JP5845660B2 - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

従来より、撮像素子に一対の焦点検出用画素列を備え、一対の焦点検出用画素列から出力される第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関量を演算し、相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、デフォーカス量を算出する焦点検出装置が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０１１−９０１４３号公報

しかしながら、従来技術では、撮像素子に焦点検出用画素を備える構成のため、焦点検出画素の測距瞳が射出瞳よりも大きくなる場合があり、デフォーカス量が同じ場合でも、絞り値に応じて、一対の焦点検出用画素列から出力される第１データ列と第２データ列とのずれ量が大きく異なってしまう場合があった。そのため、絞り値によっては、第１データ列と第２データ列とのずれ量に対して、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲が小さくなりすぎてしまい、デフォーカス量を算出できない場合や、反対に、第１データ列と第２データ列とのずれ量に対して、シフト範囲が大きくなりすぎてしまい、デフォーカス量を算出するために要する時間が長くなってしまう場合があった。

本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態を良好に検出することが可能な焦点検出装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明の第１の観点に係る焦点検出装置は、光学系による像の画像信号を出力する撮像用画素（２２１）と、瞳分割された第１の光束および第２の光束から複数の第１焦点検出信号および複数の第２焦点検出信号をそれぞれ出力する複数の焦点検出用画素（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）とを有する撮像部（２２）と、前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号とを相対的にシフトさせて前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号との間の相関量を算出し、前記相関量から前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部（２１）と、前記撮像部に入射する前記光束を制限する絞り（３４）と、前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を相対的にシフトさせるシフト範囲を前記絞りの絞り値に基づいた式を用いて算出し、前記シフト範囲で前記相関量を算出する制御部（２１）と、を備える。

［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記絞り（３４）の絞り値と、基準絞り値における基準シフト範囲とから、前記シフト範囲を算出するように構成することができる。

［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記撮像用画素（２２１）により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部（２１）をさらに備えるように構成することができる。

［４］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上である場合に、前記シフト範囲よりも狭い第２シフト範囲を前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいた式を用いて算出し、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出するように構成することができる。

［５］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、焦点調節レンズ（３２）の合焦位置への駆動が行われている場合に、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上であるかを判断し、前記判断結果に基づいて、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出するか否かを決定するように構成することができる。

［６］本発明の第２の観点に係る焦点検出装置は、光学系による像の画像信号を出力する撮像用画素（２２１）と、瞳分割された第１の光束および第２の光束から複数の第１焦点検出信号および複数の第２焦点検出信号をそれぞれ出力する複数の焦点検出用画素（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）とを有する撮像部（２２）と、前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号とを相対的にシフトさせて前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号との間の相関量を算出し、前記相関量から前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部（２１）と、前記撮像部に入射する前記光束を制限する絞り（３４）と、前記絞りの絞り値に基づいて、前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を相対的にシフトさせるシフト範囲を決定し、前記シフト範囲で前記相関量を算出する第１制御処理を行う制御部（２１）と、を備え、前記制御部は、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上である場合において、前記光学系の焦点状態が合焦状態ではない場合には、検出された前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、前記シフト範囲よりも狭い第２シフト範囲を決定し、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出する第２制御処理を繰り返し行い、前記第１制御処理および前記第２制御処理はともに、前記焦点検出用画素からそれぞれ出力された前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を用いて行われる。
［７］本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備える。

本発明によれば、光学系の焦点状態を良好に検出することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。 図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。 図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。 図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図９は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１０（Ａ）は、絞り値がＦ２．８である場合の射出瞳と焦点検出画素の測距瞳との関係の一例を示す図であり、図１０（Ｂ）は、絞り値がＦ２．８である場合の第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。 図１１（Ａ）は、絞り値がＦ５．６である場合の射出瞳と焦点検出画素の測距瞳との関係の一例を示す図であり、図１１（Ｂ）は、絞り値がＦ５．６である場合の第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された絞り値に応じた開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンやユーザがカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。

図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。

なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。

ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。

また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータ（以下、第１データ列、第２データ列ともいう）が得られる。そして、第１データ列および第２データ列に対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ずれ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ずれ量を検出することができる。

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。なお、位相差検出方式による像ずれ量の検出、およびデフォーカス量の算出方法の詳細については後述する。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これら５つの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。なお、焦点評価値のピークを検出するために用いられる焦点評価値の数を、上述のように５つとすることが好適であるが、５つに限定するものではなく、３つ以上であればよい。たとえば、３つの焦点評価値を取得し、これら焦点評価値が、１回上昇した後、さらに、１回下降して推移した場合に、これら３つの焦点評価値を用いて、焦点評価値のピークを検出する構成としてもよい。

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、たとえば、撮影者により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンが半押しされることで開始される。また、以下においては、ワンショットモード、すなわち、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードが選択されている場面を例示して説明を行なう。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、絞り値の取得が行われ、続くステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で取得された絞り値に基づいて、第１シフト演算範囲を決定するための処理が行われる。

ここで、図１０、図１１を参照して、絞り値と、一対のデータ列のずれ量との関係について説明する。図１０（Ａ）は、絞り値がＦ２．８である場合の射出瞳３４と焦点検出画素の測距瞳３４１，３４２との関係の一例を示す図であり、図１１（Ａ）は、絞り値がＦ５．６である場合の射出瞳３４と焦点検出画素の測距瞳３４１，３４２との関係の一例を示す図である。なお、図１０（Ａ）および図１１（Ａ）はともに、デフォーカス量がたとえば同じく１ｍｍである場面（フォーカスレンズ３２のレンズ位置が合焦位置まで像面移動量でたとえば同じく１ｍｍの距離にある場面）を例示している。

図１１（Ａ）に示す例と比べると、図１０（Ａ）に示す例では、絞り値がＦ２．８であり、射出瞳３４が大きいため、測距瞳３４１，３４２の大部分が射出瞳３４に含まれている。そのため、図１０（Ａ）に示す例では、射出瞳３４に含まれる測距瞳３４１，３４２の受光領域も大きく、測距瞳３４１の受光領域の重心位置３５１（測距瞳３４１，３４２の受光領域の重心点の位置）と、測距瞳３４１の受光領域の重心位置３５２との間の重心間距離Ｌ_１も長くなる。一方、図１０（Ａ）に示す例と比べると、図１１（Ａ）に示す例では、絞り値がＦ５．６であり、射出瞳３４が小さいため、射出瞳３４に含まれる測距瞳３４１，３４２の受光領域も小さい。そのため、図１１（Ａ）に示す例では、測距瞳３４１の受光領域の重心位置３５１と測距瞳３４２の受光領域の重心位置３５２との間の重心間距離Ｌ_２も短くなる。

また、図１０（Ｂ）は、絞り値がＦ２．８である場合における、一対の焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力された第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフであり、図１１（Ｂ）は、絞り値がＦ５．６である場合における、一対の焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力された第１データ列および第２データ列の信号強度の一例を示すグラフである。なお、図１０（Ａ）および図１１（Ａ）と同様に、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）もともに、デフォーカス量がたとえば同じく１ｍｍである場面を例示している。また、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）において、横軸は、焦点検出用画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各画素の画素位置を示している。

図１０（Ｂ）に示すように、絞り値がＦ２．８の場合では、図１１（Ｂ）に示す絞り値がＦ５．６である場合と比べて、測距瞳３４１，３４２の受光領域の重心位置３５１，３５２間の重心間距離Ｌ_１が長いため、第１データ列と第２データ列との間のずれ量Ｗ_１は大きくなる。一方、図１１（Ｂ）に示すように、絞り値がＦ５．６である場合では、図１０（Ｂ）に示す絞り値がＦ２．８である場合と比べて、測距瞳３４１，３４２の受光領域の重心位置３５１，３５２間の重心間距離Ｌ_２が短いため、第１データ列と第２データ列との間のずれ量Ｗ_２は小さくなる。このように、デフォーカス量が同じ場合でも、絞り値に応じて、第１データ列と第２データ列との間のずれ量が異なる場合がある。

本実施形態では、後述するように、所定のシフト範囲において、第１データ列と第２データ列とをシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との相関量を算出し、該相関量の極値が得られるシフト量を、第１データ列と第２データ列とのずれ量として検出する。そのため、上述したように、絞り値に応じて、第１データ列と第２データ列との間のずれ量が変わってしまうと、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲が、第１データ列と第２データ列とのずれ量に対して、小さくなりすぎてしまい、デフォーカス量が算出できなくなってしまう場合や、また、シフト範囲が大きくなりすぎてしまい、デフォーカス量を算出する時間が長くなってしまう場合がある。

そこで、ステップＳ１０２では、第１データ列と第２データ列との間のずれ量を適切に検出することができるように、カメラ制御部２１は、下記式（１）に示すように、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲を、絞り値に基づいて、第１シフト演算範囲Ｓｎａとして決定する。
Ｓｎａ＝Ｓｏ×（ｋ１／ｋ２） ・・・（１）
なお、上記式（１）において、Ｓｏは、第１シフト演算範囲を決定するための基準となるシフト範囲であり、たとえば、絞り値がＦ５．６、デフォーカス量が１ｍｍである場合に、第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせることで、第１データ列と第２データ列との間の相関量の極値を得ることができるシフト範囲（絞り値がＦ５．６であり、フォーカスレンズ３２のレンズ位置が合焦位置まで像面移動量で１ｍｍの距離にある場合に、相関量の極値を得ることができるシフト範囲）とすることができる。また、Ｓｏは、上述した範囲に限定されず、たとえば、所定の絞り値において、デフォーカス量が５ｍｍである場合に、第１データ列と第２データ列との相関量の極値を得ることができるシフト範囲とすることもできる。また、上記式（１）において、ｋ１は、相関量の極値が得られるシフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数（変換係数については後述する。）のうち、基準となるシフト範囲Ｓｏの絞り値に対応する変換係数であり、たとえば、基準となるシフト範囲Ｓｏが、絞り値がＦ２．８、デフォーカス量が１ｍｍである場合に、相関量の極値を得ることができるシフト範囲として設定されている場合には、ｋ１は、絞り値Ｆ２．８に対応する変換係数となる。さらに、上記式（１）において、ｋ２は、相関量の極値が得られるシフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数のうち、ステップＳ１０１で取得された絞り値に対応する変換係数である。

たとえば、基準となるシフト範囲Ｓｏが、絞り値がＦ５．６、デフォーカス量が１ｍｍである場合に相関量の極値を得ることができるシフト範囲であり、ステップＳ１０１で取得された絞り値がＦ２．８である場合において、絞り値Ｆ５．６における変換係数ｋ１が、たとえば絞り値Ｆ２．８における変換係数ｋ２の２倍の値となる場合には、上記式（１）に基づいて、第１シフト演算範囲Ｓｎａを、絞り値Ｆ５．６におけるシフト範囲Ｓｏの２倍の大きさの範囲として決定することができる。なお、Ｓｎａ，Ｓｏはともに整数であり、本実施系形態では第１シフト演算範囲Ｓｎａを求める際に、Ｓｏ×（ｋ１／ｋ２）の小数部分を丸め、Ｓｎａを整数として算出する。

なお、第１シフト演算範囲を決定する方法は、上述した方法に特に限定されず、たとえば、絞り値に応じた変換係数と絞り値とはほぼ線形の関係を有するため、シフト量をデフォーカス量に変換するための変換係数に代えて、絞り値をそのまま用いて、第１シフト演算範囲を決定してもよい。具体的には、下記式（２）に基づいて、第１シフト演算範囲Ｓｎａを決定してもよい。
Ｓｎａ＝Ｓｏ×（ｆ１／ｆ２） ・・・（２）
なお、上記式（２）において、ｆ１は、基準となるシフト範囲Ｓｏにおける絞り値であり、ｆ２は、ステップＳ１０１で取得された絞り値である。

そして、ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０２で決定した第１シフト演算範囲において、デフォーカス量演算が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから読み出した第１データ列および第２データ列に基づいて、像ずれ検出演算処理(相関演算処理)を行い、第１データ列と第２データ列とのずれ量を演算し、算出したずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。

具体的には、まず、カメラ制御部２１は、各焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから読み出した第１データ列ａ_１，ａ_２，．．．，ａ_ｎと、第２データ列ｂ_１，ｂ_２，．．．ｂ_ｎとを、ステップＳ１０２で決定した第１シフト演算範囲において、一次元状に相対的にシフトさせながら、下記式（３）に示す相関演算を行う。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ａ（ｎ＋ｋ）−ｂ（ｎ）｜ …（３）
なお、上記式（３）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示す。また、像ずらし量ｋは整数であり、焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの画素間隔を単位としたシフト量である。また、本実施形態では、第１シフト演算範囲において、第１データ列と第２データ列とをシフトさせて、相関演算を行うため、像ずらし量ｋは、第１シフト演算範囲内において、第１データ列と第２データ列とをシフトできるシフト量に制限される。なお、上記式（３）の演算結果においては、第１データ列と第２データ列との間の相関が高いシフト量において、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。

次いで、カメラ制御部２１は、以下の下記式（４）〜（７）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘを求める。なお、下記式に示すＣ（ｋｊ）は、上記式（３）で得られた相関量Ｃ（ｋ）のうち最も小さい値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ …（４）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜ …（５）
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ …（６）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝ …（７）

さらに、カメラ制御部２１は、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘの信頼度について判定を行う。たとえば、カメラ制御部２１は、一対のデータ列の相関度が低い場合は内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなるため、Ｃ（ｘ）が所定の閾値以上の場合に、算出されたシフト量の信頼度が低いと判定することができる。また、カメラ制御部２１は、Ｃ（ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたシフト量の信頼度が低いと判定することができる。さらに、カメラ制御部２１は、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたシフト量の信頼度が低いと判定することができる。

そして、カメラ制御部２１は、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘに基づいて、下記式（８）に従い、デフォーカス量ｄｆを算出する。
ｄｆ＝ｘ・ｋ・ｐ …（８）
なお、上記式（８）において、ｋは、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘをデフォーカス量に変換するための変換係数である。上述したように、絞り値に応じて、相関量の極値が得られるシフト量は異なるため、変換係数は、絞り値に応じて予め設定されている。また、ｐは焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのピッチ幅によって定まる定数である。

次に、ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の演算が行われ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、レンズ駆動量が取得され、取得されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される。

そして、ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３またはステップＳ１０６におけるデフォーカス量演算の演算結果に基づいて、第１シフト演算範囲よりも狭い第２シフト演算範囲を決定するための処理が行わる。また、続くステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０５で決定した第２シフト演算範囲おいて、デフォーカス量演算が実行される。このように、本実施形態では、ステップＳ１０４においてフォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が開始された場合も、ステップＳ１０５，Ｓ１０６で、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、デフォーカス量を算出するための処理が実行される。

ここで、第１データ列と第２データ列との間のずれ量は、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくほど小さくなる。そのため、第１データ列と第２データ列との間の相関量を演算するためのシフト範囲も、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくにつれて小さくすることができる。そこで、ステップＳ１０５では、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動に応じて、相関量を演算するためのシフト範囲を適切な大きさの範囲とするために、ステップＳ１０３またはステップＳ１０６で得られたデフォーカス量演算の演算結果に基づいて、下記式（９）の関係を満たす、第２シフト演算範囲Ｓｎｐを決定する。
Ｓｎｐ≦｜Ｓｆ｜＋Ｓｐ（但し、Ｓｎｐ＜Ｓｎａ） ・・・（９）
なお、上記式（９）において、Ｓｆは、ステップＳ１０３またはステップＳ１０６のデフォーカス量演算で得られた相関量の極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘである。また、Ｓｐは、相関量の極小値Ｃ（ｘ）を検出するために少なくとも必要なシフト範囲であり、たとえば、３点内挿法により相関量の極小値Ｃ（ｘ）を求める場合には、第１データ列と第２データ列とを相対的にシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関量を３点取ることができるシフト範囲とすることができる。

また、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくほどシフト範囲を小さくすることができるため、本実施形態では、第２シフト演算範囲Ｓｎｐを、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動前に決定された第１シフト演算範囲Ｓｎａよりも小さい範囲として決定する。なお、第２シフト演算範囲Ｓｎｐは整数であり、本実施形態で第２シフト演算範囲Ｓｎｐを求める際は、Ｓｆの小数部分を丸め、第２シフト演算範囲Ｓｎｐを整数として算出する。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０５で決定された第２シフト演算範囲において、デフォーカス量演算が実行される。なお、ステップＳ１０６のデフォーカス量演算は、第２シフト演算範囲において、第１データ列と第２データ列とをシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関演算を行うこと以外は、ステップＳ１０４のデフォーカス量演算と同様の方法で行うことができる。

そして、ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、合焦判定が行われる。本実施形態では、たとえば、ステップＳ１０６で算出されたデフォーカス量が所定値以下である場合に、合焦と判定され、ステップＳ１０８に進む。一方、デフォーカス量が所定値を超え、合焦と判定されない場合は、ステップＳ１０５に戻り、デフォーカス量が所定値以下となるまで、第２シフト演算範囲の決定と、第２シフト演算範囲におけるデフォーカス量演算とが繰り返し実行される。

なお、合焦と判定されずに、ステップＳ１０５に戻った場合、フォーカスレンズ３２のレンズ位置は、前回、第２シフト演算範囲が決定された時点よりも、合焦位置により近づいている。そのため、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０５で新たに第２シフト演算範囲を決定する際には、上記式（９）に基づいて、第２シフト演算範囲を、前回決定された第２シフト演算範囲よりも小さい範囲に決定する。このように、本実施形態では、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくほど、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲を小さくすることができる。

そして、ステップＳ１０７で合焦と判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。これにより、カメラ１の動作が終了する。

以上のように、本実施形態では、絞り値に基づいて、第１シフト演算範囲を決定し、決定した第１シフト演算範囲において、一対の焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力された第１データ列と第２データ列とをシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関量を検出して、相関量の極値が得られるシフト量を検出する。このように、本実施形態では、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲を、絞り値に応じて決定することで、絞り値によっては、第１データ列と第２データ列とのずれ量に対して、シフト範囲が小さくなりすぎてしまい、デフォーカス量が算出できなくなってしまうことを有効に防ぐことができるため、焦点検出精度の向上を図ることができる。また、第１データ列と第２データ列とをシフトさせるシフト範囲を絞り値に応じて決定することで、絞り値によっては、第１データ列と第２データ列とのずれ量に対して、シフト範囲が大きくなりすぎてしまい、デフォーカス量を算出する時間が長くなってしまうことを有効に防止することができるため、焦点検出におけるレスポンスの向上を図ることができる。

また、本実施形態では、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動を行っている間に、デフォーカス量演算の演算結果に基づいて、第１シフト演算範囲よりも小さい第２シフト演算範囲を決定し、決定した第２シフト演算範囲において、デフォーカス量演算を実行する。特に、本実施形態では、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくほど、第１データ列と第２データ列との間のずれ量が小さくなるため、フォーカスレンズ３２が合焦位置に近づくにつれて、第２シフト演算範囲を小さい範囲となるように決定する。これにより、本実施形態では、デフォーカス量を算出する時間をより短縮することができる。そのため、たとえば、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動するまでの間において、デフォーカス量演算を行う回数を増やすことができ、焦点検出精度をより高めることもできる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、絞り値に応じて第１シフト演算範囲を決定する際に、上記式（１）に示すように、所定の絞り値に対応する所定のシフト範囲Ｓｏを基準として、第１シフト演算範囲を算出しているが、たとえば、コンティニュアスモードにて連写撮影を行う際には、連写撮影の撮影速度を考慮して、基準となるシフト範囲Ｓｏを通常よりも小さな範囲に設定することで、第１シフト演算範囲を通常よりも小さい範囲とする構成としてもよい。また、フォーカスレンズ３２の現在のレンズ位置でデフォーカス量を算出できない場合に、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、異なるレンズ位置でデフォーカス量の算出を行うスキャン動作においては、焦点検出精度を高めるため、基準となるシフト範囲Ｓｏを通常よりも大きな範囲に設定することで、第１シフト演算範囲を通常よりも大きな範囲とする構成としてもよい。この場合、第１シフト演算範囲を通常よりも大きな範囲とすることで、デフォーカス量を算出する時間が長くなってしまう場合には、焦点検出精度とデフォーカス量の算出時間とのバランスを加味した上で、たとえば、第１データ列と第２データ列とを１画素間隔でシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関演算を行うのではなく、第１データ列と第２データ列とを２画素間隔でシフトさせながら、第１データ列と第２データ列との間の相関演算を行う構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が行われている間、デフォーカス量演算の演算結果に基づいて、第２シフト演算範囲を決定し、決定した第２シフト演算範囲において、デフォーカス量演算を行う構成を例示したが、この場合、さらに、デフォーカス量演算の演算結果の信頼度を判断し、信頼度が所定値以上であると判断した場合にのみ、デフォーカス量演算の演算結果に基づいて、第２シフト演算範囲を決定し、決定した第２シフト演算範囲において、デフォーカス量演算を行う構成としてもよい。また、この場合、デフォーカス量演算の演算結果の信頼度が所定値未満であると判断された場合には、偽合焦を有効に防止するため、絞り値に基づいて決定した第１シフト演算範囲においてデフォーカス量演算を行う構成としてもよい。また、コンティニュアスモードにおいて連写撮影を行う場合やスキャン動作を行う場合など、カメラ１の動作により、第１シフト演算範囲を決定する際に基準となるシフト範囲Ｓｏの大きさが変わる場合には、第１シフト演算範囲Ｓｎａおよび第２シフト演算範囲Ｓｐｎのうち小さい範囲において、デフォーカス量演算を行う構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、位相差検出方式により焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に加えて、たとえば、位相差検出方式により焦点検出を行い、位相差検出方式では焦点状態を検出できない場合に、コントラスト検出方式により焦点検出を行う構成としてもよい。あるいは、位相差検出方式により焦点検出を行い、位相差検出方式では焦点状態を検出できない場合に、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式により焦点検出とを同時に行う構成としてもよい。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２４…メモリ
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (7)

1. 光学系による像の画像信号を出力する撮像用画素と、瞳分割された第１の光束および第２の光束から複数の第１焦点検出信号および複数の第２焦点検出信号をそれぞれ出力する複数の焦点検出用画素とを有する撮像部と、
   前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号とを相対的にシフトさせて前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号との間の相関量を算出し、前記相関量から前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
   前記撮像部に入射する前記光束を制限する絞りと、
   前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を相対的にシフトさせるシフト範囲を前記絞りの絞り値に基づいた式を用いて算出し、前記シフト範囲で前記相関量を算出する制御部と、を備える焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記絞りの絞り値と、基準絞り値における基準シフト範囲とから、前記シフト範囲を算出する焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置であって、
   前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部をさらに備える焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上である場合に、前記シフト範囲よりも狭い第２シフト範囲を前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいた式を用いて算出し、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出する焦点検出装置。
5. 請求項４に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、焦点調節レンズの合焦位置への駆動が行われている場合に、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上であるかを判断し、前記判断結果に基づいて、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出するか否かを決定する焦点検出装置。
6. 光学系による像の画像信号を出力する撮像用画素と、瞳分割された第１の光束および第２の光束から複数の第１焦点検出信号および複数の第２焦点検出信号をそれぞれ出力する複数の焦点検出用画素とを有する撮像部と、
   前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号とを相対的にシフトさせて前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号との間の相関量を算出し、前記相関量から前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
   前記撮像部に入射する前記光束を制限する絞りと、
   前記絞りの絞り値に基づいて、前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を相対的にシフトさせるシフト範囲を決定し、前記シフト範囲で前記相関量を算出する第１制御処理を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記相関量の極値が得られるシフト量が検出されており、かつ、前記相関量の算出結果の信頼度が所定値以上である場合において、前記光学系の焦点状態が合焦状態でない場合には、検出された前記相関量の極値が得られるシフト量に基づいて、前記シフト範囲よりも狭い第２シフト範囲を決定し、前記第２シフト範囲で前記相関量を算出する第２制御処理を繰り返し行い、
   前記第１制御処理および前記第２制御処理はともに、前記焦点検出用画素からそれぞれ出力された前記第１焦点検出信号および前記第２焦点検出信号を用いて行われる焦点検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
   

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