JP2017215476A - 撮像装置、およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくすること。
【解決手段】 撮像装置は、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子１０６を有する。カメラ制御部１１４は、撮像素子１０６から焦点検出に用いる信号を読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する。カメラ制御部１１４は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第２の領域が所定以上大きくならないよう、第１の領域と第２の領域を設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、撮像装置の焦点検出制御に関するものである。またその制御方法に関するものである。

撮像素子から出力した信号を用いて撮像面位相差式の焦点検出を行う技術が知られている。特許文献１（第３の実施形態）では、当該技術において焦点検出に用いる信号を読み出す行と、焦点検出に用いる信号を読み出さずに撮像用の信号を読み出す行とを、列方向に所定の行数ずつ混在させ、交互に読み出しを行うことを開示している。これにより、焦点検出に用いる信号を読み出す行が限定されるため、撮像素子からの１フレームの読み出し時間を短くすることができる。

また、特許文献２では、合焦したい被写体に対して焦点を合わせる領域を設定し、当該領域に対応する撮像素子の画素部から焦点検出に用いる信号が出力されることを開示している。また、当該領域に対応しない撮像素子の画素部からは、焦点検出に用いる信号を読み出さずに、表示記録画像の生成に用いる信号が出力される。これにより、撮像素子からの１フレームの読み出し時間を短くすることができる。

特開２０１６−１５６９５号公報 特開２０１２−１５５０９５号公報

しかし、特許文献１では、主被写体が、焦点検出に用いる信号を読み出す領域に重ならないと、焦点検出を行うことができないという問題がある。図１２は発明者が見出した上記のような課題を説明するための図（斜線領域は焦点検出に用いる信号を読み出す領域、焦点検出領域１５００は焦点を合わせる領域）である。

そこで、本発明は、上記のような問題が発生しにくい撮像装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、撮像素子と、焦点検出領域の大きさを設定する設定手段と、前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第１の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定手段によって設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第１の領域の間隔を変更する設定手段と、を有するよう構成したことを特徴とする。

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第１の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくすることを特徴とする。

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第２の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第１領域の数および前記第１の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする。

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする。

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする。

本発明によれば、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる効果を有する。

撮像装置の構成を示したブロック図である。 撮像素子の一部の領域を示した図である。 ＡＦ制御処理のフローチャートを示した図である。 レンズ駆動処理（サブフロー）を示した図である。 焦点検出信号読み出し領域設定処理（サブフロー）を示した図である。 図５の焦点検出信号読み出し領域設定処理を示した図である。 デフォーカス量算出処理（サブフロー）を示した図である。 実施例２における図５の焦点検出信号読み出し領域設定処理を示した図である。 実施例２におけるデフォーカス量算出処理（サブフロー）を示した図である。 実施例２における焦点検出信号読み出し領域設定処理（サブフロー）を示した図である。 撮像素子１０６からの焦点検出用信号の取得に関するイメージ図である。 本発明で見出した課題を説明する図である。

［実施例１］
［カメラ１００の構成］
本発明の実施の形態に係る焦点検出装置の一例としての撮像装置について説明する。なお、実施例１では、撮像装置がビデオカメラである例について説明するが、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置であってもよい。また、レンズ装置を着脱可能な撮像装置等であってもよい。

図１は、実施例１のカメラ１００の構成を示すブロック図である。

カメラ１００は、撮像光学系として、第１の固定レンズ群１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２の固定レンズ群１０４及びフォーカスレンズ１０５（フォーカスコンペンセータレンズ）を有する。変倍レンズ１０２を光軸方向に移動することで変倍を行い、焦点距離を変えることができる。フォーカスレンズ１０５は、変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えている。

ズーム駆動源１１０は変倍レンズ１０２を移動させる駆動源である。フォーカシング駆動源１１１はフォーカスレンズ１０５を移動させるための駆動源である。ズーム駆動源１１０及びフォーカシング駆動源１１１は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。

更に、カメラ１００は撮像素子１０６、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７、カメラ信号処理部１０８、ＡＦ信号処理部１１３、表示部１０９、記録部１１５、カメラ制御部１１４、及びカメラ操作部１１６を備えている。

撮像素子１０６は画像センサとしての部材であって、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどから構成されている。撮像素子１０６は行列状に複数の画素部を有する。各画素部はそれぞれ１つのマイクロレンズに対応している。撮影光学系を通過した光束は撮像素子１０６の受光面上に結像し、各画素部が有するフォトダイオード（光電変換部）によって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部１１４の指令に従ってタイミングジェネレータ１１２から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子１０６から順次読み出される。実施例１の撮像素子１０６は画像信号及び焦点検出信号を出力することができる。詳しくは後述する。

撮像素子１０６から読み出された画像信号及び焦点検出信号は、サンプリングし、ゲイン調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７に入力され、画像信号をカメラ信号処理部１０８に、焦点検出信号をＡＦ信号処理部１１３にそれぞれ出力する。

カメラ信号処理部１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７から出力された画像信号に対して各種の画像処理を施して、画像信号を生成する。実施例１の画像信号は、記録のため静止画像や動画像の信号である。

ＬＣＤ等により構成される表示部１０９は、カメラ信号処理部１０８から出力された画像信号を表示画像として表示する。

記録部１１５は、カメラ信号処理部１０８からの画像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

ＡＦ信号処理部１１３はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７から出力された焦点検出信号（視差を有する２つの像信号）を用いて相関演算を行う。ＡＦ信号処理部１１３は、相関量（像ずれ量）、デフォーカス量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。算出したデフォーカス量と、信頼性情報をカメラ制御部１１４へ出力する。また、カメラ制御部１１４は、取得したデフォーカス量や信頼性情報を基に、ＡＦ信号処理部１１３の設定を変更するよう制御する。なお、相関演算は公知の演算であり、実施例１では説明を省略する。

カメラ制御部１１４は、カメラ１００全体の動作の制御を司ると共に、フォーカシング駆動源１１１を制御してフォーカスレンズ１０５を移動させるＡＦ制御を行う。また、カメラ操作部１１６からの入力に応じて、焦点検出領域の位置や大きさの変更、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録映像の確認等の、ユーザが操作したさまざまなカメラ機能を実行する。

［撮像素子１０６］
図２（Ａ）に撮像素子１０６の受光面の一部を示す。撮像素子１０６では、１つの画素部（１つの不図示のマイクロレンズに対応する）に対し一対のフォトダイオード（フォトダイオードＡ及びフォトダイオードＢ）を有しており、当該画素部が撮像素子１０６にアレイ状に並んでいる。これにより、各画素部で、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光することが可能になっている。つまり、フォトダイオードＡから取得するＡ像信号とフォトダイオードＢから取得するＢ像信号は視差を有している。従って、撮像素子１０６から読み出したＡ像信号とＢ像信号を別個に用いることで、撮像面位相差式の焦点検出を行うことができる。すなわち、ＡＦ信号処理部１１３がＡ像信号とＢ像信号に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量や各種信頼性などの情報を算出する。

また、フォトダイオードＡから取得するＡ像信号とフォトダイオードＢから取得するＢ像信号を加算することで、記録用の画像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）を出力することができる。

なお、実施例１では、画像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）及び焦点検出信号（Ａ像信号）を撮像素子１０６から出力しており、画像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）と焦点検出信号（Ａ像信号）に基づき焦点検出信号（Ｂ像信号）を生成している。この点、画像信号と焦点検出信号を得ることができれば、このような方法に限らない。例えば、画像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）及び焦点検出信号（Ｂ像信号）を読み出すようにしても良い。また、焦点検出信号（Ａ像信号）と焦点検出信号（Ｂ像信号）を読み出し、後から加算して画像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）を生成しても良い。

また、図２では、１つのマイクロレンズに対してフォトダイオードを２つ保持している画素部をアレイ状に並べている例を示した。この点、１つのマイクロレンズに対してフォトダイオードを３つ以上保持している画素部をアレイ状に並べているようにしてもよい。また、マイクロレンズに対して受光部の開口位置が異なる画素部を複数有するようにしてもよい。つまり、結果として撮像素子１０６からＡ像信号とＢ像信号といった位相差式の焦点検出が検出可能な２つの焦点検出信号と、画像信号が得られるようになっていれば足りる。

なお、図２（Ｂ）は撮像素子１０６の各画素が有するカラーフィルタの配列を模式的に示すものであり、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇｂ、Ｇｒ）のベイヤー配列となっている。

［ＡＦ制御処理］
次に、カメラ制御部１１４が実行するＡＦ制御処理について説明する。

図３は、図１におけるカメラ制御部１１４が実行するＡＦ制御処理を示すフローチャートである。本処理は、カメラ制御部１１４内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

また、本処理は、例えば、１フィールド画像（以下、１フレーム、１画面ともいう）を生成するための撮像素子１０６からの画像信号の読み出し周期（垂直同期期間ごと）で実行される。この点、垂直同期期間（Ｖレート）内に複数回繰り返すようにしてもよい。

まず、Ｓｔｅｐ３０１でカメラ制御部１１４（設定手段）が焦点検出領域の位置、大きさを設定する。

Ｓｔｅｐ３０２では、カメラ制御部１１４がＳｔｅｐ３０１で設定した焦点検出領域について、焦点検出信号読み出し領域設定処理を実行する。焦点検出信号読み出し領域設定処理の詳細については、図５のサブフローを用いて後述する。

Ｓｔｅｐ３０３では、カメラ制御部１１４が、ＡＦ信号が更新されたかを判定する。ＡＦ信号が更新されているとカメラ制御部１１４が判定した場合は、Ｓｔｅｐ３０４でＡＦ信号処理部１１３がデフォーカス量算出処理を実行する。デフォーカス量算出処理の詳細については、図７のサブフローを用いて後述する。一方、Ｓｔｅｐ３０３でＡＦ信号が更新されていないとカメラ制御部１１４が判定した場合は本フローの処理を終了する。

Ｓｔｅｐ３０５では、Ｓｔｅｐ３０４で算出されたデフォーカス量が所定の深度内で、かつそのデフォーカス量の信頼度レベルが所定のレベルより高く、信頼できるものであるかどうかをカメラ制御部１１４が判定する。デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が所定のレベルよりも高いとカメラ制御部１１４が判定した場合には、Ｓｔｅｐ３０６で合焦停止フラグをＯＮする。デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が所定のレベルよりも高いという条件を充たさないとカメラ制御部１１４が判定した場合には、Ｓｔｅｐ３０８で合焦停止フラグをＯＦＦする。合焦停止フラグがＯＮという状態は、合焦位置にフォーカスが制御され、フォーカスの制御を停止すべき状態にあることを示している。

ここで、デフォーカス量の信頼度レベルは、算出されたデフォーカス量の精度が確かであると判断できる場合に信頼度レベルを「高」とし、ピント位置が存在するであろう方向を示すデフォーカス方向が確かである場合に「中」とする。例えば、デフォーカス量の信頼度レベルが「高」の場合とは、ＡＦ信号処理部１１３で算出される二像一致度レベルが所定値以上である場合である。例えば、Ａ像信号、Ｂ像信号のコントラストが高く、Ａ像信号とＢ像信号の形が似ている（二像一致度レベルが高い）状態や、すでに当該主被写体像に合焦している状態にある場合である。この場合にはデフォーカス量を信頼して駆動を行う。

デフォーカス量の信頼度レベルが「中」の場合とは、ＡＦ信号処理部１１３で算出される二像一致度レベルが所定値よりも低いものの、Ａ像信号、Ｂ像信号を相対的にシフトさせて得られる相関に一定の傾向があって、デフォーカス方向は信頼できる状態である。たとえば、主被写体に対して小ボケしている状態に多い判定である。さらに、デフォーカス量、およびデフォーカス方向も信頼できない場合を信頼度レベルが低いとカメラ制御部１１４が判定する。例えば、Ａ像信号、Ｂ像信号のコントラストが低く、二像一致度レベルも低い状態である。これは、被写体に対して大きくボケている状態のときに多く、デフォーカス量の算出が困難な状態である。

Ｓｔｅｐ３０７では、合焦停止フラグがＯＮである（デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が高い）ことを受け、フォーカスを制御するためのレンズ駆動を停止し、本フローの処理を終了する。

一方、Ｓｔｅｐ３０８で合焦停止フラグをＯＦＦした場合は、Ｓｔｅｐ３０９でレンズ駆動処理を行い、本フローの処理を終了する。レンズ駆動処理の詳細については、図４のサブフローを用いて後述する。

［焦点検出信号読み出し領域設定処理］
［図５のフロー］
図５は、図３の焦点検出信号読み出し領域設定処理（Ｓｔｅｐ３０２）の詳細を示すサブフローである。

まず、Ｓｔｅｐ５０１では、Ｓｔｅｐ３０１で設定した焦点検出領域の列方向の大きさをカメラ制御部１１４が取得する。ここでは、焦点検出領域の列方向の大きさとして、焦点検出領域の列方向の行数（以下、第１の行数とする）を取得する。

Ｓｔｅｐ５０２では、焦点検出領域内の、焦点検出信号を読み出す各領域列方向の行数（以下、第２の行数とする）をカメラ制御部１１４が取得する。第２の行数は撮影モードやフレームレートによって異なる。

Ｓｔｅｐ５０３では、第３の行数（後述）を、カメラ制御部１１４が第２の行数に基づいて算出する。第３の行数は、第１の行数が第２の行数に対して所定の大きさより大きいかどうかをカメラ制御部１１４が判定するための閾値である。従って、第３の行数は第２の行数に応じて算出することが望ましい。

そして、Ｓｔｅｐ５０４では、第１の行数と第３の行数とをカメラ制御部１１４が比較する。

第１の行数が第３の行数以下であるとカメラ制御部１１４が判定した場合（Ｓｔｅｐ５０４でＮｏ）は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す撮像素子上の領域（第１の領域）を列方向に第１の画素数連続した領域とする（Ｓｔｅｐ５０５）。

第１の領域は、焦点検出領域内において、カメラ制御部１１４（読出制御手段）が焦点検出信号を読み出す制御（第１の読み出し制御）を行う行を列方向に連続して所定の行数有している。一方、焦点検出に用いる信号を読み出さず画像信号のみを読み出す制御（第２の読み出し制御）を行う領域を第２の領域と称する。本実施例ではこのように、撮像素子に対して第１の読み出し制御を行う行数を限定することで、撮像素子からの１フレームの読み出し時間を短くしている。

第１の読み出し制御を行う行を列方向に所定の行数連続させる理由は以下の通りである。すなわち、後に連続した行から取得した信号を加算して相関量の算出を行うことから、できるだけ近い相関量を得られることが望ましい。これに対して、第１の読み出し制御を行う行を列方向に所定の行数連続させず、離散的に配置してしまうと、各行から被写体の異なる部分に対応する信号を読み出して加算することになる可能性が高まる。被写体の異なる部分に対応する信号を読み出して加算してしまうと、被写体の意図した部分に対応する相関量が得られない可能性が高まってしまう。従って、第１の読み出し制御を行う行は列方向に所定の行数連続させる。

カメラ制御部１１４（読出制御手段）は第１の領域と第２の領域とをそれぞれ交互に複数設定するよう、信号の読み出しを制御する。

第１の行数が第３の行数より多いとカメラ制御部１１４が判定した場合（Ｓｔｅｐ５０４でＹｅｓ）は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す撮像素子上の領域（第１の領域）を列方向に第２の画素数連続した領域とする（Ｓｔｅｐ５０６）。ここでも、焦点検出領域は第１の領域を複数有しており、第１の領域と焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域（第２の領域）とを交互に複数設定するようカメラ制御部１１４（読出制御手段）が信号の読み出しを制御する。

［Ｓｔｅｐ５０５及びＳｔｅｐ５０６］
図６は図５のＳｔｅｐ５０５及びＳｔｅｐ５０６のイメージを示した図である。以下、説明をよりわかりやすくするために、一例として第２の行数を９６行、第３の行数を１９２行（第２の行数の２倍）、第１の画素数を１６画素、第２の画素数を８画素として説明する。なお、本実施例の趣旨に沿っていればこの限りでない。また、第１の画素数は第２の画素数より大きければよい。

［第１の行数と第２の行数が同じである場合］
図６（Ａ）が、一例として、第１の行数と第２の行数とが同様に９６行である場合に、Ｓｔｅｐ５０５で焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）を列方向に第１の画素数連続した領域とした場合を示した図である。図６（Ａ）では、第１の行数と第２の行数とが等しいことから、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域（第２の領域）を有していない。第１の画素数はここでは１６画素であることから、焦点検出領域内において６個の焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、６０１ｄ、６０１ｅ、６０１ｆが含まれている。すなわち、６つの領域それぞれに対応して位相差を検出することができる。

［本実施例が想定する課題］
ここで、図６（Ｃ）において、第１の行数が第３の行数よりも大きい場合に、本実施例のＳｔｅｐ５０６とは異なり、第１の領域として図６（Ａ）と同様に列方向に第１の画素数連続した領域を設定した場合に生じる課題について説明する。第１の領域の列方向の画素数は多いほど、低コントラストの被写体に焦点検出しやすい信号を得られ、また、Ｓ／Ｎ比の観点でもメリットがある。しかしながら、その観点で第１の領域の列方向の画素数と第１の領域の数を少なくせずに焦点検出領域は列方向に大きくなった場合、第２の領域の列方向の大きさが大きくなり、第２の領域に被写体が入り込んでしまう可能性が高くなる。

Ｓｔｅｐ５０４において、第１の行数が第３の行数よりも大きい場合とは、第２の領域に被写体が入り込んでしまう可能性が高いと判断する場合である。実施例１では一例として、第３の行数を、焦点検出信号を読み出す列方向の行数（第２の行数）の２倍としている。この場合、第１の行数が第３の行数よりも大きければ、第２の領域の列方向の画素数は、第１の領域の列方向の画素数よりも多い。このように、第１の行数が第３の行数よりも大きい場合に第１の領域として列方向に第１の画素数連続した領域を撮像素子上にカメラ制御部１１４が設定すると、第１の領域同士の隙間の領域である各第２の領域が相対的に大きくなってしまう。隙間である第２の領域にコントラストがある被写体が入ってしまうと位相差検出ができない（以下、被写体抜けとも称する）。すなわち、焦点検出したい被写体に対して焦点検出を行うことができない。仮にあるフレームでは焦点検出したい被写体に対して焦点検出を行うことができ、次のフレームでは被写体が第２の領域に入りこんでしまい焦点検出できないとすると、安定してピントを合わせ続けることができない。

［第１の行数が第３の行数よりも大きい場合］
従って、本実施例では、第２の領域が所定以上大きくならないように、カメラ制御部１１４が第１の領域と第２の領域を設定する。上記課題を解決するために、本実施例では第１の行数が第３の行数よりも大きい場合に、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）を列方向に第２の画素数連続した領域とするようカメラ制御部１１４が制御する。図６（Ｂ）は、第１の行数が第３の行数よりも大きい場合の例を図示している。第２の画素数は前述の通り８画素と仮定しているため、焦点検出領域は、焦点検出信号を読み出す１２個の領域（第１の領域）６０２ａ〜６０２ｌを含んでいる。この場合、図６（Ｃ）で示した場合と比較して、第１の領域同士の隙間の領域である焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域（第２の領域）の列方向の大きさが小さい。つまり、図６（Ｃ）で示した場合と比較して、被写体抜けが起こりにくいことから、より安定したピント合わせを行うことができる。

なお本実施例では、第３の行数を、第２の領域の列方向の大きさが第１の領域の列方向の大きさ以下になるように設定するための一例として、第２の行数の２倍を第３の行数とすることを例示した。しかしながら、第３の行数はこの限りではなく、被写体抜けに対応できる程度の第２の領域の大きさになるよう第３の行数を算出すれば良い。

［Ｓｔｅｐ５０６による効果］
このように、本実施例では、第１の行数が第３の行数よりも大きい場合には、第１の行数が第３の行数以下である場合における第１の画素数よりも画素数が少ない第２の画素数を第１の領域の列方向の画素数とする。これにより、より安定したピント合わせを行うことができる。

［Ｓｔｅｐ５０５による効果］
一方で、本実施例では、第１の行数が第３の行数以下である場合には、第２の画素数より多い第１の画素数を第１の領域の列方向の画素数とする。このように第１の領域の列方向の画素数をより多くすることで、列方向に連続した行の信号をより多く加算する。同じ被写体を捉えている可能性の高い行の信号を加算し、加算した信号を相関量の算出に用いることで、Ｓ／Ｎの低下を軽減し、相関量の急峻性を得られやすくすることができる（詳しくは後述する）。

［デフォーカス量算出処理］
図７は、図３のＡＦ制御処理（Ｓｔｅｐ３０４）の詳細を示すフロー図である。

なお、本実施例のデフォーカス量は、合焦位置からの絶対的な距離やパルス数に置き換えても良いし、そういった概念と次元、単位の異なる概念や相対的な概念でもよい。どれだけ合焦状態から離れていると判断できるか、どれだけフォーカス制御すれば合焦状態に移行できると判断できるかを示す概念であれば良い。

まず、Ｓｔｅｐ７０１では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）に対応する焦点検出信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）をカメラ制御部１１４が取得する。

続いて、Ｓｔｅｐ７０２ではカメラ制御部１１４が第１の行数と第３の行数を比較する。

第１の行数が第３の行数以下である場合には（Ｓｔｅｐ７０２でＮｏ）、各第１の領域の各行から読み出した信号を、列方向に第１の画素数信号を加算するようカメラ制御部１１４（信号加算手段）が制御する（Ｓｔｅｐ７０３）。

Ｓｔｅｐ７０４では、Ｓｔｅｐ７０３で加算し算出した各信号に基づき、各第１の領域の相関量をＡＦ信号処理部１１３が算出する。

Ｓｔｅｐ７０５では、各第１の領域について算出した複数の相関量を第１の相関量数、ＡＦ信号処理部１１３が加算する。すなわち、Ｓｔｅｐ７０３で列方向に第１の画素数加算した場合において、第１の相関量数は、焦点検出領域内の第１の領域の数と一致する。

第１の行数が第３の行数より多い場合には（Ｓｔｅｐ７０２でＹｅｓ）、Ｓｔｅｐ７０６で各第１の領域の各行から読み出した信号を、列方向に第２の画素数加算するようカメラ制御部１１４が制御する。

Ｓｔｅｐ７０７では、Ｓｔｅｐ７０６で加算し算出した各像信号に基づき、各第１の領域の相関量をＡＦ信号処理部１１３が算出する。

Ｓｔｅｐ７０８で、各第１の領域について算出した複数の相関量を第２の相関量数、ＡＦ信号処理部１１３が加算する。すなわち、Ｓｔｅｐ７０６で列方向に第２の画素数加算した場合において、第２の相関量数は、焦点検出領域内の第１の領域の数と一致する。

そして、Ｓｔｅｐ７０９では、Ｓｔｅｐ７０５又はＳｔｅｐ７０８で加算により算出した相関量を用いて、ＡＦ信号処理部１１３が相関変化量を算出し、算出した相関変化量からＳｔｅｐ７１０でピントずれ量を算出する。なお、ここでいう相関変化量は公知であり、例えば特開２０１４−１７４４６号公報に記載されている。

また、Ｓｔｅｐ７１１で算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性レベルをＡＦ信号処理部１１３が算出する。

そして、Ｓｔｅｐ７１２で出力されたピントずれ量をＡＦ信号処理部１１３がデフォーカス量に変換する。

ここで、第１の相関量数と第２の相関量数の関係は、第１の相関量数は第２の相関量数以下とする。つまり、第１の領域の列方向の加算数が少ないであっても、相関量数の加算数を増やすことで、相関演算の算出結果の精度を向上させることができる。

さらに、例えば、公知の顔検出機能を用いたＡＦ制御（不図示）を実行している場合には、常に人物の顔位置に焦点検出領域を設定するので、焦点検出領域が大きくなっても、同じ被写体を捕えている可能性が高い。その場合には、列方向に加算する画素数を常に同じ画素数加算してもよい。一方、焦点検出領域の大きさをユーザにより指定する場合には、同じ被写体を捕えていない可能性もあるため、列方向に加算する画素数を小さくしても良い。

以上によれば、焦点検出領域の大きさに応じて、焦点検出信号を読み出す領域とその大きさの設定を変更することで、被写体抜けや異なる被写体を捕えることによりピント合わせが不安定になる場合を減少させることができる。

［Ｓｔｅｐ７０３及びＳｔｅｐ７０６の加算の意義］
位相差ＡＦにおいて、低コントラストの被写体を撮影している場合や低照度を撮影している場合、Ａ像信号、Ｂ像信号のレベルが低くなってしまう可能性がある。このような場合、相関量の急峻性が得られにくく、デフォーカス量の精度が低下する要因となってしまう。また、低コントラストの被写体の場合、シェーディングの影響も受けやすくなる。さらに、ＩＳＯ感度を上げた状態で撮影した場合、ノイズが多くなることによりＳ／Ｎが低下してしまうため、デフォーカス量の精度が低下し、デフォーカス量の信頼度レベルが低下してしまう。

また、ボケている被写体を撮影している場合も、信号レベルとしては、低コントラストと同様の状態であるため、ボケている被写体なのか低コントラストの被写体を撮影しているのか判断するのは難しい。

本実施例では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）の列方向の所定の画素数（第１の画素数又は第２の画素数）を加算する。これにより、Ｓ／Ｎの低下を軽減、相関量の急峻性を得られやすくさせる。

また、第１の領域の各行から出力された複数の相関量を加算しても同様の効果を得ることができる。

［レンズ駆動処理］
図４は、図３のレンズ駆動処理（Ｓｔｅｐ３０９）の詳細を示すサブフローである。

まず、Ｓｔｅｐ４０１で、デフォーカス量が得られておりかつ信頼度レベルが高いかどうかをカメラ制御部１１４が判定する。デフォーカス量が得られておりかつ信頼度レベルが高い場合には（Ｓｔｅｐ４０１でＹＥＳ）、Ｓｔｅｐ４０２でデフォーカス量に基づいて駆動量、および駆動方向を決定する。

そして、Ｓｔｅｐ４０３でエラーカウント、端カウントをカメラ制御部１１４がクリアし、本フローの処理を終了する。

デフォーカス量が得られなかった、または信頼度レベルが高くない場合には（Ｓｔｅｐ４０１でＮｏ）、Ｓｔｅｐ４０４でエラーカウントが第１のカウントよりも超えているかどうかをカメラ制御部１１４が判定する。ここで、第１のカウントは、不図示ではあるが、あらかじめ不揮発性のメモリに記憶しておき決定しておいた値でよい。本実施例では、一例として、後述の第２のカウントの２倍以上の値を設定する。

エラーカウントが第１のカウントよりも小さいとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４０４でＮｏ）、Ｓｔｅｐ４０５でエラーカウントをカウントアップし、処理を終了する。

エラーカウントが第１のカウントよりも大きいとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４０４でＹｅｓ）、Ｓｔｅｐ４０６でサーチ駆動フラグがＯＮかどうかをカメラ制御部１１４が判定する。

Ｓｔｅｐ４０６でサーチ駆動フラグがＯＦＦとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４０６でＮｏ）、まだサーチ動作を開始している状態ではない、若しくは、現在サーチしている状態ではない。そこで、Ｓｔｅｐ４０７でカメラ制御部１１４がサーチ駆動フラグをカメラ制御部１１４がＯＮする。そして、Ｓｔｅｐ４０８でデフォーカスの信頼度レベルが「中」か否かをカメラ制御部１１４が判定する。

信頼度が「中」であるとカメラ制御部１１４が判定した場合（Ｓｔｅｐ４０８でＹｅｓ）は、デフォーカス方向を用いて駆動方向を設定し（Ｓｔｅｐ４０９）、所定駆動量を設定する（Ｓｔｅｐ４１１）。このとき、デフォーカス量の絶対値自体に基づいて駆動させずに、得られたデフォーカス方向にフォーカスを所定量駆動させるサーチ駆動を行う。

信頼度が「中」ではないとカメラ制御部１１４が判定した場合（Ｓｔｅｐ４０８でＮｏ）は、レンズ端から遠い方向へ駆動方向を設定し（Ｓｔｅｐ４１０）、所定駆動量を設定する（Ｓｔｅｐ４１１）。

なお、Ｓｔｅｐ４１１の所定駆動量は、あらかじめ不揮発性のメモリに決められた値を用いればよい。例えば、焦点深度の数倍の距離を駆動量とする。また、焦点距離に応じて可変にしてもよい。たとえば、焦点距離が長くなる程、大きい駆動量となるようにするようにしても良い。なお、このときのサーチ駆動方向は、例えば、現在のフォーカスの位置に対してレンズ端が遠い方向とする。

サーチ駆動フラグがＯＮであるとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４０６でＹｅｓ）、すでにサーチ駆動を実行している状態である。そのため、前回のフォーカス制御を継続して実行する。そして、フォーカス制御の際のレンズ駆動の制限位置であるレンズ端にあるかどうかをカメラ制御部１１４が判定し（Ｓｔｅｐ４１２）、レンズ端にあたった場合には（Ｓｔｅｐ４１２でＹｅｓ）、端カウントをカウントアップする（Ｓｔｅｐ４１３）。

端カウントが所定値を超えるとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４１４でＹｅｓ）、フォーカスレンズを至近端から無限遠端まで動作しても確かなデフォーカス量を得ることができなかったことを示す。そのため、ピントを合わせることができる被写体がないと判断し、サーチ駆動フラグをＯＦＦし（Ｓｔｅｐ４１５）、レンズ駆動を停止するようカメラ制御部１１４が制御する（Ｓｔｅｐ４１６）。そして、エラーカウントと端カウントをクリアし（Ｓｔｅｐ４１７）、本フローの処理を終了する。

端カウントが所定値を超えないとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ４１４でＮｏ）、フォーカス制御に伴うレンズの駆動方向を現在の駆動方向とは反対の駆動方向に設定し（Ｓｔｅｐ４１８）、所定駆動量を設定する（Ｓｔｅｐ４１１）。

［実施例１による効果］
以上説明したように、実施例１では、撮像素子から第１の読み出し制御で読み出す行数が同じである場合において、所定より大きい焦点検出領域が設定された場合には、撮像素子１０６における第１の領域の数を多くする。また、それぞれの第１の領域について第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして第１の領域を列方向に小さくする。

別の観点から言い換えると、撮像素子から第１の読み出し制御で読み出す行数が同じである場合において、第１の読み出し制御でそれぞれの第１の領域について読み出す行数は変えずに、且つ第２の領域が列方向に所定以上大きくならないようにする。このために、設定された焦点検出領域の大きさに応じて、第１、第２の領域の数および第１、第２の領域の列方向の大きさを設定している。

これにより、第２の領域が所定以上大きくなることを防ぐことができる。つまり、被写体が第２の領域に抜けてしまうことを防ぐことができる、従って、実施例１によれば、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる。

［実施例２］
以下、実施例１の変形例である実施例２について説明する。

実施例２では、第１の領域の列方向の大きさが一定であることを想定している点で、実施例１と異なる。

また実施例１では、焦点検出領域内において、焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）と、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域（第２の領域）とが交互になるようにした。これに対し、実施例２では、第１の領域と第２の領域とを規則的に配置しているものの、第１の領域同士が複数連続している点で実施例１とは異なる。なお、実施例１と共通する部分に関しては説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図８は、実施例２における図５のＳｔｅｐ５０５及びＳｔｅｐ５０６のイメージを示した図である。図８（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ焦点検出領域が図８（Ａ）に対して１．５倍、２倍と大きくなった場合を示している。

図６では図６（Ａ）と図６（Ｂ）とで焦点検出領域内に含まれる第１の領域の列方向の大きさが異なっていたが、図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）では、焦点検出領域内に含まれる第１の領域の列方向の大きさが一定であることを想定している。例えば、図８（Ａ）の１１０１ａと図８（ｂ）の１１０２ａと図８（Ｃ）の１１０３ａは、列方向の大きさが同じである。

また、図６では図６（Ａ）に対し図６（Ｂ）では第１の領域と第２の領域とを交互に複数設定していたが、図８の図８（Ａ）に対し図８（Ｂ）では連続した複数の第１の領域と第２の領域とが規則的に設定されている。

実施例１のように、焦点検出領域の大きさに応じて、各第１の領域（位相差検出領域）と第２の領域を単に交互に配置すると、各第１の領域の隙間である第２の領域の大きさや被写体の位置によっては各第１の領域間で異なる被写体を捕えてしまう場合がある。各第１の領域間で異なる被写体を捕えてしまうと、Ｓｔｅｐ７０５及びＳｔｅｐ７０８で加算する各第１の領域が異なる被写体に対応するものとなってしまうことから、算出される焦点検出結果と本来の焦点検出結果との乖離が大きくなってしまう場合がある。従って、実施例２では、複数の第１の領域を列方向に連続して設定する。これにより、連続している第１の領域同士では同じ被写体を捕えることができる可能性が高くなることから、焦点検出結果の精度がより高くなる。実施例１と同様に、実施例２ではそれぞれの第１の領域から相関量を算出し、各相関量を加算した加算相関量から焦点検出を行う。このため、ピントを合わせたい被写体を捉えている第１の領域が多ければ多いほど、加算相関量はピントを合わせたい被写体にピントを合わせるための本来の相関量に近くなる。従って、同じ被写体を捉えることができるよう、第１の領域を複数連続させることで、従来技術と比較してよりユーザが意図する被写体の領域から読み出された信号を用いた焦点検出を行うことができる。

［実施例２におけるデフォーカス算出処理］
図９は、図８を用いて説明したように第１の領域の設定を行う場合のデフォーカス量算出処理を示すフローチャートである。

まず、Ｓｔｅｐ１２０１では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）に対応する焦点検出信号（Ａ像信号とＢ像信号）をＡＦ信号処理部１１３が取得する。

続いて、Ｓｔｅｐ１２０２では、ＡＦ信号処理部１１３がＳｔｅｐ１２０１で各第１の領域の各行から読み出した信号を、列方向に所定の画素数加算する。ここで、所定の画素数は、コントラストがある被写体において、位相差検出において、検出結果として精度が信頼できる最も少ない画素数とすればよい。一例として、ここでは、８画素とする。

Ｓｔｅｐ１２０３で、Ｓｔｅｐ１２０２で加算し算出した各像信号に基づき、各第１の領域の相関量を算出する。

Ｓｔｅｐ１２０４では、Ｓｔｅｐ１２０３で算出した各第１の領域について相関量算出した複数の相関量を加算し、加算相関量を算出する。ここで加算する相関量の数は、焦点検出領域の大きさによらず一定である。

そして、Ｓｔｅｐ１２０５では加算相関量から相関変化量を算出し、算出した相関変化量からＳｔｅｐ１２０６でピントずれ量を算出する。

また、Ｓｔｅｐ１２０７で、算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性レベルを算出する。

そして、Ｓｔｅｐ１２０８では、Ｓｔｅｐ１２０７で出力されたピントずれ量をデフォーカス量に変換する。

ここで、例えば、公知の顔検出機能を用いたＡＦ制御（不図示）を実行している場合には、常に人物の顔位置に焦点検出領域を設定するので、焦点検出領域が大きくなっても、同じ被写体を捕えている可能性が高い。その場合には、列方向に加算する画素数を常に同じ画素数加算してもよい。一方、焦点検出領域の大きさをユーザにより指定する場合には、同じ被写体を捕えていない可能性もあるため、列方向に加算する画素数を小さくしても良い。

実施例２では、一例として第１の画素数は１６画素、第２の画素数は８画素とするが、この限りではない。第１の画素数が第２の画素数より大きければよい。

［実施例２の効果］
以上述べたように、実施例２では、連続した複数の第１の領域と第２の領域とを規則的に配置する。これにより、連続して設定されている複数の第１の領域同士では同じ被写体を捉えやすくなる。（図８（Ａ）（Ｂ））。更に、第２の領域が所定の大きさ以上である場合には第１の領域と第２の領域とを交互に複数設定する（図８（ｃ））。これにより被写体が第１の領域同士の隙間に抜けないようにすることができる。したがって、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる。

［実施例３］
以下、実施例１の変形例である実施例３について説明する。

実施例３は、実施例１の図５に相当する図１０のフローにおいて、Ｓｔｅｐ５０４とＳｔｅｐ５０６の間で低照度か否かを判定している点で実施例１と異なる。なお、実施例１と共通する部分に関しては説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図１０は、実施例３における焦点検出信号読み出し領域設定処理のサブフロー示した図である。

Ｓｔｅｐ１３０１〜Ｓｔｅｐ１３０４については、実施例１のＳｔｅｐ５０１〜Ｓｔｅｐ５０４と同様の処理を行っているため、説明を省略する。

第１の行数が第３の行数と比較して少ないとカメラ制御部１１４が判定した場合（Ｓｔｅｐ１３０４でＮｏ）は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）を列方向に第１の画素数連続した領域とする（Ｓｔｅｐ１３０６）。

一方、第１の行数の方が第３の行数より多いとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ１３０４でＹｅｓ）、Ｓｔｅｐ１３０５で低照度の被写体を撮影しているか否かをカメラ制御部１１４が判定する。

低照度の被写体を撮影しているとカメラ制御部１１４が判定された場合には（Ｓｔｅｐ１３０５でＹｅｓ）、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）を列方向に第１の画素数連続した領域を設定する（Ｓｔｅｐ１３０６）。ここで、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）と、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域（第２の領域）とが規則的になるようにカメラ制御部１１４が制御する。

一方、低照度の被写体を撮影していないとカメラ制御部１１４が判定した場合には（Ｓｔｅｐ１３０５でＮｏ）、列方向に第２の画素数連続した第１の領域を焦点検出領域内に等間隔で設定する（Ｓｔｅｐ１３０７）。

ここで、低照度の被写体を撮影しているか否かの判定は、例えばユーザによるＩＳＯの設定状態が所定値よりも大きいか否かによって判断しても良い。また、撮影映像の輝度値が所定値よりも小さいか否かで判定しても良い。その他、被写体の照度を判定できる方法であれば、この限りではない。

位相差を検出する際には、列方向に画素を加算、もしくは相関量を加算してデフォーカス量を算出する。

これは、低照度の被写体を撮影している場合には、上述したようにＡ像信号、Ｂ像信号のレベルが低くなってしまう可能性がある。このような場合、相関量の急峻性が得られにくく、デフォーカス量の精度が低下する要因となってしまう。また、ＩＳＯ感度を上げた状態で撮影した場合、ノイズが多くなることによりＳ／Ｎが低下してしまうため、デフォーカス量の精度が低下し、デフォーカス量の信頼度レベルが低下してしまう。

そのため、第１の領域について列方向に加算する画素数を多くする、もしくは少なくしない、また、加算する相関量を多くすることで、Ｓ／Ｎを改善する必要がある。そのため、低照度の被写体を撮影しているとあらかじめ判定した場合には、焦点検出領域が大きくなっても、信頼できるデフォーカス量が出力されることを優先した制御を実行する。

［実施例３の効果］
このように、実施例３では、被写体が低照度である場合には、焦点検出領域の大きさによらず、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域（第１の領域）として列方向に、第２の画素数より多い第１の画素数連続した領域を設定する。これにより、実施例１の効果に加え、被写体が低照度である場合でもより精度良く相関量の算出を行うことができるという効果を有する。

［その他の実施例］
実施例１では、カメラ制御部１１４（読出制御手段）は第１の領域と第２の領域とをそれぞれ交互に複数設定することを説明したが、焦点検出領域が所定の大きさになるまでは第１の領域を列方向に連続させ、焦点検出領域の中央に設定するようにしても良い。すなわち、第１の領域を中央に設定し、第１の領域の上下に第２の領域を設けても良い。これにより、各第１の領域で同じ被写体を捉えることができる可能性が高くなる。

なお、実施例１〜実施例３においては、撮像素子１０６の一部の領域からのみ焦点検出信号を読み出す場合について説明した（図１１（Ａ））。これに対し、撮像素子１０６の全撮像領域から焦点検出信号を読み出し、揮発性メモリ（不図示）に一時的に保持する際の、揮発性メモリの容量に応じて一部の焦点検出信号を保持するようにしても良い（図１１（Ｂ））。実施例１〜実施例３はいずれの場合においても適用できるものである。ここで、図１１（Ａ）の１４０１及び図１１（Ｂ）の１４０２は、撮像素子１０６から信号を読み出すことができる全撮像領域を示しており、斜線部は画像信号（Ａ＋Ｂ）と焦点検出信号Ａ（Ｂでも良い）の両方を読み出す領域を示している。

また、実施例１と実施例２を組み合わせても良い。例えば、焦点検出領域の大きさが所定の以下であれば実施例２のように第１の領域の列方向の大きさと個数を変えずに複数の第１の領域を連続させるか否かを焦点検出領域の大きさに応じて異ならせる。そして、焦点検出領域が所定より大きくなり、図８（Ｃ）のように第１の領域の列方向の大きさと個数を変えないまま第１の領域と第２の領域を交互に配置するのでは第２の領域に被写体が入り込んでしまうと判断する場合には、実施例１のようにする。すなわち、第１の領域の列方向の大きさを小さくし、第１の領域の数を増やす。これにより、実施例１及び実施例２と同様の効果を得ることができる。

また、図６（Ｂ）や図８（Ｃ）のように、第１の領域の数が多い場合は、そうでない場合と比較して、相関量を算出する数も増える。従って、デフォーカス量を算出するのにより時間がかかってしまい、結果ピント合わせまでにより時間がかかってしまう。従って、図６（Ｂ）のように、第１の領域の数が増えた場合には、シフト量を図６（Ａ）の状態よりも少なくすることにより、相関量を算出する時間を短縮するようにカメラ制御部１１４が制御しても良い。これにより、例えば第１の領域の数が多い場合とそうでない場合とでデフォーカス量を算出するまでの時間が同等になるように制御することで、ピント合わせまでの応答性が変化することなく安定したピント合わせを行うことができる。

また、一般的に、上記のようにシフト量を少なくした場合、デフォーカス量が大きい場合、つまり大きくボケている場合は、そうでない場合と比較して、デフォーカス量の検出が困難である。デフォーカス量が検出できないことにより、検出できる場合と比較して、ピント合わせまでの時間が遅くなってしまうことがある。従って、デフォーカス量が算出できない場合には、第１の領域の数が多い場合であってもシフト量を少なくしないことで、ピント合わせまでの時間に差が生じないようにカメラ制御部１１４が制御しても良い。その場合、デフォーカス量がシフト量を少なくした場合に算出できるデフォーカス量が算出できたら、シフト量を少なくする。

また、実施例１〜実施例３において、撮像素子１０６の一部の領域から焦点検出信号を読みだす場合、フレームレートが高くなるにつれて読み出し帯域が狭くなる。従って、フレームレートが高い場合は低い場合と比較して、焦点検出信号を読み出すことができる第２の行数は少なくなる。つまり、フレームレートが高いほど、実施例１〜３が想定している課題が生じやすい。従って、フレームレートに応じて実施例１〜実施例３を実施するか否かをカメラ制御部１１４が判定しても良い。例えば、焦点検出信号を読み出すことができる第２の行数が十分多いと判断できる程度にフレームレートが低ければ（第２のフレームレート）、実施例１〜３が想定している課題が生じにくいとして実施例１〜３の処理を行わないようにしても良い。この場合、第２のフレームレートよりも高い第１のフレームレートである場合に、実施例１〜３の処理を行う。

また、実施例１〜実施例３において、フレームレートが高い場合は低い場合と比較して、第３の行数を少なくしても良い。

また、第２の行数を撮像素子１０６の撮像領域の列方向の全行数に対する割合で表現し、当該割合に応じて上述した制御を実施するか否かを判定しても良い。例えば、第２の行数が全行数の所定の割合である場合には、上述した制御を実施しないと判定する。ここで、所定の割合とは、所定の画素数連続した第１の領域設定した場合に、位相差検出領域が所定の間隔で配置することができる行数に基づいて決定すればよい。例えば、設定できる焦点検出用画素の列方向の行数が全列方向行数の２０％を読みだすことが可能であれば、上述した制御を実施しない。

また、実施例１〜実施例３において、第２の領域が列方向に所定以上大きくならず、かつ第１の領域が被写体照度やＳ／Ｎ比の観点から許容できる列方向の大きさ以上であれば、複数の第１の領域の列方向の大きさを焦点検出領域内で異ならせても良い。一例として、焦点検出領域の中心に近い第１の領域は、そうでない第１の領域よりも列方向の大きさが大きくなるようにしても良い。

なお、上述した実施例は撮像素子の外部のＡＦ信号処理部１１３による検出結果基づいてカメラ制御部１１４が制御を行う場合として例示したが、撮像素子がＡＦ信号処理部１１３に相当する構成やカメラ制御部１１４に相当する構成を有していても良い。これにより、例えば、所謂積層センサ等においても上述の実施例の発明を実現することが可能である。

また、実施例では各画素がマイクロレンズと一対の光電変換部を有し、各光電変換部が異なるレンズ瞳からの光を受光する例を用いて説明したが、このようなものに限定されない。例えば、各画素がマイクロレンズとその後ろに配置した１つの光電変換部を有し、一部の画素と他の画素とが異なるレンズ瞳からの光を受光するように構成してもよい。

さらに、各行から得られた信号から高周波成分を検出することによって焦点検出用信号を得る構成であってもよい。その場合に、どの行から高周波成分を検出するかを選択するようにすればよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。

また、プログラムの供給方法として、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

１０６ 撮像素子
１１３ ＡＦ信号処理部
１１４ カメラ制御部

Claims (27)

1. 撮像素子と、
   焦点検出領域の大きさを設定する設定手段と、
   前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第１の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定手段によって設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第１の領域の間隔を変更する設定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、
   前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、
   焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、
   前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第１の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくすることを特徴とする撮像装置。
3. 焦点検出領域の行数である第１の行数は、前記第１の焦点検出領域の場合には第３の行数以下であり、前記第２の焦点検出領域の場合には前記第３の行数よりも多く、
   前記第３の行数は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数である第２の行数に基づく行数であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 焦点検出領域が前記第１の焦点検出領域よりも小さい場合には、前記第１の焦点検出領域に対して前記第１の領域の数及びそれぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数が同じであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子は前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して前記一対の光電変換部を有する画素部を有しており、
   それぞれの前記第１の領域について、前記第１の読み出し制御で読み出した信号を加算した信号を生成する信号加算手段を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記検出手段はそれぞれの前記第１の領域に対応する加算した各信号を用いてそれぞれの前記第１の領域の相関量を算出し、焦点検出領域の内の複数の前記第１の領域ぞれぞれから算出された相関量を加算した加算相関量を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記読出制御手段は、前記第１の領域の数を多くするとともにそれぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくした場合において、
   前記検出手段が加算した前記各信号をシフトすることで相関量の算出を行う際に、前記シフトを行う量を少なくすることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 被写体の照度が所定より低い場合には、前記読出制御手段は、前記第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい前記第２の焦点検出領域が設定された場合であっても、それぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を多くせず、前記第１の領域を列方向の大きさが同じであることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子のフレームレートが第１のフレームレートよりも低い第２のフレームレートである場合には、前記第１のフレームレートである場合に対して、前記焦点検出領域の列方向の大きさによらず、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第１の領域の数及びそれぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を異ならせないことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記撮像素子のフレームレートが前記第１のフレームレートである場合において、前記第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合よりも、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第１の領域の数を多くするとともに１つの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくすることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
11. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、
    前記読出制御手段は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第２の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第１領域の数および前記第１の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする撮像装置。
12. 前記第２の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記所定の大きさ以下である場合と比較して、前記第１の領域が列方向に大きいとともに前記第１の領域の数が多いことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記第２の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数よりも焦点検出領域が列方向に大きいことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記第２の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記第２の領域が前記第１の領域よりも大きいことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記撮像素子は前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して前記一対の光電変換部を有する画素部を有しており、
    それぞれの前記第１の領域について、前記第１の読み出し制御で読み出した信号を加算する信号加算手段を有することを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記検出手段はそれぞれの前記第１の領域に対応する加算した各画像信号を用いてそれぞれの前記第１の領域の相関量を算出し、焦点検出領域の内の複数の前記第１の領域ぞれぞれから算出された相関量を加算した加算相関量を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
17. 前記読出制御手段が、前記第１の領域が列方向に大きいとともに前記第１の領域の数を多く設定した場合において、前記検出手段が加算した前記各信号をシフトすることで相関量の算出を行う際に、前記シフトを行う量を少なくすることを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
18. 被写体の照度が所定より低い場合には、前記読出制御手段は、前記第２の領域が列方向に所定以上大きい場合であっても、それぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を多くせず、前記第１の領域を列方向の大きさが同じであることを特徴とする請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
19. 前記撮像素子のフレームレートが第１のフレームレートよりも低い第２のフレームレートである場合には、前記第１のフレームレートである場合に対して、前記焦点検出領域の列方向の大きさによらず、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第１の領域の数及びそれぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を異ならせないことを特徴とする請求項１１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の撮像装置。
20. 前記撮像素子のフレームレートが前記第１のフレームレートである場合において、前記第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合よりも、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第１の領域の数を多くするとともに１つの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくすることを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
21. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、
    前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置。
22. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、
    前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置。
23. 撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、
    焦点検出領域の大きさを設定する設定ステップと、
    前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第１の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定ステップで設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第１の領域の間隔を変更する設定ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
24. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定する設定ステップと、
    焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、
    前記読出制御手段は、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第１の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第１の領域について前記第１の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第１の領域を列方向に小さくすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
25. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定する設定ステップと、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、
    前記読出制御手段は、前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第２の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第１領域の数および前記第１の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
26. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する設定ステップと、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、
    前記設定ステップでは、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第１の焦点検出領域よりも列方向に大きい第２の焦点検出領域が設定された場合には、前記第１の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置の制御方法。
27. 行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御手段において、
    前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第１の読み出し制御で読み出す行を第１の所定の行数有する第１の領域と、前記第１の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第２の所定の行数有する第２の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する設定ステップと、
    前記第１の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、
    前記設定ステップでは、撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第１の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第１の領域に関わる前記第１の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第１の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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