(57)【要約】【課題】焦点検出用の信号に飽和信号が含まれる場合でも焦点検出精度の低下を抑制可能な焦点検出装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】画素ラインごとに、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、飽和信号の割合を判定する。そして、飽和信号の割合が閾値を超えない画素ラインについて得られる評価値を用いて、デフォーカス量を算出する。【選択図】図６
2016009024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた複数の画素ラインのそれぞれについて、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、飽和信号の割合が第１の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号との相関量に基づく第１のデフォーカス量を算出する第１算出手段と、
前記予め定められた複数の画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる飽和信号の割合が第２の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づく第２のデフォーカス量を算出する第２算出手段と、を有し、
前記第２の閾値が、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
予め定められた複数の画素ラインのそれぞれについて、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、予め定められたレベル以上の信号の割合が第１の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号との相関量に基づく第１のデフォーカス量を算出する第１算出手段と、
前記予め定められた複数の画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる、予め定められたレベル以上のレベルを有する信号の割合が第２の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づく第２のデフォーカス量を算出する第２算出手段と、を有し、
前記第２の閾値が、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
前記第１の算出手段は、飽和信号と非飽和信号との境界部分から前記相関量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記コントラスト評価値が、前記第１の信号と前記第２の信号との加算信号に基づいて算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記第１のデフォーカス量または前記第２のデフォーカス量に基づいて前記結像光学系の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６】
撮像素子と、
前記撮像素子の画素ラインごとに前記第１の信号および前記第２の信号を生成する生成手段と、をさらに有することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とを、複数の画素を有する画素ラインごとに生成する生成手段と、
前記画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる飽和信号の割合が閾値を超えない画素ラインについて得られる評価値に基づくデフォーカス量を算出する算出手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に飽和信号が含まれる画素ラインについては、前記デフォーカス量を算出しないことを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記評価値が、前記第１の信号と前記第２の信号との加算信号に基づいて算出されるコントラスト評価値であることを特徴とする請求項７または８に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記デフォーカス量に基づいて前記結像光学系の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】
撮像素子と、
前記撮像素子の画素ラインごとに前記第１の信号および前記第２の信号を生成する生成手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
焦点検出装置の制御方法であって、
第１算出手段が、予め定められた複数の画素ラインのそれぞれについて、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、飽和信号の割合が第１の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号との相関量に基づく第１のデフォーカス量を算出する第１算出工程と、
第２算出手段が、前記予め定められた複数の画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる飽和信号の割合が第２の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づく第２のデフォーカス量を算出する第２算出工程と、を有し、
前記第２の閾値が、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
【請求項１３】
焦点検出装置の制御方法であって、
第１算出手段が、予め定められた複数の画素ラインのそれぞれについて、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、予め定められたレベル以上の信号の割合が第１の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号との相関量に基づく第１のデフォーカス量を算出する第１算出工程と、
第２算出手段が、前記予め定められた複数の画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる、予め定められたレベル以上のレベルを有する信号の割合が第２の閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づく第２のデフォーカス量を算出する第２算出工程と、を有し、
前記第２の閾値が、前記第１の閾値よりも小さいことを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
【請求項１４】
焦点検出装置の制御方法であって、
生成手段が、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、前記第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とを、複数の画素を有する画素ラインごとに生成する生成工程と、
第１算出手段が、前記画素ラインのうち、前記第１の信号もしくは前記第２の信号に含まれる飽和信号の割合が閾値を超えない画素ラインについて得られる、前記第１の信号と前記第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づくデフォーカス量を算出する算出工程と、を有することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置およびその制御方法、並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相差検出方式の自動焦点検出は、記録用の撮影に用いる撮像素子とは別個のＡＦセンサを用いるものが主流であった。しかし、近年は撮像素子から得られる信号を用いるものも実現されており、撮像面位相差検出方式などと呼ばれている（以下では、撮像面位相差検出方式の自動焦点検出を、像面位相差ＡＦと呼ぶ）。
【０００３】
像面位相差ＡＦを実現する構成として、特許文献１には、各画素に１つのマイクロレンズと複数の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。各光電変換部は、同じ画素に設けられた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と対応するように構成されている。そのため、異なる光電変換部で得られる焦点検出信号間の像ずれ量（位相差）に基づいて像面位相差ＡＦを行うことができる。また、画素ごとに複数の光電変換部で得られる焦点検出信号を加算すると、画素が１つの光電変換部を有する従前の撮像素子と同様の撮像信号を生成することができる。
【０００４】
特許文献１では各画素が焦点検出用画素としても通常の画素（撮影用画素）としても機能することができるが、専用の焦点検出用画素を撮影用画素の代わりに配置する構成も知られている（特許文献２）。撮影レンズの射出瞳の異なる領域と対応するように構成された２種類の焦点検出用画素から、位相差ＡＦに用いる１対の焦点検出用信号が生成される。
【０００５】
像面位相差ＡＦは位相差検出方式であるため、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。
【０００６】
一方、コントラスト検出方式の自動焦点検出（コントラストＡＦ）も知られている。従来、コントラストＡＦはフォーカスレンズの位置を変えながら撮影した画像からコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値が最高となるフォーカスレンズの位置を探索するものであった。これに対し、特許文献３では、リフォーカス技術を用いることにより、フォーカスレンズを駆動せずに、異なるフォーカスレンズ位置に対応した評価値を求めるコントラストＡＦが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許４４１０８０４号明細書
【特許文献２】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
コントラストＡＦは評価値が最大となるフォーカスレンズ位置（または同等の他の信号）を探索する必要があるため、位相差ＡＦよりも時間がかかる。しかしながら、撮影レンズの最良合焦位置（ベストピント位置）近傍での焦点検出精度は、コントラストＡＦの方が位相差ＡＦより良好である場合が多い。そのため、まず位相差ＡＦの結果を用いてフォーカスレンズを移動させてからコントラストＡＦを実施することで、時間を短縮しながら精度の良い焦点検出結果を得る方法も提案されている。
【０００９】
しかしながら、コントラストＡＦは位相差ＡＦより飽和信号の影響を受けやすく、焦点検出精度が低下しやすい。そのため、評価値の算出に用いる信号に飽和信号が含まれる場合、コントラストＡＦの焦点検出精度が位相差ＡＦの焦点検出結果より低くなる場合もあるが、従来技術においては、飽和信号について考慮していない。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、焦点検出用の信号に飽和信号が含まれる場合でも焦点検出精度の低下を抑制可能な焦点検出装置およびその制御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】
【００１１】
上述の目的は、予め定められた複数の画素ラインのそれぞれについて、結像光学系の第１瞳部分領域を通過する光束に基づく第１の信号と、第１瞳部分領域と異なる第２瞳部分領域を通過する光束に基づく第２の信号とのいずれかに含まれる、飽和信号の割合が第１の閾値を超えない画素ラインについて得られる、第１の信号と第２の信号との相関量に基づく第１のデフォーカス量を算出する第１算出手段と、予め定められた複数の画素ラインのうち、第１の信号もしくは第２の信号に含まれる飽和信号の割合が第２の閾値を超えない画素ラインについて得られる、第１の信号と第２の信号から算出したコントラスト評価値に基づく第２のデフォーカス量を算出する第２算出手段と、を有し、第２の閾値が、第１の閾値よりも小さいことを特徴とする焦点検出装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成により、本発明によれば、位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を用いて焦点検出を行う焦点検出装置およびその制御方法において、飽和信号が存在する場合でも焦点検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラの機能構成例を示す図
【図２】図１の撮像素子１０７における撮像画素と焦点検出画素の配置例を模式的に示す図
【図３】図２に示した撮像画素の構成を模式的に示した平面図および断面図
【図４】図３に示した画素構造と瞳分割との対応関係を示した概略説明図
【図５】（ａ）は実施形態の撮像素子と瞳分割との対応関係を示した図、（ｂ）は実施形態における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
【図６】本発明の実施形態における第１焦点検出処理を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態におけるリフォーカス処理の概略説明図
【図８】本発明の実施形態における第２焦点検出処理を示すフローチャート
【図９】本発明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特性例を示す図
【図１０】本発明の実施形態における焦点調節動作の例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の例示的な実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態では、本発明に係る焦点検出装置をデジタルスチルカメラに適用した構成を説明するが、本発明に係る焦点検出装置はカメラ機能を有する任意の機器や装置に適用可能である。このような機器や装置の非限定的な例としては、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、メディアプレーヤ、ゲーム機、ナビゲーション装置、家電製品などを挙げることができる。
【００１５】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係るデジタルスチルカメラ１００（以下、単にカメラ１００という）の機能構成例を示す図である。
第１レンズ群１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置され、光軸に沿って前後に移動可能に保持される。シャッタ１０２は、静止画撮像時の露光時間を制御するためのシャッタとしてだけでなく、開口径を調節することで撮像時の光量調節を行なう絞りとしても機能する。シャッタ１０２の背面（撮像素子側）に配置された第２レンズ群１０３は、シャッタ１０２と一体となって光軸に沿って前後に可能であり、第１レンズ群１０１とともにズーム機能を実現する。
【００１６】
第３レンズ群１０５はフォーカスレンズであり、光軸に沿って前後に移動可能である。光学ローパスフィルタ１０６は、撮像素子１０７の前方に配置され、撮像画像に発生する偽色やモアレを軽減する。撮像素子１０７は２次元ＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路で構成される。本実施形態において、撮像素子１０７は、横方向にｍ（＞１）個、縦方向にｎ（＞１）個の複数の受光素子（画素）が２次元配列され、受光素子にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタが形成された、２次元単板カラーイメージセンサである。カラーフィルタは受光素子に入射する透過光の波長を画素単位で制限する。
【００１７】
ズームアクチュエータ１１１は、ズーム駆動回路１２９の制御に従い、不図示のカム筒を回動して第１レンズ群１０１と第３レンズ群１０５の少なくとも一方を光軸に沿って駆動して、ズーム（変倍）機能を実現する。シャッタアクチュエータ１１２は、シャッタ駆動回路１２８の制御に従い、シャッタ１０２開口径を制御して撮像光量を調節すると共に、静止画撮像時の露光時間を制御する。
フォーカスアクチュエータ１１４は、フォーカス駆動回路１２６の制御に従い、第３レンズ群１０５を光軸に沿って駆動する。
【００１８】
フラッシュ１１５は、好ましくはキセノン管を用いた閃光照明装置であるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置であってもよい。ＡＦ補助光出力部１１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を投稿レンズを介して被写界に投影し、低輝度の被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させる。
【００１９】
ＣＰＵ１２１は、カメラ１００全体の動作を制御し、図示しない演算部、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。ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行して、カメラ１００が有する各種回路を制御し、ＡＦ、ＡＥ、画像処理、記録等、カメラ１００の機能を実現する。
【００２０】
フラッシュ制御回路１２２は、撮像動作に同期してフラッシュ１１５を点灯制御する。補助光駆動制御回路１２３は、焦点検出動作時にＡＦ補助光出力部１１６を点灯制御する。撮像素子駆動回路１２４は、撮像素子１０７の動作を制御するとともに、撮像素子１０７から読み出した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に出力する。画像処理回路１２５は、画像信号に対してγ変換、色補間、ＪＰＥＧ符号化などの画像処理を適用する。
【００２１】
フォーカス駆動回路１２６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動することにより第３レンズ群１０５を光軸に沿って移動させ、焦点調節を行なう。シャッタ駆動回路１２８は、シャッタアクチュエータ１１２を駆動してシャッタ１０２の開口径及び開閉タイミングを制御する。ズーム駆動回路１２９は、例えば操作スイッチ１３２に含まれるズーム操作スイッチの押下によって撮像者から入力される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。
【００２２】
表示器１３１はＬＣＤ等であり、カメラ１００の撮像モードに関する情報、撮像前のプレビュー画像と撮像後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態の情報等を表示する。操作スイッチ１３２は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。記録媒体１３３は例えば着脱可能な半導体メモリカードであり、撮像画像を記録する。
【００２３】
［撮像素子］
図２は、撮像素子１０７における撮像画素と焦点検出画素の配置例を模式的に示す図であり、撮像画素が横４画素×縦４画素配列された領域を代表的に示している。本実施形態においては、各撮像画素の光電変換領域が横方向に２分割されており、各光電変換領域が焦点検出用画素として機能する。従って、図２においては、焦点検出画素が横８画素×縦４画素配列された領域とも言うことができる。
【００２４】
本実施形態において、図２の左上の２×２の画素群２００は、撮像素子１０７に設けられた原色ベイヤー配列のカラーフィルタの繰り返し単位に対応している。従って、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。また、図２の右上の画素に代表的に示すように、各撮像画素は、横２×縦１に等分割された光電変換部を有しており、左半分の光電変換部が第１焦点検出画素２０１、右半分の光電変換部が第２焦点検出画素２０２として利用可能である。撮像画素として利用する場合には、２つの光電変換部で得られた信号を加算した信号を撮像信号として用いる。
【００２５】
図２に示した４×４の撮像画素（８×４焦点検出画素）の配列を撮像素子１０７の撮像面に多数配置することにより、撮像画像を取得しつつ、画面の様々な位置を焦点検出領域として用いた撮像面位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。本実施形態では、撮像画素のピッチ（周期）Ｐが縦横とも４μｍで、画素数Ｎは、横５５７５×縦３７２５＝約２０７５万画素であるものとする。また、焦点検出画素の縦方向のピッチＰは撮像画素と同じであるが、横方向のピッチＰＡＦは２μｍであり、従って焦点検出画素数ＮＡＦが横１１１５０×縦３７２５＝約４１５０万画素であるものとする。
【００２６】
図２に示した１つの撮像画素（ここでは２００Ｇとする）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。
【００２７】
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焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２に対応する。
【００２８】
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よい。
【００２９】
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３０６が形成される。また、必要に応じて、第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２とでカラーフィルタの分光透過率を変えても良いし、カラーフィルタを省略してもよい。
【００３０】
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と光電変換部３０２で受光される。
【００３１】
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し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層に蓄積され、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層３００を通じて撮像素子１０７の外部へ排出される。
【００３２】
光電変換部３０１と光電変換部３０２のｎ型層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。
【００３３】
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。
【００３４】
図４で、第１焦点検出画素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瞳部分領域５０１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。
【００３５】
図４で、第２焦点検出画素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瞳部分領域５０２は、瞳面上で−Ｘ側に重心が偏心している。
【００３６】
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焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２）を合わせた、画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００３７】
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（撮像）画素に、撮像面８００からそれぞれ異なる角度で入射し、２×１分割された光電変換部３０１および３０２で受光される。なお、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が、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行ってもよい。
【００３８】
撮像素子１０７には、結像光学系の第１瞳部分領域５０１を通過する光束を受光する第１焦点検出画素２０１と、第１瞳部分領域と異なる結像光学系の第２瞳部分領域５０２を通過する光束を受光する第２焦点検出画素２０２を有する撮像画素が配列されている。従って、撮像画素は、結像光学系の第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２を合わせた瞳領域５００を通過する光束を受光する。
【００３９】
なお、撮像素子が有する全ての画素が複数の光電変換部を有するのではなく、撮像画素、第１焦点検出画素、第２焦点検出画素を個別の画素構成としてもよい。あるいは、光電変換部を１つ有する撮像画素と、光電変換部を２つ有する（撮像画素としても使用可能な）焦点検出画素とが配置されても良い。
【００４０】
本実施形態で、生成手段としてのＣＰＵ１２１は、複数の第１焦点検出画素２０１で得られる信号から第１焦点信号を生成し、複数の第２焦点検出画素２０２から得られる信号から第２焦点信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子の撮像画素ごとに第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２で得られる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。
【００４１】
［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５（ａ）に、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に撮像素子（不図示）が配置され、図４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。
【００４２】
デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜は、被写体の結像位置から撮像面８００までの距離である。また、デフォーカス量ｄが負（ｄ＜０）の場合は、被写体の結像位置が撮像面８００より被写体側にある前ピン状態、正（ｄ＞０）の場合は、被写体の結像位置が撮像面８００より被写体の反対側にある後ピン状態を意味する。そして、被写体の結像位置が撮像面８００にある合焦状態で、デフォーカス量ｄの大きさは０となる。図５（ａ）で、被写体８０１は合焦状態（ｄ＝０）にあり、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）と呼ぶ。
【００４３】
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、撮像面８００より被写体側の位置で一度集光する。そして、その後、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、それを受光する複数の画素のそれぞれで第１焦点検出画素２０１（第２焦点検出画素２０２）により電気信号に変換される。そして、第１焦点検出画素２０１群（第２焦点検出画素２０２群）の信号から第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）が、生成手段としてのＣＰＵ１２１により生成される。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記録される。
【００４４】
被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜の増加に概ね比例して増加する。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｜の増加に概ね比例して増加していく。後ピン状態（ｄ＞０）の場合、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ことをのぞき、デフォーカス量の大きさ｜ｄ｜と被写体像のボケ幅、像ずれ量ｐとの関係は同様である。
【００４５】
したがって、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の増加に伴い、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。
【００４６】
［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、撮像面位相差検出方式の第１焦点検出と、リフォーカス原理に基づいたコントラスト検出方式（以後、リフォーカス方式と呼ぶ）の第２焦点検出との両方を行う。そして、各方式において、飽和信号の有無や割合を考慮してデフォーカス量を算出する。
【００４７】
［第１焦点検出（撮像面位相差検出方式）］
以下、本実施形態における撮像面位相差ＡＦについて説明する。
本実施形態の撮像面位相差ＡＦ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を計算し、相関（信号の一致度）が高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が増加すると第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量が増加する関係性から、像ずれ量をデフォーカス量に変換する。
【００４８】
図６は、本実施形態におけるカメラ１００が実施する第１焦点検出の動作を示すフローチャートである。
Ｓ１１０で、ＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７の有効画素領域に対して焦点検出領域を設定する。焦点検出領域の大きさや場所については特に制限はなく、固定であっても動的に定められてもよい。ここでは焦点検出領域は矩形であるものとする。そしてＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の瞳分割方向（本実施形態では、撮像素子１０７の水平方向）の範囲Ｗと、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を瞳分割方向に相対的にシフトさせて相関量を算出する際の第１シフト量ｓ１のシフト範囲Γ１を設定する。次に、ＣＰＵ１２１は焦点検出領域の瞳分割方向と直交する方向の範囲Ｌを設定し、焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出ライン（画素ライン）を選択する。画素ラインは瞳分割方向に並んだ複数の画素から構成される。なお、複数の画素ラインをまとめて１つの画素ラインとして取り扱ってもよい。
【００４９】
Ｓ１１１でＣＰＵ１２１は、加算相関量ＣＯＲ（ｓ１）の全成分を０に初期化する。
Ｓ１１２でＣＰＵ１２１は、第１加算数ｌを１に初期化する。
Ｓ１２０はループ処理の開始を示す。ループ処理においてＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の瞳分割方向と直交する方向の範囲Ｌに含まれるｌ番目（ｌ∈Ｌ）の焦点検出ラインを選択する。以下、Ｓ１２１からＳ１２６の処理は、範囲Ｌに含まれる全てのｌ番目（ｌ∈Ｌ）焦点検出ラインに対して順次、もしくは並列に実行される。
【００５０】
Ｓ１２１でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインがキズラインか判定し、キズラインと判定された場合、ｌ番目の焦点検出ラインでは相関量を算出せずにｌを１インクリメントして再度Ｓ１２１を実行する。一方、ｌ番目の焦点検出ラインがキズラインではないと判定された場合、ＣＰＵ１２１は処理をＳ１２２に進める。
【００５１】
Ｓ１２１で判定されるキズラインとは、焦点検出信号を生成するのに適していない画素ラインであり、例えば撮像素子１０７の製造時において発見された欠陥画素を含んでいる画素ラインであってよい。また、撮像素子１０７の回路構成や駆動方式により、撮像信号としては使用できるが、焦点検出信号としては使用できない信号を出力する画素が含まれる画素ラインであってもよい。処理対象の焦点検出ラインがキズラインかどうかの判定は、製造時に登録された情報に基づいてもよいし、Ｓ１２２で焦点検出信号を生成した後に、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を検査することで行っても良い。
【００５２】
Ｓ１２２でＣＰＵ１２１は、焦点検出ラインに含まれる複数の画素（もしくは焦点検出領域）のうち、第１の瞳領域の出射光を受光する第１の画素（または光電変換領域）群から第１焦点検出信号を生成する。また、ＣＰＵ１２１は、第２の瞳領域の出射光を受光する第２の画素（または光電変換領域）群から第２焦点検出信号を生成する。ここで、処理対象（ｌ番目）の焦点検出ラインの垂直方向（瞳分割方向と直交する方向）にｌ番目（ｌ∈Ｌ）で、水平方向（瞳分割方向）にｋ番目（ｋ∈Ｗ）の第１焦点検出信号をＡ（ｌ，ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｌ，ｋ）と記載する。
【００５３】
なお、ＣＰＵ１２１は必要に応じて、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、水平方向の３画素加算処理や、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためのベイヤー（ＲＧＢ）加算処理などの信号加算処理を行っても良い。
【００５４】
Ｓ１２３でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインが、飽和ラインか否かの判定（第１飽和ライン判定）を行う。例えば、ｌ番目の第１焦点検出信号｛Ａ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝もしくは、第２焦点検出信号｛Ｂ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝に含まれる飽和信号の割合が第１の閾値以下の場合、飽和ラインではないと判定し、第１の閾値より大きい場合、飽和ラインと判定する。なお、ここで飽和信号とは、予め定められた飽和レベル以上のレベルを有する信号であり、必ずしも撮像素子が出力する最大レベルでなくてもよい。本実施形態において、第１の閾値は７５％とするが、これは単なる例示であり、他の値としてもよい。撮像素子の特性などに応じて変化しうるため、個々の実装に応じて定めることができる。
【００５５】
処理対象の（ｌ番目の）焦点検出ラインが飽和ラインではないと判定された場合、ＣＰＵ１２１は処理をＳ１２４へ進め、飽和ラインと判定された場合、ｌ番目の焦点検出ラインは相関量を算出せずに、ｌを１インクリメントして処理をＳ１２１に進める。
【００５６】
Ｓ１２４でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインについて、第１焦点検出信号｛Ａ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝と第２焦点検出信号｛Ｂ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝から、ｌ番目の相関量ＣＯＲ（ｌ，ｓ１）を、式（１）により算出する。相関量ＣＯＲ（ｌ，ｓ１）は、相関が高いほど小さくなる値である。
【数１】
2016009024.tif 000003
【００５７】
ＣＰＵ１２１は、第１シフト量ｓ１の瞳分割方向へのシフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｌ，ｋ）とｋ−ｓ１番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｌ，ｋ−ｓ１）を対応させて減算し、シフト減算信号を生成する。さらに、ＣＰＵ１２１は、生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域の瞳分割方向の範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、ｌ番目の焦点検出ラインの相関量ＣＯＲ（ｌ，ｓ１）を算出する。
【００５８】
Ｓ１２５でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインの相関量ＣＯＲ（ｌ，ｓ１）を、第１シフト量ｓ１ごとに、加算相関量ＣＯＲ（ｓ１）に加算し、処理をＳ１２６に進める。
【００５９】
Ｓ１２６でＣＰＵ１２１は、第１加算数ｌに１を加算し、次のｌ＋１番目の焦点検出ラインのＳ１２１に進む。ｌ＋１番目の焦点検出ラインが、焦点検出領域に含まれなければ（ｌ＋１＞Ｌならば）、ＣＰＵ１２１はループ処理もしくは並列処理を終了して処理をＳ１３０に進める。
【００６０】
Ｓ１３０でＣＰＵ１２１は、位相差検出方式に基づく第１検出デフォーカス量Ｄｅｆ１を算出する。まずＣＰＵ１２１は、シフト量ごとに加算された加算相関量からサブピクセル演算により、加算相関量が最小値となる実数値の第１シフト量を像ずれ量ｐとして算出する。次にＣＰＵ１２１は、算出された像ずれ量ｐ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検出デフォーカス量Ｄｅｆ１を算出する。変換係数は例えばテーブル形式や算出式の形で予め記憶しておくことができる。
【００６１】
本実施形態では、第１焦点検出手段としてのＣＰＵ１２１により、第１焦点検出信号もしくは第２焦点検出信号に含まれる飽和信号の割合が第１の閾値以下である焦点検出ラインについて第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関量を算出する。そしてＣＰＵ１２１は、算出された相関量を加算して加算相関量を生成し、加算相関量から第１検出デフォーカス量を算出する。
【００６２】
［第２焦点検出（リフォーカス方式）］
以下、本実施形態におけるリフォーカス方式のコントラストＡＦについて説明する。
コントラストＡＦでは、フォーカスレンズの異なる位置に対応する画像を得るために、フォーカスレンズを移動させて撮影するのが一般的である。それに対し、本実施形態では、焦点検出ラインごとにコントラスト評価値を算出する際、フォーカスレンズの異なる位置に対応する画像を、ある特定の合焦距離で撮影した画像からリフォーカス方式で生成する。具体的には、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）を生成し、シフト加算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。
【００６３】
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（列方向または水平方向）のリフォーカス処理の概略について、図７を用いて説明する。図７の撮像面８００は、図５に示した撮像面８００に対応している。図７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の第１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の第２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。
【００６４】
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に沿って仮想結像面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。このように、シフト量を変えながらリフォーカス信号を生成することで、撮像面８００に対応した焦点検出信号から、撮像面８００とは異なるフォーカスレンズ位置に対応した仮想結像面のリフォーカス信号を生成することができる。
【００６５】
ＣＰＵ１２１は、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。
【００６６】
図８は、本実施形態におけるカメラ１００が実施する第２焦点検出の動作を示すフローチャートである。
Ｓ２１０でＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７の有効画素領域に対して焦点検出領域を設定する。ＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の瞳分割方向の範囲Ｗと、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を瞳分割方向に相対的にシフトさせてコントラスト評価値を算出する際の第２シフト量ｓ２のシフト範囲Γ２を設定する。次にＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の瞳分割方向と直交する方向の範囲Ｌを設定し、焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出ラインを選択する。なお、焦点検出領域は基本的に第１焦点検出を行う焦点検出領域と同一であるため、Ｓ１１０とＳ２１０を第１および第２焦点検出の前に共通して実施する１つのステップとして構成してもよい。この場合、シフト範囲Γ１，Γ２も同一とするか、独立して定めるかは任意である。
【００６７】
Ｓ２１１でＣＰＵ１２１は、加算コントラスト評価値ＲＦＣＯＮ（ｓ２）の全成分を０に初期化する。
Ｓ２１２でＣＰＵ１２１は、第２加算数ｌを１に初期化する。
Ｓ２２０はループ処理の開始を示す。ループ処理においてＣＰＵ１２１は、焦点検出領域の瞳分割方向と直交する方向の範囲Ｌに含まれるｌ番目（ｌ∈Ｌ）の焦点検出ラインを選択する。以下、Ｓ２２１からＳ２２６の処理は、範囲Ｌに含まれる全てのｌ番目（ｌ∈Ｌ）焦点検出ラインに対して順次もしくは並列に実行される。
【００６８】
Ｓ２２１でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインがキズラインか判定を行い、キズラインと判定された場合は、ｌ番目の焦点検出ラインはコントラスト評価値を算出せずにｌを１インクリメントして再度Ｓ２２１を実行する。一方、ｌ番目の焦点検出ラインがキズラインではないと判定された場合、ＣＰＵ１２１は処理をＳ２２２に進める。Ｓ２２１におけるキズラインの判定は、Ｓ１２１と同様に行うことができる。
【００６９】
Ｓ２２２でＣＰＵ１２１は、焦点検出ラインに含まれる複数の画素（もしくは焦点検出領域）のうち、第１の瞳領域の出射光を受光する第１の画素（または光電変換領域）群から第１焦点検出信号を生成する。また、ＣＰＵ１２１は、第２の瞳領域の出射光を受光する第２の画素（または光電変換領域）群から第２焦点検出信号を生成する。ここで、処理対象（ｌ番目）の焦点検出ラインの垂直方向（瞳分割方向と直交する方向）にｌ番目（ｌ∈Ｌ）で、水平方向（瞳分割方向）にｋ番目（ｋ∈Ｗ）の第１焦点検出信号をＡ（ｌ，ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｌ，ｋ）と記載する。
【００７０】
Ｓ１２３でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインが、飽和ラインか否かの判定（第１飽和ライン判定）を行う。例えば、ｌ番目の第１焦点検出信号｛Ａ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝もしくは、第２焦点検出信号｛Ｂ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝に含まれる飽和信号の割合が第１の閾値以下の場合、飽和ラインではないと判定し、第１の閾値より大きい場合、飽和ラインと判定する。なお、ここで飽和信号とは、予め定められた飽和レベル以上のレベルを有する信号であり、必ずしも撮像素子が出力する最大レベルでなくてもよい。本実施形態において、第２の閾値は０％とするが、これは単なる例示であり、他の値としてもよい。第２の閾値についても第１の閾値と同様、具体的な実装に応じて定めることができるが、位相差検出方式の自動焦点検出を実行する場合には、位相差検出方式の自動焦点検出結果の精度よりも高い精度が得られるように第２の閾値を設定する。従って、第２の閾値は、第１の閾値より小さい値に設定される。
【００７１】
処理対象の（ｌ番目の）焦点検出ラインが飽和ラインではないと判定された場合、ＣＰＵ１２１は処理をＳ２２４へ進め、飽和ラインと判定された場合、ｌ番目の焦点検出ラインは相関量を算出せずに、ｌを１インクリメントして処理をＳ２２１に進める。
【００７２】
Ｓ２２４でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ライン毎に、第１焦点検出信号｛Ａ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝と第２焦点検出信号｛Ｂ（ｌ，ｋ）：ｋ∈Ｗ｝から、ｌ番目コントラスト評価値ＲＦＣＯＮ（ｌ，ｓ２）を、式（２）により算出する。
【数２】
2016009024.tif 000004
【００７３】
ＣＰＵ１２１は、第２シフト量ｓ２の瞳分割方向へのシフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｌ，ｋ）と（ｋ−ｓ２）番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｌ，ｋ−ｓ２）を対応させて加算し、シフト加算信号を生成する。ＣＰＵ１２１はさらに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ＲＦＣＯＮ（ｌ，ｓ２）を算出する。
【００７４】
Ｓ２２５でＣＰＵ１２１は、ｌ番目の焦点検出ラインのコントラスト評価値ＲＦＣＯＮ（ｌ，ｓ２）を、第２シフト量ｓ２ごとに、加算コントラスト評価値ＲＦＣＯＮ（ｓ２）に加算し、処理をＳ２２６に進める。
【００７５】
Ｓ２２６でＣＰＵ１２１は、第２加算数ｌに１を加算し、次のｌ＋１番目の焦点検出ラインのＳ２２１に進む。ｌ＋１番目の焦点検出ラインが、焦点検出領域に含まれなければ、ＣＰＵ１２１はループ処理もしくは並列処理を終了して処理をＳ２３０に進める。
【００７６】
Ｓ２３０でＣＰＵ１２１は、コントラスト検出方式に基づく第２検出デフォーカス量Ｄｅｆ２を算出する。まず、ＣＰＵ１２１は、加算コントラスト評価値からサブピクセル演算により、加算コントラスト評価値が最大値となる実数値の第２シフト量をピークシフト量ｐ２として算出する。次に、ＣＰＵ１２１は、算出されたピークシフト量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検出デフォーカス量Ｄｅｆ２を算出する。変換係数は例えばテーブル形式や算出式の形で予め記憶しておくことができる。また、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良い。
【００７７】
本実施形態では、第２焦点検出手段としてのＣＰＵ１２１により、第１焦点検出信号もしくは第２焦点検出信号に含まれる飽和信号の割合が第２の閾値以下である焦点検出ラインについて、コントラスト評価値を算出する。そしてＣＰＵ１２１は、算出されたコントラスト評価値を加算して加算コントラスト評価値を生成し、加算コントラスト評価値から第２検出デフォーカス量を算出する。
【００７８】
本実施形態の撮像素子１０７では、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とが異なる。本実施形態において、焦点検出画素は第１焦点検出画素２０１および第２焦点検出画素２０２であり、撮像画素は第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２の合計に相当する。受光する光束が異なることで、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）が与える影響は、焦点検出信号と撮像信号とで異なる。結像光学系の絞り値が小さい（開口径が大きい）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とき、位相差検出方式の第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）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が閾値以下の場合に、位相差検出方式の第１焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。なお、閾値となる絞り値は、レンズの口径や解放Ｆ値などに応じて変化するため、レンズの種類ごとに予め設定しておくことができる。
【００７９】
図９は、このような焦点検出精度の低下の例を示す図である。横軸は設定デフォーカス量、縦軸は検出デフォーカス量であり、位相差検出方式の第１焦点検出による第１検出デフォーカス量の例を破線で、リフォーカス方式の第２焦点検出による第２検出デフォーカス量を実線で示している。最良合焦位置（設定デフォーカス量０）において、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は後ピン側に約５０μｍの差異Δｄｅｆが生じていることがわかる。一方で第２焦点検出による第２検出デフォーカス量は、第１焦点検出による第１検出デフォーカス量よりも設定デフォーカス量に近く、より高精度に焦点検出できることがわかる。
【００８０】
本実施形態の撮像素子１０７は、図４、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。位相差検出方式の第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とは概ね一致し、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。つまり、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）とが、概ね一致する。このように、位相差検出方式の第１焦点検出よりコントラスト検出方式（リフォーカス方式）の第２焦点検出の方が高精度に焦点検出できる。
【００８１】
しかし、上述したように、コントラスト検出方式の焦点検出は、焦点検出信号（第１焦点検出信号、第２焦点検出信号）に飽和信号が含まれる場合に位相差検出方式よりも焦点検出精度が低下しやすい。
【００８２】
飽和信号が連続している部分は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号が最大値で一定となり像ずれ量の情報が欠落するが、飽和信号と非飽和信号との境界部分は、像ずれ量の情報が残る。第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、エッジ抽出するバンドパスフィルター処理を行うことで、飽和信号が連続している部分の影響を除外して、飽和信号と非飽和信号との境界部分の像ずれ量の情報を抽出して焦点検出できる。よって、位相差検出方式の第１焦点検出では、焦点検出ラインに含まれる飽和信号の割合が多くても、飽和信号と非飽和信号との境界部分が含まれていれば信頼できる焦点検出結果を得ることができる。そのため、第１の閾値を大きな値とし、飽和ラインとして判定され除外される焦点検出ライン数を抑制することができる。なお、第１の閾値は１００％未満であることが必要である。
【００８３】
これに対して、飽和信号が連続している部分は、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号が最大値で一定となり、コントラスト評価値の算出に必要な輝度変化の情報が欠落してしまう。また、飽和信号と非飽和信号との境界部分では、コントラスト評価値の算出に必要な輝度変化が不正確な情報となるためやはり焦点検出精度が低下する。よって、リフォーカス方式の第２焦点検出では、焦点検出ラインに含まれる飽和信号の影響を抑制するために、第２の閾値を第１の閾値より小さくする必要がある。
【００８４】
このような観点から、本実施形態においては、リフォーカス方式の第２焦点検出の飽和ライン判定に用いる第２の閾値を、位相差検出方式の第１焦点検出の飽和ライン判定に用いる第１の閾値未満とする。
【００８５】
本実施形態の焦点調節動作の概略を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
図１０のＳ１００でＣＰＵ１２１は、位相差検出方式による第１焦点検出により第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を算出する。また、ＣＰＵ１２１は並列的に、Ｓ２００で、リフォーカス方式による第２焦点検出により第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を算出する。
【００８６】
Ｓ３００で、第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）が検出された場合は、第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を第３検出デフォーカス量（Ｄｅｆ３）とする。検出されなかった場合は、第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を第３検出デフォーカス量（Ｄｅｆ３）とする。第３デフォーカス量（Ｄｅｆ３）の大きさ｜Ｄｅｆ３｜が所定値３より大きい場合は、Ｓ３０１で、第３デフォーカス量（Ｄｅｆ３）に応じてレンズ駆動を行い、Ｓ１００とＳ２００に戻る。第３デフォーカス量（Ｄｅｆ３）の大きさ｜Ｄｅｆ３｜が所定値３以下の場合は、焦点調節動作を終了する。
【００８７】
なお、図１０のフローチャートは第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）と第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を用いた焦点調節動作の一例であり、他の方法によって焦点調節を行ってもよい。例えば、第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）が得られていないことが分かった時点で第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を算出するようにしてもよい。また、第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）でフォーカスレンズを駆動してから、その近傍において第２検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を算出してもよい。
【００８８】
本実施形態によれば、焦点検出信号の相関量に基づくデフォーカス量とコントラスト評価値に基づくデフォーカス量とを算出する焦点検出装置において、焦点検出信号に含まれる飽和信号の割合を求める。そして、飽和信号の割合が閾値以上の場合には、相関量やコントラスト評価値を求めないようにするとともに、閾値の大きさをコントラスト評価方式用と位相差検出方式用とで異ならせる。より具体的には、位相差検出方式用の閾値を、コントラスト検出方式用の閾値より大きくする（位相差検出方式用の閾値より、コントラスト検出方式用の閾値を小さくする）。これにより、焦点検出信号に飽和信号が含まれる場合であっても、位相差検出方式ならびにコントラスト検出方式で高精度な焦点検出が可能となる。
【００８９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を実施可能な焦点検出装置に本発明を適用した構成を説明した。しかし、飽和画素を考慮することで焦点検出精度の低下を抑制するという効果は、一方の方式での焦点検出を行う焦点検出装置においても実現できる。従って、位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を実施することは必須でない。また、コントラスト検出方式の焦点検出をリフォーカス方式で行わない場合でも本発明は適用可能である。
【００９０】
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】
【００９１】
１００…カメラ、１０１…第１レンズ群、１０２…シャッタ、１０３…第２レンズ群、１０５…第３レンズ群、１０６…光学ローパスフィルタ、１０７…撮像素子、１１１…ズームアクチュエータ、１１２…シャッタアクチュエータ、１１４…フォーカスアクチュエータ、１１５…フラッシュ、１１６…補助光出力部
【図１】
2016009024.tif 000005
【図２】
2016009024.tif 000006
【図３】
2016009024.tif 000007
【図４】
2016009024.tif 000008
【図５】
2016009024.tif 000009
【図６】
2016009024.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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