JP2015087511A - 焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差検出によって焦点検出を行う際、像ずれ量の誤検出を抑えて精度よく焦点検出を行う。
【解決手段】位相差ＡＦ処理部１３５は第１の像信号および第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行うとともに、第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う。さらに、位相差ＡＦ処理部は第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における第１の像ずれ量を求めるとともに、第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求めて、第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かに応じて第１の像ずれ量および第２の像ずれ量のいずれか一方を選択し、当該像ずれ量に応じてデフォーカス量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、位相差検出方式を用いた焦点検出装置に関する。

従来、デジタルカメラ又はビデオカメラなどの撮像装置において用いられるオートフォーカス（ＡＦ）の一つとして、所謂位相差検出方式（以下位相差ＡＦという）が知られている。位相差ＡＦにおいては、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割して、当該２分割した光束を一組の焦点検出用センサによってそれぞれ受光する。

そして、その受光量に応じて出力される検出信号のずれ量、つまり、光束の分割方向における相対的位置のずれ量（以下像ずれ量という）を検出することによって撮影レンズのピント方向におけるずれ量（以下デフォーカス量という）を求めている。

ところで、上述のような位相差検出部を撮像素子に備えることによって、専用の焦点検出用センサを不要として、高速で位相差ＡＦを行うようにした焦点検出装置が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１においては、撮像素子の画素に備えられた光電変換部を２分割することによって瞳分割を行い、当該２分割された光電変換部の出力を個別に処理することによって焦点検出を行う。さらに、２分割された光電変換部の出力を合算して画像信号としている。

さらに、光電変換部の出力に対して所定のフィルタ処理を施して得られたデフォーカス量と光電変換部の出力に対してフィルタ処理を施すことなく得られたデフォーカス量とを選択的に用いる焦点検出装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２００１−３０５４１５号公報 特開平２−２４４０２０号公報

ところが、特許文献１に記載の焦点検出装置では、焦点検出を行う際に光電変換部の出力に対してフィルタ処理を行うか否かを選択しておらず、この結果、被写体の位置によっては像ずれ量が誤検出されることがある。

また、特許文献２に記載の焦点検出装置においては、光電変換部の出力に対してフィルタ処理を行うか否かを選択して、焦点検出精度を向上するようにしている。しかし、撮影条件、被写体種別およびその位置などの被写体条件に応じてフィルタ処理を行うか否かを判定することは行っていない。このため、撮影条件および被写体条件によっては精度よく焦点検出を行えないことがある。

そこで、本発明の目的は、位相差検出によって焦点検出を行う際、像ずれ量の誤検出を抑えて精度よく焦点検出を行うことのできる焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による焦点検出装置は、少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ手段と、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ手段と、前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出手段と、前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択手段と、
前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、を有することを特徴とする。

本発明による撮像装置は、少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子と、請求項１〜８のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、前記焦点検出装置で得られたデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを前記撮影レンズの光軸に沿って駆動して合焦状態とする制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明による制御方法は、少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ処理ステップと、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理ステップと、前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出ステップと、前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択ステップと、前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、を有することを特徴とする。

本発明による制御プログラムは、少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ処理ステップと、前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理ステップと、前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出ステップと、前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択ステップと、前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて第１の像ずれ量および第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択し、この選択像ずれ量に応じてフォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出する。これによって、像ずれ量の誤検出を抑えて、しかも撮影条件および被写体条件に応じて精度よく焦点検出を行うことができる。

本発明の第１の実施形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。 図１に示すカメラで行われる撮影動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示す撮像素子の構成の一例を説明するための図であり、（ａ）は撮像素子に備えられた画素の断面を示す図、（ｂ）は撮像素子における画素配列の一部を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３に示す撮像素子から撮影レンズの方向を見た際の撮影レンズの瞳を示す図である。 図１に示す撮像信号処理部で得られた第１および第２の画像データが示す画像に設定される焦点検出領域を示す図である。 図３（ｂ）に示す画素配列において、焦点検出に用いる画像信号の生成の他の例を説明するための図である。 図１に示す位相差ＡＦ処理部で生成されるＡ像信号およびＢ像信号の一例を示す図である。 図１に示す位相差ＡＦ処理部１３５で行われる像ずれ量からデフォーカス量への変換を説明するための図である。 図１に示すフォーカスレンズがデフォーカス状態にある際にＡ像信号およびＢ像信号に対してＢＰＦ処理を行った後の状態を示す図である。 図１に示す位相差ＡＦ処理部で行われる第１および第２の像ずれ量の選択を説明するための図である。 図２に示す焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。 相関演算に適しない被写体を撮影した際のＡ像信号およびＢ像信号の一例を説明するための図であり、（ａ）は繰り返し性を有するＡ像信号およびＢ像信号の一例を示す図、（ｂ）は繰り返し性を有する被写体であるか否かの判定を示す図である。 図２に示す焦点制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラにおいて撮影されたエッジのみを有する被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号を説明するための図であり、（ａ）はエッジのみを有する被写体の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号について第１のフィルタ処理を行った例を示す図、（ｃ）は（ａ）に示す被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号について第２のフィルタ処理を行った例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラで行われる焦点検出を説明するためのフローチャートである（その１）。 本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラで行われる焦点検出を説明するためのフローチャートである（その２）。

以下、本発明の実施の形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。

図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、カメラ１００は被写体を撮影して、動画又は静止画データをテープ、固体メモリ、光ディスク、又は磁気ディスクなどの記録メディアに記録する。カメラ１００に備えられた各ユニットはバス１６０を介して互いに接続されており、これらユニットはメインＣＰＵ（以下単にＣＰＵと呼ぶ）１５１（中央演算処理装置）によって制御される。

カメラ１００は、１つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換素子（例えば、第１の光電変換素子および第２の光電変換素子）を備える撮像素子１４１を有しており、カメラ１００に備えられた焦点検出装置は、撮像素子１４１の出力に応じて位相差検出方式によって焦点検出を行う。

カメラ１００は、撮影レンズユニット（以下単に撮影レンズと呼ぶ）１０１を有しており、撮影レンズ１０１は、固定１群レンズ１０２、ズームレンズ１１１、絞り機構（単に絞りともいう）１０３、固定３群レンズ１２１、およびフォーカスレンズ１３１を備えている。絞り制御部１０５はＣＰＵ１５１の制御下で、絞りモータ（ＡＭ）１０４を駆動制御して絞り１０３を駆動する。

これによって、絞り１０３の開口径が調整されて撮影の際の光量調節が行われる。ズーム制御部１１３はＣＰＵ１５１の制御下で、ズームモータ（ＺＭ）１１２を駆動制御してズームレンズ１１１を駆動し焦点距離を変更する。

フォーカス制御部１３３はＣＰＵ１５１の制御下で、フォーカスモータ（ＦＭ）１３２を駆動制御して、焦点調節用レンズであるフォーカスレンズ１３１を駆動し焦点調節を行う。なお、図１においては、フォーカスレンズ１３１は単レンズで簡略的に示されているが、通常複数のレンズで構成される。

撮影レンズ１０１を介して入射した光学像（被写体像ともいう）は撮像素子１４１に結像する。そして、撮像素子１４１は光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。撮像素子１４１は、２次元マトリックス状に配列された複数の画素を有している。例えば、撮像素子１４１は横方向（行方向）にｍ画素、縦方向（列方向）にｎ画素（ｍおよびｎの各々は２以上の整数）が配列され、各画素には、後述するように２つの光電変換素子（受光領域）が備えられている。

撮像素子１４１の出力であるアナログ信号（画像信号又は撮像信号）は撮像信号処理部１４２に与えられる。撮像信号処理部１４２は、画像信号をＡ／Ｄ変換した後、所定の信号処理を行って画像データを生成する。この際、撮像信号処理部１４２は、２つの光電変換素子に対応する第１および第２の画像データを出力するとともに、第１および第２の画像データを合成した（つまり、加算した）合成画像データを生成する。

位相差ＡＦ処理部１３５は、２つの光電変換素子（つまり、第１および第２の光電変換素子）に対応する画像データに応じて、つまり、被写体からの光を分割して得られた像に応じて分割方向における像ずれ量を検出する。即ち、位相差ＡＦ処理部１３５は第１および第２の光電変換素子から得られた信号値を用いて相関演算を行って像ずれ量を算出する。

さらに、位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量に基づいて撮影レンズ１０１のピント方向のずれ量（デフォーカス量）を算出する。このデフォーカス量は、像ずれ量に所定の係数（換算係数）を乗算することによって求められる。なお、像ずれ量およびデフォーカス量の算出は、ＣＰＵ１５１の制御下で行われる。また、像ずれ量およびデフォーカス量の算出の少なくとも一部をＣＰＵ１５１又はフォーカス制御部１３３で行うようにしてもよい。

位相差ＡＦ処理部１３５で求められたずれ量（つまり、デフォーカス量）はフォーカス制御部１３３に送られる。フォーカス制御部１３３は、当該ずれ量、つまり、撮影レンズ１０１のピント方向のずれ量に基づいてフォーカスモータ１３２を駆動する駆動量を決定する。そして、フォーカス制御部１３３は当該駆動量に応じてフォーカスモータ１３２を駆動制御して、フォーカスレンズ１３１を撮影レンズ１０１の光軸に沿って移動させてＡＦ制御を行う。

撮像信号処理部１４２は前述の合成画像データを撮像制御部１４３に送る。そして、撮像制御部１４３は合成画像データを一時的にＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１５４に保存する。画像圧縮解凍部１５３は、ＲＡＭ１５４に保存された合成画像データを圧縮して画像記録媒体１５７に記録する。

なお、撮像制御部１４３はＣＰＵ１５１の制御下で、撮像素子１４１の読み出し制御を行う。

また、ＲＡＭ１５４に保存された合成画像データは画像処理部１５２に送られる。画像処理部１５２は、合成画像データに対して所定の画像処理を行って、処理済み画像データとする。例えば、画像処理部１５２は、合成画像データに縮小・拡大処理を施して最適なサイズに変換する。そして、画像処理部１５２は、最適なサイズに処理された画像データをモニタディスプレイ１５０に画像として表示する。これによって、ユーザである操作者はリアルタイムで撮影の際に画像を観察することができる。

なお、画像の撮影の直後においては、モニタディスプレイ１５０に所定の時間だけ画像を表示される。

操作部１５６（操作スイッチともいう）は、操作者がカメラ１００（つまり、ＣＰＵ１５１）に対して各種指示を行う際に用いられる。そして、操作部１５６から入力された操作指示はバス１６０を介してＣＰＵ１５１に送られる。

撮像制御部１４３は、ＣＰＵ１５１の制御下で撮像素子１４１の制御を行う。この際、ＣＰＵ１５１は、操作部１５６から入力された操作者からの操作指示又はＲＡＭ１５４に保存された合成画像データにおける画素信号のサイズに基づいて、撮像素子１４１における電荷蓄積時間を決定する。

さらに、ＣＰＵ１５１は、撮像素子１４１から撮像信号処理部１４２に画像信号を読み出す際のゲインの設定値を決定する。そして、撮像制御部１４３は、ＣＰＵ１５１で決定された蓄積時間およびゲインの設定値に応じて撮像素子１４１を制御する。

バッテリ１５９は、電源管理部１５８によって管理され、カメラ１００の全体に安定して電源供給を行う。フラッシュメモリ１５５には、カメラ１００の動作に必要な制御プログラムが記憶されている。

操作者の操作によってカメラ１００が起動すると（つまり、電源オフの状態から電源オンの状態に移行すると）、フラッシュメモリ１５５に格納された制御プログラムがＲＡＭ１５４の所定の領域に読み込まれる（ロードされる）。ＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５４にロードされた制御プログラムに応じてカメラ１００を制御する。

図２は、図１に示すカメラ１００で行われる撮影動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理はＣＰＵ１５１の制御下で行われる。

カメラ１００の電源がオンとされると、ＣＰＵ１５１は演算（制御）を開始する。そして、ＣＰＵ１５１はカメラ１００に設定された各種フラグおよび制御変数などを初期化する（ステップＳ２０２）。続いて、ＣＰＵ１５１は、フォーカス制御部１３３などを制御してフォーカスレンズ１３１などの撮影光学部材を予め定められた初期位置に移動させる（ステップＳ２０３）。

次に、ＣＰＵ１５１は操作者によって電源オフ操作が行われたか否かを検出する（ステップＳ２０４）。電源オフ操作を検出すると（ステップＳ２０４において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は、カメラ１００の電源をオフとするため、各種フラグおよび制御変数のクリアなどの後処理を行う（ステップＳ２０５）。そして、ＣＰＵ１５１は撮影動作を終了する。

一方、電源オフ操作を検出しないと（ステップＳ２０４において、ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は、後述する焦点検出処理を行う（ステップＳ２０７）。そして、ＣＰＵ１５１の制御下で、後述するようにして、フォーカス制御部１３３は焦点検出処理で得られた駆動方向、駆動速度、および駆動位置（つまり、デフォーカス量）に応じてフォーカスレンズ１３１を光軸に沿って駆動して、フォーカスレンズ１３１を合焦位置に移動させる（ステップＳ２０８：焦点制御）。

続いて、撮像制御部１４３は、ＣＰＵ１５１の制御下で撮像素子１４１を制御して被写体像を光電変換する（ステップＳ２０９）。そして、撮像信号処理部１４２は、撮像素子１４１の出力である画像信号に所定の信号処理を施して画像データを得る。

次に、ＣＰＵ１５１は、操作者が操作部１５６において記録ボタン（図示せず）を押下げたか否かを検出して記録中であるかを確認する（ステップＳ２１０）。記録中でない場合には（ステップＳ２１０において、ＮＯ）、ＣＰＵ１５１はステップＳ２０４の処理に戻る。

一方、記録中である場合には（ステップＳ２１０において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１は撮像制御部１４３によって、撮像信号処理部１４２の出力である画像データ（合成画像データ）を画像圧縮解凍部１５３に送る。そして、画像圧縮解凍部１５３は画像データを圧縮処理して画像記録媒体１５７に記録する。その後、ＣＰＵ１５１はステップＳ２０４の処理に戻る。

図３は、図１に示す撮像素子１４１の構成の一例を説明するための図である。そして、図３（ａ）は撮像素子１４１に備えられた画素の断面を示す図であり、図３（ｂ）は撮像素子１４１における画素配列の一部を示す平面図である。また、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３（ａ）において、画素の各々には、光学像を光電変換して画素信号を得る光電変換部３０が備えられている。光電変換部３０は第１の光電変換素子３０−１および第２の光電変換素子３０−２に分割されている。マイクロレンズ（オンチップマイクロレンズ）３１は第１および第２の光電変換素子３０−１および３０−２の境界にその光軸が合致するように配置され、光電変換部３０に光を集光する。さらに、画素内には平坦化膜３２、カラーフィルタ３３、配線３４、および層間絶縁膜３５が配設されている。

図３（ｂ）に示すように、撮像素子１４１においては、図３（ａ）に示す画素が複数２次元マトリックス状に配列されている。これら画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、およびＢ（青色）のカラーフィルタ３３が交互に配置され、４つの画素によってそれぞれ一組の画素ブロック４０、４１、および４２が構成されて、所謂ベイヤー配列とされる。

なお、図３（ｂ）において、Ｒ、Ｇ、およびＢの添え字である「１」および「２」は、それぞれ第１および第２の光電変換素子３０−１および３０−２の添え字を示している。

図３（ｃ）において、撮像素子１４１は、撮影レンズ１０１を介して入射する光（光束）が結像する結像面に配置される。マイクロレンズ３１によって、第１および第２の光電変換素子３０−１および３０−２はそれぞれ撮影レンズ１０１の瞳領域（射出瞳）の異なる位置（領域）を通過した一対の光束をそれぞれ受光する。

図示の例では、第１の光電変換素子３０−１は、撮影レンズ１０１の瞳領域（単に瞳ともいう）のうち右側に位置する領域を通過する光束を受光する。一方、第２の光電変換素子３０−２は、撮影レンズ１０１の瞳のうち左側に位置する領域を通過する光束を受光する。これによって、画素（つまり、光電変換部３０）において瞳５０が瞳分割されることになる。

図４は、図３に示す撮像素子１４１から撮影レンズ１０１の方向を見た際の撮影レンズ１０１の瞳５０を示す図である。

図４において、瞳５０は感度領域５１−１および５１−２を有しており、感度領域５１−１は第１の光電変換素子３０−１の感度領域（以下Ａ像瞳という）であり、感度領域５１−２は第２の光電変換素子３０−２の感度領域（以下Ｂ像瞳という）である。そして、重心位置５２−１および５２−２は、それぞれＡ像瞳およびＢ像瞳の重心位置である。

撮像処理の際には、同一の画素において同一色のカラーフィルタが配置された２つの光電変換素子の出力を加算することによって画像信号が生成される。

一方、焦点検出処理の際には、１つの画素ブロックにおける第１の光電変換素子３０−１の出力を積算することによって焦点検出信号（第１の焦点検出信号）が得られる。そして、この第１の焦点検出信号を画素ブロック４０、４１、および４２について、つまり、横方向に配列された画素ブロックについて連続して取得することによってＡ像信号（第１の像信号）が生成される。

同様にして、１つの画素ブロックにおける第２の光電変換素子３０−２の出力を積算することによって焦点検出信号（第２の焦点検出信号）が得られる。そして、この第２の焦点検出信号を横方向に配列された画素ブロックについて連続して取得することによってＢ像信号（第２の像信号）が生成される。そして、Ａ像信号およびＢ像信号が位相差検出用信号となる。

図５は、図１に示す撮像信号処理部１４２で得られた第１および第２の画像データが示す画像に設定される焦点検出領域を示す図である。

図５において、例えば、撮像画角６０に応じて所定の位置に焦点検出領域（つまり、焦点検出画素）６１が設定される。位相差ＡＦ処理部１３５は、第１および第２の画像データについて設定された焦点検出領域６１において、上述のＡ像信号およびＢ像信号を生成して、これらＡ像信号およびＢ像信号を位相差検出用信号とする。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は位相差検出用信号に応じて、被写体に対する焦点検出を行う。

なお、撮像画角６０において、複数の焦点検出領域を設定するようにしてもよい。また、ここでは、撮像素子１４１の全画素についてそれぞれ２つの光電変換素子を設けて焦点検出領域において位相差検出用信号を生成するようにしたが、例えば、焦点検出領域に対応する画素を、図３（ａ）に示す画素とするようにしてもよい。

図６は、図３（ｂ）に示す画素配列において、焦点検出に用いる画像信号の生成の他の例を説明するための図である。

図示の例では、予め定められた範囲で縦方向に画素をライン加算する。つまり、縦方向において、ベイヤー配列における２画素ブロック分を加算平均することによって焦点検出に用いる画像信号を生成する。なお、ライン加算数は、任意に設定可能であり、ライン加算数が多い程、焦点検出領域６１は画角に対して縦方向に大きくなる。

図７は、図１に示す位相差ＡＦ処理部１３５で生成されるＡ像信号およびＢ像信号の一例を示す図である。

図７において、横軸は画素の位置を示し、縦軸は像信号（Ａ像信号およびＢ像信号）の信号レベルを示す。位相差検出用信号における像ずれ量Ｘは撮影レンズ１０１の結像状態（例えば、合焦状態、前ピン状態、又は後ピン状態）に応じて変化する。

撮影レンズ１０１が合焦状態であると、Ａ像信号およびＢ像信号の像ずれ量はなくなる。一方、撮影レンズ１０１が前ピン状態又は後ピン状態であると、互いに異なる方向に像ずれ量Ｘが生じる。また、像ずれ量Ｘは、撮影レンズ１０１によって被写体像が結像する位置とマイクロレンズ上面との距離、つまり、デフォーカス量と一定の関係がある。

位相差ＡＦ処理部１３５は、ＣＰＵ１５１の制御下でＡ像信号およびＢ像信号について相関演算を行って像ずれ量Ｘを求める。この相関演算においては、位相差ＡＦ処理部１３５は画素位置をシフトさせつつ、Ａ像信号およびＢ像信号の相関値を演算して、この相関値が最大になる位置の差を像ずれ量とする。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は、像ずれ量Ｘに基づいて撮影レンズ１０１のデフォーカス量を求めて、撮影レンズ１０１が合焦状態となるフォーカスレンズ１３１のレンズ駆動量を算出する。

図８は、図１に示す位相差ＡＦ処理部１３５で行われる像ずれ量からデフォーカス量への変換を説明するための図である。

図８においては、撮影レンズ１０１および撮像素子１４１を含む光学系が示されており、被写体７０に関する予定結像面の位置ｐ０に係る光軸上に焦点検出面の位置ｐ１が存在する。像ずれ量とデフォーカス量との関係は光学系に応じて決定される。デフォーカス量は像ずれ量Ｘに所定の係数Ｋ（換算係数）を乗算して得られる。

当該係数Ｋは、Ａ像瞳とＢ像瞳との重心位置に基づいて算出される。焦点検出面の位置ｐ１が位置ｐ２に移動した場合、位置ｐ０、ｑ２、およびｑ３で規定される三角形と位置ｐ０、ｑ２’、およびｑ３’で規定される三角形との相似に応じて像ずれ量が変化する。よって、当該ずれ量に応じて焦点検出面の位置ｐ２におけるデフォーカス量を算出することができる。

ＣＰＵ１５１の制御下で、位相差ＡＦ処理部１３５はデフォーカス量に基づいて被写体に対して合焦状態とするためのフォーカスレンズ１３１の位置を算出する。

ところで、上述の相関演算の前に、位相差ＡＦ処理部１３５は、Ａ像信号およびＢ像信号に対してフィルタ処理を行う。このフィルタ処理によって、Ａ像信号およびＢ像信号におけるエッジを強調して焦点検出精度を向上する。

また、Ａ像信号およびＢ像信号のダイナミックレンジレベルを合わせる補正を行った場合には、当該補正による誤差であるＤＣ成分をカットすることによって、検出精度が向上するとともに、像ずれ量の誤検出を抑えることができる。

図３に示す例において、フォーカスレンズ１３１が被写体に対して合焦付近に位置する際には、Ａ像信号およびＢ像信号はほぼ一致している。このため、エッジを強調するためのバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦという）処理をＡ像信号およびＢ像信号に対して行えば、焦点検出精度が向上する。

一方、図７に示す状態、つまり、フォーカスレンズ１３１が被写体に対してデフォーカス状態であると、撮影レンズ１０１によるケラレの影響、そして、２つの光電変換素子に入射する光の分割が１００％とはならずその一部が混合する影響によって、Ａ像信号およびＢ像信号が示す像が崩れてしまう。

図９は、図１に示すフォーカスレンズ１３１がデフォーカス状態にある際にＡ像信号およびＢ像信号に対してＢＰＦ処理を行った後の状態を示す図である。

図示のように、フォーカスレンズ１３１がデフォーカス状態にある際にＡ像信号およびＢ像信号に対してＢＰＦ処理を行うと、Ａ像信号およびＢ像信号ともにその波形が崩れた状態が強調されてしまう。このようなＡ像信号およびＢ像信号を用いて像ずれ量を検出しようとすると、像ずれの位置がずれて検出されてしまうことになって、精度よくデフォーカス量を求めることができない。

ここで、ＢＰＦ処理を伴わない第１のフィルタ処理を行ったＡ像信号およびＢ像信号に応じて得られた像ずれ量をＸ１とし、ＢＰＦを伴う第２のフィルタ処理を行ったＡ像信号およびＢ像信号に応じて得られた像ずれ量をＸ２とする。そして、位相差ＡＦ処理部１３５はＣＰＵ１５１の制御下で、像ずれ量Ｘ１（第１の像ずれ量）と撮影レンズ１０１のＦ値とに応じて像ずれ量Ｘ１および像ずれ量Ｘ２（第２像ずれ量）のいずれを最終的な像ずれ量（選択像ずれ量ともいう）とするかを選択する。

ここで、第１のフィルタ処理は、例えば、Ａ像信号およびＢ像信号に対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を行って、Ａ像信号およびＢ像信号に含まれるノイズの低減する処理である。つまり、第１のフィルタ処理では、Ａ像信号およびＢ像信号に対して所定の第１の周波数帯域でフィルタ処理が行われる。

第２のフィルタ処理は、例えば、上述のようにエッジ強調のためのＢＰＦ処理である。つまり、第２のフィルタ処理では、Ａ像信号およびＢ像信号に対して第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域でフィルタ処理が行われる。

図１０は、図１に示す位相差ＡＦ処理部１３５で行われる第１および第２の像ずれ量の選択を説明するための図である。

図１０において、横軸は撮影レンズ１０１のＦ値を示し、縦軸は基準像ずれ量（つまり、像ずれ量Ｘ１の範囲：基準値）を示す。いま、第１のフィルタ処理を行った結果得られた像ずれ量Ｘ１が、当該像ずれ量Ｘ１が得られた撮影条件であるＦ値に対応する基準像ずれ量よりも小さいと、位相差ＡＦ処理部１３５は最終的な像ずれ量（選択像ずれ量）として像ずれ量Ｘ２を選択する。

一方、第１のフィルタ処理を行った結果得られた像ずれ量Ｘ１が、当該像ずれ量Ｘ１が得られた撮影条件であるＦ値に対応する基準像ずれ量以上であると、位相差ＡＦ処理部１３５は最終的な像ずれ量（選択像ずれ量）として像ずれ量Ｘ１を選択する。

つまり、位相差ＡＦ処理部１３５は、像ずれ量Ｘ１に基づいてフォーカスレンズ１３１が被写体に関して合焦付近に位置するか又はデフォーカス状態であるかを判定するする。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は、当該判定結果に応じてＡ像信号およびＢ像信号に対して第２のフィルタ処理を行うことが有効であるか否かを判定することになる。

なお、基準像ずれ量はＦ値が小さくなるにつれて大きくなるように設定され、Ｆ値が大きくなるにつれて小さくなるように設定される。図１０に示す例では、基準像ずれ量（像ずれ量Ｘ１の範囲）はＦ値に対して反比例に設定される。像ずれ量からデフォーカス量を算出するための所定の係数Ｋ（換算係数）はＦ値に対しておおよそ２乗の関数で表わされる。

このため、基準像ずれ量をＦ値に対して反比例に設定すれば、像ずれ量に所定の係数Ｋを乗算した結果得られるデフォーカス量の範囲はＦ値に比例することになる。つまり、各Ｆ値において焦点深度が所定の範囲内であれば、位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量Ｘ２を選択し、焦点深度が所定の範囲外であれば像ずれ量Ｘ１を選択する。

図１１は、図２に示す焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理はＣＰＵ１５１の制御下で、撮像部制御部１４３および位相差ＡＦ処理部１３５によって行われる。

焦点検出を開始すると、撮像部制御部１４３は撮像素子１４１による電荷の蓄積を行う（ステップＳ１１０２：センサ蓄積）。そして、ＣＰＵ１５１の制御下で、撮像部制御部１４３は撮像素子１４１による電荷の蓄積が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０３）。つまり、撮像部制御部１４３は電荷蓄積終了時間に達したか否かを判定することになる。

電荷蓄積終了時間に達していないと（ステップＳ１１０３において、ＮＯ）、撮像部制御部１４３はステップＳ１１０２の処理に戻って、撮像素子１４１における電荷の蓄積を継続する。一方、電荷蓄積終了時間に達すると（ステップＳ１１０３において、ＹＥＳ）、撮像部制御部１４３は予め設定された焦点検出領域における画素値の読み出しを行う（ステップＳ１１０４）。

続いて、ＣＰＵ１５１の制御下で、撮像部制御部１４３は焦点検出領域に存在する所定の画素数分の読み出しが完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０５）。所定の画素数分の読み出しが完了していないと（ステップＳ１１０５において、ＮＯ）、撮像部制御部１４３はステップＳ１１０４の処理に戻って、所定の画素数分の読み出しが終了するまでステップＳ１１０４〜Ｓ１１０５の処理を繰り返す。

所定の画素数分の読み出しが完了すると（ステップＳ１１０５において、ＹＥＳ）、前述したようにして、位相差ＡＦ処理部１３５は、撮像信号処理部１４２の出力である画像データに応じてＡ像信号およびＢ像信号を生成する。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は、Ａ像信号およびＢ像信号に対して前述の第１のフィルタ処理を行う（ステップＳ１１０６）。なお、この第１のフィルタ処理には、Ａ像信号およびＢ像信号の補正処理と平均化フィルタ処理とが含まれる。

次に、ＣＰＵ１５１の制御下で、位相差ＡＦ処理部１３５は、第１のフィルタ処理後のＡ像信号およびＢ像信号について前述の相関演算を行って像ずれ量Ｘ１（第１の像ずれ量）を算出する（ステップＳ１１０７）。この相関演算においては、前述のように、焦点検出領域におけるＡ像信号およびＢ像信号の画素をシフトさせつつ相関値を求めて、当該相関値が最大となる位置の差が像ずれ量とされる。相関値を求める際には、Ａ像信号およびＢ像信号を重ねて比較して、累積値が小さい方を相関値とする。

なお、累積値が大きい方を相関値としてもよい。さらには、累積値の差分を相関値とするようにしてもよい。累積値は相関値を示す指標であり、小さい方の累積値を相関値とした際には、当該累積値が最も大きいときが相関の高いときである。また、大きい方の累積値を相関値とした際又は差分を相関値とした際には、当該累積値又は差分が最も小さいときが相関の高いときとなる。

続いて、位相差ＡＦ処理部１３５は、Ａ像信号およびＢ像信号に対して第２のフィルタ処理を行う（ステップＳ１１０８）。この第２のフィルタ処理には、第１のフィルタ処理と同様の補正処理と平均化フィルタ処理とが含まれるとともに、エッジ強調などの処理が含まれる。そして、ＣＰＵ１５１の制御下で、位相差ＡＦ処理部１３５は、第２のフィルタ処理後のＡ像信号およびＢ像信号について前述の相関演算を行って像ずれ量Ｘ２（第２の像ずれ量）を求める（ステップＳ１１０９）。

次に、位相差ＡＦ処理部１３５は、像ずれ量Ｘ１の絶対値が、図１０で説明した基準像ずれ量（所定の基準値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１１０）。像ずれ量Ｘ１の絶対値が所定の基準値以上であることを示す判定結果であると（ステップＳ１１１０において、ＹＥＳ）、位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量Ｘ１を最終の像ずれ量（選択像ずれ量）として選択する（ステップＳ１１１１）。一方、像ずれ量Ｘ１の絶対値が所定の基準値未満であることを示す判定結果であると（ステップＳ１１１０において、ＮＯ）、位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量Ｘ２を選択像ずれ量として選択する（ステップＳ１１１２）。

ステップＳ１１１１又はＳ１１１２の処理に続いて、ＣＰＵ１５１は、選択像ずれ量の信頼性を評価する（ステップＳ１１１３）。信頼性の評価を行う際には、ＣＰＵ１５１はＡ像信号およびＢ像信号のコントラストとＡ像信号およびＢ像信号の一致度とに基づいて信頼性の評価を行う。

続いて、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１１１３における信頼性評価の結果に応じて、選択像ずれ量が信頼できるか否かを判定する（ステップＳ１１１４）。ステップＳ１１１４の処理においては、ＣＰＵ１５１は信頼性評価の結果が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、信頼性評価の結果が所定の閾値よりも大きいと、ＣＰＵ１５１は選択像ずれ量が信頼できると判定する。

一方、信頼性評価の結果が所定の閾値以下であると、ＣＰＵ１５１は選択像ずれ量が信頼できないと判定する。なお、ステップＳ１１１４においては、ＣＰＵ１５１は被写体が相関演算に適する被写体であるか否かも判定する。

図１２は、相関演算に適しない被写体を撮影した際のＡ像信号およびＢ像信号の一例を説明するための図である。そして、図１２（ａ）は繰り返し性を有するＡ像信号およびＢ像信号の一例を示す図であり、図１２（ｂ）は繰り返し性を有する被写体であるか否かの判定を示す図である。

相関演算において、Ａ像信号とＢ像信号とをシフトしつつ相関値を求める際、図１２（ａ）に示すように、Ａ像信号およびＢ像信号が繰り返し性を有すると、繰り返しがずれた位置において一致したと判定することがある。

このような誤判定を防止するため、例えば、図１２（ｂ）に示すように、Ａ像信号とＢ像信号とをシフトしたシフト量を横軸とし、相関値を縦軸とする相関値波形において、相関値の隣接差分の２乗和を指標として、ＣＰＵ１５１は繰り返しを有する被写体、つまり、相関演算に適さない被写体であるか否かを判定する。

選択像ずれ量が信頼できると判定すると（ステップＳ１１１４において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１５１の制御下で、位相差ＡＦ処理部１３５は選択像ずれ量に所定の係数Ｋを乗算して（つまり、Ｄｅｆ＝Ｋ×Ｘ（Ｘは選択像ずれ量））、デフォーカス量Ｄｅｆを算出する（ステップＳ１１１５）。そして、後述するようにして、フォーカス制御部１３３はデフォーカス量Ｄｅｆに基づいてフォーカスモータ１３２を駆動制御してフォーカスレンズ１３１を光軸に沿って移動させる。その後、ＣＰＵ１５１は焦点検出処理を終了する。

一方、選択像ずれ量が信頼できないと判定すると（ステップＳ１１１４において、ＮＯ）、ＣＰＵ１５１は焦点検出がＮＧであるとして焦点検出を行うことなく（ステップＳ１１１６）、焦点検出処理を終了する。

図１３は、図２に示す焦点制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１３は、本実施例における焦点制御方法を示すフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理はＣＰＵ１５１の制御下で、フォーカス制御部１３３によって行われる。

焦点制御処理を開始すると、ＣＰＵ１５１の制御下で、フォーカス制御部１３３は位相差ＡＦ処理部１３５からデフォーカス量Ｄｅｆを得る（ステップＳ１３０２）。そして、フォーカス制御部１３３は、当該デフォーカス量Ｄｅｆに基づいてフォーカスレンズ１３１の駆動量（レンズ駆動量）を算出する（ステップＳ１３０３）。この際、フォーカス制御部１３３は、レンズ駆動方向および駆動速度をデフォーカス量Ｄｅｆに応じて算出する。

続いて、フォーカス制御部１３３は、デフォーカス量の絶対値が所定のデフォーカス閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０４）。デフォーカス量の絶対値がデフォーカス閾値を超えると（ステップＳ１３０４において、ＮＯ）、フォーカス制御部１３３はフォーカスレンズ１３１の位置が合焦位置（合焦点）でないとして、レンズ駆動量（および駆動方向と駆動速度）に応じてフォーカスレンズモータ１３２を駆動制御してフォーカスレンズ１３１を光軸に沿って移動させる（ステップＳ１３０５）。そして、フォーカス制御部１３３は焦点制御処理を終了する。

一方、デフォーカス量の絶対値がデフォーカス閾値以下であると（ステップＳ１３０４において、ＹＥＳ）、フォーカス制御部１３３はフォーカスレンズ位置が合焦点にあるとして、フォーカスレンズモータ１３２を制御してフォーカスレンズ１３１の移動を停止する（ステップＳ１３０６）。そして、フォーカス制御部１３３は焦点制御処理を終了する。

なお、カメラ１００では、図２で説明したように、電源がオフとされるまでの間、被写体に合焦するまで複数回の焦点検出を行うことになる。

このように、本発明の第１の実施形態では、ＢＰＦを伴わない第１のフィルタ処理を施したＡ像信号およびＢ像信号に応じて第１の像ずれ量を求めるとともに、ＢＰＦを伴う第２のフィルタ処理を施したＡ像信号およびＢ像信号に応じて第２の像ずれ量を求める。そして、第１の像ずれ量が撮影レンズのＦ値（つまり、撮影条件）によって定まる所定の範囲内にあるか否かに応じて、第１の像ずれ量および第２の像ずれ量のいずれかを選択する。つまり、第１の像ずれ量が撮影レンズのＦ値によって定まる所定の範囲内にあるか否かに応じて、第１のフィルタ処理および第２のフィルタ処理のいずれかを適用することになる。

これによって、フォーカスレンズ１３１が被写体に対して合焦の近傍に位置する際には、第２のフィルタ処理によってエッジを強調することができる。一方、デフォーカス状態の場合には、第１のフィルタ処理によって像崩れを抑えることができ、その結果、焦点検出の精度を向上させることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラの一例について説明する。なお、第２の実施形態に係るカメラの構成は、図１に示すカメラと同様であるので、ここでは説明を省略する。

前述の第１の実施形態においては、第１の像ずれ量が撮影レンズのＦ値によって定まる所定の範囲内にあるか否かに応じて第１の像ずれ量および第２の像ずれ量のいずれかを選択像ずれ量として選択して、当該選択像ずれ量に応じてデフォーカス量を求めた。つまり、第１の像ずれ量に応じて第１のフィルタ処理又は第２のフィルタ処理を選択した。

一方、第２の実施形態においては、被写体のコントラスト評価値に基づいて第１のフィルタ処理又は第２のフィルタ処理を選択する。

図１４は、本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラにおいて撮影されたエッジのみを有する被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号を説明するための図である。そして、図１４（ａ）はエッジのみを有する被写体の一例を示す図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号について第１のフィルタ処理を行った例を示す図である。また、図１４（ｃ）は図１４（ａ）に示す被写体に係るＡ像信号およびＢ像信号について第２のフィルタ処理を行った例を示す図である。

第２の実施形態では、図１４（ａ）に示すエッジのみを有する被写体１４０１においては、常にＡ像信号およびＢ像信号についてＢＰＦを伴う第２のフィルタ処理を施す。つまり、ＢＰＦを伴わない第１のフィルタ処理で得られた第１の像ずれ量が撮影レンズのＦ値によって定まる所定の範囲内にあるか否かに拘わらず、位相差ＡＦ処理部１３５は第２のフィルタ処理で得られた第２の像ずれ量を選択像ずれ量として選択する。

図１４（ｂ）に示すように、第１のフィルタ処理を行った後のＡ像信号およびＢ像信号においては像が崩れた部分のみが見られるのに対して、図１４（ｃ）に示すように第２のフィルタ処理によってＡ像信号およびＢ像信号の重心を強調すると、Ａ像信号およびＢ像信号との像ずれがはっきりとする。これによって、像ずれ量に応じて精度よく焦点検出を行うことができる。

図１４（ａ）に示す被写体１４０１を検出する際には、例えば、位相差ＡＦ処理部１３５はＡ像信号およびＢ像信号の隣接差分の絶対値の総和を、Ａ像信号およびＢ像信号の最大値と最小値の差で除算して、被写体１４０１を検出する。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、本発明の第２の実施形態による焦点検出装置を備えるカメラで行われる焦点検出を説明するためのフローチャートである。

なお、図示のフローチャートに係る処理はＣＰＵ１５１の制御下で、撮像部制御部１４３および位相差ＡＦ処理部１３５によって行われる。また、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すフローチャートにおいて、図１１に示すフローチャートにおけるステップと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。

ステップＳ１１０５において、所定の画素数分の読み出しが完了すると、位相差ＡＦ処理部１３５は、撮像信号処理部１４２の出力である画像データに応じてＡ像信号およびＢ像信号を生成する。

ＣＰＵ１５１の制御下で、位相差ＡＦ処理部１３５はＡ像信号およびＢ像信号の隣接差分の絶対値を求めて、当該絶対値について画素数分の総和αを求める（ステップＳ１５０６）。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は、当該総和αをコントラストαとする。

なお、絶対値を加算する画素数は、必ずしも読み出した画素数分である必要はなく、任意に設定した範囲において総和を算出するようにしてもよい。

続いて、位相差ＡＦ処理部１３５はステップ１５０６の処理で用いた範囲と同一のＡ像信号およびＢ像信号についてそれぞれその最大値および最小値を求める。そして、位相差ＡＦ処理部１３５は最大値と最小値との差分を求めて、当該差分をコントラストβとする（ステップＳ１５０７）。

続いて、位相差ＡＦ処理部１３５は、図１１で説明したステップＳ１１０６〜Ｓ１１０９の処理を行って、第１の像ずれ量Ｘ１および第２の像ずれ量Ｘ２を求める。そして、位相差ＡＦ処理部１３５はコントラストαをコントラストβで除算して（α／β）、コントラスト評価値であるα／βが所定のコントラスト閾値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１５１２）。

なお、コントラスト評価値であるα／βは、被写体に存在する見込みのエッジの数であって、例えば、図１４に示す例ではおよそ１となるので、コントラスト閾値は１から２の間に設定される。

コントラスト評価値であるα／βがコントラスト閾値未満であると（ステップＳ１５１２において、ＹＥＳ）、位相差ＡＦ処理部１３５は第２の像ずれ量Ｘ２を選択像ずれ量Ｘとして選択する（ステップＳ１５１３）。

一方、コントラスト評価値であるα／βがコントラスト閾値以上であると（ステップＳ１５１２において、ＮＯ）、位相差ＡＦ処理部１３５は、第１の像ずれ量Ｘ１の絶対値が図１０に示す基準像ずれ量（つまり、基準値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５１４）。

第１の像ずれ量Ｘ１の絶対値が基準像ずれ量以上であると（ステップＳ１５１４において、ＹＥＳ）、位相差ＡＦ処理部１３５は第１の像ずれ量Ｘ１を選択像ずれ量として選択する（ステップＳ１５１５）。

一方、第１の像ずれ量Ｘ１の絶対値が基準像ずれ量未満（つまり、基準閾値未満）であると（ステップＳ１５１４において、ＮＯ）、位相差ＡＦ処理部１３５は第２の像ずれ量Ｘ２を選択像ずれ量として選択する（ステップＳ１５１６）。

ステップＳ１５１３、Ｓ１５１５、又はＳ１５１６の処理の後、図１１で説明したステップＳ１１１３〜Ｓ１１１６の処理が行われる。

このように、本発明の第２の実施形態では、被写体のコントラスト評価値に基づいて第２のフィルタ処理を選択する。そして、コントラスト評価値に基づいて第２のフィルタ処理が選択されないと、第１の像ずれ量が撮影レンズのＦ値によって定まる所定の範囲内か否かに応じて第１のフィルタ処理および第２のフィルタ処理のいずれかを選択する。

この結果、被写体に応じてエッジの強調を行う第２のフィルタ処理と像崩れを抑える第１のフィルタ処理とのいずれかが選択されて、常に焦点検出の精度を向上させることができる。

なお、上述の第１および第２の実施形態では、撮影レンズのＦ値に応じて像ずれ量と比較する所定の範囲（つまり、基準像ずれ量）を求めるようにしたが、さらに絞り羽根形状又は射出瞳距離に応じてこの所定の範囲を変更するようにしてもよい。

例えば、絞り羽根形状については、絞り開口が真円に近い程、像崩れの影響が小さくなるので、羽根枚数に応じて絞り開口真円に近ければ、図１０に示す所定の範囲（つまり、基準像ずれ量）を大きくする。一方、射出瞳距離についは、その距離が極端に短い場合には像崩れの影響が大きくなるので、射出瞳距離が短く程、図１０に示す所定の範囲を小さくするようにする。

さらに、上述の第１および第２の実施形態では、フィルタ処理を２種類準備して、第１の像ずれ量に応じてフィルタ処理を選択するようにしたが、フィルタ処理の種類は３種類以上であってもよい。また、撮影レンズの設定情報に応じて、フィルタ処理における周波数帯域を変更するようにしてもよい。

以上のように、本発明の実施の形態では、撮影条件又は被写体に応じて、ＢＰＦを伴う第２のフィルタ処理とＢＰＦを伴わない第１のフィルタ処理とのいずれかを選択するようにしたので、エッジ強調が有効な場合と像崩れを抑えること有効な場合とを使い分けて、焦点検出の精度を向上させることができる。

上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、撮像信号処理部１４２、位相差ＡＦ処理部１３５、およびＣＰＵ１５１が第１のフィルタ手段、第２のフィルタ手段、像ずれ量算出手段、選択手段、デフォーカス量算出手段、およびコントラスト判定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ１５１、フォーカス制御部１３３、およびフォーカスモータ１３２は制御手段として機能する。

なお、図１に示す例では、少なくともＣＰＵ１５１、撮像信号処理部１４２、および位相差ＡＦ処理部１３５が焦点検出装置を構成する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を焦点検出装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを焦点検出装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも第１のフィルタ処理ステップ、第２のフィルタ処理ステップ、像ずれ量算出ステップ、選択ステップ、およびデフォーカス量算出ステップを有している。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。

３０ 光電変換部
３１ マイクロレンズ
１０１ 撮影レンズ
１０３ 絞り
１３１ フォーカスレンズ
１３３ フォーカス制御部
１３５ 位相差ＡＦ処理部
１４１ 撮像素子
１４３ 撮像部制御部
１５１ ＣＰＵ

Claims (12)

1. 少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、
   前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ手段と、
   前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ手段と、
   前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出手段と、
   前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択手段と、
   前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
   を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記選択手段は、前記第１の像ずれ量が前記基準像ずれ量以上であると、前記第１の像ずれ量を前記選択像ずれ量として選択し、前記第１の像ずれ量が前記基準像ずれ量未満であると、前記第２の像ずれ量を前記選択像ずれ量として選択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. 前記撮影条件は、前記撮影レンズの設定情報であるＦ値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
4. 前記基準像ずれ量は前記Ｆ値が小さくなるにつれて大きくなることを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
5. 前記基準像ずれ量は前記Ｆ値に反比例することを特徴とする請求項３又は４に記載の焦点検出装置。
6. 前記撮影レンズには絞り羽根を有する絞り機構が備えられており、
   前記基準像ずれ量は前記絞り羽根の駆動による絞り開口又は射出瞳距離に応じて変更されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
7. 前記第１の像信号および前記第２の像信号に応じて被写体のコントラストを示すコントラスト評価値を得て、前記コントラスト評価値が予め設定された閾値以上であるか否かを判定するコントラスト判定手段を有し、
   前記選択手段は、前記コントラスト判定手段によって前記コントラスト評価値が予め設定された閾値未満であると判定されると、前記判定結果に拘わらず前記第２の像ずれ量を前記選択像ずれ量として選択することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
8. 前記選択手段は、前記コントラスト判定手段によって前記コントラスト評価値が予め設定された閾値以上であると判定されると、前記判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択することを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
9. 前記コントラスト判定手段は、前記第１の像信号および前記第２の像信号の隣接差分の絶対値の総和を求めるとともに、前記第１の像信号および前記第２の像信号についてそれぞれその最大値および最小値の差分を求め、前記総和と前記差分の比を前記コントラスト評価値とすることを特徴とする請求項７又は８に記載の焦点検出装置。
10. 少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子と、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
    前記焦点検出装置で得られたデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを前記撮影レンズの光軸に沿って駆動して合焦状態とする制御手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
11. 少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、
    前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ処理ステップと、
    前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理ステップと、
    前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出ステップと、
    前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択ステップと、
    前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
12. 少なくともフォーカスレンズを備える撮影レンズにおける互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素を備える撮像素子から得られる第１の像信号および第２の像信号の位相差に応じて焦点検出を行う焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、
    前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、
    前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して所定の第１の周波数帯域で第１のフィルタ処理を行う第１のフィルタ処理ステップと、
    前記第１の像信号および前記第２の像信号に対して前記第１の周波数帯域よりも高い第２の周波数帯域で第２のフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理ステップと、
    前記第１のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第１の像ずれ量を求めるとともに、前記第２のフィルタ処理が行われた第１の像信号および第２の像信号における像ずれ量を示す第２の像ずれ量を求める像ずれ量算出ステップと、
    前記第１の像ずれ量が撮影条件に応じて定められた基準像ずれ量以上であるか否かを判定して、当該判定結果に応じて前記第１の像ずれ量および前記第２の像ずれ量のいずれか一方を選択像ずれ量として選択する選択ステップと、
    前記選択像ずれ量に応じて前記フォーカスレンズの焦点ずれを示すデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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