JP6053479B2 - 焦点検出装置、撮像装置、撮像システム、および、焦点検出方法 - Google Patents

焦点検出装置、撮像装置、撮像システム、および、焦点検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、一つのマイクロレンズを共有する複数の画素を備えた撮像素子を用いて瞳分割像を取得することにより、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置に関する。
従来から、1つのマイクロレンズ(以下「ML」という。)に対応する1つの画素において、複数の分割した光電変換部(以下「PD」という。)を有し、撮像とともに位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置(撮像装置)が知られている。
特許文献1には、分割されたPD(以下、「分割PD」という。)により瞳分割された画像信号を取得し、位相差方式の焦点検出処理を行う構成が開示されている。また特許文献1の構成では、同一のマイクロレンズに対応する分割PDの出力加算値を1画素の出力として扱うことにより撮像用画像信号を取得する。
特許文献2には、分割画素構造における高感度特性改善のために非破壊読み出しにより分割PDの一部の電荷読み出しを行った後、各分割PDの加算値を読み出し、演算により他方の分割PDの画素値を推定する方法が開示されている。
特開2001−83407号公報 特許第4691930号
特許文献1、2に開示された分割PDが飽和すると、隣接する分割PDに飽和分の電荷が漏れ込む。このため、飽和している分割PDと同一のマイクロレンズに対応する他の分割PDの信号は、飽和電荷の漏れ込みにより位相差像の像崩れを引き起こす。このため、焦点検出前にそれぞれの分割PDにおける飽和検出を行い、それぞれの分割PDの飽和を考慮した焦点検出処理を行うことが望まれる。
しかしながら、特許文献2の構成において、飽和検出前に各分割PDの信号を輝度成分信号に変換すると、輝度成分信号同士の演算から他の輝度成分信号を算出することになり、算出された輝度成分信号に対応する各分割PDの本来の信号を知ることができない。この結果、高精度な焦点検出を行うことは困難である。
そこで本発明は、焦点検出精度を向上させた焦点検出装置、撮像装置、撮像システム、および、焦点検出方法を提供する。
本発明の一側面としての焦点検出装置は、一つのマイクロレンズを共有する第1の画素および第2の画素を備えた撮像素子からの信号を用いて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記第1の画素から得られた第1の信号の飽和検出を行う第1の飽和検出手段と、前記第2の画素から得られた第2の信号の飽和検出を画素毎に行う第2の飽和検出手段と、前記飽和検出の後に複数の前記第1の信号および複数の前記第2の信号をそれぞれ加算した輝度信号を生成する輝度生成手段と、前記輝度信号に基づいて相関演算を行う演算手段とを有する。
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記焦点検出装置を有する。
本発明の他の側面としての撮像システムは、前記撮像装置と前記撮像装置に着脱可能なレンズユニットとを有する。
本発明の他の側面としての焦点検出方法は、一つのマイクロレンズを共有する第1の画素および第2の画素を備えた撮像素子からの信号を用いて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出方法であって、前記第1の画素から得られた第1の信号の飽和検出を行うステップと、前記第2の画素から得られた第2の信号の飽和検出を画素毎に行うステップと、前記飽和検出の後に複数の前記第1の信号および複数の前記第2の信号をそれぞれ加算した輝度信号を生成するステップと、前記輝度信号に基づいて相関演算を行うステップとを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、焦点検出精度を向上させた焦点検出装置、撮像装置、撮像システム、および、焦点検出方法を提供することができる。
本実施例における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施例における固体撮像素子の単位画素セルの平面図である。 本実施例におけるB像用画素信号の算出を説明するタイミングチャートである。 本実施例におけるB像算出部の回路構成図である。 本実施例におけるA像輝度生成部の回路構成図である。 本実施例における分割PDの画素値を用いて焦点検出動作(合焦動作)を行う場合の概念図である。 本実施例におけるCPUの撮影動作を示すフローチャートである。 本実施例におけるライブビュー動作のサブルーチンを示すフローチャートである。 本実施例におけるAF動作時のサブルーチンを示すフローチャート図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
まず、図1を参照して、本実施例における撮像装置の構成について説明する。図1は、撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。撮像装置100は、一つのマイクロレンズを共有する複数の画素(第1の画素、第2の画素)を備えた撮像素子(固体撮像素子102)を用いて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置を有する。
図1において、101は、ピントを調整するためのフォーカシングレンズを含む光学レンズ群、シャッター、絞り、および、レンズ制御部などを備えて構成される光学系ユニットである。光学系ユニット101は、後述の駆動制御部113の出力に基づいて駆動制御される。102は、後述の単位画素セルが2次元マトリクス状に配列された固体撮像素子である。固体撮像素子102の露光量は、光学系ユニット101に設けられたシャッターの動作により制御される。なお本実施例において、光学系ユニット101は、撮像装置100と一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。本実施例は、例えば、撮像装置100(撮像装置本体)に着脱可能なレンズ装置(光学系ユニット101)を、撮像装置100に取り付けた撮像システムにも適用可能である。
続いて、図2を参照して、本実施例における固体撮像素子102の単位画素セルについて説明する。図2は、単位画素セルの平面図である。図2において、1は固体撮像素子102の内部に配列された単位画素セルである。1a、1bは、それぞれ、光電変換素子(PD)を含む画素である。画素1a、1bからの信号は、それぞれ個別に出力できるように構成されている。また、画素1a、1bの上面には、同色のカラーフィルタが配設されている。
2はマイクロレンズである。一つのマイクロレンズ2の下に配置されている複数の画素1a、1bは、同一のマイクロレンズ2を介して入射光を取り込む分割PDとして扱われる。画素1a、1bは、その配置により、瞳分割して得られた複数の異なる像(A像用画素信号、B像用画素信号)を得ることができる。A像用画素信号およびB像用画素信号は、固体撮像素子102の内部で加算して読み出すことが可能であり、加算して読み出された画素信号を撮像用画素信号とする。
固体撮像素子102には、前述のように、単位画素セル1がベイヤー配列で繰り返し(2次元状に)配置されている。固体撮像素子102は、単位画素セル1中に構成される分割PD(画素1a、1b)に蓄積された電荷を選択的に非破壊で、または、同一のマイクロレンズ2の下に存在する分割PD(画素1a、1b)に蓄積された値を加算して読み出すことができる。ここで「非破壊」とは、特定の画素から画素信号が読み出された後にもその画素に画素信号が保持されている状態をいう。固体撮像素子102は、水平方向における1ライン分のA像用画素信号の読み出し(非破壊読み出し)を行った後、同一ラインのA像用画素信号とB像用画素信号の加算読み出しを順次行う。
A/D変換部103は、固体撮像素子102から出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して信号分離部104に出力する。信号分離部104(信号分離手段)は、入力された画素信号の種別を判定する。そして信号分離部104は、画素信号がA像用画素信号である場合、画素信号をA像飽和検出部105(第1の飽和検出手段)に出力する。一方、信号分離部104は、画素信号が撮像用画素信号(A像用画素信号とB像用画素信号の加算信号)である場合、画素信号をB像算出部107に出力する。このように信号分離部104は、A像用画素信号(第1の信号)、および、A像用画素信号とB像用画素信号(第2の信号)との加算信号である撮像用画素信号(第3の信号)を順次入力し、A像用画素信号と撮像用画素信号とを分離する。
A像飽和検出部105(第1の飽和検出手段)は、画素1a(第1の画素)から得られたA像用画素信号(第1の信号)の飽和検出を行う。すなわちA像飽和検出部105は、入力された画素信号(A像用画素信号)が所定の飽和レベルに達しているか否かを判定し、この画素信号に飽和ビットを付加して遅延ライン106に出力する。A像飽和検出部105は、入力された画素信号が所定の飽和レベルに達している場合には、この画素信号が飽和画素であると判定する。このときA像飽和検出部105は、この画素信号の最上位ビット(MSB)または最下位ビット(LSB)に、飽和ビットとしての1を付与する。なお、飽和ビットの付与に関しては、画素信号の一部を飽和ビットとして取り扱うように構成してもよい。また、飽和ビットの極性についても限定されるものではない。
A像飽和検出部105から出力されたA像用画素信号は、遅延ライン106(記憶手段)に入力される。遅延ライン106は、A像飽和検出部105から出力されたA像用画素信号と、信号分離部104から出力された撮像用画素信号(A象用画素信号とB像用画素信号との加算信号)とのタイミングを合わせて、これらの画素信号をB像算出部107に出力する。すなわち遅延ライン106は、信号分離部104により分離されて順次出力されたA像用画素信号および撮像用画素信号のタイミングを合わせるように、A像用画素信号を記憶する。本実施例において、遅延ライン106は、複数の遅延素子を備えて構成されるが、これに限定されるものではない。遅延ライン106からのA像用画素信号、および、信号分離部104からの撮像用画素信号が、B像算出部107に入力されると、B像算出部107は、後述の演算処理によりB像用画素信号を算出して出力する。
次に、図3を参照して、本実施例におけるB像用画素信号の算出方法について説明する。図3は、B像用画素信号の算出方法を説明するタイミングチャートである。図3において、固体撮像素子読み出し信号116は、固体撮像素子102から読み出される画素信号であり、A/D変換部103の出力信号に相当する。
固体撮像素子102には、同一のマイクロレンズ2の下に2つの分割PD(画素1a、1b)が設けられており、また、マイクロレンズ2ごとにベイヤー状のカラーフィルタが設けられている。RA、GA、BAはそれぞれ、赤、緑、青のカラーフィルタを備えたマイクロレンズ2に対応する画素のA像用画素信号117(非破壊読み出し画素信号)を示す。R(A+B)、G(A+B)、B(A+B)はそれぞれ、赤、緑、青のカラーフィルタを備えた同一のマイクロレンズ2に対応する分割PD(画素1a、1b)同士の加算信号(加算読み出し画素信号)を示す。RB、GB、BBは、加算信号R(A+B)、G(A+B)、B(A+B)からA像用画素信号RA、GA、BAをそれぞれ減算して得られたB像用画素信号118を示す。図3において、A像用画素信号117は遅延ライン106の出力に相当し、B像用画素信号118はB像算出部107の出力に相当する。
固体撮像素子102の1ライン目の非破壊読み出しとして、A像用画素信号RA、GAを読み出す。A像用画素信号RA、GAの非破壊読み出しが完了すると、続いて固体撮像素子102は、加算信号R(A+B)、G(A+B)を分割PD同士の加算値として読み出す。このとき、B像用画素信号RB、GBを演算で求めるため、A像用画素信号RA、GAは、遅延ライン106を用いて1ライン分だけ遅延させて、加算信号R(A+B)、G(A+B)から減算される。同様に、固体撮像素子102の2ライン目の読み出しに関しても、カラーフィルタをR、GからG、Bに変更することにより行われる。
次に、図4を参照して、本実施例におけるB像算出部107の構成および動作について説明する。図4は、B像算出部107の回路構成図である。B像算出部107には、遅延ライン106を介して出力されたA像用画素信号と、信号分離部104からの各色の撮像用画素信号(加算信号)が入力される。A像用画素信号(A)は、そのまま後段へ出力される経路と減算部401に入力される経路に分岐する。撮像用画素信号(A+B)も、そのまま後段へ出力される経路と減算部401に入力される経路に分岐する。
B像算出部107(算出手段)は、減算部401に入力されたA像用画素信号(A)および撮像用画素信号(A+B)を用いて、以下の式(1)で表される演算を行うことによりB像画素信号を算出する。
B=(A+B)−A … (1)
すなわちB像算出部107は、遅延ライン106から出力されたA像用画素信号を撮像用画素信号から減算することによりB像用画素信号を算出する。減算部401から出力されたB像用画素信号(B)、すなわちB像算出部107により算出されたB像用画素信号は、順次、後段のB像飽和検出部108に出力される。B像飽和検出部108は、入力された画素信号(B像用画素信号)が所定の飽和レベルに達しているか否かを判定し、この画素信号に飽和ビットを付加してB像輝度生成部110に出力する。
B像飽和検出部108(第2の飽和検出手段)は、画素1b(第2の画素)から得られたB像用画素信号(第2の信号)の飽和検出を行う。B像飽和検出部108は、入力された画素信号が所定の飽和レベルに達している場合には、この画素信号が飽和画素であると判定する。このときB像飽和検出部108は、この画素信号の最上位ビット(MSB)または最下位ビット(LSB)に、飽和ビットとしての1を付与する。なお、飽和ビットの付与に関しては、画素信号の一部を飽和ビットとして取り扱うように構成してもよい。また、飽和ビットの極性についても限定されるものではない。
B像算出部107から出力されたA像用画素信号は、A像輝度生成部109に入力される。A像輝度生成部109(輝度生成手段)は、飽和検出の後に、入力されたA像用画素信号(第1の信号)に基づいて、A像の輝度信号YA(第1の信号の輝度信号)を生成する。
次に、図5を参照して、本実施例におけるA像輝度生成部109の回路構成について説明する。図5は、A像輝度生成部109の回路構成図である。ここでは、水平1ライン目を構成するA像用画素信号RA、GAがA像輝度生成部109に入力された場合について説明する。A像輝度生成部109には、A像用画素信号RA、GAが、順次、水平方向に入力される。
入力されたA像用画素信号RA、GAのうちの一方は、タイミングを合わせるためのフリップフロップ501を介して、乗算部503に出力される。A像用画素信号RA、GAは、乗算部502、503において所定の係数K1、K2がそれぞれ乗算され、加算部504に出力される。A像用画素信号RA、GAは、加算部504により互いに加算され、輝度信号Yの一部の成分信号(A像の輝度信号YA)として出力される。このとき、不図示のHカウンタは、入力画素が偶数番目または奇数番目のいずれかであるかを判定する。入力画素が偶数番目EVENである場合、A像の輝度信号YAは、マルチプレクサ505およびフリッププロップ506を介して後段に出力される。本実施例では、水平1ライン目を入力した場合について説明したが、A像用画素信号GA、BAが入力された場合には、係数K1、K2の値が変化する。
B像飽和検出部108から出力されたB像用画素信号は、B像輝度生成部110に入力される。B像輝度生成部110(輝度信号生成手段)は、飽和検出の後に、入力されたB像用画素信号(第2の信号)に基づいて、B像の輝度信号YB(第2の信号の輝度信号)を生成する。なお、B像輝度生成部110は、図5を参照して説明したA像輝度生成部109と同様の回路構成を有する。
焦点検出処理部111は、同一のマイクロレンズ2に対応して設けられた画素1a、1b(A像用画素、B像用画素)から得られたA像の輝度信号YAおよびB像の輝度信号YBに基づいて、デフォーカス量を求め、CPU112に出力する。CPU112(演算手段)は、輝度信号YA、YBに基づいて求められたデフォーカス量を用いて相関演算を行う。本実施例のように位相差方式の焦点検出を行う場合、輝度信号を用いて演算を行うことにより、被写体色に依存しない相関演算結果を得ることができる。
次に、図6を参照して、本実施例における撮像装置100の焦点検出動作(合焦動作)について説明する。図6は、本実施例における分割PD(画素1a、1b)の画素値を用いて焦点検出動作(合焦動作)を行う場合の概念図である。
図6において、固体撮像素子102には、同一のマイクロレンズ2ごとに分離配置された画素a、bを有する複数の単位画素セルP(P1〜P13)が配列されている。マイクロレンズ2の下に配置された画素a、b(画素1a、1b)に対する被写体上からの光束は、撮影光学系の中の画素a、bに対応する分割瞳を通って、画素a、bに入射するそれぞれの光束に分割される。
焦点検出の際には、画素a、bからのA像用画素出力およびB像用画素出力を、各々、列方向(または行方向)に組み合わせ、同色の単位画素セル群の出力として、A像およびB像を生成かつデータ化し、各々の対応点のずれを相関演算によって求める。
相関演算の結果は、以下の式(2)により求められる。
C=Σ|YAn−YBn| … (2)
ここで、nは水平方向のマイクロレンズの数(番号)である。YAn、YBnは、それぞれ、n番目のマイクロレンズに対応するA像の輝度信号、B像の輝度信号である。B像の輝度信号YBnに対して対応画素をずらして得られた値をプロットし、ずれ量が最小となる位置が合焦位置である。
図6(a)に示されるように、合焦状態である場合、被写体像は単位画素セルP7の画素a、bに結像する。このため、A像用画素群(画素a)とB像用画素群(画素b)は略一致する。このとき、相関演算で求められるA像用画素群とB像用画素群の像ずれ量d(a)は略0である(|d(a)|≒0)。一方、図6(b)に示されるように、後ピン状態である場合、被写体像は単位画素セルP9の画素a(A像用画素群)、および、単位画素セルP5の画素b(B像用画素群)に結像する。このとき、相関演算で求められるA像用画素群とB像用画素群の像ずれ量d(b)が発生する。また、図6(c)に示されるように、前ピン状態である場合、被写体像は単位画素セルP5の画素a(A像用画素群)、および、単位画素セルP9の画素b(B像用画素群)に結像する。このとき、相関演算で求められるA像用画素群とB像用画素群の像ずれ量として、後ピン状態の場合と逆方向の像ずれ量d(c)が発生する。
すなわち、合焦状態ではA像用画素群およびB像用画素群は同一の被写体を見ているが、後ピン状態および前ピン状態ではA像用画素群およびB像用画素群は像ずれ量dだけずれた被写体を見ているということを意味する。実際には、得られた像ずれ量dおよび基線長に基づいて周知の技術によってデフォーカス量を求め、撮影光学系を移動させることで被写体の合焦制御を行う。
また、焦点検出処理部111は、デフォーカス量に関する情報に加え、デフォーカス量の算出に用いられた一対の信号中に含まれる飽和信号数をカウントし、CPU112に出力する。CPU112は、焦点検出処理部111の出力であるデフォーカス量および飽和信号数(飽和信号情報)に基づいて、駆動制御部113に光学系ユニット101に含まれるフォーカシングレンズの駆動情報を出力する。またCPU112は、撮像装置100のシステム全体を制御する。
駆動制御部113は、CPU112から出力された制御信号に基づいて光学系ユニット101に含まれるフォーカシングレンズの位置やシャッターの速度などの駆動情報を出力する。駆動情報とは、前述のデフォーカス量に基づいて得られた移動量(光学系ユニット101の駆動量)である。画像処理部114は、入力された撮像用信号に対して、欠陥画素補正やAE、AF、ホワイトバランス調整、ガンマ調整、ノイズリダクション処理、同時化処理などのデジタル信号処理を行う。そして画像処理部114は、撮像用信号を不図示の記憶部(DRAM)を介して表示部115に出力する。表示部115は、不図示の記憶部(DRAM)を介して、液晶パネルなどの表示装置に撮影中の画像(画像ファイル)を表示する。
次に、図7を参照して、本実施例におけるCPU112(システム制御部)の一連の撮影動作について説明する。図7は、CPU112の撮影動作を示すフローチャートである。
まず、ステップS700において、CPU112は、撮像装置100の不図示のメインSWの状態(電源ON/OFFの状態)を判定する。ステップS700において電源がONである場合、ステップS701へ進む。一方、ステップS700において電源がOFFである場合、電源がONになるまでステップS700の判定を繰り返す。
ステップS701において、CPU112は、ライブビュー動作を行うための一連の動作を行う。なお、ライブビュー動作の詳細については後述する。続いてステップS702において、CPU112は、不図示のスイッチSW1の状態(ON/OFFの状態)を判定する。ステップS702においてスイッチSW1がONである場合、本撮影を行う前の撮影スタンバイ動作を行うためにステップS703に進む。一方、ステップS702においてスイッチSW1がOFFである場合、ステップS700に戻る。
ステップS703において、CPU112は、ライブビュー動作で得られた画像情報に基づいて、不図示の露出設定手段により予め設定された露出補正値を用いて画像の露出を決定する(AE動作)。そしてCPU112は、決定された露出に応じて、絞り値やシャッター速度(露出時間)を駆動制御部113に出力する。続いてステップS704において、CPU112は、後述のライブビュー動作で得られたデフォーカス量および焦点検出処理部111から出力された飽和画素数に基づいて、AF動作を行う。本実施例におけるAF動作の詳細については後述する。
次にステップS705において、CPU112は、不図示のスイッチSW2の状態(ON/OFFの状態)を判定する。ステップS705にてスイッチSW2がONである場合、本撮影を行うためにステップS706に進む。一方、ステップS705にてスイッチSW2がOFFである場合、ステップS701に戻る。
ステップS706において、CPU112は、本撮影動作を行うように撮像装置100のシステム全体を制御して、ステップS705に戻る。本実施例において、本撮影動作とは、固体撮像素子102に対して電荷クリア動作および電荷蓄積開始動作を行い、ステップS703にて決定された露出に基づいて、駆動制御部113を介して光学系ユニット101を制御してシャッターを開く。
固体撮像素子102は、本撮影画像の露光を開始し、ステップS703にて決定された露出(露出時間)に応じて、光学系ユニット101を制御してシャッターを閉じる。このとき、固体撮像素子102は、電荷蓄積を終了し、分割PD(画素1a、1b)の加算値を読み出す。読み出された電荷は、A/D変換部103、信号分離部104、および、画像処理部114を介して、SDカードなどの不図示のメモリーカードに出力および記憶される。
次に、図8を参照して、図7のステップS701におけるライブビュー動作について説明する。図8は、ライブビュー動作のサブルーチンを示すフローチャートである。まずステップS800において、CPU112は、固体撮像素子102に蓄積された電荷をクリアする。続いてステップS801において、CPU112は、固体撮像素子102にライブビュー画像を露光することにより電荷蓄積を開始する。そしてステップS802において、CPU112は、所定の露出時間が経過したか否かを判定する。ステップS802にて所定の露出時間が経過した場合、ステップS803に進む。一方、ステップS802にて所定の露出時間が経過していない場合、ステップS801に戻る。
ステップS803において、CPU112は、電子シャッターを制御して固体撮像素子102に対する電荷蓄積を終了する。続いてステップS804において、信号分離部104は、A像用画素信号と撮像用画素信号とを分離して、固体撮像素子102に蓄積された電荷を読み出す。そしてステップS805において、表示部115は、画像処理部114の出力に基づいて、液晶ディスプレイなどの不図示の外部表示デバイスにライブビュー用の画像を出力する(外部表示)。
次に、図9を参照して、図7のステップS704におけるAF動作について説明する。図9は、AF動作のサブルーチンを示すフローチャートである。まずステップS900において、CPU112は、焦点検出処理部111から出力されたデフォーカス量および飽和信号数を読み出す。
続いてステップS901において、CPU112は、読み出した飽和信号数が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。ステップS901にて飽和信号数が所定の閾値よりも小さい場合、焦点検出処理の信頼性が高いと判定し、ステップS902に進む。ステップS902において、CPU112は、駆動制御部113に対して、デフォーカス量に基づいてフォーカシングレンズ駆動制御信号を出力する。そして駆動制御部113は、フォーカシングレンズ駆動制御信号に基づいて、フォーカシングレンズを駆動する。
一方、ステップS901にて飽和信号数が所定の閾値以上である場合、焦点検出処理の信頼性が低いと判定し、ステップS903に進む。ステップS903において、CPU112は、表示部115に対して、AFのNG判定表示の制御信号を出力する。そして表示部115は、液晶ディスプレイなどの不図示の外部表示デバイスにAFのNG判定情報を表示する。
本実施例によれば、焦点検出処理前に、各分割PD単位の飽和検出、すなわちA像用画素とB像用画素のそれぞれの飽和検出を行うことができる。このため、位相差像崩れを考慮した焦点検出を行うことが可能となる。したがって本実施例によれば、焦点検出精度を向上させた焦点検出装置、撮像装置、撮像システム、および、焦点検出方法を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
102 撮像素子
105 A像飽和検出部
108 B像飽和検出部
109 A像輝度生成部
110 B像輝度生成部
112 CPU

Claims (11)

  1. 一つのマイクロレンズを共有する第1の画素および第2の画素を備えた撮像素子からの信号を用いて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置であって、
    前記第1の画素から得られた第1の信号の飽和検出を行う第1の飽和検出手段と、
    前記第2の画素から得られた第2の信号の飽和検出を画素毎に行う第2の飽和検出手段と、
    前記飽和検出の後に複数の前記第1の信号および複数の前記第2の信号をそれぞれ加算した輝度信号を生成する輝度生成手段と、
    前記輝度信号に基づいて相関演算を行う演算手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。
  2. 前記第1の信号、および、該第1の信号と前記第2の信号との加算信号である第3の信号を順次入力し、該第1の信号と該第3の信号とを分離する信号分離手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。
  3. 前記信号分離手段により分離されて順次出力された前記第1の信号および前記第3の信号のタイミングを合わせるように、前記第1の信号を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段から出力された前記第1の信号を前記第3の信号から減算することにより前記第2の信号を算出する算出手段と、を更に有することを特徴とする請求項2に記載の焦点検出装置。
  4. 前記記憶手段は、複数の遅延素子を備えて構成される遅延ラインであることを特徴とする請求項3に記載の焦点検出装置。
  5. 前記第1の信号は、非破壊で前記撮像素子から読み出されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
  6. 前記第1の飽和検出手段は、前記第1の信号が所定のレベルを超えていると当該第1の信号の飽和を検出し、
    前記第2の飽和検出手段は、前記第2の信号が所定のレベルを超えていると当該第2の信号の飽和を検出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
  7. 前記相関演算の結果及び前記第1及び第2の飽和検出手段による飽和検出の結果に基づいて焦点検出結果の信頼性判定を行う焦点検出手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
  8. 前記一つのマイクロレンズを共有する前記第1及び第2の画素は前記マイクロレンズ毎に複数のカラーフィルタを備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
  9. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。
  10. 請求項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置に着脱可能なレンズ装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
  11. 一つのマイクロレンズを共有する第1の画素および第2の画素を備えた撮像素子からの信号を用いて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出方法であって、
    前記第1の画素から得られた第1の信号の飽和検出を行うステップと、
    前記第2の画素から得られた第2の信号の飽和検出を画素毎に行うステップと、
    前記飽和検出の後に複数の前記第1の信号および複数の前記第2の信号をそれぞれ加算した輝度信号を生成するステップと、
    前記輝度信号に基づいて相関演算を行うステップと、を有することを特徴とする焦点検出方法。
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