に撮影レンズ２０４および２０５が位置する。これら撮影レンズ２０４および２０５は、図１に示す撮影レンズ１０５に相当するものであり、物体面２０２上の被写体（物体）を結像面２０３上に結像する。そして、撮影レンズ２０４および２０５の間には絞り位置２０６が存在し、当該絞り位置が撮影レンズの瞳位置（射出瞳位置）となる。
【００２３】
なお、図２においては、撮影レンズとして撮影レンズ２０４および２０５の２枚が示されているが、撮影レンズの枚数は２枚に限らず、少なくとも１枚であればよい。
【００２４】
さらに、絞り位置２０６の後段において、撮影レンズ２０４および２０５の間には、偏光フィルター（偏光素子ともいう）２０７が配置されている。当該偏光フィルター２０７は図１に示す偏光フィルター１０６に相当するものであって、後述するように上側部２０７ａと下側部２０７ｂとにおいて、互いに異なる偏光特性を有している。この偏光フィルター２０７は、絞り位置２０６の近傍に配置され、偏光フィルター２０７の位置は撮影レンズの略瞳位置となっている。
【００２５】
図３は、図２に示す偏光フィルター２０７の構造を説明するための図である。そして、図３（ａ）は偏光フィルター２０７の一例を光軸方向から示す図であり、図３（ｂ）は偏光フィルター２０７の他の例を光軸方向から示す図である。
【００２６】
図３（ａ）において、偏光フィルター２０７は光軸に対して対称な２つの偏光領域３０１および３０２（第１の偏光領域および第２の偏光領域）に分割されており、偏光領域３０１および３０２は互いに異なる偏光特性を有している。
【００２７】
なお、図示の例では、偏光領域３０１および３０２はそれぞれ上側部２０７ａおよび下側部２０７ｂに対応するか又は偏光領域３０１および３０２はそれぞれ下側部２０７ｂおよび上側部２０７ａに対応する。
【００２８】
図示の例では、偏光フィルター２０７は、光軸を中心として、図中左右で互いに異なる偏光特性（偏光方向）を備えている。つまり、偏光領域３０１は、図中縦方向（以下必要に応じて０度方向という）の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域３０２は、図中横方向（以下必要に応じて９０度方向という）の偏光を通過する偏光特性を有している。
【００２９】
図３（ａ）に示す例では、偏光方向が縦方向および横方向の偏光領域を有する偏光フィルターが示されているが、偏光フィルターは２つの偏光領域における偏光方向が互いに９０度異なっていればよい。
【００３０】
図３（ｂ）に示す例では、偏光フィルター２０７は光軸に対して対称な２つの偏光領域３０３および３０３（第１の偏光領域および第２の偏光領域）に分割されており、偏光領域３０１および３０２は互いに異なる偏光特性を有している。そして、偏光領域３０３は図中左下から右上方向（以下必要に応じて４５度方向という）の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域３０４は、図中左上から右下方向（以下必要に応じて１３５度方向という）の偏光を通過する偏光特性を有している。このように、偏光領域３０３および３０４はその偏光方向が互いに９０度異なっている。
【００３１】
再び、図２を参照して、撮影レンズ２０６の後段には撮像素子２０８が配置されている。この撮像素子２０８は撮像素子１０７に相当する。図示の例では、撮像素子２０８は３画素を有しており、つまり、３画素の画像データを生成しており、図中縦に配列された画素に対応して３つのオンチップレンズ（マイクロレンズともいう）が配置されている。そして、オンチップレンズの各々に対応して１組の受光素子が配置されている。つまり、各画素は２つの受光素子を有している。
【００３２】
ここでは、上側に位置するオンチップレンズ２０８ａに対して受光素子２０９ａおよび２０９ｂが対応し、中央に位置するオンチップレンズ２０８ｂに対して受光素子２１０ａおよび２１０ｂが対応している。そして、下側に位置するオンチップレンズ２０８ｃに対して受光素子２１１ａおよび２１１ｂが対応している。
【００３３】
撮像素子２０８は、撮影レンズ２０４および２０５の略焦点位置に配置されているので、受光素子２０９ａ〜２１１ｂの各々は同一の被写体像（光学像）を同時に受光することになる。つまり、後述するように、受光素子２０９ａ〜２１１ｂの各々において光学像を受光した結果生成される画像は同時に撮影された画像となる。
【００３４】
図４は、図２に示す撮像素子２０８について１画素分の構造を説明するための図である。そして、図４（ａ）は１画素を光軸方向から見た図であり、図４（ｂ）は１画素を横方向（光軸方向に交差する方向）から見た断面図である。
【００３５】
画素４０１は、１つのオンチップレンズ４０２と２つの受光素子４０３および４０４を備えている。図４（ａ）に示すように、受光素子４０３および４０４は、光軸に交差する方向（図中横方向）に配列されており、光軸中心に対して左側に受光素子４０３が配置され、右側に受光素子４０４が配置されている。図示の受光素子の配列は、図３に示す偏光フィルター２０７の分割方向に対応している。
【００３６】
例えば、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すように、偏光領域が左右に分割されている場合には、受光素子４０３および４０４は、当該左右に分割された偏光領域に対応して左右方向に配列されることになる。言い換えると、受光素子４０３および４０４の配列に応じて偏光領域の分割方向が決定されることになる。
【００３７】
図５は、図１に示す偏光フィルターおよび撮像素子と光路との関係を説明するための図である。そして、図５（ａ）は光路の一例を示す図であり、図５（ｂ）は光路の他の例を示す図である。
【００３８】
図５（ａ）および図５（ｂ）において、偏光フィルター５０２およびオンチップレンズ５０３の中心を結ぶ線５０１は光軸に相当する。偏光フィルター５０２には上側の偏光領域５０２ａおよび下側の偏光領域５０２ｂが形成されており、これら偏光領域５０２ａおよび５０２ｂは互いにその偏光特性が異なる。
【００３９】
図示の例では、オンチップレンズ５０３は画素５０４に対応しており、画素５０４は２つの受光素子５０４ａおよび５０４ｂを有している。ここでは、光路の説明のために、受光素子５０４ａおよび５０４ｂはオンチップレンズ５０３と分けて図示されている。そして、オンチップレンズ５０３の瞳位置５０５は図２に示す結像面２０３に対応しており、オンチップレンズ５０３を通過した光は受光素子５０４ａおよび５０４ｂの受光面５０６で受光される。
【００４０】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示す例では、偏光フィルター５０２において、偏光領域５０２ａおよび５０２ｂは図中上下方向に分割されているので、受光素子５０４ａおよび５０４ｂは当該偏光領域５０２ａおよび５０２ｂに対応して図中上下方向に配列されている。なお、当然のことながら、偏光領域５０２ａおよび５０２ｂが左右方向（図５において紙面の表側から裏側に向かう方向）に分割されていれば、受光素子５０４ａおよび５０４ｂは左右方向に配列されることになる。
【００４１】
ここで、図中破線で示すように、受光面５０６および偏光フィルター５０２はオンチップレンズ５０３によって共役関係に配置されている。つまり、偏光フィルター５０２および受光面５０６は結像関係を有することになって、偏光フィルター５０２を通過した光（光学像）は、偏光フィルター５０２を通過した位置における光路に対応する受光面５０６上に投影されることになる。
【００４２】
例えば、図５（ａ）に示すように、偏光領域５０２ａを通過した光はオンチップレンズ５０３を通過した後、下側に位置する受光素子５０４ａの受光面に投影されることになる。同様に、図５（ｂ）に示すように、偏光領域５０２ｂを通過した光はオンチップレンズ５０３を通過した後、上側に位置する受光素子５０４ｂの受光面に投影されることになる。
【００４３】
前述のように、偏光５０２ａおよび５０２ｂは、互いに異なる偏光特性を有しているので、受光素子５０４ａおよび受光素子５０４ｂが受光する光は互いに異なる偏光特性を有することになる。
【００４４】
再び図２を参照して、偏光領域２０７ａを通過した光は、撮像素子２０８において下側に位置する受光素子２０９ａ、２１０ａ、および２１１ａで受光される。同様にして、偏光領域２０７ｂを通過した光は、撮像素子２０８において上側に位置する受光素子２０９ｂ、２１０ｂ、および２１１ｂで受光される。従って、図２において上側に位置する受光素子受光素子２０９ｂ、２１０ｂ、および２１１ｂの組から出力される画像と下側に位置する受光素子２０９ａ、２１０ａ、および２１１ａの組から出力される画像とは、互いに異なる偏光特性を有することになる。
【００４５】
前述のように、撮像素子２０８において各受光素子は同一の被写体像（光学像）を同時に受光するので、上記の受光素子の各組から出力される画像は、同時に撮影され互いに異なる偏光特性を有する画像となる。以下の説明では、受光素子２０９ａ、２１０ａ、および２１１ａの組から出力される画像をＡ像と呼び、受光素子２０９ｂ、２１０ｂ、および２１１ｂの組から出力される画像をＢ像と呼ぶ。
【００４６】
図６は、図１に示すカメラにおける位相差検出および焦点検出を説明するための図である。そして、図６（ａ）は合焦状態を示す図であり、図６（ｂ）は焦点位置が結像面から離れている状態を示す図である。
【００４７】
図６（ａ）および図６（ｂ）において、光軸６０１はおよび結像面６０２はそれぞれ図５に示す光軸５０１および結像面５０５に相当する。絞り位置６０３は図２に示す絞り位置２０６に相当し、絞り位置２０６の後段に偏光フィルター６０４が配置されている。この偏光フィルター６０４は図２に示す偏光フィルター２０７又は図５に示す偏光フィルター５０２に相当する。そして、偏光フィルター６０４の後側には撮影レンズ６０５が位置し、撮影レンズ６０５の後段には撮像素子６０６が位置する。
【００４８】
なお、撮像素子６０６においてＡ像に係る受光素子は斜線で示され、Ｂ像に係る受光素子は白抜きの四角形で示されている。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、合焦状態の場合には、撮影レンズ６０５を通過した光は結像面６０２上に結像する。この際、偏光フィルター６０４において、上側に位置する偏光領域６０４ａを通過した光と下側に位置する偏光領域６０４ｂを通過した光とは、互いに隣接する受光素子に入射する。
【００５０】
一方、図６（ｂ）に示すように、焦点位置が結像面から離れていると、撮影レンズ６０５通過した光は、焦点位置６０７で結像して、結像面６０２上において互いに離れた位置にある受光素子に入射してしまう。このように、合焦状態（図６（ａ））と焦点外れの状態（図６（ｂ））とにおいては、結像後において光が入射する受光素子（つまり、受光素子の位置）が異なることになって、この位置の差を位相差として求めれば、合焦位置を求めることができる。
【００５１】
言い換えると、Ａ像およびＢ像の位相差を求めれば、合焦状態の判定と合焦する方向および焦点外れ量とを知ることができる。これによって、カメラから被写体までの距離を示す距離情報を得ることができる。
【００５２】
図７は、図１に示す画像処理部１０３において行われる画像処理を説明するためのフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートに係る処理は、図１には示されていないが、ＣＰＵなどの制御部の制御下で行われる。
【００５３】
ここで、図１、図７、およびを参照して、分離部１０８は撮像部１０２の出力である画像データ（つまり、ここでは、Ａ像およびＢ像）を読み出して（ステップＳ７０２）、画像データからＡ像およびＢ像を分離する（ステップＳ７０３）。そして、Ａ像およびＢ像はカメラ信号としてカメラ信号処理部１０９に与えられる。なお、撮像素子１０７の出力においてＡ像およびＢ像が分離された状態としてもよい。
【００５４】
カメラ信号処理部１０９は、カメラ信号（つまり、Ａ像およびＢ像）に対して、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、デモザイク処理、およびアパーチャー処理などのカメラ信号処理を行って、処理済みカメラ信号とする（ステップＳ７０４）。そして、カメラ信号処理部１０７は、制御部の制御下で処理済みカメラ信号について合焦判定を行うか否かを判定する（ステップＳ７０５）。
【００５５】
合焦判定を行うと判定されると（ステップＳ７０５において、ＹＥＳ）、制御部の制御下で、ブロック分割部１１０は、Ａ像およびＢ像の各々を所定の大きさの複数のブロックに分割する（ステップＳ７０６）。
【００５６】
図８は、図１に示す画像処理部１０３で行われる画像処理を説明するためのブロック図である。
【００５７】
図８に示すように、ブロック分割部１１０は、例えば、Ａ像およびＢ像の各々について横方向に４ブロック、縦方向に３ブロックの合計１２個のブロック（矩形状のブロック）に分割する。そして、ブロック分割部１１０はブロック分割後のＡ像８０１およびＢ像８０２を得る。なお、図８においては、Ａ像８０１およびＢ像８０２はその偏光が異なるので、Ａ像８０１については右下斜線で示され、Ｂ像８０２については右上斜線で示されている。
【００５８】
上記のブロックのサイズ（大きさ）は、撮像素子１０７の画素数、撮影レンズ１０５の焦点距離、および被写体距離などに応じて決定される。Ａ像８０１およびＢ像８０２は、被写体距離および撮影レンズ（つまり、ここでは、フォーカスレンズ）位置との関係によって視差が生じており、当該視差よりも大きいブロックサイズとすることが望ましい。
【００５９】
一方、視差が生じない場合、例えば、被写体が無限遠にあってパンフォーカス状態である場合にはブロックサイズを１画素単位とするようにしてもよい。
【００６０】
Ａ像８０１およびＢ像８０２は偏光検出部１１１に与えられ、偏光検出部１１１は、Ａ像８０１およびＢ像８０２の各々についてブロック単位でその偏光度を検出してブロック偏光情報を得る（ステップＳ７０７）。
【００６１】
ステップＳ７０７の処理では、例えば、偏光検出部１１１は、Ａ像８０１およびＢ像８０２の各々においてブロック毎に平均輝度を求める。そして、偏光検出部１１１は、Ａ像８０１およびＢ像８０２の対応するブロックにおける平均輝度の差を求めて、ブロック平均輝度差とする。さらに、偏光検出部１１１はブロック平均輝度差の絶対値をブロック偏光情報とする。
【００６２】
図８に示す例では、偏光検出部１１１はブロック分割後のＡ像８０１およびＢ像８０２において、互いに対応するブロックおいてブロック輝度差８０３を求める。そして、ブロック輝度差８０３の絶対値を偏光情報８０４としてブロック単位に得る。ここでは、偏光情報８０４において、絶対値（つまり、ここでは偏光度）が所定の閾値よりも小さいブロックを白抜きブロックで示し、偏光度が所定の閾値以上のブロックを格子線状のブロックで示す。図示の例では、偏光情報８０４において左上のブロックを（０，０）とした際、（１，０）、（１，２）、および（２，２）のブロックにおける偏光度が高いことが示されている。
【００６３】
続いて、ブロック選択部１１２は偏光情報８０４とＡ像８０１およびＢ像８０２とに応じて必要とするブロックを選択する（ステップＳ７０８）。図８に示す例においては、ブロック選択部１１２は偏光情報８０４とＡ像８０１とに応じて、偏光度が低いブロック選択８０５を行ってＡ像選択ブロック情報８０７を得る。同様にして、ブロック選択部１１２は偏光情報８０４とＢ像８０２とに応じて、偏光度が低いブロック選択８０５を行ってＢ像選択ブロック情報８０８を得る。
【００６４】
なお、図８に示す例では、Ａ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８ともに、選択されたブロックは斜線で示されている。そして、選択されたブロックにおいては偏光成分が少なく、反射成分をほとんど含まれない。
【００６５】
位相差計算部１１３はＡ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８に応じてＡ像８０１およびＢ像８０２の視差である位相差を求める（ステップＳ７０９）。つまり、位相差計算部１１３は反射成分が少ない選択ブロックを用いて位相差を求めて、被写体までの距離に起因する位相差を精度よく算出する。
【００６６】
図８に示す例では、位相差計算部１１３はＡ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８において互いに対応する選択ブロックを比較して、ブロック単位で位相差計算８０９を行って位相差情報８１０を求める。ここでは、位相差が得られたブロックについては網目状のブロックで示されている。
【００６７】
続いて、被写体距離算出部１１４は位相差情報８１０に応じて位相差が得られたブロックに関して、当該位相差に基づいてカメラから被写体までの距離を示す距離情報（被写体距離情報ともいう）を算出する（ステップＳ７１０）。この結果、被写体距離算出部１１４では、図８に示す位相差情報８１０において網目状のブロックに関して被写体距離が求められることになる。
【００６８】
次に、ブロック間補間部１１５は、被写体距離が得られなかったブロックについて、隣接するブロックに係る距離情報に応じてブロック間補間処理８１１を行って被写体距離を求める（ステップＳ７１１）。そして、ブロック間補間部１１５は全てのブロックについて被写体距離を有する被写体距離情報８１２を出力する。
【００６９】
図８に示す例では、位相差情報８１０において白抜きブロックについては位相差情報８１０から被写体距離を得ることができないので、ブロック間補間部１１５は隣接ブロックから距離情報に基づいてブロック間補間処理を行って被写体距離を求めることになる。ここでは、ブロック間補間処理８１１によって被写体距離を求めたブロックが点模様のブロックで示されている。
【００７０】
次に、フォーカス位置決定部１１６は被写体距離情報８１２、つまり、焦点検出結果に応じてフォーカス位置を決定する（ステップＳ７１２）。ここでは、フォーカス位置決定部１１６はブロック単位の被写体距離に応じていずれの距離にフォーカスを調整するかを決定する。
【００７１】
続いて、フォーカス移動部１１７は、フォーカス位置決定部１１６で決定されたフォーカス位置に応じて、撮影レンズ１０５に備えられたフォーカスレンズを光軸に沿って移動して合焦状態とする（ステップＳ７１３）。なお、フォーカス位置の決定およびフォーカス移動の手法について画像の中心をフォーカスの対象とする手法および特徴的な被写体をフォーカスの対象とする手法などがある。
【００７２】
ステップＳ７１３の処理の後、処理はステップＳ７０２に戻って、再びＡ像およびＢ像の読み出しが行われる。上述のようにして、合焦が行われた結果、合焦判定を行わないと判定すると（ステップＳ７０５において、ＮＯ）、制御部の制御下で、カメラ信号処理部１０９は偏光情報に応じてＡ像およびＢ像を合成（画像合成）して画像出力（ここでは、合成画像）として出力する（ステップＳ７１４）。そして、画像処理が終了する。
【００７３】
なお、カメラ信号処理部１０９は、合焦判定を行わないと判定した際、分離部１０８で得られたＡ像およびＢ像をカメラ信号処理して画像出力として出力するようにしてもよい。また、図１には示されていないが、Ａ像およびＢ像を合成処理して画像出力して出力する際には、カメラ信号処理部１０９は、図７に示すステップＳ７０７で得られた偏光情報を用いて合成処理を行うことになる。
【００７４】
上述のように、本発明の第１の実施形態では、撮影部１０２によって互いに偏光特性が異なる２つの画像（つまり、Ａ像およびＢ像）を同時に撮影して、これらＡ像およびＢ像に応じて偏光情報を得る。そして、偏光情報に基づいてＡ像およびＢ像についてブロック単位で位相差を求めて、当該位相差に応じて距離情報を得る。ここでは、偏光情報を同時に撮影した画像に基づいて得ているので、例えば、被写体が動体であっても、精度よく距離情報を得ることができる。
【００７５】
さらに、第１の実施形態では、１つのオンチップレンズに対応して２つの受光素子を配列した撮像素子を備えて、撮影レンズの瞳上（射出瞳上）又は近傍に、受光素子の配列に対応する偏光領域を有してこれら偏光領域の偏光特性が互いに異なる偏光フィルターを配置している。これによって、偏光ビームスプリッタなどを用いることなく、簡単な構成で複数の偏光画像を得ることができる。
【００７６】
なお、第１の実施形態では、２枚の偏光画像（つまり、Ａ像およびＢ像）を得て、これら偏光画像に基づいて偏光情報を求める。そして、当該偏光情報に応じてブロック単位に位相差を求めて合焦処理を行い、さらに偏光情報に応じて画像合成を行うようにした。しかしながら、これら一連の処理を全て行う必要はなく、２枚の偏光画像を得て偏光情報に応じて位相差情報又は被写体距離情報を求める焦点検出を行うようにしてもよい。
【００７７】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例について説明する。
【００７８】
図９は、本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。
【００７９】
図示のカメラ９０１は、図１に示すカメラ１０１と同様に、撮像部９０２および画像処理部９０３を備えている。そして、撮像部９０２は、撮影レンズ９０５、偏光フィルター９０６、および撮像素子９０７を有している。また、画像処理部９０３は、分離部９０８、カメラ信号処理部９０９、ブロック分割部９１０、偏光検出部９１１、ブロック選択部９１２、位相差検出部９１３、距離情報計算部９１４、ブロック間補間部９１５、フォーカス位置決定部９１６、およびフォーカス移動部９１７を有している。
【００８０】
図９に示すカメラ９０１で行われる処理は、図１に関連して説明したカメラ１０１とほぼ同様であるが、ここでは、光路を４分割して、互いに異なる４方向の偏光画像に基づいて偏光情報が求められる。
【００８１】
図１０は、図９に示す偏光フィルター９０６の構造についてその一例を示す図である。そして、図１０（ａ）は偏光フィルターの一例を光軸方向から示す図であり、図１０（ｂ）は偏光フィルターの他の例を光軸方向から示す図である。
【００８２】
図１０（ａ）において、偏光フィルター９０６は光軸に対して対称な４つの偏光領域１００１〜１００４（第１の偏光領域、第２の偏光領域、第３の偏光領域、および第４の偏光領域）に分割されており、偏光領域１１０１〜１１０４は互いに異なる偏光特性（偏光方向）を有している。図示の例では、偏光領域１００１は０度方向の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域１００２は４５度方向の偏光を通過する偏光特性を有している。また、偏光領域１００３は９０度方向の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域１００４は１３５度方向の偏光を通過する偏光特性を有している。
【００８３】
図１０（ｂ）に示す例では、偏光フィルター９０６は光軸に対して対称な４つの偏光領域１００５〜１００８（第１の偏光領域、第２の偏光領域、第３の偏光領域、および第４の偏光領域）に分割されており、偏光領域１００５〜１００８は互いに異なる偏光特性を有している。
【００８４】
図示の例では、偏光領域１００５は１３５度方向の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域１００６は０度方向の偏光を通過する偏光特性を有している。また、偏光領域１００７は４５度方向の偏光を通過する偏光特性を有しており、偏光領域１００８は９０度方向の偏光を通過する偏光特性を有している。
【００８５】
偏光フィルター９０６における偏光領域の偏光方向は４５度異なればよく、図１０（ａ）および図１０（ｂ）以外の偏光特性の組み合わせでもよい。
【００８６】
図１１は、図９に示す撮像素子９０７について１画素分の構造を説明するための図である。そして、図１１（ａ）は１画素を光軸方向から見た図であり、図１１（ｂ）は１画素を横方向（光軸方向に交差する方向）の一角度から見た断面図である。また、図１１（ｃ）は１画素を横方向の一角度から見た断面図である。
【００８７】
画素１１０１は、１つのオンチップレンズ１１０２と４つの受光素子１１０３〜１１０６を備えている。図１１（ａ）に示すように、受光素子１１０３〜１１０６は、光軸に交差する方向（図中横方向）に配列されており、図示の受光素子１１０３〜１１０６の配列は、図１０に示す偏光フィルター９０６の分割方向に対応している。つまり、偏光フィルター９０６が４分割されている場合には、受光素子１１０３〜１１０６は分割された光路に対応する位置にそれぞれ配置されることになる。
【００８８】
なお、図９に示す撮像部９０２において、撮影レンズ９０５、偏光フィルター９０６、および撮像素子９０７の配置は図２に示す例と同様である。つまり、偏光フィルター９０６は略瞳位置に配置され、光路を偏光フィルターの横方向から見た場合には図５と同様となる。但し、ここでは、偏光フィルター９０６は４分割されているので、つまり、光路が４分割されているので、偏光フィルター９０６の左上（偏光領域１００１）を通過した光は右下に配置された受光面に投影される。
【００８９】
同様に、偏光フィルター９０６の右上（偏光領域１００２）を通過した光は左下に配置された受光面に投影され、偏光フィルター９０６の左下（偏光領域１００３）を通過した光は右上に配置された受光面に投影される。さらに、偏光フィルター９０６の右下（偏光領域１００４）を通過した光は左上に配置された受光面に投影される。
【００９０】
言い換えると、偏光フィルター９０６において４つの偏光領域を通過した光は１画素における４つの受光素子にそれぞれ投影されることになる。従って、撮像素子９０７の受光素子の配列に応じて互いに異なる偏光特性を有する４つ異なる画像が出力されることになる。以下の説明では、これら４つの画像をそれぞれＡ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像と呼ぶことにする。
【００９１】
図９に示す画像処理部９０３では、Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像の偏光方向に応じて位相差を求めて、当該位相差に応じて被写体距離情報および合焦位置を得る。つまり、ここでは、偏光度が小さい画像同士を組み合わせるか又は偏光度が類似する画像を組み合わせて、位相差を求める。
【００９２】
例えば、全ての画像（Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像）において偏光度が小さい場合には、いずれかの２つ画像を用いて位相差を求めるようにしてよく、複数の組から位相差を求めて平均値などの代表値に応じて位相差を決定するようにしてもよい。また、例えば、Ａ像において偏光度が最大となっている場合には、偏光方向が９０度異なるＤ像は偏光度が最小となる。この際には、Ｂ像およびＣ像が類似の偏光度となるので、Ｂ像およびＣ像の組み合わせによって位相差を求める。
【００９３】
図９に示す画像処理部９０３では、分離部９０８は撮像部９０２の出力である画像データからＡ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像を分離する。そして、カメラ信号処理部９０９はＡ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像についてカメラ信号処理を行う。ブロック分割部９１０は、カメラ信号処理部９０９の出力である処理済みのＡ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像の各々に対してブロック分割処理を行う。
【００９４】
偏光検出部９１１は、Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像についてブロック単位で偏光情報を検出する。ここでは、前述のように、４方向の偏光特性が得られるので、偏光情報として偏光度のみではなく、偏光角度を検出することもできる。つまり、偏光の性質上、１８０度異なる偏光方向では同一の偏光画像となるので、０度、４５度、９０度、および１３５度の偏光方向に応じて偏光角度を検出して、当該偏光角度と偏光度とを偏光情報としてもよい。
【００９５】
なお、ブロック選択部９１２、位相差検出部９１３、距離計算部９１４、ブロック間補間部９１５、フォーカス決定部９１６、およびフォーカス移動部９１７の動作は図１で説明したブロック選択部１１２、位相差検出部１１３、距離計算部１１４、ブロック間補間部１１５、フォーカス決定部１１６、およびフォーカス移動部１１７と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００９６】
また、カメラ信号処理部９０９は４枚の画像（つまり、Ａ像、Ｂ像、Ｃ像、およびＤ像）を合成して画像出力を得るようにしてもよい。さらに、カメラ信号処理部９０９は４枚の画像から１つの画像を選択するようにしてもよく、その平均値を出力する他４枚の画像の加重平均を出力するようにしてもよい。
【００９７】
このようにして、本発明の第２の実施形態においては、互いに偏光特性が異なる４つの偏光領域を有する偏光フィルターを用いることによって、位相差を正確に求められる可能性が増大することになる。なお、第２の実施形態では光路を４分割としたが、偏光フィルターの偏光特性の分割と撮像素子の受光素子の配列とが対応していれば、４分割以外で偏光フィルターを分割するようにしてもよい。
【００９８】
［第３の実施形態］
続いて、本発明の第３の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例について説明する。
【００９９】
図１２は、本発明の第３の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例を示すブロック図である。なお、図１２に示すカメラ１２０１において、図１に示すカメラ１０１と同一の構成要素について同一の参照番号を付して説明を省略する。
【０１００】
図示のカメラ１２０１は、図１に関連して説明した撮像部１０２を備えるとともに、画像処理部１２０３を有している。この画像処理部１２０３は図１に関連して説明した画像処理部１０３の構成要素に加えて、コントラスト検出部１２１８および組合せ部１２１５を備えている。なお、図１２において、フォーカス決定部の機能は図１に示すフォーカス決定部１１６とその機能が異なるので、参照番号１２１６を付す。
【０１０１】
図示のコントラスト検出部１２１８は、ブロック選択部１１２で選択されなかったブロック、つまり、位相差検出が行われないブロックに応じてコントラスト検出を行う。
【０１０２】
図１３は、図１２に示す画像処理部１２０３で行われる画像処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートにおいて、図７に示すフローチャートと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
図７に関連して説明したように、ステップＳ７１０において、被写体距離算出部１１４が位相差情報に応じて位相差が得られたブロックに関して当該位相差に基づいてカメラから被写体までの距離を示す距離情報を算出した後、コントラスト検出部１２１８は位相差検出が行われなかったブロック（以下コントラスト検出ブロックと呼ぶ）に応じてコントラストを検出する（ステップＳ１３０１）。
【０１０４】
図１４は、図１２に示す画像処理部１２０３で行われる画像処理を説明するためのブロック図である。なお、図１４において、図８に示す処理と同一の処理については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【０１０５】
コントラスト検出部１２１８は、ブロック選択部１１２によるブロック選択処理８０５で得られたブロック選択結果であるＡ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８に基づいてコントラスト検出を行うコントラスト検出ブロックを選択する。図１４に示す例では、Ａ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８において斜線で示すブロックに対して位相差計算８０９が行われる。
【０１０６】
続いて、コントラスト検出部１２１８はＡ像選択ブロック情報８０７およびＢ像選択ブロック情報８０８について偏光情報に応じて白抜きで示すブロックのいずれかを選択する。例えば、コントラスト検出部１２１８は、Ａ像およびＢ像において互いに対応するコントラスト検出ブロックにおいてその平均輝度値が小さくかつ反射成分が少ないコントラスト検出ブロックを選択してコントラスト検出ブロック情報１４１１を得る。図示のコントラスト検出ブロック情報１４１１においては、（１，０）のブロックについてはＡ像のブロックが選択され、（１，２）および（２，２）のブロックについてはＢ像のブロックが選択されている。
【０１０７】
コントラスト検出ブロック情報１４１１を得た後、コントラスト検出部１２１８はコントラスト検出ブロックの各々についてそのコントラスト検出１４１２を行う。
【０１０８】
図１５は、図１２に示すコントラスト検出部１２１８で行われるコントラスト検出の際のフォーカス移動量とコントラストとの関係を説明するための図である。そして、図１５（ａ）はコントラスト検出の一例を示す図であり、図１５（ｂ）はコントラスト検出の他の例を示す図である。
【０１０９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）において、横軸はフォーカス移動量であって、フォーカスレンズの移動量を示す。縦軸はコントラストであって、検出対象である画像（ブロック）のコントラストを示す。このコントラストは、例えば、検出対象である画像の分散値、標準偏差、および最大値と最小値との差などに応じて決定される。
【０１１０】
図１５（ａ）に示す例では、コントラスト検出の際には、フォーカスレンズをフォーカス移動可能範囲１５０２の全範囲で光軸に沿って移動させつつ、画像のコントラストを測定する。そして、コントラストのピーク位置１５０３をフォーカス位置とする。そして、このフォーカス位置に応じて距離情報が算出される。
【０１１１】
再び図１３を参照して、コントラスト検出部１２１８は上述のようにしてコントラスト検出ブロックの各々についてコントラスト検出を行い、そのピーク値が決定されたか否かを判定する（ステップＳ１３０２）。ピーク値が決定されないと（ステップＳ１３０２において、ＮＯ）、コントラスト検出部１２１８は、ステップＳ１３０１の処理に戻ってフォーカスレンズを光軸に沿って移動させて再度コントラスト検出を行う。
【０１１２】
なお、コントラスト検出のために行うフォーカス移動量は、前述のように、図１５（ａ）に示すフォーカス移動可能範囲１５０２の全範囲で行ってもよく、位相差検出の結果得られたフォーカス位置を用いて、フォーカス移動範囲を制限して行うようにしてもよい。
【０１１３】
例えば、位相差検出部１１８で得られた位相差に応じてフォーカスレンズ移動量の最小値および最大値を求める。そして、これら最大値および最小値で規定される範囲でフォーカスレンズの移動を行ってコントラスト検出を行うようにしてもよい。
【０１１４】
図１５（ｂ）に示す例では、フォーカスレンズ移動量の最小値１５０４および最大値１５０５で規定されるフォーカス移動範囲１５０６でフォーカスレンズを移動させてコントラスト検出を行い、ピーク値１５０３を決定する。図１５（ｂ）に示すようにして、ピーク値１５０３を決定すれば、フォーカスレンズの移動量を少なくしてピーク値１５０３を決定することができ、コントラスト検出の際における処理時間および演算量が軽減することができる。
【０１１５】
ピーク値が検出されると（ステップＳ１３０２において、ＹＥＳ）、コントラスト検出部１２１８はフォーカス位置に応じて被写体との距離を示す距離情報を生成する。図１４に示す例では、コントラスト検出処理１４１２によって、点模様で示すコントラスト検出ブロックについて被写体との距離を示す距離情報１４１３が生成される。
【０１１６】
図１２に示す組合せ部１２１５には、距離情報計算部１１４から距離情報８１０が与えられるとともに、コントラスト検出部１２１８から距離情報１４１３が与えられる。組合せ部１２１５は距離情報８１０および１４１３を組み合わせて、組合せ距離情報１４１５を得る（ステップＳ１３０３）。この結果、組合せ距離情報１４１５においては全てのブロックについて被写体との距離が示されることになる。
【０１１７】
その後、フォーカス位置決定部１２１６は組合せ距離情報１４１５に基づいてフォーカス位置を決定して（ステップＳ１３０４）、フォーカス移動部１１７に与える。ここでは、フォーカス位置決定部１１６はブロック単位の被写体距離に応じていずれの距離にフォーカスを調整するかを決定する。
【０１１８】
このように、本発明の第３の実施形態では、位相差情報が求められない偏光度の高いブロックについてコントラス検出を行うようにしたので、全てのブロックについて距離情報を得ることができる。その結果、精度よく合焦状態とすることができる。さらに、位相差に応じてコントラスト検出を行う範囲を制限するようにすれば、コントラスト検出に要する処理時間を低減することができる。
【０１１９】
上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、分離部１０８、カメラ信号処理部１０９、およびブロック分割部１１０がブロック分割手段として機能する。また、偏光検出部１１１が偏光度算出手段として機能し、ブロック選択部１１２がブロック選択手段として機能する。
【０１２０】
さらに、位相差検出部１１３、距離情報計算部１１４、およびブロック間補間部１１５が焦点検出手段として機能し、カメラ信号処理部１０９が画像合成手段として機能する。そして、フォーカス決定部１１６およびフォーカス移動部１１７はフォーカス移動手段として機能する。
【０１２１】
なお、図示の例では、少なくとも分離部１０８、カメラ信号処理部１０９、ブロック分割部１１０、偏光検出部１１１、ブロック選択部１１２、位相差検出部１１３、距離情報計算部１１４、およびブロック間補間部１１５が焦点検出装置を構成する。
【０１２２】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【０１２３】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を焦点検出装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを焦点検出装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【０１２４】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくともブロック分割ステップ、偏光度算出ステップ、ブロック選択ステップ、および焦点検出ステップを有している。
【０１２５】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０８，９０８  分離部
１０９，９０９  カメラ信号処理部
１１０，９１０  ブロック分割部
１１１，９１１  偏光検出部
１１２，９１２  ブロック選択部
１１３，９１３  位相差検出部
１１４，９１４  距離情報計算部
１１５，９１５  ブロック間補間部
１１６，９１６  フォーカス決定部
１１７，９１７  フォーカス移動部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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