(57)【要約】      （修正有）【課題】位相差方式の相関演算手段とコントラスト評価手段とを有する撮像装置において、コントラスト評価手段による焦点検出が不可能な場合でも、高精度な焦点検出を可能とする。【解決手段】光学系の第１領域の光束を受光する第１焦点検出用画素と、第２領域の光束を受光する第２焦点検出用画素と、第１領域と第２領域を合わせた領域の光束を受光する撮像用画素とを配列した撮像素子と、第１焦点検出用画素から得られる第１信号と、第２焦点検出用画素から得られる第２信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う第１焦点検出部と、第１信号と第２信号とをシフトして加算された加算信号に基づいてコントラスト検出方式の焦点検出を行う第２焦点検出手段と、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態までの焦点調節を第１焦点検出部を用いて行い、小デフォーカス状態から最良合焦位置の近傍までを第２焦点検出部を用いて行う制御部とを備える。【選択図】図１４
2015210285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の第１の瞳部分領域を通過する光束を受光する第１の焦点検出用画素と、前記第１の瞳部分領域とは異なる前記結像光学系の第２の瞳部分領域を通過する光束を受光する第２の焦点検出用画素と、前記結像光学系の前記第１の瞳部分領域と前記第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像用画素とを複数配列した撮像素子と、
前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、
前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とをシフトして加算することにより生成された加算信号に基づいてコントラスト検出方式の焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、
前記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の焦点調節を前記第１の焦点検出手段を用いて行い、前記小デフォーカス状態から最良合焦位置の近傍までの焦点調節を前記第２の焦点検出手段を用いて行うように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の焦点検出手段は、前記第１の信号と前記第２の信号に、第１のフィルター処理と第１のシフト処理を施して相関量を算出し、該相関量から第１のデフォーカス量を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２の焦点検出手段は、前記第１の信号と前記第２の信号に、第２のフィルター処理と第２のシフト処理を施し、加算して前記加算信号を生成し、該加算信号からコントラスト評価値を算出し、該コントラスト評価値から第２のデフォーカス量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記コントラスト評価値が最大となるシフト量が前記第２のシフト処理のシフト範囲の最大シフト量と等しい場合、最大となった前記コントラスト評価値に基づいて前記第２のデフォーカス量を検出し、前記結像光学系を駆動させた後に、再度前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うように制御することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記コントラスト評価値が最大となるシフト量が前記第２のシフト処理のシフト範囲の最大シフト量と等しい場合、最大となった前記コントラスト評価値に基づいて前記第２のデフォーカス量を検出し、前記結像光学系を駆動させた後に、再度前記第１の焦点検出手段により焦点検出を行うように制御することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の焦点検出手段による第１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、前記第１の焦点検出手段を用いて前記結像光学系の焦点調節を行い、前記第２の焦点検出手段による第２のデフォーカス量の絶対値が第１の所定値より小さい第２の所定値以下になるまで、前記第２の焦点検出手段を用いて前記結像光学系の焦点調節を行うように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２の焦点検出手段による第２のフィルター処理の通過帯域が、前記第１の焦点検出手段による第１のフィルター処理の通過帯域より高い周波帯域を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
結像光学系の第１の瞳部分領域を通過する光束を受光する第１の焦点検出用画素と、前記第１の瞳部分領域とは異なる前記結像光学系の第２の瞳部分領域を通過する光束を受光する第２の焦点検出用画素と、前記結像光学系の前記第１の瞳部分領域と前記第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像用画素とを複数配列した撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う第１の焦点検出工程と、
前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とをシフトして加算することにより生成された加算信号に基づいてコントラスト検出方式の焦点検出を行う第２の焦点検出工程と、
前記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の焦点調節を前記第１の焦点検出工程を用いて行い、前記小デフォーカス状態から最良合焦位置の近傍までの焦点調節を前記第２の焦点検出工程を用いて行うように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子から出力される光電変換信号に基づいてオートフォーカス（ＡＦ）制御を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置の焦点検出方法の１つに、撮像素子に配置された焦点検出用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。また、撮像装置の焦点検出の別の方法に、撮像素子から出力される撮影画像のコントラスト評価に基づいて焦点検出を行うコントラスト方式がある。
【０００３】
特許文献１では、撮像面位相差方式が可能な撮像装置において、コントラスト評価手段と相関計算手段とを持ち、それらから得られる２つのピント評価範囲の絶対値を比較し、比較結果により被写体のピント評価値を決定する方法が開示されている。特許文献１のコントラスト評価手段では、異なる瞳領域からの像信号をシフト加算して得られた信号のコントラスト評価値を元にコントラストピント位置を決定するため、ＡＦのためにフォーカスレンズ駆動を実際に行うことなくピント位置を特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５２４６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、コントラスト評価手段を用いる直前に被写体が移動してしまった場合等には、コントラスト評価手段をピント位置から離れた位置で用いることになる。つまりコントラスト評価値を取得する範囲外に被写体のピント位置、つまり正しいピント位置があるため、取得したコントラスト評価値からコントラストピント位置を決定できない場合がある。上述の特許文献１に開示された技術には、上記のような場合に対して具体的な対策が示されていない。このため、コントラスト評価手段の焦点検出が不能となってしまう場合がある。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相差方式のための相関演算手段とコントラスト評価手段とを有する撮像装置において、コントラスト評価手段による焦点検出が不可能な場合でも、高精度な焦点検出を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる撮像装置は、結像光学系の第１の瞳部分領域を通過する光束を受光する第１の焦点検出用画素と、前記第１の瞳部分領域とは異なる前記結像光学系の第２の瞳部分領域を通過する光束を受光する第２の焦点検出用画素と、前記結像光学系の前記第１の瞳部分領域と前記第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像用画素とを複数配列した撮像素子と、前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記第１の焦点検出用画素から得られる第１の信号と、前記第２の焦点検出用画素から得られる第２の信号とをシフトして加算することにより生成された加算信号に基づいてコントラスト検出方式の焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、前記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の焦点調節を前記第１の焦点検出手段を用いて行い、前記小デフォーカス状態から最良合焦位置の近傍までの焦点調節を前記第２の焦点検出手段を用いて行うように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、位相差方式のための相関演算手段とコントラスト評価手段とを有する撮像装置において、コントラスト評価手段による焦点検出が不可能な場合でも、高精度な焦点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】画素配列の概略図。
【図３】画素の概略平面図と概略断面図。
【図４】画素と瞳分割の概略説明図。
【図５】撮像素子と瞳分割の概略説明図
【図６】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概略関係図。
【図７】第１焦点検出処理の流れを示すフローチャート。
【図８】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】フィルター周波数帯域の例を示す図。
【図１０】第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の例を示す図。
【図１１】光学補正処理と第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の例を示す図。
【図１２】第１デフォーカス量と第２デフォーカス量の算出例を示す図。
【図１３】リフォーカス処理の概略説明図。
【図１４】第１の実施形態における第２焦点検出処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】ピーク位置が特定できる場合の第２評価値の例を示す図。
【図１６】ピーク位置が特定できない場合の第２評価値の例を示す図。
【図１７】第２フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の例を示す図。
【図１８】第２フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号をシフト加算した例を示す図。
【図１９】リフォーカス可能範囲の概略説明図。
【図２０】第１の実施形態における焦点検出処理の流れを示すフローチャート。
【図２１】第２の実施形態における焦点検出処理の流れを示すフローチャート。
【図２２】第２の実施形態におけるコントラスト評価値を取得する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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
［全体構成］
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの構成を示す図である。図１において、１０１は結像光学系の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞り兼用シャッタで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしても機能する。１０３は第２レンズ群である。そして絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。
【００１２】
１０５は第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行なう。１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０７は２次元ＣＭＯＳフォトセンサーと周辺回路からなる撮像素子であり、結像光学系の結像面に配置される。
【００１３】
１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１１１ないし第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りシャッタアクチュエータで、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。
【００１４】
１１５は撮影時の被写体照明用の電子フラッシュで、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いてもよい。１１６はＡＦ補助光装置で、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体あるいは低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。
【００１５】
１２１は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の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回路等を有する。そして、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。ＣＰＵ１２１は本実施形態の焦点検出信号生成手段、第１焦点検出手段、第２焦点検出手段である。
【００１６】
１２２は電子フラッシュ制御回路で、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。１２３は補助光駆動回路で、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光装置１１６を点灯制御する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行う。
【００１７】
１２６はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。１２８は絞りシャッタ駆動回路で、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。
【００１８】
１３１はＬＣＤ等の表示装置で、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、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。
［撮像素子］
本実施形態における撮像素子の撮像用画素と焦点検出用画素の配列の概略図を図２に示す。
【００１９】
図２は、本実施形態における２次元ＣＭＯＳセンサー（撮像素子）の画素（撮像用画素）配列を４列×４行の範囲で、焦点検出用画素配列を８列×４行の範囲で示したものである。図２に示した２列×２行の画素群２００では、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが左上に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１焦点検出用画素２０１と第２焦点検出用画素２０２により構成されている。
【００２０】
図２に示した４列×４行の画素（８列×４行の焦点検出用画素）を面上に多数配置し、撮像画像（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、焦点検出用画素の列方向周期ＰAFが２μｍ、焦点検出用画素数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。
【００２１】
図２に示した撮像素子の１つの画素２００Ｇを、撮像素子の受光面側（＋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。
【００２２】
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と光電変換部３０２が形成される。光電変換部３０１と光電変換部３０２が、それぞれ、第１焦点検出用画素２０１と第２焦点検出用画素２０２に対応する。
【００２３】
光電変換部３０１と光電変換部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よいし、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よい。
【００２４】
各画素には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１および光電変換部３０２との間に、カラーフィルター３０６が形成される。また、必要に応じて、各画素毎にカラーフィルターの分光透過率を変えてもよいし、カラーフィルターを省略してもよい。
【００２５】
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、カラーフィルター３０６で分光されたのち、光電変換部３０１と光電変換部３０２で受光される。
【００２６】
光電変換部３０１と光電変換部３０２では、受光量に応じて電子とホールが対生成され、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、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外部へ排出される。光電変換部３０１と光電変換部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）に転送され、電圧信号に変換される。
【００２７】
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示した概略説明図を図４に示す。図３（ａ）に示した本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図４に示す。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。
【００２８】
図４で、第１焦点検出用画素２０１の第１瞳部分領域５０１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、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっており、第１焦点検出用画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１焦点検出用画素２０１の第１瞳部分領域５０１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。
【００２９】
図４で、第２焦点検出用画素２０２の第２瞳部分領域５０２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、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっており、第２焦点検出用画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２焦点検出用画素２０２の第２瞳部分領域５０２は、瞳面上で−Ｘ側に重心が偏心している。
【００３０】
また、図４で、瞳領域５００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１焦点検出用画素２０１と第２焦点検出用画素２０２）を全て合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００３１】
本実施形態の撮像素子と瞳分割との対応関係を示した概略図を図５に示す。第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２の異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子の各画素に、それぞれ、異なる角度で入射し、２×１分割された第１焦点検出用画素２０１と第２焦点検出用画素２０２で受光される。本実施形態は、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例である。必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行ってもよい。
【００３２】
本実施形態の撮像素子は、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束を受光する第１焦点検出用画素と、第１瞳部分領域と異なる結像光学系の第２瞳部分領域を通過する光束を受光する第２焦点検出用画素と、結像光学系の第１瞳部分領域と第２瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像用画素が複数配列されている。
【００３３】
本実施形態の撮像素子では、それぞれの撮像用画素が第１焦点検出用画素と第２焦点検出用画素から構成されている。必要に応じて、撮像用画素と、第１焦点検出用画素、第２焦点検出用画素を個別の画素構成とし、撮像用画素配列の一部に、第１焦点検出用画素と第２焦点検出用画素を部分的に配置する構成としてもよい。
【００３４】
本実施形態では、撮像素子の各画素の第１焦点検出用画素２０１の受光信号を集めて第１焦点信号を生成し、各画素の第２焦点検出用画素２０２の受光信号を集めて第２焦点信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子の画素毎に、第１焦点検出用画素２０１と第２焦点検出用画素２０２の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。
［デフォーカス量と像ずれ量の関係］
以下、本実施形態の撮像素子により取得される第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関係について説明する。図６に、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概略関係図を示す。撮像面８００に本実施形態の撮像素子が配置され、図４、図５と同様に、結像光学系の射出瞳が、第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２に２分割される。
【００３５】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面までの距離を大きさ｜ｄ｜とし、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符号（ｄ＜０）、被写体の結像位置が撮像面より被写体の反対側にある後ピン状態を正符号（ｄ＞０）として定義する。被写体の結像位置が撮像面（合焦位置）にある合焦状態はｄ＝０である。図６で、被写体８０１は合焦状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体８０２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）とする。
【００３６】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体８０２からの光束のうち、第１瞳部分領域５０１（第２瞳部分領域５０２）を通過した光束は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１（Ｇ２）を中心として幅Γ１（Γ２）に広がり、撮像面８００でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子に配列された各画素を構成する第１焦点検出用画素２０１（第２焦点検出用画素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８００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体８０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として形成される。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。
【００３７】
したがって、本実施形態では、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。
［焦点検出］
本実施形態では、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像ずれ量の関係性を用いて、位相差方式の第１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焦点検出を行う。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焦点調節するために第２焦点検出を行う。
［位相差方式の第１焦点検出］
以下、本実施形態における位相差方式の第１焦点検出について説明する。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係性から、像ずれ量を第１デフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
【００３８】
図７に、本実施形態の第１焦点検出処理の流れの概略図を示す。なお、図７の動作は、本実施形態の焦点検出信号生成手段、第１焦点検出手段である撮像素子１０７、画像処理回路１２５とＣＰＵ１２１によって実行される。
【００３９】
ステップＳ１１０で、撮像素子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。焦点検出信号生成手段により、焦点検出領域の第１焦点検出用画素の受光信号から第１焦点検出信号（Ａ像）を生成し、焦点検出領域の第２焦点検出用画素の受光信号から第２焦点検出信号（Ｂ像）を生成する。
【００４０】
ステップＳ１２０で、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、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。
【００４１】
ステップＳ１３０では、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。
【００４２】
以下、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。図８に、撮像素子の周辺像高における第１焦点検出用画素２０１の第１瞳部分領域５０１、第２焦点検出用画素２０２の第２瞳部分領域５０２、および結像光学系の射出瞳４００の関係を示す。
【００４３】
図８（ａ）は、結像光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子の設定瞳距離Ｄｓが同じ場合である。この場合は、第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２により、結像光学系の射出瞳４００が、概ね、均等に瞳分割される。
【００４４】
これに対して、図８（ｂ）に示した結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより短い場合、撮像素子の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子の入射瞳の瞳ずれを生じ、結像光学系の射出瞳４００が、不均一に瞳分割されてしまう。同様に、図８（ｃ）に示した結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより長い場合、撮像素子の周辺像高では、結像光学系の射出瞳と撮像素子の入射瞳の瞳ずれを生じ、結像光学系の射出瞳４００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。
【００４５】
図７のステップＳ１３０では、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シェーディング補正係数と、第２焦点検出信号の第２シェーディング補正係数を、それぞれ生成する。第１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）を行う。
【００４６】
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。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とするために、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。
【００４７】
図７のステップＳ１４０では、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の実線で示す。本実施形態では、位相差方式の第１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される。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点鎖線のように、より高周波帯域に調整してもよい。
【００４８】
次に、図７のステップ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。
【００４９】
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。
【００５０】
【数１】
2015210285.tif 000003
【００５１】
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、シフト量毎に複数行に渡って加算してもよい。
【００５２】
ステップ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。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変換係数Ｋ１をかけて、第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。
【００５３】
本実施形態では、位相差方式の第１焦点検出手段により、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シフト処理を行い、相関量を算出し、相関量から第１デフォーカス量を検出する。
【００５４】
本実施形態の撮像素子では、焦点検出用画素（第１焦点検出用画素、第２焦点検出用画素）が受光する光束と、撮像用画素が受光する光束が異なる。そのため、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）の焦点検出用画素への影響と撮像信号への影響が異なる。結像光学系の絞り値（Ｆ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焦点検出により算出される検出合焦位置（第１デフォーカス量が０となる位置）と撮像信号の最良合焦位置（撮像信号のＭＴＦピーク位置）との間に差が生じる場合がある。よって、特に、結像光学系の絞り値（Ｆ値）が所定絞り値以下の場合に、位相差方式の第１焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。
【００５５】
図１０に、本実施形態の撮像素子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）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る例である。図１１に、シェーディング補正処理および第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。撮像信号の最良合焦位置であるが、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。
【００５６】
図１２に、本実施形態における位相差方式の第１焦点検出による第１デフォーカス量（破線）の例を示す。横軸は、設定デフォーカス量であり、縦軸は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］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を見ると、設定デフォーカス量０の最良合焦位置において、破線で示した第１焦点検出による第１デフォーカス量が後ピン側に約５０μｍオフセットしており、最良合焦位置と第１焦点検出により算出される検出合焦位置との間に約５０μｍの差異が生じていることがわかる。
【００５７】
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し、高精度な焦点検出を可能とする。そのために、位相差方式の第１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焦点検出を行う。
［リフォーカス方式の第２焦点検出］
以下、本実施形態におけるリフォーカス方式（コントラスト検出方式）の第２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。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デフォーカス量を検出する。
【００５８】
本実施形態の撮像素子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（列方向、水平方向）のリフォーカス処理の概略説明図を図１３に示す。図１３の撮像面８００は、図５、図６に示した撮像面８００に対応している。図１３では、ｉを整数として、撮像面８００に配置された撮像素子の列方向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５０１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である。第２焦点検出信号Ｂｉは、（図５の瞳部分領域５０２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である。
【００５９】
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８１０まで平行移動させ、第２焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像位置８１０まで平行移動させ、加算することで、仮想結像面８１０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８１０まで平行移動させることは、列方向に＋０．５画素シフトに対応し、第２焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面８１０まで平行移動させることは、列方向に−０．５画素シフトに対応する。したがって、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８１０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を整数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。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焦点検出を行う。
【００６０】
図１４に、本実施形態の第２焦点検出処理の流れの概略図を示す。なお、図１４の動作は、本実施形態の焦点検出信号生成手段、第２焦点検出手段である撮像素子１０７、画像処理回路１２５とＣＰＵ１２１によって実行される。
【００６１】
ステップＳ２１０で、撮像素子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。焦点検出信号生成手段により、焦点検出領域の第１焦点検出用画素の受光信号から第１焦点検出信号（Ａ像）を生成し、焦点検出領域の第２焦点検出用画素の受光信号から第２焦点検出信号（Ｂ像）を生成する。
【００６２】
ステップＳ２２０で、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、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よい。
【００６３】
ステップＳ２３０では、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の破線および点線で示す。本実施形態では、リフォーカス方式の第２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。したがって、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設定される。
【００６４】
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設定してもよい。被写体の高周波成分を抽出して第２焦点検出を行うことにより、焦点検出精度をより向上させることができる。
【００６５】
ステップ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。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。
【００６６】
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として、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。
【００６７】
【数２】
2015210285.tif 000004
【００６８】
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。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）をシフト量毎に、複数行に渡って加算してもよい。
【００６９】
ステップＳ２５０では、判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２が最大シフト量（±Γ２／２）と等しいか否かを判定する。ステップＳ２５０について、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）の例である図１５、図１６を用いて説明する。図１５はピーク位置が特定できる場合の第２評価値の例を示しており、図１６はピーク位置が特定できない場合の第２評価値の例を示している。図１５、図１６中のＰｒｅＰ２は判定ピークシフト量、Γ２／２は最大シフト量である。まずステップＳ２４０で算出したコントラスト評価値（第２評価値）から、コントラスト評価値が最大値となるシフト量を算出して判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２とする。そして判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２が最大シフト量（±Γ２／２）と等しいか否かを比較する。図１５のように判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２が最大シフト量（±Γ２／２）と等しくない場合には、シフト量ｓ２のシフト範囲Γ２内に合焦位置が存在することが確定し、ステップＳ２６０へと移行してＤｅｆ２を算出する。一方、図１６のように判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２が最大シフト量（±Γ２／２）と等しい場合には、シフト量ｓ２のシフト範囲Γ２内に合焦位置が存在するか否かが確定しない。そこでステップＳ２７０へと移行してレンズ駆動させた後再度第２焦点検出処理を行うためにステップＳ２０１へと移行する。
【００７０】
ステップＳ２６０は、図１５のようにステップＳ２５０で判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）が等しくないと判定された場合に行われる処理である。図１５の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変換係数Ｋ２をかけて、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。必要に応じて、第１変換係数Ｋ１と第２変換係数Ｋ２を同一の値としてもよい。
【００７１】
ステップＳ２７０は、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）が図１６のような場合で、ステップＳ２５０で判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）が等しいと判定された場合に行われる処理である。図１６のコントラスト評価値（第２評価値）から、ピークシフト量ｐ２を特定することはできないが、コントラスト評価値が最大値となるシフト方向を判別することはできる。図１６では、Ｐｒｅｐ２がシフト量＝＋２であることからプラス側にシフトさせることでコントラスト評価値が最大となることがわかる。そこでステップＳ２７０では、Ｐｒｅｐ２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変換係数Ｋ２をかけて、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。そして検出した第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）に応じてレンズ駆動を行い、再度第２焦点検出を行うためにステップＳ２１０へと移行する。
【００７２】
本実施形態では、リフォーカス方式の第２焦点検出手段により、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、加算してシフト加算信号を生成する。そして、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デフォーカス量を検出する。
【００７３】
本実施形態の撮像素子では、図４、図５に示したように、第１焦点検出用画素が受光する光束と第２焦点検出用画素が受光する光束を加算したものが、撮像用画素が受光する光束となる。位相差方式の第１焦点検出とは異なり、リフォーカス方式の第２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。したがって、リフォーカス方式の第２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が０となる位置）と撮像信号の最良合焦位置（撮像信号のＭＴＦピーク位置）が、概ね一致するため、位相差方式の第１焦点検出より高精度に焦点検出できる。
【００７４】
図１０に示した本実施形態の撮像素子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）の例に、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１７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１８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１５に示す。
【００７５】
図１２に、本実施形態におけるリフォーカス方式の第２焦点検出による第２デフォーカス量（実線）の例を示す。横軸は、設定デフォーカス量であり、縦軸は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］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の最良合焦位置において、第２焦点検出による第２デフォーカス量は、第１焦点検出による第１デフォーカス量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。
【００７６】
したがって、本実施形態では、結像光学系の設定デフォーカス量０の最良合焦位置近傍において、リフォーカス方式の第２焦点検出の方が、位相差方式の第１焦点検出より、高精度に焦点検出できる。
［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。
【００７７】
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を図１９に示す。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５０１（５０２）の水平方向の実効絞り値Ｆ01（Ｆ02）は、Ｆ01＝ＮHＦと暗くなる。第１焦点検出信号（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（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（θｂ）に沿って第１焦点検出信号（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）の範囲である。
【００７８】
｜ｄ｜≦ＮHＦδ                …（３）
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として用いてもよい。
【００７９】
リフォーカス方式の第２焦点検出が高精度で行えるデフォーカス量の範囲は、概ね、式（３）の範囲に限定され、第２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焦点検出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。
【００８０】
したがって、本実施形態では、リフォーカス方式の第２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される。そのため、被写体の移動等によってリフォーカス方式の第２焦点検出の第２シフト処理のシフト範囲内に合焦位置がない場合には図１６のようなコントラスト評価値（第２評価値）となる。
【００８１】
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焦点検出を行う。したがって、第２焦点検出の第２フィルター処理の通過帯域が、第１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焦点検出の第２画素加算処理の画素加算数が、第１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。
【００８２】
上述したように、結像光学系の絞り値が所定絞り値以下（所定Ｆ値以下）の場合に、位相差方式の第１焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。したがって、必要に応じて、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焦点検出に加えて、リフォーカス方式の第２焦点検出により第２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。
[焦点検出処理の処理フロー]
本実施形態の焦点検出処理フローを図２０に示す。本実施形態では、結像光学系のデフォーカス量の絶対値が所定値１以下（第１の所定値以下）になるまで位相差方式の第１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所定値２（＜所定値１）以下（第２の所定値以下）になるまでリフォーカス方式の第２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。
【００８３】
ステップＳ１００で、位相差方式による第１焦点検出により第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。検出された第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値１より大きい場合は、ステップＳ１０１で、第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）に応じてレンズ駆動を行い、ステップＳ１００に戻る。検出された第１デフォーカス量（Ｄｅｆ１）の大きさ｜Ｄｅｆ１｜が所定値１以下の場合は、ステップＳ２００に進む。
ステップＳ２００で、リフォーカス方式による第２焦点検出により第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。検出された第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）の大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値２（＜所定値１）より大きい場合は、ステップＳ２０１で、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）に応じてレンズ駆動を行い、ステップＳ２００に戻る。検出された第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）の大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値２以下の場合は、焦点調節動作を終了する。
【００８４】
以上の構成により、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、高精度な焦点検出が可能となる。また、第２焦点検出手段で算出されたコントラスト評価値から第２デフォーカス量が検出できない場合においても測定不能とならず、高精度な焦点検出が可能となる。
【００８５】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態の焦点検出処理の流れの概略図を図２１、図２２に示す。本実施形態は、リフォーカス方式の第２焦点検出手段によるコントラスト評価値（第２評価値）から算出される判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）が等しい場合に、判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２から算出される第２デフォーカス量に応じてレンズ駆動させた後、第１焦点検出を行う例である。
【００８６】
図２１のステップＳ３００、ステップＳ３０１は図２０のステップＳ１００およびステップＳ１０１と同様である。ステップＳ４００で、リフォーカス方式による第２焦点検出によりコントラスト評価値（第２評価値）を算出するために図２２のステップＳ５１０へと移行する。
【００８７】
ステップＳ５１０からステップＳ５４０は図１４のステップＳ２１０からステップＳ２４０と同様である。ステップＳ５４０でコントラスト評価値（第２評価値）が算出された後、判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２による判定を行うため、図２１のステップＳ４０１へと移行する。
【００８８】
ステップＳ４０１では、ステップＳ５４０で算出されたコントラスト評価値（第２評価値）から判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）を算出して比較する。算出された判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）が等しければ、第２シフト処理範囲内に合焦位置が存在するか否かを確定できないと判定される。
【００８９】
そこで、判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２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変換係数Ｋ２をかけて、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。そして検出した第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）に応じてステップＳ４０２のレンズ駆動を行い、再度第１焦点検出を行うためにステップＳ３００へと移行する。
【００９０】
一方、算出された判定ピークシフト量Ｐｒｅｐ２と最大シフト量（±Γ２／２）が等しくなければ、第２シフト処理範囲内に合焦位置が存在すると判定される。そしてステップＳ５４０で算出した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変換係数Ｋ２をかけて、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。検出された第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）の大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値２（＜所定値１）より大きい場合は、ステップＳ２０１で、第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）に応じてステップＳ４０４のレンズ駆動を行い、ステップＳ４００に戻る。検出された第２デフォーカス量（Ｄｅｆ２）の大きさ｜Ｄｅｆ２｜が所定値２以下の場合は、焦点調節動作を終了する。上記以外は、第１の実施形態と同様である。
【００９１】
以上の構成により、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、高精度な焦点検出が可能となる。また、第２焦点検出手段で算出したコントラスト評価値から第２検出デフォーカス量が検出できない場合においても測定不能とならず、高精度な焦点検出が可能となる。
【００９２】
（その他の実施形態）
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。即ち、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記憶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等）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】
【００９３】
２００：画素群、２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ：画素、２０１，２０２：焦点検出用画素、５０１：第１瞳部分領域、５０２：第２瞳部分領域
【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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【図２１】
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【図２２】
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