JP2017102215A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の画素から焦点検出に使用する画素を選択する。
【解決手段】焦点検出装置は、第１および第２の瞳領域を通過した第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第１色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第１画素と、第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第２色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第２画素とが設けられた撮像素子と、複数の第１画素からの第１色信号と、複数の第２画素からの第２色信号とを比較する比較部と、比較部による比較結果に基づいて第１画素または第２画素から出力される第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

一対の受光部が設けられた画素が複数配列され、位相差方式の焦点検出を行う技術が知られている（たとえば特許文献１）。複数の画素から焦点検出に使用する画素を選択することが困難であるという問題がある。

特開２００１−０８３４０７号

本発明の第１の態様によれば、第１および第２の瞳領域を通過した第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第１色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第１画素と、前記第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第２色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第２画素とが設けられた撮像素子と、前記複数の第１画素からの前記第１色信号と、前記複数の第２画素からの前記第２色信号とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいて前記第１画素または前記第２画素から出力される前記第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出部とを備える焦点検出装置。
本発明の第２の態様によれば、撮像装置は、第１の態様の焦点検出装置と、焦点検出装置による焦点検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、前記第１および第２光電変換信号を加算して画像信号を生成する画像生成部とを備える。

実施の形態による撮像装置の構成を説明する横断面図 実施の形態による撮像装置の要部構成を説明するブロック図 実施の形態による撮像素子に設けられた撮像画素の一例を示す図 ＡＦエリアの設定の一例を説明する図 実施の形態による撮像装置の処理を説明するフローチャート

図面を参照しながら、一実施の形態による焦点検出装置を備える撮像装置について説明する。
図１は実施の形態による撮像装置であるデジタルカメラ１００の構成を説明する横断面図である。デジタルカメラ１００は、カメラ本体２００と撮影レンズ本体３００とにより構成され、撮影レンズ本体３００はマウント部（不図示）を介して装着される、いわゆるミラーレスカメラである。カメラ本体２００には、マウント部を介して種々の撮影光学系を有する撮影レンズ本体３００が装着可能である。上記のマウント部には電気接点２０１、２０２が設けられ、カメラ本体２００と撮影レンズ本体３００とが結合された時には、電気接点２０１および２０２を介して電気的な接続が確立される。

撮影レンズ本体３００は、撮影レンズ系１と、絞り２と、駆動機構３と、レンズデータ部４とを備えている。撮影レンズ系１は、被写体像を所定の予定焦点面に結像させるための光学系であり、焦点調節レンズを含む複数のレンズによって構成されている。絞り２は、撮影レンズ系１を通過する光束、すなわち入射光量を制限するために、光軸Ｌを中心に開口径が可変な開口絞りを形成する。駆動機構３は、電気接点２０１を介してカメラ本体２００側から入力したデフォーカス量を用いてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じて撮影レンズ系１を構成する焦点調節レンズを光軸Ｌの方向に沿って合焦位置へ駆動する。また、駆動機構３は、カメラ本体２００側からの指令に応じて絞り駆動信号を出力して、絞り２の駆動を制御する。

レンズデータ部４は、たとえば不揮発性の記録媒体により構成され、撮影レンズ本体３００に関連する各種のレンズ情報、たとえばレンズの焦点距離や明るさ（開放Ｆ値）等が格納されている。レンズデータ部４は電気接点２０２を介してカメラ本体２００との間で上記のレンズ情報等を送信する。

カメラ本体２００内部には、演算処理制御部５と、撮像素子制御回路６と、メカシャッタ７と、撮像素子８と、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）９と、接眼レンズ１０とが設けられている。カメラ本体２００には操作部１１が設けられている。撮像素子８には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像画素がｘｙ平面上において二次元状（行と列）に配置される。撮像素子８の撮像画素には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられている。撮像素子８は、撮影レンズ系１およびメカシャッタ７を介して入射される光束を受光して被写体像を撮像して、撮像信号を撮像素子制御回路６に出力する。撮像信号は、画像データ生成用の信号（画像信号）として、また、焦点検出用の信号（焦点検出用信号）として使用される。撮像素子８がカラーフィルタを通して被写体像を撮像するため、撮像素子８の撮像画素から出力される撮像信号はＲＧＢ表色系の色情報を有する。なお、撮像素子８については、詳細を後述する。

メカシャッタ７は撮像素子８の直前に設けられ、複数の遮光羽根より成る先幕と後幕とによって構成される。メカシャッタ７は、駆動モータ（たとえばＤＣモータやステッピングモータ等の電動モータ）により構成される駆動機構（不図示）の駆動により走行して、撮像素子８を被写体光から遮光する。電子ビューファインダ９は、演算処理制御部５により生成された表示画像データに対応する画像の表示を行う。また、電子ビューファインダ９は、撮影条件に関連する各種情報（シャッタ速度、絞り値、ＩＳＯ感度など）の表示を行う。電子ビューファインダ９に表示された画像や各種情報は、接眼レンズ１０を介してユーザにより観察される。

操作部１１はユーザによって操作される種々の操作部材に対応して設けられた種々のスイッチを含み、操作部材の操作に応じた操作信号を演算処理制御部５へ出力する。操作部材は、たとえばレリーズボタンや、カメラ本体２００の背面に設けられた背面モニタ（不図示）にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、各種の設定等を選択操作する時に操作される十字キー、十字キーにより選択された設定等を決定するための決定ボタン、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１００の動作を切替える動作モード切替ボタン、露出モードを設定する露出モード切替ボタン等を含む。操作部１１の操作により、たとえばＡＦモードの設定が行われる。ＡＦモードとしては、ＡＦ−Ｃ、ＡＦ−Ｓ等が含まれる。ＡＦ−Ｃでは、所定周期ごとに焦点検出信号が入力されるごとに撮影レンズ系１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量が算出されるモードであり、たとえば動きのある被写体を撮影する場合等にユーザによって設定されるモードである。ＡＦ−Ｓでは、撮影準備動作時に初回の処理で検出された合焦位置で焦点調節レンズの駆動を固定（ロック）するモードであり、たとえばユーザにより静止した被写体を撮影する場合等に設定されるモードである。

さらに、図２に示すブロック図を用いて、デジタルカメラ１００の制御系について説明する。図２に示すようにデジタルカメラ１００は、Ａ／Ｄ変換部１２と、画像処理回路１３と、第１焦点検出演算回路１４と、ボディ−レンズ通信部１５と、信号処理回路１６と、第２焦点検出演算回路１７とを有している。演算処理制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１００の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路である。制御プログラムは、演算処理制御部５内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。撮像素子制御回路６は、演算処理制御部５によって制御され、撮像素子８およびＡ／Ｄ変換部１２の駆動を制御して、撮像素子８に電荷蓄積および撮像信号の読み出し等を行わせる。Ａ／Ｄ変換部１２は、撮像素子８から出力されたアナログの撮像信号をデジタルに変換する。

画像処理回路１３は、撮像素子８から出力された撮像信号を画像信号として用い、画像信号に対して種々の画像処理を施して画像データを生成した後、付加情報等を付与して画像ファイルを生成する。画像処理回路１３は、生成した画像ファイルをメモリカード等の記録媒体（不図示）に記録する。画像処理回路１３は、生成した画像データや記録媒体に記録されている画像データに基づいて、電子ビューファインダ９や背面モニタ（不図示）に表示するための表示画像データを生成する。

第１焦点検出演算回路１４は、撮像素子８から出力された撮像信号を焦点検出用信号として使用して、公知の位相差検出方式を用いてデフォーカス量を算出する。信号処理回路１６は、たとえばＡＳＩＣ等により構成されたハードウェア回路であり、撮像素子８から出力された撮像信号を用いて、公知の方式にて被写体のコントラストを検出する。第２焦点検出演算回路１７は、信号処理回路１６により検出されたコントラストを用いてコントラスト評価値を演算する。すなわち、本実施の形態によるデジタルカメラ１００は、いわゆるハイブリッド方式にて焦点検出／調節が可能に構成されている。ボディ−レンズ通信部１５は、演算処理制御部５に制御され、電気接点２０１、２０２を介して撮影レンズ本体３００内の駆動機構３やレンズデータ部４と通信を行い、カメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の送信やレンズ情報の受信を行う。

次に、本実施の形態における撮像素子８について詳細に説明する。
図３（ａ）は撮像素子８の一部の領域を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は撮像素子８に設けられた１つの撮像画素８０の断面を模式的に示す図である。なお、図３においては、説明の都合上、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。この座標系においては、ｚ軸を光軸Ｌに沿って設定する。撮像素子８では、複数の撮像画素８０が行方向（ｘ方向）と列方向（ｙ方向）とに二次元状に設けられる。撮像画素８０の各画素位置には、ベイヤー配列の規則に従って上述したカラーフィルタ（Ｒ：赤色フィルタ、Ｇ：緑色フィルタ、Ｂ：青色フィルタ）が配置される。図３（ａ）では、撮像画素８０に配置されたカラーフィルタの色を、「Ｒ」、「Ｇ」または「Ｂ」と表記して模式的に表す。

撮像画素８０は、マイクロレンズ８１と、１つのマイクロレンズ８１の下に設けられた第１受光部８２および第２受光部８３とによって構成される。第１受光部８２と第２受光部８３とは、ｘ方向に並んで設けられる。本実施の形態では、第１受光部８２はｘ方向＋側、第２受光部８３はｘ方向−側に設けられる。第１受光部８２および第２受光部８３には、それぞれ撮影レンズ系１の一対の瞳領域を介して入射された光が入射する。すなわち、第１焦点検出演算回路１４が位相差検出演算に用いる一対の被写体光束が入射する。第１受光部８２および第２受光部８３のそれぞれに入射した光束は、光電変換されて撮像信号として出力される。以下の説明では、第１受光部８２から出力される撮像信号を第１撮像信号、第２受光部８３から出力される撮像信号を第２撮像信号と呼ぶ。

上述したように、撮像画素８０には、Ｒ、ＧまたはＢの何れかのカラーフィルタが設けられている。このため、撮像画素８０が設けられる位置に応じて、出力される第１撮像信号および第２撮像信号は緑、赤または青の色信号からなる。本実施の形態では、第１焦点検出演算回路１４は、緑、赤または青のうち何れか一つの色信号からなる第１撮像信号を順次並べた第１信号列｛ａｎ｝と、第２撮像信号を順次並べた第２信号列｛ｂｎ｝との相対的な像ズレ量を検出することによって、撮影レンズ系１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する。以下、像ズレ量の検出に使用する第１撮像信号および第２撮像信号として、緑、赤または青のうち何れの色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号を選択する方法について説明する。

本実施の形態においては、信号処理回路１６は、以下の（１）〜（２）の手順に従って処理を実行することにより、色信号からなる撮像信号が比較され、画像上の被写体の明るさや撮像素子８に入力する被写体光束の強度と色との関係性が検出される。この結果に基づいて、位相差検出方式で焦点検出を行う際に使用する第１撮像信号および第２撮像信号が選択される。
（１）緑、赤、青の色信号ごとに第１撮像信号および第２撮像信号の出力レベルを判定する。
（２）高い出力レベルを有する第１撮像信号および第２撮像信号のうち、高コントラストを有する色信号に対応する第１撮像信号および第２撮像信号を選択する。
以下、手順（１）、（２）ごとに説明する。

（１）第１撮像信号および第２撮像信号の出力レベルの判定
撮像素子８の各撮像画素８０から出力された第１撮像信号および第２撮像信号は、信号処理回路１６に入力される。信号処理回路１６は、入力した第１および第２撮像信号のうち、後述するようにユーザによって設定されたＡＦエリアを含み、ＡＦエリアよりも広い範囲の所定の演算領域に含まれる撮像画素８０から出力された第１撮像信号および第２撮像信号について緑、赤および青の色信号ごとに積算する。すなわち、信号処理回路１６は、緑の色信号からなる第１および第２撮像信号を積算し、緑のカラーフィルタが設けられた撮像画素８０の個数で積算値を除して平均値を算出する。同様に、信号処理回路１６は、赤の色信号からなる第１および第２撮像信号を積算し、赤のカラーフィルタが設けられた撮像画素８０の個数で積算値を除して平均値を算出する。青の色信号からなる第１および第２撮像信号についても、信号処理回路１６は、青の色信号からなる第１および第２撮像信号を積算し、積算値を青のカラーフィルタが設けられた撮像画素８０の個数で除して平均値を算出する。信号処理回路１６は、算出した色信号ごとの第１撮像信号と第２撮像信号との平均値のそれぞれを所定の閾値と比較することにより第１撮像信号および第２撮像信号の出力レベルを判定し、閾値を超える平均値に対応する色信号、すなわち高い出力レベルを有する第１撮像信号および第２撮像信号である色信号を抽出する。なお、色信号ごとの第１撮像信号および第２撮像信号の平均値のうち閾値を超えるものが存在しない場合についての処理は、説明を後述する。また、上述した演算領域は、その大きさがユーザの手振れ等の影響を加味して予め決定されていることが好ましい。

（２）高コントラストの色情報を選択
信号処理回路１６は、上記の処理により抽出された色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号、すなわち高い出力レベルを有する第１撮像信号および第２撮像信号に対してコントラストの高い色信号を選択する。信号処理回路１６は、抽出された色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号についてコントラスト評価値を算出する。信号処理回路１６は、算出したコントラスト評価値のうち最大値のコントラストに対応する色信号を選択し、選択色情報として演算処理制御部５へ出力する。すなわち、３色とも平均値が閾値を超えている場合には信号処理回路１６は、３色全ての色信号のそれぞれに対応する第１撮像信号および第２撮像信号についてコントラスト評価値を算出し、最大値に対応する色信号を選択色信号とする。２色の平均値が閾値を超えている場合には、信号処理回路１６は２色のそれぞれに対応する第１および第２撮像信号についてコントラスト評価値を算出し、それぞれのコントラスト評価値を比較して大きな値に対応する色信号を選択色信号とする。１色の平均値のみが閾値を超えている場合には、信号処理回路１６は、コントラスト評価値を算出することなく、閾値を超えた平均値に対応する色信号を選択色信号とする。

演算処理制御部５は、信号処理回路１６から選択色信号を入力すると、第１焦点検出演算回路１４に、ＡＦエリアに含まれる撮像画素８０から出力された選択色信号である色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号に基づいて、デフォーカス量を算出させる。したがって、第１焦点検出演算回路１４は、出力レベルおよびコントラストが高い色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号を用いて位相差方式による焦点検出のための相関演算を行うので、焦点検出に要する時間を短縮させつつ、焦点検出精度を向上させることができる。

以下、ユーザにより撮影準備操作が行われた場合における本実施の形態のデジタルカメラ１００の動作について説明する。
図４を参照しながら、ユーザの操作に応じたＡＦエリアの設定について説明する。図４（ａ）は、ＡＦエリアを設定する際にユーザにより観察される電子ビューファインダ９、図４（ｂ）はユーザによる操作に応じて撮像素子８上に設定されたＡＦエリア５０１を示す。なお、図４（ｂ）においては、図示の都合上、撮像素子８に設けられる複数の撮像画素８０の一部を図示する。ユーザは、電子ビューファインダ９上にて所望する位置や大きさを、操作部１１を操作して指定することにより、エリア５００を設定する。演算処理制御部５は、ユーザによって電子ビューファインダ９上で指定されたエリア５００と対応する撮像素子８上の位置をＡＦエリア５０１に設定する。

演算処理制御部５は、設定したＡＦエリア５０１を中心とするｙ軸±方向に所定の画素行分の領域を演算領域５０２として設定する。信号処理回路１６は、演算領域５０２に含まれる撮像画素８０から出力された第１撮像信号および第２撮像信号を用いて、上述した選択色信号を選択するための処理を行う。図４（ｂ）に演算領域５０２を拡大して示す。図４（ｂ）は、一例として、６行×１７列の領域を演算領域５０２として設定した場合を示す。なお、演算領域５０２は、設定したＡＦエリア５０１の大きさによらず一定であってもよいし、ＡＦエリア５０１の大きさに応じて大きさ、すなわち演算領域５０２内に含まれる撮像画素８０の個数を変更可能なものであってもよい。

演算領域５０２が設定され、ユーザによるレリーズボタンの半押し操作に応じて操作部１１から操作信号が出力されると、撮像素子駆動回路６は、演算処理制御部５からの制御に応じて、撮像素子８の撮像画素８０に対して電荷蓄積を開始させ、撮像信号として出力させる。Ａ／Ｄ変換部１２および画像処理回路１３は、撮像信号に基づいて画像データを生成する。撮像画素８０のうち、演算領域５０２内の撮像画素８０から出力された撮像信号は信号処理回路１６にも入力される。信号処理回路１６は、上述した演算により選択色信号を選択する。

選択色信号が選択されると、第１焦点検出演算回路１４は、ＡＦエリア５０１に含まれる撮像画素８０から出力された第１撮像信号および第２撮像信号のうち、選択色信号の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号に基づいてデフォーカス量を算出し、ボディ−レンズ通信部１５を介してデフォーカス量を撮影レンズ本体３００内の駆動機構３へ出力することによって、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。焦点調節レンズが合焦位置に駆動されると、演算処理制御部５は、電子ビューファインダ９に合焦表示を行わせる。合焦表示としては、設定されたＡＦエリア５０１を点灯させたり、所定のアイコン等の指標を点灯表示させたりする等の公知の方法を用いることができる。

なお、信号処理回路１６によって算出された色信号ごとの積算値の平均値のうち閾値を超えるものが１色もない場合には、演算処理制御部５は、ユーザによって設定されたＡＦモードに応じて以下の処理を行う。すなわち、ＡＦ−Ｓに設定されている場合には、演算処理制御部５は、第２焦点検出演算回路１７に対して、信号処理回路１６により検出されたコントラストに基づいて、コントラスト評価値の演算を行わせて焦点検出を行わせ、焦点調節レンズを駆動させるための駆動量を算出させ、焦点調節レンズを駆動させる。ＡＦ−Ｃに設定されている場合には、ユーザにより半押し操作が行われている間、演算処理制御部５は、第１焦点検出演算回路１４に以下の処理を繰り返し行わせる。すなわち、第１焦点検出演算回路１４は、演算領域５０２に含まれる撮像画素８０のうち、所定個数（たとえば３×３個、図４（ｃ）における領域５０３）の撮像画素８０ごとに、第１撮像信号および第２撮像信号を色信号に拘わらずそれぞれ加算する。第１焦点検出演算回路１４は、領域５０３ごとに加算された第１撮像信号と、加算された第２撮像信号とを用いて第１信号列｛ａｎ｝および第２信号列｛ｂｎ｝との相対的な像ズレ量を検出することによって、撮影レンズ系１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する。したがって、第１焦点検出演算回路１４は、出力レベルの高い第１撮像信号および第２撮像信号を用いて位相差方式による焦点検出のための相関演算を行うので、焦点検出精度を向上させることができる。

ユーザによるレリーズボタンの全押し操作に応じて操作部１１から操作信号が出力されると、画像処理回路１３は、撮像画素８０から出力された撮像信号を画像信号として使用して画像データを生成する。画像処理回路１３は、各撮像画素８０について、第１受光部８２から出力された第１撮像信号と、第２受光部８３から出力された第２撮像信号とを加算して画像信号として扱う。撮像画素８０には、Ｒ色、Ｇ色またはＢ色の何れかのカラーフィルタが設けられているので、加算された画像信号は撮像画素８０に設けられたカラーフィルタに応じた色情報を有する。画像処理回路１３は、加算により生成した画像信号に対して種々の画像処理を施して画像データを生成し、付加情報等を付与して画像ファイルを生成する。

図５に示すフローチャートを参照しながら、実施の形態によるデジタルカメラ１００の撮影準備時における処理について説明する。
ユーザによるレリーズボタンの半押し操作に応じて操作部１１から操作信号が出力されると、ステップＳ１００において、演算処理制御部５は撮像素子制御回路６を介して撮像素子８に対して電荷蓄積を開始させてステップＳ１０１へ進む。ステップＳ１０１では、演算処理制御部５は撮像素子制御回路６を介して、撮像素子８に対して第１および第２撮像信号を出力させてステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２においては、信号処理回路１６は、撮像素子８から出力された第１および第２撮像信号を用いて、色信号ごとに出力値を積算し平均値を算出し、算出した平均値と閾値とを比較してステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、信号処理回路１６は、ステップＳ１０２における比較の結果、閾値を超える出力レベルを有する第１撮像信号および第２撮像信号についてコントラスト評価値を算出し、算出したコントラスト評価値に基づいて演算処理制御部５へ選択色信号を出力してステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、演算処理制御部５は、選択色信号が緑の色信号であるか否かを判定する。選択色信号が緑の色信号の場合、すなわち緑の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号の積算値の平均値のみが閾値を超える場合、または積算値の平均値を超える色信号が複数ある場合に緑の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号のコントラスト評価値が最大の場合に肯定判定を行って、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、演算処理制御部５は、焦点検出演算部１５に対して、緑の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号に基づいてデフォーカス量を算出させて、後述するステップＳ１１３へ進む。選択色信号が緑の色信号ではない場合には、演算処理制御部５はステップＳ１０４を否定判定して、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、演算処理制御部５は、選択色信号が赤の色信号であるか否かを判定する。選択色信号が赤の色信号の場合、すなわち赤の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号の積算値の平均値のみが閾値を超える場合、または積算値の平均値を超える色情報が複数ある場合に赤の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号のコントラスト評価値が最大の場合に肯定判定を行って、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、演算処理制御部５は、焦点検出演算部１５に対して、赤の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号に基づいてデフォーカス量を算出させて、後述するステップＳ１１３へ進む。選択色信号が赤の色信号ではない場合には、演算処理制御部５はステップＳ１０６を否定判定して、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、演算処理制御部５は、選択色信号が青の色信号であるか否かを判定する。選択色信号が青の色信号の場合、すなわち青の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号の積算値の平均値のみが閾値を超える場合、または積算値の平均値を超える色信号が複数ある場合に青の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号のコントラスト評価値が最大の場合に肯定判定を行って、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、演算処理制御部５は、焦点検出演算部１５に対して、青の色信号からなる第１撮像信号および第２撮像信号に基づいてデフォーカス量を算出させて、後述するステップＳ１１３へ進む。選択色信号が青の色信号ではない場合には、演算処理制御部５はステップＳ１０８を否定判定して、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０では、演算処理制御部５はＡＦモードがＡＦ−Ｓに設定されているか否かを判定する。ＡＦ−Ｓが設定されている場合には、演算処理制御部５はステップＳ１１０を肯定判定してステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、コントラスト方式により焦点調節を行わせて後述するステップＳ１１３へ進む。ＡＦモードがＡＦ−Ｃに設定されている場合には、演算処理制御部５は、ステップＳ１１０を否定判定してステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、第１焦点検出演算回路１４は、所定個数の撮像画素８０ごとに第１撮像信号および第２撮像信号をそれぞれ加算し、加算された第１撮像信号と第２撮像信号との間で相対的な像ズレ量を検出し、デフォーカス量を算出してステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、演算処理制御部５は、ステップＳ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１およびＳ１１２の何れかの処理により算出された焦点調節レンズの駆動量を、ボディ−レンズ通信部１５を介して撮影レンズ本体３００の駆動機構３へ出力し、撮影レンズ系１を合焦位置に駆動させてステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では、駆動後の焦点調節レンズが合焦か否かを判定する。合焦の場合には、演算処理制御部５はステップＳ１１４を肯定判定してステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５では、演算処理制御部５は、電子ビューファインダ９に合焦表示を行わせて処理を終了する。

非合焦の場合には、演算処理制御部５はステップＳ１１４否定判定してステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６では演算処理制御部５は焦点調節が終了か否かを判定する。焦点調節が終了の場合、すなわちユーザによるレリーズボタンの半押し操作が解除され操作部１１からの操作信号を入力しない場合には、ステップＳ１１６を肯定判定して後述するステップＳ１１７へ進む。焦点調節が終了ではない場合、すなわちユーザによるレリーズボタンの半押し操作が継続され操作部１１から操作信号を入力している場合には、演算処理制御部５はステップＳ１１６を否定判定してステップＳ１００へ戻る。ステップＳ１１７では、演算処理制御部５は、電子ビューファインダ９に非合焦表示を行わせて処理を終了する。この場合、演算処理制御部５は、電子ビューファインダ９に非合焦であることを示すアイコン等を点灯表示させても良いし、上述した合焦表示の際に点灯表示するＡＦエリア５０１やアイコン等を点灯させないことにより非合焦表示としても良い。

上述した本実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）信号処理回路１６は、青の色信号、赤の色信号および緑の色信号のそれぞれを比較し、第１焦点検出演算回路１４は、信号処理回路１６による比較結果に基づいて選択した選択色信号に関する一対の撮像信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行うようにした。したがって、全ての色信号に対応する撮像信号を用いて焦点検出演算を行う場合と比較して、演算に使用する撮像信号の数を少なくできるので処理負荷を低減して高速な焦点検出を実現することが可能となる。さらに、撮影状況（たとえば青空や、夕焼け等）に応じて選択した色信号からなる撮像信号を焦点検出演算に用いるので、焦点検出精度を向上させることができる。

（２）信号処理回路１６は、各色信号のそれぞれに関する撮像信号の出力レベルを検出する。すなわち、信号処理回路１６は、各色情報に関する撮像信号をそれぞれ積算し、積算した出力値が閾値を超える撮像信号のうちコントラストが最大の色信号を選択色信号として選択する。したがって、出力レベルが閾値を超える撮像信号の中から高コントラストの色信号が選択色信号として選択されるので、焦点検出演算に適した撮像信号を確実に選択して焦点検出精度を向上できる。

（３）信号処理回路１６は、各色信号に関する撮像信号のそれぞれについてコントラストを検出し、第１焦点検出演算回路１４は、信号処理回路１６によって検出されたコントラストが最大の色信号に関する一対の撮像信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行うようにした。すなわち、一対の第１撮像信号と第２撮像信号との間で像ズレ量の算出が可能となる高コントラストの色信号が選択色信号として選択されるので、焦点検出精度を向上させることができる。

（４）信号処理回路１６は、撮像素子８上のＡＦエリア５０１を含み、ＡＦエリア５０１よりも広範囲の演算領域５０２に含まれる撮像画素８０から出力された一対の撮像信号に対して比較を行うようにした。したがって、ユーザの手振れ等によってＡＦエリア５０１の撮像素子８上での位置が定まらない場合であっても、ＡＦエリア５０１を含む近傍の広い演算領域５０２の撮像信号を用いて焦点検出に適した撮像信号を選択できるので、焦点検出精度の低下を防ぐことができる。

（５）第１焦点検出演算回路１４は、コントラスト方式による焦点検出を行う第２焦点検出演算回路１７が用いるコントラストを検出する信号処理回路１６による選択色信号の選択結果に基づいて、位相差式の焦点検出を行う。したがって、既存の構成を用いてデフォーカス量の演算に適した撮像信号を選択することができる。

（６）信号処理回路１６はハードウェアにより構成されるようにした。したがって、選択色信号の選択処理を高速化することができるので、焦点検出／調節に要する時間を短縮しシャッターチャンスを逃さずに撮影することができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）ユーザによってＡＦモードとしてＡＦ−Ｃを設定するものに代えて、画像処理回路１３により画像データ上で移動被写体が検出された場合にＡＦ−Ｃに自動的に設定するものも本発明の一態様に含まれる。
（２）位相差式およびコントラスト式のハイブリッド方式にて焦点検出／調節が可能に構成されるものに限定されず、位相差式によって焦点検出／調節を行うものについても本発明の一態様に含まれる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

５…演算処理制御部、８…撮像素子、１１…操作部、
１４…第１焦点検出演算回路、１６…信号処理回路、１７…第２焦点検出演算回路、
８０…撮像画素、８２…第１受光部、８３…第２受光部、１００…デジタルカメラ

Claims (8)

1. 第１および第２の瞳領域を通過した第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第１色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第１画素と、前記第１および第２光束を受光して第１および第２光電変換信号である第２色信号を生成する第１および第２光電変換部を有する複数の第２画素とが設けられた撮像素子と、
   前記複数の第１画素からの前記第１色信号と、前記複数の第２画素からの前記第２色信号とを比較する比較部と、
   前記比較部による比較結果に基づいて前記第１画素または前記第２画素から出力される前記第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出部とを備える焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記比較部は、前記第１色信号と前記第２色信号とについてコントラストを比較し、
   前記焦点検出部は、前記比較部によって前記コントラストが最大とされた色信号の前記第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
3. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記比較部は、前記第１色信号と前記第２色信号とのそれぞれについて出力レベルを比較し、
   前記焦点検出部は、前記比較部によって前記出力レベルが高いとされた色信号の前記第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
4. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記比較部は、前記第１色信号と前記第２色信号とのそれぞれを積算し、積算した出力値が閾値を超える前記色信号について前記コントラストを比較し、
   前記焦点検出部は、前記比較部によって前記コントラストが最大とされた前記色信号の前記第１および第２光電変換信号の像ズレ量に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出部は、前記撮像素子上に焦点検出領域を有し、
   前記比較部は、前記焦点検出領域を含みかつ前記焦点検出領域よりも広範囲の領域に含まれる前記第１画素からの前記第１色信号および前記第２画素からの前記第２色信号を比較する焦点検出装置。
6. 請求項５に記載の焦点検出装置において、
   前記広範囲の領域に含まれる前記第１画素および前記第２画素からの光電変換信号に基づいて、コントラスト評価値を算出するコントラスト式焦点検出部をさらに備える焦点検出装置。
7. 請求項６に記載の焦点検出装置において、
   前記比較部はハードウェアによって構成される焦点検出装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の焦点検出装置と、
   前記焦点検出装置による焦点検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、
   前記第１および第２光電変換信号を加算して画像信号を生成する画像生成部とを備える撮像装置。

Images