JP5789098B2 - 焦点検出装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は焦点検出装置およびその制御方法に関し、特には自動焦点検出を行う焦点検出装置及びその制御方法に関する。

現在、一般的なスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置は自動焦点検出（ＡＦ）機能を有している。また、自動焦点検出方式としてコントラスト検出方式及び位相差検出方式が広く用いられている。このうち位相差検出方式は、一対のラインセンサから得られる信号の位相差から、三角測量の原理を用いて被写体までの距離（あるいはデフォーカス量）を検出する。この検出結果に基づいて、撮像レンズが有するフォーカスレンズの位置を制御することにより、被写体に撮像レンズの焦点を合わせることができる。

位相差検出方式を実現するための具体的な構成として、撮像レンズに入射した光をラインセンサで受光するいわゆるＴＴＬ方式と、撮像レンズ以外の経路で入射した光をラインセンサで受光するいわゆる外測ＡＦ方式の２種類が知られている。前者はラインセンサの出力信号の位相差に基づいてデフォーカス量が検出でき、後者は被写体距離を検出可能である。

外測ＡＦ方式においては、焦点検出を行う光学系（焦点検出光学系）が、撮像する被写体像を結像する光学系（撮像光学系）と異なる位置に設けられるため、両者に視差（パララクス）が生じ、撮像エリアと焦点検出エリアとが一致しない。また、外測ＡＦセンサが有する一対のラインセンサで得られる信号の位相差は、被写体との距離が近いほど大きく、遠いほど少ない。このような外測ＡＦ方式の原理に起因して、ラインセンサに含まれる複数の画素のうち、位相差の検出を行うために用いる画素（検出画素部）を、被写体との距離に応じて動的に最適化して選択する必要がある。そのため、外測ＡＦ方式において、ラインセンサの複数の焦点検出エリアのうちどの位置の焦点検出エリアを用いるかを最適化する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１には、カメラが有するズームレンズの焦点距離（画角）に基づいて焦点検出エリアを切り替える際に、撮像画面の略中央に位置する焦点検出エリアで得られる焦点検出結果に応じて、選択する焦点検出エリアを決定することが提案されている。

特開２００３−９８４２１号公報

上述のように、外測ＡＦ方式では、近距離の被写体に対しては一対のラインセンサで得られる信号の位相差が非常に大きいため、近距離の被写体に対して精度のよい焦点検を実現するには、個々のラインセンサに多くの画素を設ける必要がある。一方で、遠距離の被写体については信号の位相差がほとんど生じないため、近距離の被写体に対して焦点検出する時ほど多くの画素数を用いずに精度のよい焦点検出が可能である。そのため、遠距離の被写体についても近距離の被写体と同等の画素数で焦点検出を行う場合、必要以上の処理を行うことになり、処理時間、消費電力の点で望ましくない。

本発明ではこのような従来技術の問題点を解決することを目的としたもので、近距離の被写体に対する良好な焦点検出精度と、遠距離の被写体に対する適切な処理量とを両立することが可能な外測ＡＦ方式の焦点検出装置及びその制御方法を提供する。

上述の目的は、撮像光学系と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有する焦点検出装置であって、焦点検出光学系により形成された一対の被写界像を光電変換するための、複数の画素を有する一対のラインセンサであって、予め定められた基線長を有するように配置された一対のラインセンサと、一対のラインセンサの各々について、被写界像の光電変換に用いる複数の画素を選択する選択手段と、選択手段が選択した複数の画素により光電変換された一対の被写界像の信号の位相差から、焦点検出を行う被写体の距離を検出する検出手段と、を有し、選択手段は、検出手段によって前回検出された被写体の距離が所定の閾値に満たない場合に、一対のラインセンサのうち、基準とする一方については、被写体距離と選択画素とを対応付けた情報に基づいて、撮像光学系と焦点検出光学系の撮像範囲が共通する範囲に含まれる複数の画素を選択し、一対のラインセンサの他方については、一対のラインセンサの一方で選択された複数の画素と同じ位置の画素を選択した場合よりも、一対のラインセンサの一方で選択された複数の画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が多く含まれるように複数の画素を選択し、一対のラインセンサの一方で選択された複数の画素と同数かつ同位置の複数の画素に加え、当該複数の画素に隣接する所定数の画素を、一対のラインセンサの他方において選択する、ことを特徴とする焦点検出装置によって達成される。

このような構成により、本発明によれば、近距離の被写体に対する良好な焦点検出精度と、遠距離の被写体に対する適切な処理量とを両立することが可能な外測ＡＦ方式の焦点検出装置が実現できる。

本発明の実施形態に係る焦点検出装置を適用可能な撮像装置の例としてのビデオカメラの構成例を示すブロック図。 図１の外測ＡＦセンサユニットの構成例を示す図。 近距離に位置する被写体の輝度信号と、図２の外測ＡＦセンサユニットが有するラインセンサにおいて検出される輝度信号の関係を説明する図。 本発明の実施形態に係るビデオカメラにおける焦点検出動作を説明するためのフローチャート。 図４のＳ４０２における蓄積画素選択処理の詳細を説明するためのフローチャート。 図５のＳ５０７におけるＡ像信号の取得用画素の選択処理の詳細を説明するための図。 本発明の第１の実施形態において、図５のＳ５０８におけるＢ像信号の取得用画素の選択処理の詳細を説明するための図。 本発明の第２の実施形態において、図５のＳ５０８におけるＢ像信号の取得用画素の選択処理の詳細を説明するための図。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る外測ＡＦ方式の焦点検出装置を適用した撮像装置の一例としてのデジタルビデオカメラ１０の構成例を示すブロック図である。

レンズユニット１００は撮像光学系を構成し、被写体側（光側）から順に、固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５が配置されている。なお、これらの個々のレンズは、図では１枚のレンズとして記載しているが、複数のレンズから構成されていてもよい。
位置エンコーダ１０８は、変倍レンズ１０２の倍率、絞り１０３の大きさ（絞り値）、及びフォーカスレンズ１０５の位置を検出する。

変倍レンズ１０２はズームモータ（ＺＭ）１０６により光軸方向に駆動され、フォーカスレンズ１０５はフォーカスモータ（ＦＭ）１０７により光軸方向に駆動される。これらズームモータ１０６及びフォーカスモータ１０７はそれぞれ、ズーム駆動回路１２０及びフォーカス駆動回路１２１からの駆動信号を受けて動作する。

撮像素子１０９は例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。撮像素子１０９は、レンズユニット１００に入射した光によって形成された、撮像範囲内の被写体像を複数の光電変換素子によって画素ごとの電気信号に変換する。信号処理回路１１９は、撮像素子１０９が出力する電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、増幅処理、ホワイトバランス処理、色補間処理、ガンマ補正処理、等の各種信号処理を施し、所定フォーマットの画像データを生成する。画像データは表示装置１１４に出力されたり、半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク等の記録メディア１１５に記録されたりする。

操作スイッチ群１１１には、電源スイッチや、録画動作や再生動作を開始及び停止させるスイッチ、動作モードを選択するためのスイッチ、レンズユニット１００のズーム倍率（画角）を変化させるズームスイッチ等が設けられている。電源スイッチが操作されると、不揮発性メモリ１１３に格納されているプログラムの一部がＲＡＭ１１２にロードされ、ＣＰＵ１１０がＲＡＭ１１２にロードされたプログラムを実行することにより、ビデオカメラの各部の動作を制御する。本実施形態のビデオカメラは外測ＡＦの他に、撮像素子１０９で撮像された画像の一部（焦点検出エリア）の画像データのコントラストがピークとなる位置を探索することによって自動焦点検出するコントラストＡＦが可能であるとする。コントラストＡＦでは、撮像と焦点検出エリアの画像データからのコントラスト検出とをフォーカスレンズを微少量ずつ移動させながら繰り返し実行しながらコントラストが最高となる合焦ピークを探索する、いわゆる山登り制御によって合焦位置の探索が行われる。

デジタルビデオカメラ１０には、レンズユニット１００（撮像光学系）と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有する外測ＡＦセンサユニット１３０が設けられている。外測ＡＦセンサユニット１３０は、光軸が平行な一対の結像レンズ１３１（焦点検出光学系）と、一対のラインセンサ１３２とを有している。ラインセンサ１３２は、複数の受光素子（画素）が一列に並べられて構成されており、その詳細については図２を参照して後述する。ラインセンサ１３２には、固定焦点距離ｆの結像レンズ１３１を通って（すなわち撮像光学系であるレンズユニット１００を通らずに）被写体光が入射する。被写体像はラインセンサ１３２において光電変換された後、て、図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータに変換される。ラインセンサ１３２を構成する一対のラインセンサから得られる一対のデジタルデータと周知な手法とを用いて、ＣＰＵ１１０は被写体距離、相関量、信頼度などを算出する。ＣＰＵ１１０はこれらの算出結果に基づき、フォーカス駆動回路１２１に対してフォーカスレンズ１０５を移動すべき位置を与え、フォーカスレンズ１０５の位置を制御することで、外測ＡＦを実現している。

次に、図２を用いて外測ＡＦセンサユニット１３０の構成例について説明する。
図２（ａ）において、被写体２０１は、撮影範囲（被写界）に含まれる被写体のうち、焦点検出を行う被写体である。結像レンズ１３１は、光軸が平行な第１及び第２の結像レンズ２０２Ａおよび２０２Ｂが一体形成された構成を有する。また、ラインセンサ１３２は、第１及び第２のラインセンサ２０３Ａ及び２０３Ｂとを有している。

第１の結像レンズ２０２Ａによる被写界像が一対のラインセンサの一方である第１のラインセンサ２０３Ａで、第２の結像レンズ２０２Ｂによる被写界像が一対のラインセンサの他方である第２のラインセンサ２０３Ｂでそれぞれ検出される。第１及び第２のラインセンサ２０３Ａ及び２０３Ｂは個々の被写界像を光電変換し、被写界像の輝度に対応した電気信号を出力する。第１のラインセンサ２０３Ａが出力する電気信号をＡ像信号、第２のラインセンサ２０３Ｂが出力する電気信号をＢ像信号と呼ぶ。

第１及び第２の結像レンズ２０２Ａと２０２Ｂ、第１及び第２のラインセンサ２０３Ａと２０３Ｂは、それぞれ予め定められた基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。そのため、第１及び第２のラインセンサ２０３Ａ及び２０３Ｂから得られるＡ像信号及びＢ像信号を用い、三角測量の原理に基づいて被写体距離Ｌを測定することができる。

図２（ｂ）は、第１のラインセンサ２０３Ａをさらに詳細に示したものである。第１のラインセンサ２０３Ａは、４０個の長方画素が画素ピッチｐで隣接配置された構成を有する。第１のラインセンサ２０３Ａはさらに、電荷蓄積を制御するためのディジタル回路（不図示）を有し、一つの画素での蓄積電荷量が所定値に達すると他の画素の蓄積動作も停止するように構成されている。また、４０個の画素のうちどの画素で電荷蓄積を行うかをＣＰＵ１１０から設定することが可能である。この設定方法に特に制限はないが、有効とする画素には「１」を、無効とする画素には「０」を対応付けた４０ビットのデータを用い、各ビットを入力の１つとする４０個の論理ゲートを用いて各画素の有効無効を制御することができる。なお、第２のラインセンサ２０３Ｂの構成は、第１のラインセンサ２０３Ａと同等であるため説明を省略する。以下の説明では、第１のラインセンサ２０３Ａの画素１〜４０をＳＡ１〜ＳＡ４０、第２のラインセンサ２０３Ｂの画素１〜４０をＳＢ１〜ＳＢ４０と表記する。

図３（ａ）は被写体輝度の一例を、図３（ｂ）は図３（ａ）の被写体輝度から外測ＡＦセンサユニット１３０で得られるＡ像信号及びＢ像信号の一例を示す。図３の例では被写体距離が５０ｃｍ程度の近距離であり、被写体輝度の３０１の位置はＳＡ１３及びＳＢ２３で、３０２の位置はＳＡ２２及びＳＢ３２でそれぞれ検出されており、Ａ像信号とＢ像信号との位相差は１１画素に相当する。このような位相差を用い、三角測量の原理に基づいて被写体距離Ｌを計算することができる。

図３に示す例のように被写体距離Ｌが短い場合にはＡ像信号とＢ像信号との位相差が十分に大きく検出される。しかし、被写体距離Ｌが長い場合、特に被写体がレンズユニット１００の無限遠に対応する距離にいる場合などは、Ａ像信号とＢ像信号との位相差がほとんど検出されない。

次に、本実施形態における外測ＡＦセンサユニット１３０による焦点検出動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。
例えばデジタルビデオカメラ１０の電源が投入され、録画スタンバイ状態となった場合など、予め定められた状態になると、焦点検出動作が開始する。

Ｓ４０２で制御手段としてのＣＰＵ１１０は、ラインセンサ１３２でＡ像信号及びＢ像信号の取得に用いる画素（蓄積画素）を選択し、外測ＡＦセンサユニット１３０に設定する。この選択処理の詳細は後述するが、ここでは起動時のデフォルト値として、第１のラインセンサ２０３ＡではＳＡ５〜ＳＡ２５が、第２のラインセンサ２０３ＢではＳＢ５〜ＳＢ２５が選択されるものとする。

Ｓ４０３でＣＰＵ１１０は外測ＡＦセンサユニット１３０に対して蓄積開始を指示し、ラインセンサ１３２での電荷蓄積が開始される。Ｓ４０２において選択された画素（ＳＡ５〜ＳＡ２５、ＳＢ５〜ＳＢ２５）のいずれかにおける蓄積電荷量（電圧）が所定値に達すると、外測ＡＦセンサユニット１３０が有する制御回路により全画素の電荷蓄積動作が自動的に終了される（Ｓ４０４）。ここで、所定値は、飽和電荷量に近い任意の値に設定される。

Ｓ４０５でＣＰＵ１１０は、ラインセンサ１３２で蓄積された各画素の電荷量をＡ／Ｄ変換し、被写体輝度に応じたＡ像信号およびＢ像信号を得る。ここでは、第１のラインセンサ２０３ＡのＳＡ５〜ＳＡ２５と、第２のラインセンサ２０３ＢのＳＢ５〜ＳＢ２５で蓄積された電荷のみを読み出す。従って、Ａ像信号およびＢ像信号はいずれも２１画素の蓄積電荷量によって構成される。

Ｓ４０６でＣＰＵ１１０は取得したＡ像信号およびＢ像信号の相関演算を行い、両者の位相差（つまり、像信号が一致するシフト量）を算出する。Ｓ４０７でＣＰＵ１１０は、Ｓ４０６で算出した位相差の確からしさ、つまり信頼度を算出する。Ｓ４０８でＣＰＵ１１０は、Ｓ４０７で算出した信頼度に基づき、検出した位相差が正しいかどうかを判定し、正しいと判定された場合にはＳ４０６で算出した位相差を最終的な焦点検出結果とする。

Ｓ４０９で焦点検出終了指示が検出されればＣＰＵ１１０は焦点検出処理を終了し、検出されなければＣＰＵ１１０は処理をＳ４０２に戻して上述の処理を繰り返し行う。

次に、Ｓ４０２における蓄積画素の選択処理の具体例を図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。
Ｓ５０２でＣＰＵ１１０は、起動時の初回や、蓄積画素リセット時においては、Ｓ５０３へ移行して、初期設定として予め定められた画素（ここではＳＡ５〜ＳＡ２５およびＳＢ５〜ＳＢ２５）を選択する。

一方、Ｓ５０２において、初回でもなく、リセット時でもない場合、ＣＰＵ１１０はＳ５０４において、デジタルビデオカメラ１０の現在の動作モード（撮影モード）が、予め定められた近距離モードに含まれるか判定する。ここで、近距離モードとは、例えばマクロモード、人物撮影モード、追尾モード（特定被写体に合焦し続けるようなモード）のように、近距離での合焦精度が必要となりやすい撮影モードの集合であり、予め設定しておくことができる。また、近距離モードに含める撮影モードは、ユーザが変更可能であってもよい。

現在の撮影モードが近距離モードに含まれない場合、ＣＰＵ１１０は処理をＳ５０５へ移行させ、前回選択した画素と同じ画素を選択する。前回に初期選択画素が選択されていれば、再度初期選択画素が選択される。一方、Ｓ５０４において現在の撮影モードが近距離モードに含まれる場合、ＣＰＵ１１０は処理をＳ５０６に移行させ、例えばＲＡＭ１１２に記憶した前回の焦点検出結果を参照する。そして、ＣＰＵ１１０は、前回の焦点検出結果による被写体距離が予め定められた近距離閾値に満たない（例えば２ｍ未満）かどうか判別する。ここで、前回検出された被写体距離が近距離閾値以上であれば、ＣＰＵ１１０は処理をＳ５０５へ移行させ、前回と同じ画素を選択する。

一方、Ｓ５０６で前回検出された被写体距離が近距離閾値に満たない場合、ＣＰＵ１１０はＳ５０７及びＳ５０８の処理によって、蓄積画素の選択を更新する。まず、ＣＰＵ１１０は、Ｓ５０７において、Ａ像信号を取得するための画素を選択する。この選択処理の例について、図６を参照して説明する。本実施形態では、Ａ像信号を基準信号として用いる。そのため、ＣＰＵ１１０は、ラインセンサ２０３Ａの、レンズユニット１００の現在の視野に対応する範囲の画素を、Ａ像信号を取得するための画素として選択する。

上述の通り、外測ＡＦセンサユニット１３０は、記録や表示に用いる画像を撮像するための撮像素子１０９とは異なる位置に設けられ、それぞれの光軸が異なる。そのため、外測ＡＦセンサユニット１３０が焦点検出する領域の像は、視差の影響により撮像素子１０９上ではずれた位置に結像される。

視差の大きさは、光軸間の距離のみならず被写体距離にも影響を受ける。ここでは図６（ａ）に示すように撮像素子１０９の真横に外測ＡＦセンサユニット１３０が設置されているものとする。そして、レンズユニット１００の光軸上で、撮像素子１０９からの距離Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３とする）の位置に丸い被写体６０１が存在する場合を考える。

図６（ｂ）〜図６（ｄ）は、それぞれ被写体距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の場合におけるレンズユニット１００の視野６０２（撮像素子１０９の撮像範囲）と外測ＡＦセンサユニット１３０の結像レンズ１３１の視野６０３（ラインセンサ１３２の撮像範囲）とを示す。

被写体６０１はレンズユニット１００の光軸上に存在するため、被写体距離によらずレンズユニット１００の視野６０２の中心に存在する。しかし、視差の影響により、外測ＡＦセンサユニット１３０の結像レンズ１３１の視野６０３では、中心から少し左方にズレて観測され、このズレは被写体距離が短くなるほど大きくなる。

このように、外測ＡＦセンサユニット１３０では、同位置の被写体であっても、ラインセンサ１３２上で被写体が結像される位置が被写体距離に応じて変化する。そのため、ＣＰＵ１１０は、ラインセンサ２０３Ａにおいて、レンズユニット１００と撮像範囲が共通する範囲に含まれる画素を、Ａ像信号を取得するための画素として選択する。例えば被写体距離Ｌ２の場合、ＣＰＵ１１０はラインセンサ２０３Ａの画素のうち、図６（ｅ）において斜線で示した領域の画素をＡ像信号を取得するための画素として選択する。

被写体距離に応じてどの画素を選択するかは、被写体距離と選択画素とを対応付けたテーブルなどを不揮発性メモリ１１３に記憶しておくことができる。また、レンズユニット１００がズームレンズである場合、その倍率（画角）ごとにテーブルを用意しておけばよい。なお、テーブルは、被写体距離や画角の離散値ごとに設け、他の値については補間演算によって算出するようにしてもよい。レンズユニット１００がズームレンズでない場合には、画角の変化を考慮する必要はない。

また、焦点検出領域の位置がレンズユニット１００の光軸から水平方向に移動すると上述の観測位置のズレがより大きくなる。そのため、焦点検出領域を光軸上以外に設定可能な場合、焦点検出領域の位置（中心からの距離）に応じて選択画素の領域を補正する。

図５に戻り、ＣＰＵ１１０はＳ５０７においてＡ像信号用の画素を選択すると、次のＳ５０８でＢ像信号用の画素を選択する。この選択動作について、図７を参照して説明する。

ＣＰＵ１１０は、Ｓ５０８において、Ｓ５０６で取得した前回の被写体距離に応じてＢ像信号の取得用画素をラインセンサ２０３Ｂの画素から選択する。例えば、図７（ａ）に示すように、Ｓ５０７でＳＡ５〜ＳＡ２５がＡ像信号の取得用画素として選択されているとする。この場合、ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が１ｍ以上２ｍ未満の時には、Ａ像信号の取得用画素と同数かつ同位置の画素（ＳＢ５〜ＳＢ２５）に加え、当該画素に隣接する所定数の画素を、Ｂ像信号の取得用画素として選択する（図７（ｂ））。ここでは、ＳＢ５〜ＳＢ２５に加え、Ａ像信号の取得用画素の右端に対応する画素（ＳＢ２５）に隣接する所定数（ここでは４画素）をＢ像信号の取得用画素として選択する。つまり、ＣＰＵ１１０は、Ｂ像信号の取得用画素の範囲を右側に拡張してＳＢ５〜ＳＢ２９をＢ像信号の取得用画素として選択する。

また、ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が５０ｃｍ以上１ｍ未満の場合にはＳＢ５〜ＳＢ３３、前回検出された被写体距離が５０ｃｍ未満の場合はＳＢ５〜ＳＢ３８をＢ像信号の取得用画素として選択する。つまり、ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が短くなるほど、Ａ像信号の取得用画素と同数かつ同位置の画素に加えて選択する画素の数を増加させる。これは、Ａ像信号が基準となる像信号であるのに対して、Ｂ像信号はＡ像信号との位相差を検出するための像信号であり、近距離の被写体ほど位相差が大きくなる原理に基づいている。つまり、Ａ像信号とＢ像信号との位相差が大きくなる状況であっても良好な焦点検出精度（位相差検出精度）を得るため、Ｂ像信号の取得用画素の数を被写体距離が短くなるほど多くしている。これにより、被写体距離が短い場合のＡ像信号とＢ像信号とが重複する範囲を広く（Ｂ像信号の取得用画素において、Ａ像信号の取得用画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素の数を多く）することができる。その結果、Ａ像信号とＢ像信号のうち、位相差検出に用いることのできる信号の範囲が広くなるため、位相差検出精度（すなわち、焦点検出精度）を向上させることができる。また、被写体距離が短くない場合には、Ａ像信号とＢ像信号の位相差が大きくならないため、被写体距離が短い場合よりもＢ像信号の取得用画素の数を減少させることで、不要な演算を省くことができる。

なお、上述の例では、Ｓ５０６において、外測ＡＦセンサユニット１３０で検出された前回の被写体距離に基づいて被写体距離が近距離閾値に満たないかどうか判定した。しかし、近距離閾値に満たない距離の被写体に合焦するフォーカスレンズの位置で撮像された画像に基づいくコントラストＡＦ方式による焦点検出を行い、ＡＦ評価値が所定閾値より高い場合に被写体距離が近距離閾値未満と判定してもよい。

また、Ｓ５０４において、カメラの動作モードによって蓄積画素の選択を変更するかどうかを判定していたが、その他の条件によって判定してもよい。例えば、撮像素子１０９で順次撮像された画像や過去の焦点検出結果の時間変化に基づき、焦点検出対象の被写体の距離が連続的に増加もしくは減少していると判別された場合に、蓄積画素の選択を変更するようにしてもよい。
あるいは、Ｓ５０４を省略し、被写体距離が近距離閾値に満たない場合には蓄積画素の選択を行うように構成してもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は図５のＳ５０８におけるＢ像信号の取得用画素の選択処理を除き第１の実施形態と共通である。そのため、本実施形態に特徴的なＳ５０８の処理についてのみ説明する。

前回の被写体距離に応じてＢ像信号の取得用画素をラインセンサ２０３Ｂの画素から選択する点では第１の実施形態と共通する。しかし、被写体距離に応じてＢ像信号の取得用画素の数を増加させる第１の実施形態と異なり、本実施形態においてＣＰＵ１１０は、被写体距離に応じてＢ像信号の取得用画素の選択範囲を移動させる。

例えば、第１の実施形態と同様、図８（ａ）に示すように、Ｓ５０７でＳＡ５〜ＳＡ２５がＡ像信号の取得用画素として選択されているとする。

ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が１ｍ以上２ｍ未満の時、Ａ像信号の取得用画素と同数の画素であって、Ａ像信号の取得用画素の位置を右に所定画素数移動（ここでは４画素）した位置の画素をＢ像信号の取得用画素として選択する（図８（ｂ））。つまり、ＣＰＵ１１０は、ＳＡ５〜ＳＡ２５に対応する位置ＳＢ５〜ＳＢ２５を右に４画素移動した範囲の画素、すなわちＳＢ９〜ＳＢ２９をＢ像信号の取得用画素として選択する。

また、ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が５０ｃｍ以上１ｍ未満の場合にはＳＢ１３〜ＳＢ３３、前回検出された被写体距離が５０ｃｍ未満の場合にはＳＢ１８〜ＳＢ３８をＢ像信号の取得用画素として選択する（図８（ｃ）〜図８（ｄ））。このように、ＣＰＵ１１０は、前回検出された被写体距離が短くなるほど、Ｂ像信号の取得用画素の範囲を大きく移動させる。

近距離ではＡ像信号とＢ像信号の位相差が大きくなることを考慮して、第１の実施形態では、Ａ像信号の取得用画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が増えるようにＢ像信号の取得用画素の数を増やした（範囲を拡張した）。これに対し、本実施形態によれば、Ｂ像信号の取得用画素の数を増やさず（Ｂ像信号の取得用画素の範囲を拡張せず）、Ａ像信号の取得用画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される範囲が増えるようにＢ像信号の取得用画素の範囲を所定画素数移動する。そのため、本実施形態では第１の実施形態の効果に加え、特に被写体距離が短い場合における位相差検出に要する演算量を削減することができる。

なお、近距離の被写体が存在しなくなり、被写体距離が長く（例えば無限遠に）なった場合には、Ａ像信号とＢ像信号の位相差が急速に小さくなり、Ａ像信号とＢ像信号の一致度が非常に高くなる。そのため、選択されていない画素を使用しても無限遠の焦点検出は可能であり、蓄積制御の対象としなくても遠距離被写体の焦点検出精度は維持できる。

（その他の実施形態）
なお、第１及び第２の実施形態において、Ｂ像信号の取得用画素の範囲をラインセンサのどちらの方向に拡張もしくは移動させるかは、レンズユニット１００と外測ＡＦセンサユニット１３０との視差による被写体観測位置のズレの方向によって決定すればよい。また、範囲の拡張量及び移動量の増分は、被写体距離が短くなるほど大きくなるようにする。上述の例でも、図７（ｂ）から図７（ｃ）では４画素拡張もしくは移動しているのに対し、図７（ｃ）から図７（ｄ）では５画素拡張もしくは移動している。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (5)

1. 撮像光学系と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有する焦点検出装置であって、
   前記焦点検出光学系により形成された一対の被写界像を光電変換するための、複数の画素を有する一対のラインセンサであって、予め定められた基線長を有するように配置された一対のラインセンサと、
   前記一対のラインセンサの各々について、前記被写界像の光電変換に用いる複数の画素を選択する選択手段と、
   前記選択手段が選択した複数の画素により光電変換された一対の被写界像の信号の位相差から、焦点検出を行う被写体の距離を検出する検出手段と、を有し、
   前記選択手段は、前記検出手段によって前回検出された前記被写体の距離が所定の閾値に満たない場合に、
   前記一対のラインセンサのうち、基準とする一方については、前記撮像光学系と前記焦点検出光学系の撮像範囲が共通する範囲に含まれる複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの他方については、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同じ位置の画素を選択した場合よりも、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が多く含まれるように複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同数かつ同位置の複数の画素に加え、当該複数の画素に隣接する所定数の画素を、前記一対のラインセンサの前記他方において選択する、ことを特徴とする焦点検出装置。
2. 撮像光学系と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有する焦点検出装置であって、
   前記焦点検出光学系により形成された一対の被写界像を光電変換するための、複数の画素を有する一対のラインセンサであって、予め定められた基線長を有するように配置された一対のラインセンサと、
   前記一対のラインセンサの各々について、前記被写界像の光電変換に用いる複数の画素を選択する選択手段と、
   前記選択手段が選択した複数の画素により光電変換された一対の被写界像の信号の位相差から、焦点検出を行う被写体の距離を検出する検出手段と、を有し、
   前記焦点検出装置が、前記撮像光学系を有する撮像装置に設けられ、
   前記選択手段は、前記検出手段によって前回検出された前記被写体の距離が所定の閾値に満たない場合に、
   前記一対のラインセンサのうち、基準とする一方については、前記撮像光学系と前記焦点検出光学系の撮像範囲が共通する範囲に含まれる複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの他方については、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同じ位置の画素を選択した場合よりも、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が多く含まれるように複数の画素を選択し、
   前記選択手段は、前記撮像装置の動作モードが予め定められている近距離モードでない場合と、前記検出手段によって前回検出された前記被写体の距離が前記所定の閾値以上である場合には、前回選択した画素と同じ画素を選択することを特徴とする焦点検出装置。
3. 前記焦点検出装置が、前記撮像光学系を有する撮像装置に設けられ、
   前記撮像装置が、前記撮像装置が有する撮像素子によって撮像された、前記撮像光学系が結像する被写界像のコントラストに基づいて前記撮像光学系のフォーカスレンズを駆動することにより前記被写体の焦点検出を行う焦点検出手段を有し、
   前記選択手段は、前記焦点検出手段による前記被写体の焦点検出の結果、前記被写体の距離が前記所定の閾値に満たないと判別される場合に、前記検出手段によって前回検出された前記被写体の距離が所定の閾値に満たない場合と同様に前記複数の画素の選択を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置。
4. 撮像光学系と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有する焦点検出装置の制御方法であって、
   前記焦点検出光学系により形成された一対の被写界像を光電変換するための、複数の画素を有する一対のラインセンサであって、予め定められた基線長を有するように配置された一対のラインセンサの各々について、前記被写界像の光電変換に用いる複数の画素を選択手段が選択する選択工程と、
   検出手段が、前記選択工程において選択された複数の画素により光電変換された一対の被写界像の信号の位相差から、焦点検出を行う被写体の距離を検出する検出工程と、を有し、
   前記選択工程では、前記検出工程によって前回検出された前記被写体の距離が所定の閾値に満たない場合に、
   前記一対のラインセンサのうち、基準とする一方については、前記撮像光学系と前記焦点検出光学系の撮像範囲が共通する範囲に含まれる複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの他方については、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同じ位置の画素を選択した場合よりも、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が多く含まれるように複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同数かつ同位置の複数の画素に加え、当該複数の画素に隣接する所定数の画素を、前記一対のラインセンサの前記他方において選択する、ことを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
5. 撮像装置が有する撮像光学系と光軸が重複しないように配置される焦点検出光学系を有し、前記撮像装置に設けられる焦点検出装置の制御方法であって、
   前記焦点検出光学系により形成された一対の被写界像を光電変換するための、複数の画素を有する一対のラインセンサであって、予め定められた基線長を有するように配置された一対のラインセンサの各々について、前記被写界像の光電変換に用いる複数の画素を選択手段が選択する選択工程と、
   検出手段が、前記選択工程において選択された複数の画素により光電変換された一対の被写界像の信号の位相差から、焦点検出を行う被写体の距離を検出する検出工程と、を有し、
   前記選択工程では、前記検出工程によって前回検出された前記被写体の距離が所定の閾値に満たない場合に、
   前記一対のラインセンサのうち、基準とする一方については、前記撮像光学系と前記焦点検出光学系の撮像範囲が共通する範囲に含まれる複数の画素を選択し、
   前記一対のラインセンサの他方については、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素と同じ位置の画素を選択した場合よりも、前記一対のラインセンサの前記一方で選択された複数の画素に結像される被写界像と同じ被写界像が結像される画素が多く含まれるように複数の画素を選択し、
   また、前記選択工程では、前記撮像装置の動作モードが予め定められている近距離モードでない場合と、前記検出工程によって前回検出された前記被写体の距離が前記所定の閾値以上である場合には、前回選択した画素と同じ画素を選択することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。

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