(57)【要約】【課題】  焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間の差を抑制し、焦点検出のための装置の処理リソースを節約しながら、高精度な焦点検出を可能とすること。【解決手段】  結像光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光をそれぞれ光電変換して得られた第１及び第２の画素信号を用いて、被写体の焦点調節を行う焦点調節装置において、第１及び第２の画素信号から被写体の焦点状態を検出し、検出した第１及び第２の画素信号を、それぞれ予め決められた加算数ずつ加算する。加算した第１及び第２の画素信号を相対的にシフトし、シフトした後に対応する第１の画素信号と第２の画素信号をそれぞれ加算した信号のコントラスト評価値を求め、コントラスト評価値からデフォーカス量を検出する。加算数は、検出された焦点状態に応じて設定される。【選択図】  図１９
2015200826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を形成する結像光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光をそれぞれ光電変換して得られた第１及び第２の画素信号を用いて、前記被写体の焦点調節を行う焦点調節装置において、
前記第１及び第２の画素信号から前記被写体の焦点状態を検出する検出手段と、
前記第１及び第２の画素信号を、それぞれ予め決められた加算数ずつ加算する加算手段と、
前記加算手段により加算された前記第１及び第２の画素信号を相対的にシフトし、シフトした後に対応する前記第１の画素信号と第２の画素信号をそれぞれ加算した信号のコントラスト評価値を求める算出手段と、
前記コントラスト評価値からデフォーカス量を検出する焦点検出手段とを有し、
前記加算手段は、前記検出手段により検出された焦点状態に応じて、前記加算数を設定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記第１の画素信号と第２の画素信号との間の位相差に基づいて、焦点状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記焦点状態が予め決められた閾値よりも低い場合に、前記位相差に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の画素信号は、複数の光電変換部を有する画素から、各光電変換部ごとに出力される信号であって、
前記検出手段は、前記第１及び第２の画素信号を画素ごとに加算した画像信号のコントラストに基づいて、焦点状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記加算手段は、前記焦点状態が予め決められた状態よりも低い場合に、高い場合よりも、前記加算数を多くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項６】
前記加算手段は、前記焦点状態が前記予め決められた状態よりも高い状態を示す予め決められた閾値を超える場合に、前記加算を行わないことを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
【請求項７】
前記加算手段は、前記結像光学系の開口径が予め決められた開口径よりも大きい場合に、小さい場合よりも、前記加算数を多くすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記加算手段により加算された前記第１及び第２の画素信号を、前記異なる瞳領域を通過したそれぞれの入射角に基づいて相対的にシフトして加算することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記加算数に関わらず、前記加算手段により加算された一定の数の前記第１及び第２の画素信号を用いて前記コントラスト評価値を求めることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
被写体の光学像を形成する結像光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光をそれぞれ光電変換して第１及び第２の画像信号を出力する撮像手段と、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出装置により検出された前記デフォーカス量に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
被写体の光学像を形成する結像光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光をそれぞれ光電変換して得られた第１及び第２の画素信号を用いて、前記被写体の焦点調節を行う焦点調節方法において、
検出手段が、前記第１及び第２の画素信号から前記被写体の焦点状態を検出する検出工程と、
加算手段が、前記第１及び第２の画素信号を、それぞれ予め決められた加算数ずつ加算する加算工程と、
算出手段が、前記加算工程で加算された前記第１及び第２の画素信号を相対的にシフトし、シフトした後に対応する前記第１の画素信号と第２の画素信号をそれぞれ加算した信号のコントラスト評価値を求める算出工程と、
焦点検出手段が、前記コントラスト評価値からデフォーカス量を検出する焦点検出工程とを有し、
前記加算工程では、前記検出工程で検出された焦点状態に応じて、前記加算数を設定することを特徴とする焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点調節装置及び該焦点調節装置を有する撮像装置、及び、焦点調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置で行われる焦点検出方法の１つに、撮像素子に形成された焦点検出画素により位相差方式の焦点検出を行う撮像面位相差方式がある。撮像面位相差方式の焦点検出においては、撮像素子に形成された焦点検出画素によりデフォーカス方向とデフォーカス量を同時に検出することが可能であり、高速に焦点調節を行うことができる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、１つの画素に対して、１つのマイクロレンズと複数に分割された光電変換部が形成されている２次元撮像素子を用いた撮像装置が開示されている。分割された光電変換部は、１つのマイクロレンズを介して撮影レンズの射出瞳の異なる領域を透過した光を受光するように構成され、瞳分割を行っている。こういった分割された光電変換部を有する画素（焦点検出画素）から出力されたそれぞれの焦点検出信号から相関量を算出し、相関量から像ずれ量を求めることで、位相差方式の焦点検出を行うことができる。また、特許文献２では、分割された光電変換部から出力された焦点検出信号を画素毎に加算することにより撮像信号を生成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許４４１０８０４号
【特許文献２】特開２００１−０８３４０７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、撮像面位相差方式では、焦点検出信号を取得するための焦点検出画素が受光する光束と撮像画像を取得するための撮像画素が受光する光束が異なる。そのため、撮影レンズの各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）の焦点検出信号への影響と撮像信号への影響が異なる。そのため、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間に差が生じるという課題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間の差を抑制し、焦点検出のための装置の処理リソースを節約しながら、高精度な焦点検出を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、被写体の光学像を形成する結像光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光をそれぞれ光電変換して得られた第１及び第２の画素信号を用いて、前記被写体の焦点調節を行う本発明の焦点調節装置は、前記第１及び第２の画素信号から前記被写体の焦点状態を検出する検出手段と、前記第１及び第２の画素信号を、それぞれ予め決められた加算数ずつ加算する加算手段と、前記加算手段により加算された前記第１及び第２の画素信号を相対的にシフトし、シフトした後に対応する前記第１の画素信号と第２の画素信号をそれぞれ加算した信号のコントラスト評価値を求める算出手段と、前記コントラスト評価値からデフォーカス量を検出する焦点検出手段とを有し、前記加算手段は、前記検出手段により検出された焦点状態に応じて、前記加算数を設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間の差を抑制し、焦点検出のための装置の処理リソースを節約しながら、高精度で高速な焦点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の概略構成図。
【図２】実施の形態における撮像素子の画素配列の概略図。
【図３】実施の形態における画素の概略平面図と概略断面図。
【図４】実施の形態における画素構造と瞳分割の概略説明図。
【図５】実施の形態における結像光学系と撮像素子における瞳分割の概略説明図。
【図６】実施の形態における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との概略関係図。
【図７】実施の形態における第１の焦点検出の処理を示すフローチャート。
【図８】実施の形態における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングの概略説明図。
【図９】実施の形態におけるフィルター周波数帯域の一例を示す図。
【図１０】第１の実施形態におけるフォーカスレンズが最良合焦位置にある場合の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の一例を示す図。
【図１１】フォーカスレンズが最良合焦位置にある場合の第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の一例を示す図。
【図１２】第１の実施形態における第１検出デフォーカス量と第２検出デフォーカス量の一例を示す図。
【図１３】実施の形態におけるリフォーカス処理の概略説明図。
【図１４】実施の形態における第２の焦点検出の処理を示すフローチャート。
【図１５】フォーカスレンズが最良合焦位置にある場合の第２フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の一例を示す図。
【図１６】実施の形態における第２フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のシフト加算信号の一例を示す図。
【図１７】実施の形態におけるコントラスト評価値の一例を示す図。
【図１８】実施の形態におけるリフォーカス可能範囲の概略説明図。
【図１９】第１の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート。
【図２０】第２の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、撮影画像から主被写体領域を決定し、評価領域の評価信号に基づいて焦点調節を行うものとする。
【００１２】
●全体構成
図１は、本発明の実施形態における画像処理装置を含むビデオカメラ（撮像装置）の構成を示す。なお、本実施形態ではビデオカメラについて説明するが、本発明はデジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用できる。また、本実施の形態における撮像装置は、後述するように、結像光学系の射出瞳の瞳分割手段であるマイクロレンズを有する撮像素子を有し、撮像面位相差方式の焦点調節が可能な装置である。
【００１３】
図１において、第１群レンズ１０１は、被写体の光学像を形成する結像光学系の先端に固定配置されている。変倍レンズ群１０２は、光軸方向に進退することで、変倍作用（ズーム機能）を実現する。絞り１０３は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。フォーカスレンズ１０５は、光軸方向に進退することで、焦点調節を行う。第２群レンズ１０４は、絞り１０３とフォーカスレンズ１０５との間に固定配置されている。撮像素子１０６は２次元ＣＭＯＳフォトセンサーと周辺部からなり、結像光学系の結像面に配置される。カメラ信号処理部１０７は、撮像素子１０６が生成した画像信号のγ変換、カラー補間処理等を行う。記憶装置１０８は、例えば、着脱可能なフラッシュメモリ等の記憶媒体に、所定の記録フォーマットで撮影済みの動画や静止画像を記録する。
【００１４】
表示装置１０９ａは、例えば、ＬＣＤ等により構成され、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の焦点状態表示画像等を表示する。タッチディバイス１０９ｂは、表示装置１０９ａ等に重畳されるように配置され、撮像装置本体の様々な操作をすることができる。
【００１５】
ズームアクチュエータ１１０は、変倍作用を実現するために、変倍レンズ群１０２を光軸方向に進退駆動して変倍操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ１１１は、絞り１０３の開口径を制御して撮影光量を調節するとともに、撮影時の露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ１１２は焦点調節を行うためフォーカスレンズ１０５を光軸方向に進退駆動する。撮像素子駆動部１１３は、撮像素子１０６の撮像動作を制御する。
【００１６】
カメラマイコン１１４は、撮像装置本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス部等を有する。カメラマイコン１１４は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムをロードして実行することで、撮像装置の各部を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。また、カメラマイコン１１４は、後述するカメラ信号処理部１０７とともに本発明の焦点調節装置を構成し、焦点調節のための信号処理及び結像光学系の駆動の制御を司る。
【００１７】
●撮像素子
図２は、本実施形態における撮像素子１０６の画素配列の概略を示す図である。図２は、本実施形態で撮像素子１０６として用いられる２次元ＣＭＯＳセンサの画素配列を、撮像画素の４列×４行の範囲で（焦点検出画素の配列としては８列×４行の範囲）で示したものである。
【００１８】
本実施形態において、画素群２００は２列×２行の画素からなる。そして、各画素群２００において、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが左上の位置に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下の位置に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下の位置に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２により構成されている。
【００１９】
撮像素子１０６は、図２に示す４列×４行の撮像画素（８列×４行の焦点検出画素）からなる画素群２００を撮像面上に多数配置し、撮像画像信号及び焦点検出信号の取得を可能としている。本実施形態では、画素の周期Ｐが４μｍ、画素数Ｎが横５５７５列×縦３７２５行＝約２０７５万画素、焦点検出画素の列方向周期ＰＡＦが２μｍ、焦点検出画素数ＮＡＦが横１１１５０列×縦３７２５行＝約４１５０万画素の撮像素子として説明を行う。
【００２０】
図２に示す撮像素子１０６の１つの画素２００Ｇを、撮像素子１０６の受光面側（＋ｚ側）から見た平面図を図３（ａ）に示し、図３（ａ）のａ−ａ断面を−ｙ側から見た断面図を図３（ｂ）に示す。図３に示すように、本実施形態の画素２００Ｇでは、各画素の受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が形成され、ｘ方向にＮＨ分割（２分割）、ｙ方向にＮＶ分割（１分割）された光電変換部３０１及び３０２が形成される。光電変換部３０１及び３０２が、それぞれ、第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２に対応する。光電変換部３０１及び３０２は、ｐ型層とｎ型層の間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造フォトダイオードとしても良いし、必要に応じて、イントリンシック層を省略し、ｐｎ接合フォトダイオードとしても良い。
【００２１】
各画素には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１及び３０２との間に、カラーフィルタ３０６が形成される。また、必要に応じて、各焦点検出画素毎にカラーフィルタの分光透過率を変えても良いし、カラーフィルターを省略しても良い。
【００２２】
図３に示した画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、カラーフィルタ３０６で分光されたのち、光電変換部３０１及び３０２で受光される。光電変換部３０１及び３０２では、光電変換により、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（不図示）に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて撮像素子１０６の外部へ排出される。光電変換部３０１及び３０２のｎ型層（不図示）に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部（ＦＤ）(不図示）に転送され、電圧信号に変換されて画素信号として出力される。
【００２３】
図３に示した本実施形態の画素構造と瞳分割との対応関係を図４を参照して説明する。図４は、図３（ａ）に示した第１の実施形態の画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図と結像光学系の射出瞳面を示す図である。なお、図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のｘ軸とｙ軸を図３に対して反転させている。なお、図４において、図３と同様の部分は同じ符号を付して示す。
【００２４】
図４に示すように、第１焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、重心が−ｘ方向に偏心している光電変換部３０１の受光面と、マイクロレンズ３０５によって概ね共役関係になっており、第１焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。また、第２焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２の受光面と、マイクロレンズ３０５によって、概ね共役関係になっており、第２焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、瞳面上で−Ｘ側に重心が偏心している。また、瞳領域４００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２）とを合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００２５】
本実施形態の撮像素子１０６とマイクロレンズ３０５による瞳分割との対応関係の概略を図５に示す。射出瞳４１０の第１の瞳部分領域４０１と第２の瞳部分領域４０２の異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子１０６の各画素にそれぞれ異なる角度で入射し、２×１に分割された第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２で受光される。なお、本実施形態では、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例を示しているが、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００２６】
上述のように、本実施形態で用いる撮像素子１０６は、次の構成を有する。即ち、結像光学系の第１の瞳部分領域４０１を通過する光束を受光する第１焦点検出画素２０１と、第１瞳部分領域４０１と異なる結像光学系の第２の瞳部分領域４０２を通過する光束を受光する第２焦点検出画素２０２とを有する。なお、本実施形態の撮像素子１０６では、それぞれの撮像画素が第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２から構成されている。しかし、必要に応じて、撮像画素と、第１焦点検出画素２０１及び第２焦点検出画素２０２を個別の画素構成としてもよい。その場合、結像光学系の第１の瞳部分領域４０１と第２の瞳部分領域４０２とを合わせた瞳領域を通過した光束を受光する撮像画素による配列の一部に、第１焦点検出画素と第２焦点検出画素を部分的に配置する構成としても良い。
【００２７】
本実施形態では、撮像素子１０６の各画素の第１焦点検出画素２０１の受光信号（第１の画素信号）を集めて第１焦点検出信号を生成する。また、各画素の第２焦点検出画素２０２の受光信号（第２の画素信号）を集めて第２焦点検出信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子１０６の画素毎に、第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２から得られた信号を加算することで、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号（撮像画像）を生成する。
【００２８】
●デフォーカス量と像ずれ量の関係
次に、本実施形態の撮像素子１０６により取得される第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の像ずれ量とデフォーカス量との関係について説明する。図６は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の関係を示す図である。撮像面５００に本実施形態の撮像素子１０６（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、結像光学系の射出瞳４１０が、第１の瞳部分領域４０１と第２瞳部分領域４０２に２分割される。なお、図６において、図３〜図５と同様の部分には同じ符号を付して示す。
【００２９】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面５００までの距離を大きさ｜ｄ｜としたとき、被写体の結像位置が撮像面より被写体側にある前ピン状態を負（ｄ＜０）、撮像面５００より被写体の反対側にある後ピン状態を正（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面５００（合焦位置）にある焦点状態はｄ＝０である。図６で、被写体６０１は焦点状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体６０２は前ピン状態（ｄ＜０）の例を示している。前ピン状態（ｄ＜０）と後ピン状態（ｄ＞０）を合わせて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）と呼ぶ。
【００３０】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体６０２からの光束のうち、第１の瞳部分領域４０１を通過した被写体光は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１を中心として幅Γ１に広がり、撮像面５００でボケた像となる。第２の瞳部分領域４０２を通過した被写体光についても同様であり、重心位置Ｇ２を中心として幅Γ２に広がったボケた像を形成する。ボケた像は、撮像素子１０６に配列された各画素を構成する第１焦点検出画素２０１（第２焦点検出画素２０２）により受光され、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）が生成される。よって、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）は、撮像面５００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体６０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。同様に、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の被写体像の像ずれ量ｐ（＝光束の重心位置の差Ｇ１−Ｇ２）の大きさ｜ｐ｜も、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。後ピン状態（ｄ＞０）でも、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となるが、同様である。
【００３１】
このように、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号、もしくは、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とを加算した撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。
【００３２】
●焦点検出
次に、本実施形態では、上述した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関連性を用いて、位相差方式の第１の焦点検出と、リフォーカス原理に基づいた方式（以後、「リフォーカス方式」と呼ぶ。）の第２の焦点検出を行う。被写体の焦点調節状態が大デフォーカス状態から小デフォーカス状態までは第１の焦点検出を行い、小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍までは第２の焦点検出を行う。被写体の焦点調節状態の判定は、本実施形態では、所定値と検出されたデフォーカス量との比較で判断する。
【００３３】
［位相差方式の第１の焦点検出］
まず、本実施形態における位相差方式の第１の焦点検出について説明する。位相差方式の第１の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量（第１評価値）を計算し、相関（信号の一致度）が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する関連性から、像ずれ量を第１検出デフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
【００３４】
図７に、第１の実施形態における第１の焦点検出動作のフローチャートを示す。なお、図７の動作は、撮像素子１０６、カメラ信号処理部１０７と、それらを制御するカメラマイコン１１４によって実行される。
【００３５】
Ｓ１１０で、まずカメラマイコン１１４は、撮像素子１０６の有効画素領域の中から焦点調節を行う焦点検出領域を設定する。次いで、カメラマイコン１１４は撮像素子１０６を制御し、焦点検出領域内の第１焦点検出画素２０１の受光信号から第１焦点検出信号（Ａ像）を、また焦点検出領域内の第２焦点検出画素２０２の受光信号から第２焦点検出信号（Ｂ像）を生成する。
【００３６】
Ｓ１２０で、カメラ信号処理部１０７は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に対して、それぞれ、信号データ量を抑制するために列方向に３画素加算処理を行い、さらに、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためにベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。これら２つの加算処理を合わせて第１画素加算処理とする。
【００３７】
Ｓ１３０では、カメラ信号処理部１０７はさらに、第１画素加算処理した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、それぞれ、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。位相差方式の第１の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を基に、第１検出デフォーカス量の検出を行う。瞳ずれによるシェーディングが生じると第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）が低下する場合がある。よって、位相差方式の第１の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を改善し、焦点検出性能を良好にするために、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行うことが望ましい。ここで、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングについて説明する。
【００３８】
図８に、撮像素子１０６の周辺像高における第１焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１、第２焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２、及び結像光学系の射出瞳４１０の関係を示す。なお、図４と同じ部分には同じ符号を付して示す。
【００３９】
図８（ａ）は、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子１０６の設定瞳距離Ｄｓが同じ場合を示しており、第１の瞳部分領域４０１と第２の瞳部分領域４０２は、結像光学系の射出瞳４１０を概ね均等に瞳分割した状態となっている。
【００４０】
これに対して、図８（ｂ）に示すように結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１０６の設定瞳距離Ｄｓより短い場合、撮像素子１０６の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子１０６の入射瞳の瞳ずれを生じる。そのため、結像光学系の射出瞳４１０が不均一に瞳分割されてしまう。同様に、図８（ｃ）に示すように、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１０６の設定瞳距離Ｄｓより長い場合も、撮像素子１０６の周辺像高で結像光学系の射出瞳と撮像素子１０６の入射瞳の瞳ずれを生じる。そのため、結像光学系の射出瞳４１０が不均一に瞳分割されてしまう。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の強度も不均一になり、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のいずれか一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなるシェーディングが生じる。
【００４１】
そこで、Ｓ１３０においてカメラ信号処理部１０７はシェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。まず、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じて、第１焦点検出信号の第１のシェーディング補正係数と、第２焦点検出信号の第２のシェーディング補正係数をそれぞれ生成する。次いで、第１のシェーディング補正係数を第１焦点検出信号に乗算し、第２のシェーディング補正係数を第２焦点検出信号に乗算して、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のシェーディング補正処理（光学補正処理）を終了する。
【００４２】
位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を基に、第１検出デフォーカス量の検出を行うため、瞳ずれによるシェーディングが生じると第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関が低下する場合がある。よって、位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関を改善し、焦点検出性能を良好とするために、シェーディング補正処理を行うことが望ましい。
【００４３】
Ｓ１４０では、シェーディング補正処理した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第１フィルター処理を行う。本第１の実施形態の第１フィルター処理の通過帯域例を、図９の実線９０１で示す。本第１の実施形態では、位相差方式の第１の焦点検出により、大デフォーカス状態での焦点検出を行うため、第１フィルター処理の通過帯域は低周波帯域を含むように構成する。必要に応じて、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、第１の焦点検出時の第１フィルター処理の通過帯域を、図９の１点鎖線９０２で示すように、より高周波帯域に調整しても良い。
【００４４】
次に、Ｓ１５０では、第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせる第１シフト処理を行い、信号の一致度を表す相関量（第１評価値）を算出する。第１フィルター処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。第１シフト処理によるシフト量をｓ１、シフト量ｓ１のシフト範囲をΓ１として、相関量（第１評価値）ＣＯＲは、式（１）により算出される。
【００４５】
2015200826.tif 000003
【００４６】
シフト量ｓ１の第１シフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ１番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ１）を対応させて減算し、シフト減算信号を生成する。生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、相関量（第１評価値）ＣＯＲ（ｓ１）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出された相関量（第１評価値）を、各シフト量毎に、複数行に亘って加算しても良い。
【００４７】
Ｓ１６０では、相関量（第１評価値）から、サブピクセル演算により、相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して像ずれ量ｐ１とする。そして、算出した像ずれ量ｐ１に、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じた第１の変換係数Ｋ１をかけて、第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。
【００４８】
上述したように、本実施形態では、位相差方式の第１の焦点検出により、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第１フィルター処理と第１シフト処理を行って相関量を算出し、相関量から第１検出デフォーカス量を検出する。
【００４９】
本実施形態の撮像素子１０６では、焦点検出画素（第１焦点検出画素、及び、第２焦点検出画素）が受光する光束と、撮像画素が受光する光束が異なる。このため、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）の焦点検出画素への影響と撮像信号への影響が異なる。特に像高が高い領域では、結像光学系の絞り値が小さい（明るい）と差異がより大きくなる。そのため、結像光学系の絞り値が小さい（明るい）時に、位相差方式の第１の焦点検出により算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間に差が生じる場合がある。特に、結像光学系の絞り値が所定絞り値以下の場合に、位相差方式の第１の焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。なお、ここで、検出合焦位置とは、第１検出デフォーカス量が０となる位置であり、また、撮像信号の最良合焦位置は撮像信号のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）ピーク位置である。
【００５０】
図１０に、フォーカスレンズ１０５が撮像信号の最良合焦位置にある場合の本実施形態の撮像素子１０６の周辺像高における第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）の例を示す。撮像信号の最良合焦位置であるが、結像光学系の各収差の影響により、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の信号形状が異なっている。図１１は、シェーディング補正処理及び第１フィルター処理後の第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）を示す。フォーカスレンズ１０５が撮像信号の最良合焦位置にあるが、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量ｐ１が０ではない。よって、位相差方式の第１の焦点検出により算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間に差が生じる。
【００５１】
図１２は、本実施形態における位相差方式の第１の焦点検出により得られた第１検出デフォーカス量（破線）の例を示す。横軸は、最良合焦位置をデフォーカス量０［ｍｍ］とした設定デフォーカス量、縦軸は位相差方式の第１焦点検出により得られた検出デフォーカス量を示している。なお、図１０に示した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号は、図１２の設定デフォーカス量０［ｍｍ］における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号である。図１２に示す例では、設定デフォーカス量０の最良合焦位置において、第１の焦点検出による第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）が後ピン側に約５０μｍオフセットしている。このことから、最良合焦位置と第１の焦点検出により算出される検出合焦位置との間に約５０μｍの差異（Δｄｅｆ）が生じていることが分かる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との差を抑制するため、位相差方式の第１の焦点検出に加えて、結像光学系の最良合焦位置近傍で高精度な焦点検出が可能なリフォーカス方式の第２の焦点検出を行う。これにより、高精度な焦点検出が可能となる。
【００５３】
［リフォーカス方式の第２焦点検出］
次に、本実施形態におけるリフォーカス方式の第２の焦点検出について説明する。本実施形態のリフォーカス方式の第２の焦点検出では、まず、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的にシフトして加算し、シフト加算信号（リフォーカス信号）を生成する。次いで、生成されたシフト加算信号（リフォーカス信号）のコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値から撮像信号のＭＴＦピーク位置を推定し、第２検出デフォーカス量を検出する。
【００５４】
図１３は、本実施形態の撮像素子１０６により取得された第１焦点検出信号と第２焦点検出信号による１次元方向（行方向、水平方向）のリフォーカス処理を説明するための図である。図１３において、図５及び図６と同様の部分には同じ符号を付して示す。図１３では、ｉを整数として、撮像面５００に配置された撮像素子１０６の行方向ｉ番目の画素の第１焦点検出信号をＡｉ、第２焦点検出信号をＢｉで模式的に表している。第１焦点検出信号Ａｉは、（図５の瞳部分領域４０１に対応した）主光線角度θａでｉ番目の画素に入射した光束の受光信号を示す。同様に、第２焦点検出信号Ｂｉは、（図５の瞳部分領域４０２に対応した）主光線角度θｂでｉ番目の画素に入射した光束の受光信号を示す。
【００５５】
第１焦点検出信号Ａｉと第２焦点検出信号Ｂｉは、光強度分布情報だけでなく、入射角度情報も有している。よって、第１焦点検出信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させ、第２焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させ、加算することで、仮想結像面１３１０でのリフォーカス信号を生成できる。第１焦点検出信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させることは、行方向に＋０．５画素シフトに対応する。また、第２焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させることは、行方向に−０．５画素シフトに対応する。従って、第１焦点検出信号Ａｉと第２焦点検出信号Ｂｉを相対的に＋１画素シフトさせ、ＡｉとＢｉ＋１を対応させて加算することで、仮想結像面１３１０でのリフォーカス信号を生成できる。同様に、第１焦点検出信号Ａｉと第２焦点検出信号Ｂｉを画素整数個分シフトさせて加算することで、整数シフト量に応じた各仮想結像面でのシフト加算信号（リフォーカス信号）を生成できる。
【００５６】
生成されたシフト加算信号（リフォーカス信号）のコントラスト評価値を算出し、算出されたコントラスト評価値から撮像信号のＭＴＦピーク位置を推定することで、リフォーカス方式の第２の焦点検出を行う。
【００５７】
図１４に、第１の実施形態における第２の焦点検出のフローチャートを示す。なお、図１４の動作も、撮像素子１０６、カメラ信号処理部１０７及びそれらを制御するカメラマイコン１１４によって実行される。
【００５８】
Ｓ２１０で、カメラマイコン１１４は、まず撮像素子１０６の有効画素領域の中から焦点調節を行う焦点検出領域を設定する。次いで、撮像素子１０６の駆動を制御して、焦点検出領域の第１焦点検出画素２０１の受光信号から第１焦点検出信号（Ａ像）を、また焦点検出領域の第２焦点検出画素２０２の受光信号から第２焦点検出信号（Ｂ像）を取得する。
【００５９】
Ｓ２２０で、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に対して、それぞれ、信号データ量を抑制するために列方向に３画素加算処理を行い、さらに、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためにベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。これら２つの加算処理を合わせて第２画素加算処理とする。必要に応じて、３画素加算処理とベイヤー（ＲＧＢ）加算処理のいずれか、または、これら両方の加算処理を省略しても良い。その後、第２画素加算処理された第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に対し、水平画素加算数Ｋで、水平方向画素の加算処理（水平画素加算処理）をそれぞれ行う。なお、ここで用いられる水平画素加算数Ｋは、後述する図１９のフローチャートにおけるＳ１９１３の処理、または図２０のフローチャートにおけるＳ２００９の処理で設定される。
【００６０】
Ｓ２３０では、第２画素加算処理した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第２フィルター処理を行う。本第１の実施形態の第２フィルター処理の通過帯域例を、図９の破線９０３及び点線９０４で示す。本実施形態では、リフォーカス方式の第２の焦点検出により、小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点検出を行う。従って、第２フィルター処理の通過帯域は、第１フィルター処理の通過帯域よりも、高周波帯域を含むように構成する。必要に応じて、第２フィルター処理に被写体信号のエッジ抽出を行うラプラシアン型（２階微分型）［１、−２、１］フィルターを用いて、図９の点線９０４で示すように第２フィルター処理の通過帯域をより高周波帯域に構成しても良い。被写体の高周波成分を抽出して第２の焦点検出を行うことにより、焦点検出精度をより向上することができる。
【００６１】
Ｓ２４０では、第２フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせる第２シフト処理を行い、加算してシフト加算信号（リフォーカス信号）を生成する。Ｓ２４０では、さらに、生成されたシフト加算信号からコントラスト評価値（第２評価値）を算出する。
【００６２】
第２フィルター処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。第２シフト処理によるシフト量をｓ２、シフト量ｓ２のシフト範囲をΓ２とすると、コントラスト評価値（第２評価値）ＲＦＣＯＮは、式（２）により算出される。
【００６３】
2015200826.tif 000004
【００６４】
シフト量ｓ２の第２シフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ２番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ２）を対応させて加算し、シフト加算信号を生成する。そして、シフト加算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域Ｗの範囲での最大値を取り、コントラスト評価値（第２評価値）ＲＦＣＯＮ（ｓ２）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出されたコントラスト評価値（第２評価値）を、各シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。
【００６５】
Ｓ２５０では、コントラスト評価値（第２評価値）から、サブピクセル演算により、コントラスト評価値が最大値となる実数値のシフト量を算出してピークシフト量ｐ２とする。ピークシフト量ｐ２に、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じた第２の変換係数Ｋ２をかけて、第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。なお、必要に応じて、第１の変換係数Ｋ１と第２の変換係数Ｋ２を同一の値としても良い。
【００６６】
このように、本発明では、リフォーカス方式の第２の焦点検出により、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第２フィルター処理と第２シフト処理を行い、その後加算してシフト加算信号を生成する。更に、シフト加算信号からコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値から第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。
【００６７】
本実施形態の撮像素子１０６では、図４及び図５に示したように、第１焦点検出画素が受光する光束と第２焦点検出画素が受光する光束を加算したものが、撮像画素が受光する光束となる。位相差方式の第１の焦点検出とは異なり、リフォーカス方式の第２の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のシフト加算信号（リフォーカス信号）により焦点検出を行う。よって、第２の焦点検出で用いられるシフト加算信号に対応する光束と、撮像信号に対応する光束が、概ね一致するため、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）のシフト加算信号への影響と撮像信号への影響も、概ね同じである。従って、リフォーカス方式の第２の焦点検出により算出される検出合焦位置（第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）が０となる位置）と撮像信号の最良合焦位置（ＭＴＦピーク位置）が概ね一致するため、位相差方式の第１の焦点検出より高精度に焦点検出できる。
【００６８】
図１０に示した本実施形態の撮像素子１０６の周辺像高での撮像信号の最良合焦位置における第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）に、第２フィルター処理を施した後の第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）を図１５に示す。また、第２フィルター処理後の第１焦点検出信号（破線）と第２焦点検出信号（実線）を、それぞれ、相対的に−２、−１、０、１、２シフトさせてシフト加算したシフト加算信号（リフォーカス信号）の例を図１６に示す。シフト量の変化に伴い、シフト加算信号のピーク値が変化することがわかる。各シフト加算信号から算出されたコントラスト評価値（第２評価値）の例を図１７に示す。
【００６９】
図１２に、本実施形態におけるリフォーカス方式の第２の焦点検出により得られた第２検出デフォーカス量（実線）の例を示す。横軸は、最良合焦位置をデフォーカス量０［ｍｍ］とした設定デフォーカス量であり、縦軸は検検出デフォーカス量である。図１０に示した第１焦点検出信号と第２焦点検出信号は、図１２の設定デフォーカス量０［ｍｍ］である最良合焦位置における、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号である。設定デフォーカス量０［ｍｍ］の最良合焦位置において、第２の焦点検出による第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）は、第１の焦点検出による第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）よりも小さく抑制され、高精度に焦点検出できることがわかる。従って、本実施形態では、結像光学系の設定デフォーカス量０［ｍｍ］の最良合焦位置近傍において、リフォーカス方式の第２の焦点検出の方が、位相差方式の第１の焦点検出より、高精度に焦点検出できる。
【００７０】
［リフォーカス可能範囲］
一方、リフォーカス可能範囲には限界があるため、リフォーカス方式の第２の焦点検出が高精度で焦点検出できるデフォーカス量の範囲は限定される。
【００７１】
図１８は、本実施形態におけるリフォーカス可能範囲の概略説明図である。図１８において、図５及び６と同様の部分には、同じ符号を付して示す。許容錯乱円をδとし、結像光学系の絞り値をＦとすると、絞り値Ｆでの被写界深度は±Ｆδである。これに対して、ＮＨ×ＮＶ（２×１）分割されて狭くなった瞳部分領域４０１の水平方向の実効絞り値Ｆ０１は、Ｆ０１＝ＮＨＦと暗くなる。第１焦点検出信号毎の実効的な被写界深度は±ＮＨＦδとＮＨ倍深くなり、合焦範囲がＮＨ倍に広がる。実効的な被写界深度±ＮＨＦδの範囲内では、第１焦点検出信号（または第２焦点検出信号）毎に合焦した被写体像が取得されている。瞳部分領域４０２の水平方向の実効絞り値Ｆ０２についても同様であり、Ｆ０２＝ＮＨＦと暗くなり、第２焦点検出信号毎の実効的な被写界深度は±ＮＨＦδとＮＨ倍深くなる。この実効的な被写界深度の範囲内で、第２焦点検出信号毎に合焦した被写体像が取得されている。よって、図１３に示した主光線角度θａ（またはθｂ）に沿って第１焦点検出信号（または第２焦点検出信号）を平行移動するリフォーカス処理により、撮影後に、合焦位置を再調整（リフォーカス）することができる。よって、撮影後に合焦位置を再調整（リフォーカス）できる撮像面からのデフォーカス量ｄは限定されており、デフォーカス量ｄのリフォーカス可能範囲は、概ね式（３）に示す範囲である。
｜ｄ｜≦ＮＨＦδ      …（３）
【００７２】
許容錯乱円δは、δ＝２ΔＸ（画素周期ΔＸのナイキスト周波数１／（２ΔＸ）の逆数）などで規定される。必要に応じて、第２画素加算処理後の第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）の周期ΔＸＡＦ（＝６ΔＸ：６画素加算の場合）のナイキスト周波数１／（２ΔＸＡＦ）の逆数を許容錯乱円δ＝２ΔＸＡＦとして用いても良い。
【００７３】
このように、リフォーカス方式の第２の焦点検出が高精度で焦点検出できるデフォーカス量の範囲は、概ね式（３）の範囲に限定される。すなわち、第２の焦点検出により高精度に焦点検出可能なデフォーカス範囲は、位相差方式の第１の焦点検出で可能なデフォーカス範囲以下の範囲である。図６に示したように、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号との水平方向の相対的なシフト量とデフォーカス量は、概ね比例する。従って、第１の実施形態では、リフォーカス方式の第２の焦点検出の第２シフト処理のシフト範囲が、位相差方式の第１の焦点検出の第１シフト処理のシフト範囲以下となるように構成する。
【００７４】
また、本実施形態の焦点検出では、結像光学系の大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節するために第１の焦点検出を行い、結像光学系の小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点調節するために第２の焦点検出を行う。従って、第２の焦点検出の第２フィルター処理の通過帯域が、第１の焦点検出の第１フィルター処理の通過帯域より高周波帯域を含むことが望ましい。また、第２の焦点検出の第２の画素加算処理の画素加算数が、第１の焦点検出の第１画素加算処理の画素加算数以下であることが望ましい。
【００７５】
上述したように、結像光学系の絞り値が所定の絞り値以下の場合に、位相差方式の第１の焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。従って、必要に応じて、結像光学系の絞り値が所定の絞り値以下の場合に、位相差方式の第１の焦点検出に加えて、リフォーカス方式の第２の焦点検出により第２検出デフォーカス量を検出し、高精度な焦点検出を行うことが望ましい。
【００７６】
本実施形態では、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されているため、撮像信号のコントラスト評価値から水平方向のＭＴＦピーク位置を検出することができる。必要に応じて、撮像信号の水平方向のＭＴＦピーク位置と撮像信号のＭＴＦピーク位置（撮像信号の水平垂直方向のＭＴＦピーク位置の平均）との差分を補正値として保持し、第２検出デフォーカス量を補正しても良い。
【００７７】
次に第１の実施形態における焦点検出動作について、図１９のフローチャートを参照して説明する。なお、図１９の動作も、撮像素子１０６、カメラ信号処理部１０７及びそれらを制御するカメラマイコン１１４によって実行される。
【００７８】
第１の実施形態では、結像光学系のデフォーカス量の絶対値が第１の所定値以下になるまで位相差方式の第１の焦点検出を行ってレンズ駆動し、結像光学系の大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う。その後、結像光学系のデフォーカス量の絶対値が第２の所定値（＜第１の所定値）以下になるまでリフォーカス方式の第２の焦点検出を行ってレンズ駆動し、結像光学系の小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点調節を行う。
【００７９】
まず、Ｓ１９０１で、撮像素子１０６から撮像画像を取り込む。次にＳ１９０２に進み、Ｓ１９０１で取り込んだ撮像画像を用いて、カメラ信号処理部１０７は、位相差方式による第１の焦点検出により第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。この検出動作は、図７に示すフローチャートに従ってカメラ信号処理部１０７が動作することで行われる。
【００８０】
Ｓ１９０３でカメラマイコン１１４は、第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさが所定値ａより大きいかどうか判定する。検出された第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値ａ（予め決められた閾値）より大きい場合は、Ｓ１９０４で、第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）をデフォーカス量Ｄｅｆに設定する。一方、Ｓ１９０３で｜Ｄｅｆ１｜が所定値ａ以下であると判定された場合にはＳ１９０６に進む。
【００８１】
Ｓ１９０６では、検出された第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｂより大きいかどうか判定する。大きい場合はＳ１９０７に進み、水平画素加算数Ｋに加算数αを設定して、Ｓ１９１３に進む。Ｓ１９０６にて｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｂ以下であると判定された場合にはＳ１９０８に進む。
【００８２】
Ｓ１９０８では、検出された第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｃより大きいかどうか判定する。大きい場合はＳ１９０９に進み、水平画素加算数Ｋに加算数βを設定して、Ｓ１９１３に進む。Ｓ１９０８にて｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｃ以下であると判定された場合にはＳ１９１０に進む。
【００８３】
Ｓ１９１０では、検出された第１のデフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｄより大きいかどうか判定する。大きい場合はステップＳ１９１１に進み、水平画素加算数Ｋに加算数γを設定して、Ｓ１９１３に進む。Ｓ１９１０にて｜Ｄｅｆ１｜が所定値ｄ以下であると判定された場合にはＳ１９１２に進み、水平画素加算数Ｋに０を設定して、Ｓ１９１３に進む。
【００８４】
なお、水平画素加算数Ｋに設定されるα，β，γの大小関係は以下の式（４）で表わされる。
α＞β＞γ＞０      …（４）
【００８５】
また、水平画素加算数Ｋに設定されるα，β，γの値は、絞り１０３の開口径に応じて変更する。開口径が大きいときの水平画素加算数Ｋに設定されるα，β，γの値をそれぞれα１，β１，γ１とし、開口径が小さいときをα２，β２，γ２とした場合、以下の関係式（５）が成り立つように設定する。
α１＞α２
β１＞β２      …（５）
γ１＞γ２
Ｓ１９１３では設定された水平画素加算数Ｋを図１４に示すフローチャートのＳ２２０で実行される水平画素加算数として設定し、Ｓ１９１４へ進む。Ｓ１９１４で、リフォーカス方式による第２の焦点検出により第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。この検出動作は、図１４に示すフローチャートに従って、Ｓ１９１２で加算された加算画素を用いてカメラ信号処理部１０７が動作することで行われる。なお、Ｓ１９１４の処理で使用される加算画素の個数は水平画素加算数Ｋが如何なる値であっても一定である。
【００８６】
Ｓ１９１５では第２のデフォーカス量（Ｄｅｆ２）をデフォーカス量Ｄｅｆに設定し、Ｓ１９１６に進む。Ｓ１９１６でカメラマイコン１１４は、デフォーカス量Ｄｅｆ２の大きさが合焦していると見なすことのできる所定値ｅより大きいかどうか判定する。デフォーカス量Ｄｅｆの大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値ｅ（＜所定値ａ）より大きい場合は、Ｓ１９０５で、デフォーカス量Ｄｅｆに応じてフォーカスレンズ１０５のレンズ駆動を行い、処理を終了する。Ｓ１９１６にて検出されたデフォーカス量Ｄｅｆの大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値ｅ以下の場合は、レンズ駆動を行わずに焦点調節動作を終了する。なお、所定値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの大小関係は以下の式（６）に従う。
ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅ      …（６）
【００８７】
上記の通り、本第１の実施形態よれば、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間の差を抑制し、高精度な焦点検出が可能となる。なお、第１の実施形態では撮像画素を水平方向に分割しているが、垂直方向に分割した場合でも同様に動作が可能である。
【００８８】
以上、説明したように、第１の焦点検出で得られた焦点状態により、第２の焦点検出で使用する画素の加算数を変更する。これにより、第２の焦点検出における演算量を変えることなく、小ボケ状態（Ｄｅｆ１が大きい状態）では加算数を増やして広範囲に合焦位置を算出でき、合焦付近（Ｄｅｆ１が小さい状態）では加算数を減らして高密度な画素で合焦位置を算出できる。
【００８９】
＜第２の実施形態＞
次に本発明第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との差はカメラマイコン１１４の処理のみであるため、以下、カメラマイコン１１４で実行される処理について説明する。
【００９０】
第２の実施形態における焦点検出動作について、図２０のフローチャートを参照して説明する。なお、図２０の動作も、撮像素子１０６、カメラ信号処理部１０７及びそれらを制御するカメラマイコン１１４によって実行される。
【００９１】
まず、Ｓ２００１で、撮像素子１０６から撮像画像を取り込む。次にＳ２００２に進み、Ｓ２００１で取り込んだ撮像画像を用いて、撮像画像のコントラスト情報（ＴＶ−ＡＦ信号）を取り出し、評価値Ｖａｌを算出する。評価値Ｖａｌはコントラストが強いほど大きくなる。
【００９２】
続くＳ２００３では、評価値Ｖａｌが所定値ｐ（予め決められた閾値）より小さいかどうかを判定し、小さい場合はＳ２００４に進み、水平画素加算数Ｋに加算数α´を設定して、Ｓ２００９に進む。Ｓ２００３にて評価値Ｖａｌが所定値ｐ以上と判定された場合にはＳ２００５に進む。
【００９３】
続くＳ２００５では、評価値Ｖａｌが所定値ｑより小さいかどうかを判定し、小さい場合はＳ２００６に進み、水平画素加算数Ｋに加算数β´を設定して、Ｓ２００９に進む。Ｓ２００５にて評価値Ｖａｌが所定値ｑ以上と判定された場合にはステップＳ２００７に進む。
【００９４】
続くＳ２００７では、評価値Ｖａｌが所定値ｒより小さいかどうかを判定し、小さい場合はＳ２００８に進み、水平画素加算数Ｋに加算数γ´を設定して、Ｓ２００９に進む。Ｓ２００７にて評価値Ｖａｌが所定値ｒ以上と判定された場合にはＳ２０１０に進み、水平画素加算数Ｋに０を設定した後、Ｓ２００９に進む。なお、所定値ｐ，ｑ，ｒの大小関係は以下の式（７）に従う。
ｐ＞ｑ＞ｒ      …（７）
【００９５】
また、水平画素加算数Ｋに設定されるα´，β´，γ´の大小関係は以下の式（８）で表わされる。
α´＞β´＞γ´＞０      …（８）
【００９６】
また、水平画素加算数Ｋに設定されるα´，β´，γ´の値は、絞り１０３の開口径に応じて変更する。開口径が大きいときの水平画素加算数Ｋに設定されるα´，β´，γ´の値をそれぞれα１´，β１´，γ１´とし、開口径が小さいときをα２´，β２´，γ２´とした場合、以下の関係式（９）が成り立つように設定する。
α１´＞α２´
β１´＞β２´      …（９）
γ１´＞γ２´
Ｓ２００９では、設定されている水平画素加算数Ｋを図１４に示すフローチャートのＳ２２０で実行される水平画素加算数として設定し、Ｓ２０１１へ進む。Ｓ２０１１で、リフォーカス方式による第２の焦点検出により第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。この検出動作は、図１４に示すフローチャートに従って、Ｓ２００９で設定された水平画素加算数Ｋを用いてカメラ信号処理部１０７が動作することで行われる。なお、Ｓ２０１１の処理にて使用される加算画素の個数は加算数Ｋが如何なる値であっても一定である。
【００９７】
Ｓ２０１２では第２のデフォーカス量Ｄｅｆ２をデフォーカス量Ｄｅｆに設定し、Ｓ２０１３に進む。Ｓ２０１３でＣＰＵ１２１は、デフォーカス量Ｄｅｆの大きさが合焦していると見なすことのできる所定値ｓより大きいかどうか判定する。デフォーカス量Ｄｅｆの大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値ｓより大きい場合は、Ｓ２０１４で、デフォーカス量Ｄｅｆ２に応じてフォーカスレンズ１０５のレンズ駆動を行い、処理を終了する。Ｓ２０１３にて検出されたデフォーカス量Ｄｅｆの大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値ｓ以下の場合は、レンズ駆動を行わずに焦点調節動作を終了する。
【００９８】
上記の通り第２の実施形態によれば、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間の差を抑制し、高精度な焦点検出が可能となる。なお、第１の実施形態では撮像画素を水平方向に分割しているが、垂直方向に分割した場合でも同様に動作が可能である。
【００９９】
以上、説明したように、撮像画像のコントラストの精鋭度から求められる焦点状態により、第２の焦点検出で使用する画素の加算数を変更する。これにより、第２の焦点検出における演算量を変えることなく、小ボケ状態（Ｖａｌの値が小さい状態）では加算数を増やして広範囲に合焦位置を算出でき、合焦付近（Ｖａｌの値が大きい状態）では加算数を減らして高密度な画素で合焦位置を算出できる。
【符号の説明】
【０１００】
１０３：絞り、１０５：フォーカスレンズ、１０６：撮像素子、１０７：カメラ信号処理部、１１４：カメラマイコン
【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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【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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