JP2008309883A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】像ブレに起因する焦点検出の信頼性低下を抑制する。
【解決手段】複数の焦点検出用画素を有する焦点検出用画素列が複数の撮像用画素の二次元配列中に組み込まれ、撮影光学系により結像される像を受光して画像信号と焦点検出信号を出力するローリングシャッター方式の撮像兼焦点検出素子を備え、焦点検出用画素列から出力される焦点検出信号に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出するとともに、像ブレ量を検出し、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列において、焦点検出手段により検出された焦点調節状態の信頼性を像ブレ量に応じて判定し、信頼性ありと判定された焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節を行う。
【選択図】図１７

Description

本発明はデジタルカメラに関する。

撮像用画素を二次元状に配列したＣＭＯＳ型素子の一部を焦点検出用画素列に置き換え、撮影レンズにより結像された被写体像の画像信号を出力するとともに、撮影レンズの焦点調節状態を示す焦点検出信号を出力する撮像兼焦点検出素子を備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２０００−２９２６８６号公報

上述した従来の撮像装置では、ローリングシャッターによる走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列から焦点検出信号を読み出す際に像ブレが発生すると、焦点検出信号に像ブレに起因したノイズ成分が混入し、この焦点検出信号に基いて焦点検出演算を行っても検出結果の信頼性が低下してしまうという問題がある。

（１） 請求項１の発明は、複数の焦点検出用画素を有する焦点検出用画素列が複数の撮像用画素の二次元配列中に組み込まれ、撮影光学系により結像される像を受光して画像信号と焦点検出信号を出力するローリングシャッター方式の撮像兼焦点検出素子を備え、焦点検出用画素列から出力される焦点検出信号に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出するとともに、像ブレ量を検出し、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列において、焦点検出手段により検出された焦点調節状態の信頼性を像ブレ量に応じて判定し、信頼性ありと判定された焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節を行う。
（２） 請求項２のデジタルカメラは、像ブレ量の積算値が所定のしきい値を超えた場合に、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列の焦点調節状態には信頼性がないと判定するようにしたものである。
（３） 請求項３のデジタルカメラは、検出された焦点調節状態の信頼性を示すパラメーターを算出し、パラメーターとしきい値とを比較して焦点調節状態の信頼性を判定する際に、像ブレ量の積算値に応じてしきい値を変更する。
（４） 請求項４のデジタルカメラは、焦点検出用画素列ごとに像ブレ量を検出し、各焦点検出用画素列の焦点調節状態の信頼性を、焦点検出画素列ごとの像ブレ量に応じて判定するようにしたものである。
（５） 請求項５のデジタルカメラは、撮影者の手ブレを検出するとともに被写体ブレを検出し、手ブレ量と被写体ブレ量とに基づいて像ブレ量を検出するようにしたものである。

本発明によれば、像ブレによる焦点検出結果の信頼性低下を抑制することができる。

図１は一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図である。撮影レンズ１はズーミングレンズ１ａ、絞り１ｂ、フォーカシングレンズ１ｃなどから構成され、被写体像を撮像兼焦点検出素子２の受光面に結像する。撮像兼焦点検出素子２は、複数の画素を平面上に配列したＣＭＯＳ型イメージセンサーであり、各画素の出力をローリングシャッター方式で読み出す。撮像兼焦点検出素子２は撮像用画素と焦点検出用画素と有し、撮影レンズ１により結像された被写体像の画像信号を出力するとともに、撮影レンズ１の焦点調節状態を示す焦点検出信号を出力する。この撮像兼焦点検出素子２の詳細については後述する。

信号処理回路３は、撮像兼焦点検出素子２から出力される画像信号および焦点検出信号に増幅処理やゲイン調整を施す回路である。Ａ／Ｄコンバーター４は処理後の画像信号および焦点検出信号をデジタル信号に変換する。画像処理回路５は、画像信号に各種の補正処理や圧縮処理を施すとともに、撮影時に焦点検出用画素の出力を周辺の撮像用画素の出力により補完して画像信号を生成する回路である。記録装置６はメモリカードなどの着脱可能な記録媒体に撮影画像を記録し、表示装置７はカメラ背面に設けられるＬＣＤに撮影画像のスルー画像や各種撮影に関する情報を表示する。

駆動回路８は絞り１ｂとフォーカシングレンズ１ｃを駆動制御し、タイミングジェネレーター（Ｔ／Ｇ）９は撮像兼焦点検出素子２、信号処理回路３、Ａ／Ｄコンバーター４および画像処理回路５へ各処理を開始または終了させるためのタイミング信号を出力する。制御装置１０はＣＰＵ１０ａ、メモリ１０ｂ、タイマー１０ｃなどを備え、画像処理回路５、記録装置６、表示装置７、駆動回路８、およびタイミングジェネレーター９を制御してカメラのシーケンス制御、撮像制御、焦点検出制御、焦点調節制御、画像処理制御、画像記録制御、画像表示制御などを行う。なお、メモリ１０ｂは各種のソフトウエアカウンターやソフトウエアフラグとして用いられるとともに、焦点検出用画素列ごとの像ブレ量積算値などが記憶される。

制御装置１０にはカメラの各種操作を行うためのスイッチ、コマンドダイヤル、方向キーなどの操作部材１１が接続されている。操作部材１１には、シャッターボタンの半押し操作に連動してオン、オフするレリーズ半押しスイッチ、シャッターボタンの全押し操作に連動してオン、オフするレリーズスイッチ、連続撮影モードなどの各種撮影モードを切り換える撮影モードセレクターなどが含まれる。

ブレ検出器１２はジャイロセンサーを備え、像ブレ量を検出する。すなわち、カメラを保持する撮影者の手ブレに起因するカメラのブレ量を検出するとともに、連続して撮像した画像の差分を取って動きベクトルを算出し、動きベクトルに基づいて被写体のブレ量を検出し、カメラブレ量と被写体ブレ量とに基づいて像ブレ量を検出する。

図２〜図６は撮像兼焦点検出素子２の構造を示す図である。図２は撮像兼焦点検出素子２を構成する画素２０の断面図であり、撮像兼焦点検出素子２はこのような画素２０が二次元状に配列されたものである。各画素２０は光電変換部２１の前にマイクロレンズ２２が配置され、光電変換部２１は全画素共通の半導体基板２３上に形成される。

図３は撮像兼焦点検出素子２の正面（受光面）図であり、焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆの配置を示す。図４〜図６に示すように、焦点検出用画素列２ａ〜２ｆは、図２に示す画素２０のマイクロレンズ２２の前面に遮光マスク２４を設けた焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂを交互に一列に配列したものである。焦点検出用画素列２ａ〜２ｆは、撮影レンズ１の撮影画面に設定された複数の焦点検出エリアのそれぞれに対応する位置に配置されている。なお、この明細書では焦点検出用画素２０Ａ、２０Ｂ以外の画素２０を便宜上、撮像用画素と呼ぶ。

遮光マスク２４は、マイクロレンズ２２の頂点を通る円弧でマイクロレンズ２２の表面を二分したときの片方の表面を覆うように設けられ、隣接する焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂで遮光マスク２４による遮光面が対称となるように配置される。換言すれば、焦点検出用画素列２ａ〜２ｆでは、焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂの遮光マスク２４による遮光面が互い違いになるように、焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂが交互に配列される。

撮影画面の横方向（左右方向）に対応して配列される焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃでは、図５に示すように、遮光マスク２４による遮光面が横方向に互い違いになるように、焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂが交互に配列される。また、撮影画面の縦方向（上下方向）に対応して配列される焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆでは、図６に示すように、遮光マスク２４による遮光面が縦方向に互い違いになるように、焦点検出用画素２０Ａと２０Ｂが交互に配列される。

この撮像兼焦点検出素子２は撮影レンズ１の予定焦点面に配置され、焦点検出用画素２０Ａ、２０Ｂ以外の各撮像用画素は撮影レンズ１の射出瞳を通過した被写体からの光束を受光する。一方、各焦点検出用画素２０Ａ、２０Ｂは、図４に示すように、撮影レンズ１の射出瞳を横（左右）方向または縦（上下）方向に二分したときの一方の領域を通過した光束（ここでは、焦点検出用光束という）２５または２６を受光する。換言すれば、焦点検出用画素列２ａ〜２ｆでは、焦点検出用画素２０Ａが撮影レンズ１による被写体像を右または上からにらみ、焦点検出用画素２０Ｂが撮影レンズ１による被写体像を左または下からにらんでいる。

各焦点検出用画素列２ａ〜２ｆにおいて、撮影レンズ１の射出瞳の一対の領域の内の、一方の領域を通過した焦点検出用光束２５を受光する焦点検出用画素２０Ａの出力信号列と、他方の領域を通過した焦点検出用光束２６を受光する焦点検出用画素２０Ｂの出力信号列との相対的なずれ量、つまり位相差を検出し、これら一対の信号列のずれ量すなわち位相差に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態すなわちデフォーカス量を検出することができる。

横方向の焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃでは、撮影レンズ１の射出瞳の横（左右）方向の一対の領域を通過した一対の焦点検出用光束２５と２６のずれ量を検出し、撮影画面の横方向における撮影レンズ１のデフォーカス量を検出する。一方、縦方向の焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆでは、撮影レンズ１の射出瞳の縦（上下）方向の一対の領域を通過した一対の焦点検出用光束２５と２６のずれ量を検出し、撮影画面の縦方向における撮影レンズ１のデフォーカス量を検出する。

図７および図８は、焦点検出用画素列２ａ〜２ｆから出力される一対の出力信号列を示す。各焦点検出用画素列（２ａ〜２ｆ）の出力信号列において、撮影レンズ１の射出瞳の一方の領域を通過した焦点検出用光束２５（図４参照）を受光した焦点検出用画素２０Ａの信号列３１と、他方の領域を通過した焦点検出用光束２６を受光した焦点検出用画素２０Ｂの信号列３２とを比較する。このとき、一対の信号列３１と３２を互いにシフトさせて比較するが、各焦点検出用画素列（２ａ〜２ｆ）の全範囲にわたって比較演算を行うことはできないので、焦点検出用画素列の内の図中のハッチング領域で示す“画素出力比較領域”内において比較演算を行う。

今、ある焦点検出用画素列において図７に示すような一対の焦点検出信号列３１、３２が検出されたときに、画素出力比較領域において一対の焦点検出信号列３１と３２を互いにシフトさせながら一対の信号列３１と３２の相関量を演算し、図８に示すように画素出力比較領域内で一対の焦点検出信号列３１と３２の相関量が最小になるまでシフトする。相関量が最小になったときのシフト量が撮影レンズ１のピントずれ量に相当し、焦点検出用画素列（２ａ〜２ｆ）の画素ピッチ、マイクロレンズ２２の仕様などにより決まる変換係数を用いてピントずれ量をデフォーカス量に変換する。

ここで、図９を参照し、ある焦点検出用画素列を例に上げて瞳分割型位相差検出方式の相関演算処理について説明する。ある焦点検出用画素列の一対の信号列３１と３２をそれぞれｅｉ，ｆｉ（ただしｉ＝１〜ｍ）とすると、まず（１）式に示す差分型相関アルゴリズムによって相関量Ｃ（Ｌ）を求める。
Ｃ(Ｌ)＝Σ｜ｅ(ｉ＋Ｌ)−ｆ(ｉ)｜ ・・・（１）
（１）式において、Ｌは整数であり、一対の信号列ｅｉ，ｆｉのピッチを単位とした相対的シフト量である。また、Ｌのとる範囲はＬｍｉｎ〜Ｌｍａｘ（図９に示す例では−５〜＋５）である。さらに、Σはパラメーターｉの範囲の総和演算を表し、パラメータｉのとる範囲はｐからｑまでであり、１≦ｐ＜ｑ≦ｍの条件を満足するように定められる。ｐとｑの値によって上述した画素出力比較領域の大きさが設定される。

（１）式による演算結果は、図９（ａ）に示すように、一対の信号列ｅｉ，ｆｉの相関が高いシフト量Ｌ＝ｋj（図９（ａ）ではｋj＝２）において相関量Ｃ（Ｌ）が最小になる。次に、（２）〜（５）式による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値Ｃ（Ｌ）min＝Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。
ｘ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）、
Ｃ(ｘ)＝ Ｃ(ｋj)−｜Ｄ｜ ・・・（３）、
Ｄ＝｛Ｃ(ｋj-１)-Ｃ(ｋ j＋１)｝／２ ・・・（４）、
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj＋１)-Ｃ(ｋ j)，Ｃ(ｋj-１)−Ｃ(ｋ j)｝ ・・・（５）
また、算出したシフト量ｘに基づいて被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量ＤＥＦを（６）式により求めることができる。
ＤＥＦ＝ＫＸ・ＰＹ・ｘ ・・・（６）
（６）式において、ＰＹは検出ピッチであり、ＫＸは上述した射出瞳上の一対の領域の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。

算出されたデフォーカス量ＤＥＦに信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定する。図９（ｂ）に示すように、一対の信号列ｅｉ，ｆｉの相関度が低い場合は、内挿された相関量の最小値Ｃ(Ｘ)の値が大きくなる。したがって、Ｃ(Ｘ)が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいは、相関量の最小値Ｃ(Ｘ)を信号列ｅｉ，ｆｉのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰで相関量最小値Ｃ(Ｘ)を徐した値が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたデフォーカス量ＤＥＦの信頼性が低いと判定する。なお、図９（ｃ）に示すように、一対の信号列ｅｉ，ｆｉの相関度が低く、シフト範囲Ｌmin〜Ｌmaxの間で相関量Ｃ（Ｌ）の落ち込みがない場合は、最小値Ｃ(Ｘ)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。

次に、ＣＭＯＳ型撮像兼焦点検出素子２からローリングシャッター方式で各画素の信号を読み出す方法について説明する。図１０は、撮像兼焦点検出素子２からローリングシャッター方式で各画素の信号を読み出すときの走査方法を説明する図でる。ＣＭＯＳ型の撮像兼焦点検出素子２の各画素の信号を読み出す際には、図１０に示すように撮像兼焦点検出素子２の横方向（左右方向）の最上位の走査線１から最下位の走査線ｎの順に走査し、この走査線の順に１行ごとの各画素の信号が読み出される。なお、撮像兼焦点検出素子２の横方向（左右方向）は撮影レンズ１の撮影画面における横方向（左右方向）と一致する。

図１１は各走査線ごとの画素信号の読み出し方法を示す。最上位の走査線１から最下位の走査線ｎの順に走査線ごとに露光され、露光後に走査線ごとの各画素信号が読み出される。最上位の走査線１から最下位の走査線ｎまでを１フレーム期間とし、この１フレーム期間の露光および信号読み出し動作が繰り返し実行される。このように、ＣＭＯＳ型の撮像兼焦点検出素子２では、撮影画面の横方向（左右方向）の走査線ごとに画素信号の読み出しが行われるので、隣接する走査線どうしでは走査線間の信号読み込み時間差Δｔが存在する。

撮影画面の横方向（左右方向）に配列される焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃ（図３、図５参照）に対しては、画素列が１本の走査線上に重なっているので、これらの焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃに対応する走査線の信号読み出し時に焦点検出用画素列２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ焦点検出信号が一度に読み出される。一方、撮影画面の縦方向（上下方向）に配列される焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆ（図３、図６参照)に対しては、画素列と走査線とが直交しているので、各焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆの焦点検出信号をすべて読み出すためには、各焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆと交差するすべての走査線上の画素の信号を読み出し、撮像用画素の撮像信号と焦点検出用画素の焦点検出信号とが混在する読み出し信号の中から焦点検出用信号を抽出する必要がある。

走査線と配列方向が直交する焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆでは、図１２に示すように、焦点検出用画素２０Ａ、２０Ｂごとの信号の読み出しの際に、図１１に示す走査線間の信号読み出し時間差Δｔと同じ時間差が生じる。したがって、走査線と直交する焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆからすべての焦点検出用画素の信号を読み出し終わるまでには、時間差Δｔに焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆの焦点検出用画素の数を乗じた時間がかかることになる。

このような長い読み出し時間の間に像ブレが発生すると、読み出した焦点検出信号が実際の被写体像と一致しなくなり、焦点検出信号に像ブレに起因したノイズが混入することになる。したがって、このような焦点検出信号に基づいて上述した焦点検出演算（相関演算）を実施しても、信頼性の高い焦点検出結果は得られず、像ブレ量が大きい場合には焦点検出不能になる。

図１３〜図１７は一実施の形態の撮影動作を示すフローチャートである。これらのフローチャートを参照して一実施の形態の撮影動作を説明する。操作部材１１のシャッターボタンが半押しされ、レリーズ半押しスイッチがオンすると、制御装置１０のＣＰＵ１０ａは図１３に示す撮影プログラムと図１４に示す像ブレ量検出プログラムの実行を開始する。これらのプログラムは並列に実行される。まず、図１３のステップ１において図１５に示す焦点検出信号読み出しサブルーチンを実行する。

図１５のステップ２１において、メモリ１０ｂに記憶されている各焦点検出用画素列２ａ〜２ｆの像ブレ量積算値を０にリセットするとともに、メモリ１０ｂに記憶されている走査線カウンターの値を１に初期化する。走査線カウンターは画像信号を読み出す走査線の位置を示すカウンターである。ステップ２２で撮像兼焦点検出素子２により焦点検出のための撮像を行う。次に、ステップ２３で走査線カウント値が最下段のｎより大きいか、つまり１フレーム分（図１１参照）の画素信号の読み出しが終了したか否かを確認し、終了しているときは図１３のステップ２へリターンし、終了していないときはステップ２４へ進む。

ステップ２４において、走査線カウント値の１行の画素の中に縦方向（上下方向）の焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆの焦点検出用画素が含まれているか否かを判別する。走査線カウント値の画素の中に縦方向の焦点検出用画素列の焦点検出用画素が含まれている場合はステップ２５へ進み、メモリ１０ｂに記憶されている縦方向の焦点検出用画素列の読み出し中フラグに１を設定し、そうでない場合はステップ２６へ進んで縦方向の焦点検出用画素列の読み出し中フラグに０を設定する。

なお、この読み出し中フラグは縦方向の焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆごとに設け、焦点検出用画素列ごとに走査線カウント値の画素の中に縦方向の焦点検出用画素列の焦点検出用画素が含まれているか否かを確認し、焦点検出用画素列ごとに読み出し中フラグを設定する。ステップ２７で走査線カウント値の１行の画素信号を読み出し、続くステップ２８で走査線カウンターの値をインクリメントしてステップ２４へ戻り、上述した処理を繰り返す。

次に、図１４に示す像ブレ量検出動作を説明する。所定時間間隔で制御装置１０のＣＰＵ１０ａに割り込みがかかり、ＣＰＵ１０ａはこの像ブレ量検出プログラムを実行する。図１４のステップ１１において、メモリ１０ｂに記憶されている縦方向の焦点検出用画素列読み出し中フラグに１が設定されているか否かを確認し、１が設定されている場合はステップ１２へ進み、そうでない場合はこのプログラムの実行を終了する。縦方向の焦点検出用画素列読み出し中フラグが１のときは、ステップ１２でブレ検出器１２により検出された像ブレ量を入力する。そして、ステップ１３で、読み出し中フラグに１が設定されている縦方向の焦点検出用画素列の像ブレ量積算値（メモリ１０ｂに記憶）に今回検出された像ブレ量を加算して更新する。

図１３のステップ２において、図１６に示す焦点検出演算サブルーチンを実行する。図１６のステップ３１で、図１３のステップ１で取得した焦点検出のための撮像結果から焦点検出画素列２ａ〜２ｆごとの焦点検出信号を抽出する。続くステップ３２で、焦点検出用画素列２ａ〜２ｆごとに焦点検出信号に基づいて上述した焦点検出演算（相関演算）を実行し、デフォーカス量を算出する。その後、図１３のステップ３へリターンする。リターン後の図１３のステップ３において、図１７に示す信頼性判定サブルーチンを実行する。

図１７のステップ４１において、メモリ１０ｂに記憶されている縦方向の焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆの像ブレ量積算値が予め設定したしきい値を超えているか否かを、縦方向の焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆごとに判別する。像ブレ量積算値がしきい値を超えていればステップ４４へ進み、像ブレ量積算値がしきい値を超えている縦方向の焦点検出用画素列の焦点検出結果のデフォーカス量を信頼性なしと判定する。像ブレ量積算値がしきい値を超えていない場合はステップ４２へ進み、図９により説明した方法ですべての焦点検出用画素列２ａ〜２ｆの焦点検出結果のデフォーカス量に信頼性があるか否か(焦点検出不能か否かを含む）を判定する。

像ブレ量積算値がしきい値以下であり、かつ焦点検出演算結果のデフォーカス量に信頼性があると判定された場合は、ステップ４３で当該焦点検出用画素列の焦点検出信号に基づいて得られたデフォーカス量には信頼性があると判定する。像ブレ量積算値がしきい値を超えているか、または演算結果のデフォーカス量の信頼性がない場合は、ステップ４４で当該焦点検出用画素列における焦点検出結果には信頼性がないとする。信頼性判定後、図１３のステップ４へリターンする。

リターン後の図１３のステップ４において、すべての焦点検出用画素列２ａ〜２ｆにおける焦点検出結果の信頼性の有無を確認する。すべての焦点検出用画素列２ａ〜２ｆの焦点検出結果の信頼性がない場合はステップ１０へ進み、操作部材１１のシャッターボタンが半押しされているか否かを確認し、半押しされているときはステップ１へ戻って上述した処理を繰り返し、半押しされていないときは撮影動作を終了する。

焦点検出用画素列２ａ〜２ｆの内のいずれかの焦点検出結果に信頼性がある場合はステップ５へ進み、信頼性のあるデフォーカス量の中から所定のアルゴリズム、例えば最至近を示すデフォーカス量を選択し、そのデフォーカス量に基づいて目標合焦位置までのレンズ駆動量を算出する。続くステップ６でレンズ駆動量にしたがって駆動回路８によりフォーカシングレンズ１ｃを駆動し、合焦させる。

ステップ７で操作部材１１のシャッターボタンが全押しされたか、すなわちシャッターレリーズ操作がなされたかを確認する。レリーズ操作がないときはステップ１０へ進み、レリーズ半押し操作が続けられているか否かを確認し、レリーズ半押し操作が継続されているときはステップ１へ戻って上述した処理を繰り返し、レリーズ半押し操作がないときは撮影動作を終了する。

レリーズ操作がなされたときはステップ８へ進み、撮像兼焦点検出素子２により撮影のための撮像を行う。続くステップ９で、画像処理回路５で今回の撮影で取得した画像信号に対してホワイトバランスなどの各種補正処理を施すとともに、焦点検出用画素の出力（焦点検出信号）を周辺の撮像用画素の出力（画像信号）で補間し、被写体像データを生成する。この被写体像データを記録装置６に記録して撮影動作を終了する。

このように、一実施の形態によれば、複数の焦点検出用画素を有する焦点検出用画素列が複数の撮像用画素の二次元配列中に組み込まれ、撮影レンズ１により結像される像を受光して画像信号と焦点検出信号を出力するローリングシャッター方式の撮像兼焦点検出素子２を備え、焦点検出用画素列から出力される焦点検出信号に基づいて撮影レンズ１のデフォーカス量を検出するとともに、像ブレ量を検出し、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列の焦点調節状態の信頼性を像ブレ量に応じて判定し、信頼性ありと判定された焦点調節状態に基づいて撮影レンズ１の焦点調節を行うようにした。これにより、像ブレによる焦点検出結果の信頼性低下を抑制することができる。

一実施の形態によれば、像ブレ量の積算値が所定のしきい値を超えた場合に、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列のデフォーカス量には信頼性がないと判定するようにしたので、像ブレによる焦点検出結果の信頼性低下を防止することができる。

一実施の形態によれば、焦点検出用画素列ごとに像ブレ量を検出し、各焦点検出用画素列のデフォーカス量の信頼性を焦点検出画素列ごとの像ブレ量に応じて判定するようにしたので、像ブレによる焦点検出結果の信頼性低下をきめ細かく抑制することができる。

一実施の形態によれば、撮影者の手ブレを検出するとともに被写体ブレを検出し、手ブレ量と被写体ブレ量とに基づいて像ブレ量を検出するようにしたので、焦点検出結果の信頼性低下の原因となる像ブレを確実に検出することができ、焦点検出結果の信頼性低下を防ぐことができる。

《一実施の形態の変形例》
本願発明のデジタルカメラは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、コンパクトデジタルカメラなど、あらゆる種類のデジタルカメラに適用でき、上述したような効果を得ることができる。

上述した一実施の形態では、ローリングシャッター方式の走査方向と異なる方向に配列された焦点検出用画素列として、撮影レンズ１の撮影画面の縦方向（上下方向）に配列された焦点検出用画素列２ｄ、２ｅ、２ｆを例に上げて説明したが（図３参照）、撮影画面の縦方向の焦点検出用画素列に限定されず、ローリングシャッター方式の走査線と配列方向が交差する焦点検出用画素列はすべて、それらの焦点検出用画素列で検出されるデフォーカス量の信頼性を像ブレ量に応じて判定する。なお、焦点検出用画素列の個数および配列方向は上述した一実施の形態の個数および配列方向に限定されない。

上述した一実施の形態では、ある焦点検出用画素列の像ブレ量の積算値がしきい値を超える場合には、当該焦点検出用画素列で検出されたデフォーカス量には信頼性がないと判定する例を示したが、像ブレ量積算値に応じて図９で説明した信頼性判定しきい値を変更するようにしてもよい。当然、像ブレ量積算値が大きくなるほど、信頼性ありと判定されにくくなるように信頼性判定しきい値を変更する。
このように、検出されたデフォーカス量の信頼性を示すパラメーターを算出し、このパラメーターとしきい値とを比較してデフォーカス量の信頼性を判定する際に、像ブレ量の積算値に応じて上記しきい値を変更することによって、像ブレによる焦点検出結果の信頼性低下をきめ細かく抑制することができる。

上述した一実施の形態では、焦点検出用画素２０Ａのマイクロレンズ２２に遮光マスク２４を設け、撮影レンズ１の射出瞳上の対の領域を通過した対の焦点検出用光束２５、２６を選択的に受光する例を示したが、焦点検出用画素は上述した一実施の形態の構造に限定されず、撮影レンズ１の射出瞳上の対の領域を通過した対の焦点検出用光束２５、２６を選択的に受光し、瞳分割型の位相差検出が可能な焦点検出用画素であればどのような構成でもよい。

例えば、図１８(ａ)に示すように、遮光マスクで瞳分割を行う代わりにマイクロレンズ４１ごとに一対の光電変換部４２ａ、４２ｂを設け、撮影レンズの射出瞳の一対の領域を通過した一対の焦点検出用光束を一対の光電変換部４２ａと４２ｂで選択的に受光するようにしてもよい。一対の光電変換部の形状は図１８(ａ)に示すような矩形に限定されず、例えば図１８(ｂ)に示すように半円形の一対の光電変換部４３ａ、４３ｂとしてもよい。さらに、図１８(ｃ)に示すように、マイクロレンズごとに一対の光電変換部４４ａ、４４ｂの片方を交互に設置し、隣接する一対の焦点検出用画素で撮影レンズの射出瞳の一対の領域を通過した一対の焦点検出用光束を選択的に受光するようにしてもよい。

一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図 撮像兼焦点検出素子を構成する画素の断面図 撮像兼焦点検出素子の正面図 焦点検出用画素列の断面図 撮影画面の横方向に配置された焦点検出用画素列の詳細図 撮影画面の縦方向に配置された焦点検出用画素列の詳細図 焦点検出用画素列から出力される一対の出力信号列を示す図 焦点検出用画素列から出力される一対の出力信号列を互いにシフトさせて相関量を算出する方法を説明する図 一対の焦点検出用信号列の相関量の演算方法と演算結果の信頼性を説明する図 撮像兼焦点検出素子から画素信号の読み出し方法を説明する図 撮像兼焦点検出素子から画素信号の読み出し方法を説明する図 走査線と直交する焦点検出用画素列における焦点検出用画素ごとの信号読み出し時間差を説明する図 一実施の形態の撮影動作を示すフローチャート 一実施の形態の像ブレ量検出動作を示すフローチャート 焦点検出信号読み出しサブルーチンを示すフローチャート 焦点検出演算サブルーチンを示すフローチャート 信頼性判定サブルーチンを示すフローチャート 撮像兼焦点検出素子の他の変形例を示す図

符号の説明

１ 撮影レンズ
２ 撮像兼焦点検出素子
８ 駆動回路
１１ 操作部材
１２ 変位検出器
１０ 制御装置
２０ 画素
２０Ａ、２０Ｂ 焦点検出用画素

Claims (5)

1. 複数の焦点検出用画素を有する焦点検出用画素列が複数の撮像用画素の二次元配列中に組み込まれ、撮影光学系により結像される像を受光して画像信号と焦点検出信号を出力するローリングシャッター方式の撮像兼焦点検出素子と、
   前記焦点検出用画素列から出力される前記焦点検出信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
   像ブレ量を検出する像ブレ検出手段と、
   ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された前記焦点検出用画素列において、前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態の信頼性を前記像ブレ量に応じて判定する信頼性判定手段と、
   前記信頼性判定手段により信頼性ありと判定された前記焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記信頼性判定手段は、前記像ブレ量の積算値が所定のしきい値を超えた場合に、ローリングシャッターの走査方向と異なる方向に配列された前記焦点検出用画素列の焦点調節状態には信頼性がないと判定することを特徴とするデジタルカメラ。
3. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記信頼性判定手段は、前記焦点検出手段で検出された焦点調節状態の信頼性を示すパラメーターを算出し、前記パラメーターとしきい値とを比較して前記焦点調節状態の信頼性を判定する手段と、前記像ブレ量の積算値に応じて前記しきい値を変更する手段とを有することを特徴とするデジタルカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記像ブレ検出手段は前記焦点検出用画素列ごとに像ブレ量を検出し、
   前記信頼性判定手段は、前記各焦点検出用画素列の前記焦点調節状態の信頼性を、前記焦点検出画素列ごとの像ブレ量に応じて判定することを特徴とするデジタルカメラ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記像ブレ検出手段は、撮影者の手ブレを検出するとともに被写体ブレを検出し、手ブレ量と被写体ブレ量とに基づいて像ブレ量を検出することを特徴とするデジタルカメラ。

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