JP5548490B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置において撮影レンズの焦点合わせを行う技術に関する。

カメラの焦点検出、調節方法で撮影レンズを通過した光束を用いる一般的な方式として、コントラスト検出方式と位相差検出方式とがある。コントラスト検出方式はビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられる方式であり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものである。撮像素子の出力信号、特に高周波成分の情報（コントラスト情報）に着目し、その評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置を合焦位置とする方式である。しかしながら、山登り方式とも言われるように、撮影レンズのフォーカス位置を微少量動かしながら評価値を求め、その評価値が結果的に最大であったとわかるまで動かす事が必要であるため、高速な焦点検出動作には不向きとされている。

一方、位相差検出方式の焦点検出は、一眼レフカメラに多く用いられ、自動焦点検出（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ：ＡＦ）一眼レフカメラの実用化に最も貢献した技術である。例えば、デジタル一眼レフカメラにおいて、この位相差検出方式のＡＦは、一般的に２次結像光学系からなる焦点検出手段により構成される。焦点検出手段は、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を異なる２つの領域に分割する瞳分割手段を備え、２分割した光束はミラーボックス内に配置された光路分割光学系を介して、２次結像光学系により一組の焦点検出用センサ上に結像する。そして、一組の焦点検出用センサから出力される２つの像信号のずれ量、すなわち、瞳分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで撮影レンズのピント方向のずれ量を直接求めるものである。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行なえばピントずれの量と方向が同時に得られ、高速な焦点調節動作が可能となっている。そして、焦点検出後の撮影時には上記光路分割光学系を撮影光束外へ退避させることにより、撮像素子への露光を行い撮影画像を取得する。

一方、撮像素子に位相差検出方式のＡＦ機能を付与し、背面液晶などの表示手段でリアルタイムに画像を確認する電子ファインダ時や動画撮影時においても高速のＡＦを実現する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、撮像素子の一部の受光素子（画素）において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させることで瞳分割機能を付与している。そしてこれらの画素を焦点検出用画素とし、撮像用画素群の間に所定の間隔で配置することで、位相差方式ＡＦを行なう。また、焦点検出用画素が配置された箇所は撮像画素の欠損部に相当するため、周辺の撮像画素情報から補間して画像情報を生成している。この例によると撮像面で位相差方式ＡＦを行うことが可能であるため、電子ファインダや動画撮影においても、高速かつ高精度な焦点検出を行うことができる。

そして、上記２つの位相差方式ＡＦでは、いずれも撮影レンズの射出瞳を通過する光束のうち異なる２つの瞳領域を通過する光束を用いて焦点検出を行うため、撮影光束と焦点検出光束は異なる。そうすると撮影光束と焦点検出光束で撮影レンズの最良像面位置に差が出てしまうため、この差を補正する補正値が必要となる。したがって、位相差方式ＡＦでは、最良像面位置の補正を行うことで高速且つ高精度な焦点検出を実現している。

特開２０００−１５６８２３号公報

しかしながら、上記カメラには以下のような課題がある。位相差方式ＡＦにおける最良像面位置の補正値はデータ容量の制約から、レンズのフォーカス位置やズーム位置を所定数に分割し、その分割ゾーン毎の離散データとして保持している。したがって、分割ゾーンが切り替わる際に補正値の切り替わりの差が大きいと不自然な焦点合わせの動きとなってしまう。従来、静止画を撮影する場合においては、切り替わりの差が大きくても構成上問題とならなかった。しかしながら、電子ファインダによる表示中や動画撮影中には、リアルタイムで焦点調節しながら撮影画像を表示および撮影しているため、この不自然な動きが顕著に表れてしまう。また、交換レンズシステムを採用している一眼レフカメラにおいては、昔に発売されたレンズは、当時のデータ容量の制約から分割数がより少ないため補正値の切り替わり差も大きく、不自然な動きが目立つという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、位相差方式ＡＦで電子ファインダ表示や動画撮影を行う場合においても、高精度で自然な焦点合わせを行えるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した対の光束を用いて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出手段と、前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光束の合焦位置と前記対の光束の合焦位置との差を補正するための焦点検出補正値を、前記撮影レンズの状態に応じた離散的な値として記憶する記憶手段と、少なくとも前記焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶手段に記憶された焦点検出補正値とを用いて、前記撮影レンズの焦点合わせを行う焦点調節手段と、前記撮影レンズの状態に応じた前記焦点検出補正値の切り替わりをあらかじめ検出する切り替わり検出手段と、前記切り替わり検出手段により前記焦点検出補正値の切り替わりが検出された場合に、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて前記焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を加える前記切り替わりの前後の範囲を、前記切り替わり前の焦点検出補正値と前記切り替わり後の焦点検出補正値の差に応じて設定し、前記追加補正値を算出する算出手段とを備え、前記焦点調節手段は、前記焦点検出結果および前記焦点検出補正値に、前記追加補正値を加味して前記撮影レンズの焦点合わせを行うことを特徴とする。

本発明によれば、位相差方式ＡＦで電子ファインダ表示や動画撮影を行う場合においても、高精度で自然な焦点合わせを行うことが可能となる。

本発明の一実施形態におけるカメラと撮影レンズからなるカメラシステムの構成を示すブロック図。 撮像素子の被写体像が形成される受光画素を撮影レンズ側からみた平面図。 撮像用画素の構造を説明する図。 焦点検出用画素の構造を説明する図。 撮像素子と画像処理部における焦点検出構成を概略的に示す図。 合成部、連結部により形成され、ＡＦ部へ送られる対の焦点検出用信号を示す図。 撮影範囲内における焦点検出領域を示す図。 図１におけるレンズと撮像素子を光学ファインダ側からみた光学断面図。 撮像素子による位相差方式ＡＦの焦点検出補正値を示す図。 フォーカス位置による焦点検出量と焦点検出補正値の変化を示す図。 フォーカス位置による焦点検出補正値とレンズ駆動量の変化を示す図。 実際の焦点検出動作を示すフローチャート。

図１は本発明の一実施形態に係わる撮像装置の構成を示す図であり、複数の撮影レンズを交換可能なカメラとその撮影レンズとからなるカメラシステムの構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態のカメラシステムはカメラ１００とカメラ１００に交換可能に装着される撮影レンズ３００とを備えて構成されている。まずはじめに、カメラ１００側について説明する。

本実施形態におけるカメラ１００は、複数種類の撮影レンズ３００が存在するカメラシステムに対応しており、同一種類のレンズでも製造番号が異なるものが装着可能である。さらには焦点距離や開放Ｆナンバーが異なる、もしくはズーム機能を備えるなどの撮影レンズ３００も装着可能で、同種、異種の撮影レンズに関わらず交換可能な構成となっている。

このカメラ１００において、撮影レンズ３００を通過した光束は、カメラマウント１０６を通過し、メインミラー１３０により上方へ反射され光学ファインダ１０４に入射する。光学ファインダ１０４は、撮影者が被写体を光学像として観察しながら撮影することが出来る。そして、光学ファインダ１０４内には、表示部５４の一部の機能、例えば、合焦表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示等が設置されている。

メインミラー１３０は半透過性のハーフミラーで構成され、メインミラー１３０に入射する光束のうち一部の光束はこのハーフミラー部を通過して、サブミラー１３１により下方へ反射され焦点検出装置１０５へ入射する。焦点検出装置１０５は周知の２次結像光学系からなる位相差方式ＡＦ（オートフォーカス）を採用しており、焦点検出装置１０５で得られた光学像を電気信号に変換しＡＦ部４２へ送る。

ＡＦ部４２では、この電気信号から焦点検出演算を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０が、後述する撮影レンズ３００側のフォーカス制御部３４２に対して、焦点調節処理などの制御を行う。

一方、撮影レンズ３００の焦点調節処理が終了し静止画撮影、電子ファインダ表示、動画撮影を行う場合には、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外に退避する。そして、撮影レンズ３００を通過した光束は露光量を制御するためのシャッター１２を介して、光学像を電気信号に変換する撮像素子１４に入射する。撮像素子１４は、撮影レンズ３００の予定結像面近傍に配置されている。そして、これらの撮影動作終了後には、メインミラー１３０とサブミラー１３１は図示されるような位置に戻る。

撮像素子１４により変換された電気信号はＡ／Ｄ変換器１６へ送られ、アナログ信号出力がデジタル信号（画像データ）に変換される。１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２およびシステム制御回路５０により制御される。

画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データあるいはメモリ制御回路２２からの画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路２０は、画像データを用いて所定の演算処理を行う。

撮像素子１４は、焦点検出手段の一部を有し、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外に退避した状態においても位相差方式ＡＦを行うことが可能である。得られた画像データのうち焦点検出に対応する画像データは、画像処理部２０で焦点検出用画像データに変換される。その後、システム制御部５０を介してＡＦ部４２へ送られ、焦点調節手段により撮影レンズ３００の焦点合わせを行う。

なお、画像処理回路２０により撮像素子１４の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が、撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に対して焦点合わせを行わせる、いわゆるコントラスト方式ＡＦも可能な構成となっている。

そして、電子ファインダ表示や動画撮影においては、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外に退避するが、撮像素子１４による位相差方式ＡＦとコントラスト方式ＡＦの両者が可能となっている。特に、位相差方式ＡＦが可能となっているため高速な焦点合わせが可能となっている。

このように、本実施形態のカメラ１００は、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束内にある通常の静止画撮影の準備状態では、焦点検出装置１０５による位相差方式ＡＦを用う。また、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外へ退避する電子ファインダ表示中や動画撮影時においては、撮像素子１４による位相差方式ＡＦとコントランスト方式ＡＦを用いる構成としている。したがって、静止画撮影、電子ファインダ表示、動画撮影のどの状態においても焦点検出が可能となっている。

メモリ制御回路２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮伸長回路３２を制御する。そして、Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、あるいはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４あるいはメモリ３０に書き込まれる。

画像表示部２８は液晶モニタ等から構成され、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データを、Ｄ／Ａ変換器２６を介して表示する。画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示することで、電子ファインダ機能を実現することが可能となっている。また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、表示をＯＦＦにした場合にはカメラ１００の電力消費を大幅に低減することが出来る。

以上のように、電子ファインダ表示中や動画撮影時には、不図示のクイックリターン機構により主ミラー１３０とサブミラー１３１は撮影光束外へ退避する。したがって、このときには焦点検出装置１０５による焦点検出は使用できない。そこで、本実施形態のカメラ１００は、撮像素子１４が有する焦点検出手段により位相差方式ＡＦを行う構成としている。そのため、光学ファインダと電子ファインダの両者において撮影レンズ３００の焦点検出が可能となっている。なお、電子ファインダ表示中や動画撮影時においては、コントラスト方式の焦点検出が可能であることは言うまでもない。

メモリ３０は撮影した静止画像や動画像を記憶するためのものであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を記憶するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

圧縮伸長回路３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長する機能を有し、メモリ３０に記憶された画像を読み込んで圧縮処理あるいは伸長処理を行い、処理を終えた画像データをメモリ３０に書き込む。

シャッター制御部３６は、測光部４６からの測光情報に基づいて、撮影レンズ３００側の絞り３１２を制御する絞り制御部３４４と連携しながら、シャッター１２を制御する。

インターフェース部３８とコネクタ１２２は、カメラ１００と撮影レンズ３００とを電気的に接続する。そしてこれらは、カメラ１００と撮影レンズ３００との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。また、電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。

測光部４６は、ＡＥ処理を行う。撮影レンズ３００を通過した光束を、カメラマウント１０６、主ミラー１３０、そして不図示の測光用レンズを介して、測光部４６に入射させることにより、画像の露出状態を測定することが出来る。また、測光部４６は、フラッシュ４８と連携することによりＥＦ処理機能も有するものである。なお、画像処理回路２０により撮像素子１４の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が、シャッター制御部３６と撮影レンズ３００の絞り制御部３４４に対してＡＥ制御を行うことも可能である。

フラッシュ４８は、ＡＦ補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。システム制御回路５０はカメラ１００の全体を制御し、メモリ５２はシステム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。

表示部５４はシステム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する液晶表示装置である。表示部５４は、カメラ１００の操作部近辺の視認し易い位置に単数あるいは複数個所設置され、例えばＬＣＤやＬＥＤ等の組み合わせにより構成されている。

表示部５４の表示内容のうち、ＬＣＤ等に表示するものとしては、記録枚数や残撮影可能枚数等の撮影枚数に関する情報や、シャッタースピード、絞り値、露出補正、フラッシュ等の撮影条件に関する情報等がある。その他、電池残量や日付・時刻等も表示される。また、表示部５４は、前述したようにその一部の機能が光学ファインダ１０４内に設置されている。不揮発性メモリ５６は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

６０、６２、６４、６６、６８および７０は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作部であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数あるいは複数の組み合わせで構成される。

モードダイアルスイッチ６０は、電源オフ、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、パノラマ撮影モード、マクロ撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。

シャッタースイッチＳＷ１である６２は、不図示のシャッターボタンが半押しされるとＯＮとなり、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作開始を指示する。シャッタースイッチＳＷ２である６４は、不図示のシャッターボタンが全押しされるとＯＮとなり、撮影に関する一連の処理の動作開始を指示する。撮影に関する処理とは、露光処理、現像処理および記録処理等のことである。露光処理では、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込む。現像処理では、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像を行う。記録処理では、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００あるいは２１０に書き込む。

画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６６は、画像表示部２８のＯＮ／ＯＦＦを設定することが出来る。この機能により、光学ファインダ１０４を用いて撮影を行う際に、液晶モニタ等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。

クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ６８は、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定する。操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等からなる。各種ボタンには、メニューボタン、フラッシュ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマー切り替えボタン、選択移動ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン等がある。

電源制御部８０は、電池検出回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果およびシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。

コネクタ８２および８４は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉイオン電池等の二次電池、ＡＣアダプタ等からなる電源部８６をカメラ１００と接続する。

インターフェース９０および９４は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体との接続機能を有し、コネクタ９２および９６は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体と物理的接続を行う。そして、記録媒体着脱検知部９８は、コネクタ９２または９６に記録媒体が装着されているかどうかを検知する。

なお、本実施形態では記録媒体を取り付けるインターフェースおよびコネクタを２系統持つものとして説明している。もちろん、記録媒体を取り付けるインターフェースおよびコネクタは、単数あるいは複数、いずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインターフェースおよびコネクタを組み合わせて備える構成としても構わない。また、インターフェースおよびコネクタとしては、ＰＣＭＣＩＡカードやＣＦ（コンパクトフラッシュ（登録商標））カード、ＳＤカード等の規格に準拠したものを用いて構成して構わない。

さらに、インターフェースおよびコネクタにＬＡＮカードやモデムカード等の各種通信カードを接続することで、コンピュータやプリンタ等の他の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことが出来る。

通信部１１０は、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信等の各種通信機能を有する。コネクタ１１２は、通信部１１０によりカメラ１００を他の機器と接続し、無線通信の場合はアンテナである。

記録媒体２００および２１０は、メモリカードやハードディスク等である。記録媒体２００および２１０は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２，２１２、カメラ１００とのインターフェース２０４，２１４、カメラ１００と接続を行うコネクタ２０６，２１６を備えている。

次に撮影レンズ３００側について説明する。撮影レンズ３００は、カメラ１００に着脱可能に構成される。レンズマウント３０６は、撮影レンズ３００をカメラ１００と機械的に結合し、カメラマウント１０６を介してカメラ１００に交換可能に取り付けられる。カメラマウント１０６およびレンズマウント３０６内には、撮影レンズ３００をカメラ１００と電気的に接続するコネクタ１２２およびコネクタ３２２の機能が含まれている。レンズ３１１には被写体の焦点合わせを行うフォーカスレンズが含まれ、絞り３１２は撮影光束の光量を制御する絞りである。

コネクタ３２２およびインターフェース３３８は、撮影レンズ３００をカメラ１００のコネクタ１２２と電気的に接続する。そして、コネクタ３２２は、カメラ１００と撮影レンズ３００との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給される機能も備えている。なお、コネクタ３２２は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。

ズーム制御部３４０はレンズ３１１のズーミングを制御し、フォーカス制御部３４２はレンズ３１１のフォーカスレンズの動作を制御する。なお、撮影レンズ３００がズーム機能のない単焦点レンズタイプであればズーム制御部３４０はなくてもよい。

絞り制御部３４４は、測光部４６からの測光情報に基づいて、シャッター１２を制御するシャッター制御部３６と連携しながら、絞り３１２を制御する。レンズシステム制御部３４６は撮影レンズ３００全体を制御する。そして、レンズシステム制御部３４６は、撮影レンズ動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。

不揮発性メモリ３４８は、撮影レンズ固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを記憶する。そして本実施形態においては、撮影レンズ３００の状態に応じた焦点検出補正値も記憶されている。

この焦点検出補正値は、レンズ３１１のフォーカス位置やズーム位置に対応して複数用意されている。そして、カメラ１００が、焦点検出手段を用いて焦点検出を行う際には、レンズ３１１のフォーカス位置とズーム位置に対応した最適な焦点検出補正値が選択される構成となっている。

なお、撮影レンズ３００の撮影光束と焦点検出手段による焦点検出光束は瞳領域が異なるため、撮影光束の最良像面位置と焦点検出光束の最良像面位置は互いにずれる。上記焦点検出補正値は、これを補正するためのものである。したがって、焦点距離や開放Ｆナンバー、フォーカス、ズームなどが異なる、すなわち光学構成が異なる別の種類の撮影レンズにおいては、異なる焦点検出補正値を有することとなる。また、同種の撮影レンズでも製造番号が異なる場合、製造誤差を考慮して焦点検出補正値が異なる場合もある。

以上が、本実施形態におけるカメラ１００と撮影レンズ３００からなるカメラシステムの構成である。

次に、撮像素子１４からなる本実施形態の焦点検出手段について説明する。本実施形態の焦点検出手段は焦点検出装置１０５と同様に位相差方式ＡＦを採用しており、その構成について説明する。

図２は、図１のカメラシステムブロック図における撮像素子１４のうち被写体像が形成される受光画素を撮影レンズ３００側からみた平面図である。４００は撮像素子１４上に横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素で形成される画素全体からなる撮影範囲で、４０１はそのうちの１つの画素部を示す。そして各画素部にはオンチップでベイヤー配列の原色カラーフィルタが形成され、２行×２列の４画素周期で並んでいる。なお、図２においては煩雑さをなくすため画素部としては左上側の１０画素×１０画素のみを表示し、その他の画素部は省略している。

図３、図４は、図２における画素部のうち撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図で、図１におけるレンズ３１１と撮像素子１４を光学ファインダ１０４側からみた光学断面図である。なお、説明に不要な部材については省略してある。本実施形態では、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されている。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配置される。

図３に撮像用画素の配置と構造を示す。図３（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。撮像用画素は撮影レンズ３００の全瞳領域を通過した光束を受光する。

図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図３（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、ＣＦＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）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（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌａｙｅｒ）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。そして、図３は撮像素子１４のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ３００の軸上付近の画素構造を示す図である。

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、撮影レンズ３００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、撮影レンズ３００の射出瞳（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ）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。図３における光束４１０はその様子を示し、射出瞳４１１の全領域が光電変換素子ＰＤに取り込まれている。なお、前述したように本実施形態では撮影レンズ３００の射出瞳位置を絞り３１２としているので、射出瞳４１１は絞り３１２の開口部に相当する。図３（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。また、マイクロレンズＭＬまわりの部材は説明を理解しやすくするために拡大して表示してあるが、実際はミクロンオーダーの形状である。

図４は、撮影レンズ３００の水平方向（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、図２で示す撮像素子１４の長手方向を示す。図４（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。そこで本実施形態においては、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る。この焦点検出用画素を図４（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢと示す。

図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図４（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤは図３（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。そして、撮像素子１４のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ３００の軸上付近の画素構造を示す図である。

本実施形態においては、焦点検出用画素の信号は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ＣＦＷ（白色）が配置される。また、撮像素子で射出瞳４１１を分割するため、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心している。具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡはマイクロレンズＭＬの中心線に対して右側に４２１ＨＡだけ偏心しているため、レンズ３１１の光軸Ｌを挟んで左側の射出瞳領域４２２ＨＡを通過した光束４２０ＨＡを受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢはマイクロレンズＭＬの中心線に対して左側に４２１ＨＢだけ偏心しているため、レンズ３１１の光軸Ｌを挟んで右側の射出瞳領域４２２ＨＢを通過した光束４２０ＨＢを受光する。そして、図４から明らかなように、偏心量４２１ＨＡは偏心量４２１ＨＢに等しい。このように、マイクロレンズＭＬと開口部ＯＰの偏心により撮影レンズ３００の異なる瞳領域を通過する光束４２０を取り出すことが可能となっている。

以上のような構成で、画素ＳＨＡを水平方向に複数配列し、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ＳＨＢも水平方向に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とする。そして、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。したがって、撮像素子１４は第２の焦点検出手段としての機能を備えることとなり、同時に第２の瞳分割手段をも備えている。

なお、図４は撮像素子１４の中央付近の焦点検出用画素についての説明であるが、中央以外では、マイクロレンズＭＬと配線層ＣＬの開口部ＯＰＨＡ、ＯＰＨＢを図４（ｂ）とは異なる状態で偏心させることにより射出瞳４１１を分割することができる。具体的には、開口部ＯＰＨＡの方を例にとって説明すると、開口部ＯＰＨＡの中心と射出瞳領域４１１の中心を結ぶ線上に略球状でできたマイクロレンズＭＬの球芯を合わせるよう偏心させることにより撮像素子１４の周辺部においても図４で示した中央付近の焦点検出用画素とほぼ同等の瞳分割を行うことができる。なお、詳細な説明は省略する。

ところで、上記画素ＳＨＡ及びＳＨＢでは、撮影画面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。そのためには、撮影レンズの垂直方向（縦方向）にも瞳分割を行なう画素も備えるよう構成すればよい。本実施形態では、縦横両方向に焦点検出用の画素構造を備える構成としている。

また、上記焦点検出用画素は本来の色情報を有さないため、撮影画像形成にあたっては周辺部の画素信号から補間演算することによって信号を作成する。したがって、撮像素子１４に焦点検出用画素を連続的に並べるのではなく離散的に並べることで撮影画像の画質を低減させることもない。

以上図２、図３、図４で説明したように、撮像素子１４は撮像のみの機能だけではなく焦点検出手段としての機能も有している。また、焦点検出方法としては、射出瞳４１１を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差方式ＡＦを行うことが可能となっている。

図５は、撮像素子１４と画像処理部２０における焦点検出構成を概略的に示す図である。なお図１のカメラシステムブロック図の説明では、撮像素子１４で得られた画像データはＡ／Ｄ変換器１６を介して画像処理部２０へ送られたが、図５では分かりやすく説明するためにＡ／Ｄ変換器１６を省略してある。

撮像素子１４は、瞳分割された焦点検出用画素９０１ａと９０１ｂとで構成される焦点検出部９０１を複数有する。なお、焦点検出部９０１は図４（ａ）に相当し、焦点検出用画素９０１ａが画素ＳＨＡに、焦点検出用画素９０１ｂが画素ＳＨＢにそれぞれ対応する。また、撮像素子１４は撮影レンズで結像された被写体像を光電変換するための撮像用画素を複数含む。

画像処理部２０は、合成部９０２と、連結部９０３とを含む。また、画像処理部２０は複数の焦点検出部９０１を含むように、撮像素子１４の撮像面にセクション（領域）ＣＳＴを複数割り当てる。そして、画像処理部２０はセクションＣＳＴの大きさ、配置、数等を適宜変更することができる。合成部９０２は、撮像素子１４に割り当てられた複数のセクションＣＳＴの各々において、焦点検出用画素９０１ａからの出力信号を合成して１画素の第１の合成信号を得る処理を行う。合成部９０２はまた、各セクションＣＳＴにおいて、焦点検出用画素９０１ｂからの出力信号を合成して１画素の第２の合成信号を得る処理を行う。連結部９０３は、複数のセクションＣＳＴにおいて、第１の合成信号である各画素を連結して第１の連結信号を得る処理と、第２の合成信号を連結して第２の連結信号を得る処理とを行う。このように、焦点検出用画素９０１ａ及び９０１ｂのそれぞれに対して、セクション数の画素が連結された連結信号が得られる。ＡＦ部４２内の演算部９０４は、第１の連結信号及び第２の連結信号に基づいて、撮影レンズ３００の焦点ずれ量を演算する。このように、セクション内に配置された同一の瞳分割方向における焦点検出用画素の出力信号を合成するため、焦点検出部の１つ１つの輝度は小さい場合であっても、被写体の輝度分布を十分に検出することが可能となる。

図６は、図５の焦点検出部９０１、合成部９０２、連結部９０３により形成され、ＡＦ部４２へ送られる対の焦点検出用信号を示す。図６において、横軸は連結された信号の画素並び方向を示し、縦軸は信号の強度である。焦点検出用信号４３０ａは焦点検出用画素９０１ａで、焦点検出用信号４３０ｂは焦点検出用画素９０１ｂでそれぞれ形成される信号である。そして、撮影レンズ３００が撮像素子１４に対してデフォーカスした状態であるため、焦点検出用信号４３０ａは左側に、焦点検出用信号４３０ｂは右側にずれた状態となっている。

この焦点検出用信号４３０ａ、４３０ｂのずれ量をＡＦ部４２では周知の相関演算などによって算出することにより、撮影レンズ１００がどれだけデフォーカスしているかを知ることができるため、焦点調節手段による焦点合わせを行うことが可能となる。

図７は、撮影範囲内における焦点検出領域を示す図で、この焦点検出領域内で撮像素子１４による位相差方式ＡＦが行われる。図７において、点線で示す長方形２１７は撮影素子１４の画素が形成された撮影範囲を示す。撮影範囲内にはそれぞれ３つの縦横方向の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈ、２１８ａｖ、２１８ｂｖ、２１８ｃｖが形成されている。そして、縦横の焦点検出領域は互いに交わるように配置され、いわゆるクロス型の焦点検出領域となっている。本実施形態ではクロス型の焦点検出領域を図のように撮影範囲２１７の中央部と左右２箇所の計３箇所に備える構成とした。

以上のような構成で、本実施形態では撮像素子１４により位相差方式ＡＦを実現している。しかしながら、位相差方式ＡＦでは撮影レンズ３００の射出瞳４１１を通過する光束のうち異なる２つの領域を通過する光束を用いて焦点検出を行うため、撮影光束と焦点検出光束は異なる。そうすると撮影光束と焦点検出光束で撮影レンズの最良像面位置に差が出てしまうため、この差を補正する焦点検出補正値が必要となる。以下詳細を説明する。

図８は、図１のカメラシステムブロック図におけるレンズ３１１と撮像素子１４を光学ファインダ１０４側からみた光学断面図で、撮像素子１４の中央に結像する撮影光束と撮像素子１４による位相差方式ＡＦの焦点検出光束を示す図である。なお、レンズ３１１と撮像素子１４以外の説明に不要な部材については省略してある。

図８において、点線で示す光束４０１は、撮影レンズ３００のレンズ３１１と絞り３１２を通過し撮像素子１４の受光面の中央付近に結像する撮影光束である。一方、図中斜線部で示す対の光束４４０ａ、４４０ｂは、図５の焦点検出用画素９０１ａと９０１ｂでそれぞれ受光される焦点検出光束のうち、撮像素子１４の受光面の中央付近に結像する焦点検出光束である。

ここで、焦点検出光束４４０ａ、４４０ｂと撮影光束４０１の最良像面位置（合焦位置）は、光束が異なるためにずれが生じる。図８は焦点検出手段により撮影レンズ３００の焦点調節を行った場合を示し、この場合、撮影光束４０１の最良像面位置は撮像素子１４に対して前ピン側となっている。このような撮影光束と焦点検出光束の最良像面位置のずれは、撮影レンズ３００の球面収差などの諸収差に起因して生じる。図中のＢＰは、このずれ量を示し、焦点検出手段で撮影レンズ３００の焦点調節を行っても、このままではＢＰのピントずれが発生してしまう。そこで、あらかじめＢＰを焦点検出補正値として用意しておき、焦点検出結果に加味することで、この問題を解決する。

図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、撮影レンズ３００内の不揮発性メモリ３４８に格納されている撮像素子１４による位相差方式ＡＦの焦点検出補正値を示す。図９（Ａ）は図７の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ａｖに対応した焦点検出補正値を、図９（Ｂ）は図７の焦点検出領域２１８ｂｈ、２１８ｃｈに対応した焦点検出補正値を、図９（Ｃ）は図７の焦点検出領域２１８ｂｖ、２１８ｃｖに対応した焦点検出補正値を示す。なお、焦点検出領域２１８ａｈと２１８ａｖ、焦点検出領域２１８ｂｈと２１８ｃｈ、焦点検出領域２１８ｂｖと２１８ｃｖは、それぞれ光学的に光軸Ｌを中心として軸対称な構成となっているため、設計上の最良像面位置のずれは同じとなる。したがって、６つの焦点検出領域に対して３つの焦点検出補正値で共用する構成となっている。

図９（Ａ）において、本実施形態では撮影レンズ３００のズーム位置とフォーカス位置を８つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとに焦点検出補正値ＢＰ１１１〜ＢＰ１８８を備える構成としている。したがって、撮影レンズ３００のズーム位置やフォーカス位置に応じてより高精度な補正ができる構成となっている。なお、図９（Ｂ）、（Ｃ）についても同様である。

しかしながら、焦点検出補正値は離散的なデータとなっているため、分割ゾーンが切り替わる際にこの焦点検出補正値の切り替わりの差が大きいと不自然な焦点合わせの動きとなってしまう。従来、静止画を撮影する場合においては、切り替わりの差が大きくても構成上問題とならなかった。しかしながら、電子ファインダ表示中や動画撮影中には、リアルタイムで撮影画像を表示および撮影しているため、この不自然な動きが顕著に表れてしまう。そこで、本実施形態では、焦点検出補正値の切り替わりを前もって検出する切り替わり検知手段により、電子ファインダ表示中や動画撮影中に焦点検出補正値の切り替わりが検知された場合には、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を算出する追加補正値算出手段を備える構成としている。以下詳細を説明する。

図１０（Ａ）は、移動被写体を撮影画面中央の焦点検出領域２１８ａｈと２１８ａｖで所定時間追従した際の様子を示す図である。図１０（Ａ）において、横軸は時間、縦軸は焦点検出量を示しており、直線４５０は、焦点検出結果を上記縦軸、横軸のグラフに示したものである。そして、時間が経過するにつれて焦点検出量も変化しており、被写体はほぼ等速で移動しているため、４５０は直線となっている。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の横軸を撮影レンズ３００のフォーカス位置に変更した図である。直線４５１は、図１０（Ａ）の場合と同じように、焦点検出量の変化に伴いフォーカス位置が変動していることを示している。ここで、フォーカス位置は図に示すように３つの範囲４５２、４５３、４５４に分割されており、それぞれの範囲は、図９（Ａ）のズーム位置が１、フォーカス位置が１〜３の場合に対応しているものとする。すなわち範囲４５２がフォーカス位置１に、範囲４５３がフォーカス位置２に、範囲４５４がフォーカス位置３にそれぞれ対応している。

図１０（Ｃ）は、焦点検出補正量とフォーカス位置の関係を示す図である。図１０（Ｂ）と同様に、矢印で示す範囲４５２、４５３、４５４は、それぞれ図９（Ａ）のフォーカス位置１、２、３に対応している。そして、そのときの焦点検出補正値は、それぞれＢＰ１１１、ＢＰ１２１、ＢＰ１３１となり、階段状に変化しているのがわかる。図中一点鎖線で示す曲線４５５は、フォーカス位置変動による理想的な焦点検出補正値を示し、滑らかな曲線となっている。そして、この曲線４５４を離散的な焦点検出補正値ＢＰ１１１、ＢＰ１２１、ＢＰ１３１で近似している。

図１０（Ｄ）は、図１０（Ｂ）の焦点検出量に図１０（Ｃ）の焦点検出補正量を加えたフォーカス制御部３４２によるレンズ駆動量を示す図である。図１０（Ｂ）と同様に、矢印で示す範囲４５２、４５３、４５４は、それぞれ図９（Ａ）のフォーカス位置１、２、３に対応している。そして、レンズ駆動量は焦点検出補正量の影響を受けて、フォーカス範囲の切り替わり位置で階段状となっている。曲線４５６は焦点検出補正量を曲線４５５とした場合に対応しており、理想的なレンズ駆動量を示している。

このように、離散的な焦点検出補正値をそのまま用いるとフォーカス位置の範囲の切り替わりが階段状となってしまうため、電子ファインダ表示時や動画撮影時には不自然な画像となってしまう。そこで、本実施形態では、焦点検出補正値の切り替わりを前もって検知する切り替わり検出手段を備え、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を算出する追加補正値算出手段を備える。

図１１（Ａ）は、焦点検出補正量とフォーカス位置の関係を示す図で、図１０（Ｃ）に対応している。そして、フォーカス範囲４５２と４５３の切り替わり付近のフォーカス位置Ｆｂ１１１とＦａ１２１の間においては、焦点検出補正量がＢＰ１１１からＢＰ１２１へ向けて連続的に切り替わっている。同様に、範囲４５３と４５４の切り替わり付近のフォーカス位置Ｆｂ１２１とＦａ１３１の間においては、焦点検出補正量がＢＰ１２１からＢＰ１３１へ向けて連続的に切り替わっている。したがって、図１１（Ａ）による焦点検出補正量は、図１０（Ｃ）のそれに比べて、理想的な焦点検出補正値を示す曲線４５５により近づいている。

図１１（Ｂ）は、図１０（Ｂ）の焦点検出量に図１１（Ａ）の焦点検出補正量を加えたフォーカス制御部３４２によるレンズ駆動量を示す図である。図１０（Ｄ）に比べて、フォーカス範囲４５２、４５３、４５４の切り替わり位置での階段形状が緩和されており、理想的なレンズ駆動量である曲線４５６に近づいている。そして、図１０（Ｄ）で階段状であったレンズ駆動量は、フォーカス範囲４５２、４５３、４５４の切り替わり付近で連続的に変化するよう改善されている。

すなわち、撮影レンズ３００の現在のフォーカス位置が図１１に示すフォーカス位置Ｆｂ１１１とＦａ１２１の間、及びフォーカス位置Ｆｂ１２１とＦａ１３１の間に存在するかを検知する。これが、切り替わり検知手段である。そして、存在すると検知された場合には、連続的に焦点検出補正値を変化するよう追加補正値を算出する。そして、この追加補正値をＢＰ’とすると、以下の式（１）により算出される。

ＢＰ’＝（ＢＰn+1−ＢＰn）・（Ｆ’−Ｆｂn）／（Ｆａn+1−Ｆｂn） …（１）
ここで、ＢＰｎが切り替わり前の焦点検出補正値、ＢＰn+1が切り替わり後の焦点検出補正値、Ｆ’は追加補正値ＢＰ’に対応した任意のフォーカス位置を表す。また、ＦｂnとＦａn+1は焦点検出補正値を連続的に変化させる範囲のフォーカス位置で、Ｆｂnが切り替わり前、Ｆａn+1が切り替わり後にそれぞれ対応している。そして、これが追加補正値算出手段に対応しており、式（１）による算出結果を焦点検出補正値に加味して撮影レンズ３００のレンズ駆動を行う。なお、実際のＦｂnとＦａn+1は、切り替わり前後の焦点検出補正値ＢＰnとＢＰn+1の差から決めるとよい。すなわち、この差が大きい場合は、ＦｂnとＦａn+1に比較的大きい値を設定し、逆に差が小さい場合には、ＦｂnとＦａn+1も小さい値とすればよい。また、切り替わり前後の焦点検出補正値ＢＰnとＢＰn+1の差が所定のレベルより小さい場合は、上記追加補正を行わず、通常のレンズ駆動とすることで、高速化が可能となる。

なお、式（１）は焦点検出補正値の切り替わりを直線的に変化させる式となっているが、より滑らかにレンズ駆動を行うため、曲線に対応した式としてもよい。本実施形態では、演算負荷と実際のフォーカスレンズの応答性によるエッジの鈍りを考慮して直線の式とした。また、上記説明はフォーカス位置を例に説明したが、ズーム位置の切り替わりでも同様であり、詳細な説明は省略する。

次に、カメラ１００における実際の動作について説明する。図１２は、システム制御部５０に格納された実際の焦点検出動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、主ミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外へ退避し、撮像素子１４による位相差方式ＡＦを行う電子ファインダ表示時、もしくは動画撮影時の焦点検出動作となっている。

まず、Ｓ５０１では、ＳＷ１や操作部７０などの操作により焦点検出開始指示ボタンがＯＮされたかを検知し、ＯＮされた場合にはＳ５０２へ進む。

Ｓ５０２では、逐次読み出されている画像データから画像処理部２０の合成部９０２と連結部９０３により対の焦点検出用信号を生成する。そして、その焦点検出用信号をＡＦ部４２へ送り、Ｓ５０３へ進む。なお、本実施形態では電子ファインダ表示中、もしくは動画撮影中に撮像素子１４による焦点検出を行うため、焦点検出用画素９０１ａ、９０１ｂは、間引き読み出しに対応した離散配置としている。

Ｓ５０３では、ＡＦ部４２にて公知の相関演算などを用いて対の焦点検出用信号のずれ量を算出し、デフォーカス量に換算する。Ｓ５０４では、図９で説明したように、撮影レンズ３００の現在のフォーカス位置とそれに対応した焦点検出補正値などの各種レンズデータをインターフェース部３８、３３８、コネクタ１２２、３２２を介して取得する。なお、本実施形態では上記で説明したように追加補正値ＢＰ’を算出するため、現在位置前後の焦点検出補正値と、フォーカス位置の切り替わり位置などの情報についても取得する。

Ｓ５０５では、切り替わり検知手段により現在のフォーカス位置が焦点検出補正値を連続的に変化させる範囲内に存在するかを検知する。範囲内に存在する場合はＳ５０６へ進み、範囲内に存在しない場合は、２ステップとばしてＳ５０８へ進む。

Ｓ５０６では、切り替わり前後の焦点検出補正値の差が所定の閾値以上か否かを判定する。閾値以上の場合は、Ｓ５０７へ進み、閾値以下の場合は、１ステップとばしてＳ５０８へ進む。ここで、閾値については、撮影レンズの焦点深度から決定すればよい。なお、焦点深度Ｆｄについては、周知のように撮影レンズのＦナンバーＦnと許容錯乱円δを用いて、以下の式（２）により算出できる。

Ｆｄ＝Ｆn×δ …（２）
なお、許容錯乱円δとしては、電子ファインダ表示時、もしくは動画撮影時のそれぞれに応じて最適な値が設定される。なぜなら、許容錯乱円δは、撮像素子１４の画素ピッチと間引き読み出しの間隔によって決めることができるため、それぞれの撮影状態に合わせて異なる値となる。本実施形態では、各撮影モードごとの許容錯乱円δをあらかじめ不揮発性メモリ５６に備えており、撮影モードに応じて選択する構成としている。

Ｓ５０７では、式（１）を用いて追加補正値算出手段により追加補正値ＢＰ’を算出する。

Ｓ５０８では、Ｓ５０３で算出したデフォーカス量とＳ５０４で取得した焦点検出用補正値とＳ５０７で算出した追加補正値に基づき、撮影レンズ３００のレンズ駆動量を算出する。

Ｓ５０９では、インターフェース部３８、３３８、コネクタ１２２、３２２を介して、レンズ駆動量を撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に送り、フォーカスレンズを駆動することで撮影レンズ３００の焦点調節を行う。

以上が、本実施形態のカメラ１００の焦点検出動作となる。なお、図１２のフォローチャートによる説明はフォーカス位置を例に説明したが、ズーム位置の切り替わりでも同様であり、詳細な説明は省略する。

以上のように、本実施形態では、切り替わり検知手段により焦点検出補正値の切り替わりを検知し、切り替わり前後の焦点検出補正値差が所定の閾値以上の場合は、追加補正値算出手段により追加補正値を算出し、焦点検出補正値の切り替わりを連続的となるようにする。したがって、電子ファインダ表示時や動画撮影時においても、高精度で自然な焦点合わせを行うことができる。

なお、上記の実施形態では撮像素子１４による位相差方式ＡＦを例に説明したが、焦点検出装置１０５による位相差方式ＡＦにおいても本発明を適用可能である。また、電子ファインダ、動画撮影のみならず、静止画撮影においても本発明を適用可能である。

また、上記の実施形態では、撮影レンズ３００のフォーカスレンズを駆動することで焦点合わせを行う例を説明したが、撮像素子１４を撮影レンズ３００の光軸方向に進退可能な構成とし、撮像素子１４を駆動することで焦点調節を行ってもよい。特に、微小量駆動や低速駆動が苦手な撮影レンズをカメラ１００に装着した際には、撮像素子１４を駆動することで、滑らかな焦点合わせを行うことが可能となる。

Claims (3)

1. 撮影レンズの異なる瞳領域を通過した対の光束を用いて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光束の合焦位置と前記対の光束の合焦位置との差を補正するための焦点検出補正値を、前記撮影レンズの状態に応じた離散的な値として記憶する記憶手段と、
   少なくとも前記焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶手段に記憶された焦点検出補正値とを用いて、前記撮影レンズの焦点合わせを行う焦点調節手段と、
   前記撮影レンズの状態に応じた前記焦点検出補正値の切り替わりをあらかじめ検出する切り替わり検出手段と、
   前記切り替わり検出手段により前記焦点検出補正値の切り替わりが検出された場合に、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて前記焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を加える前記切り替わりの前後の範囲を、前記切り替わり前の焦点検出補正値と前記切り替わり後の焦点検出補正値の差に応じて設定し、前記追加補正値を算出する算出手段とを備え、
   前記焦点調節手段は、前記焦点検出結果および前記焦点検出補正値に、前記追加補正値を加味して前記撮影レンズの焦点合わせを行うことを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点調節手段は、前記切り替わり前の焦点検出補正値と前記切り替わり後の焦点検出補正値の差が所定の閾値以上の場合に、前記焦点検出結果および前記焦点検出補正値に、前記追加補正値を加味して前記撮影レンズの焦点合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮影レンズの予定結像面近傍に配置された撮像素子をさらに備え、前記焦点調節手段は、前記撮影レンズの合焦位置と前記撮像素子の相対位置を制御して焦点合わせを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

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