JP2012189878A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決定すること。
【解決手段】撮像装置は、撮影光学系の像面に配置され、焦点検出用の画素列を有する撮像素子と、撮像素子が撮影光学系を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列からの信号を用いて一対の像の位相差情報を演算し、該位相差情報に基づいて撮影光学系による焦点調節状態を検出する第１焦点検出手段と、撮像素子が撮影光学系を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列と異なる撮像用画素からの信号を用いてコントラスト情報を演算し、該コントラスト情報に基づいて撮影光学系による焦点調節状態を検出する第２焦点検出手段と、第２焦点検出手段が焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向を、第１焦点検出手段による検出結果を用いて決定する制御手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関する。

撮像素子に設けられた焦点検出用の画素列からの出力信号に基づいて、瞳分割型位相差方式による焦点調節を行い、上記撮像素子に設けられた撮像用画素からの出力信号に基づいて、コントラスト検出方式による焦点調節を行うハイブリッドＡＦ装置を備える撮像装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−３０９８８２号公報

従来技術では、撮像用画素からの出力信号に基づいてコントラスト検出方式による焦点調節を行う場合、フォーカシングレンズを至近端方向または無限遠端方向へ一旦駆動してコントラストの増減をチェックしなければ、合焦位置へ向かうフォーカシングレンズの移動方向（すなわちコントラストを増加させる方向）がわからないという問題があった。

本発明による撮像装置は、撮影光学系の像面に配置され、焦点検出用の画素列を有する撮像素子と、撮像素子が撮影光学系を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列からの信号を用いて一対の像の位相差情報を演算し、該位相差情報に基づいて撮影光学系による焦点調節状態を検出する第１焦点検出手段と、撮像素子が撮影光学系を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列と異なる撮像用画素からの信号を用いてコントラスト情報を演算し、該コントラスト情報に基づいて撮影光学系による焦点調節状態を検出する第２焦点検出手段と、第２焦点検出手段が焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向を、第１焦点検出手段による検出結果を用いて決定する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明による撮像装置では、コントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

本発明の一実施の形態による電子カメラを例示する図である。 電子カメラの構成例を説明するブロック図である。 撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。 撮像用画素のみを拡大した断面図である。 焦点検出用画素のみを拡大した断面図である。 瞳分割型位相差検出方法を説明する図である。 ＣＰＵが実行するメインシーケンス処理を説明するフローチャートである。 Ｓ１オン処理の詳細を説明するフローチャートである。 コントラストＡＦ処理の詳細を説明するフローチャートである。 コントラストＡＦ処理の詳細を説明するフローチャートである。 コントラストＡＦ処理の詳細を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電子カメラを例示する図である。図１において、カメラ本体201に対して着脱可能に構成される撮影レンズ鏡筒202が装着されている。

被写体からの光は、撮影レンズ鏡筒202の撮影光学系210および絞り211を介してカメラ本体201へ入射される。カメラ本体201に入射した被写体光は、メカニカルシャッター203を介して撮像素子212へ導かれ、その撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子212は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子212は、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じた光電変換信号を出力する。なお、撮像素子212の撮像面側に光学ローパスフィルター213が設けられている。

光学系駆動機構214は、撮影光学系210を構成するフォーカシングレンズ、およびズームレンズをそれぞれ光軸方向に進退移動させる。フォーカシングレンズの移動方向および移動量は、カメラ本体201側から制御される。ズームレンズの移動方向および移動量も、カメラ本体201側から制御される。なお、図を簡単にするため、撮影光学系210を単レンズとして表している。光学系駆動機構214はさらに、絞り211の口径を変化させる。

撮影者は、通常、接眼光学系209を介してEVF109が表示する被写体像を観察する。CPU101は、撮像素子212で得られた撮像信号（光電変換信号）に基づく再生画像をEVF109に表示させる。なお、カメラ本体201の背面に設けられたカラー液晶モニター108に被写体像を表示させることも可能である。

図２は、上述した電子カメラの構成例を説明するブロック図である。電子カメラは、CPU101によってカメラ動作の制御が行われる。CPU101は、内蔵する不揮発メモリ１０１ａに記憶されているプログラムを実行して制御処理を行う。操作部材114は、レリーズボタン、ズームスイッチ、およびモード切替スイッチなどを含み、各操作スイッチからの操作信号をCPU101へ出力する。撮像処理回路115は、撮像素子212からの出力信号をデジタル画像データに変換し、該画像データに対して所定の画像処理を行う。画像処理は、γ変換処理やホワイトバランス調整処理などを含む。

コントラストＡＦ回路116は、撮像素子212の所定画素からの出力信号（画素データ）を用いてコントラスト検出を行う公知のコントラスト検出方式の焦点検出処理を行う。具体的には、上記フォーカシングレンズ（210）を進退移動させながら画像のコントラスト情報を取得し、該コントラストが最大になるレンズ位置を探す。そして、該レンズ位置へフォーカシングレンズを移動させることによってフォーカス調節を行う。

測光演算回路117は、撮像素子212の所定画素からの出力信号に基づいて測光演算を行う。位相差ＡＦ回路118は、撮像素子212の所定画素からの出力信号に基づいて像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことにより、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（マイクロレンズ方式）で一対の像の像ズレ量を検出する。さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることにより、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出する。そして、該デフォーカス量に応じて上記フォーカシングレンズの移動方向および移動量を演算する。像ズレ検出演算処理の詳細については後述する。

ドライバ回路103は、CPU101からの指令に応じてメカニカルシャッター203を駆動する。ドライバ回路104は、CPU101からの指令に応じてレンズ鏡筒202側の光学系駆動機構214を駆動する。光学系駆動機構214に含まれるレンズ駆動部材がフォーカシングレンズを進退駆動し、光学系駆動機構214に含まれるズームレンズ駆動部材がズームレンズを進退駆動する。また、光学系駆動機構214に含まれる絞り駆動レバーが絞り211の口径を変化させる。

カラー液晶モニター108は、画像や操作メニューなどを表示する。表示制御部106は、CPU101からの指令により、画像や操作メニューを表示するための画像信号に基づいて、カラー液晶モニター108に対する駆動信号を生成する。EVF109は、ライブビュー画像と呼ばれるモニタ用画像などを表示する。モニタ用画像は、撮像素子212が所定のフレームレート（たとえば、３０フレーム／秒）で撮像して出力するモニタ表示用の撮像信号に基づく再生画像を逐次更新表示するものである。表示制御部107は、CPU101からの指令により、モニタ表示用の撮像信号に基づいてEVF109に対する駆動信号を生成する。

メモリカード300は、カードコネクター110を介して電子カメラに着脱されるデータ記録媒体である。メモリカード300には画像データや音声データが記録される。メモリカード300に記録されている画像データによる再生画像は、カラー液晶モニター108に表示したり、EVF109に表示することが可能に構成される。画像記憶メモリ111は、画像処理、圧縮処理および伸長処理の際に一時的に画像データを格納する。圧縮／伸長回路112は、たとえば、ＪＰＥＧなど所定の方式で画像データを圧縮処理したり、圧縮された画像データを伸長処理したりする。メモリ113は、CPU101の作業領域として利用される。

＜位相差ＡＦ処理＞
位相差ＡＦ回路118で行うＡＦ（自動焦点調節）処理について詳細に説明する。本実施形態の撮像素子212は、フォーカス検出用の画素（焦点検出用画素と呼ぶ）を有する。この撮像素子212は、特開２００７−２７９３１２号公報に記載されている撮像素子と同様のものである。位相差ＡＦ回路118は、焦点検出用画素からの画素出力データを用いて位相差検出演算を行うことにより、焦点検出処理を行う。

図３は、撮像素子212の詳細な構成を示す正面図である。撮像素子212には、撮像用画素310が二次元状に配列されている。そして、焦点検出用画素311が所定の水平ラインごとに配列されている。図３の例では、撮像面の上端から略１／４と、略１／２と、略３／４の位置に、それぞれ水平方向に並ぶ焦点検出用画素列が配されている。図４は、撮像用画素のみを拡大した断面図であり、図５は、焦点検出用画素のみを拡大した断面図である。

図４において、撮像用画素310は、マイクロレンズ10と撮像用の光電変換部11を備える。マイクロレンズ10は光電変換部11の前方（図４において左側）に配置され、光電変換部11は撮像素子212内の半導体回路基板（不図示）上に形成される。

図５において、焦点検出用画素311は、マイクロレンズ10と焦点検出用の一対の光電変換部12および光電変換部13を備える。両光電変換部12、13は、それぞれがマイクロレンズ10の中央に対して対称に配置される。マイクロレンズ10は光電変換部12、13 の前方（図５において左側）に配置され、光電変換部12、13は撮像用画素310の光電変換部11と同一の半導体回路基板上に形成される。なお、上記マイクロレンズ10は、撮影光学系210の焦点面近傍に配置される。

図６は、撮像素子ＡＦによる瞳分割型位相差検出方法を説明する図であり、焦点検出用画素311の一部（マイクロレンズ50、60 と二対の光電変換部52・53、62・63）を図示したものである。射出瞳90は、撮影光学系210の焦点面位置に配置されたマイクロレンズ50、60から前方（図６において左側）の距離ｄ４に投影される射出瞳である。距離ｄ４は、マイクロレンズ10（50、60）の曲率、屈折率、およびマイクロレンズ10（50、60）と光電変換部12、13との間の距離などに応じて決まる距離であり、測距瞳距離と呼ぶ。

光軸91は、撮影光学系210の光軸である。測距瞳92は、マイクロレンズ50、60および光電変換部52、62 に対応する測距瞳であり、測距瞳93は、マイクロレンズ50、60および光電変換部53、63に対応する測距瞳である。一対の測距瞳領域92、93を通過した二対の焦点検出用被写体光束72・73、82・83は、それぞれマイクロレンズ50、60を介して二対の光電変換部52・53、63・63に到達する。図６では、光軸91上にある焦点検出用画素311(マイクロレンズ50と一対の光電変換部52・53）と、光軸91外にある焦点検出用画素311（マイクロレンズ60と一対の光電変換部62・63）を模式的に例示しているが、その他の焦点検出用画素311においても一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する焦点検出用光束を一対の光電変換部でそれぞれ受光する。なお、焦点検出用画素311の配列方向（図３において水平方向）は、一対の測距瞳の分割方向（図６において上下方向）と一致させる。

上述した構成を有することにより、焦点検出用画素は、特開２００７−２７９３１２号公報に記載されるように、それぞれ瞳分割された光束が入射されることになる。具体的には、光電変換部12、13には、それぞれマイクロレンズ10の片半面を通過した光束のみが受光される。たとえば、光電変換部52、62には、測距瞳92からの光束（Ａ成分と呼ぶ）のみが入射される。一方、光電変換部53、63には、測距瞳93からの光束（Ｂ成分と呼ぶ）のみが入射される。

この結果、Ａ成分の光束が入射される光電変換部52、62、…から得られる画素出力（Ａ成分のデータ列）は、撮影光学系210の測距瞳92から入射された光束による像を表し、Ｂ成分の光束が入射される光電変換部53、63、…から得られる画素出力（Ｂ成分のデータ列）は、測距瞳93から入射された光束による像を表す。

Ａ成分による被写体像、およびＢ成分による被写体像からなる一対の被写体像は、撮影光学系210が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態には、上記一対の像が相対的に一致する。したがって、一対の像の相対位置ズレ量を求めることにより、撮影光学系210のフォーカス調節状態、すなわちデフォーカス量が得られる。

位相差ＡＦ回路118は、Ａ成分のデータ列およびＢ成分のデータ列の相対的な位置関係をずらしながら、２つのデータ列間の像ズレ量（シフト量と呼ぶ）と、Ａ成分のデータ列とＢ成分のデータ列との相関度を演算する。相関値が最小となる（相関値が小さいほど２つのデータ列の相関度が高い）シフト量を求める演算は、公知の位相差検出演算による。

位相差ＡＦ回路118は、相関値を最小にするシフト量に所定係数を掛けることにより、デフォーカス量を求める。なお、デフォーカス量は測距エリアごとに異なる。また、デフォーカス量の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチおよびマイクロレンズ10の配列ピッチに依存する。位相差ＡＦ回路118は、デフォーカス量に基づいて合焦位置までのフォーカシングレンズの移動方向および移動量を演算する。

一般に、カメラ本体201は、撮影画面のうち指定されたフォーカスポイント（フォーカスエリアとも呼ばれる）に対応する画素からの出力データを用いてフォーカス調節を行う。本実施形態では、フォーカスポイントに焦点検出用画素311を含む（換言すれば、撮像素子212上のフォーカスポイントに相当する位置に焦点検出用画素311が存在する）場合に位相差ＡＦ回路118によってＡＦ（自動焦点調節）処理を行う。また、フォーカスポイントに焦点検出用画素311を含まない（換言すれば、撮像素子212上のフォーカスポイントに相当する位置に撮像用画素310のみが存在する）場合にコントラストＡＦ回路116によってＡＦ（自動焦点調節）処理を行う。

上述したように、位相差ＡＦ回路118が行う瞳分割型位相差検出方式では、フォーカシングレンズを移動させることなしに合焦位置までのフォーカシングレンズの移動方向および移動量を求めることができる。しかしながら、コントラストＡＦ回路116がフォーカス調節を行う際は、フォーカシングレンズを至近端方向または無限遠端方向へ一旦移動させて画像のコントラストが増減する方向をチェックしなければ（ウォブリング動作と呼ばれる）、合焦位置へ向かうフォーカシングレンズの移動方向がわからない。

本実施形態は、コントラストＡＦ回路116がフォーカス調節を行う場合のフォーカシングレンズの移動方向の決定に特徴を有するので、以降の説明はこの点を中心に行う。図７は、CPU101が実行するメインシーケンス処理の流れを説明するフローチャートである。CPU101は、不図示のカメラ本体201に電池（不図示）が装填されて電源供給が行われると、図７による処理を繰り返し行う。

図７のステップＳ１において、CPU101は、現在電源ONしているか否かを判定する。電源ONしている場合のCPU101は、ステップＳ１を肯定判定してステップＳ２へ進む。源ONしていない場合のCPU101は、ステップＳ１を否定判定してステップＳ８へ進む。ステップＳ８において、CPU101は、操作部材114を構成するメインスイッチがOFFからONへ操作されたか否かを判定する。CPU101は、ON操作された場合にステップＳ８を肯定判定してステップＳ９へ進み、ON操作されない場合にはステップＳ８を否定判定してステップＳ１へ戻る。ステップＳ９において、CPU101は、所定の初期化処理を行ってステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、CPU101は電源ON処理を行ってステップＳ２へ進む。

ステップＳ２において、CPU101は、操作部材114を構成するメインスイッチがONからOFFへ操作されたか否かを判定する。CPU101は、OFF操作された場合にステップＳ２を肯定判定してステップＳ７へ進み、OFF操作されない場合にはステップＳ２を否定判定してステップＳ３へ進む。ステップＳ７において、CPU101は電源OFF処理を行ってステップＳ１へ戻る。

ステップＳ３において、CPU101は、操作部材114を構成するスイッチSW1がON操作されたか否かを判定する。スイッチSW1は、レリーズボタンに連動してON/OFFするスイッチであり、レリーズボタンが略半ストローク押下された場合にONし、該半押し操作が解除されるとOFFする。CPU101は、スイッチSW1がONするとステップＳ３を肯定判定してステップＳ４へ進み、スイッチSW1がONしない場合にはステップＳ３を否定判定してステップＳ１へ戻る。ステップＳ４において、CPU101は、所定のS1オン処理を行ってステップＳ５へ進む。S1オン処理の詳細については後述する。

ステップＳ５において、CPU101は、操作部材114を構成するスイッチSW2がON操作されたか否かを判定する。スイッチSW2は、レリーズボタンに連動してON/OFFするスイッチであり、レリーズボタンが全ストローク押下された場合にONし、該全押し操作が解除されるとOFFする。CPU101は、スイッチSW2がONするとステップＳ５を肯定判定してステップＳ６へ進み、SW2がONしない場合にはステップＳ５を否定判定してステップＳ１へ戻る。ステップＳ６において、CPU101は、所定の撮影処理を行って図７による処理を終了する。

上記S1オン処理の詳細について、図８に例示するフローチャートを参照して説明する。S1オン処理は、たとえば、その時点において指定されているフォーカスポイントに対応する画素からの出力データを用いてＡＦ処理を行う。図８のステップＳ１１において、CPU101は、S1オン処理開始後初回のＡＦ処理か否かを判定する。CPU101は、初回のＡＦ処理である場合にステップＳ１１を肯定判定してステップＳ１３へ進み、２回目以降である場合にはステップＳ１１を否定判定してステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２において、CPU101はAF-Cモードか否かを判定する。AF-Cモードは、スイッチSW1のON操作が継続される場合でも１回だけＡＦ処理を行うモードである。非AF-Cモードは、スイッチSW1のON操作が継続される場合においてＡＦ処理を繰り返すモードである。CPU101は、AF-Cモードの場合にステップＳ１２を肯定判定してステップＳ１３へ進み、非AF-Cモードの場合にステップＳ１２を否定判定して図８による処理を終了する。AF-Cモードと非AF-Cモードとの切替えは、たとえば、AFモード切替えスイッチ（不図示）によってあらかじめ切替えられている。

ステップＳ１３において、CPU101は、ハイブリッドＡＦ領域か否かを判定する。CPU101は、フォーカスポイント内に焦点検出用画素311による画素列が存在する場合にステップＳ１３を肯定判定してステップＳ１５へ進み、フォーカスポイント内に焦点検出用画素311による画素列が存在しない場合にはステップＳ１３を否定判定してステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４において、CPU101は、コントラストＡＦ回路116に所定のコントラストＡＦ処理を行わせて図８による処理を終了する。コントラストＡＦ処理の詳細については後述する。ステップＳ１５において、CPU101は、コントラストＡＦ回路116および位相差ＡＦ回路118にハイブリッドＡＦ処理を行わせて図８による処理を終了する。ハイブリッドＡＦ処理は、たとえば、フォーカスポイント内に存在する焦点検出用画素311の画素列からの信号を用いて算出されたフォーカシングレンズの移動方向および移動量にしたがってフォーカシングレンズを移動させる位相差検出方式のＡＦ処理と、該位相差検出演算によって得られる合焦位置の近傍において該位相差検出演算で得られたフォーカシングレンズの移動方向へフォーカシングレンズをサーチ移動させながら行うコントラストＡＦ処理とを行うことにより、最終的な合焦位置を検出する処理をいう。この場合の最終的な合焦位置は、コントラストデータの最大値に相当するレンズ位置である。

コントラストＡＦ処理の詳細について、図９に例示するフローチャートを参照して説明する。図９のステップＳ２１において、CPU101は、フォーカスポイントの周辺に焦点検出用画素311の画素列が１つ以上存在するか否かを判定する。CPU101は、たとえばフォーカスポイントの上下左右のいずれかに隣接して焦点検出用画素列が存在する場合にステップＳ２１を肯定判定して図１０のステップＳ３１へ進む。CPU101は、フォーカスポイントの周辺に焦点検出用画素列が存在しない場合には、ステップＳ２１を否定判定してステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２において、CPU101は、S1オン処理開始後初回のＡＦ処理か否かを判定する。CPU101は、初回の場合はステップＳ２２を肯定判定してステップＳ２３へ進み、２回目以降の場合はステップＳ２２を否定判定してステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６において、CPU101はコントラストＡＦ回路116へ指示を送り、ウォブリング動作を伴ったコントラストＡＦ処理によって合焦位置を検出させて、図９による処理を終了する。ウォブリングとは、上述したように、フォーカシングレンズを現在位置から至近端方向または無限遠端方向へ一旦移動させて画像のコントラストが増減する方向をチェックすることをいう。本実施形態では、フォーカシングレンズを至近端方向へ一旦移動させ、画像のコントラストが増加した場合はそのまま至近端方向へフォーカシングレンズをサーチ移動させて合焦位置を検出させる。コントラストデータの最大値に相当するレンズ位置が合焦位置である。反対に、フォーカシングレンズを至近端方向へ移動させたことによって画像のコントラストが減少した場合はレンズ移動方向を反転させ、フォーカシングレンズを無限遠端方向へサーチ移動させて合焦位置を検出させる。

ステップＳ２３において、CPU101は、フォーカシングレンズをサーチ開始位置（たとえば至近端位置）へ移動させてステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４において、CPU101は、フォーカシングレンズの駆動を終了したか否かを判定する。CPU101は、フォーカシングレンズがサーチ開始位置へ到達した場合にステップＳ２４を肯定判定してステップＳ２５へ進み、サーチ開始位置へ到達していない場合にはステップＳ２４を否定判定して当該判定処理を繰り返す。否定判定する場合はサーチ開始位置へ向けたフォーカシングレンズの駆動を継続する。

ステップＳ２５において、CPU101は公知の山登り動作による合焦位置検出を行わせる。具体的には、コントラストＡＦ回路116へ指示を送り、フォーカシングレンズをサーチ開始位置（至近端位置）からサーチ終了位置（無限遠端位置）へサーチ移動させて、画像のコントラストデータを取得させる。コントラストデータの最大値に相当するレンズ位置が合焦位置である。CPU101は、合焦位置へフォーカシングレンズを移動させると図９による処理を終了する。

上述したステップＳ２１を肯定判定して進む図１０のステップＳ３１において、CPU101は、フォーカスポイントの周辺に焦点検出用画素311の画素列が２つ以上存在するか否かを判定する。CPU101は、たとえばフォーカスポイントの上下左右のいずれかに隣接して焦点検出用画素列が２以上存在する場合にステップＳ３１を肯定判定して図１１のステップＳ４１へ進む。CPU101は、フォーカスポイントの周辺に焦点検出用画素列が２つ以上存在しない場合には、ステップＳ３１を否定判定してステップＳ３２へ進む。

ステップＳ３２へ進む場合は焦点検出用画素列が１つだけ存在する場合である。この場合のCPU101は、条件１が成立する（当該焦点検出用画素列を用いた位相差検出結果（デフォーカス量の値）が所定の判定閾値内に含まれる）か否かを判定する。CPU101は、上記条件１が成立する場合にステップＳ３２を肯定判定してステップＳ３３へ進み、上記条件１が成立しない場合にはステップＳ３２を否定判定して図９のステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ３３において、CPU101はコントラストＡＦ回路116へ指示を送り、ウォブリング動作のみを行わせてステップＳ３４へ進む。ステップＳ３３ではコントラストの増減をチェックするのみで、合焦位置の検出まで行わない点が上記ステップＳ２６の場合と異なる。ステップＳ３４において、CPU101は、条件３が成立する（ウォブリング動作によってチェックしたコントラストの増加方向と、焦点検出用画素列からの信号によって算出されたフォーカシングレンズの移動方向とが一致する）か否かを判定する。CPU101は、上記条件３が成立する場合にステップＳ３４を肯定判定してステップＳ３５へ進み、上記条件３が成立しない場合にはステップＳ３４を否定判定して図９のステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ３５において、CPU101は公知の山登り動作による合焦位置検出を行わせる。具体的には、コントラストＡＦ回路116へ指示を送り、条件３を成立させる方向へフォーカシングレンズをサーチ移動させて、画像のコントラストデータを取得させる。コントラストデータの最大値に相当するレンズ位置が合焦位置である。CPU101は、合焦位置へフォーカシングレンズを移動させると図１０による処理を終了する。

上述したステップＳ３１を肯定判定して進む図１１のステップＳ４１において、CPU101は、フォーカスポイントの周辺に存在する全ての焦点検出用画素列について条件１が成立する（各焦点検出用画素列を用いたそれぞれの位相差検出結果（デフォーカス量の値）が所定の判定閾値内に含まれる）か否かを判定する。CPU101は、上記条件１が成立する場合にステップＳ４１を肯定判定してステップＳ４４へ進み、上記条件１が成立しない場合にはステップＳ４１を否定判定してステップＳ４２へ進む。

ステップＳ４２において、CPU101は、フォーカスポイントの周辺に存在する全ての焦点検出用画素列のうち少なくとも１つで信頼性があるデフォーカス値が検出されてか否かを判定する。CPU101は、上記少なくとも１つの焦点検出用画素列について位相差検出結果（デフォーカス量の値）が所定の判定閾値内に含まれる場合にステップＳ４２を肯定判定してステップＳ４３へ進み、全ての焦点検出用画素列について位相差検出結果（デフォーカス量の値）が所定の判定閾値内に含まれない場合にはステップＳ４２を否定判定して図９のステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ４３において、CPU101は信頼性があるデフォーカス値の焦点検出用画素列を選ぶ。たとえば、判定閾値内のデフォーカス値が複数存在する場合には、判定閾値内の複数のデフォーカス値に対応する複数の焦点検出用画素列のうち１つを選択して図１０のステップＳ３３へ進む。本実施形態では、たとえば、位相差検出に用いる信号値のレベルが高い焦点検出用画素列を選ぶ。

ステップＳ４４において、CPU101は、フォーカスポイントの周辺に存在する全ての焦点検出用画素列について条件２が成立する（各点検出用画素列を用いたそれぞれの位相差検出結果（デフォーカス量の値）の差が所定値以内である）か否かを判定する。CPU101は、上記条件２が成立する場合にステップＳ４４を肯定判定してステップＳ４５へ進み、上記条件２が成立しない場合にはステップＳ４４を否定判定してステップＳ４３へ進む。

ステップＳ４５において、CPU101は公知の山登り動作による合焦位置検出を行わせる。具体的には、コントラストＡＦ回路116へ指示を送り、条件２を成立させる方向（フォーカスポイントの周辺に存在する焦点検出用画素列のうち、いずれの画素列を用いて算出された演算結果に基づくレンズ駆動方向でもよい）へフォーカシングレンズをサーチ移動させて、画像のコントラストデータを取得させる。この場合も、コントラストデータの最大値に相当するレンズ位置が合焦位置である。CPU101は、合焦位置へフォーカシングレンズを移動させると図１１による処理を終了する。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子カメラは、撮影光学系210の像面に配置され、焦点検出用の画素列を有する撮像素子212と、撮像素子212が撮影光学系210を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列311からの信号を用いて一対の像の位相差情報を演算し、該位相差情報に基づいて撮影光学系による焦点調節状態を検出する位相差ＡＦ回路118と、撮像素子212が撮影光学系210を通して撮像した出力信号であって焦点検出用の画素列311と異なる撮像用画素310からの信号を用いてコントラスト情報を演算し、該コントラスト情報に基づいて撮影光学系210による焦点調節状態を検出するコントラストＡＦ回路116と、コントラストＡＦ回路116が焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向を、位相差ＡＦ回路118による検出結果を用いて決定するCPU101と、を備えるので、コントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（２）上記（１）の電子カメラにおいて、CPU101は、撮影画面におけるフォーカスポイント内に焦点検出用の画素列311および撮像用画素310の双方が存在する場合、フォーカスポイント内に含まれる焦点検出用の画素列311からの信号を用いて位相差ＡＦ回路118が演算した焦点調節光学系の移動方向を、コントラストＡＦ回路116がフォーカスポイント内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向とするので、ウォブリング動作をしなくてもコントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（３）上記（１）の電子カメラにおいて、CPU101は、撮影画面におけるフォーカスポイント内に撮像用画素310が存在し、かつ、フォーカスポイント内に焦点検出用の画素列311が存在しない場合、フォーカスポイントから所定範囲内に存在する焦点検出用画素列311からの信号を用いて位相差ＡＦ回路118が演算した焦点調節光学系の移動方向を、コントラストＡＦ回路116がフォーカスポイント内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向とするので、ウォブリング動作をしなくてもコントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（４）上記（３）の電子カメラにおいて、CPU101は、フォーカスポイントから所定範囲内に存在する２以上の焦点検出用画素列311からの信号を用いてそれぞれ位相差ＡＦ回路118が演算した演算結果の全てが所定値内の場合、演算結果のうちいずれか１つに基づく焦点調節光学系の移動方向を、コントラストＡＦ回路116がフォーカスポイント内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向とするので、ウォブリング動作をしなくてもコントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（５）上記（３）の電子カメラにおいて、CPU101は、フォーカスポイントから所定範囲内に存在する２以上の焦点検出用画素列311からの信号を用いてそれぞれ位相差ＡＦ回路118が演算した演算結果の少なくとも１つが所定値外である場合、所定値内の演算結果のうちいずれか１つに基づく焦点調節光学系の移動方向とウォブリングに基づく焦点調節光学系の移動方向とが一致する方向を、コントラストＡＦ回路116がフォーカスポイント内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向とするので、ウォブリング動作のみに基づいて決定する場合に比べて、コントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（６）上記（３）の電子カメラにおいて、CPU101は、フォーカスポイントから所定範囲内に存在するただ１つの焦点検出用画素列311からの信号を用いて位相差ＡＦ回路118が演算した演算結果が所定値内の場合、演算結果に基づく焦点調節光学系の移動方向とウォブリングに基づく焦点調節光学系の移動方向とが一致する方向を、コントラストＡＦ回路116がフォーカスポイント内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向とするので、ウォブリング動作のみに基づいて決定する場合に比べて、コントラスト検出方式による焦点調節時のフォーカシングレンズの移動方向を適切に決めることができる。

（変形例１）
上述した説明では、撮像素子212において焦点検出用画素列を水平方向に並べる例を説明したが、垂直方向に並べてもよい。また、焦点検出用の水平方向の画素列と焦点検出用の垂直方向の画素列とを混在させても構わない。

（変形例２）
フォーカスポイントの周辺に焦点検出用画素311の画素列が存在するか否かを判定する際に、フォーカスポイントの上下左右のいずれかに隣接して焦点検出用画素列が存在するか否かによって判断する例を説明したが、フォーカスポイントの上下左右のいずれかにおいてフォーカスポイントから所定範囲（たとえば１０画素）内に焦点検出用画素列が存在するか否かによって判断するようにしてもよい。

（変形例３）
上述した例では、接眼光学系209を介して観察するEVF109を備える電子カメラを説明したが、EVF109を備えていないカメラであっても構わない。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

101…ＣＰＵ
101ａ…不揮発性メモリ
114…操作部材
115…撮像処理回路
116…コントラストＡＦ回路
118…位相差ＡＦ回路
201…カメラ本体
202…撮影レンズ鏡筒
212…撮像素子

Claims (7)

1. 撮影光学系の像面に配置され、焦点検出用の画素列を有する撮像素子と、
   前記撮像素子が前記撮影光学系を通して撮像した出力信号であって前記焦点検出用の画素列からの信号を用いて一対の像の位相差情報を演算し、該位相差情報に基づいて前記撮影光学系による焦点調節状態を検出する第１焦点検出手段と、
   前記撮像素子が前記撮影光学系を通して撮像した出力信号であって前記焦点検出用の画素列と異なる撮像用画素からの信号を用いてコントラスト情報を演算し、該コントラスト情報に基づいて前記撮影光学系による焦点調節状態を検出する第２焦点検出手段と、
   前記第２焦点検出手段が焦点調節状態を検出する際に焦点調節光学系を移動する方向を、前記第１焦点検出手段による検出結果を用いて決定する制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、撮影画面における焦点検出領域内に前記焦点検出用の画素列および前記撮像用画素の双方が存在する場合、前記焦点検出領域内に含まれる前記焦点検出用の画素列からの信号を用いて前記第１焦点検出手段が演算した前記焦点調節光学系の移動方向を、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に前記焦点調節光学系を移動する方向とすることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、撮影画面における焦点検出領域内に前記撮像用画素が存在し、かつ、前記焦点検出領域内に前記焦点検出用の画素列が存在しない場合、前記焦点検出領域から所定範囲内に存在する前記焦点検出用画素列からの信号を用いて前記第１焦点検出手段が演算した前記焦点調節光学系の移動方向を、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に前記焦点調節光学系を移動する方向とすることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記焦点検出領域から所定範囲内に存在する２以上の焦点検出用画素列からの信号を用いてそれぞれ前記第１焦点検出手段が演算した演算結果の全てが所定値内の場合、前記演算結果のうちいずれか１つに基づく前記焦点調節光学系の移動方向を、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に前記焦点調節光学系を移動する方向とすることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記焦点検出領域から所定範囲内に存在する２以上の焦点検出用画素列からの信号を用いてそれぞれ前記第１焦点検出手段が演算した演算結果の少なくとも１つが所定値外である場合、前記所定値内の演算結果のうちいずれか１つに基づく前記焦点調節光学系の移動方向とウォブリングに基づく前記焦点調節光学系の移動方向とが一致する方向を、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に前記焦点調節光学系を移動する方向とすることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記焦点検出領域から所定範囲内に存在するただ１つの焦点検出用画素列からの信号を用いて前記第１焦点検出手段が演算した演算結果が所定値内の場合、前記演算結果に基づく前記焦点調節光学系の移動方向とウォブリングに基づく前記焦点調節光学系の移動方向とが一致する方向を、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて焦点調節状態を検出する際に前記焦点調節光学系を移動する方向とすることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項５または６に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記第２焦点検出手段が前記焦点検出領域内に含まれる画素からの信号を用いて演算したコントラストが増加する前記焦点調節光学系の移動方向を、前記ウォブリングに基づく前記焦点調節光学系の移動方向とすることを特徴とする撮像装置。

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