JP2010060771A

JP2010060771A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010060771A
Application number: JP2008225606A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakagawa; 和男中川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】１回のサーチにおいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する範囲がそれぞれ異なる複数の焦点検出手段を有する撮像装置において、合焦精度、合焦速度及び操作感の少なくとも一つに優れた撮像装置を提供する。
【解決手段】撮影レンズ３のデフォーカス量を検出可能な検出範囲の幅が異なる２つのＡＦセンサ８Ａ、８Ｂを使用して被写体のデフォーカス量を検出する場合、開放Ｆ値がＦ５．６である撮影レンズ用のＡＦセンサ８Ａを使用してフォーカスレンズ群３ａを検出範囲内で駆動する駆動速度を開放Ｆ値がＦ２．８である撮影レンズ用のＡＦセンサ８Ｂを使用してフォーカスレンズ群３ａを検出範囲内で駆動する駆動速度よりも大きくした一眼レフカメラを提供する。
【選択図】図８

Description

本発明は、撮像装置に関する。

オートフォーカス（以下、「ＡＦ」と略す）においては、撮影レンズの合焦位置からのずれ量（デフォーカス量）を相殺するように撮影レンズに含まれるフォーカスレンズを移動する。従来、撮影レンズのデフォーカス量を検出する焦点検出手段を複数備え、かつ、各焦点検出手段が１回のサーチにおいてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅が異なる撮像装置は知られている。なお、「デフォーカス量を検出可能な範囲」とは、フォーカスレンズが駆動される範囲に対応する。

例えば、特許文献１は、位相差検出方式を使用した焦点検出（以下、「位相差ＡＦ」と略す）を適用し、基線長（位相差ＡＦに使用される一対の像検出センサの間隔）が異なる２つのセンサを有するデジタル一眼レフカメラを開示している。特許文献１は、撮影レンズが合焦位置から離れている場合、デフォーカス量を検出可能な範囲の広い（基線長の短い）センサの出力を用いて撮影レンズを合焦位置近傍まで移動した後で合焦精度が高い（基線長の長い）センサの出力を用いて撮影レンズを合焦させる。

また、位相差ＡＦとコントラスト検出方式を使用したＡＦ（以下、「コントラストＡＦ」又は「ＴＶ−ＡＦ」と略す）を併用したハイブリッド方式も知られている。例えば、特許文献２は、瞳時分割位相差ＡＦによる第１のフォーカス制御と、ＴＶ−ＡＦを使用してピッチの異なる第２及び第３のフォーカス制御と、を開示している。特許文献２は、撮影レンズがデフォーカス量を検出可能な範囲外に位置している場合には、第２及び第３のフォーカス制御により撮影レンズの合焦動作を行なう。
特開平１１−２８１８７８号公報特開平９−９３４８０号公報

しかし、特許文献１は、タイミングによっては合焦精度の高いセンサが使われない場合があり、この場合には合焦精度が低下する。また、２つのセンサが使用する光束は撮影レンズの異なる部分を通過して異なる収差や製造誤差の影響を受けるため、出力差が生じる場合がある。このため、合焦精度の高いセンサに切り替わった時には通常は撮影レンズが合焦位置へ近づいているはずであるが、上記問題によりデフォーカス量が増加すると撮影レンズが逆方向に駆動される場合があり、この場合には合焦精度が低下する。また、特許文献２は、ライブビュー時に、撮影レンズが、デフォーカス量を検出可能な範囲外に位置している場合にはＴＶ−ＡＦを使用するために合焦速度が遅くなり、デジタル一眼レフカメラの連写性能や動画追従性を満足することができない。また、ライブビュー時における合焦と撮影時における合焦のそれぞれでユーザーは同じ操作感を受けたい（例えば、どちらかの合焦は時間がかかる（これは「レリーズタイムラグ」とも呼ばれる）ことのないようにしたい）という需要がある。

そこで、本発明は、１回のサーチにおいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する範囲がそれぞれ異なる複数の焦点検出手段を有する撮像装置において、合焦精度、合焦速度及び操作感の少なくとも一つに優れた撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体の像を形成する撮影レンズの合焦位置からのずれ量を位相差検出方式によってそれぞれ検出し、間隔が異なる一対の像検出部をそれぞれ有する２つの焦点検出手段と、前記撮影レンズに対応した前記焦点検出手段が前記ずれ量を検出できない場合に前記撮影レンズに対応した前記焦点検出手段が前記ずれ量を検出することができるまで前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズ群を駆動する制御部と、を有し、前記２つの焦点検出手段のうち前記一対の像検出部の間隔が小さい方を使用して前記ずれ量を検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記２つの焦点検出手段のうち前記一対の像検出部の間隔が大きい方を使用して前記ずれ量を検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくしたことを特徴とする。

本発明の別の側面としての撮像装置は、ライブビューモードと撮影モードを設定するモード設定部と、被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して前記被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの前記射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を位相差検出方式によって検出し、一対の像検出部を有する焦点検出手段と、前記モード設定部が前記ライブビューモードを設定した場合に前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズ群を駆動しながら前記焦点検出用画素によって位相差検出方式によって前記ずれ量を検出し、前記モード設定部が前記撮影モードを設定した場合に前記フォーカスレンズ群を前記ライブビューモードにおいて駆動される駆動速度と同じ速度又はそれ以上の速度で駆動しながら前記焦点検出手段によって前記ずれ量を検出する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての撮像装置は、ライブビューモードを設定するモード設定部と、被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して前記被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの前記射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記モード設定部がライブビューモードを設定した場合に前記フォーカスレンズ群を駆動しながら前記焦点検出用画素によって位相差検出方式によって焦点検出を行う制御部と、を有し、前記撮像素子の撮像面における輝度が閾値以下の場合には、前記撮像素子の撮像面の光軸を含む中央部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記中央部よりも像高が大きい周辺部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくし、前記撮像素子の撮像面における輝度が閾値よりも高い場合には、前記周辺部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記中央部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、１回のサーチにおいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する範囲がそれぞれ異なる複数の焦点検出手段を有する撮像装置において、合焦精度、合焦速度及び操作感の少なくとも一つに優れた撮像装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１及び２は本実施例のデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の断面図である。

１はカメラ本体、２は後述の撮影レンズ３をカメラ本体１に着脱可能とするためのマウントであり、各種信号を通信したり、駆動電源を供給したりするためのインターフェース部を有する。３は交換可能な撮影レンズであり、内部にフォーカスレンズ群３ａ、ズームレンズ群３ｂ、絞り１７、後述する絞り駆動回路２５を含む絞り駆動装置１８である。また、１３はフォーカスレンズ群３ａを駆動するためのフォーカス駆動用モータ、１４は駆動ギア等からなるフォーカス駆動部材、１５はフォトカプラ、１６はフォーカス駆動部材１４に連動するパルス板である。フォトカプラ１５及びフォーカス駆動部材１４は、位置検出部として機能する。

図１及び図２は各レンズ群を便宜上１枚のレンズで図示しているが、実際には多数のレンズにより複雑なレンズ群の組み合わせで構成されている。なお、図１及び図２はフォーカスレンズ群３ａを撮影レンズ３の前側のレンズに限定する趣旨ではない。本実施例のデジタル一眼レフカメラには様々な焦点距離や開放Ｆ値の撮像光学系を有する撮影レンズ（所謂、交換レンズ）が装着可能である。

４はハーフミラーで構成された主ミラーであり、カメラの動作状態に応じて回動可能となっている。主ミラー４は、被写体をファインダーで観察する時は撮影光路へ斜設され、撮影レンズ３からの光束を折り曲げて後述のファインダー光学系へ導く（図１）。主ミラー４は、撮影時やライブビュー時は撮影光路から退避して、撮影レンズ３からの光束を後述の撮像素子６へ導く（図２）。５は撮影レンズ３からの光束を後述の撮像素子６に入射制御するためのシャッターで、通常は閉じた状態（図１）で、撮影時やライブビュー時に開いた状態（図２）となる。

６はＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子６は、全画素独立出力が可能なように構成されている。

７は主ミラー４と共に回動するサブミラーであり、主ミラー４が撮影光路へ斜設されている時に主ミラー４を透過した光束をＡＦセンサ８に向かって折り曲げて後述のＡＦセンサ８へ導く（図１）。サブミラー７は、撮影時やライブビュー時は主ミラー４と共に回動して撮影光路から退避する（図２）。サブミラー７はハーフミラーではなく撮像素子６を遮光することができる。

８はＡＦセンサであり、反射ミラー８ａ、２次結像レンズ８ｂ、複数のＣＣＤ又はＣＭＯＳからなるエリアセンサ８ｃを有し、位相差検出方式の焦点検出（位相差ＡＦ）を行うことができる焦点検出手段である。位相差ＡＦでは、撮像面と略等価な面にラインセンサ等の像検出部（像検出センサ）を一対又は複数対配置して撮像光束のうち、異なる部位の光束を異なる像検出センサに導くように構成された測距装置（ＡＦセンサ）を使用する。そして、対を成す像検出センサから出力される被写体像の像間距離（位相差）に基づいて被写体像の焦点状態を検出して撮像光学系の合焦位置を調節する方式である。

本実施例のデジタル一眼レフカメラには様々な焦点距離や開放Ｆ値の撮像光学系を有する撮影レンズ（所謂、交換レンズ）が装着可能である。このため、ＡＦセンサ８は全ての撮影レンズで位相差ＡＦができるように、最も開放Ｆ値の大きい撮影レンズ（例えば、Ｆ５．６）に対応するように構成されている。また、被写界深度が浅くなる開放Ｆ値の小さい撮影レンズを使用した際の焦点検出精度を高めるために、より小さい開放Ｆ値（例えば、Ｆ２．８）にも対応している。このように、ＡＦセンサ８は、複数の開放Ｆ値の撮影レンズ３に対応するように構成されている。

図２９は、ＡＦセンサが対応する開放Ｆ値と焦点検出精度との関係を示す光路図であり、図２９（ａ）はＦ５．６光束、図２９（ｂ）はＦ２．８光束に対応している。Ｏは被写体面、Ｌは合焦位置にある撮影レンズ、Ｌ’は前ピン位置にある撮影レンズ、Ｃは撮像面、Ｄはデフォーカス量、Ａ１、Ａ２はＡＦセンサで、それぞれ内部に一対の像検出センサＲ１、Ｌ１、Ｒ２、Ｌ２を有している。Ｔ１、Ｔ２は像検出センサＲ１〜Ｌ１、Ｒ２〜Ｌ２の間隔を示す基線長を示している。

撮影レンズが合焦位置にある時、被写体面Ｏからの光束が撮像面Ｃに合焦しているとすると、Ｆ５．６光束はＦ５．６対応ＡＦセンサＡ１の像検出センサＲ１、Ｌ１に入射し、Ｆ２．８光束はＦ２．８対応ＡＦセンサＡ２の像検出センサＲ２、Ｌ２に入射する。撮影レンズＬの瞳を通過した各々の光束が像検出センサＲＬに到達する範囲はＦ５．６よりもＦ２．８の方が広くなるため、像検出センサ上の被写体像の像間距離もＦ２．８の時の像間距離ｄ２はＦ５．６の時の像間距離ｄ１よりも大きくなる。

一方、撮影レンズが前ピン位置に移動すると、被写体面Ｏからの光束は撮像面Ｃよりも被写体側にデフォーカス量Ｄほどズレた位置に合焦する。この時、像検出センサ上に入射した被写体像の像間距離はＦ５．６の時にｄ１’となり、Ｆ２．８の時にｄ２’になる。デフォーカス量Ｄを一定とすると、像検出センサ上の被写体像の移動量は、Ｆ２．８の時の移動量（ｄ２−ｄ２’）がＦ５．６の時の移動量（ｄ１−ｄ１’）よりも大きくなる。従って、ＡＦセンサの基線長が長い（対応する開放Ｆ値が小さい）方が被写体の移動量をＡＦセンサ上でより拡大して検知可能なため焦点検出精度が高い。

しかし、ＡＦセンサの基線長を長くすると焦点検出精度が向上する反面、像検出センサ上の被写体像移動量が大きくなるため、像検出センサの画素数を一定とすると、基線長の長いＡＦセンサほど１回のサーチにおいてデフォーカス量を検出可能な範囲が狭くなる。そのため、撮影レンズ３を合焦させるには、焦点検出及びフォーカスレンズ群３ａの移動を頻繁に繰り返さなければならず、合焦動作が遅くなるという問題が発生する。また、長焦点レンズやマクロレンズ等のような撮像光学系の移動量の大きな撮影レンズを装着した場合にはスムーズな合焦動作ができず、操作感が悪くなるという問題がある。

図３は、ＡＦセンサ８の対応光束を概念的に説明する斜視図である。図３は、ＡＦセンサ８が２つのＡＦセンサ８Ａ及び８Ｂを有することを示している。ＡＦセンサ８Ａは、レンズ部８ｂ_５．６とセンサ部８ｃ_５．６を有する。ＡＦセンサ８Ｂは、レンズ部８ｂ_２．８とセンサ部８ｃ_２．８を有する。本実施例のＡＦセンサ８は、上下方向の焦点検出領域（ＡＦセンサ８Ａ）はデフォーカス量を検出可能な範囲が広いＦ５．６光束に対応しており、左右方向の焦点検出領域（ＡＦセンサ８Ｂ）は基線長が長く焦点検出精度が高いＦ２．８光束に対応している。もちろんこの対応する開放Ｆ値やその配置方向は一例であり、この数値や配置方向に限定するものではない。このように、本実施例のデジタル一眼レフカメラは、異なる開放Ｆ値に対応し、デフォーカス量を検出可能な範囲の異なる２つのＡＦセンサ８Ａ及び８Ｂを有する。

被写体ＯＢＪからのＦ５．６光束Ｌ_５．６は、撮影レンズ３の瞳ＥＰ_５．６を通過してピント面（１次結像面）Ｐで結像する。光束Ｌ_５．６を２次結像レンズ８ｂのＦ５．６対応レンズ部８ｂ_５．６で分割し、エリアセンサ８ｃのＦ５．６対応センサ部８ｃ_５．６に再結像させ、その上下２つの被写体像を相関演算することでデフォーカス量を求める。同様に、Ｆ２．８光束Ｌ_２．８は、撮影レンズ３の瞳ＥＰ_２．８を通過してピント面（１次結像面）Ｐで結像する。光束Ｌ_２．８を２次結像レンズ８ｂのＦ２．８対応レンズ部８ｂ_２．８で分割し、エリアセンサ８ｃのＦ２．８対応センサ部８ｃ_２．８に再結像させ、その左右２つの被写体像を相関演算することでデフォーカス量を求めている。

９は撮影レンズ３の一次結像面に配置されたピント板であり、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）が設けられ、射出面には被写体像（ファインダー像）が結像している。１０はファインダー光路変更用のペンタプリズムであり、ピント板９の射出面に結像した被写体像を正立正像に補正する。１１は接眼レンズである。ここで、ピント板９、ペンタプリズム１０、接眼レンズ１１により構成されている光学系をファインダー光学系と称する。

１２は撮影した画像や各種の撮影情報を表示する液晶モニタ（表示部）である。液晶モニタ１２は、ライブビューモード時に撮像素子６が撮像した被写体の像（被写体像）を表示すると共に後述するＡＦ枠設定部としてのマルチコントローラー３４が設定可能なＡＦ枠とマルチコントローラー３４が設定したＡＦ枠を表示する。

図４はデジタル一眼レフカメラの制御系のブロック図である。

２０はカメラ部の制御とカメラ全体の制御を行う制御部であり、マイクロコンピュータ（中央処理装置；以下、「ＭＰＵ」と称す）によって実現される。フォーカスレンズ群３ａの現在位置はフォトカプラ１５とパルス板１６を含む位置検出部が検出する。ＭＰＵ（制御部）２０は、焦点検出時間を計時するタイマを内蔵している。

２１は画像データの各種制御を行うメモリコントローラ、２２は各種制御を行うための設定、調整データ等を格納しているＥＥＰＲＯＭである。

２３は撮影レンズ３内にあるレンズ制御回路であり、マウント２を介してＭＰＵ２０と接続されている。レンズ制御回路２３は、撮影レンズ３の開放Ｆ値を格納している不図示のメモリを内蔵しており、ＭＰＵ２０に撮影レンズ３の開放Ｆ値を知らせることができる。レンズ制御回路２３は、ＭＰＵ２０からの信号に基づいて焦点調節回路２４と絞り駆動回路２５の制御を行う。焦点調節回路２４は、フォトカプラ１５で検知されたパルス板１６の回転情報と、レンズ制御回路２３からのフォーカスレンズ駆動量の情報に基づいて、フォーカス駆動用モータ１３を所定量駆動させ、フォーカスレンズ群３ａを駆動する。絞り駆動回路２５は、レンズ制御回路２３からの絞り情報に基づいて絞り１７を駆動する。

２６は焦点検出回路であり、ＡＦセンサ８のエリアセンサ８ｃの蓄積制御と読み出し制御とを行って、各焦点検出点の画素情報をＭＰＵ２０に出力する。ＭＰＵ２０は各焦点検出点の画素情報に対して位相差ＡＦを行い、検出した焦点検出情報をレンズ制御回路２３へ送出してフォーカスレンズ群３ａの焦点調節を行う。この焦点検出から焦点調節までの一連の動作をＡＦ動作と称する。

２７はモータ駆動回路であり、主ミラー４を駆動する不図示のモータやシャッター５のチャージを行う不図示のモータを制御する。２８はシャッター駆動回路であり、シャッター５を開閉するための不図示のコイルへの電力供給制御を行う。２９は電源３０の電圧を各回路に必要な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。

３１はレリーズボタンであり、ＳＷ１とＳＷ２の信号をＭＰＵ２０へ出力する。ＳＷ１は、第１ストローク（半押し）操作でＯＮし、測光（ＡＥ）、ＡＦ動作を開始させるためのスイッチである。ＳＷ２は、レリーズボタン３１の第２ストローク（全押し）操作でＯＮし、露光動作を開始させるためのスイッチである。３２はモードボタンであり、操作したまま後述の電子ダイヤル３３を操作すると、そのカウントに応じて撮影モードが変更され、操作を止めると決定される。３３は電子ダイヤルであり、ダイヤルの回転クリックに応じたＯＮ信号がＭＰＵ２０内の不図示のアップダウンカウンタに出力され、その数がカウントされる。このカウントに応じて各種の数値やデータ等の選択が行われる。

３４はマルチコントローラーであり、後述するライブビュー時に液晶モニタ１２に表示されるＡＦ枠（焦点検出枠）や各種モード（ライブビューモードや撮影モード）を選択、決定するために用いられる入力装置である。マルチコントローラー３４は、上下左右、斜め右上、斜め右下、斜め左上、斜め左下の８方向の入力と、押し操作による入力を行うことができる。マルチコントローラー３４は、ライブビューモードを設定するモード設定部として機能する。また、マルチコントローラー３４は、焦点検出の対象であるＡＦ枠を撮像素子６の撮像領域の任意の位置に設定する枠設定部としても機能する。３５はＡＦボタンであり、操作するとＡＦ動作のＯＮ／ＯＦＦを制御できる。３６は電源ボタンであり、操作するとカメラの電源がＯＮ／ＯＦＦされる。

４０は撮像素子６から出力される画像信号をサンプルホールド及び自動ゲイン調整するＣＤＳ（相関２重サンプリング）／ＡＧＣ（自動ゲイン調整）回路である。４１はＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。４２はＴＧ（タイミング発生）回路であり、撮像素子６に駆動信号を、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０にサンプルホールド信号を、Ａ／Ｄ変換器４１にサンプルクロック信号を供給する。ここでメモリコントローラ２１は、撮像素子６から出力される画像信号をＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０、Ａ／Ｄ変換器４１を経て受けて、ＴＶ−ＡＦにより被写体像の焦点検出を行うことが可能である。

４３はＡ／Ｄ変換器４１でデジタル変換された画像等を一時的に記録するためのＳＤＲＡＭ（メモリ）である。ＳＤＲＡＭ４３は、撮像素子６の撮像領域の全域の焦点検出用画素の出力信号を記録することができる。あるいは、ＳＤＲＡＭ４３は、撮像素子６の撮像領域の全域に対して位相差ＡＦを行って焦点ずれ量を算出して記録する。

４４は画像をＹ／Ｃ（輝度信号／色差信号）分離、ホワイトバランス補正、γ補正等を行う画像処理回路である。４５は画像をＪＰＥＧ等の形式に従って圧縮したり、圧縮された画像の伸張を行う画像圧縮／伸張回路である。ここでメモリコントローラ２１は、撮像素子６から出力される画像信号を画像処理回路４４で画像処理することにより、被写体の測光情報を得ることが可能である。４６はＳＤＲＡＭ４３やメディア４８に記録された画像を液晶モニタ１２に表示するために、画像をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。４７は画像を記録保存するためのメディア４８とのＩ／Ｆ（インターフェース）である。

以下、図５〜図７を参照して、本実施例のデジタル一眼レフカメラの動作を説明する。なお、これらの図及びその他のフローチャートにおいて「Ｓ」はステップの略である。

図５は、デジタル一眼レフカメラの基本動作ルーチンを示すメインフローである。

Ｓ１０１では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが電源ボタン３６を操作してカメラの電源をＯＮしたことを認識する。電源がＯＮされると、ＭＰＵ２０は、カメラ内の各アクチュエータや撮像素子６の動作確認を行う。そして、メモリ内容や実行プログラムの初期化状態を検出すると共に、撮影準備動作を実行する。Ｓ１０２では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが各種ボタンを操作してカメラの各種設定を行ったことを認識する。例えば、モードボタン３２を操作して撮影モード選択したり、電子ダイヤル３３を操作してシャッター速度や絞りの設定を行ったりする。Ｓ１０３では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされてＳＷ１がＯＮされたことを認識する。Ｓ１０４では、ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされたことに対応してＡＦ動作ルーチンを実行する。

図６は、図５に示すＡＦ動作（Ｓ１０４）ルーチンの詳細を説明するためのフローチャートである。

Ｓ１１０では、ＭＰＵ２０は、レンズ制御回路２３から撮影レンズ３の開放Ｆ値を通知され、カメラに装着されている撮影レンズ３の開放Ｆ値がＦ２．８より大きいか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、開放Ｆ値がＦ２．８よりも大きいと判断すれば（例えば、Ｆ４、Ｆ５．６等）、Ｆ５．６光束を使用した焦点検出（以下、「Ｆ５．６焦点検出」と称す）を行なうためにＳ１１１へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、開放Ｆ値がＦ２．８以下であると判断すれば（例えばＦ１．４、Ｆ２．８等）Ｆ２．８光束を使用した焦点検出（以下、「Ｆ２．８焦点検出」と称す）を行なうためにＳ１２１へ進む。

Ｓ１１１では、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介してエリアセンサ８ｃのＦ５．６対応センサ部８ｃ_５．６の蓄積制御を行なう。また、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介して、蓄積されたデータから相関量を演算し、相関量及び撮影レンズ３の焦点距離、フォーカスレンズ群３ａの敏感度等の光学データに基づいてデフォーカス量を演算する。

Ｓ１１２では、ＭＰＵ２０は、Ｆ５．６焦点検出の結果、焦点検出回路２６がデフォーカス量を検出（演算）できたか否かを判断し、検出できていると判断すればＳ１１３へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば（Ｓ１１２のＮＯ）、焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの停止位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、フォーカスレンズ群３ａのサーチを行なうためにＳ１１５へ進む。サーチでは、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａを一定範囲内で駆動してデフォーカス量を検出できるかどうかを判断する。

Ｓ１１３では、ＭＰＵ２０は、検出されたデフォーカス量に従って、焦点調節回路２４を介してフォーカスレンズ群３ａを合焦位置に駆動する。Ｓ１１４では、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介して再度焦点検出を行って合焦しているか否かの判断を行い、合焦していると判断すればＳ１３１へ進み、合焦していないと判断すればＳ１１２へ進む。

Ｓ１１５では、ＭＰＵ２０は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値等のデータに基づいてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅を演算し、Ｓ１１１でのエリアセンサ８ｃの蓄積時間、デフォーカス量の演算時間等から最短の焦点検出間隔を演算する。そして、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と焦点検出間隔（焦点検出を行う時間の間隔）が一致するフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する。実際には、ＭＰＵ２０は、合焦位置の検出を見逃さないように、焦点検出間隔毎にデフォーカス量を検出可能な範囲の幅がある程度重なるようにフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を調節する。

Ｓ１１６では、ＭＰＵ２０は、Ｓ１１５で求めた駆動速度に従って、焦点調節回路２４を介してフォーカスレンズ群３ａの駆動を開始する。Ｓ１１７では、Ｓ１１５で求めた焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントを開始する。上述したように、タイマはＭＰＵ２０に内蔵されている。Ｓ１１８では、ＭＰＵ２０は、焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントが終了したか否かを判断し、終了していると判断すればＳ１１９へ進み、終了していないと判断すれば終了するまで判断を繰り返す。

Ｓ１１９では、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介してエリアセンサ８ｃのＦ５．６対応センサ部８ｃ_５．６の蓄積制御を行なう。また、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介して、蓄積されたデータから相関量を演算し、相関量及び撮影レンズ３の焦点距離、フォーカスレンズ群３ａの敏感度等の光学データに基づいてデフォーカス量を演算する。

Ｓ１２０では、ＭＰＵ２０は、Ｆ５．６焦点検出の結果、焦点検出回路２６がデフォーカス量を検出（演算）できたか否かを判断し、検出できたと判断すればＳ１１３へ進む。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば（Ｓ１２０のＮＯ）、フォーカスレンズ群３ａの位置が未だデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、引き続きサーチを行なうためにＳ１１７へ進む。

Ｓ１２１では、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介してエリアセンサ８ｃのＦ２．８対応センサ部８ｃ_２．８の蓄積制御を行なう。また、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介して、蓄積されたデータから相関量を演算し、相関量及び撮影レンズ３の焦点距離、フォーカスレンズ群３ａの敏感度等の光学データに基づいてデフォーカス量を演算する。

Ｓ１２２では、ＭＰＵ２０は、Ｆ２．８焦点検出の結果、焦点検出回路２６がデフォーカス量を検出（演算）できたか否かを判断し、検出できたと判断すればＳ１２３へ進む。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば、焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの停止位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、フォーカスレンズ群３ａのサーチを行なうためにＳ１２５へ進む。

Ｓ１２３では、検出されたデフォーカス量に従って、焦点調節回路２４はフォーカスレンズ群３ａを合焦位置に駆動する。Ｓ１２４では、焦点検出回路２６は、再度焦点検出を行って合焦しているか否かの判断を行い、合焦していればＳ１３１へ進み、合焦していなければＳ１２２へ進む。

Ｓ１２５では、ＭＰＵ２０は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値等のデータに基づいて、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅を演算し、Ｓ１２１でのエリアセンサ８ｃの蓄積時間、デフォーカス量の演算時間等から最短の焦点検出間隔を演算する。そして、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と焦点検出間隔が一致するフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する。実際には、ＭＰＵ２０は、合焦位置の検出を見逃さないように、焦点検出間隔毎にデフォーカス量を検出可能な範囲の幅がある程度重なるようにフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を調節する。

Ｓ１２６では、Ｓ１２５で求めた駆動速度に従って、ＭＰＵ２０は、焦点調節回路２４を介してフォーカスレンズ群３ａの駆動を開始する。Ｓ１２７では、ＭＰＵ２０は、Ｓ１２５で求めた焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントを開始する。Ｓ１２８では、ＭＰＵ２０は、焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントが終了したか否かを判断し、終了していると判断すればＳ１２９へ進み、終了していないと判断すれば終了するまで判断を繰り返す。

Ｓ１２９では、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介してエリアセンサ８ｃのＦ２．８対応センサ部８ｃ_２．８の蓄積制御を行なう。また、ＭＰＵ２０は、焦点検出回路２６を介して蓄積されたデータから相関量を演算し、相関量及び撮影レンズ３の焦点距離、フォーカスレンズ群３ａの敏感度等の光学データに基づいてデフォーカス量を演算する。

Ｓ１３０では、ＭＰＵ２０は、Ｆ２．８焦点検出の結果、焦点検出回路２６がデフォーカス量を検出（演算）できたか否かを判断し、検出できたと判断すればＳ１２３へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば、フォーカスレンズ群３ａの位置が未だデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、引き続きサーチを行なうためにＳ１２７へ進む。

Ｓ１３１では、ＭＰＵ２０はファインダー内に合焦表示を行う。そして、図５の基本動作ルーチン内のＳ１０５に戻る。

図５に戻って、Ｓ１０５では、ＭＰＵ２０は、不図示のＡＥセンサを用いた所定のＡＥ動作を行い、ファインダー内に測光値を表示する。Ｓ１０６では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が全押しされてＳＷ２がＯＮされたか否かの判断を行い、ＳＷ２がＯＮされたと判断すればユーザーが現状の合焦状態と測光値を容認しているとみなして通常撮影ルーチンを実行する（Ｓ１０７）。一方、ＭＰＵ２０は、ＳＷ２がＯＮされていないと判断すればＳ１０８へ進む。

図７は、図５に示す通常撮影（Ｓ１０７）ルーチンのフローである。

Ｓ１４１では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のミラー駆動用モータを制御し、主ミラー４とサブミラー７を撮影光路から退避（ミラーアップ）させる（図２）。Ｓ１４２では、ＭＰＵ２０は、ＡＥ結果により演算された撮影露出又はユーザーの設定値に従って、絞り駆動回路２５が撮影レンズ３内の絞り１７を駆動する。Ｓ１４３では、ＭＰＵ２０は、ＡＥ結果により演算された撮影露出又はユーザーの設定値に従って、シャッター駆動回路２８によりシャッター５を開閉する。Ｓ１４４では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により撮像素子６で受光された画像を読み込んでＳＤＲＡＭ４３に一時記録する。Ｓ１４５では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１で読み出した画像信号の欠損画素補間を行なう。欠陥画素の位置情報は製造工程でＥＥＰＲＯＭ２２に記録されており、周囲の撮像用画素の情報から補間により画像信号を生成する。

Ｓ１４６では、ＭＰＵ２０は、画像処理回路４４で画像のホワイトバランス補正、γ補正、エッジ強調等の画像処理を行ない、画像圧縮／伸張回路４５で画像をＪＰＥＧ等の形式に従って圧縮する。Ｓ１４７では、ＭＰＵ２０は、画像処理した撮影画像をメディア４８に記録する。Ｓ１４８では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のミラー駆動用モータを制御し、撮影光路から退避している主ミラー４とサブミラー７を、撮影光束をファインダーへと反射し導く観察位置へ駆動（ミラーダウン）する（図１）。Ｓ１４９では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のチャージ用モータを通電制御し、シャッター５をチャージする。そして図５の基本動作ルーチン内のＳ１０９に戻る。

図５に戻って、Ｓ１０８では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされ続けてＳＷ１がＯＮされ続けているか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされていると判断すればユーザーが撮影を続けようとしているとみなしてＳ１０４へ進み、ＳＷ１がＯＮされていないと判断すればＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが電源ボタン３６を操作してカメラの電源がＯＦＦされたか否かを判断し、ＯＦＦされていないと判断すればＳ１０２へ進んで次の撮影に備え、ＯＦＦされていると判断すれば一連のカメラ動作を終了する。

図８は、図６に示すＡＦ動作（Ｓ１１０〜Ｓ１３１）のサーチの詳細を説明するための説明図である。図８は、縦軸が時間で上に行くほど時間が経過し、横軸がフォーカスレンズ群３ａの位置で左側が至近、右側が無限である。矢印はフォーカスレンズ群３ａの駆動を示しており、Ｆ５．６焦点検出を下側の矢印、Ｆ２．８焦点検出を上側の矢印に示す。これらの矢印の傾きがフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を表し、傾きが小さい方が駆動速度が速い。即ち、Ｆ５．６焦点検出におけるフォーカスレンズ群３ａの駆動速度はＦ２．８焦点検出におけるそれよりも大きい。

また、図８において、最上部の左右方向の矢印は、Ｆ２．８光束を使用して焦点検出を行った場合の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「Ｆ２．８焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。同様に、最下部の左右方向の矢印は、Ｆ５．６光束を使用して焦点検出を行った場合の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「Ｆ５．６焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。合焦位置の検出を見逃さないために隣接するデフォーカス量を検出可能な範囲は僅かに重なっており、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する際に調節している。図８から理解されるように、Ｆ２．８焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲よりもＦ５．６焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲のほうが長い。

サーチにおいて、まず、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置で焦点検出１を行ない（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１１、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２１）、停止位置でデフォーカス量が検出できないとサーチを行なう。図８において、焦点検出１では、Ｆ５．６焦点検出、Ｆ２．８焦点検出のいずれにおいても被写体が検出できないためＭＰＵ２０は焦点検出２以降でもサーチを行なっている。ＭＰＵ２０は、サーチを行なうために、フォーカスレンズ群３ａの現在位置におけるデフォーカス量を検出可能な範囲の幅、焦点検出間隔、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度をＭＰＵ２０で演算する（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１５、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２５）。

フォーカスレンズ群３ａの現在位置におけるデフォーカス量を検出可能な範囲の幅は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値等のデータに基づいて演算する。焦点検出間隔は、焦点検出１における各センサの蓄積時間とデフォーカス量の演算時間等から最短の焦点検出間隔を演算する。ここではＦ５．６焦点検出、Ｆ２．８焦点検出による最短の焦点検出間隔（焦点検出を行う時間の間隔）が同じとする。焦点検出を行う時間（焦点検出１、焦点検出２、・・・など）に対応するフォーカスレンズ群３ａの位置は、各光束を使用して焦点検出を行った場合の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲の中心に対応している。なお、実際には、エリアセンサ８ｃの各光束に対応した各センサ部の数や、各々のセンサ部の画素数や画素サイズにより蓄積時間や演算時間が変わるため、焦点検出間隔が同じになるとは限らない。更に、蓄積時間は被写体輝度により大きく異なるため、焦点検出間隔は様々である。また、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度には限界があり、最速で駆動した時に合焦位置の検出を見逃さないようにデフォーカス量を検出可能な範囲の幅分の駆動時間よりも早く焦点検出できれば良いため、必ずしも最短の焦点検出間隔で焦点検出を行なう必要はない。フォーカスレンズ群３ａの駆動速度は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と焦点検出間隔が一致するように演算する。

従来は、Ｆ２．８光束を使用して焦点検出を行う場合にフォーカスレンズ群３ａを駆動する駆動速度とＦ５．６光束を使用して焦点検出を行う場合にフォーカスレンズ群３ａを駆動する駆動速度は同じであった。このため、Ｆ５．６光束を使用して焦点検出を行う場合のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度が遅かった。これに対して、本実施例では、Ｆ５．６光束を使用して焦点検出を行う場合のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を従来よりも速めており、合焦速度が向上している。また、本実施例では、Ｆ２．８光束を使用して焦点検出を行う場合には図８の上側の駆動制御を行うので、特許文献１のように、タイミングによっては合焦精度の高いセンサが使われない場合がなくなり、合焦精度を維持することができる。また、本実施例では、ＡＦセンサ８ＡをＡＦセンサ８Ｂには切り換えないので切り換えに伴ってフォーカスレンズ群が逆方向に駆動されることはなくなり、合焦精度を維持することができる。

図８において、ＭＰＵ２０は、焦点検出１でデフォーカス量を検出できないために、フォーカスレンズ群３ａを演算された駆動速度で駆動開始する（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１６、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２６）。ＭＰＵ２０は、不図示のタイマを介して焦点検出１から焦点検出間隔が経過したと判断すると（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１７〜Ｓ１１８、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２７〜Ｓ１２８）、焦点検出２を行なう（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１９、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２９）。焦点検出２でも被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にないため、ＭＰＵ２０は引き続きサーチを行なう（Ｆ５．６焦点検出はＳ１２０のＮＯ、Ｆ２．８焦点検出はＳ１３０のＮＯ）。ＭＰＵ２０は、不図示のタイマを介して焦点検出２から焦点検出間隔が経過したと判断すると（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１７〜Ｓ１１８、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２７〜Ｓ１２８）、焦点検出３を行なう（Ｆ５．６焦点検出はＳ１１９、Ｆ２．８焦点検出はＳ１２９）。

Ｆ５．６焦点検出の場合は焦点検出３において被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にあるため（Ｓ１２０のＹＥＳ）、ＭＰＵ２０は焦点検出３を行なったフォーカスレンズ群３ａの位置から被写体までのデフォーカス量が検出できる。その結果に従って、フォーカスレンズ群３ａを合焦駆動する（Ｓ１１３）。なお、フォーカスレンズ群３ａが停止状態から合焦駆動する時とは異なり、焦点検出３で焦点検出を開始してからデフォーカス量を検出するまでの間もフォーカスレンズ群３ａがしているため、その分を差し引いたデフォーカス量分の駆動を行なう。

一方、Ｆ２．８焦点検出の場合は焦点検出３の段階でも被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にないため、ＭＰＵ２０は引き続きサーチを行なう（Ｓ１３０のＮＯ）。ＭＰＵ２０は、焦点検出３から更に焦点検出間隔が経過したと判断すると（Ｓ１２７〜Ｓ１２８）、焦点検出４を行なう（Ｓ１２９）。ここで被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内に現れてデフォーカス量が検出され（Ｓ１３０のＹＥＳ）、以後、Ｆ５．６焦点検出の場合と同様に、合焦駆動を行なう（Ｓ１２３）。

以上説明したように、本実施例は、１回のサーチにおいてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅が異なる複数のＡＦセンサ８Ａ、８Ｂを有するデジタル一眼レフカメラを使用する。そして、本実施例は、被写体のデフォーカス量を検出するためのサーチを開放Ｆ値に対応したいずれかのＡＦセンサのみを利用して（即ち、切り換えずに）行い、切り換えに伴う合焦精度の低下を防止している。また、Ｆ５．６焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度をＦ２．８焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度よりも高めて合焦速度を高めている。また、以上の説明は、デジタル一眼レフカメラで行なったが、これに限定されるものではなく、一眼レフカメラでもよい。

以下、図９〜図２５を参照して、実施例２について説明する。実施例２は実施例１のデジタル一眼レフカメラと類似の構成を有しており、以下、実施例１と異なる部分を中心に説明する。本実施例のデジタル一眼レフカメラは、ＡＦセンサ８による位相差ＡＦと撮像素子６による撮像面位相差ＡＦのデフォーカス量を検出可能な範囲の異なる複数の焦点検出手段を備えている。

本実施例の撮像素子６は、一部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面で位相差ＡＦが可能となっている。より具体的には、撮像素子６は、被写体の像を形成する撮影レンズ３の射出瞳（後述するＥＰ）の全域を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する複数の撮影用画素を有する。また、撮像素子６は、各々が撮影レンズ３の射出瞳ＥＰの一部の領域（後述するＥＰ_ＨＡ及びＥＰ_ＨＢ）を通る光を受光する複数の焦点検出用画素を更に有する。複数の焦点検出用画素は全体として撮影レンズ３の射出瞳の全域を通る光を受光することができる。

続いて、撮像素子６による撮像面位相差ＡＦについて説明する。本実施形態においては、画素ピッチが８μｍ、有効画素数が縦３０００行×横４５００列＝１３５０万画素、撮像画面サイズが横３６ｍｍ×縦２４ｍｍの撮像素子を一例として説明を行なう。更に、撮像素子６は、受光画素上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサとなっている。

図９〜図１１は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施例は、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用している。そして、このベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。

図９に撮像用画素の配置と構造を示す。図９（ａ）は、２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のように、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そして２行×２列の構造が繰り返し配置される。図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図９（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦ_ＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦ_ＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）はＣＭＯＳイメージセンサの光電変換素子を模式的に示したものである。ＣＬ（ＣｏｎｔａｃｔＬａｙｅｒ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬ（ＴａｋｉｎｇＬｅｎｓ）は撮影レンズ３の撮像光学系を模式的に示したものである。

ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤは、撮像光学系ＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮像光学系ＴＬの射出瞳ＥＰ（ＥｘｉｔＰｕｐｉｌ）と光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換素子の有効面積は大面積に設計される。また、図９（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（青色）画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束（光量子）を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。

図１０は、撮像光学系の水平方向（左右方向又は横方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで「水平方向」とは、撮像光学系の光軸と撮像領域の長辺とが地面に平行となるように撮像装置を構えたとき、この光軸に直交し、かつ水平方向に伸びる直線に沿った方向をいう。図１０（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分を取得する。そして人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方でＲ画素又はＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで本実施例は、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換えている。この焦点検出用画素を図１０（ａ）においてＳ_ＨＡ及びＳ_ＨＢと示す。

図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図１０（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤは図９（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。本実施例は、焦点検出用画素の信号を画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦ_Ｗ（白色）を配置する。また撮像素子６で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、画素Ｓ_ＨＡ及の開口部ＯＰ_ＨＡは右側に偏倚して撮像光学系ＴＬの左側の射出瞳ＥＰ_ＨＡを通過した光束を受光する。画素Ｓ_ＨＢの開口部ＯＰ_ＨＢは左側に偏倚して撮像光学系ＴＬの右側の射出瞳ＥＰ_ＨＢを通過した光束を受光する。画素Ｓ_ＨＡを水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また画素Ｓ_ＨＢも水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とする。すると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで被写体像のデフォーカス量が検出することができる。なお、画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢでは、撮像領域の横方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対しては焦点検出可能だが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。そこで、本実施例は、後者についても焦点状態を検出できるよう、撮像光学系の垂直方向（縦方向）にも瞳分割を行なう画素も備えるように構成している。

図１１は、撮像光学系の垂直方向（上下方向又は縦方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで「垂直方向」とは、撮像光学系の光軸と撮像領域の長辺とが地面に平行となるように撮像装置を構えたとき、この光軸に直交し、鉛直方向に伸びる直線に沿った方向をいう。図１１（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図であり、図１０（ａ）と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素としている。この焦点検出用画素を図１１（ａ）においてＳ_ＶＣ及びＳ_ＶＤと示す。

図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図を図１１（ｂ）に示す。図１０（ｂ）の画素が横方向に瞳分離する構造であるのに対して、図１１（ｂ）の画素は瞳分離方向が縦方向になっているが、その他の画素の構造は同様である。画素Ｓ_ＶＣの開口部ＯＰ_ＶＣは下側に偏倚して撮像光学系ＴＬの上側の射出瞳ＥＰ_ＶＣを通過した光束を受光する。同様に、画素Ｓ_ＶＤの開口部ＯＰ_ＶＤは上側に偏倚して撮像光学系ＴＬの下側の射出瞳ＥＰ_ＶＤを通過した光束を受光する。画素Ｓ_ＶＣを垂直方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＣ像とする。また画素Ｓ_ＶＤも垂直方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＤ像とする。するとＣ像とＤ像の相対位置を検出することで、垂直方向に輝度分布を有する被写体像のデフォーカス量が検出することができる。

図１２〜図１４は、図９〜図１１に示した撮像用画素及び焦点検出用画素の配置規則を説明する図である。図１２は撮像用画素の間に焦点検出用画素を離散的に配置する場合の最小単位の配置規則を説明するための図である。

図１２において、１０行×１０列＝１００画素の正方形領域を１つのブロックと定義する。左上のブロックＢＬＫ_Ｈ（１，１）において、一番左下のＲ画素とＢ画素を、水平方向に瞳分割を行なう１組の焦点検出用画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢで置き換える。その右隣りのブロックＢＬＫ_Ｖ（１，２）においては、同じく一番左下のＲ画素とＢ画素を、垂直方向に瞳分割を行なう１組の焦点検出用画素Ｓ_ＶＣ及びＳ_ＶＤで置き換える。また最初のブロックＢＬＫ_Ｈ（１，１）の下に隣接したブロックＢＬＫ_Ｖ（２，１）の画素配列は、ブロックＢＬＫ_Ｖ（１、２）と同一とする。そしてその右隣りのブロックＢＬＫ_Ｈ（２，２）の画素配列は、先頭のブロックＢＬＫ_Ｈ（１，１）と同一とする。この配置規則を一般化すると、ブロックＢＬＫ（ｉ，ｊ）において、ｉ＋ｊが偶数であれば水平瞳分割用の焦点検出画素を配置し、ｉ＋ｊが奇数であれば垂直瞳分割用の焦点検出画素を配置することになる。そして図１２の２×２＝４ブロック、即ち、２０行×２０列＝４００画素の領域をブロックの上位の配列単位としてクラスタと定義する。

図１３はクラスタを単位とした配置規則を説明するための図である。図１３において、２０行×２０列＝４００画素で構成された一番左上のクラスタをＣＳＴ（ｕ，ｗ）＝ＣＳＴ（１，１）とする。クラスタＣＳＴ（１，１）においては、各ブロックの一番左下のＲ画素とＢ画素を、焦点検出用画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢ又はＳ_ＶＣ及びＳ_ＶＤで置き換える。その右隣りのクラスタＣＳＴ（１，２）においては、ブロック内における焦点検出用画素の配置を、クラスタＣＳＴ（１，１）に対して上方向に２画素分シフトした位置に配置する。また最初のクラスタＣＳＴ（１，１）の下に隣接したクラスタＣＳＴ（２，１）においては、ブロック内における焦点検出用画素の配置を、クラスタＣＳＴ（１，１）に対して右方向に２画素分シフトした位置に配置する。以上の規則を適用すると図１３に示す配置が得られる。

この配置規則を一般化すると以下のようになる。なお焦点検出用画素の座標は、図１０又は図１１に示すＧ画素を含む４画素を一つの単位（ペア）とし、そのうちの左上の画素の座標で規定する。また各ブロック内の座標は左上を（１、１）とし、下方向と右方向を正とする。クラスタＣＳＴ（ｕ，ｗ）において、各ブロック内の焦点検出用画素ペアの水平座標は２×ｕ−１となり、垂直座標は１１−２×ｗとなる。そして、図１３の５×５＝２５クラスタ、即ち、１００行×１００列＝１万画素の領域をクラスタの上位の配列単位としてフィールドと定義する。

図１４はフィールドを単位とした配置規則を説明するための図である。図１４において、１００行×１００列＝１万画素で構成された一番左上のフィールドをＦＬＤ（ｑ，ｒ）＝ＦＬＤ（１，１）とする。本実施例では、全てのフィールドＦＬＤ（ｑ，ｒ）は、先頭フィールドＦＬＤ（１，１）と同様の配列となっている。そこで、フィールドＦＬＤ（ｑ，ｒ）を水平方向に４５個、垂直方向に３０個配列すると、３０００行×４５００列＝１３５０万画素の撮像領域は１３５０個のフィールドＦＬＤ（ｑ，ｒ）で構成される。そして撮像領域全面に渡って焦点検出用画素を均一に分布させることができる。

次に、図１５〜図１８を参照して、焦点検出時の画素のグループと信号加算方法について説明する。焦点検出画素は、撮像素子６の撮像領域の全域に等間隔かつ等密度で配置された横ずれ検出用画素と縦ずれ検出用画素を有する。

図１５は撮像光学系によって形成された被写体像の横ずれ方向の焦点検出を行なう場合の画素グループ化方法を説明する図である。横ずれ方向の焦点検出とは、図１０で説明した、撮像光学系の射出瞳を横方向（水平方向または左右方向）に分割するための焦点検出用画素を用いて、位相差式焦点検出を行なうことを指す。

図１５に示す画素配列は図８で説明したものであるが、焦点検出の際には、横方向に１ブロック、縦方向に１０ブロックの合計１０ブロックを１つのグループとし、これをセクションと定義する。そして横方向に配列されたセクションＳＣＴ_Ｈ（ｋ）を複数連結して１つの焦点検出領域を構成する。本実施例では一例として１つの焦点検出領域は、セクションＳＣＴ_Ｈ（１）からセクションＳＣＴ_Ｈ（１０）までの１０個のセクションを連結して構成している。即ち、１００行×１００列＝１万画素の領域が１つの焦点検出領域となる。これは１フィールドと同一領域であり、図１４で説明したように撮像領域で１３５０個の固定焦点検出領域となるように設定している。もちろん設定方法は様々で、被写体に応じて撮像領域の任意位置のセクションＳＣＴ_Ｈ（ｋ）を複数連結することで撮像領域の任意位置に可変焦点検出領域を設定することも可能である。

ここで１つのセクションには、横方向における一方の瞳分割を行なう画素Ｓ_ＨＡが５個、他方の瞳分割を行なう画素Ｓ_ＨＢも５個含まれている。そこで、本実施例においては、５個のＳ_ＨＡの出力を加算して１画素の信号とし、位相差演算用の一方の画像信号（Ａ像と称する）の１ＡＦ画素を得る。同様に、５個のＳ_ＨＢの出力を加算して１画素の信号とし、位相差演算用の他方の画像信号（Ｂ像と称する）の１ＡＦ画素を得る。

図１６は一つのセクションにおける被写体像の捕捉能力を説明するための図である。図１６は図１５の左端のセクションＳＣＴ_Ｈ（１）を切り出したものである。そして下端に示された水平線ＰＲＪ_Ｈは、焦点検出用画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢの瞳分割方向に延伸した第１の射影軸（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｎｅ）、右端に示された垂直線ＰＲＪ_Ｖは、瞳分割方向と直交する方向に延伸した第２の射影軸である。ここで１つのセクション内の画素Ｓ_ＨＡは全て加算され、Ｓ_ＨＢも加算される。そこで１つのセクションを１つのＡＦ画素と見なした場合、１つのＡＦ画素に含まれる受光部を瞳分割方向の射影軸ＰＲＪ_Ｈに射影すると、画素Ｓ_ＨＡとＳ_ＨＢが交互に緻密に並ぶことがわかる。このときの瞳分割方向の射影軸ＰＲＪ_Ｈにおける画素Ｓ_ＨＡの配列ピッチをＰ１とすると、Ｐ１＝ＰＨ_Ｈ＝２（単位は画素）となる。ピッチの代わりに空間周波数Ｆ１で表わすと、Ｆ１＝０．５（単位は画素／画素）となる。同様に、射影軸ＰＲＪ_Ｈにおける画素Ｓ_ＨＢの配列ピッチもＰ１＝２（単位は画素）、空間周波数表記ではＦ１＝０．５（単位は画素／画素）となる。

一方、１つのＡＦ画素に含まれる受光部を瞳分割方向と直交方向の射影軸ＰＲＪ_Ｖに射影すると、画素Ｓ_ＨＡとＳ_ＨＢはまばらに並ぶことがわかる。このときの射影軸ＰＲＪ_Ｖにおける画素Ｓ_ＨＡの配列ピッチをＰ２とすると、Ｐ２＝ＰＨ_Ｖ＝２０（単位は画素）となる。ピッチの代わりに空間周波数Ｆ２で表わすとＦ２＝０．０５（単位は画素／画素）となる。同様に、射影軸ＰＲＪ_Ｖにおける画素Ｓ_ＨＢの配列ピッチも、Ｐ２＝２０（単位は画素）、空間周波数表記ではＦ２＝０．０５（単位は画素／画素）となる。

即ち、本実施例におけるＡＦ画素は、グループ化前の分散特性については、瞳分割方向とこれに直交する方向の配置上のピッチが等しい。しかしながら、グループ化する際のグループ形状を長方形とすることで瞳分割方向のサンプリング誤差を低減している。具体的には、１セクションの瞳分割方向の最大寸法Ｌ１は１０画素、瞳分割と直交する方向の最大寸法Ｌ２は１００画素としている。即ち、セクション寸法をＬ１＜Ｌ２とすることで、瞳分割方向のサンプリング周波数Ｆ１を高周波（密）に、これと直交する方向のサンプリング周波数Ｆ２を低周波（疎）としている。

図１７は撮影光学系によって形成された被写体像の縦ずれ方向の焦点検出を行なう場合の画素グループ化方法を説明する図である。縦ずれ方向の焦点検出とは、図１１で説明した、撮像光学系の射出瞳を縦方向（垂直方向又は上下方向）に分割するための焦点検出用画素を用いて、位相差式焦点検出を行なうことをいう。即ち、図１５を９０度回転したものに相当する。

図１７に示す画素配列も図１３で説明したものであるが、焦点検出の際には、横方向に１０ブロック、縦方向に１ブロックの合計１０ブロックを１つのグループとし、これをセクションと定義する。そして縦方向に配列されたセクションＳＣＴ_Ｖ（ｋ）を複数連結して１つの焦点検出領域を構成する。本実施例では一例として１つの焦点検出領域は、セクションＳＣＴ_Ｖ（１）からセクションＳＣＴ_Ｖ（１０）までの１０個のセクションを連結して構成している。即ち、１００行×１００列＝１万画素の領域が１つの焦点検出領域となる。これは１フィールドと同一領域であり、図１４で説明したように撮像領域で１３５０個の固定焦点検出領域となるように設定している。もちろん設定方法は様々で、被写体に応じて撮像領域の任意位置のセクションＳＣＴ_Ｖ（ｋ）を複数連結することで撮像領域の任意位置に可変焦点検出領域を設定することも可能である。

ここで１つのセクションには、縦方向における一方の瞳分割を行なう画素Ｓ_ＶＣが５個、他方の瞳分割を行なう画素Ｓ_ＶＤも５個含まれている。そこで本実施例においては、５個のＳ_ＶＣの出力を加算して１画素の信号とし、位相差演算用の一方の画像信号（Ｃ像と称する）の１ＡＦ画素を得る。同様に、５個のＳ_ＶＤの出力を加算して１画素の信号とし、位相差演算用の他方の画像信号（Ｄ像と称する）の１ＡＦ画素を得る。

図１８は一つのセクションにおける被写体像の捕捉能力を説明するための図であり、図１６を９０度回転したものと等価である。図１８は図１７の上端のセクションＳＣＴ_Ｖ（１）を切り出したものである。そして右端に示された垂直線ＰＲＪ_Ｖは、焦点検出用画素Ｓ_ＶＣ及びＳ_ＶＤの瞳分割方向に延伸した第３の射影軸、下端に示された水平線ＰＲＪ_Ｈは、瞳分割方向と直交する方向に延伸した第４の射影軸である。図１７においても、１つのセクション内の画素Ｓ_ＶＣは全て加算され、Ｓ_ＶＤも加算される。そこで１セクションを１ＡＦ画素と見なした場合、１ＡＦ画素に含まれる受光部を瞳分割方向の射影軸ＰＲＪ_Ｖに射影すると、画素Ｓ_ＶＣ及びＳ_ＶＤが交互に緻密に並ぶことがわかる。このときの瞳分割方向の射影軸ＰＲＪ_Ｖにおける画素Ｓ_ＶＣの配列ピッチをＰ１とすると、Ｐ１＝ＰＶ_Ｖ＝２（単位は画素）となる。ピッチの代わりに空間周波数Ｆ１で表わすと、Ｆ１＝０．５（単位は画素／画素）となる。同様に、射影軸ＰＲＪ_Ｖにおける画素Ｓ_ＶＤの配列ピッチもＰ１＝２（単位は画素）、空間周波数表記ではＦ１＝０．５（単位は画素／画素）となる。

一方、１つのＡＦ画素に含まれる受光部を瞳分割方向と直交方向の射影軸ＰＲＪ_Ｈに射影すると、画素Ｓ_ＶＣとＳ_ＶＤはまばらに並ぶことがわかる。このときの射影軸ＰＲＪ_Ｈにおける画素Ｓ_ＶＣの配列ピッチをＰ２とすると、Ｐ２＝ＰＶ_Ｈ＝２０（単位は画素）となる。ピッチの代わりに空間周波数Ｆ２で表わすと、Ｆ２＝０．０５（単位は画素／画素）となる。同様に、射影軸ＰＲＪ_Ｖにおける画素Ｓ_ＶＤの配列ピッチも、Ｐ２＝２０（単位は画素）、空間周波数表記ではＦ２＝０．０５（単位は画素／画素）となる。

以上のように、図１８におけるＡＦ画素のサンプリング特性は、瞳分割方向を基準に考えると、図１６と同様の特性、即ち、Ｆ１＞Ｆ２となっている。これは、図１８のセクションにおいても、瞳分割方向のセクション寸法Ｌ１と、これと直交する方向の寸法Ｌ２がＬ１＜Ｌ２を満足するからである。これにより、空間周波数の高い被写体に対しても瞳分割方向の輝度情報を正確に検出することができると共に被写体輝度が低くても複数画素の加算によって焦点検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

図１９は本実施例における撮像素子の瞳分割機能を概念的に説明する図である。ＯＢＪは被写体、ＩＭＧは被写体像である。撮像用画素は図９で説明したように、撮像光学系ＴＬの射出瞳全域ＥＰを通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素は図１０及び図１１で説明したように、瞳分割機能を有している。具体的には、図１０の画素Ｓ_ＨＡは撮像面からレンズ後端を見て左側の瞳を通過した光束Ｌ_ＨＡ、即ち、図１９の瞳ＥＰ_ＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素Ｓ_ＨＢ、Ｓ_ＶＣ及びＳ_ＶＤはそれぞれ瞳ＥＰ_ＨＢ、ＥＰ_ＶＣ及びＥＰ_ＶＤを通過した光束Ｌ_ＨＢ、Ｌ_ＨＣ、Ｌ_ＨＤをそれぞれ受光する。そして焦点検出用画素は、図１４で説明したように、撮像素子６の全領域に亘って分布しているため、撮像領域全域で焦点検出も可能となっている。

以下、図２０〜図２４を参照して、実施例２のデジタル一眼レフカメラの動作について説明する。図２０は、実施例２のデジタル一眼レフカメラの基本動作ルーチンを示すメインフローである。

Ｓ２０１では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが電源ボタン３６を操作してカメラの電源をＯＮしたことを認識する。電源がＯＮされるとＭＰＵ２０はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子６の動作確認を行い、メモリ内容や実行プログラムの初期化状態を検出すると共に撮影準備動作を実行する。Ｓ２０２では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが各種ボタンを操作してカメラの各種設定を行ったことを認識する。例えば、モードボタン３２を操作して撮影モード選択したり、電子ダイヤル３３を操作してシャッター速度や絞りの設定を行ったりする。

Ｓ２０３では、ＭＰＵ２０は、マルチコントローラー３４によりＭＰＵ２０はライブビュー（ＬＶ）モードが設定されているか否かを判断し、ライブビューモードに設定されていると判断すればライブビューモードルーチンのＳ２１０へ進む。また、ＭＰＵ２０は、ライブビューモードに設定されていないと判断すれば（例えば、モード設定部が撮影モードを設定した場合には）通常モードルーチンのＳ２０４へ進む。

まず、通常モード（ユーザーがファインダーを覗いて撮影する一眼レフカメラの通常使用モード）の動作ルーチンを説明する。Ｓ２０４では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされてＳＷ１がＯＮされたかどうかを認識する。Ｓ２０５では、ＭＰＵ２０は、図６に示すＡＦ動作ルーチンを実行する。但し、実施例２では装着されている撮影レンズ３の開放Ｆ値がＦ４であるとし、ＡＦセンサ８での焦点検出はＦ５．６焦点検出が選択されているとする。従って、図６のＳ１２１〜Ｓ１３０は行われない。Ｓ２０６では、ＭＰＵ２０は、不図示のＡＥセンサを用いたＡＥ動作を行い、ファインダー内に測光値を表示する。Ｓ２０７では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が全押しされてＳＷ２がＯＮされたか否かを判断する。ＭＰＵ２０はＳＷ２がＯＮされていると判断すれば、ユーザーが現状の合焦状態と測光値を容認しているとみなしてＳ２０８へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、ＳＷ２がＯＮされていないと判断すればＳ２０９へ進む。Ｓ２０８では、ＭＰＵ２０は、図７に示す通常撮影ルーチンを実行する。Ｓ２０９では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされ続けてＳＷ１がＯＮされ続けているか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされていると判断すればユーザーが撮影を続けようとしているとみなしてＳ２０５へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされていないと判断すればＳ２１８へ進む。

次に、ライブビューモード（ユーザーがライブビューを使用して撮影するモード）の動作ルーチンを説明する。Ｓ２１０では、ＭＰＵ２０は、ライブビュー表示ルーチンを実行する。

図２１はライブビュー表示ルーチンのフローである。Ｓ２２１では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のミラー駆動用モータを制御し、主ミラー４とサブミラー７を撮影光路から退避（ミラーアップ）させる。Ｓ２２２では、ＭＰＵ２０は、シャッター駆動回路２８によりシャッター５を開放状態にする（図２の状態となる）。Ｓ２２３では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により撮像素子６で受光された動画像の読み込みを開始する。Ｓ２２４では、ＭＰＵ２０は、読み出した動画像を液晶モニタ１２に表示する。ユーザーはこのライブビュー画像を目視して撮影時の構図決定を行なう。そして、ＭＰＵ２０は、図２０の基本動作ルーチン内のＳ２１１に戻る。

図２０に戻って、Ｓ２１１では、ＭＰＵ２０は、マルチコントローラー３４によりライブビュー画像に重ねてＡＦ枠を設定する。まずは撮影画面中央に表示を行なうが、ユーザーによりマルチコントローラー３４が操作されると、撮影画面内の任意の位置にＡＦ枠を移動することができる。ここではＡＦ枠は撮影画面中央に設定されたとする。Ｓ２１２では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされてＳＷ１がＯＮされたことを認識する。Ｓ２１３では、ＭＰＵ２０は撮像面位相差ＡＦ動作ルーチンを実行する。

図２２は、撮像面位相差ＡＦ動作ルーチンのフローである。

Ｓ２３１では、ＭＰＵ２０は、撮像面焦点検出ルーチンを実行する。図２３は撮像面焦点検出ルーチンのフローである。Ｓ２５１では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により撮像素子６から設定された各焦点検出領域に含まれる各焦点検出用画素を読み出す。Ｓ２５２では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により図１５又は図１７で説明したセクション構造に基づき、各セクション内の焦点検出画素を加算し、その加算結果により各セクションのＡＦ画素信号を得る。Ｓ２５３では、ＭＰＵ２０は、ＡＦ画素信号から相関演算用の２像の信号を生成する。Ｓ２５４では、ＭＰＵ２０は、得られた２像の相関演算を行ない、２像の相対的な位置ずれ量を演算する。Ｓ２５５では、ＭＰＵ２０により相関演算結果の信頼性を判断する。Ｓ２５６では、ＭＰＵ２０は、信頼性の高い検出結果からデフォーカス量を演算する。そして、図２２の撮像面位相差ＡＦ動作ルーチン内のＳ２３２に戻る。

図２２に戻って、Ｓ２３２では、ＭＰＵ２０は、撮像面焦点検出の結果、デフォーカス量が検出（演算）できたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できたと判断すればＳ２３３へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、フォーカスレンズ群３ａのサーチを行なうためにＳ２３５へ進む。Ｓ２３３では、ＭＰＵ２０は、検出されたデフォーカス量に従って、焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａを合焦位置に駆動する。Ｓ２３４では、ＭＰＵ２０は、再度、撮像面焦点検出を行って合焦しているか否かの判断を行い、合焦していると判断すればＳ２４１へ進み、合焦していないと判断すればＳ２３２へ進む。

Ｓ２３５では、ＭＰＵ２０は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値、撮像素子６における焦点検出エリア等のデータに基づいて、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅を演算する。焦点検出に用いる撮像素子６の中央部の焦点検出用画素では撮影レンズ３の開放Ｆ値のＦ４光束も受光しており、ＡＦセンサ８のＦ５．６焦点検出に比べて焦点検出に使用している光束が広くなっているため、焦点検出に用いる像のボケ具合が大きい。従って、デフォーカス量を検出可能な範囲は、ＡＦセンサ８のＦ５．６焦点検出に比べて撮像素子６の撮像面焦点検出の方が狭い。また、ＭＰＵ２０は、Ｓ２３１での撮像面焦点検出時間から最短の焦点検出間隔を演算し、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と撮像面焦点検出間隔が一致するフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する。実際には、ＭＰＵ２０は、合焦位置の検出を見逃さないように、撮像面焦点検出間隔毎にデフォーカス量を検出可能な範囲の幅がある程度重なるようにフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を調節する。

Ｓ２３６では、ＭＰＵ２０は、Ｓ２３５で求めた駆動速度に従って、焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａのサーチ駆動を開始する。Ｓ２３７では、ＭＰＵ２０は、Ｓ２３５で求めた焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントを開始する。Ｓ２３８では、ＭＰＵ２０は、焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントが終了したか否かを判断し、終了したと判断すればＳ２３９へ進み、終了していないと判断すれば終了するまで判断を繰り返す。Ｓ２３９では、ＭＰＵ２０は、図２３に示す撮像面焦点検出ルーチンを実行する。Ｓ２４０では、ＭＰＵ２０は、撮像面焦点検出の結果、デフォーカス量が検出（演算）できたか否かを判断し、検出できたと判断すればＳ２３３へ進み、検出できていないと判断すれば引き続きサーチを行なうためにＳ２３７へ進む。

Ｓ２４１では、ＭＰＵ２０は、ファインダー内に合焦表示を行い、図２０のＳ２１３に戻る。

図２０に戻って、Ｓ２１４では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１を介して、撮像素子６から画像信号を読み込み、合焦している主被写体及びその周りの測光情報を得る撮像面ＡＥ動作を行なう。Ｓ２１５では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が全押しされてＳＷ２がＯＮされたか否かの判断を行う。ＭＰＵ２０は、ＳＷ２がＯＮされていると判断すれば、ユーザーが現状の合焦状態と測光値を容認していると判断してＳ２１６へ進み、ＯＮされていないと判断すればＳ２１７へ進む。Ｓ２１６では、ＭＰＵ２０は、ライブビュー撮影ルーチンを実行する。

図２４は、ライブビュー撮影ルーチンのフローである。

Ｓ２６１では、ＭＰＵ２０は、Ｓ２１３の撮像面ＡＥ結果により演算された撮影露出に従って絞り駆動回路２５により撮影レンズ３内の絞り１７を駆動する。Ｓ２６２では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により撮像素子６に受光されている画像をリセットして撮像素子６の受光状態を初期状態、即ち、何も撮像されていない状態に戻す。Ｓ２６３では、ＭＰＵ２０は、再びメモリコントローラ２１により撮像素子６の受光を行い、画像を読み込んでＳＤＲＡＭ４３に一時記録する。

Ｓ２６４では、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１で読み出した画像信号の欠損画素補間を行なう。欠陥画素の位置情報は製造工程でＥＥＰＲＯＭ２２に記録されており、周囲の画素の情報から補間により画像信号を生成する。本実施例では、撮像素子６の全撮像領域に離散的に配置された焦点検出用画素自体が欠陥画素となる。この位置情報も予めＥＥＰＲＯＭ２２に記録されており、通常の欠陥画素同様に周囲の画素の情報から補間により画像信号を生成する。

Ｓ２６５では、ＭＰＵ２０は、画像処理回路４４で画像のホワイトバランス補正、γ補正、エッジ強調等の画像処理を行ない、画像圧縮／伸張回路４５で画像をＪＰＥＧ等の形式に従って圧縮する。Ｓ２６６では、ＭＰＵ２０は、画像処理した撮影画像をメディア４８に記録する。Ｓ２６７では、ＭＰＵ２０は、シャッター駆動回路２８によりシャッター５を閉じる。Ｓ２６８では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のミラー駆動用モータを制御し、主ミラー４とサブミラー７をミラーダウンする（図１）。Ｓ２６９では、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２７により不図示のチャージ用モータを通電制御し、シャッター５をチャージする。その後、図２０のＳ２１８に戻る。

再び図２０に戻って、Ｓ２１７では、ＭＰＵ２０は、レリーズボタン３１が半押しされ続けてＳＷ１がＯＮされ続けているか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされていると判断すればユーザーが撮影を続けようとしているとみなしてＳ２１３へ進み、ＳＷ１がＯＮされていないと判断すればＳ２１８へ進む。Ｓ２１８では、ＭＰＵ２０は、ユーザーが電源ボタン３６を操作してカメラの電源がＯＦＦされたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、電源がＯＦＦされていなければＳ２０２へ進んで次の撮影に備え、電源がＯＦＦされていれば一連のカメラ動作を終了する。

以下、図２５を参照して、ＡＦセンサ８によるＡＦ動作（Ｓ２０５）および撮像素子６による撮像面位相差ＡＦ動作（Ｓ２１３）のサーチについて説明する。図２５は、図８と同様に、縦軸が時間で上に行くほど時間が経過し、横軸がフォーカスレンズ群３ａの位置で左側が至近、右側が無限である。矢印はフォーカスレンズ群３ａの駆動を示しており、ＡＦセンサ８によるＦ５．６焦点検出と撮像面焦点検出とは重なっている。即ち、Ｆ５．６焦点検出におけるフォーカスレンズ群３ａの駆動速度と撮像面焦点検出におけるフォーカスレンズ群３ａの駆動速度は等しい。

また、図２５において、最上部の左右方向の矢印は、撮像面焦点検出による１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「撮像面焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。同様に、最下部の左右方向の矢印は、Ｆ５．６光束を使用して焦点検出を行った場合の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「Ｆ５．６焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。合焦位置の検出を見逃さないために隣接するデフォーカス量を検出可能な範囲は僅かに重なっており、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する際に調節している。図２５から理解されるように、撮像面焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲よりもＦ５．６焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲のほうが長い。

Ｆ５．６焦点検出でのサーチは図８のそれと同一である。即ち、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置で焦点検出１を行なう（Ｓ１１１）。ＭＰＵ２０は、焦点検出１ではデフォーカス量が検出できないため（Ｓ１１２のＮＯ）、サーチを行なうための諸条件を演算する（Ｓ１１５）。ＭＰＵ２０は、演算された駆動速度でフォーカスレンズ群３ａの駆動し（Ｓ１１６）、演算された焦点検出間隔で（Ｓ１１７〜Ｓ１１８）焦点検出２を行なう（Ｓ１１９）。ＭＰＵ２０は、焦点検出２でもデフォーカス量が検出できないため（Ｓ１２０のＮＯ）、引き続きサーチを行なう。ＭＰＵ２０は、焦点検出３でデフォーカス量が検出でき（Ｓ１２０のＹＥＳ）、その結果に従ってフォーカスレンズ群３ａを合焦駆動する。

続いて、撮像面焦点検出でのサーチについて説明する。まず、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置で焦点検出１を行なう（Ｓ２３１）。ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａの停止位置でデフォーカス量が検出できないために焦点検出２以降でサーチを行なう。このため、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａ位置におけるデフォーカス量を検出可能な範囲の幅、焦点検出間隔、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度をＭＰＵ２０で演算する（Ｓ２３５）。

フォーカスレンズ群３ａの現在位置におけるデフォーカス量を検出可能な範囲の幅は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値、撮像素子６における焦点検出エリア等のデータに基づいて演算する。焦点検出間隔は、焦点検出１における撮像面焦点検出時間（Ｓ２３１の撮像面焦点検出ルーチン）等から最短の焦点検出間隔を演算する。ここではＡＦセンサ８によるＦ５．６焦点検出に比べて撮像面焦点検出の方が最短の焦点検出間隔が早い（焦点検出時間が短い）とする。もちろんこの条件は一例であるため焦点検出間隔が逆であっても構わない。焦点検出を行う時間（焦点検出１、焦点検出２、・・・など）に対応するフォーカスレンズ群３ａの位置は、撮像面焦点検出又はＦ５．６光束焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲の中心に対応している。上述したように、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と焦点検出間隔が一致するように演算する。

焦点検出１でデフォーカス量の検出ができなかったため（Ｓ２３２のＮＯ）、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａを演算された駆動速度で駆動を開始する（Ｓ２３６）。焦点検出１から焦点検出間隔が経過したら（Ｓ２３７〜Ｓ２３８）、焦点検出２’を行なう（Ｓ２３９）。焦点検出２’の段階でも被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にないため、ＭＰＵ２０は引き続きサーチを行なう（Ｓ２４０のＮＯ）。ＭＰＵ２０は、焦点検出２’から更に焦点検出間隔が経過したら焦点検出３’を行なう。焦点検出３’の段階でも被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にないため、ＭＰＵ２０は引き続きサーチを行なう（Ｓ２４０のＮＯ）。焦点検出３’から更に焦点検出間隔が経過したら、ＭＰＵ２０は焦点検出４’を行なう。ここで被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内に現れてＭＰＵ２０はデフォーカス量を検出する（Ｓ２４０のＹＥＳ）。その結果に従って、フォーカスレンズ群３ａを合焦駆動する（Ｓ２３３）。なお、フォーカスレンズ群３ａが停止状態から合焦駆動する時とは異なり、焦点検出３’で焦点検出を開始してからデフォーカス量を検出するまでの間もフォーカスレンズ群３ａは駆動しているため、その分を差し引いたデフォーカス量分の駆動を行なう。

以上説明したように、本実施例は、ＡＦセンサ８による位相差ＡＦと撮像素子６による撮像面位相差ＡＦのデフォーカス量を検出可能な範囲の異なる複数の焦点検出手段を備えたデジタル一眼レフカメラを使用する。従来は、撮像面焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの駆動については提案がなされていなかった。このため、ユーザーにとっては、ライブビュー時の合焦と撮影時の合焦においてどちらか一方に時間がかかり、操作感が悪かった。これに対して、本実施例では、図２５に示すように、焦点検出間隔を異ならせることによって撮像面焦点検出のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度とＦ５．６光束焦点検出のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を等しくすることによって操作感を同一にしている。また、駆動速度を高めることによって合焦速度が高いＡＦ制御を実現することができる。更に、本実施例は、ライブビュー時に特許文献２のようなＴＶ−ＡＦは使用せずに位相差ＡＦを使用しているので、一眼レフカメラに要求される合焦速度が高いＡＦ制御を実現することができる。なお、Ｆ５．６焦点検出における合焦速度を高めるために、図８のように、デフォーカス検出範囲の広いＦ５．６焦点検出におけるフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を撮像面焦点検出時のそれよりも大きく設定してもよい。

以下、図２６〜図２８を参照して、実施例３について説明する。実施例３は実施例２のデジタル一眼レフカメラと類似の構成を有しており、以下、実施例２と異なる部分を中心に説明する。本実施例のデジタル一眼レフカメラは実施例２と同様に撮像素子６による撮像面位相差ＡＦを使用する。但し、撮像面の中央部を利用した焦点検出（以下、「中央焦点検出」と称す）と撮像面の周辺部を利用した焦点検出（以下、「周辺焦点検出」と称す）においてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅が異なっている。また、撮像素子６は、輝度情報や像高情報をＭＰＵ２０に通知することができる。

図２６は、撮像素子６の像面上の各点から撮影レンズ３の瞳を見た平面図である。撮影画面の中央、即ち、光軸ＯＡから瞳ＰＵを見ると、撮影レンズ３の開放Ｆ値に応じた光束が遮光されることなく真円であるが、光軸ＯＡから撮影画面の周辺（像高が大きい）に向かうに従って瞳ＰＵが遮光されて変形して小さくなる。従って、焦点検出画素の撮影画面における位置（像高）によって焦点検出に使用する光束が異なることになり、中央部の焦点検出画素と周辺部の焦点検出画素ではデフォーカス量を検出可能な範囲の幅が異なることになる。焦点検出に使用する光束は中央の焦点検出画素に比べて周辺の焦点検出画素の方が狭くなるため、周辺の焦点検出画素のデフォーカス量を検出可能な範囲の方が広くなるが、合焦精度は低下する。また、瞳が小さくなると光束の光量も少なくなるため、同一被写体を焦点検出する時に中央の焦点検出画素と周辺の焦点検出画素で蓄積時間も異なる。

本実施例のデジタル一眼レフカメラの動作は、基本的には図２０と同様であり、図２０におけるＳ２１３が図２２に示すフローとは異なり、図２７に示すフローを使用する。

Ｓ３０１では、ＭＰＵ２０は、Ｓ２１１で設定された撮像面焦点検出に使用する焦点検出点が像高１０ｍｍよりも大きいか否かを撮像素子６から得た像高情報に基づいて判断する。ＭＰＵ２０は、焦点検出点が像高１０ｍｍよりも大きいと判断すれば中央焦点検出を行なうためにＳ３０２へ進み、焦点検出点が像高１０ｍｍ以下であると判断すれば周辺焦点検出を行なうためにＳ３１２へ進む。もちろんこの像高の数値は一例であり、この値に限定されない。

Ｓ３０２では、ＭＰＵ２０は、図２３に示す撮像面中央焦点検出ルーチンを実行する。Ｓ３０３では、ＭＰＵ２０は、撮像面中央焦点検出の結果、デフォーカス量が検出できたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できたと判断すればＳ３０４へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出できていないと判断すれば、焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの停止位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、フォーカスレンズ群３ａのサーチを行なうためにＳ３０６へ進む。Ｓ３０４では、ＭＰＵ２０は、検出されたデフォーカス量に従って、焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａを合焦位置に駆動する。Ｓ３０５では、ＭＰＵ２０は、再度焦点検出を行い、合焦しているか否かを判断し、合焦していると判断すればＳ３２２へ進み、合焦していないと判断すればＳ３０３へ進む。

Ｓ３０６では、ＭＰＵ２０は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値、撮像素子６における焦点検出エリア等のデータに基づいてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅を演算し、Ｓ３０５での撮像面焦点検出時間から最短の焦点検出間隔を演算する。また、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と撮像面焦点検出間隔が一致するフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する。実際には、ＭＰＵ２０は、合焦位置の検出を見逃さないように撮像面焦点検出間隔毎にデフォーカス量を検出可能な範囲の幅がある程度重なるようにフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を調節する。Ｓ３０７では、ＭＰＵ２０は、Ｓ３０６で求めた駆動速度に従って焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａのサーチ駆動を開始する。Ｓ３０８では、ＭＰＵ２０は、Ｓ３０６で求めた焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントを開始する。Ｓ３０９では、ＭＰＵ２０は、焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントが終了したか否かを判断し、終了していると判断すればＳ３１０へ進み、終了していないと判断すれば終了するまで判断を繰り返す。Ｓ３１０では、ＭＰＵ２０は、図２３に示す撮像面中央焦点検出ルーチンを実行する。Ｓ３１１では、ＭＰＵ２０は、撮像面中央焦点検出の結果、デフォーカス量が検出できたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できたと判断すればＳ３０４へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できていないと判断すれば、まだフォーカスレンズ群３ａの位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、引き続きサーチを行なうためにＳ３０８へ進む。

Ｓ３１２では、ＭＰＵ２０は、図２３に示す撮像面周辺焦点検出ルーチンを実行する。Ｓ３１３では、ＭＰＵ２０は、撮像面周辺焦点検出の結果、デフォーカス量が検出できたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できたと判断すればＳ３１４へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できていないと判断すれば、焦点検出時のフォーカスレンズ群３ａの停止位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるために、フォーカスレンズ群３ａのサーチを行なうためにＳ３１６へ進む。Ｓ３１４では、ＭＰＵ２０は、検出されたデフォーカス量に従って焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａを合焦位置に駆動する。Ｓ３１５では、ＭＰＵ２０は、再度焦点検出を行い、合焦しているか否かを判断し、合焦していると判断すればＳ３２２へ進み、合焦していないと判断すればＳ３１３へ進む。

Ｓ３１６では、ＭＰＵ２０は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値、撮像素子６における焦点検出エリア等のデータに基づいてデフォーカス量を検出可能な範囲の幅を演算し、Ｓ３１５での撮像面焦点検出時間から最短の焦点検出間隔を演算する。また、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と撮像面焦点検出間隔が一致するフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する。実際には、ＭＰＵ２０は、合焦位置の検出を見逃さないように、撮像面焦点検出間隔毎にデフォーカス量を検出可能な範囲の幅がある程度重なるようにフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を調節する。Ｓ３１７では、ＭＰＵ２０は、Ｓ３１６で求めた駆動速度に従って焦点調節回路２４によりフォーカスレンズ群３ａのサーチ駆動を開始する。Ｓ３１８では、ＭＰＵ２０は、Ｓ３１６で求めた焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントを開始する。Ｓ３１９では、ＭＰＵ２０は、焦点検出間隔を計測するためのタイマのカウントが終了したか否かを判断し、終了していると判断すればＳ３２０へ進み、終了していないと判断すれば終了するまで判断を繰り返す。Ｓ３２０では、ＭＰＵ２０は、図２３に示す撮像面周辺焦点検出ルーチンを実行する。Ｓ３２１では、ＭＰＵ２０は、撮像面中央焦点検出の結果、デフォーカス量が検出できたか否かを判断する。ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できたと判断すればＳ３１４へ進む。一方、ＭＰＵ２０は、デフォーカス量が検出できていないと判断すれば、まだフォーカスレンズ群３ａの位置がデフォーカス量を検出可能な範囲外であるため、引き続きサーチを行なうためにＳ３１８へ進む。

Ｓ３２２では、ＭＰＵ２０は、ファインダー内に合焦表示を行い、図２０のＳ２１４に戻る。

以下、図２８を参照して、撮像面位相差ＡＦ動作（Ｓ３０１〜Ｓ３２２）のサーチについて説明する。図２８は、図２５と同様に、縦軸が時間で上に行くほど時間が経過し、横軸がフォーカスレンズ群３ａの位置で左側が至近、右側が無限である。矢印はフォーカスレンズ群３ａの駆動を示しており、中央焦点検出を下側の矢印、周辺焦点検出を上側の矢印に示す。これらの矢印の傾きがフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を表し、傾きが小さい方が駆動速度が速い。即ち、中央焦点検出におけるフォーカスレンズ群３ａの駆動速度は周辺焦点検出におけるそれよりも大きい。

また、図２８において、最上部の左右方向の矢印は、周辺焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「周辺焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。同様に、最下部の左右方向の矢印は、中央焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲（「中央焦点検出：デフォーカス検出範囲」と示す）である。合焦位置の検出を見逃さないために隣接するデフォーカス量を検出可能な範囲は僅かに重なっており、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度を演算する際に調節している。図２８から理解されるように、中央焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲よりも周辺焦点検出の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲のほうが長い。

このように、本実施例では、１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲が大きい周辺焦点検出のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度を中央焦点検出のそれよりも小さくしており、図８と逆の駆動制御を行っている。これは、撮像面における輝度が閾値以下であるためで、撮像面における輝度が閾値よりも高ければ、図２８に示すグラフは図８と同様になる。即ち、１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲が大きい周辺焦点検出のフォーカスレンズ群３ａの駆動速度が中央焦点検出のそれよりも大きくなる。

中央焦点検出でのサーチは、図２５と同様であるために簡単に説明する。ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置で焦点検出１を行なう（Ｓ３０２）。焦点検出１ではデフォーカス量が検出できないために（Ｓ３０３のＮＯ）、ＭＰＵ２０は、サーチを行なうための諸条件を演算する（Ｓ３０６）。ＭＰＵ２０は、演算された駆動速度でフォーカスレンズ群３ａの駆動し（Ｓ３０７）、演算された焦点検出間隔（Ｓ３０８〜Ｓ３０９）で焦点検出２を行なう（Ｓ３１０）。焦点検出２、焦点検出３でもデフォーカス量が検出できないため（Ｓ３１１のＮＯ）、引き続きサーチを行ない、焦点検出４でデフォーカス量が検出でき（Ｓ３１１のＹＥＳ）、その結果に従ってフォーカスレンズ群３ａを合焦駆動する（Ｓ３０４）。

周辺焦点検出でのサーチにおいて、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａの現在の停止位置で焦点検出１を行なう（Ｓ３１２）。焦点検出１ではデフォーカス量が検出できないために（Ｓ３１３のＮＯ）、ＭＰＵ２０は、サーチを行なうための諸条件を演算する（Ｓ３１６）。

フォーカスレンズ群３ａ位置におけるデフォーカス量を検出可能な範囲の幅は、撮影レンズ３の焦点距離、開放Ｆ値、撮像素子６における焦点検出エリア等のデータに基づいて演算する。前述の通り、中央焦点検出よりも使用する光束が狭いためデフォーカス量を検出可能な範囲は広くなる。焦点検出間隔は、焦点検出１における撮像面焦点検出時間（Ｓ３１２の撮像面周辺焦点検出ルーチン）等から最短の焦点検出間隔を演算する。ここでは被写体が低輝度として、前述の通り、中央焦点検出に比べて焦点検出に必要な最低光量を得るための蓄積時間が長くなり、焦点検出間隔が長くなるとする。もちろんこの条件は一例であるため焦点検出間隔が逆であっても構わない。焦点検出を行う時間（焦点検出１、焦点検出２、・・・など）に対応するフォーカスレンズ群３ａの位置は、各焦点検出位置を使用して焦点検出を行った場合の１回の検出でデフォーカス量を検出可能な範囲の中心に対応している。フォーカスレンズ群３ａの駆動速度は、デフォーカス量を検出可能な範囲の幅と焦点検出間隔が一致するように演算する。

焦点検出１でデフォーカス量の検出ができないため、ＭＰＵ２０は、フォーカスレンズ群３ａを演算された駆動速度で駆動を開始する（Ｓ３１７）。焦点検出１から焦点検出間隔が経過したら（Ｓ３１８〜Ｓ３１９）、ＭＰＵ２０は焦点検出２’を行なう（Ｓ３２０）。焦点検出２’の段階でも被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内にないため、ＭＰＵ２０は引き続きサーチを行なう（Ｓ３２１）。焦点検出２’から更に焦点検出間隔が経過したらＭＰＵ２０は焦点検出３’を行なう。ここで被写体がデフォーカス量を検出可能な範囲内に現れてデフォーカス量が検出される。その結果に従って、ＭＰＵ２０はフォーカスレンズ群３ａを合焦駆動する（Ｓ３１４）。実際には、サーチ時に合焦駆動する場合は、フォーカスレンズ群３ａが停止状態から合焦駆動する時とは異なり、焦点検出３’で焦点検出を開始してからデフォーカス量を検出するまでの間もフォーカスレンズ群３ａがサーチ駆動している。このため、その分を差し引いたデフォーカス量分の駆動を行なう。

以上説明したように、本実施例は、撮像素子による撮像面位相差ＡＦにおいて、撮像面の中央部での焦点検出と撮像面の周辺部での焦点検出のようにデフォーカス量を検出可能な範囲の異なる複数の焦点検出点を備えたデジタル一眼レフカメラを使用する。そして、本実施例は、被写体のデフォーカス量を検出するためのサーチを中央部と周辺部で変更し、フォーカスレンズ群３ａの駆動速度と、各焦点検出手段における焦点検出間隔の両方を異ならせて、合焦精度と合焦速度が高いＡＦ制御を実現している。なお、本実施例は、２種類の像高でサーチを変更しているが、３種類以上の像高でサーチを変更してもよい。

実施例１のデジタル一眼レフカメラの断面図である。実施例１のデジタル一眼レフカメラの断面図である。図１に示すＡＦセンサの構成を示す斜視図である。図１に示すデジタル一眼レフカメラの制御系のブロック図である。図１に示すデジタル一眼レフカメラの基本動作ルーチンを示すメインフローである。図５に示すＳ１０４の動作の詳細を説明するためのフローチャートである。図５に示すＳ１０７の動作の詳細を説明するためのフローチャートである。図６に示すＡＦ動作のサーチを示す図である。実施例２の撮像素子に使用される撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。実施例２の撮像素子に使用される撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。実施例２の撮像素子に使用される撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。実施例２の撮像素子の最小単位の画素配列説明図である。実施例２の撮像素子の上位単位の画素配列説明図である。実施例２の撮像素子の全領域における画素配列説明図である。実施例２の横ずれ焦点検出時の画素グループ化方法説明図である。実施例２の横ずれ焦点検出時の画像サンプリング特性説明図である。実施例２の縦ずれ焦点検出時の画素グループ化方法説明図である。実施例２の縦ずれ焦点検出時の画像サンプリング特性説明図である。実施例２の撮像素子の瞳分割状況を説明する概念図である。実施例２のデジタル一眼レフカメラの基本動作ルーチンを示すメインフローである。図２１に示すＳ１１１の詳細を説明するためのフローチャートである。図２１に示すＳ２１３の詳細を説明するためのフローチャートである。図２２に示すＳ２３１の詳細を説明するためのフローチャートである。図２０に示すＳ２１６の詳細を説明するためのフローチャートである。実施例２のＡＦ動作のサーチを示す図である。撮像素子の像面上の各点から撮影レンズの瞳を見た平面図である。実施例３のデジタル一眼レフカメラの撮像面位相差ＡＦ動作の詳細を説明するためのフローチャートである。実施例３のＡＦ動作のサーチを示す図である。ＡＦセンサの対応する開放Ｆ値と焦点検出精度との関係を示す光路図である。

符号の説明

３撮影レンズ
３ａフォーカスレンズ群
６撮像素子
８、８Ａ、８ＢＡＦセンサ（焦点検出手段）
２０ＭＰＵ（制御部）
３４マルチコントローラー（モード設定部）

Claims

被写体の像を形成する撮影レンズの合焦位置からのずれ量を位相差検出方式によってそれぞれ検出し、間隔が異なる一対の像検出部をそれぞれ有する２つの焦点検出手段と、
前記撮影レンズに対応した前記焦点検出手段が前記ずれ量を検出できない場合に前記撮影レンズに対応した前記焦点検出手段が前記ずれ量を検出することができるまで前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズ群を駆動する制御部と、
を有し、
前記２つの焦点検出手段のうち前記一対の像検出部の間隔が小さい方を使用して前記ずれ量を検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記２つの焦点検出手段のうち前記一対の像検出部の間隔が大きい方を使用して前記ずれ量を検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくしたことを特徴とする撮像装置。
ライブビューモードと撮影モードを設定するモード設定部と、
被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して前記被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの前記射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を位相差検出方式によって検出し、一対の像検出部を有する焦点検出手段と、
前記モード設定部が前記ライブビューモードを設定した場合に前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズ群を駆動しながら前記焦点検出用画素によって位相差検出方式によって前記ずれ量を検出し、前記モード設定部が前記撮影モードを設定した場合に前記フォーカスレンズ群を前記ライブビューモードにおいて駆動される駆動速度と同じ速度又はそれ以上の速度で駆動しながら前記焦点検出手段によって前記ずれ量を検出する制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
ライブビューモードを設定するモード設定部と、
被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して前記被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの前記射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
前記モード設定部がライブビューモードを設定した場合に前記フォーカスレンズ群を駆動しながら前記焦点検出用画素によって位相差検出方式によって焦点検出を行う制御部と、
を有し、
前記撮像素子の撮像面における輝度が閾値以下の場合には、前記撮像素子の撮像面の光軸を含む中央部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記中央部よりも像高が大きい周辺部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくし、
前記撮像素子の撮像面における輝度が閾値よりも高い場合には、前記周辺部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度を、前記中央部を利用して焦点検出する際の前記フォーカスレンズ群の駆動速度よりも大きくしたことを特徴とする撮像装置。
前記焦点検出用画素は、前記撮像素子の前記撮像領域の全域に等間隔かつ等密度で配置された横ずれ検出用画素と縦ずれ検出用画素を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。