JP6053652B2 - 撮像装置及び合焦制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置及び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、スマートフォン等の携帯電話機、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。
これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストAF(Auto Focus、自動合焦)方式や位相差AF方式(例えば特許文献3参照)が採用されている。コントラストAF方式と位相差AF方式にはそれぞれに利点があるため、これらを併用する撮像装置も提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
位相差AF方式は、高周波被写体がある場合にはその信頼性が低くなることが知られている。そこで、特許文献2では、被写体に周期パターンがあるかどうかを通常画素の周波数解析から判断し、周期パターンがある場合にコントラストAF方式で合焦制御を行っている。
特開2010−139942号公報 特開2010−204294号公報 WO2013047160号公報
特許文献2のように、通常画素の検出信号を用いて位相差AF方式の信頼性を判定するのでは、この判定に時間がかかるため、主要被写体に焦点を合わせるまでの時間が長くなってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、位相差AF方式の信頼性判定を高速に行うことのできる撮像装置及び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、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差AF方式及びコントラストAF方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第2の信号検出部とを含み、上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、それぞれ、位相差AF方式の合焦制御において位相差検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、複数の上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、複数の上記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第1のペアと、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置され複数の上記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、上記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第2のペアとが形成できるように上記撮像素子に配置され、上記位相差AF方式により合焦位置を決定する位相差AF処理部と、上記コントラストAF方式により合焦位置を決定するコントラストAF処理部と、上記位相差AF処理部又はコントラストAF処理部のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置への上記撮像光学系の合焦制御を行うシステム制御部と、を備え、上記位相差AF処理部は、上記第1のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、上記第1のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を生成するとともに、上記第2のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、上記第2のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を生成する一致度生成部と、上記第1の一致度と上記第2の一致度に基づいて、位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出部と、を有し、上記システム制御部は、上記信頼性判定値算出部が算出した判定値に基づいて、上記第1のペア及び上記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定し、判定結果に基づいて上記位相差AF処理部又はコントラストAF処理部のいずれか一方を選択するものである。
本発明の合焦制御方法は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差AF方式及びコントラストAF方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置合焦制御方法であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第2の信号検出部とを含み、上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、それぞれ、位相差AF方式の合焦制御において位相差検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、複数の上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、複数の上記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群と、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第1のペアと、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置され複数の上記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、上記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第2のペアとが形成できるように上記撮像素子に配置され、上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、上記第1のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を生成するとともに、上記第2のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、上記第2のペアの上記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を生成する一致度生成ステップと、上記第1の一致度と上記第2の一致度に基づいて、位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出ステップと、上記信頼性判定値算出ステップで算出した判定値に基づいて、上記第1のペア及び上記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、上記信頼性判定ステップの判定結果に基づいて上記位相差AF処理方式又はコントラストAF処理方式のいずれか一方を選択するAF処理方式選択ステップと、を備えるものである。
本発明によれば、位相差AF方式の信頼性判定を高速に行うことのできる撮像装置及び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の全体構成を示す平面模式図である。 図2に示す1つのAFエリア53の部分拡大図である。 図3に示す位相差検出用画素52のみを示した図である。 図1に示すデジタルカメラのAF動作を説明するためのフローチャートである。 ペアラインに設定する画素ペアの変形例を示す図である。 図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。 位相差検出方向に伸びる直線Lの例を示す図である。 図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。 図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。 図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。 図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。 図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。 図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53の構成の変形例を示す図である。 撮像装置としてスマートフォンを説明する図である。 図15のスマートフォンの内部ブロック図である。
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1に示すデジタルカメラは、フォーカスレンズ及びズームレンズ等を含む撮影レンズ1と、絞り2とを有するレンズ装置を備える。レンズ装置は撮像光学系を構成する。レンズ装置はカメラ本体に着脱可能でも固定でもどちらでもよい。撮影レンズ1は少なくともフォーカスレンズを含んでいればよい。
カメラ本体は、レンズ装置を通して被写体を撮像するCCD型やCMOS型等の固体撮像素子5と、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、アナログ信号処理部6から出力されるアナログ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及び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。アナログ信号処理部6及びA/D変換回路7は固体撮像素子5に内蔵されることもある。
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、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。更に、システム制御部11は、絞り駆動部9を介して絞り2の開口量を制御することにより、露光量の調整を行う。
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。
システム制御部11は、後述する様に、コントラストAF処理部18と位相差AF処理部19のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ1の合焦制御を行う。
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、A/D変換回路7から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及び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、コントラストAF方式により合焦位置を決定するコントラストAF処理部18と、位相差AF方式により合焦位置を決定する位相差AF処理部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、コントラストAF処理部18、位相差AF処理部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の全体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及び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が配置される受光面50を有する。この受光面50には、フォーカスを合わせる対象となるエリアであるAFエリア53が図2の例では9つ設けられている。
AFエリア53は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。
受光面50のうちAFエリア53を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、AFエリア53は、受光面50に隙間無く設けてあってもよい。
図3は、図2に示す1つのAFエリア53の部分拡大図である。
AFエリア53には、画素51が二次元状に配列されている。各画素51は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。
図3では、赤色光を透過するカラーフィルタ(Rフィルタ)を含む画素51(R画素51)には“R”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ(Gフィルタ)を含む画素51(G画素51)には“G”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ(Bフィルタ)を含む画素51(B画素51)には“B”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面50全体でベイヤ配列となっている。
AFエリア53では、G画素51の一部(図3中の網掛けを付した画素51)が位相差検出用画素52となっている。図3の例では、R画素51とG画素51を含む画素行のうちの任意の画素行における各G画素51と、この各G画素51に対して列方向Yに同色の画素で最近接するG画素51とが、位相差検出用画素52となっている。
図4は、図3に示す位相差検出用画素52のみを示した図である。
図4に示すように、位相差検出用画素52は、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの2種類の画素を含む。
位相差検出用画素52Aは、撮影レンズ1の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部である。
位相差検出用画素52Bは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部である。
なお、AFエリア53において、位相差検出用画素52A,52B以外の複数の画素51は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮影レンズ1を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。
各画素51の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。
撮像用画素51の開口の中心は、撮像用画素51の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素52Aの開口(図4の白抜き部分)の中心は、位相差検出用画素52Aの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。また、位相差検出用画素52Bの開口(図4の白抜き部分)の中心は、位相差検出用画素52Bの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。
この構成により、任意の行にある位相差検出用画素52Aからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素52Aに対して一方向に同一距離で近接して配置された位相差検出用画素52Bからなる画素群とによって、これら2つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Xの位相差を検出することができる。
図4に示すように、AFエリア53には、位相差検出用画素52Aと、この位相差検出用画素52Aに対して、位相差の検出方向(行方向X)に直交する方向に所定距離を空けて配置された位相差検出用画素52Bとからなる画素ペアP1と、画素ペアP1において位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの位置関係を逆にした画素ペアP2とが行方向Xに交互に配置されたペアラインが少なくとも1つ設けられている。
このペアラインは、位相差の検出方向に並ぶ複数の位相差検出用画素52Aからなる第1の信号検出部群(全画素ペアP1の位相差検出用画素52A)、及び、第1の信号検出部群の各位相差検出用画素52Aに対して一方向(下方向)に同一距離(1画素分の距離)で配置された位相差検出用画素52Bからなる信号検出部群(全画素ペアP1の位相差検出用画素52B)の第1のペアと、第1の信号検出部群の各位相差検出用画素52Aに対して同一方向(斜め右下方向)に同一距離で配置されかつ検出方向に並ぶ複数の位相差検出用画素52Aからなる第2の信号検出部群(全画素ペアP2の位相差検出用画素52A)、及び、第2の信号検出部群の各位相差検出用画素52Aに対して上記下方向とは異なる方向である上方向に同一距離(1画素分の距離)で配置された位相差検出用画素52Bからなる信号検出部群(全画素ペアP2の位相差検出用画素52B)の第2のペアとから構成されたものということもできる。
図1に示す位相差AF処理部19は、9つのAFエリア53の中からユーザ操作等により選択された1つのAFエリア53にある位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bから読み出される検出信号群を用いて上記一対の光束によって形成される2つの像の相対的な位置ずれ量である位相差量を演算する。
そして、位相差AF処理部19は、この位相差量に基づいて、撮影レンズ1の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向、すなわちデフォーカス量を求める。位相差AF処理部19は、このデフォーカス量からフォーカスレンズの合焦位置を決定する。位相差AF処理部19とシステム制御部11は、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの検出信号を用いた位相差AF方式により撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
図1に示すコントラストAF処理部18は、9つのAFエリア53の中からユーザ操作等により選択された1つのAFエリア53によって撮像される画像を解析し、周知のコントラストAF方式によって撮影レンズ1の合焦位置を決定する。
即ち、コントラストAF処理部18は、システム制御部11の制御によって撮影レンズ1のフォーカスレンズ位置を動かしながら、動かした位置(複数の位置)毎に得られる画像のコントラスト(明暗差)を求める。そして、コントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定する。
なお、AFエリア53は1つだけでなく、連続して並ぶ複数個を選択できるようにしてもよい。
本実施形態のデジタルカメラは、AFを行う指示があると、位相差AF方式による合焦制御又はコントラストAF方式による合焦制御をシステム制御部11が行う。このとき、どちらの方式で合焦制御を行うべきかを、システム制御部11が判定し、最適な方式で合焦制御を行う。以下、AF指示がなされてからのデジタルカメラの動作について説明する。
図5は、図1に示すデジタルカメラのAF動作を説明するためのフローチャートである。
AF指示があると、まず、位相差AF処理部19が、選択されたAFエリア52にある位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bの検出信号を取得する(ステップS41)。
次に、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、1つのペアラインを構成する画素ペアP1の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの検出信号群同士の相関演算を行う(ステップS42)。
具体的には、一方の検出信号群のデータをA[1]…A[k]とし、他方の検出信号群のデータをB[1]…B[k]とし、これら2つのデータをシフト量“d”ずらしたときの以下の式によって求まる2つのデータ波形によって囲まれる面積C[d]を求める。
Figure 0006053652
以下では、ステップS42の相関演算の結果をC1[d]とする。相関演算結果C1[d]は、画素ペアP1の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
続いて、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、上記1つのペアラインを構成する画素ペアP2の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの検出信号群同士の相関演算を行う(ステップS43)。
この相関演算結果をC2[d]とする。相関演算結果C2[d]は、画素ペアP2の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
次に、位相差AF処理部19は、相関演算結果C1[d]と相関演算結果C2[d]とを用いて、上記1つのペアラインに含まれる位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bの検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値J1を生成する(ステップS44)。
ペアラインに結像する被写体の空間周波数が低い場合、横軸にシフト量dをとり、縦軸にC[d]をとったときのグラフの形状は、C1[d]とC2[d]でほぼ同じになる。しかし、ペアラインに結像する被写体の空間周波数が高い場合、C1[d]とC2[d]とで、上記グラフの形状は大きく異なる。
このように、同じ被写体が結像される領域であるにも関わらず、その領域にある2つの画素ペアP1,P2とで相関演算の結果が異なるのでは、相関演算の結果が誤りである可能性が高く、このペアラインの位相差検出用画素の検出信号を用いて決めた合焦位置の信頼性は低いと判断できる。
そこで、位相差AF処理部19は、C1[d]に基づくグラフの形状とC2[d]に基づくグラフの形状とを比較することで、信頼性判定値J1を生成する。
具体的には、次の式(2)の演算を行って信頼性判定値J1を生成する。
Figure 0006053652
式(2)の分子は、C1[d]に基づくグラフの形状とC2[d]に基づくグラフの形状とが近い場合は小さな値となり、この2つの形状が異なる場合は大きな値になる。
したがって、システム制御部11は、ステップS44で信頼性判定値J1が生成された後、信頼性判定値J1と予め設定された閾値TH1とを比較し、J1が閾値TH1以上の場合(ステップS45:YES)には、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。また、システム制御部11は、信頼性判定値J1が閾値TH1未満の場合(ステップS45:NO)には、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。
システム制御部11は、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が低いと判定した場合(ステップS45:YES)は、コントラストAF処理部18を選択して、コントラストAF処理部18により合焦位置を決定させる。そして、決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ1の合焦制御を行う(ステップS46)。
システム制御部11は、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が高いと判定した場合(ステップS45:NO)は、位相差AF処理部19を選択して、位相差AF処理部19により合焦位置を決定させる。そして、決定された合焦位置にしたがって、撮影レンズ1の合焦制御を行う(ステップS47)。
なお、選択されたAFエリア53に複数のペアラインがある場合、位相差AF処理部19は、ペアライン毎にステップS42〜S44の処理を行って信頼性判定値J1を生成する。
そして、システム制御部11は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値J1が閾値TH1未満となるペアラインが1つでもある場合は、選択されたAFエリア53については、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。そして、ステップS47において、信頼性判定値J1が閾値TH1未満となるペアラインから読み出した検出信号を利用して合焦位置を決定する。
つまり、システム制御部11は、信頼性が閾値よりも低いと判定されたペアラインを除くペアラインにある位相差検出用画素の検出信号を用いて位相差AF方式による合焦制御を行う。
ここで、閾値TH1未満となるペアラインが複数あった場合、位相差AF処理部19は、例えば、ペアライン毎に算出したデフォーカス量の平均に基づいて合焦位置を決定する。
また、システム制御部11は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値J1が閾値TH1未満となるペアラインがない場合、選択されたAFエリア53については、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。
以上のように、図1に示すデジタルカメラによれば、位相差検出用画素52A,52Bの検出信号のみを用いて位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。また、信頼性の判定時には、撮像用画素の検出信号の読み出しを省略することが可能なため、消費電力を削減することができる。
また、図1に示すデジタルカメラによれば、ステップS47において、位相差AF処理部19は、それ以前に求めていた相関演算結果C1[d],C2[d]を用いて合焦位置を決定することができるため、位相差AFを高速に行うことが可能となる。
なお、ステップS47における合焦位置の決定方法としては、相関演算結果C1[d]に基づいてデフォーカス量を決めてこのデフォーカス量にしたがって合焦位置を決める方法、相関演算結果C2[d]に基づいてデフォーカス量を決めてこのデフォーカス量にしたがって合焦位置を決める方法、これら2つのデフォーカス量の例えば平均値にしたがって合焦位置を決める方法等を採用すればよい。
ここまでは、AFエリア53にあるペアラインを画素ペアP1と画素ペアP2からなるラインとして説明したが、図6に示すように、このペアラインは、画素ペアP3と画素ペアP4からなるラインと言うことも可能である。
すなわち、ペアラインを、位相差検出用画素52Aと、この位相差検出用画素52Aに対して、位相差の検出方向(行方向X)に所定距離を空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとからなる画素ペアP3を行方向Xに配列したラインと、画素ペアP3において位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの位置関係を逆にした画素ペアP4を行方向Xに配列したラインとからなるものとして扱ってもよい。
図6のようにペアラインにおいて画素ペアP3,P4を設定した場合、位相差AF処理部19は、図5のステップS42において、画素ペアP3の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号群同士で相関演算を行い、図5のステップS43において、画素ペアP4の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号群同士で相関演算を行う。そして、ステップS44では、これら2つの相関演算の結果に基づいて、信頼性判定値J1を生成する。
これにより、位相差検出用画素の検出信号のみを用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性判定を行うことができる。
図4及び図6に示したように、同じペアラインであっても、画素ペアP1,P2を設定したときと、画素ペアP3,P4を設定したときとの2パターンで信頼性判定値を生成することができる。
上記説明では、この2パターンのうちのいずれかのパターンで生成した信頼性判定値に基づいて、位相差AFを行うか否かを決めるものとした。これに対し、この2パターンの各々で生成した信頼性判定値に基づいて位相差AFを行うか否かを決めることもできる。以下、フローチャートを参照して説明する。
図7は、図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図7において図4に示した処理と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
ステップS44で信頼性判定値J1を生成した後、位相差AF処理部19は、ステップS41で取得した検出信号のうち、ペアラインを構成する画素ペアP3の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの検出信号群同士の相関演算を行う(ステップS61)。
この相関演算結果をC3[d]とする。相関演算結果C3[d]は、画素ペアP3の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
次に、位相差AF処理部19は、ステップS41で取得した検出信号のうち、ペアラインを構成する画素ペアP4の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bの検出信号群同士の相関演算を行う(ステップS62)。この相関演算結果をC4[d]とする。
相関演算結果C4[d]は、画素ペアP4の位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bのそれぞれによって撮像される像の一致度を示す値となる。
次に、位相差AF処理部19は、相関演算結果C3[d]と相関演算結果C4[d]とを用いて、上記1つのペアラインに含まれる位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bの検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値J2を生成する(ステップS63)。
位相差AF処理部19は、具体的には、次の式(3)の演算を行って信頼性判定値J2を生成する。
Figure 0006053652
例えば、図8に示すように、ペアラインの一部に対して、位相差検出方向に伸びる直線Lが結像している場合を考える。この場合、画素ペアP1の位相差検出用画素52A,52Bによって撮像される2つの像の一致度(C1[d])と、画素ペアP2の位相差検出用画素52A,52Bによって撮像される2つの像の一致度(C2[d])とは近い値になるため、信頼性判定値J1は小さい値となる。
一方、画素ペアP3の位相差検出用画素52A,52Bによって撮像される2つの像の一致度(C3[d])と、画素ペアP4の位相差検出用画素52A,52Bによって撮像される2つの像の一致度(C4[d])とは大きく異なるため、信頼性判定値J2は大きな値となる。
したがって、この場合は、相関演算結果C1[d]及びC2[d]の少なくとも一方を用いて合焦位置を決定すれば、信頼性の高い位相差AFが可能になる。
そこで、ステップS63の後、システム制御部11は、信頼性判定値J1と信頼性判定値J2に基づいて、位相差AF方式による合焦制御を行うか、コントラストAF方式による合焦制御を行うかを決定する。
具体的には、システム制御部11は、J1≧TH1であり(ステップS64:YES)、J2≧TH1であれば(ステップS65:YES)、相関演算結果C1[d]と相関演算結果C2[d]の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置と、相関演算結果C3[d]と相関演算結果C4[d]の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置とのどちらも信頼性は高くないと判定し、コントラストAF処理部18を選択して合焦制御を行う(ステップS66)。
システム制御部11は、J1≧TH1であり(ステップS64:YES)、J2<TH1であれば(ステップS65:NO)、相関演算結果C3[d]と相関演算結果C4[d]の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に相関演算結果C3[d]及びC4[d]の少なくとも一方に基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS67)。
システム制御部11は、J1<TH1であり(ステップS64:NO)、J2≧TH1であれば(ステップS68:YES)、相関演算結果C1[d]と相関演算結果C2[d]の少なくとも一方を用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に相関演算結果C1[d]及びC2[d]の少なくとも一方に基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS70)。
システム制御部11は、J1<TH1であり(ステップS64:NO)、J2<TH1であり(ステップS68:NO)、かつ、J2=J1であれば(ステップS69:YES)、相関演算結果C1[d]〜C4[d]の少なくとも1つを用いて決まる合焦位置については信頼性が高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に相関演算結果C1[d]〜C4[d]の少なくとも一つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS71)。
システム制御部11は、J1<TH1であり(ステップS64:NO)、J2<TH1であり(ステップS68:NO)、かつ、J2≠J1であれば(ステップS69:NO)、ステップS72でJ2とJ1の大小を比較する。
ステップS72の比較の結果、J2>J1であれば、相関演算結果C1[d]と相関演算結果C2[d]の少なくとも一方を用いた位相差AFの方が信頼性高いため、ステップS70の処理が行われる。
一方、J2<J1であれば、相関演算結果C3[d]と相関演算結果C4[d]の少なくとも一方を用いた位相差AFの方が信頼性高いため、ステップS67の処理が行われる。
以上のように、図7の動作例によれば、一方の信頼性判定値だけでは信頼性が低いと判定される場合でも、他方の信頼性判定値に基づいて判定される信頼性が高ければ、位相差AF方式による合焦制御が行われる。このため、図4の動作例と比較して、位相差AF方式が採用される可能性を上げることができ、高速なAFが可能になる。
また、2つの信頼性判定値が閾値TH1未満でかつ2つの信頼性判定値が異なる場合には、より信頼性判定値が小さくなる相関演算結果に基づいて合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
また、2つの信頼性判定値が閾値TH1未満でかつ同じ値の場合は、図7のステップS71の処理において、最大で4つの相関演算結果を利用して合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
ここまでは、ペアラインを構成する2つの画素ペアの各々によって撮像される2像の一致度として相関演算結果を利用した。この一致度として、相関演算結果以外の情報を用いることも可能である。
具体的には、位相差AF処理部19は、ペアラインを構成する全ての画素ペアP1から出力される位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値及び位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値の比を、全ての画素ペアP1によって撮像される2つの像の一致度として生成する。
同様に、位相差AF処理部19は、ペアラインを構成する全ての画素ペアP2から出力される位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値及び位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値の比を、全ての画素ペアP2によって撮像される2つの像の一致度として生成する。
ペアラインに結像する被写体の空間周波数が低い場合、全ての画素ペアP1の位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と、全ての画素ペアP1の位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値とは、位相差検出用画素52Aによって撮像される像と位相差検出用画素52Bによって撮像される像との位相差に起因する差を除くと、ほぼ同じ値をとる。
また、全ての画素ペアP2の位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と、全ての画素ペアP2の位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除くと、ほぼ同じ値をとる。
一方、図8に示すように、ペアラインに直線Lを含む被写体部分が結像していた場合、全ての画素ペアP1の位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と、全ての画素ペアP1の位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除いても、大きく異なる値になる。
また、全ての画素ペアP2の位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と、全ての画素ペアP2の位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値とは、位相差に起因する差を除いても、大きく異なる値になる
このように、同じ画素ペアに属する位相差検出用画素52Aの積算値と位相差検出用画素52Bの積算値との比較だけでは、積算値の差が位相差によって生じているものなのか、高周波数の被写体によって生じているものなのかを判別しにくい。
画素ペアP1と画素ペアP2では、いずれも撮像される像に同じように位相差が発生する。このことを利用し、画素ペアP1における位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値との比から、画素ペアP2における位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値との比を減算することで、位相差に起因する積算値の差を相殺することが可能である。位相差に起因する積算値の差を相殺できれば、図8に示すような直線Lの有無を判別することが可能となる。
そこで、位相差AF処理部19は、以下の演算式(4)により、ペアラインに含まれる位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bの検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための信頼性判定値J3を生成する。
Figure 0006053652
式(4)において、ΣP1Aは、ペアラインにある全ての画素ペアP1に属する位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値を示す。
ΣP1Bは、ペアラインにある全ての画素ペアP1に属する位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値を示す。
ΣP2Aは、ペアラインにある全ての画素ペアP2に属する位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値を示す。
ΣP2Bは、ペアラインにある全ての画素ペアP2に属する位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値を示す。
上記J3の値が大きい場合は、図8に示すように直線Lが存在すると判定することができる。直線Lが存在する場合は、位相差検出用画素52Aの検出信号と位相差検出用画素52Bの検出信号との相関演算によってデフォーカス量を精度良く算出することは難しい。
そこで、システム制御部11は、上記J3の値を予め設定した閾値TH2と比較し、J3≧TH2のときは位相差AFの信頼性が低いと判定し、J3<TH2のときは位相差AFの信頼性が高いと判定する。
図9は、図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。
AF指示があると、まず、位相差AF処理部19が、選択されたAFエリア53にある位相差検出用画素52A及び位相差検出用画素52Bの検出信号を取得する(ステップS81)。
次に、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、1つのペアラインを構成する画素ペアP1の位相差検出用画素52Aの出力信号を積算して積算値ΣP1Aを得る(ステップS82)。
次に、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、1つのペアラインを構成する画素ペアP1の位相差検出用画素52Bの出力信号を積算して積算値ΣP1Bを得る(ステップS83)。
次に、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、1つのペアラインを構成する画素ペアP2の位相差検出用画素52Aの出力信号を積算して積算値ΣP2Aを得る(ステップS84)。
次に、位相差AF処理部19は、取得した検出信号のうち、1つのペアラインを構成する画素ペアP2の位相差検出用画素52Bの出力信号を積算して積算値ΣP2Bを得る(ステップS85)。
次に、位相差AF処理部19は、ΣP1A、ΣP1B、ΣP2A、及びΣP2Bに基づき、式(4)の演算により信頼性判定値J3を生成する(ステップS86)。
システム制御部11は、ステップS86で信頼性判定値J3が生成された後、信頼性判定値J3と閾値TH2とを比較し、J3≧TH2であれば(ステップS87:YES)、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が低いと判定する。そして、システム制御部11は、コントラストAF処理部18を選択して、コントラストAF処理部18により合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にしたがって撮影レンズ1の合焦制御を行う(ステップS88)。
システム制御部11は、J3<TH2であれば(ステップS87:NO)、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19を選択して、位相差AF処理部19により合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にしたがって撮影レンズ1の合焦制御を行う(ステップS89)。
なお、選択されたAFエリア53に複数のペアラインがある場合、位相差AF処理部19は、ペアライン毎にステップS82〜S86の処理を行って信頼性判定値J3を生成する。
システム制御部11は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値J3が閾値TH2未満となるペアラインがある場合は、選択されたAFエリア53については、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が高いと判定する。そして、ステップS89において、閾値TH2未満となるペアラインから読み出した検出信号を利用して合焦位置を決定させる。
ここで、閾値TH2未満となるペアラインが複数あった場合、位相差AF処理部19は、例えば、ペアライン毎に算出したデフォーカス量の平均に基づいて合焦位置を決定する。
システム制御部11は、複数のペアラインの中に、信頼性判定値J3が閾値TH2未満となるペアラインがない場合、選択されたAFエリア53については、位相差AF方式による合焦制御の信頼性が低いと判定して、ステップS88の処理を行う。
以上のように、図9に示した動作例によれば、相関演算を行わずに、位相差AFの信頼性を判定することができ、信頼性判定を高速に行うことができる。
また、位相差AFの信頼性が低く、コントラストAF方式による合焦制御に移行する場合でも、相関演算を行わない分だけ演算量が減るため、消費電力を削減することができる。
位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値と位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値との比に基づいて信頼性判定値を求める形態においても、ペアラインに設定する画素ペアをP1,P2ではなくP3,P4として、信頼性判定値を生成することができる。
また、ペアラインに設定する画素ペアをP1,P2とP3,P4との両方として、画素ペアP1,P2について信頼性判定値J3を求め、画素ペアP3,P4について信頼性判定値J4を求め、信頼性判定値J3と信頼性判定値J4に基づいて、位相差AFを行うか否かを決めてもよい。以下、この場合のデジタルカメラの動作を説明する。
図10は、図1に示すデジタルカメラのAF動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図10において図9に示した処理と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
ステップS85の後、位相差AF処理部19は、ΣP1A、ΣP1B、ΣP2A、及びΣP2Bに基づき、式(4)の演算により信頼性判定値J3を生成する(ステップS91)。
次に、位相差AF処理部19は、ΣP1A、ΣP1B、ΣP2A、及びΣP2Bに基づき、式(5)の演算により信頼性判定値J4を生成する(ステップS92)。
Figure 0006053652
式(5)において、ΣP3Aは、ペアラインにある全ての画素ペアP3に属する位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値を示し、ΣP1Aと同じ値である。
ΣP3Bは、ペアラインにある全ての画素ペアP3に属する位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値を示し、ΣP2Bと同じ値である。
ΣP4Aは、ペアラインにある全ての画素ペアP4に属する位相差検出用画素52Aの検出信号の積算値を示し、ΣP2Aと同じ値である。
ΣP4Bは、ペアラインにある全ての画素ペアP4に属する位相差検出用画素52Bの検出信号の積算値を示し、ΣP1Bと同じ値である。
次に、システム制御部11が、J3≧TH2であり(ステップS93:YES)、J4≧TH2であれば(ステップS94:YES)、画素ペアP1の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号の相関演算結果(上述したC1[d])によって決まる合焦位置、画素ペアP2の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号の相関演算結果(上述したC2[d])によって決まる合焦位置、画素ペアP3の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号の相関演算結果(上述したC3[d])によって決まる合焦位置、及び画素ペアP4の位相差検出用画素52A,52Bの検出信号の相関演算結果(上述したC4[d])によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は低いと判定し、コントラストAF処理部18を選択して合焦制御を行う(ステップS96)。
システム制御部11は、J3≧TH2であり(ステップS93:YES)、J4<TH2であれば(ステップS94:NO)、相関演算結果C3[d]によって決まる合焦位置、及び、相関演算結果C4[d]によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に、相関演算結果C3[d]と相関演算結果C4[d]の少なくとも1つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS95)。
システム制御部11は、J3<TH2であり(ステップS93:NO)、J4≧TH2であれば(ステップS97:YES)、相関演算結果C1[d]によって決まる合焦位置、及び、相関演算結果C2[d]によって決まる合焦位置のそれぞれの信頼性は高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に、相関演算結果C1[d]と相関演算結果C2[d]の少なくとも1つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS98)。
システム制御部11は、J3<TH2であり(ステップS93:NO)、J4<TH2であり(ステップS97:NO)、かつ、J3=J4であれば(ステップS99:YES)、相関演算結果C1[d]〜C4[d]の各々によって決まる合焦位置の信頼性は高いと判定し、位相差AF処理部19を選択する。
そして、システム制御部11は、位相差AF処理部19に、相関演算結果C1[d]〜C4[d]の少なくとも1つに基づいて合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる(ステップS100)。
システム制御部11は、J3<TH2であり(ステップS93:NO)、J4<TH2であり(ステップS97:NO)、かつ、J4≠J3であれば(ステップS99:NO)、ステップS101でJ4とJ3の大小を比較する。
ステップS101の比較の結果、J4>J3であれば、相関演算結果C1[d],C2[d]を用いた位相差AFの方が信頼性高いため、ステップS98の処理が行われる。一方、J4<J3であれば、相関演算結果C3[d],C4[d]を用いた位相差AFの方が信頼性高いため、ステップS95の処理が行われる。
以上のように、図10の動作例によれば、一方の信頼性判定値だけでは信頼性が低いと判定される場合でも、他方の信頼性判定値に基づいて判定される信頼性が高ければ、位相差AF方式による合焦制御が行われる。このため、図9の動作例と比較して、位相差AF方式が採用される可能性を上げることができ、高速なAFが可能になる。
また、ステップS100の処理では、最大で4つの相関演算結果を利用して合焦位置を決定することができるため、合焦位置の決定精度を高めることができる。
ここまでは、AFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bをそれぞれ含む2つの隣接画素ラインを1ブロックとし、このブロックにある各位相差検出用画素52A,52Bの検出信号を利用して、その検出信号を利用した位相差AF方式による合焦制御の信頼性判定を行うものとした。
このブロックの変形例として、AFエリア53にある位相差検出用画素を含む3つ以上の画素ラインを1ブロックとし、このブロックにある各位相差検出用画素52A,52Bの検出信号を利用して、その検出信号を利用した位相差AF方式による合焦制御の信頼性判定を行ってもよい。以下、ブロック内の位相差検出用画素の配列の変形例について説明する。
(第一の配列変形例)
図11は、図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。
図11に示す配列例では、AFエリア53に、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Aを含む位相差画素ラインと、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Bを含む位相差画素ラインとが2つずつ設けられており、この4つの位相差画素ラインを1ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Xでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
図11に示す1ブロックにおいて奇数行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素52Aであり、偶数行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素52Bである。
図11に示す配列例では、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP1とする。
また、ブロック内の3行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP2とする。
また、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に5画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP3とする。
また、ブロック内の3行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に1画素分空けて近接配置される位相差検出用画素52Bとを画素ペアP4とする。
図11の配列例では、図10の動作例におけるΣP1BがΣP2Bと同じになるため、位相差AF処理部19は、図8のステップS85の代わりに、画素ペアP3の位相差検出用画素52Bの検出信号を積算してΣP3Bを算出する。そして、ステップS92では、ΣP3A(=ΣP1A),ΣP3B,ΣP4A(=ΣP2A),ΣP4B(=ΣP1B)を式(5)に代入して、信頼性判定値J4を算出する。
なお、図11の配列を図10の動作に適用する場合は、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP4とし、ブロック内の3行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP3とすることもできる。
図11の配列例によれば、一般的に用いられている位相差検出用画素の配列であるため、既存の固体撮像素子に容易に適用することができ、汎用性が高い。
(第二の配列変形例)
図12は、図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。
図12に示す配列例では、AFエリア53に、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Aを含む位相差画素ラインと、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Bを含む位相差画素ラインとを2つずつ設けられており、この4つの位相差画素ラインを1ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Xでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
図12に示す1ブロックにおいて1行目と4行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素52Aであり、2行目と3行目の位相差画素ラインに含まれる各位相差検出用画素は位相差検出用画素52Bである。
図12に示す配列例では、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に3画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP1とする。
また、ブロック内の4行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に3画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP2とする。
また、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP3とする。
また、ブロック内の4行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に1画素分空けて近接配置される位相差検出用画素52Bとを画素ペアP4とする。
図12の配列例によれば、画素ペアP1,P2と画素ペアP3,P4のそれぞれで、画素ペアを構成する2つの位相差検出用画素間の距離が同じになっているため、図11の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
また、画素ペアを構成する2つの位相差検出用画素間の距離が最大でも3画素分となるため、図11の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
(第三の配列変形例)
図13は、図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある位相差検出用画素52A,52Bの配列の変形例を示す図である。
図13に示す配列例では、AFエリア53に、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Bを含む位相差画素ラインが2つ、行方向Xに並ぶ複数の位相差検出用画素52Aを含む位相差画素ラインが1つ設けられており、この3つの位相差画素ラインを1ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Xでの位置が同じ画素は全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
図13に示す配列例では、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52Aのうち、奇数列にある各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP1とする。
また、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52Aのうち、偶数列にある各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP2とする。
また、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52Aのうち、奇数列にある各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して上方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP3とする。
また、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52Aのうち、偶数列にある各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して下方向に1画素分空けて近接配置された位相差検出用画素52Bとを画素ペアP4とする。
図13の配列例によれば、3つの位相差画素ラインを1ブロックとして信頼性判定を行うため、信頼性判定に用いる位相差画素ライン数を図11及び図12の配列例よりも減らすことができる。
また、画素ペアP1,P2と画素ペアP3,P4のそれぞれで、画素ペアを構成する2つの位相差検出用画素間の距離が同じになっているため、図11の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
また、画素ペアを構成する2つの位相差検出用画素間の距離が最大でも1画素分となるため、図11,図12の例と比較して信頼性判定を高精度に行うことができる。
(第四の配列変形例)
図14は、図1に示す固体撮像素子5のAFエリア53にある画素配列の変形例を示す図である。
図14に示す配列例では、AFエリア53にある一部のG画素51の光電変換部を2分割し、2分割した光電変換部のうちの左側(“G1”を付した画素)が位相差検出用画素52Aとなっており、2分割した画素のうちの右側(“G2”を付した画素)が位相差検出用画素52Bとなっている。
各画素51には1つのマイクロレンズ51が設けられており、1つの画素51の光電変換部を2分割して得られる位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bにも、1つのマイクロレンズ51がこれらに跨って設けられている。
これにより、位相差検出用画素52Aは、撮像レンズ1の瞳領域の半分を通過した光束を受光し、位相差検出用画素52Bは、撮像レンズ1の瞳領域の残り半分を通過した光束を受光する構成となっている。
この配列例では、AFエリア53に、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bを含む画素51が行方向Xに並ぶ位相差画素ラインが列方向Yに2つ設けられており、この2つの位相差画素ラインを1ブロックとして信頼性判定を行う。なお、ブロック内において行方向Xでの位置が同じマイクロレンズMLは全て同一被写体部位からの光を受光する程度に近い距離にある。
図14に示す配列例では、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52A(図中網掛けをした画素)と、この各位相差検出用画素52Aに対して右斜め下方向に近接配置された2行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52B(図中網掛けをした画素)とを画素ペアP1とする。
また、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52A(図中網掛けをしていない画素)と、この各位相差検出用画素52Aに対して右斜め上方向に近接配置された1行目の位相差画素ラインの位相差検出用画素52B(図中網掛けをしていない画素)とを画素ペアP2とする。
また、ブロック内の1行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して右に隣接する位相差検出用画素52Bとを画素ペアP3とする。
また、ブロック内の2行目の位相差画素ラインの各位相差検出用画素52Aと、この各位相差検出用画素52Aに対して右に隣接する位相差検出用画素52Bとを画素ペアP4とする。
なお、図14の配列では、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bに分割された画素51を撮像用画素として利用する場合、位相差検出用画素52Aの検出信号と位相差検出用画素52Bの検出信号とを加算した信号を、この画素51から出力された信号として扱えばよい。
また、図14の配列では、一部のG画素51だけでなく、全ての画素51を2分割した構成としてもよい。この場合、被写体色によって、信頼性判定のために使用する画素ペアを変更することができ、高精度の位相差AFが可能となる。
また、全ての画素51を2分割する構成では、色毎に信頼性判定を行い、高い信頼性が得られた色の位相差検出用画素を使って位相差AFを行うことも可能であり、位相差AFが行われる可能性を高めたり、位相差AFの精度を向上させたりすることができる。
図14の配列例によれば、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bを1つのマイクロレンズMLの下に設ける構成であるため、位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bとで別々にマイクロレンズMLを設ける構成と比較して、撮像用画素の数を増やすことができる。また、撮像時には、ほぼ同じ位置にある位相差検出用画素52Aと位相差検出用画素52Bとで信号を加算して1画素分の信号を得られるため、画素補間処理が不要となり、撮像画質を向上させることができる。
ここまでは図5のステップS45:YES、図7のステップS65:YES、図9のステップS87:YES、図10のステップS94:YESの場合に、コントラストAF方式による合焦制御を行うものとしたが、これに限らない。例えば、上記の場合には、AF不能としてユーザに通知を行うようにしてもよい。
本明細書では撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。
図15は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン200の外観を示すものである。図15に示すスマートフォン200は、平板状の筐体201を有し、筐体201の一方の面に表示部としての表示パネル202と、入力部としての操作パネル203とが一体となった表示入力部204を備えている。また、この様な筐体201は、スピーカ205と、マイクロホン206と、操作部207と、カメラ部208とを備えている。なお、筐体201の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
図16は、図15に示すスマートフォン200の構成を示すブロック図である。図15に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部210と、表示入力部204と、通話部211と、操作部207と、カメラ部208と、記憶部212と、外部入出力部213と、GPS(Global Positioning System)受信部214と、モーションセンサ部215と、電源部216と、主制御部220とを備える。また、スマートフォン200の主たる機能として、図示省略の基地局装置BSと図示省略の移動通信網NWとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
無線通信部210は、主制御部220の指示にしたがって、移動通信網NWに収容された基地局装置BSに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Webデータやストリーミングデータなどの受信を行う。
表示入力部204は、主制御部220の制御により、画像(静止画像および動画像)や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル202と、操作パネル203とを備える。
表示パネル202は、LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro−Luminescence Display)などを表示デバイスとして用いたものである。
操作パネル203は、表示パネル202の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部220に出力する。次いで、主制御部220は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル202上の操作位置(座標)を検出する。
図15に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン200の表示パネル202と操作パネル203とは一体となって表示入力部204を構成しているが、操作パネル203が表示パネル202を完全に覆うような配置となっている。
係る配置を採用した場合、操作パネル203は、表示パネル202外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル203は、表示パネル202に重なる重畳部分についての検出領域(以下、表示領域と称する)と、それ以外の表示パネル202に重ならない外縁部分についての検出領域(以下、非表示領域と称する)とを備えていてもよい。
なお、表示領域の大きさと表示パネル202の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル203が、外縁部分と、それ以外の内側部分の2つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体201の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル203で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
通話部211は、スピーカ205やマイクロホン206を備え、マイクロホン206を通じて入力されたユーザの音声を主制御部220にて処理可能な音声データに変換して主制御部220に出力したり、無線通信部210あるいは外部入出力部213により受信された音声データを復号してスピーカ205から出力させたりするものである。また、図15に示すように、例えば、スピーカ205を表示入力部204が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン206を筐体201の側面に搭載することができる。
操作部207は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図15に示すように、操作部207は、スマートフォン200の筐体201の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
記憶部212は、主制御部220の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、WebブラウジングによりダウンロードしたWebデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部212は、スマートフォン内蔵の内部記憶部217と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部218により構成される。なお、記憶部212を構成するそれぞれの内部記憶部217と外部記憶部218は、フラッシュメモリタイプ(flash memory type)、ハードディスクタイプ(hard disk type)、マルチメディアカードマイクロタイプ(multimedia card micro type)、カードタイプのメモリ(例えば、MicroSD(登録商標)メモリ等)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などの格納媒体を用いて実現される。
外部入出力部213は、スマートフォン200に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)、IEEE1394など)又はネットワーク(例えば、インターネット、無線LAN、ブルートゥース(Bluetooth)(登録商標)、RFID(Radio Frequency Identification)、赤外線通信(Infrared Data Association:IrDA)(登録商標)、UWB(Ultra Wideband)(登録商標)、ジグビー(ZigBee)(登録商標)など)により直接的又は間接的に接続するためのものである。
スマートフォン200に連結される外部機器としては、例えば、有/無線ヘッドセット、有/無線外部充電器、有/無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード(Memory card)やSIM(Subscriber Identity Module Card)/UIM(User Identity Module Card)カード、オーディオ・ビデオI/O(Input/Output)端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有/無線接続されるスマートフォン、有/無線接続されるパーソナルコンピュータ、有/無線接続されるPDA、有/無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部213は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン200の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン200の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
GPS受信部214は、主制御部220の指示にしたがって、GPS衛星ST1〜STnから送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン200の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。GPS受信部214は、無線通信部210や外部入出力部213(例えば、無線LAN)から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
モーションセンサ部215は、例えば、3軸の加速度センサなどを備え、主制御部220の指示にしたがって、スマートフォン200の物理的な動きを検出する。スマートフォン200の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン200の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部220に出力されるものである。
電源部216は、主制御部220の指示にしたがって、スマートフォン200の各部に、バッテリ(図示しない)に蓄えられる電力を供給するものである。
主制御部220は、マイクロプロセッサを備え、記憶部212が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン200の各部を統括して制御するものである。また、主制御部220は、無線通信部210を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
アプリケーション処理機能は、記憶部212が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部220が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部213を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Webページを閲覧するWebブラウジング機能などがある。
また、主制御部220は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ(静止画像や動画像のデータ)に基づいて、映像を表示入力部204に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部220が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部204に表示する機能のことをいう。
更に、主制御部220は、表示パネル202に対する表示制御と、操作部207、操作パネル203を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部220は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル202の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
また、操作検出制御の実行により、主制御部220は、操作部207を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル203を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
更に、操作検出制御の実行により主制御部220は、操作パネル203に対する操作位置が、表示パネル202に重なる重畳部分(表示領域)か、それ以外の表示パネル202に重ならない外縁部分(非表示領域)かを判定し、操作パネル203の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
また、主制御部220は、操作パネル203に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも1つについて軌跡を描く操作を意味する。
カメラ部208は、図1に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部20、記録媒体21、表示制御部22、表示部23、及び操作部14以外の構成を含む。カメラ部208によって生成された撮像画像データは、記憶部212に記録したり、入出力部213や無線通信部210を通じて出力したりすることができる。図15に示すスマートフォン200において、カメラ部208は表示入力部204と同じ面に搭載されているが、カメラ部208の搭載位置はこれに限らず、表示入力部204の背面に搭載されてもよい。
また、カメラ部208はスマートフォン200の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル202にカメラ部208で取得した画像を表示することや、操作パネル203の操作入力のひとつとして、カメラ部208の画像を利用することができる。また、GPS受信部214が位置を検出する際に、カメラ部208からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部208からの画像を参照して、3軸の加速度センサを用いずに、或いは、3軸の加速度センサと併用して、スマートフォン200のカメラ部208の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部208からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
その他、静止画又は動画の画像データにGPS受信部214により取得した位置情報、マイクロホン206により取得した音声情報(主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい)、モーションセンサ部215により取得した姿勢情報等などを付加して記録部212に記録したり、入出力部213や無線通信部210を通じて出力したりすることもできる。
以上のような構成のスマートフォン200においても、カメラ部208の撮像素子として固体撮像素子5を用い、主制御部220において図5,7,9,10に例示した処理を行うことで、高速高精度の位相差AFが可能になる。
以上説明してきたように、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、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第2の信号検出部とを含み、上記第1の信号検出部及び上記第2の信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部を備え、上記第1の信号検出部及び上記第2の信号検出部による位相差の検出方向に並ぶ複数の上記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群、及び、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群の第1のペアによって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を上記第1のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離で配置されかつ上記検出方向に並ぶ複数の上記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、及び、上記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向とは異なる方向に同一距離で配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群の第2のペアによって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を上記第2のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成する一致度生成部と、上記第1の一致度と上記第2の一致度に基づいて、上記第1のペア及び上記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定部と、を備えるものである。
この構成により、信号検出部の信号のみを用いて位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。
開示された撮像装置は、上記撮像素子は、上記第1の信号検出部とその第1の信号検出部に対して上記検出方向に交差する方向に配置された上記第2の信号検出部との信号検出部ペアを複数含み、上記複数の信号検出部ペアは、上記第1の信号検出部と上記第2の信号検出部との位置関係が互いに逆になる第1の信号検出部ペアと第2の信号検出部ペアを含み、上記撮像素子は、上記第1の信号検出部ペアと上記第2の信号検出部ペアが上記検出方向に交互に並ぶペアラインを有し、上記一致度生成部は、上記ペアラインに含まれる上記第1の信号検出部ペアを上記第1のペアとし、上記ペアラインに含まれる上記第2の信号検出部ペアを上記第2のペアとして上記第1の一致度及び上記第2の一致度を求める、又は、上記ペアラインに含まれる信号検出部を上記検出方向に直交する方向での位置が同じ信号検出部からなる2つのグループに分けた状態での一方のグループを上記第1のペアとし、他方のグループを上記第2のペアとして上記第1の一致度及び上記第2の一致度を求めるものである。
この構成により、信号検出部を含むラインのうち、最近接する2つのラインに含まれる信号検出部の検出信号を用いて信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高精度に行うことができる。また、信頼性判定のために検出信号を読み出す対象となるラインを最少にすることができ、信頼性判定までの時間を短縮することができる。
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記ペアを構成する2つの信号検出部群の各々から出力される検出信号群同士の相関演算の結果を、そのペアによって撮像される2つの像の一致度として生成するものである。
この構成により、信頼性が高く位相差AF方式による合焦制御を行う場合には、既に求めた相関演算の結果を利用して位相差AF方式による合焦制御を行うことが可能であり、主要被写体への合焦を高速に行うことができる。
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記ペアを構成する2つの信号検出部群から出力される上記第1の信号検出部の検出信号の積算値及び上記第2の信号検出部の検出信号の積算値の比を、そのペアによって撮像される2つの像の一致度として生成するものである。
この構成により、相関演算を行うことなく、位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。また、信頼性が低く、例えば位相差AF方式による合焦制御を行わなかったり、コントラストAF方式による合焦制御に移行したりする場合でも、相関演算を行わない分だけ演算量が減るため、消費電力を削減することができる。
開示された撮像装置は、上記一致度生成部は、上記撮像素子の撮像面に設定されるAFエリアを複数ブロックに分割し、各ブロックにおいて上記ブロックにある上記ペアの各信号検出部の検出信号を利用して上記一致度を求め、上記信頼性判定部は、上記ブロック毎に、上記一致度に基づいて上記信頼性を判定し、上記合焦制御部は、上記複数ブロックのうち、上記信頼性が閾値よりも低いと判定されたブロックを除くブロックにある上記信号検出部の検出信号を用いて位相差AF方式による合焦制御を行うものである。
この構成により、AFエリア内で信頼性が低くなるブロックを除外して位相差AF方式による合焦制御を行うことができ、合焦制御の精度を上げることができる。
開示された撮像装置の合焦制御方法は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像素子は、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第2の信号検出部とを含み、上記第1の信号検出部及び上記第2の信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式により上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップを備え、上記第1の信号検出部及び上記第2の信号検出部による位相差の検出方向に並ぶ複数の上記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群、及び、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群の第1のペアによって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を上記第1のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離で配置されかつ上記検出方向に並ぶ複数の上記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、及び、上記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して上記一方向と異なる方向に同一距離で配置された上記第2の信号検出部からなる信号検出部群の第2のペアによって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を上記第2のペアの各信号検出部の検出信号を利用して生成する一致度生成ステップと、上記第1の一致度と上記第2の一致度に基づいて、上記第1のペア及び上記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、を備えるものである。
この方法により、信号検出部の信号のみを用いて位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定することができるため、信頼性判定を高速に行うことができる。
本発明は、デジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。
1 撮像レンズ
2 絞り
5 固体撮像素子
11 システム制御部(信頼性判定部)
18 コントラストAF処理部
19 位相差AF処理部(一致度生成部)
50 受光面
51 画素
52,52A,52B 位相差検出用画素
53 AFエリア
P1,P2,P3,P4 画素ペア

Claims (6)

  1. 撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差AF方式及びコントラストAF方式により前記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置であって、
    前記撮像素子は、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、前記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第2の信号検出部とを含み、
    前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、それぞれ、位相差AF方式の合焦制御において位相差検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、
    複数の前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、複数の前記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群、前記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された前記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第1のペアと、前記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置され複数の前記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、前記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して前記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された前記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第2のペアとが形成できるように前記撮像素子に配置され、
    前記位相差AF方式により合焦位置を決定する位相差AF処理部と、
    前記コントラストAF方式により合焦位置を決定するコントラストAF処理部と、
    前記位相差AF処理部又はコントラストAF処理部のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置への前記撮像光学系の合焦制御を行うシステム制御部と、を備え、
    前記位相差AF処理部は、
    前記第1のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、前記第1のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を生成するとともに、前記第2のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、前記第2のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を生成する一致度生成部と、
    前記第1の一致度と前記第2の一致度に基づいて、位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出部と、を有し、
    前記システム制御部は、前記信頼性判定値算出部が算出した判定値に基づいて、前記第1のペア及び前記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定し、判定結果に基づいて前記位相差AF処理部又はコントラストAF処理部のいずれか一方を選択する
    撮像装置。
  2. 請求項1記載の撮像装置であって、
    前記撮像素子は、前記第1の信号検出部と当該第1の信号検出部に対して前記検出方向に交差する方向に配置された前記第2の信号検出部との信号検出部ペアを複数含み、
    前記複数の信号検出部ペアは、前記第1の信号検出部と前記第2の信号検出部との位置関係が互いに逆になる第1の信号検出部ペアと第2の信号検出部ペアを含み、
    前記撮像素子は、前記第1の信号検出部ペアと前記第2の信号検出部ペアが前記検出方向に交互に並ぶペアラインを有し、
    前記一致度生成部は、前記ペアラインに含まれる前記第1の信号検出部ペアを前記第1のペアとし、前記ペアラインに含まれる前記第2の信号検出部ペアを前記第2のペアとして前記第1の一致度及び前記第2の一致度を求める、又は、前記ペアラインに含まれる信号検出部を前記検出方向に直交する方向での位置が同じ信号検出部からなる2つのグループに分けた状態での一方のグループを前記第1のペアとし、他方のグループを前記第2のペアとして前記第1の一致度及び前記第2の一致度を求める撮像装置。
  3. 請求項1又は2記載の撮像装置であって、
    前記一致度生成部は、前記ペアを構成する2つの信号検出部群の各々から出力される検出信号群同士の相関演算の結果を、当該ペアによって撮像される2つの像の一致度として生成する撮像装置。
  4. 請求項1又は2記載の撮像装置であって、
    前記一致度生成部は、前記ペアを構成する2つの信号検出部群から出力される前記第1の信号検出部の検出信号の積算値及び前記第2の信号検出部の検出信号の積算値の比を、当該ペアによって撮像される2つの像の一致度として生成する撮像装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項記載の撮像装置であって、
    前記一致度生成部は、前記撮像素子の撮像面に設定されるAFエリアを複数ブロックに分割し、各ブロックにおいて前記ブロックにある前記ペアの各信号検出部の検出信号を利用して前記一致度を求め、
    前記信頼性判定値算出部は、前記ブロック毎に、前記一致度に基づいて前記信頼性を判定するための判定値を算出し、
    前記システム制御部は、前記複数ブロックのうち、前記信頼性が閾値よりも低いと判定されたブロックを除くブロックにある前記信号検出部の検出信号を用いて位相差AF方式による合焦制御を行う撮像装置。
  6. 撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有し、位相差AF方式及びコントラストAF方式により前記撮像光学系の合焦制御を行う撮像装置合焦制御方法であって、
    前記撮像素子は、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第1の信号検出部と、前記一対の光束の他方に応じた信号を検出すする第2の信号検出部とを含み、
    前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、それぞれ、位相差AF方式の合焦制御において位相差検出される方向に並ぶ複数個の信号検出部から成り、
    複数の前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部は、複数の前記第1の信号検出部からなる第1の信号検出部群と、前記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して一方向に同一距離隔てて配置された前記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第1のペアと、前記第1の信号検出部群の各信号検出部に対して同一方向に同一距離だけ隔てて配置され複数の前記第1の信号検出部からなる第2の信号検出部群、前記第2の信号検出部群の各信号検出部に対して前記一方向とは異なる方向に同一距離隔てて配置された前記第2の信号検出部からなる信号検出部群とで構成される第2のペアとが形成できるように前記撮像素子に配置され、
    前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、前記第1のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第1の一致度を生成するとともに、前記第2のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部の検出信号を利用して、前記第2のペアの前記第1の信号検出部及び第2の信号検出部を含む画素によって撮像される2つの像の一致度である第2の一致度を生成する一致度生成ステップと、
    前記第1の一致度と前記第2の一致度に基づいて、位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定するための判定値を生成する信頼性判定値算出ステップと、
    前記信頼性判定値算出ステップで算出した判定値に基づいて、前記第1のペア及び前記第2のペアのそれぞれの各信号検出部の検出信号を用いた位相差AF方式による合焦制御の信頼性を判定する信頼性判定ステップと、
    前記信頼性判定ステップの判定結果に基づいて前記位相差AF処理方式又はコントラストAF処理方式のいずれか一方を選択するAF処理方式選択ステップと、
    を備える合焦制御方法。
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