(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備え、上記画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素と上記画素へ入射する光束が上記焦点検出用画素よりも制限されないよう構成された撮像用画素とを含み、上記複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を有する撮像装置において、
上記撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出す読み出し部と、
上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出する焦点検出部と、
上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定する回転誤差判定部と、
ＡＦ動作を指示するＡＦ動作指示部と、
上記ＡＦ動作指示部の指示に応じてＡＦ動作を行うＡＦ制御部と、
を有し、
上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部のＡＦ動作の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、上記焦点検出部の出力を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が小さいと判別する場合は、上記焦点検出部の出力に基づいてＡＦ動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が大きいと判別する場合は、上記読み出し部により上記焦点検出用画素の画素信号を間引かないで読み出し動作を行い、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づいて上記焦点検出部による焦点検出動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記撮像素子から読み出される撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行う表示部を有し、
上記読み出し部は、上記焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出すとともに、上記撮像用画素の画素信号を間引いて読み出し、上記表示部は、間引いて読み出した撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記読み出し部は、複数の間引き方式を有し、
上記回転誤差判定部は、上記間引き方式に応じて、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づき回転誤差を判定する閾値を変更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６】
上記複数の間引き方式は、間引き率が異なることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
上記焦点検出部は、上記回転誤差判定部の判定結果に基づいて、焦点検出結果を補正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８】
撮像光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備え、上記画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素と上記画素へ入射する光束が上記焦点検出用画素よりも制限されないよう構成された撮像用画素とを含み、上記複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を有する撮像装置における撮像方法において、
上記撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出し、
上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出し、
上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定し、
ＡＦ動作指示に応じて、上記回転誤差の判定結果に基づき、上記焦点検出動作の結果を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定する、
ことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面に焦点検出用画素を配置し、位相差ＡＦによって焦点検出を行う撮像装置において、検出方向に対して傾きを有している被写体に発生する回転誤差を補正可能な撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の一部に位相差検出機能を有する焦点検出用画素を配置し、位相差ＡＦを行う撮像面位相差ＡＦが知られている。また、ライブビュー画像を表示するために撮像を行う場合に、読み出し速度（フレームレート）を速くするために、撮像素子内の一部の画素を間引いて高速に読み出すことが知られている（後述する図２を参照）。
【０００３】
画素読出しの間引きの際に、ライブビュー画像の画質向上のために、焦点検出用画素の読み出しが少なくなるように間引きを行うと、位相差ＡＦの精度が低下してしまう。そこで、特許文献１に記載の撮像装置においては、ＡＦ優先モードと画質優先モードを設け、各モードに応じた読み出しを行っている。
【０００４】
位相差ＡＦの精度は、焦点検出用画素の配置によっては、被写体像が位相差検出方向に対して傾いていると、低下してしまう。これは、位相差を検出するための焦点検出用画素上に設けられた開口部の異なる画素列が、位相差検出方向と垂直方向に配置されている場合に、位相差検出方向に対して被写体像のコントラストのエッジ部分が斜めの被写体像に対して、合焦状態であるにも関わらず被写体像のコントラストのエッジ部分の回転角分だけ位相がずれてしまうためである（後述する図１参照）。この点を解決するために、特許文献２に開示の撮像装置では、焦点検出用画素配置における回転角分の位相ずれを補正することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８１７５１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１では、焦点検出用画素を配置した場合に生ずる回転角分の位相ずれによるＡＦ精度の低下を解決できない。また、特許文献２においては、間引きモードによる焦点検出用画素が減少した場合について何ら考慮されていない。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、ライブビュー画像の表示のために間引き読み出しを行った場合であっても、被写体の傾きによる回転誤差を考慮した測距が可能な撮像装置および撮像方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため第１の発明に係る撮像装置は、撮像光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備え、上記画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素と上記画素へ入射する光束が上記焦点検出用画素よりも制限されないよう構成された撮像用画素とを含み、上記複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を有する撮像装置において、上記撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出す読み出し部と、上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出する焦点検出部と、上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定する回転誤差判定部と、ＡＦ動作を指示するＡＦ動作指示部と、上記ＡＦ動作指示部の指示に応じてＡＦ動作を行うＡＦ制御部と、を有し、上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部のＡＦ動作の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、上記焦点検出部の出力を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定する。
【０００９】
第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が小さいと判別する場合は、上記焦点検出部の出力に基づいてＡＦ動作を行う。
第３の発明に係る撮像装置は、上記第２の発明において、上記ＡＦ制御部は、上記ＡＦ動作指示部の指示に応じて、上記回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が大きいと判別する場合は、上記読み出し部により上記焦点検出用画素の画素信号を間引かないで読み出し動作を行い、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づいて上記焦点検出部による焦点検出動作を行う。
【００１０】
第４の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮像素子から読み出される撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行う表示部を有し、上記読み出し部は、上記焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出すとともに、上記撮像用画素の画素信号を間引いて読み出し、上記表示部は、間引いて読み出した撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行う。
第５の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記読み出し部は、複数の間引き方式を有し、上記回転誤差判定部は、上記間引き方式に応じて、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づき回転誤差を判定する閾値を変更する。
【００１１】
第６の発明に係る撮像装置は、上記第５の発明において、上記複数の間引き方式は、間引き率が異なる。
第７の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記焦点検出部は、上記回転誤差判定部の判定結果に基づいて、焦点検出結果を補正する。
【００１２】
第８の発明に係る撮像方法は、撮像光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備え、上記画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素と上記画素へ入射する光束が上記焦点検出用画素よりも制限されないよう構成された撮像用画素とを含み、上記複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を有する撮像装置における撮像方法において、上記撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出し、上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出し、上記間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定し、ＡＦ動作指示に応じて、上記回転誤差の判定結果に基づき、上記焦点検出動作の結果を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ライブビュー画像の表示のために間引き読み出しを行った場合であっても、被写体の傾きによる回転誤差を考慮した測距が可能な撮像装置および撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るカメラにおける撮像素子の一部の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、間引き読み出しを説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、撮像素子面上における測距エリアと複数の角度を持つ被写体が測距エリアに投影されている様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、回転誤差補正のための測距エリア内の相関演算の組み合わせを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るカメラのＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係るカメラのＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係るカメラのライブビュー（ＬＶ）用回転誤差判定の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態としてデジタルカメラに適用した例について説明する。このデジタルカメラは、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を本体の背面に配置した表示部にライブビュー表示する。撮影者はライブビュー表示を観察することにより、構図やシャッタタイミングを決定する。レリーズ操作時には、画像データが記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。
【００１６】
また、本実施形態においては、位相差ＡＦによって位相差を検出するための測距エリアの画素列を、それぞれｎ（ｎ≧３）ライン以上に分割し、分割した各ラインで隣接するライン間のｎ−１個の回転角度と、隣接するｎ−１ライン以上オーバーラップさせたライン間の回転角度を算出する（例えば、図５、図６のＳ１７参照）。ライブビュー表示中にｎ個以上の回転角度から回転誤差判定を行い、このとき得られた回転誤差量に応じてライブビュー表示中の自動焦点調節を行う（例えば、図６のＳ１９、Ｓ２１参照）。回転誤差判定を行うにあたっては、撮像素子の読み出しの際の間引き率を考慮して行う（例えば、図３、図６のＳ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、図８のＳ５３、Ｓ５７参照）。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係るカメラは、交換レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０から構成されている。本実施形態においては、交換レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０を別体に構成しているが、一般的なコンパクトカメラのように一体に構成しても勿論かまわない。
【００１８】
交換レンズ鏡筒１０内には、撮影レンズ１１が配置されている。撮影レンズ１１は、被写体Ｓの光学像を形成するための複数の光学レンズから構成される。また、交換レンズ鏡筒１０内には、アクチュエータ１２およびレンズ制御部１３が設けられている。レンズ制御部１３は、カメラ本体２０内のＡＦ演算部２４から、焦点ずれ方向と焦点ずれ量を受信し、これらの情報に基づいて、アクチュエータ１２の制御を行う。アクチュエータ１２は、撮影レンズ１１を光軸方向に移動し、ピント合わせを行う。
【００１９】
カメラ本体２０内には、撮像素子２１、撮像制御部２２、画像処理部２３、ＡＦ演算部２４、操作部２５、記録部２６、表示部２７が設けられている。
【００２０】
撮像素子２１は、撮影レンズ１１の光軸上であって、被写体像の結像位置付近に配置されている。撮像素子２１は、被写体像（光学像）を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備えている。すなわち、撮像素子２１は、各画素を構成するフォトダイオードが二次元的にマトリックス状に配置されており、各フォトダイオードは受光量に応じた光電変換電流を発生し、この光電変換電流は各フォトダイオードに接続するキャパシタによって電荷蓄積される。各画素の前面には、ベイヤ―配列のＲＧＢフィルタが配置されている。これらの複数のフォトダイオードが、前述の複数の画素に対応する。
【００２１】
また、撮像素子２１の複数の画素は、図２に示すように、画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された位相差ＡＦ検出用画素（以後、「焦点検出用画素」と称す）２１ａと、画素へ入射する光束が焦点検出用画素よりも制限されないように構成された撮像用画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを含んでいる。撮像素子２１は、焦点検出用画素と撮像用画素から出力される画素値を撮像制御部２２に出力する。撮像素子２１の焦点検出用画素２１ａおよび撮像用画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの配置については、図２を用いて後述する。
【００２２】
撮像素子２１は、撮像光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備え、画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素と画素へ入射する光束が焦点検出用画素よりも制限されないよう構成された撮像用画素とを含み、複数の画素が２次元的に配列された撮像素子として機能する。
【００２３】
撮像制御部２２は、撮像素子２１の画素から画素値を読み出し、ＡＤ変換等の処理を施した後、画像処理部２３およびＡＦ演算部２４に出力する。画素値の読み出しにあたっては、ＡＦ演算部２４からの指示に従って全画素読み出し、間引き読み出しＡ、Ｂ（間引き読み出しＡ、Ｂについては、図３参照）のいずれかで行う。
【００２４】
撮像制御部２２は、撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出す読み出し部として機能する。読み出し部は、焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出すとともに、撮像用画素の画素信号を間引いて読み出し（例えば、図３参照）、後述する表示部は、間引いて読み出した撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行う。この読み出し部は、複数の間引き方式を有し、複数の間引き方式は、間引き率が異なる（例えば、図３参照）。
【００２５】
画像処理部２３は、画素値の内、撮像用画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの画素値を入力し、ライブビュー表示用画像および記録用画像のための画像処理を行う。また、画像処理部２３は、記録用に処理された画像データを記録部２６に出力し、ライブビュー表示用に画像処理された画像データを表示部２７に出力する。記録部２６は、電気的書き換え可能な不揮発性メモリを有し、記録用の画像データを入力し、記録する。表示部２７は、ライブビュー表示用の画像データや再生用の画像データを入力し、ＬＣＤや有機ＥＬ等の表示パネルに画像データに基づくライブビュー画像や再生画像の表示を行う。表示部２７は、撮像素子から読み出される撮像用画素の画素信号に基づいて表示を行う表示部として機能する。
【００２６】
ＡＦ演算部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とその周辺回路を有し、メモリ（不図示）に記憶されたプログラムに従って、ＡＦ制御を行い、またカメラ全体の制御を行う。また、ＡＦ演算部２４は、画素値の内、焦点検出用画素２１ａからの画素値を入力し、位相差ＡＦ法によって焦点ずれ方向と焦点ずれ量を演算する。ＡＦ演算にあたって、焦点ずれ方向と垂直方向に配列される焦点検出用画素の出力を加算して第１の加算出力を作成し、この第１の加算出力に基づいて焦点ずれ量を算出する。
【００２７】
また、ＡＦ演算部２４は、焦点ずれ方向と垂直方向に配列される焦点検出用画素２１ａの出力の内、第１の加算出力で使用した焦点検出用画素２１ａよりも少ない画素数で第２の加算出力を作成し、この第２の加算出力に基づいて、光学像の回転誤差を判定する。この判定の結果、回転誤差が有る場合には、焦点ずれ量の補正を行う。回転誤差の判定については、図４および図５を用いて後述する。
【００２８】
ＡＦ演算部２４は、間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出する焦点検出部として機能する（例えば、図６のＳ１１、図７のＳ３７参照）。また、ＡＦ演算部２４は、間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、上記位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定する回転誤差判定部として機能する（例えば、図６のＳ１９、図８参照）。また、ＡＦ演算部２４は、ＡＦ動作指示部の指示に応じてＡＦ動作を行うＡＦ制御部として機能する（例えば、図６のＳ２５Ｙｅｓ、図７参照）。このＡＦ制御部は、ＡＦ動作指示部のＡＦ動作の指示に応じて、回転誤差判定部の出力に基づき、焦点検出部の出力を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定する（例えば、図７のＳ３３参照）。
【００２９】
ＡＦ演算部２４は、ＡＦ動作指示部の指示に応じて、回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が小さいと判別する場合は、焦点検出部の出力に基づいてＡＦ動作を行うＡＦ制御部として機能する（例えば、図７のＳ４１参照）。また、ＡＦ制御部は、ＡＦ動作指示部の指示に応じて、回転誤差判定部の出力に基づき、回転誤差が大きいと判別する場合は、読み出し部により上記焦点検出用画素の画素信号を間引かないで読み出し動作を行い、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づいて焦点検出部による焦点検出動作を行う（例えば、図７のＳ３５、Ｓ３７参照）。
【００３０】
回転誤差判定部は、間引き方式に応じて、読み出した焦点検出用画素の画素信号に基づき回転誤差を判定する閾値を変更する（例えば、図６のＳ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９参照）。焦点検出部は、回転誤差判定部の判定結果に基づいて、焦点検出結果を補正する（例えば、図６のＳ２１参照）。
【００３１】
ＡＦ演算部２４に接続された操作部２５は、電源釦、レリーズ釦、メニュー釦等、種々の操作部材を有し、これらの操作部材の操作状態を検出し、検出結果をＡＦ演算部２４に出力する。レリーズ釦が半押し操作されると１ｓｔレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）がオンとなり、さらに全押しされると２ｎｄレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）がオンとなる。操作部２５は、ＡＦ動作を指示するＡＦ動作指示部として機能する。
【００３２】
次に、図２を用いて、本実施形態に係る撮像素子２１の構成を説明する。撮像素子２１の撮像面には、複数の焦点検出用画素２１ａと複数の撮像用画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂが図２に示すように配置されている。前述したように、撮像用画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの前面には、ベイヤ配列のＲＧＢフィルタが配設されている。撮像用画素２１Ｇの前面には緑色（Ｇ）フィルタ（図２中、砂目を付与）が、撮像用画素２１Ｒの前面には赤色（Ｒ）フィルタ（図２中、縦縞を付与）が、また撮像用画素２１Ｂの前面には青色（Ｂ）フィルタ（図２中、横縞を付与）が設けられている。なお、焦点検出用画素２１ａの前面には緑色（Ｇ）フィルタが設けられている。
【００３３】
また、焦点検出用画素２１ａは、画素に入射する光束の入射方向を制限するように開口部が設けられている。図中、「Ｒ」と付されている焦点検出用画素２１ａは右側から入射する光束を受光し、左側から入射する光束を制限するように、右開口が設けられている（以下、Ｒ画素と略記する場合がある）。また「Ｌ」と付されている焦点検出用画素２１ａは、左側から入射する光束を受光し、右側から入射する光束を制限するように左開口が設けられている（以下、Ｌ画素と略記する場合がある）。なお、ここで右側、左側は、位相差ＡＦ法による焦点検出動作を行うにあたって、位相差検出方向に沿っての右側、左側をいう。
【００３４】
焦点検出用画素２１は、位相差検出を行うにあたって、縦方向にＲ画素値とＬ画素値をそれぞれ加算し、画素ピッチ毎のＲ画素の加算値とＬ画素の加算値を用いて焦点ずれ量の演算を行う（Ｒ：右開口、Ｌ：左開口）。図２では位相差検出方向は横方向であり、Ｒ画素とＬ画素は位相差検出方向と垂直な方向に４画素ずれて配置されている（ＲＬ画素ズレ量）。被写体像Ｓが位相差検出方向と垂直な方向から角度θ分傾いている場合、この４画素のズレ量分だけ測距結果に誤差が生じる。この場合の撮像面における回転誤差量は、式（１）のようになる。
回転誤差量＝ｔａｎθ×ＲＬ画素ズレ量  ・・・（１）
【００３５】
次に、図３を用いて、ライブビュー表示する際の間引き読み出しモードについて説明する。図３において、画素内に網目、縦縞、または横縞が施されたライン（行方向）は読み出しが行われ、網目、縦縞、または横縞が施されていないライン（行方向）は読み出しが行われない。
【００３６】
図３（ａ）は、間引きモードＡの場合であり、この間引きモードＡにおいては、１行、３行、４行、６行、７行、・・・と、３ラインの内の２ラインについて読み出しを行い、他の１ラインについて読み出しが行われない。図２と比較すると分かるように、５行には、位相差検出用のＬ画素が配置されており、また、１７行にはＲ画素が配置されているが、図３（ａ）に示す例では、これらのＲ画素やＬ画素が位相差検出に使用されず、精度が低下する。
【００３７】
また、図３（ｂ）間引きモードＢの場合であり、この間引きモードＢにおいては、２行、５行、８行、１１行、・・・と、３ラインの内の１ラインについて読み出しを行い、他の２ラインについて読み出しが行われない。図３（ａ）の間引きモードＡの場合と比較すると、間引き率が高いために、より高速で画素読み出しを行うことができ、高フレームレートで画像表示することが可能となる。
【００３８】
また、間引きモードＢの場合には、図２と比較すると分かるように、１行、９行には、位相差検出用のＲ画素が配置されており、また、１３行、２１行にはＬ画素が配置されているが、図３（ｂ）に示す例では、これらのＲ画素やＬ画素が位相差検出に使用されない。このため、図３（ａ）の場合に比較し、精度がより低下してしまう。
【００３９】
次に、図４を用いて、本実施形態における測距エリアの分割について説明する。図４は、被写体像Ｓの左側に位相差検出方向と垂直な方向に対して複数の角度を持つ被写体像Ｓが測距エリアに投影されている様子を示している。図４の左側に示すＡラインは、仮想の基準画素列であり、図２における仮想ＡＦ画素ピッチに相当する幅を有する太い点線の領域（Ａ）毎の焦点検出用画素の内のＲ画素の画素値の加算値を仮想の画素列として示すものである。図４のＡラインの中、図２に示すように、縦方向に複数のＲ画素が配置されており、各領域毎に加算値を求める。図４のＡラインには８列、記載されているが、実際には、これより多くの列が配置されており、各列に対応する加算値によって基準画素列の被写体像に対応する画素値のパターンが求まる。
【００４０】
また、図４の右側に示すＢラインは、仮想の参照画素列であり、図２における仮想ＡＦ画素ピッチに相当する幅を有する太い実線の領域（Ｂ）毎の焦点検出用画素の内のＬ画素の画素値の加算値を仮想の画素列として示すものである。Ａラインの場合と同様に、各領域毎に加算値を求め、各領域に対応する加算値によって仮想の参照画素列の被写体像に対応する画素値パターンが求まる。仮想の基準画素列と参照画素列の被写体像の画素値パターンが求まると、この２つの被写体像の画素値のパターン（仮想ラインセンサの出力）の相関演算を行うことにより、位相差を検出でき、これから撮影レンズ１１のデフォーカス量、すなわち、合焦位置に対するズレ量を演算できる。
【００４１】
また、Ａラインは各列ごとに、Ａ１、Ａ２、Ａ３と、位相差検出方向と垂直な方向である上下方向に３等分している。そして、分割した領域に属する焦点検出用画素の画素値の加算値を用いて、回転誤差時の回転誤差判定および回転角度を検出する。
【００４２】
図５は、回転誤差補正時において、図４に示したＡラインの各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を用いた相関演算の組み合わせを示している。回転角度は分割した各ラインで上下に隣接するライン間である隣接ライン１（図５（ａ））のＡ１−Ａ２相関演算（Ａ１とＡ２の出力の相関を求める演算）、及び隣接ライン２（図５（ｂ））のＡ２−Ａ３相関演算（Ａ２とＡ３の出力の相関を求める演算）から、それぞれ回転角度を検出する。さらに、隣接するラインを２ライン加算（オーバーラップ）した隣接２ライン加算（図５（ｃ））のＡ１２−Ａ２３相関演算（Ａ１２とＡ２３の出力の相関を求める演算）から回転角度を算出する。これら検出した３つの回転角度から、回転誤差補正判定の実施及び補正量を算出する（回転誤差補正量は、上述の式（１）を参照）。なお、Ａ１、Ａ２、Ａ３は、各領域の加算値であり、Ａ１２は、Ａ１とＡ２の領域の加算値であり、Ａ２３はＡ２とＡ３の領域の加算値である。
【００４３】
回転角度を算出する方法を以下に説明する。図２に基づいて説明した（１）式を変形した下記（２）式を示す。
回転角度θ＝ｔａｎ−１（回転誤差量／ＲＬ画素ずれ量）  ・・・（２）
【００４４】
回転誤差量を以下に説明する方法によって求め、上記（２）式に基づいて、回転角度θを算出する。回転誤差量は、Ａ１−Ａ２相関演算、Ａ２−Ａ３相関演算、Ａ１２−Ａ２３相関演算によりそれぞれ算出して上記（２）式に代入することにより、それぞれの回転角度を算出することができる。たとえば、Ａ２−Ａ３相関演算では、図４のＡラインのＡ２と示される仮想ラインセンサＡ２とＡ３と示される仮想ラインセンサＡ３の出力の相関演算を行う。仮想ラインセンサＡ２と仮想ラインセンサＡ３には、被写体像Ｓの左側のコントラストのエッジ部分が投影されている。このエッジ部分は位相差検出方向と垂直な方向となっているので、仮想ラインセンサＡ２、Ａ３に対応する被写体像の回転角度は０である。仮想ラインセンサＡ２と仮想ラインセンサＡ３の出力の相関演算を行うと相関ずれ量は０となる。
【００４５】
これに対して、図２に示すような位相差検出方向に対して角度θをなすコントラストエッジを有する被写体像Ｓが仮想ラインセンサＡ１、Ａ２に投影された場合には、Ａ１−Ａ２相関演算により、仮想ラインセンサＡ１と仮想ラインセンサＡ２の出力の相関演算を行うと、角度θの大きさに対応した大きさを示す相関ずれ量が求められる。このように位相差検出方向と垂直な方向に分割された複数の仮想ラインセンサの出力同士の相関演算、Ａ１−Ａ２相関演算、Ａ２−Ａ３相関演算、Ａ１２−Ａ２３相関演算の結果を考慮することにより仮想ラインセンサＡに投影される被写体像の回転角度を検出することができる。
【００４６】
次に、図６ないし図８に示すフローチャートを用いて、本実施形態におけるＡＦ動作について説明する。このフローは、ＡＦ演算部２４内のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムに従ってカメラ内の各部を制御することにより実行する。
【００４７】
図６のＡＦ動作のフローが開始すると、まず、現在の撮像モードが間引きモードＡか否かを判定する（Ｓ１）。本実施形態においては、間引きモードは、図４を用いて説明したように、間引きモードＡと間引きモードＢが用意されている。撮影者は、メニュー画面等において、間引きモードを設定することができる。なお、間引きモードは、撮影者が手動で設定する以外にも、設定されているモードに応じて自動的に設定するようにしてもよい。例えば、省電力モードが設定されている場合には、フレームレートを低くして消費電力を低減するために、間引きモードＡが自動的に設定されるようにしてもよい。また、撮影者によりフレームレートを手動で設定することが可能であり、高フレームレートに設定されると間引きモードＢを設定してもよい。あるいは、不図示のブレ検出部やパンチルト検出部により手振れが発生している、またはパンニングされていることを検出し、高フレームレートに自動設定して間引きモードＢを設定するようにしてもよい。
【００４８】
ステップＳ１における判定の結果、間引きモードＡが設定されていた場合には、ライブビュー（ＬＶ）用回転誤差判定条件１として、角度スレッシュＸ＝ＡＴ１を設定する（Ｓ３）。ＬＶ用回転誤差判定条件１は、ステップＳ５３（図８参照）における回転誤差判定に使用する。
【００４９】
ステップＳ３において角度スレッシュＸの設定を行うと、次に、ＬＶ用回転誤差判定条件２として、角度スレッシュＹ＝ＡＴ２を設定する（Ｓ５）。ＬＶ用回転誤差判定条件２は、ステップＳ５７（図８参照）における回転誤差判定に使用する。
【００５０】
一方、ステップＳ１における判定の結果、間引きモードＡでなかった場合、すなわち間引きモードＢであった場合には、ライブビュー（ＬＶ）用回転誤差判定条件１として、角度スレッシュＸ＝ＢＴ１を設定する（Ｓ７）。ＬＶ用回転誤差判定条件１は、前述したように、ステップＳ５３（図８参照）における回転誤差判定に使用する。
【００５１】
ステップＳ７において角度スレッシュＸの設定を行うと、次に、ＬＶ用回転誤差判定条件２として、角度スレッシュＹ＝ＢＴ２を設定する（Ｓ９）。ＬＶ用回転誤差判定条件２は、前述したように、ステップＳ５７（図８参照）における回転誤差判定に使用する。
【００５２】
ステップＳ５またはＳ９において角度スレッシュＹを設定すると、次に、ライブビュー（ＬＶ）中測距を行う（Ｓ１１）。ここでは、撮像素子２１から間引きモードＡまたは間引きモードＢで読み出された画像データ中の焦点検出用画素からのデータを用いて、ＡＦ演算部２４は、図４に示したＡラインとＢラインの相関演算を行い、撮影レンズ１１のデフォーカス量を算出する。
【００５３】
ライブビュー中測距を行うと、次に、ライブビュー（ＬＶ）中測距の結果がＯＫか否かを判定する（Ｓ１３）。ステップＳ１１における相関演算の結果に信頼性が高い場合には測距結果がＯＫと、また信頼性が低い場合には測距結果がＮＧと判定する。測距結果ＯＫ／ＮＧを示す信頼性判定としては、例えば、特許文献２にあるように、評価値（相関値）の極小値が所定値より小さいか、極小値付近の評価値の傾きが所定値より大きいか否かで判定する。
【００５４】
ステップＳ１３における判定の結果、測距結果がＯＫでなかった場合には、ライブビュー（ＬＶ）中測距フラグに「０」を設定する（Ｓ２３）。このＬＶ中測距フラグは、後述するステップＳ３３（図７参照）において使用する。
【００５５】
一方、ステップＳ１３における判定の結果、測距結果がＯＫであった場合には、ステップＳ１５〜Ｓ２１において、回転誤差の判定を行った上で最終的な測距結果を算出する。まず、ライブビュー（ＬＶ）中測距結果を「Ｄ」とし、ライブビュー（ＬＶ）中測距フラグに「１」を設定する（Ｓ１５）。ＬＶ中測距結果は、ステップＳ１１における測距演算結果であり、ＬＶ中測距フラグは、前述したように、ステップＳ３３（図７参照）において使用する。
【００５６】
続いて、ライブビュー（ＬＶ）回転誤差用測距を行う（Ｓ１７）。ここでは、ステップＳ１１の測距の際に使用した画像データを用いて、図４に示す仮想画素列Ａラインを位相差検出方向と垂直方向に分割した仮想画素列Ａ１、Ａ２、Ａ３を作成し、図５（ａ）に示す隣接ライン１の相関演算（Ａ１−Ａ２相関演算）と、図５（ｂ）に示す隣接ライン２の相関演算（Ａ２−Ａ３相関演算）と、図５（ｃ）に示す隣接２ライン加算の相関演算（Ａ１２−Ａ２３相関演算）を行う。そして、それぞれの相関演算によりそれぞれ回転角度に関するデータを算出する。
【００５７】
ＬＶ回転誤差用測距を行うと、次にライブビュー（ＬＶ）回転誤差判定を行う（Ｓ１９）。ここでは、図２、図４、図５に示すような回転誤差が発生しているか否かを判定し、回転誤差が生じていた場合には、回転誤差補正量Ｒを算出する。このＬＶ回転誤差判定の詳しい動作については、図８を用いて後述する。
【００５８】
ＬＶ回転誤差判定を行うと、次に、ライブビュー（ＬＶ）中最終測距結果を算出する（Ｓ２１）。ここでは、ステップＳ１５におけるＬＶ中測距結果ＤにステップＳ１９において算出した回転誤差補正量Ｒを加算して（すなわち、Ｄ＋Ｒを演算）、ＬＶ中最終測距結果を求めておく。
【００５９】
ステップＳ２１においてＬＶ中最終測距結果を求めると、またはステップＳ２３においてＬＶ中測距フラグに「０」を設定すると、次に、１Ｒオンか否かを判定する（Ｓ２５）。撮影者がレリーズ釦の半押しを行うと、１Ｒスイッチがオンとなるので、このステップでは１Ｒスイッチの状態に基づいて判定する。この判定の結果、１Ｒがオンでなかった場合には、ステップＳ１に戻り、前述の動作を繰り返す。
【００６０】
一方、ステップＳ２５における判定の結果、１Ｒがオンとなると、撮像モードの切替を行う（Ｓ３１）。レリーズ釦が半押しされたことから、いつレリーズ釦が全押しされて撮影動作に移行しても良いように、画像データの読み出しを、間引きモードＡまたはＢから、全画素読み出しモードに切り替える。
【００６１】
続いて、ライブビュー（ＬＶ）測距フラグが「０」か否かを判定する（Ｓ３３）。ステップＳ１１において、ライブビュー表示用の画像データを用いて、位相差ＡＦによる測距を行っている。そして、測距結果がＯＫの場合には、ステップＳ１５において、ＬＶ測距フラグに「１」を、また測距結果がＮＧの場合には、ステップＳ２３において、ＬＶ測距フラグに「０」を設定している。
【００６２】
ステップＳ３３における判定の結果、ＬＶ中測距フラグが「０」でなかった場合、すなわち、ＬＶ中の測距結果がＯＫであった場合には、ＬＶ中最終測距結果位置へフォーカスレンズ駆動を行う（Ｓ４１）。間引きした画像データを用いて行ったＬＶ中の測距結果がＯＫであったことから、この測距結果に基づいて、撮影レンズ１１の合焦駆動を行う。
【００６３】
一方、ステップＳ３３における判定の結果、ＬＶ中測距フラグが「０」であった場合、すなわち、ＬＶ中の測距結果がＮＧであった場合には、ステップＳ３５〜Ｓ３９において全画素を読み出した画像データを用いて、位相差ＡＦを行う。まず、ステップＳ３５において、撮像モードの切替が完了したか否かを判定する（Ｓ３５）。ステップＳ３１において、間引きモードから全画素読み出しモードに切り替えを開始している。このステップでは、この切り替えが完了したか否かを判定する。切り替えが完了していない場合には、切り替えの完了を待つ。
【００６４】
ステップＳ３５における判定の結果、撮像モードの切替が完了すると、通常測距を行う（Ｓ３７）。ここでは、撮像素子２１から全画素読み出しによって取得した画像データを用いて、全ての焦点検出用画素のデータを用いて位相差ＡＦによる測距を行う。
【００６５】
通常測距を行うと、次に、通常測距結果位置へフォーカスレンズを駆動する（Ｓ３９）。ここでは、ステップＳ３７における通常測距において算出した測距値に基づいて撮影レンズ１１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。ステップＳ３９またはＳ４１においてフォーカスレンズ駆動を行うと、ＡＦ動作のフローを終了する。
【００６６】
このように、ＡＦ動作のフローにおいては、ライブビュー表示中にこのライブビュー表示用の間引き読み出しを行った画像データを用いて測距を行う（Ｓ１１）。この測距結果がＯＫであった場合には、測距結果Ｄと回転誤差補正量Ｒに基づいて最終測距結果を求め（Ｓ１３Ｙｅｓ〜Ｓ２１）、ＡＦ動作の指示に応じて最終測距結果に基づいてフォーカスレンズ駆動を行っている（Ｓ３３Ｎｏ、Ｓ４１）。このため、ライブビュー画像の表示のために間引き読み出しを行った場合であっても、被写体像の傾きによる回転誤差を考慮した測距が可能となる。
【００６７】
また、ライブビュー中の測距結果がＮＧであった場合には、ＡＦ動作の指示に応じて全画素読み出しの画像データを用いて得られた測距結果に従ってフォーカスレンズ駆動を行っている（Ｓ３３Ｙｅｓ〜Ｓ３９）。このため、ライブビュー中に信頼性の高い測距値が得られなくても、ＡＦ動作指示があった場合には、信頼性の高い測距値を得ることができる。
【００６８】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、ステップＳ１９のＬＶ用回転誤差判定の動作について説明する。ＬＶ用回転誤差判定のフローに入ると、まず、回転角度の算出を行う（Ｓ５１）。ここでは、ステップＳ１７（図６参照）のＬＶ回転誤差用測距の測距結果から、Ａ１−Ａ２相関演算、Ａ２−Ａ３相関演算、Ａ１２−Ａ２３相関演算より算出される回転角度あるＡ１−Ａ２ラインの角度Ｌ、Ａ２−Ａ３ラインの角度Ｍ、Ａ１２−Ａ２３ラインの角度Ｎを算出する（式（２））。
【００６９】
回転角度を算出すると、次に、「Ｎ＜Ｘ」、かつ「Ｌ＜ＸまたはＭ＜Ｘ」であるか否かを判定する（Ｓ５３）。ここでは、ステップＳ５１で算出したＡ１２−Ａ２３ライン角度Ｎが、ステップＳ３またはＳ７で設定したＬＶ用回転誤差判定条件１の角度スレッシュＸより小さいか否かを判定する。かつ、ステップＳ５１で算出したＡ１−Ａ２ライン角度ＬまたはＡ２−Ａ３ライン角度Ｍが角度スレッシュＸより小さいか否かを判定する。
【００７０】
ステップＳ５３における判定の結果がＹｅｓであった場合には、ＬＶ回転誤差補正量Ｒを０とする（Ｓ５５）。ステップＳ５３の判定結果がＹｅｓの場合は、回転誤差量θ（図２参照）が、０に近い場合であることから、回転誤差補正量Ｒを０としている。
【００７１】
ステップＳ５５における判定結果が、Ｎｏであった場合には、次に、「Ｎ＜Ｙ」、かつ「Ｌ＜Ｙ」、かつ「Ｍ＜Ｙ」であるか否かを判定する（Ｓ５７）。ここでは、ステップＳ５１で算出したＡ１２−Ａ２３ライン角度Ｎが、ステップＳ５またはＳ９で設定したＬＶ用回転誤差判定条件２の角度スレッシュＹより小さいか否かを判定する。かつ、ステップＳ５１で算出したＡ１−Ａ２ライン角度Ｌが角度スレッシュＹより小さいか否かを判定する。かつ、ステップＳ５１で算出したＡ２−Ａ３ライン角度Ｍが角度スレッシュＹより小さいか否かを判定する。
【００７２】
ステップＳ５７における判定結果が、Ｙｅｓであった場合には、ＬＶ回転補正量Ｒを算出する（Ｓ５９）。ステップＳ５７における判定結果がＹｅｓの場合は、ステップＳ５１で算出した回転角度Ｌ、Ｍ、Ｎが、全て一定未満であり、ステップＳ１１で算出した測距値の精度が比較的高く、回転角度に基づく補正が可能な場合である。この場合には、上述の式（１）に従って、回転誤差量を算出し、その正負の符号を逆にして補正量として回転誤差補正量Ｒを算出する。
【００７３】
ステップＳ５７における判定の結果が、Ｎｏの場合には、ＬＶ中測距フラグとして「０」を設定する（Ｓ６１）。ステップＳ５７における判定結果がＮｏ場合は、ステップＳ５１で算出した回転角度Ｌ、Ｍ、Ｎが、かなり大きく、ステップＳ１１で算出した測距値の精度が低く、回転角度に基づく補正が困難な場合である。この場合には、レリーズ釦の半押しがなされた際に、全画素の画像データに基づいて測距をすることにし、ＬＶ中測距フラグに「０」を設定する。
【００７４】
なお、ステップＳ５７では、Ｌ、Ｍ、Ｎの全てについて角度スレッシュＹを閾値として判定しているが、異ならせてもよい。たとえば、Ｌ、ＭについてＹ１を閾値として判定し、ＮについてはＹ２＞Ｙ１となるＹ２を閾値として判定してもよい。また、Ｌ、Ｍについて別々の閾値を使用してもよい。また、ステップＳ５３の角度スレッシュＸについても同様に、Ｌ、Ｍ、Ｎに対して異なる閾値を設定してもよい。このように、位相差検出方向と垂直方向に分割して回転誤差を判定することにより、被写体像の一部に角度のあるコントラストパターンを有する被写体に対しても、適切に回転誤差の判定および補正が可能となる。
【００７５】
ステップＳ５５、Ｓ５９、Ｓ６１において、それぞれ設定を行うと、ＬＶ用回転誤差判定のフローを終了し、元のフローに戻る。
【００７６】
以上、説明したように、本発明の一実施形態においては、撮像素子の焦点検出用画素の画素信号を間引いて読み出し（例えば、図３、図６のＳ１〜Ｓ１１参照）、間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて位相差検出による焦点検出動作を行って焦点ずれ量と焦点ずれ方向を検出し（例えば、図６のＳ１１参照）、間引いて読み出された焦点検出用画素の画素信号に基づいて、位相差検出方向に垂直な方向に対する光学像の傾きに応じて発生する回転誤差を判定し（例えば、図６のＳ１９参照）、ＡＦ動作指示に応じて（例えば、図６のＳ２５参照）、回転誤差の判定結果に基づき、焦点検出動作の結果を採用してＡＦ動作を行うか否かを判定する（例えば、図７のＳ３３参照）。このため、ライブビュー画像の表示のために間引き読み出しを行った場合であっても、回転誤差判定を行うことにより、被写体の傾きによる回転誤差を考慮した測距が可能となる。
【００７７】
なお、本発明の一実施形態においては、撮像素子２１の画素列からなる１エリアごとに焦点検出画素を加算して仮想画素の画素値を生成していた。仮想画素に対応する１エリアに含まれる撮像素子２１の画素列の数は１個でもよく、また複数個でもよい。また、本発明の一実施形態においては、回転誤差検出時には、測距時の１個の仮想画素列を３個の仮想画素列に分けていたが、４個以上の仮想画素列に分けても勿論かまわない。また、本発明の一実施形態において、回転誤差補正量を式（１）に基づいて演算していたが、これに限られない。
【００７８】
また、本発明の一実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、焦点面に位相差検出用の焦点検出画素が配置された撮像素子を有する撮像のための機器であれば、本発明を適用することができる。
【００７９】
また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。
【００８０】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００８１】
本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０・・・交換レンズ鏡筒、１１・・・撮影レンズ、１２・・・アクチュエータ、１３・・・レンズ制御部、２０・・・カメラ本体、２１・・・撮像素子、２２・・・撮像制御部、２３・・・画像処理部、２４・・・ＡＦ制御部、２５・・・操作部、２６・・・記録部、２７・・・表示部
【図１】
0006412468.tif 000002
【図２】
0006412468.tif 000003
【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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