JP7414455B2 - 焦点検出装置及び方法、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は焦点検出装置及び方法、及び撮像装置に関し、特に、位相差検出方式によって被写体への焦点調節を行う焦点検出装置及び方法、及び撮像装置に関する。

従来、１つの画素に対して、１つのマイクロレンズと複数の光電変換部が形成された、複数の画素から成る２次元撮像素子を用いた撮像装置が存在する。複数の光電変換部は、１つのマイクロレンズを介して撮影レンズの射出瞳の異なる領域を透過した光を受光するように構成され、瞳分割を行うことができる。こういった複数の光電変換部を有する画素から、視差を有する一対の焦点検出信号を読み出すと共に、読み出した一対の焦点検出信号を加算することで記録用の画像信号を得ることができる。または、一対の焦点検出信号の一方と、画素毎に加算した画像信号とを読み出し、画像信号から焦点検出信号を差し引くことで、もう一方の焦点検出信号を取得することができる。このようにして取得した一対の焦点検出信号の相関量を算出し、算出した相関量から像ずれ量を求めることで、位相差方式の焦点検出を行うことができる。

また、特許文献１には、焦点調節用の画像信号の一部の画素信号について、異常な信号レベルであった場合に、位相差の検出に用いないようにすることで、位相差方式による焦点調節機能の精度を向上させることが開示されている。

特開２０１２－０２７３９０号公報

近年、撮像素子の画素数が増加しており、位相差検出処理に時間がかかってしまうため、取り扱う画素数を減少させるために画素加算や縮小処理を行うことが考えられる。しかし、画素加算や縮小処理をするときに参照している複数の画素からの信号に、１つでも異常なレベルの信号が含まれている場合、画素加算や縮小処理後の信号レベルが本来の信号レベルと乖離してしまうため、異常な信号レベルの画素として扱う必要がある。しかしながら、画素加算や縮小処理をするときの参照範囲が広くなると、画素加算や縮小処理後に異常な信号レベルとして扱う画素が増加してしまい、位相差検出処理の精度に問題が生じる恐れがある。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出処理を時間短縮しながら、位相差検出処理の精度の悪化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える撮像素子から出力される第１の信号が予め決められた条件を満たしているか否かを判定して、判定の結果を示す第１の情報を出力する判定手段と、複数の前記第１の信号に対して、予め決められた係数を用いて所定周期で加重加算処理を行い、前記第１の信号よりも信号の数が少ない第２の信号を出力する演算手段と、前記加重加算処理に用いられた前記複数の第１の信号に対応する複数の前記第１の情報と、前記係数とを用いて、前記条件を満たす第１の信号が前記第２の信号に与える影響を示す第２の情報を生成する生成手段と、前記第２の信号と、前記第２の情報とに基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段とを有する。

本発明によれば、焦点検出処理を時間短縮しながら、位相差検出処理の精度の悪化を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を表すブロック図。 第１の実施形態における画素の構成例を示す平面図。 第１の実施形態における１画素分の像信号のデータフォーマットを模式的に示す図。 第１の実施形態におけるフィルタ演算部の概略構成を示すブロック図。 第１の実施形態における像信号のフィルタ演算処理を示す概念図。 第１の実施形態における飽和情報の演算処理の概念図。 第１の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート。 第１の実施形態における像高と飽和評価値判定の閾値との関係を示すグラフ。 第１の実施形態におけるフィルタ処理後の像信号レベルと閾値との関係を示すグラフ。 第２の実施形態に係る撮像装置の概略構成を表すブロック図。 第２の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート。 第２の実施形態における飽和情報の演算処理の概念図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図であり、本実施形態において必要な構成のみを抜粋して示している。

撮像素子１０１は、各画素が１つのマイクロレンズと複数の光電変換部を備えた複数の画素が、２次元配列された構成を有する。図２は、一例として、２つの光電変換部２０１，２０２と、２つの光電変換部２０１，２０２に共通の１つのマイクロレンズ２０４を備えた１つの画素２０３の構造を示す平面図である。この構造によって、各画素２０３の光電変換部２０１，２０２は、マイクロレンズ２０４を介して、不図示の撮像光学系の異なる射出瞳の領域を通過した光束を受光する。各光電変換部は、受光した光束を光電変換により電気信号に変換して出力する。

そして、光電変換部２０１，２０２から個別に信号を取り出すことで、位相差方式の焦点検出に用いることができる視差を有する一対の信号（焦点検出信号）を取得することができる。また、各画素２０３毎に取得した一対の焦点検出信号を加算することで、撮像装置で表示したり記録するための信号（画像信号）を得ることができる。

または、光電変換部２０１，２０２のいずれかから焦点検出信号を取り出した後、各マイクロレンズ２０４に対応する光電変換部２０１，２０２から同時に信号を取り出すことで、画像信号を取り出すようにしても良い。その場合、画像信号から焦点検出信号を差し引くことで、一対の焦点検出信号を得ることができる。

なお、以下に説明する処理では、画像信号と焦点検出信号を同様に処理するため、画像信号と焦点検出信号を区別せずに「像信号」と呼ぶ。

飽和検出部１０２は、撮像素子１０１から出力される像信号のうち、飽和している像信号を検出する。ここでは、像信号の信号レベルが予め定められた値以上の（予め決められた条件を満たしている）場合に飽和しているとみなし、飽和していることを後段の処理で識別できるような情報として飽和情報を生成する。なお、本実施形態において、飽和情報は二値の情報であり、飽和している場合に１、飽和していない場合に０とする。そして、生成した飽和情報を、像信号と合わせて出力する。

図３は、飽和情報が付与された１画素分の像信号のデータフォーマットを模式的に示したものである。撮像素子１０１から得られた像信号は、撮像装置内で取り扱いやすいようにデジタルデータとして出力され、１画素あたり所定のビット数で表される。本実施形態では、１画素あたり１２ビットのデータで構成されているものとして説明する。図３において、計１２ビットのビット列４０１には、１画素のデジタル化された信号値が格納されており、飽和情報は４０２で示されるように１２ビットの信号値にもう１ビット拡張する形式で格納する。

分離部１０３は、飽和検出部１０２から出力されたデータを像信号と飽和情報とに分離し、像信号をフィルタ演算部１０４に、飽和情報を飽和評価値算出部１０５に、それぞれ出力する。

フィルタ演算部１０４は、分離部１０３から出力された像信号に対して、制御部１０８から送られてくるフィルタ係数を用いてフィルタ処理を行う。

図４は、フィルタ演算部１０４の回路構成例を示す図である。像信号はｉｎｐｕｔ端子から入力され、遅延素子６０１ａ～６０１ｄで遅延された４つの像信号と共に、乗算器６０４ａ～６０４ｅにおいてそれぞれ各々フィルタ係数ｃｏｅｆ０～ｃｏｅｆ４と乗算される。乗算器６０４ａ～６０４ｅからそれぞれ出力された積は、加算器６０２で加算され、更に正規化処理部６０３で正規化されて、ｏｕｔｐｕｔ端子から出力される。フィルタ演算部１０４は、予め決められた周期で上記フィルタ処理（加重加算処理）を行い、ｏｕｔｐｕｔ端子からは当該周期で演算結果が出力される。なお、必要に応じて、出力された信号値をリサンプリングすることで、像信号の空間周波数特性の劣化を最小限にし、像信号の画素数を減少させることができる。画素数を減少させる目的の場合は、リサンプリングによるエイリアシング（折り返し歪み）を抑制するために、低域通過フィルタを用いる。

なお、フィルタ演算部１０４は図４で示した構成に限られるものではなく、式（１）で示す演算を実現できる回路構成であればどのような構成であっても良い。

なお、式（１）において、Ｃはフィルタ係数を表す。

図５は、一例として、３画素周期（所定周期）でフィルタ演算部１０４によりフィルタ処理される１ライン分の像信号の一部を模式的に示したもので、Ｐ０～Ｐ１５は、各画素の像信号を表している。また、Ｐ２’は、フィルタ処理前の像信号Ｐ２の画素位置に対応する、フィルタ処理後の像信号を表している。像信号Ｐ２’は、図４に示す構成を有するフィルタ演算部１０４により、上述した様に５画素分の像信号Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、制御部１０８から送られてくるフィルタ係数とを用いて算出される。同様に、像信号Ｐ５’は、フィルタ処理前の像信号Ｐ５の画素位置に対応し、５画素分の像信号Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７とフィルタ係数とを用いて算出される。また、像信号Ｐ８’及びＰ１１’も、それぞれフィルタ処理前の像信号Ｐ８及びＰ１１の画素位置に対応し、５画素分の像信号とフィルタ係数とを用いて算出される。

飽和評価値算出部１０５は、分離部１０３から出力された飽和情報と、制御部１０８から送られてくるフィルタ係数とを用いて、飽和評価値を算出する。ここで用いられるフィルタ係数と、上述したフィルタ演算部１０４で用いられるフィルタ係数とは同じである。また、飽和評価値算出部１０５は、フィルタ演算部１０４によるフィルタ処理と同様の加重加算処理を行う。

図６は、飽和評価値算出部１０５により処理される１ライン分の飽和情報の一部を模式的に示したもので、ｓ０～ｓ１５は、像信号Ｐ０～Ｐ１５にそれぞれ対応する飽和情報を表している。また、ｓ２’は、像信号Ｐ２’に対応する飽和評価値を表している。飽和評価値ｓ２’は、５つの飽和情報ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４と、制御部１０８から送られてくるフィルタ係数とを用いて算出される。同様に、飽和評価値ｓ５’は、５つの飽和情報ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ６、ｓ７とフィルタ係数とを用いて算出され、像信号Ｐ５’に対応する。また、飽和評価値ｓ８’及びｓ１１’も、それぞれ５つの飽和情報とフィルタ係数とを用いて算出され、像信号Ｐ８’及びＰ１１’に対応する。なお、飽和評価値算出部１０５で用いられる飽和評価値の計算式を、式（２）に示す。

なお、式（２）において、Ｃはフィルタ係数を表す。式（１）と比較しても分かるように、飽和評価値算出部１０５は、像信号に対するフィルタ演算部１０４におけるフィルタ処理と同じ数値処理を、飽和情報に対して実施する。

飽和評価値判定部１０６は、飽和評価値算出部１０５から出力された飽和評価値と、制御部１０８から送られてくる閾値とを比較して、飽和しているかどうかを判定し、新たな飽和情報を生成する。例えば、閾値より大きい場合には飽和している、閾値以下の場合には飽和していないと判定し、当該情報を像ずれ量算出部１０７に出力する。

像ずれ量算出部１０７は、フィルタ演算部１０４から出力されたフィルタ処理後の像信号から、フィルタ処理された一対の焦点検出信号を取得し、そのずれ量（像ずれ量）を算出する。この像ずれ量は、焦点状態を示す。その際に、飽和評価値判定部１０６から出力された新たな飽和情報を用いる。なお、飽和画素が存在する場合に像ずれ量を求める方法としては、例えば、本出願人により特開２０１４－１０６４７６に開示された方法等、従来より様々な方法が提案されており、いずれの方法を適用しても構わない。即ち、本発明は、像ずれ量の算出方法により制限されるものでは無い。

制御部１０８は、上述した様にフィルタ演算部１０４と飽和評価値算出部１０５に対してフィルタ係数を送信したり、飽和評価値判定部１０６に対して判定処理に用いる閾値を送信する他に、撮像装置全体に対する制御も行う。

次に、図７を参照して、本実施形態における処理について説明する。

まず、Ｓ１０１、撮像素子１０１から像信号を読み出す。この場合、像信号は、上述した様に、焦点検出信号であっても、画像信号であってもよい。

次に、Ｓ１０２において、飽和検出部１０２により、撮像素子１０１から得られた像信号から飽和情報を検出し、像信号に付加して出力する。

Ｓ１０３では、分離部１０３において、飽和情報が付加された像信号から、飽和情報を抜き出して、飽和評価値算出部１０５に出力する。同様に、同じ飽和情報が付加された像信号から像信号を抜き出して、フィルタ演算部１０４に出力する。具体的には、図３で示した１画素のフォーマットに基づいてビット単位で分離してそれぞれ異なる系統で出力することで、撮像素子１０１上の画素位置情報を維持したまま、像信号と飽和情報を分離する。。

Ｓ１０４では、フィルタ演算部１０４において、分離部１０３から出力された像信号に対してデジタルフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の像信号を出力する。

Ｓ１０５では、飽和評価値算出部１０５において、分離部１０３から出力された飽和情報と制御部１０８から出力されたフィルタ係数に基づいて、飽和評価値を算出する。

Ｓ１０６では、飽和評価値判定部１０６において、飽和評価値算出部１０５から出力された飽和評価値と、制御部１０８から出力された閾値とを比較し、飽和評価値が閾値よりも大きい場合にはＳ１０７へ、飽和評価値が閾値以下の場合にはＳ１０８へ遷移する。

飽和評価値の方が閾値よりも大きい場合、Ｓ１０７において飽和評価値判定部１０６は、新たな飽和情報として１をセットし、像ずれ量算出部１０７に飽和情報（１）を出力する。一方、飽和評価値が閾値以下の場合、飽和評価値判定部１０６は、Ｓ１０８において新たな飽和情報として０をセットし、像ずれ量算出部１０７に飽和情報（０）を出力する。

なお、Ｓ１０４～Ｓ１０８の処理は、上述した様に予め決められた周期で行う。例えば、図５に示すフィルタ処理の例では、３画素周期（所定周期）で行う。

Ｓ１０９では、撮像素子１０１の全ての画素に対して上述した処理を実施したかを判断し、実施済みであればＳ１１０に進み、未処理の画素が存在する場合にはＳ１０１へ戻って上述した処理を繰り返す。

Ｓ１１０において、像ずれ量算出部１０７は、フィルタ演算部１０４から出力されたフィルタ処理後の像信号（焦点検出信号）と、飽和評価値判定部１０６から出力された新たな飽和情報とを用いて相関演算を行い、相関演算結果から像ずれ量を算出する。

上記の通り第１の実施形態によれば、以下の効果が得られる。即ち、撮像素子１０１から読み出す画素数が多く、位相差検出処理の処理時間を短縮させるためにフィルタ処理を利用して画素数（像信号）を減らす際に、フィルタ係数と同じ係数を用いて、飽和情報を重み付け評価した評価値を算出する。そして、算出された評価値を閾値と比較することで、フィルタ処理により得られた像信号を飽和信号として扱うか否かを決定する。これにより、フィルタ係数に起因した、フィルタ処理後の像信号に対する、フィルタ処理前の像信号の寄与率を鑑みた飽和情報の評価が可能になる。例えば、飽和している像信号の寄与率が低く、飽和評価値が低い場合には、フィルタ処理後の像信号を飽和画素として扱わないことにすることが可能となる。これにより、より多くのフィルタ処理後の像信号を像ずれ量の算出に用いることができるため、位相差方式による焦点調節機能の精度を向上させることが可能となる。

また、飽和評価値判定部１０６で使用する飽和評価値判定の閾値について、不図示の光学系の光軸中心からの被写体像の像高に応じて変更することで、適応的に飽和評価値を判定することが可能となる。

図８は、像高に対する飽和評価値判定の閾値を模式的に示したもので、黒点８０１で示すように、例えば離散的なデータとして制御部１０８に保持しておく。像高が高い領域では、不図示の撮像光学系や光学系を構成する部材（鏡筒など）によって撮像素子１０１に到達する光束が減少することが知られている。その場合は光軸中心付近の領域に対して像高が高い領域では比較的信号レベルが低く出力されるため、飽和画素が与える影響が相対的に大きくなってしまう。そこで、飽和評価値判定部１０６において、評価値判定の閾値を像高に応じて変更することで、撮像素子１０１内の領域に応じた適切な飽和評価が可能になる。

また、飽和評価値判定の閾値については、フィルタ演算部１０４の出力結果に応じて変更することで、適応的に飽和評価値を判定してもよい。

図９は、フィルタ演算部１０４でフィルタ処理後の像信号の信号レベルに対する閾値を模式的に示したもので、黒点９０１で示すように、例えば離散的なデータとして制御部１０８に保持しておく。フィルタ処理後の像信号の信号レベルが大きい領域では、参照している像信号の平均信号レベルが高い傾向にあるため、飽和している画素が与える影響は、フィルタ処理後の像信号の信号レベルが小さい領域と比べて、相対的に小さくなる。そこで、飽和評価値判定部１０６において、評価値判定の閾値をフィルタ処理後の像信号の信号レベルに応じて変更することで、被写体像の明るさに応じた適切な飽和評価が可能になる。

なお、図８及び図９で示した離散データについては、像高と閾値の関係を数式化して制御部１０８に記憶するようにしても良い。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図１０は、第２の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図１に示す構成と同様の構成については同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。

図１０において、飽和情報選択部１００５は、制御部１０８から送られてくるフィルタ係数に基づいて、分離部１０３から出力される複数の飽和情報のうち少なくとも一部の飽和情報を選択する。なお、ここで制御部１０８から送られてくるフィルタ係数は、フィルタ演算部１０４に送られるフィルタ係数と同じものである。飽和情報決定部１００６は、飽和情報選択部１００５から出力された選択情報を元に、分離部１０３から送られてくる複数の飽和情報の少なくとも一部を選択し、選択した飽和情報に基づいて新たな飽和情報を生成する。像ずれ量算出部１００７は、フィルタ演算部１０４から出力されたフィルタ処理後の像信号と、飽和情報決定部１００６から出力された新たな飽和情報を用いて、像信号のずれ量を算出することで位相差検出処理を行う。

次に、図１１を参照して、本実施形態における処理について説明する。なお、第１の実施形態の図７における処理と同様の処理には同じステップ番号を付して、説明を省略する。

Ｓ２０１では、飽和情報選択部１００５において、制御部１０８から出力されたフィルタ係数を元に、分離部１０３から出力される複数の飽和情報のうち、少なくとも一部の飽和情報を選択する。

本実施形態のように、フィルタ演算部１０４で使用しているフィルタ係数が式（１）で示したように５つある場合、飽和情報選択部１００５は、そのフィルタ係数のうち、例えば、値が大きい順に上位３つの係数に対応する画素位置の飽和情報を選択する。なお、選択する数は３つに限られるものでは無く、フィルタ係数の数以内であれば構わない。フィルタ係数が小さいほど、対応する像信号のフィルタ演算部１０４における演算結果に対する寄与率が小さくなるため、飽和情報についても寄与率が小さい飽和情報を除外するように選択する。

Ｓ２０２では、飽和情報決定部１００６において、飽和情報選択部１００５から出力された選択情報と、分離部１０３から出力された飽和情報とに基づいて、新たな飽和情報を生成する。飽和情報選択部１００５が１つの飽和情報を選択した場合は、選択された飽和情報をそのまま新たな飽和情報として出力する。飽和情報選択部１００５が複数の飽和情報を選択した場合は、飽和情報が１である個数と０である個数を計算し、多いほうの飽和情報を新たな飽和情報として出力する。これにより、１である飽和情報が少ないときに、後段の像ずれ量算出部１００７で当該飽和情報に対応するフィルタ処理後の像信号を像ずれ量の算出に用いることが可能となる。あるいは、選択された複数の飽和情報の論理和を計算し、計算結果を新たな飽和情報として出力するようにしても良い。あるいは、選択された複数の飽和情報が１である個数が、あらかじめ定められた個数を超えた場合には、新たな飽和情報として１を出力するようにしても良い。

図１２は、３画素周期（所定周期）でフィルタ処理が行われる場合に、１ライン分の飽和情報の一部と、飽和情報決定部１００６から出力される新たな飽和情報とを模式的に示したものである。一例として、５つのフィルタ係数のうち、値が大きい方から上位３つのフィルタ係数に対応する飽和情報を選択する場合を示している。図１２において、ｓ２”は、像信号Ｐ２’に対応する飽和情報を表している。同様にｓ５”、ｓ８”、ｓ１１”も、それぞれ像信号Ｐ５’、Ｐ８’、Ｐ１１’に対応する飽和情報を表している。。

なお、Ｓ１０４～Ｓ２０２の処理は、上述した様に予め決められた周期で行う。例えば、図５に示すフィルタ処理の例では、３画素周期（所定周期）で行う。

Ｓ１０９では、撮像素子１０１の全ての画素に対して上述した処理を実施したかを判断し、実施済みであればＳ１１０に進み、未処理の画素が存在する場合にはＳ１０１へ戻って上述した処理を繰り返す。

Ｓ１１０において、像ずれ量算出部１００７は、フィルタ演算部１０４から出力されたフィルタ処理後の像信号（焦点検出信号）と、飽和情報決定部１００６から出力された新たな飽和情報とを用いて相関演算を行い、相関演算結果から像ずれ量を算出する。新たな飽和情報を相関演算の結果を像ずれ量の算出に用いるかどうかの判定に用いることで、像ずれ量算出の精度を上げることができる。

上記の通り第２の実施形態によれば、フィルタ処理で使用されるフィルタ係数と同じ係数に基づいて複数の飽和情報の一部を選択し、選択された一部の飽和情報を元に新たな飽和情報を生成する。これにより、フィルタ処理で用いるフィルタ係数に起因する、出力信号に対する入力信号の寄与率を鑑みた評価が可能になる。例えば、寄与率が低く飽和評価値が低い場合には飽和画素として扱わないようにすることが可能となり、フィルタ処理後の像信号を像ずれ量算出で利用することができるため、位相差方式による焦点調節機能の精度を向上させることが可能となる。

また、飽和情報選択部１００５による選択情報に関して、不図示の光学系の光軸中心からの被写体像の像高に応じて変更するようにしてもよい。像高が高い領域では、不図示の光学系や光学系を構成する部材（鏡筒など）によって撮像素子１０１に到達する光束が減少することが知られている。したがって、その場合は光軸中心付近の領域に対して像高が高い領域では比較的信号レベルが低く出力されるため、飽和画素が与える影響が相対的に大きくなってしまう。そこで、飽和情報選択部１００５ににおいて、像高が高い場合には選択する飽和情報を少なくすることで飽和情報の影響を小さくすることができ、撮像素子１０１内の領域に応じた新たな飽和情報の生成が可能になる。

また、飽和情報選択部１００５による選択情報を、フィルタ演算部１０４の出力結果に応じて変更するようにしてもよい。フィルタ処理後の像信号の信号レベルが大きい領域では、参照している像信号の平均信号レベルが高い傾向にあるため、飽和している画素が与える影響は、フィルタ処理後の像信号の信号レベルが小さい領域と比べて、相対的に小さくなる。そこで、飽和情報選択部１００５において、フィルタ処理後の像信号の信号レベルに応じて飽和情報を選択することで、被写体像の明るさに応じた適切な飽和情報の生成が可能になる。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、飽和している像信号を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものでは無く、例えば、製造エラーや経時劣化による欠陥画素からの像信号を検出しても良い。このように、飽和している像信号の他に入射光量に対応しない像信号を検出してもよい。

＜他の実施形態＞
また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０１：撮像素子、１０２：飽和検出部、１０３：分離部、１０４：フィルタ演算部、１０５：飽和評価値算出部、１０６：飽和評価値判定部、１０７：像ずれ量算出部、１０８：制御部、２０１，２０２：光電変換部、２０３：画素、２０４：マイクロレンズ、１００５：飽和情報選択部、１００６：飽和情報決定部

Claims (19)

1. 複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える撮像素子から出力される第１の信号が予め決められた条件を満たしているか否かを判定して、判定の結果を示す第１の情報を出力する判定手段と、
   複数の前記第１の信号に対して、予め決められた係数を用いて所定周期で加重加算処理を行い、前記第１の信号よりも信号の数が少ない第２の信号を出力する演算手段と、
   前記加重加算処理に用いられた前記複数の第１の信号に対応する複数の前記第１の情報と、前記係数とを用いて、前記複数の第１の信号のうち前記条件を満たす第１の信号が前記第２の信号に与える影響を示す第２の情報を生成する生成手段と、
   前記第２の信号と、前記第２の情報とに基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記条件は、前記第１の信号が飽和していること、及び、前記第１の信号が前記光電変換部への入射光量に対応していないこと、の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記第１の情報は前記判定の結果を示す二値の情報であって、前記生成手段は、前記係数を用いて前記複数の第１の情報に加重加算処理を行い、得られた値を予め決められた閾値と比較することで、前記第２の情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
4. 前記条件を満たしている場合に前記第１の情報を１、前記条件を満たしていない場合に前記第１の情報を０としたとき、前記生成手段は、前記加重加算処理により得られた値が前記閾値よりも大きい場合に前記第２の情報を１、前記値が前記閾値以下である場合に前記第２の情報を０とすることを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
5. 前記閾値は、前記第１の信号を出力した前記光電変換部の像高に応じて変更されることを特徴とする請求項３または４に記載の焦点検出装置。
6. 前記条件を満たしている場合に前記第１の情報を１、前記条件を満たしていない場合に前記第１の情報を０としたとき、前記閾値は、前記第２の信号に対応する前記光電変換部の像高が第１の像高である場合に、当該第１の像高よりも低い第２の像高である場合よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の焦点検出装置。
7. 前記閾値は、前記第２の信号の信号レベルに応じて変更されることを特徴とする請求項３または４に記載の焦点検出装置。
8. 前記条件を満たしている場合に前記第１の情報を１、前記条件を満たしていない場合に前記第１の情報を０としたとき、前記閾値は、前記第２の信号の信号レベルが第１の信号レベルである場合に、当該第１の信号レベルよりも大きい第２の信号レベルである場合よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
9. 前記生成手段は、前記加重加算処理に用いられた前記複数の第１の信号に対応する前記複数の第１の情報のうち、前記係数の値が大きい方から予め決められた数の係数に対応する前記第１の情報を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
10. 前記予め決められた数が複数である場合に、前記生成手段は、前記条件を満たしていることを示す前記第１の情報が１つ以上あるとき、前記第２の情報として前記条件を満たしていることを示す情報を出力することを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
11. 前記予め決められた数が複数である場合に、前記生成手段は、前記条件を満たしていることを示す前記第１の情報の数が閾値を超えたとき、前記第２の情報として前記条件を満たしていることを示す情報を出力することを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
12. 前記予め決められた数が複数である場合に、前記生成手段は、前記条件を満たしていることを示す前記第１の情報の数が、前記条件を満たしていないことを示す前記第１の情報の数よりも多いとき、前記第２の情報として前記条件を満たしていることを示す情報を出力することを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
13. 前記生成手段は、前記第２の信号に対応する前記光電変換部の像高が第１の像高である場合に、当該第１の像高よりも低い第２の像高である場合よりも、前記予め決められた数を小さくすることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
14. 前記生成手段は、前記第２の信号の信号レベルが第１の信号レベルである場合に、当該第１の信号レベルよりも大きい第２の信号レベルである場合よりも、前記予め決められた数を大きくすることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
15. 前記焦点検出手段は、前記第２の信号から一対の焦点検出信号を生成して、位相差方式により焦点状態を検出することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
    複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える撮像素子と
    を有することを特徴とする撮像装置。
17. 判定手段が、複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備える撮像素子から出力される第１の信号が予め決められた条件を満たしているか否かを判定して、判定の結果を示す第１の情報を出力する判定工程と、
    演算手段が、複数の前記第１の信号に対して、予め決められた係数を用いて所定周期で加重加算処理を行い、前記第１の信号よりも信号の数が少ない第２の信号を出力する演算工程と、
    生成手段が、前記加重加算処理に用いられた前記複数の第１の信号に対応する複数の前記第１の情報と、前記係数とを用いて、前記複数の第１の信号のうち前記条件を満たす第１の信号が前記第２の信号に与える影響を示す第２の情報を生成する生成工程と、
    焦点検出手段が、前記第２の信号と、前記第２の情報とに基づいて、焦点状態を検出する焦点検出工程と
    を有することを特徴とする焦点検出方法。
18. コンピュータを、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の焦点検出装置の各手段として機能させるためのプログラム。
19. 請求項１８に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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