JP5608820B2 - 撮像装置及び合焦制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、位相差ＡＦを行う撮像装置及びその合焦制御方法に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。

ところで、主要な被写体までの距離を検出してその被写体に焦点を合わせる合焦制御方法には、コントラストＡＦ方式や位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式がある。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速，高精度に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている。

なお、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置における動画撮影時の信号読出し方式は、ＣＭＯＳイメージセンサの画素ラインの上方から順次リセット、順次読み出しを行なう、ローリングシャッタ方式となることが知られている。ローリングシャッタ方式は、画素ライン毎に読み出しタイミングに時間差がある。このため、動く被写体の場合には、被写体の画像が歪むことが知られている。

従って、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置で動いている被写体を撮像する場合に、位相差ＡＦ方式で合焦制御しようとすると、ローリングシャッタによる歪みの影響を受け、読み出しタイミングのずれの間に生じる像移動や像変化により、位相差検出に誤差が生じる可能性がある。

下記特許文献１には、水平方向に配置された焦点検出画素によって信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合には、垂直方向に配置された焦点検出画素によって焦点検出を行い、被写体の動きが検出された場合には、垂直方向に配置された焦点検出画素での焦点検出は行なわない装置が記載されている。

また、特許文献２及び特許文献３には、位相差検出のための画素の電荷蓄積タイミングが同一となるように制御する装置が開示されている。

日本国特開２００９−１２８５７９号公報 日本国特開２００８−７２４７０号公報 日本国特開２００８−２６３３５２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ローリングシャッタによる位相差の誤検出を防ぐことはできない。また、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術では、追加回路が必要となるため、コスト高となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、追加回路を設けることなく、ローリングシャッタによる歪みの影響を軽減して位相差を高精度に検出し精度高く合焦制御することができる撮像装置及びその合焦制御方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、前記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が前記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、２つの前記第一のラインと１つの前記第二のラインとが配置され、前記２つの第一のラインの一方と前記第二のラインと前記２つの第一のラインの他方とが前記位相差検出方向に直交する方向にこの順で並べられた位相差検出エリアを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出す撮像素子駆動部と、前記第一のラインの前記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、当該第一のラインよりも後に信号が読み出される、当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインにある前記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、当該第二のラインよりも後に信号が読み出される、当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインにある前記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、前記第一の信号群と前記第二の信号群との間の第一の位相差量と、前記第二の信号群と前記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出する位相差情報算出部と、前記位相差情報算出部によって算出された前記位相差情報に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備えるものである。

本発明の合焦制御方法は、撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、前記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が前記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、２つの前記第一のラインと１つの前記第二のラインとが配置され、前記２つの第一のラインの一方と前記第二のラインと前記２つの第一のラインの他方とが前記位相差検出方向に直交する方向にこの順で並べられた位相差検出エリアを有する固体撮像素子を備える撮像装置における合焦制御方法であって、前記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出すステップと、前記第一のラインの前記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、当該第一のラインよりも後に信号が読みされる当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインにある前記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインにある前記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、前記第一の信号群と前記第二の信号群との間の第一の位相差量と、前記第二の信号群と前記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出するステップと、前記算出した前記位相差情報に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行うステップとを備えるものである。

本発明によれば、追加回路を設けることなく、ローリングシャッタによる歪みの影響を軽減して位相差を高精度に検出し精度高く合焦制御することができる撮像装置及びその合焦制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置であるデジタルカメラの概略構成を示す図 図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図 位相差情報算出部１９が行う位相差情報算出処理を説明するための図 図２に示す固体撮像素子５の変形例を示す図 図２に示した固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの平面模式図 図５に示した固体撮像素子５ａの変形例である固体撮像素子５ｂの平面模式図 図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｃの平面模式図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影光学系としての撮影レンズ１と、ＭＯＳ型の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。固体撮像素子５は、後述するように複数の画素が水平方向に配列された画素ラインを複数備えており、画素ライン毎に信号読出タイミングを制御するローリングシャッタ方式で駆動される。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御する。また、システム制御部１１は、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置の調整を行ったりする。また、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。

また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６とＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。

更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、固体撮像素子５に含まれる位相差検出画素から読み出された撮像信号を用いて位相差情報を算出する位相差情報算出部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２とを備える。メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、位相差情報算出部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。

固体撮像素子５は、行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素を備える。図２の例では、多数の画素は、行方向Ｘに一定ピッチで並ぶ複数の画素からなるラインのうち、奇数ラインと偶数ラインとが、各ラインにおける画素の行方向Ｘの配列ピッチの１／２だけ行方向Ｘに互いにずれた、所謂ハニカム配列となっている。なお、図２では、画素のラインの奇数ラインと偶数ラインとを区別しやすくするために、偶数ラインの画素を太枠で囲って示してある。

この多数の画素は、撮像画素５１と位相差検出画素５１Ｌと位相差検出画素５１Ｒとを含む。

撮像画素５１は、撮影レンズ１の互いに異なる位置の瞳領域を通過した一対の光束（撮影レンズ１の主軸に対して左側と右側を通過した光束）の双方を受光する画素である。

位相差検出画素５１Ｒは、撮影レンズ１の互いに異なる位置の瞳領域を通過した一対の光束のうちの一方（撮影レンズ１の主軸に対して一方の側（ここでは右側）を通過した光束）を受光する画素である。位相差検出画素５１Ｒは、撮像画素５１と比較すると、光電変換部の開口の左端部が遮光されていて、光電変換部の開口面積が小さくなっている。図２の位相差検出画素５１Ｒにおいて、ハッチングを付した領域は遮光されており、位相差検出画素５１Ｒの光電変換部の開口は右に偏心したものとなっている。

位相差検出画素５１Ｌは、撮影レンズ１の互いに異なる位置の瞳領域を通過した一対の光束のうちの他方（撮影レンズ１の主軸に対して他方の側（ここでは左側）を通過した光束）を受光する画素である。位相差検出画素５１Ｌは、撮像画素５１と比較すると、光電変換部の開口の右端部が遮光されていて、光電変換部の開口面積が小さくなっている。図２の位相差検出画素５１Ｌにおいて、ハッチングを付した領域は遮光されており、位相差検出画素５１Ｌの光電変換部の開口は左に偏心したものとなっている。

固体撮像素子５に含まれる多数の画素の奇数ラインの各画素の光電変換部上方にはカラーフィルタが形成されており、このカラーフィルタの配列はベイヤー配列となっている。

また、固体撮像素子５に含まれる多数の画素の偶数ラインの各画素の光電変換部上方にはカラーフィルタが形成されており、このカラーフィルタの配列もベイヤー配列となっている。

図２では、赤色（Ｒ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｒフィルタと言う）が搭載される画素には“Ｒ”を記している。また、緑色（Ｇ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｇフィルタと言う）が搭載される画素には“Ｇ”を記している。また、青色（Ｂ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｂフィルタと言う）が搭載される画素には“Ｂ”を記している。

このようなカラーフィルタ配列により、奇数ラインの各画素に対し、斜め右下の隣には、その各画素と同色光を検出する偶数ラインの画素が配置される構成となる。このような構成により、奇数ラインで撮像して得られる画像と偶数ラインで撮像して得られる画像とを合成して高感度化を図ったり、奇数ラインと偶数ラインで露光時間を変え、更に、奇数ラインで撮像して得られる画像と偶数ラインで撮像して得られる画像とを合成することでダイナミックレンジの拡大を図ったりすることができる。

固体撮像素子５の画素のラインには、位相差検出画素５１Ｒが撮像画素５１を挟んで行方向Ｘに等間隔で並ぶ第一のラインと、位相差検出画素５１Ｌが行方向Ｘに位相差検出画素５１Ｌと同じ等間隔で並ぶ第二のラインとが含まれる。そして、これら第一のラインと第二のラインが列方向Ｙに交互に並べられている。

図２の例では、固体撮像素子５の図示された領域には、第一のラインと第二のラインがそれぞれ３つずつ含まれている。図２において上から３段目のラインＬ１、及び、ラインＬ１より後段に並ぶ上から１１段目のラインＬ３、下から２段目のラインＬ５は、Ｇフィルタが搭載される画素が位相差検出画素５１Ｒとなっており、それぞれが上記第一のラインとなる。

また、図２において、ラインＬ１の１段後段に並ぶラインＬ２と、ラインＬ３の１段後段に並ぶラインＬ４と、ラインＬ５の１段後段に並ぶラインＬ６は、Ｇフィルタが搭載される画素が位相差検出画素５１Ｌとなっており、それぞれが上記第二のラインとなる。

そして、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される領域と、ラインＬ４，Ｌ５，Ｌ６が配置される領域とが、それぞれ位相差情報を算出する対象となる位相差検出エリア５０となっている。

このように構成された固体撮像素子５は、ローリングシャッタ方式によって撮像信号が読み出される。つまり、固体撮像素子５からは、図２の上側のラインから下側のラインに向かって、即ち、前段ラインから後段ラインに向かって順次露光が開始され、露光が終了したラインから順に撮像信号が読み出される。

次に、図１に示したデジタルカメラにおける位相差情報算出部１９が実行する位相差情報算出処理について説明する。

図３は、位相差情報算出部１９が行う位相差情報算出処理を説明するための図である。図３には、図２に示した位相差検出エリア５０内のラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を抽出して示している。

位相差情報算出部１９は、図３に示すラインＬ１にある各位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群である信号群３１と、図３に示すラインＬ２にある各位相差検出画素５１Ｌから読み出された信号群である信号群３２との相関演算を周知の方法により行って、信号群３１と信号群３２との間の位相差量（第一の位相差量）を算出する。第一の位相差量は、信号群３１の波形（信号群を構成する各信号の出力元の画素の行方向Ｘでの位置を横軸とし、各画素の信号出力レベルを縦軸にプロットして得られる波形）を基準としたときの信号群３２の波形の行方向Ｘにおける位相差量である。

また、位相差情報算出部１９は、信号群３２と、図３に示すラインＬ３にある各位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群である信号群３３との相関演算を行って、信号群３２と信号群３３との間の位相差量（第二の位相差量）を算出する。第二の位相差量は、信号群３２の波形を基準としたときの信号群３３の波形の行方向Ｘにおける位相差量である。

ラインＬ１とラインＬ２では、信号読み出しタイミングがずれており、高速で動く被写体を撮影していた場合には、この信号読み出しタイミングのずれに起因して被写体像に歪みが生じる。このため、上記第一の位相差量には、ローリングシャッタ方式による被写体像の歪みの影響が含まれる。

また、ラインＬ２とラインＬ３も同様に信号読み出しタイミングがずれており、高速で動く被写体を撮影していた場合には、この信号読み出しタイミングのずれに起因して被写体像に歪みが生じる。このため、上記第二の位相差量には、ローリングシャッタ方式による被写体像の歪みの影響（歪み成分）が含まれる。

つまり、第一の位相差量と第二の位相差量は式で表すと以下のようになる。

第一の位相差量＝（信号群３１と信号群３２間の位相差量Ａ１）＋（ラインＬ１とラインＬ２間のローリングシャッタによる歪み影響量Ａ２）
第二の位相差量＝（信号群３２と信号群３３間の位相差量Ｂ１）＋（ラインＬ２とラインＬ３間のローリングシャッタによる歪み影響量Ｂ２）

ここで、位相差量Ａ１と位相差量Ｂ１は、大きさは同じであるが、そのずれ方向が異なるため、符号が逆転しているものとして扱うことができる。

図２に示したラインＬ１とラインＬ２は互いに隣接するラインである。このため、上記式における歪み影響量Ａ２は１ライン分のものとなる。

これに対し、ラインＬ２とラインＬ３は、図２に示したように、これらの間に６つのラインが存在している。つまり、ラインＬ２の信号読み出し完了からラインＬ３の信号読み出し完了までには、７ライン分の信号読み出しが行われることになる。このため、上記式における歪み影響量Ｂ２は７ライン分のものとなる。したがって、以下の式が成り立つ。

歪み影響量Ｂ２＝（歪み影響量Ａ２）×７

位相差量Ａ１の符号をプラスとし、位相差量Ｂ１の符号をマイナスとすると、位相差情報算出部１９は、以下のように歪み影響量を相殺する演算を行うことで、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報Ｄを算出する。以下の式から分かるように、位相差情報Ｄには、ローリングシャッタに起因する影響量はほぼ含まれない。

位相差情報Ｄ＝｛（第一の位相差量）×７−（第二の位相差量）｝
＝［｛（位相差量Ａ１）×７＋（歪み影響量Ａ２）×７）｝−（位相差量Ｂ１＋歪み影響量Ｂ２）］
＝｛（位相差量Ａ１）×７−（位相差量Ｂ１）｝

なお、上記位相差情報Ｄには、位相差量が係数７を掛けた分多く含まれるが、後の処理の際に、この係数分を除算すればよい。また、位相差情報Ｄは、｛（第一の位相差量）−（第二の位相差量）×１／７｝の演算によっても求めることができる。

即ち、ラインＬ１とラインＬ２との間にある撮像画素５１のみからなるラインの数をＮ１（図２の例では０）とし、ラインＬ２とラインＬ３の間にある撮像画素５１のみからなるラインの数をＮ２（図２の例では６）とする。そして、位相差情報算出部１９は、第一の位相差量に含まれる（Ｎ１＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量（上記歪み影響量Ａ２）と、第二の位相差量に含まれる（Ｎ２＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量（上記歪み影響量Ｂ２）とが同じ大きさとなるような係数を、第一の位相差量と第二の位相差量の少なくとも一方に乗じる。その上で、位相差情報算出部１９は、第一の位相差量から第二の位相差量を減算する演算を行い、位相差情報Ｄを算出する。

また、位相差情報算出部１９は、図３に示すラインＬ４にある各位相差検出画素５１Ｌから読み出された信号群と、図３に示すラインＬ５にある各位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群との相関演算を行って、第三の位相差量を算出する。

更に、位相差情報算出部１９は、図３に示すラインＬ５にある各位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群と、図３に示すラインＬ６にある各位相差検出画素５１Ｌから読み出された信号群との相関演算を行って、第四の位相差量を算出する。

そして、位相差情報算出部１９は、例えば｛（第四の位相差量）×７−（第三の位相差量）｝の演算により、それぞれの位相差量に含まれる歪み影響量を相殺して、ラインＬ４，Ｌ５，Ｌ６が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報を算出する。

最後に、位相差情報算出部１９は、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報と、ラインＬ４，Ｌ５，Ｌ６が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報との例えば平均値を最終的な位相差情報として算出し、この位相差情報をシステム制御部１１に送信する。

システム制御部１１は、位相差情報算出部１９から受信した位相差情報に基づいて被写体までの距離を算出する。そして、システム制御部１１は、その距離に基づいて、レンズ駆動部８を介して撮影レンズ１を駆動してフォーカスレンズ位置を制御し、被写体に合焦させる。

以上のように、図１に示したデジタルカメラによれば、ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報の算出精度の低下を防ぐことができる。

なお、図２において、位相差検出エリア５０が少なくとも１つあれば、合焦制御に用いる位相差情報を位相差情報算出部１９によって算出することが可能である。

また、図２の例では、画素の奇数ラインと偶数ラインが行方向Ｘにずれているが、これに限らない。例えば、図４に示したように、図２に示した偶数ラインを、各ラインの画素配列ピッチの１／２左にずらした構成であってもよい。

また、位相差情報算出部１９は、図３で説明した位相差情報算出処理以外に、ラインＬ１にある位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群と、ラインＬ２にある位相差検出画素５１Ｌから読み出された信号群との相関演算を行って得られる位相差量を、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報として算出する第一の簡略処理と、ラインＬ２にある位相差検出画素５１Ｌから読み出された信号群と、ラインＬ３にある位相差検出画素５１Ｒから読み出された信号群との相関演算を行って得られる位相差量を、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア５０に対応する位相差情報として算出する第二の簡略処理とを行うことができる。

この簡略処理では、ローリングシャッタによる影響を低減することはできないが、位相差情報の算出に要する演算量を減らすことができる。特に、第一の簡略処理は、第二の簡略処理よりもローリングシャッタの影響が少ない位相差情報を得ることができる。

そこで、位相差情報算出部１９は、ローリングシャッタによる歪みの影響が大きいと推定される場合には、図３で説明した処理によって各位相差検出エリア５０に対応する位相差情報を算出し、ローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定される場合には、第一の簡略処理と第二の簡略処理のいずれかによって各位相差検出エリア５０に対応する位相差情報を算出することが好ましい。

例えば、位相差情報算出部１９は、ＡＦ領域が予め定められた閾値以上の大きさであればローリングシャッタによる歪みの影響が大きいと推定し、ＡＦ領域がその閾値未満の大きさであればローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定する。ここで、ＡＦ領域とは、焦点を合わせる領域であり、図１のデジタルカメラが、その使用者により任意にその位置や大きさを設定できるよう構成されている場合や、撮影モードに応じてＡＦ領域の大きさが設定されるように構成されている場合等もある。ＡＦ領域がそれほど大きくなければ、そのＡＦ領域に含まれる位相差検出エリアの数が少なくなる。その結果、位相差情報検出のために信号が読み出される位相差検出画素数も少なくなる。このため、ローリングシャッタによる歪みの影響は小さいと考えられる。

また、ローリングシャッタによる影響は、撮影画角内の被写体距離が長いほど大きくなると考えられる。そこで、位相差情報算出部１９は、被写体距離が閾値以上長い場合に、ローリングシャッタによる歪みの影響が大きいと推定し、被写体距離が閾値より短い場合に、ローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定してもよい。

また、ローリングシャッタによる歪みは、撮影画角内に動体が存在する場合に起こる。従って、位相差情報算出部１９は、特にＡＦ領域内で動体を検出して、ＡＦ領域内に動体が存在する場合にはローリングシャッタによる歪みの影響が大きいと推定し、ＡＦ領域内に動体が存在しない場合には、ローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定してもよい。

このように、ローリングシャッタによる歪みの影響をＡＦ領域の大きさ等の撮影条件と、被写体距離や被写体の動き等の被写体条件の少なくとも一方に基づいて推定する。その結果、ローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定される場合には、システム制御部１１が図３の処理で得られた位相差情報に基づいて合焦制御を行う。ローリングシャッタによる歪みの影響が大きいと推定される場合には、システム制御部１１が上記簡略処理で得られた位相差情報に基づいて合焦制御を行う。これにより、位相差検出精度の向上と演算量減による消費電力の低減とを両立させることができる。

なお、ローリングシャッタによる歪みの影響が小さいと推定される場合に、第一の簡略処理と第二の簡略処理のどちらを選択するかは、次のようにして行うとよい。即ち、位相差情報算出部１９が、第一の簡略処理によって算出される位相差情報の算出元となる２つのライン間にある撮像画素５１のみからなるラインの数Ｎ１と、第二の簡略処理によって算出される位相差情報の算出元となる２つのライン間にある撮像画素５１のみからなるラインの数Ｎ２とに応じて決定する。

例えば、図２に示した構成のようにＮ１≦Ｎ２となっている場合には、位相差情報算出部１９は第一の簡略処理を実行する。一方、図２において、ラインＬ１とラインＬ２間に例えば７つのラインがあり、Ｎ１＞Ｎ２となっている場合には、位相差情報算出部１９が第二の簡略処理を実行する。このようにすることで、より精度の高い位相差情報を得ることができる。

図５は、図２に示した固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの平面模式図である。

固体撮像素子５ａは、行方向Ｘと列方向Ｙに正方格子状に配列された多数の画素（図中の各正方形）を備える。この多数の画素の基本構成は、図２に示した固体撮像素子５の各画素と同じである。

各画素に含まれる光電変換部上方にはカラーフィルタが形成されており、このカラーフィルタの配列が多数の画素全体でベイヤー配列となっている。図５において各画素に記された“Ｒ，Ｇ，Ｂ”の文字は、その画素に搭載されるカラーフィルタの色を示している。

多数の画素には、図２の撮像画素５１と同じ構成の撮像画素６１と、図２の位相差検出画素５１Ｌと同じ構成の位相差検出画素６１Ｌと、図２の位相差検出画素５１Ｒと同じ構成の位相差検出画素６１Ｒとが含まれる。

図５の上から２段目のラインＬ１には、Ｇフィルタが搭載される画素の位置に、位相差検出画素６１Ｒが３画素おきに配置されている。

また、図５の上から４段目のラインＬ２には、Ｇフィルタが搭載される画素の位置に、位相差検出画素６１Ｌが３画素おきに配置されている。

また、図５の上から８段目のラインＬ３には、Ｇフィルタが搭載される画素の位置に、位相差検出画素６１Ｒが３画素おきに配置されている。

また、図５の上から１０段目のラインＬ４には、Ｇフィルタが搭載される画素の位置に、位相差検出画素６１Ｌが３画素おきに配置されている。

このように、固体撮像素子５ａは、位相差検出画素６１Ｒが配列されるラインと、位相差検出画素６１Ｌが配列されるラインとが列方向Ｙに交互に配列されたものとなっている。なお、図５に示したラインＬ４にある位相差検出画素６１Ｌを撮像画素６１に変更した構成としてもよい。

このような構成の固体撮像素子５ａにおいても、位相差情報算出部１９が、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア６０に対して、図３で説明したのと同様の処理を行って位相差情報を算出することで、ローリングシャッタの影響を低減した高精度の位相差情報の算出が可能になる。

例えば、ラインＬ１の位相差検出画素６１Ｒから読み出された信号群とラインＬ２の位相差検出画素６１Ｌから読み出された信号群との相関演算結果をＣ１とし、ラインＬ２の位相差検出画素６１Ｌから読み出された信号群とラインＬ３の位相差検出画素６１Ｒから読み出された信号群との相関演算結果をＣ２とすると、Ｃ１とＣ２は以下のようになる。

Ｃ１＝（ラインＬ１−Ｌ２間の位相差量）＋（２ライン分の歪み影響量）
Ｃ２＝（ラインＬ２−Ｌ３間の位相差量）＋（４ライン分の歪み影響量）

このため、（ラインＬ１−Ｌ２間の位相差量）の符号をプラスとし、（ラインＬ２−Ｌ３間の位相差量）の符号をマイナスとすると、位相差情報算出部１９は以下の演算を行って位相差情報を算出することで、ローリングシャッタの影響を低減した位相差情報を算出することができる。

位相差情報＝（Ｃ１×２−Ｃ２）

図６は、図５に示した固体撮像素子５ａの変形例である固体撮像素子５ｂの平面模式図である。固体撮像素子５ｂは、図５に示したラインＬ２，Ｌ４にある位相差検出画素６１Ｌの位置を、その右下にあるＧフィルタ搭載画素の位置に変更した点を除いては図５と同じ構成である。このように、ラインＬ１の各位相差検出画素の列位置とラインＬ２の各位相差検出画素の列位置がずれていても、図５に示した固体撮像素子５ａと同様の効果を得ることができる。

図７は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｃの平面模式図である。固体撮像素子５ｃは、図５に示した固体撮像素子５ａの各画素に搭載されるカラーフィルタ配列が変更されている。固体撮像素子５ｃに搭載されるカラーフィルタは、Ｒフィルタの数と、Ｂフィルタの数と、Ｇフィルタの数との比が１：１：２．５となるように配列されている。

具体的には、固体撮像素子５ｃに搭載されるカラーフィルタの配列は、図７に示したユニットＵ１内のフィルタ配列と、ユニットＵ１内のフィルタ配列においてＲフィルタとＢフィルタの位置を入れ替えたユニットＵ２内のフィルタ配列とが市松状に配置されたものとなっている。

言い換えると、ユニットＵ１とユニットＵ２とが、水平、垂直方向に交互に並べられた配列となっている。

ユニットＵ１は、輝度系フィルタであるＧフィルタが４隅と中央に配置されている。また、ユニットＵ１において、中央のＧフィルタの行方向Ｘの両隣にはＲフィルタが配置され、中央のＧフィルタの列方向Ｙの両隣にはＢフィルタが配置されている。

ユニットＵ２は、ユニットＵ１において、ＲフィルタとＢフィルタの位置を入れ替えたものになっている。

また、ユニットＵ１，Ｕ２のそれぞれの４隅のＧフィルタは、ユニットＵ１とユニットＵ２とが水平、垂直方向に交互に配置されることにより、２×２画素のＧフィルタの正方配列を含む配列となっている。

固体撮像素子５ｃのカラーフィルタ配列は、ユニットＵ１とユニットＵ２とを、水平、垂直方向に交互に２つずつ配列した６行×６列のフィルタ配列が基本配列パターンであり、この基本配列パターンが繰り返される配列となっている。

以上のようなカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色（Ｇ）に対応する第１のフィルタ（Ｇフィルタ）が、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置される。また、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率が、第１の色以外の２色（Ｂ，Ｒ）の第２のフィルタ（Ｂフィルタ、Ｒフィルタ）に対応する第２の色（Ｂ，Ｒ）の画素数の比率よりも大きくなる。このような配列により、高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させ、かつエリアシングを抑制することができる。

また、第２の色（Ｂ，Ｒ）に対応する第２のフィルタ（Ｂフィルタ、Ｒフィルタ）が、上記基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されるため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧して高解像度化を図ることができる。

更に、このカラーフィルタ配列は、所定の基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返されているため、画像信号読み出し後の同時化（補間）処理を行う際に、繰り返しパターンにしたがって処理を行うことができ、従来のランダム配列に比べて同時化（補間）処理等を簡略化することができる。

このようなカラーフィルタを搭載する固体撮像素子５ｃにおいて、Ｇフィルタを搭載する画素の一部が位相差検出画素６１Ｌ，６１Ｒになっている。

図７の例では、上から３段目のラインＬ１においてＧフィルタが搭載される画素の位置に位相差検出画素６１Ｌが等間隔で配置され、上から６段目のラインＬ２においてＧフィルタが搭載される画素の位置に位相差検出画素６１Ｒが等間隔で配置され、上から９段目のラインＬ３においてＧフィルタが搭載される画素の位置に位相差検出画素６１Ｒが等間隔で配置され、上から１２段目のラインＬ４においてＧフィルタが搭載される画素の位置に位相差検出画素６１Ｌが等間隔で配置されている。なお、ラインＬ４にの位相差検出画素５１Ｒは撮像画素６１に置換してもよい。

このように、固体撮像素子５ｃは、位相差検出画素６１Ｒが配列されるラインと、位相差検出画素６１Ｌが配列されるラインとが列方向Ｙに交互に配列されたものとなっている。

このような構成の固体撮像素子５ｃにおいても、位相差情報算出部１９が、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３が配置される位相差検出エリア７０に対して、図３で説明したのと同様の処理を行って位相差情報を算出することで、ローリングシャッタの影響を低減した高精度の位相差情報の算出が可能になる。

例えば、ラインＬ１の位相差検出画素６１Ｌから読み出された信号群とラインＬ２の位相差検出画素６１Ｒから読み出された信号群との相関演算結果をＤ１とし、ラインＬ２の位相差検出画素６１Ｒから読み出された信号群とラインＬ３の位相差検出画素６１Ｌから読み出された信号群との相関演算結果をＤ２とすると、Ｄ１とＤ２は以下のようになる。

Ｄ１＝（ラインＬ１−Ｌ２間の位相差量）＋（３ライン分の歪み影響量）
Ｄ２＝（ラインＬ２−Ｌ３間の位相差量）＋（３ライン分の歪み影響量）

このため、（ラインＬ１−Ｌ２間の位相差量）の符号をプラスとし、（ラインＬ２−Ｌ３間の位相差量）の符号をマイナスとすると、位相差情
報算出部１９は以下の演算を行って位相差情報を算出することで、ローリングシャッタの影響を低減した位相差情報を算出することができる。

位相差情報＝（Ｄ１−Ｄ２）

このように、図７に示す構成の固体撮像素子５ｃであっても、図５に示した固体撮像素子５ａと同様の効果を得ることができる。

なお、図５，６，７に示した固体撮像素子を搭載するデジタルカメラにおいても、位相差情報算出部１９は、ラインＬ１とラインＬ２の相関演算結果とラインＬ２とラインＬ３の相関演算結果のいずれかを、そのラインＬ１及びラインＬ２を含む位相差検出エリアに対応する位相差情報として算出する簡略処理を行うことができる。

ここまでの説明では、システム制御部１１が位相差ＡＦを行うに際し、撮像素子駆動部１０が固体撮像素子の全ラインから信号を読み出すことを前提とした。しかし、位相差ＡＦを行う際に、システム制御部１１は、位相差画素を含むラインのみから信号を読み出す間引き駆動を行うように制御してもよい。

この間引き駆動を行った場合は、固体撮像素子５，５ａ，５ｂ，５ｃのいずれにおいても、位相差検出エリア内のラインＬ１とラインＬ２の相関演算結果に含まれる歪み影響量と、位相差検出エリア内のラインＬ２とラインＬ３の相関演算結果に含まれる歪み影響量とが一致する。このため、位相差検出エリアに対応する位相差情報は、（ラインＬ１とラインＬ２の相関演算結果）の絶対値と（ラインＬ２とラインＬ１の相関演算結果）の絶対値とを平均した値を演算することで算出することができ、演算を簡略化することができる。

以上の実施形態では、固体撮像素子にカラーフィルタを搭載するものとしたが、カラーフィルタを搭載しないモノクロ撮像用の固体撮像素子であってもよい。また、以上の説明では、Ｇフィルタを搭載する画素を位相差検出画素としているが、Ｒフィルタを搭載する画素やＢフィルタを搭載する画素を位相差検出画素とすることもできる。

また、以上の説明では、固体撮像素子が撮像兼位相差検出用のものとしたが、撮像画素を持たない位相差検出専用の固体撮像素子であってもよい。位相差検出専用の固体撮像素子の場合は、上記の間引き駆動時と同じように信号が読み出されることになるため、演算を簡略化することができる。

固体撮像素子が撮像兼位相差検出用のものであり、位相差検出画素を含むライン同士の間に撮像画素のみからなるラインが配置される構成（例えば図５，６，７の構成）では、位相差検出専用の固体撮像素子や、図２，４に示すような構成の固体撮像素子に対して、間引き駆動を行わないときのローリングシャッタによる影響が出やすい。このため、位相差検出画素を含むライン同士の間に撮像画素のみからなるラインが配置される固体撮像素子に対して本発明はより効果を発揮する。

本明細書では、位相差検出用画素のライン間には撮像画素のみからなるラインも配置される場合があるが、位相差検出用画素のライン同士の位置関係を言う場合には、撮像画素のみからなるラインについては除外している。例えば、図５において、ラインＬ１の列方向Ｙの隣にある（列方向ＹにおいてラインＬ１の一段後段に並ぶ）位相差検出用画素のラインはラインＬ２であり、ラインＬ２の列方向Ｙの隣にある（列方向ＹにおいてラインＬ２の一段後段に並ぶ）位相差検出用画素のラインはラインＬ３となる。

以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された撮像装置は、撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、上記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が上記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、上記第一のラインと２つの上記第二のラインとが上記位相差検出方向に直交する方向に交互に配列される固体撮像素子と、上記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出す撮像素子駆動部と、上記第一のラインの上記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、その第一のラインよりも後に信号が読み出されるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインにある上記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、その第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインにある上記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、上記第一の信号群と上記第二の信号群との間の第一の位相差量と、上記第二の信号群と上記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出する位相差情報算出部と、上記位相差情報算出部によって算出された上記位相差情報に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備えるものである。

開示された撮像装置は、上記位相差情報算出部は、上記位相差情報を算出するための処理として、第一の処理と第二の処理のいずれかを、撮影条件と被写体条件の少なくとも一方に基づいて選択して実行し、上記第一の処理は、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量の両方を用いて上記位相差情報を算出する処理であり、上記第二の処理は、上記第一の位相差量又は上記第二の位相差量を上記位相差情報として算出する処理であるものである。

開示された撮像装置は、上記固体撮像素子は、上記一対の光束の双方を受光する撮像画素が上記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、上記第三のラインは、上記第一のラインとその第一のラインよりも後に信号が読み出されるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインとの間、及び、その第二のラインとその第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインとの間の少なくとも一方に配置されており、上記位相差情報算出部は、上記第二の処理を行う場合に、上記第一の信号群の出力元のラインと上記第二の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ１とし、上記第二の信号群の出力元のラインと上記第三の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であれば上記第一の位相差量を上記位相差情報として算出し、Ｎ１＞Ｎ２であれば上記第二の位相差量を上記位相差情報として算出するものである。

開示された撮像装置は、上記固体撮像素子は、上記一対の光束の双方を受光する撮像画素が上記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、上記第三のラインが、上記第一のラインとその第一のラインよりも後に信号が読み出されるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインとの間、及び、その第二のラインとその第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインとの間のそれぞれに配置されているものである。

開示された撮像装置は、上記第一の信号群の出力元のラインと上記第二の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ１とし、上記第二の信号群の出力元のラインと上記第三の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ２としたとき、上記第一の処理は、上記第一の位相差量に含まれる（Ｎ１＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量と、上記第二の位相差量に含まれる（Ｎ２＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量とが同じ大きさとなる係数を、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量の少なくとも一方に乗じた上で、上記第一の位相差量から上記第二の位相差量を減算する演算を含むものである。

開示された合焦制御方法は、撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、上記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が上記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、上記第一のラインと２つの上記第二のラインとが上記位相差検出方向に直交する方向に交互に配列される固体撮像素子を備える撮像装置における合焦制御方法であって、上記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出すステップと、上記第一のラインの上記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、その第一のラインよりも後に信号が読みされるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインにある上記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、その第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインにある上記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、上記第一の信号群と上記第二の信号群との間の第一の位相差量と、上記第二の信号群と上記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出するステップと、上記算出した上記位相差情報に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行うステップとを備えるものである。

開示された合焦制御方法は、上記位相差情報を算出するステップでは、上記位相差情報を算出するための処理として第一の処理と第二の処理のいずれかを、撮影条件と被写体条件の少なくとも一方に基づいて選択的に実行し、上記第一の処理は、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量の両方を用いて上記位相差情報を算出する処理であり、上記第二の処理は、上記第一の位相差量又は上記第二の位相差量を上記位相差情報として算出する処理であるものである。

開示された合焦制御方法は、上記固体撮像素子は、上記一対の光束の双方を受光する撮像画素が上記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、上記第三のラインは、上記第一のラインとその第一のラインよりも後に信号が読み出されるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインとの間、及び、その第二のラインとその第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインとの間の少なくとも一方に配置されており、上記位相差情報を算出するステップでは、上記第二の処理を行う場合に、上記第一の信号群の出力元のラインと上記第二の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ１とし、上記第二の信号群の出力元のラインと上記第三の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であれば上記第一の位相差量を上記位相差情報として算出し、Ｎ１＞Ｎ２であれば上記第二の位相差量を上記位相差情報として算出するものである。

開示された合焦制御方法は、上記固体撮像素子は、上記一対の光束の双方を受光する撮像画素が上記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、上記第三のラインが、上記第一のラインとその第一のラインよりも後に信号が読み出されるその第一のラインの後段に並ぶ上記第二のラインとの間、及び、その第二のラインとその第二のラインよりも後に信号が読み出されるその第二のラインの後段に並ぶ上記第一のラインとの間のそれぞれに配置されているものである。

開示された合焦制御方法は、上記第一の信号群の出力元のラインと上記第二の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ１とし、上記第二の信号群の出力元のラインと上記第三の信号群の出力元のラインとの間にある上記第三のラインの数をＮ２としたとき、上記第一の処理は、上記第一の位相差量に含まれる（Ｎ１＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量と、上記第二の位相差量に含まれる（Ｎ２＋１）ライン分の上記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量とが同じ大きさとなる係数を、上記第一の位相差量と上記第二の位相差量の少なくとも一方に乗じた上で、上記第一の位相差量から上記第二の位相差量を減算する演算を含むものである。

本発明の撮像装置及び合焦制御方法は、追加回路を設けることなく、ローリングシャッタによる歪みの影響を軽減して位相差を高精度に検出し精度高く合焦制御することができる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１１年９月２８日出願の日本特許出願（特願２０１１−２１３１２９）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 撮影レンズ
５ 固体撮像素子
１０ 撮像素子駆動部
１１ システム制御部
１９ 位相差情報算出部
５１Ｒ，５１Ｌ 位相差検出画素
３１，３２，３３ 信号群

Claims (10)

1. 撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、前記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が前記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、２つの前記第一のラインと１つの前記第二のラインとが配置され、前記２つの第一のラインの一方と前記第二のラインと前記２つの第一のラインの他方とが前記位相差検出方向に直交する方向にこの順で並べられた位相差検出エリアを有する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出す撮像素子駆動部と、
   前記第一のラインの前記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、当該第一のラインよりも後に信号が読み出される、当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインにある前記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、当該第二のラインよりも後に信号が読み出される、当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインにある前記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、前記第一の信号群と前記第二の信号群との間の第一の位相差量と、前記第二の信号群と前記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出する位相差情報算出部と、
   前記位相差情報算出部によって算出された前記位相差情報に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備える撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記位相差情報算出部は、前記位相差情報を算出するための処理として、第一の処理と第二の処理のいずれかを、撮影条件と被写体条件の少なくとも一方に基づいて選択して実行し、
   前記第一の処理は、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量の両方を用いて前記位相差情報を算出する処理であり、
   前記第二の処理は、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量のいずれかを前記位相差情報として算出する処理である撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子は、前記一対の光束の双方を受光する撮像画素が前記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、
   前記第三のラインは、前記第一のラインと当該第一のラインよりも後に信号が読み出される当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインとの間、及び、当該第二のラインと当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインとの間の少なくとも一方に配置されており、
   前記位相差情報算出部は、前記第二の処理を行う場合に、前記第一の信号群の出力元のラインと前記第二の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ１とし、前記第二の信号群の出力元のラインと前記第三の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であれば前記第一の位相差量を前記位相差情報として算出し、Ｎ１＞Ｎ２であれば前記第二の位相差量を前記位相差情報として算出する撮像装置。
4. 請求項１又は２記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子は、前記一対の光束の双方を受光する撮像画素が前記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、
   前記第三のラインが、前記第一のラインと当該第一のラインよりも後に信号が読み出される当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインとの間、及び、当該第二のラインと当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインとの間のそれぞれに配置されている撮像装置。
5. 請求項３記載の撮像装置であって、
   前記第一の信号群の出力元のラインと前記第二の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ１とし、前記第二の信号群の出力元のラインと前記第三の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ２としたとき、
   前記第一の処理は、前記第一の位相差量に含まれる（Ｎ１＋１）ライン分の前記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量と、前記第二の位相差量に含まれる（Ｎ２＋１）ライン分の前記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量とが同じ大きさとなる係数を、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量の少なくとも一方に乗じた上で、前記第一の位相差量から前記第二の位相差量を減算する演算を含む撮像装置。
6. 撮影光学系の互いに異なる位置の瞳領域を通過する一対の光束の一方を受光する第一の位相差検出画素が位相差検出方向に配列された第一のラインと、前記一対の光束の他方を受光する第二の位相差検出画素が前記位相差検出方向に配列された第二のラインとを有し、２つの前記第一のラインと１つの前記第二のラインとが配置され、前記２つの第一のラインの一方と前記第二のラインと前記２つの第一のラインの他方とが前記位相差検出方向に直交する方向にこの順で並べられた位相差検出エリアを有する固体撮像素子を備える撮像装置における合焦制御方法であって、
   前記固体撮像素子からローリングシャッタ方式で信号を読み出すステップと、
   前記第一のラインの前記第一の位相差検出画素から読み出された第一の信号群と、当該第一のラインよりも後に信号が読みされる当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインにある前記第二の位相差検出画素から読み出された第二の信号群と、当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインにある前記第一の位相差検出画素から読み出された第三の信号群とを用いて、前記第一の信号群と前記第二の信号群との間の第一の位相差量と、前記第二の信号群と前記第三の信号群との間の第二の位相差量を算出し、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量を用いた演算により位相差情報を算出するステップと、
   前記算出した前記位相差情報に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行うステップとを備える合焦制御方法。
7. 請求項６記載の合焦制御方法であって、
   前記位相差情報を算出するステップでは、前記位相差情報を算出するための処理として第一の処理と第二の処理のいずれかを、撮影条件と被写体条件の少なくとも一方に基づいて選択的に実行し、
   前記第一の処理は、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量の両方を用いて前記位相差情報を算出する処理であり、
   前記第二の処理は、前記第一の位相差量又は前記第二の位相差量を前記位相差情報として算出する処理である合焦制御方法。
8. 請求項７記載の合焦制御方法であって、
   前記固体撮像素子は、前記一対の光束の双方を受光する撮像画素が前記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、
   前記第三のラインは、前記第一のラインと当該第一のラインよりも後に信号が読み出される当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインとの間、及び、当該第二のラインと当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインとの間の少なくとも一方に配置されており、
   前記位相差情報を算出するステップでは、前記第二の処理を行う場合に、前記第一の信号群の出力元のラインと前記第二の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ１とし、前記第二の信号群の出力元のラインと前記第三の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であれば前記第一の位相差量を前記位相差情報として算出し、Ｎ１＞Ｎ２であれば前記第二の位相差量を前記位相差情報として算出する合焦制御方法。
9. 請求項６又は７記載の合焦制御方法であって、
   前記固体撮像素子は、前記一対の光束の双方を受光する撮像画素が前記位相差検出方向に配列された第三のラインを含み、
   前記第三のラインが、前記第一のラインと当該第一のラインよりも後に信号が読み出される当該第一のラインの後段に並ぶ前記第二のラインとの間、及び、当該第二のラインと当該第二のラインよりも後に信号が読み出される当該第二のラインの後段に並ぶ前記第一のラインとの間のそれぞれに配置されている合焦制御方法。
10. 請求項８記載の合焦制御方法であって、
    前記第一の信号群の出力元のラインと前記第二の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ１とし、前記第二の信号群の出力元のラインと前記第三の信号群の出力元のラインとの間にある前記第三のラインの数をＮ２としたとき、
    前記第一の処理は、前記第一の位相差量に含まれる（Ｎ１＋１）ライン分の前記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量と、前記第二の位相差量に含まれる（Ｎ２＋１）ライン分の前記ローリングシャッタ方式に起因する位相差情報への歪み影響量とが同じ大きさとなる係数を、前記第一の位相差量と前記第二の位相差量の少なくとも一方に乗じた上で、前記第一の位相差量から前記第二の位相差量を減算する演算を含む合焦制御方法。

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