JP5978415B2 - 撮像装置及び合焦制御方法 - Google Patents

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、位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）方式（例えば特許文献１〜４参照）が採用されている。

位相差ＡＦ方式により合焦制御を行う撮像装置に搭載される固体撮像素子には、例えば、遮光膜開口が互いに逆方向に偏心した位相差検出用画素のペアを撮像面の全面に離散的に設けたものが使用される。

この位相差検出用画素は、遮光膜開口が光電変換部に対して偏心していない通常の撮像用画素と比べて感度が低い。そのため、通常の撮像時においては、位相差検出用画素の検出信号を、撮像用画素の検出信号を用いて補間する必要がある。したがって、位相差検出用画素の数が多くなると撮像画像の品質が低下する。一方で、位相差の検出方向に並べる位相差検出用画素の数を減らしてしまうと、被写体によっては位相差の検出精度を高くすることができない。

特許文献１〜３には、測距専用のセンサにおいて、位相差検出方向と直交する方向に並ぶ複数の行にある位相差検出用画素の検出信号を連結することで、位相差検出方向における信号のサンプリング間隔を狭くする方法が記載されている。

特許文献４には、撮像用画素と位相差検出用画素とを有する撮像素子を備える撮像装置において、異なる行にある位相差検出方向位置が異なる位相差検出用画素の検出信号を連結することで、位相差検出方向における信号のサンプリング間隔を狭くする方法が記載されている。

特開２００６−１３３５１５号公報 特開２０１２−１０３２８５号公報 特開２０１１−２４２６５２号公報 ＷＯ２０１３／０４７１６０号公報

特許文献１〜４に示されるように、複数行にある位相差検出用画素の検出信号を連結する方法を採用すれば、各行にある位相差検出用画素の数を減らしながらも、位相差の検出精度を高めることが可能である。しかし、異なる行にある位相差検出用画素で検出信号の連結を行うと、相関演算結果には誤差が含まれる可能性があるため、この連結を常に行うのは好ましくない。

特許文献１〜３では、連結対象の２つの行の各々に結像する像がほぼ同じと判断できる場合に連結を行うようにしている。

特許文献４では、ローリングシャッタに起因する行毎の検出信号群の誤差が多いか少ないかで、連結を行うか否かを決めている。

すなわち、これら従来技術では、連結対象の２つの行でほぼ同じ検出信号が得られると仮定できるときにのみ、連結を行っている。

しかし、連結対象の２つの行の各々に結像する像の一致度が高くなくとも連結が必要な場合は存在する。このため、これらの方法では位相差検出精度向上と撮像画像品質向上を両立させるには不十分である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像画像品質と合焦制御のための位相差検出精度を向上させることが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、行方向と上記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、上記複数の信号検出部は、上記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備え、上記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、上記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の上記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、上記行方向に上記第１ピッチで並ぶ複数の上記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群がそれぞれ上記列方向に複数配置されたブロックを含み、上記複数の第１の信号検出部群を構成する各上記第１の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する各上記第２の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記各第１の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第１の信号検出部の配列ピッチは上記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記各第２の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第２の信号検出部の配列ピッチは上記第２ピッチとなっており、上記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定部と、上記周波数判定部により上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、上記ブロックにある上記第１の信号検出部群の検出信号と上記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、上記周波数判定部により上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、上記ブロックにおいて上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記第１の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群と、上記ブロックにおいて上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記第２の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成部と、上記第１の生成処理又は上記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

本発明の合焦制御方法は、行方向と上記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、上記複数の信号検出部は、上記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備える撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、上記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の上記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、上記行方向に上記第１ピッチで並ぶ複数の上記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群がそれぞれ上記列方向に複数配置されたブロックを含み、上記複数の第１の信号検出部群を構成する各上記第１の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する各上記第２の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第１の信号検出部群を構成する各上記第１の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第１の信号検出部の配列ピッチは上記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記各第２の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第２の信号検出部の配列ピッチは上記第２ピッチとなっており、上記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定ステップと、上記周波数判定ステップにより上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、上記ブロックにある上記第１の信号検出部群の検出信号と上記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、上記周波数判定ステップにより上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、上記ブロックにおいて上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記第１の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群と、上記ブロックにおいて上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記第２の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成ステップと、上記第１の生成処理又は上記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップと、を備えるものである。

本発明によれば、撮像画像品質と合焦制御のための位相差検出精度を向上させることが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を構成する１つのブロックの構成を示す図である。 図３に示すペア行ＰＬ１の位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂのみを示した図である。 図３に示す位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。 位相差ＡＦ処理部１９によるデフォーカス量生成処理として第二の生成処理を説明するための図である。 図１のデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。 図１のデジタルカメラの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のステップＳ３の詳細を説明するためのフローチャートである。 図９の処理を説明するための図である。 ペア行ＰＬ１に行方向Ｘに伸びる暗部Ｌが結像している例を示す図である。 図７のステップＳ３の変形例を説明するためのフローチャートである。 被写体像に高周波成分を含むときの位相差検出用画素群の検出信号波形を示す図である。 図１３に示す波形において相関量が最小となったときの波形の位置関係を示した図である。 被写体像に高周波成分を含むときのペアＰ１，Ｐ２それぞれの相関演算結果を示す図である。 図７のステップＳ３の変形例を説明するためのフローチャートである。 撮像素子５のブロックの第一の変形例を示す図である。 撮像素子５のブロックの第二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１９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、焦点調節のためのフォーカスレンズ、及び、ズームレンズ等を含む撮像レンズ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固定であってもよく、あるいは、交換可能なレンズ装置を用いてもよい。撮像レンズ１は少なくともフォーカスレンズを含んでいればよい。フォーカスレンズは、レンズ系全体を移動させることで焦点調節を行う単焦点レンズでもよい。

デジタルカメラは、レンズ装置を通して被写体を撮像するＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子５と、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を制御し撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動して主要被写体に合焦させる合焦制御を行ったり、撮像レンズ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を介して撮像素子５を駆動し、撮像レンズ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。この指示信号には、撮像光学系の合焦制御の実行を指示する指示信号が含まれる。

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、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、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撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。

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（信号検出部）が配置された撮像面５０を有する。この撮像面５０には、フォーカスを合わせる対象となる領域であるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設定されている。

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。

撮像面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、撮像面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１つのブロックを示す図である。ＡＦエリア５３は、図３に示すブロックを列方向Ｙに複数並べた構成である。

ＡＦエリア５３のブロックには、画素５１（図中Ｒ，Ｇ，Ｂを記した正方形）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撮像面５０全体でベイヤ配列となっている。

ＡＦエリア５３のブロックでは、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素）が位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂとなっている。

位相差検出用画素５２Ａは、行方向Ｘに分割された撮像レンズ１の瞳領域の一方の分割領域を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部である。

位相差検出用画素５２Ｂは、撮像レンズ１の瞳領域の他方の分割領域を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部である。

ＡＦエリア５３のブロックにおいて、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素である。この撮像用画素は、撮像レンズ１の瞳領域の上記２つの分割領域の双方を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第３の信号検出部である。

ＡＦエリア５３のブロックにおいて、位相差検出用画素５２Ａと、この位相差検出用画素５２Ａに対して列方向Ｙに最も近い位相差検出用画素５２Ｂとがペアを構成している。

ＡＦエリア５３のブロックには、４つのペアが行方向Ｘに配列されたペア行ＰＬ１と、４つのペアが行方向Ｘに配列されたペア行ＰＬ２と、４つのペアが行方向Ｘに配列されたペア行ＰＬ３とが列方向Ｙに複数配置されている。

ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３をそれぞれ構成する４つの位相差検出用画素５２Ａは、第１ピッチ（図３の例では６画素分の距離）で行方向Ｘに並んでおり、第１の信号検出部群を構成する。

ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３をそれぞれ構成する４つの位相差検出用画素５２Ｂは、上記第１ピッチで行方向Ｘに並んでおり、第２の信号検出部群を構成する。

このように、ＡＦエリア５３のブロックは、第１の信号検出部群と第２の信号検出部群がそれぞれ列方向Ｙに複数（図３の例では３つ）配置された領域である。

ペア行ＰＬ２は、ペア行ＰＬ１に対して行方向Ｘの右方向に２画素分ずれて配置されている。ペア行ＰＬ３は、ペア行ＰＬ２に対して行方向Ｘの右方向に２画素分ずれて配置されている。

この結果、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ａとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。

同様に、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ｂとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。

また、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ａとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ａの配列ピッチは、上記第１ピッチよりも短い第２ピッチ（図３の例では２画素分の距離）となっている。

同様に、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ｂとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ｂの配列ピッチは、上記第２ピッチとなっている。

図４は、図３に示す１つのペア行にある４つのペアを示す図である。

撮像素子５の各画素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。ここでいう右方向は、図３で示すＸ方向の一方の方向であり、左方向はＸ方向のもう一方の方向である。

図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部（ＰＤ）に対して右に偏心している。

図５に示すように、光電変換部の片側を遮光膜によって覆う事によって、遮光膜で覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。

この構成により、ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のそれぞれによって、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１に示す位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＦエリア５３に結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定し、この判定結果によって、以下の第１の生成処理又は第２の生成処理のいずれかでデフォーカス量を生成する。位相差ＡＦ処理部１９は、周波数判定部及びデフォーカス量生成部として機能する。

（第一の生成処理）
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ＡＦエリア５３において、ペア行毎に、位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群同士の相関演算を行って位相差を算出する。

位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差に基づいて、撮像レンズ１による主要被写体の結像面と撮像素子５の撮像面５０とを一致させるために必要なフォーカスレンズの移動量であるデフォーカス量Ｄｆｒを生成する。

位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＦエリア５３内の各ペア行について生成したデフォーカス量Ｄｆｒを平均し、平均して得たデフォーカス量Ｄｆをシステム制御部１１に通知する。

（第二の生成処理）
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ＡＦエリア５３の任意のブロックにある全ての位相差検出用画素５２Ａの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べた検出信号群と、このブロックにある全ての位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べた検出信号群との相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいてデフォーカス量Ｄｆ１を生成する。

位相差ＡＦ処理部１９は、ブロック毎に生成したデフォーカス量Ｄｆ１からデフォーカス量Ｄｆ２を生成（例えばデフォーカス量Ｄｆ１を平均して生成）して、デフォーカス量Ｄｆ２をシステム制御部１１に通知する。

図６は、第二の生成処理を説明するための図である。図６には、図３に示した１つのブロックが示されている。

検出信号Ａ１〜Ａ１２は、このブロックにある全ての位相差検出用画素５２Ａの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べた検出信号群である。検出信号Ｂ１〜Ｂ１２は、このブロックにある全ての位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べた検出信号群である。

検出信号Ａ１〜Ａ１２からなる検出信号群と検出信号Ｂ１〜Ｂ１２からなる検出信号群は、同一数かつ同一サンプリング間隔である。このため、これら２つの検出信号群の相関演算により、このブロックに結像する被写体像の行方向Ｘの位相差を算出して、この位相差からデフォーカス量Ｄｆ１を生成することができる。

第二の生成処理における相関演算対象の検出信号群のサンプリング間隔は、第一の生成処理の各ペア行について行う相関演算対象の検出信号群のサンプリング間隔よりも狭い。

このため、このブロックに結像する被写体像に高周波成分が含まれている場合でも、高い精度で位相差を検出することができる。すなわち、第二の生成処理は、高周波成分を含む被写体（以下、高周波被写体ともいう）に対して有効な処理となる。

一方、第一の生成処理は、サンプリング間隔が広いため、高周波被写体に対しては位相差の検出精度は落ちるが、高周波成分を含まない被写体であれば第二の生成処理よりも短時間で位相差を高精度に検出することができる。このように、第一の生成処理と第二の生成処理はそれぞれ利点がある。

そこで、位相差ＡＦ処理部１９は、ＡＦエリア５３に結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分（以下、高周波成分という）を含むか否かを判定し、高周波成分を含むと判定した場合に第２の生成処理を行い、高周波成分を含まないと判定した場合に第１の生成処理を行う。

被写体像が高周波成分を含むかどうかは、周知のフーリエ変換を用いて、特定の周波数の信号が閾値より大きいかどうかで判定することができる。

具体的には、位相差ＡＦ処理部１９は、以下の式（ａ）により、ＡＦエリア５３にある画素５１によって撮像して得られた撮像画像データに含まれる特定の周波数の信号強度Ｆ（ｕ，ｖ）を算出する。

式（ａ）において、ｕは行方向Ｘにおける周波数を示す。ｖは列方向Ｙにおける周波数を示す。ｉは、画素の行方向Ｘの位置を示す。ｊは、画素の列方向Ｙの位置を示す。ｆ（ｉ，ｊ）は、位置ｉと位置ｊにある画素の検出信号を示す。Ｎは、行方向Ｘと列方向Ｙに並ぶ画素の数を示す。

式（ａ）のｕ，ｖに予め決めた周波数ｆ１（上記の第１閾値）を代入することで、式（ａ）の演算により、周波数ｆ１の信号強度を求めることができる。周波数ｆ１は、相関演算結果に誤差が生じると経験的に分かっている周波数の下限値とすればよい。

位相差ＡＦ処理部１９は、Ｆ（ｕ，ｖ）の値が閾値Ｆ１以上であれば、高周波成分を含むと判定し、Ｆ（ｕ，ｖ）の値が閾値Ｆ１未満であれば高周波成分を含まないと判定する。

以下、図１のデジタルカメラの動作について説明する。

図７は、図１に示すデジタルカメラの動作を説明するための図である。

デジタルカメラが撮像モードに設定されると、システム制御部１１は、ライブビュー画像の表示を開始させる（ステップＳ１）。

具体的には、システム制御部１１は、撮像素子５により被写体を撮像し、撮像して得られる撮像画像データに基づく画像を表示部２３に表示させる制御を繰り返し行う。

ライブビュー画像の表示が開始された後、操作部１４に含まれるシャッタボタンの半押し操作等によって撮像光学系の合焦制御の実行指示（以下、オートフォーカスの実行指示。図ではＡＦ指示）がなされると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、位相差ＡＦ処理部１９は、このオートフォーカスの実行指示がなされた時点で得られている撮像画像信号のうち最新のもの（以下、撮像画像信号Ｇａとする）を用いて、選択されているＡＦエリア５３に結像する被写体像が高周波成分を含むか否かを判定する。

位相差ＡＦ処理部１９は、被写体像が高周波成分を含むと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）にステップＳ４の処理を行い、被写体像が高周波成分を含まないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）に、ステップＳ７の処理を行う。

ステップＳ７において、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にある各ペア行について、位相差検出用画素５２Ａの検出信号群と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群とで相関演算を行い、その結果に基づいてデフォーカス量Ｄｆｒを生成する。そして、位相差ＡＦ処理部１９は、各ペア行について生成したデフォーカス量Ｄｆｒを平均してデフォーカス量Ｄｆを生成する。

デフォーカス量Ｄｆが生成されると、これがシステム制御部１１に通知され、システム制御部１１は、デフォーカス量Ｄｆにしたがって、デフォーカス量Ｄｆ分だけフォーカスレンズを駆動して合焦制御を行う（ステップＳ８）。

システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９によって生成されたデフォーカス量Ｄｆｒに基づいて合焦制御を行う合焦制御部として機能する。

ステップＳ４において、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にある各ブロックについて、位相差検出用画素５２Ａの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べて連結し、位相差検出用画素５２Ｂの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べて連結する。

位相差ＡＦ処理部１９は、連結して得られた２つの検出信号群の相関演算を行い、相関演算の結果からデフォーカス量Ｄｆ１を生成する。そして、ブロック毎に生成したデフォーカス量Ｄｆ１を平均してデフォーカス量Ｄｆ２を生成する（ステップＳ５）。

デフォーカス量Ｄｆ２が生成されると、これがシステム制御部１１に通知され、システム制御部１１は、デフォーカス量Ｄｆ２にしたがって、デフォーカス量Ｄｆ２分だけフォーカスレンズを駆動して合焦制御を行う（ステップＳ６）。

システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９によって生成されたデフォーカス量Ｄｆ１に基づいて合焦制御を行う合焦制御部として機能する。

以上のように、図１に示すデジタルカメラは、各ブロックに設ける位相差検出用画素の行方向Ｘへの配置間隔を広くとりながらも、第二の生成処理によってサンプリング間隔の狭い信号検出群を作って相関演算を行うことができる。

このため、位相差検出用画素の検出信号を補間する場合には、より多くの撮像用画素５１の検出信号を使った補間が可能となり、また、補間すべき位相差検出用画素の数が少なくなって、撮像画像品質を向上させることができる。また、高周波被写体であっても、位相差ＡＦ方式による合焦制御を高い精度で行うことができる。したがって、撮像画像品質の向上と合焦制御の精度向上を両立させることができる。

図８は、図１に示すデジタルカメラの動作の変形例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、ステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ１１を追加した点を除いては図７と同じである。図８において図７と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ＡＦ指示があると、ステップＳ１１において、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像の合焦度が第２閾値ｔｈ２以上かどうかを判定する。

上記の式（ａ）にｕ，ｖとして周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２を代入して算出したＦ（ｕ，ｖ）が閾値ｔｈ１以上であれば、被写体像において低周波成分が大半を占めていると判断できるため、位相差ＡＦ処理部１９は、合焦度が第２閾値ｔｈ２未満（大ボケ状態）と判定する。

一方、周波数ｆ２を代入して算出したＦ（ｕ，ｖ）が閾値ｔｈ１未満であれば、被写体像において低周波成分が大半を占めているわけではないと判断できるため、位相差ＡＦ処理部１９は、合焦度が第２閾値ｔｈ２以上（非大ボケ状態）と判定する。

または、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にある撮像用画素５１について、隣接する画素５１同士で検出信号の差分の絶対値を求め、この差分の絶対値を積算した値を、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像のコントラスト値として求める。

このコントラスト値が閾値ｔｈ３未満であれば大ボケ状態と判断することができる。このため、位相差ＡＦ処理部１９は、コントラスト値が閾値ｔｈ３以上であればステップＳ１１の判定をＹＥＳとし、コントラスト値が閾値ｔｈ３未満であればステップＳ１１の判定をＮＯとする。

位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ１１の判定がＮＯであればステップＳ７の処理を行い、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであればステップＳ３の処理を行う。

このように、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像の合焦度が低い場合には、この被写体像が高周波成分を含むかどうかに関わらずに第二の生成処理を行う。位相差ＡＦ処理部１９は合焦度判定部として機能する。

合焦度が低い場合、すなわち大ボケの場合には、相関演算を行う検出信号群の間隔が広くても狭くても結果はあまり変わらない。このため、合焦度が低い場合にはすぐにステップＳ７に移行することで合焦完了までの時間を早めることができる。

本実施形態のデジタルカメラは、撮像モードとして、撮像素子５により撮像して得た静止画像データを記録媒体２１に記録する静止画撮像モードと、撮像素子５により連続撮像して得た動画像データを記録媒体２１に記録する動画撮像モードとを有する。

動画撮像モードでは、連続撮像中も合焦制御を継続的に行うコンティニュアスＡＦが行われる。動画撮像モードでは、撮像素子５からの撮像画像信号の読み出し速度を速める必要があるため、全ての画素の一部だけから検出信号を読み出す間引き駆動をシステム制御部１１が行う。

例えば、図３において、ペア行ＰＬ１とペア行ＰＬ３からは位相差検出用画素の検出信号を読み出すが、ペア行ＰＬ２からは位相差検出用画素の検出信号を読み出さない。

このような間引き駆動を行うと、ペア行ＰＬ１とペア行ＰＬ３から読み出された位相差検出用画素５２Ａの検出信号を行方向Ｘの位置順に並べた検出信号群は等間隔にならず、第二の生成処理では正確な相関演算を行うことができない。

したがって、位相差ＡＦ処理部１９は、静止画撮像モード時には、図７で説明したように、被写体像に高周波成分が含まれるかどうかで第１の生成処理と第２の生成処理のいずれかを行い、動画撮像モード時には第１の生成処理のみを行うのがよい。このようにすることで、動画撮像モード時における動画の撮像品質低下を防ぐことができる。

図９は、図７のステップＳ３の処理の変形例を示すフローチャートである。

ステップＳ２でＡＦ指示があると、位相差ＡＦ処理部１９は、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Ｓ３１）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、選択されたＡＦエリア５３にあるペア行毎に、行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａ（図１０のペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａのうちの左端から数えて奇数番目にある位相差検出用画素５２Ａ）からなる第３の信号検出部群、及び、この第３の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂ（第３の信号検出部群の位相差検出用画素５２Ａとペアを組む位相差検出用画素５２Ｂ）からなる第４の信号検出部群の第１のペアＰ１から得られた、位相差検出用画素５２Ａの検出信号群と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群との相関演算を行う（ステップＳ３２）。

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（１）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。

以下では、ステップＳ３２の相関演算の結果をＣ１［ｄ］とする。相関演算結果Ｃ１［ｄ］は、第１のペア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である第１の一致度を示す値となる。

続いて、位相差ＡＦ処理部１９は、ペア行毎に、第３の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置されかつ行方向Ｘに並ぶ複数の位相差検出用画素５２Ａ（図１０のペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａのうちの左端から数えて偶数番目にある位相差検出用画素５２Ａ）からなる第５の信号検出部群、及び、第５の信号検出部群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂ（第５の信号検出部群の位相差検出用画素５２Ａとペアを組む位相差検出用画素５２Ｂ）からなる第６の信号検出部群の第２のペアＰ２から得られた、位相差検出用画素５２Ａの検出信号群と位相差検出用画素５２Ｂの検出信号群との相関演算を行う（ステップＳ３３）。

この相関演算結果をＣ２［ｄ］とする。相関演算結果Ｃ２［ｄ］は、第２のペア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である第２の一致度を示す値となる。

任意のペア行に結像する被写体像の周波数が低い場合、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、任意のペア行に結像する被写体像の周波数が高い場合、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］とで、上記グラフの形状は大きく異なる。

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、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像の周波数の大きさを判定するための周波数判定値Ｊ１を生成する。

具体的には、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］との比較結果を示す数値として、次の式（２）の演算を行って周波数判定値Ｊ１を生成する（ステップＳ３４）。

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。

位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ３４でペア行毎に周波数判定値Ｊ１が生成された後、ペア行毎の周波数判定値Ｊ１と予め設定された閾値ＴＨ１とを比較し、周波数判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１以上となるペア行が存在する場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）には、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含むと判定する（ステップＳ３６）。

また、位相差ＡＦ処理部１９は、周波数判定値Ｊ１が閾値ＴＨ１以上となるペア行が存在しない場合（ステップＳ３５：ＮＯ）には、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含まないと判定する（ステップＳ３７）。

このように、位相差ＡＦ処理部１９は、第１の一致度と第２の一致度の比較結果（上記周波数判定値Ｊ１）に基づいて、ＡＦエリア５３に結像する被写体像に高周波成分が含まれるか否かを判定する。

以上のように、図９の変形例によれば、撮像用画素５１の検出信号を用いずに、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号のみを用いてＡＦエリア５３に結像する被写体像が高周波成分を含むか否かを判定することができる。このため、図７のステップＳ３の判定を短時間で行うことができる。また、この判定時には、撮像用画素５１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。

図９では、第１の一致度及び第２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、第１のペア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、第１のペア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、第２のペア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、第２のペア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。

第１のペアＰ１に結像する被写体像の周波数が低い場合、第１のペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、第１のペア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、第２のペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、第２のペア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１１に示すように、第１のペアＰ１と第２のペアＰ２が交互に並ぶペア行に暗部Ｌが結像していた場合、第１のペアＰ１の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、第１のペア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、第２のペアＰ２の位相差検出用画素５２Ａの検出信号の積算値と、第２のペア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、第１のペアＰ１に属する位相差検出用画素５２Ａの積算値と、第１のペアＰ１に属する位相差検出用画素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、高周波被写体によって生じているものなのかを判別しにくい。

第１のペアＰ１と第２のペア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、第１のペア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、第２のペア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１１に示すような暗部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、ペア行に結像する被写体像の周波数を判定するための周波数判定値Ｊ３を生成する。

式（４）において、ΣＰ１Ａは、ペア行にある第１のペア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、ペア行にある第１のペア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、ペア行にある第２のペア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、ペア行にある第２のペア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。

周波数判定値Ｊ３の値が大きい場合は、図１１に示すように暗部Ｌが存在する、すなわち高周波被写体があると判定することができる。

そこで、位相差ＡＦ処理部１９、周波数判定値Ｊ３の値を予め設定した閾値ＴＨ２と比較し、周波数判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２以上であれば、図３のステップＳ３の判定をＹＥＳとし、周波数判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２未満であれば、図３のステップＳ３の判定をＮＯとする。

図１２は、図３のステップＳ３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Ｓ４１）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、任意のペア行を構成する第１のペア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Ｓ４２）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、上記任意のペア行を構成する第１のペア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Ｓ４３）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、上記任意のペア行を構成する第２のペア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Ｓ４４）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、上記任意のペア行を構成する第２のペア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Ｓ４５）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ΣＰ１Ａ、ΣＰ１Ｂ、ΣＰ２Ａ、及びΣＰ２Ｂに基づき、式（４）の演算により周波数判定値Ｊ３を生成する（ステップＳ４６）。

位相差ＡＦ処理部１９は、ペア行毎に周波数判定値Ｊ３を生成した後、ペア行毎の周波数判定値Ｊ３と予め設定された閾値ＴＨ２とを比較する。そして、周波数判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２以上となるペア行が存在する場合（ステップＳ４７：ＹＥＳ）には、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含むと判定する（ステップＳ４８）。

位相差ＡＦ処理部１９は、周波数判定値Ｊ３が閾値ＴＨ２以上となるペア行が存在しない場合（ステップＳ４７：ＮＯ）には、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含まないと判定する（ステップＳ４９）。

以上のように、図１２に示した動作例によれば、相関演算を行わずに、被写体像に高周波成分が含まれるか否かを判定することができ、図７のステップＳ３の判定を高速に行うことができる。

次に、被写体像が高周波成分を含むものか否かを判定する更に別の方法について説明する。

図１３（ａ）は、図９の第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ａの検出信号の一例を示した図である。図１３（ｂ）は、図９の第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の一例を示した図である。

第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ａと、第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ｂとは、列方向Ｙに２画素分だけ離れて配置されているため、それぞれはほぼ同じ被写体像を撮像することになる。

しかし、第１のペアＰ１に結像される被写体像に局所的に高周波部分が存在していると、図１３に示したように、第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ａの検出信号波形と、第１のペアＰ１の各位相差検出用画素５２Ｂの検出信号波形とは、低周波部分ではほぼ一致するが、高周波部分では異なる形状となる。

位相差ＡＦ処理部１９は、図１３（ａ）に示す波形と図１３（ｂ）に示す波形とを行方向Ｘに互いにずらしていき、各ずらし位置において、この２つの波形で囲まれる面積である相関量を上記のＣ１［ｄ］として求める。

図１４は、Ｃ１［ｄ］の値が最小になるときの図１３（ａ）に示す波形と図１３（ｂ）に示す波形の位置関係を示している。図１４に示すように、Ｃ１［ｄ］の値が最小になっていても、高周波部分（図中の信号レベルが細かく変動している部分）では、２つのデータ波形の一致度は低い。

第２のペアＰ２についても同様に、第２のペアＰ２に結像される被写体像に局所的に高周波部分が存在していると、第２のペアＰ２の各位相差検出用画素５２Ａの検出信号波形と、第２のペアＰ２の各位相差検出用画素５２Ｂの検出信号波形とは、低周波部分ではほぼ一致するが、高周波部分では異なる形状となる。したがって、位相差ＡＦ処理部１９によって算出されるＣ２［ｄ］の値が最小になっていても、高周波部分では、２つのデータ波形の一致度は低くなる。

図１５は、第１のペアＰ１及び第２のペアＰ２によって撮像される被写体像に局所的な高周波部分が含まれているときの、第１のペアＰ１及び第２のペアＰ２それぞれの相関演算結果を示す図である。図１５において実線で示したグラフが第１のペアＰ１の相関演算結果Ｃ１［ｄ］を示し、図１５において破線で示したグラフが第２のペアＰ２の相関演算結果Ｃ２［ｄ］を示している。

第１のペアＰ１の各画素と第２のペアＰ２の各画素は近接して配置されているので、第１のペアＰ１と第２のペアＰ２はほぼ同じ被写体像を撮像する。このため、図１５に示すように、第１のペアＰ１及び第２のペアＰ２によって撮像される被写体像に局所的な高周波部分が含まれている場合でも、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］の形状は全体としては概ね一致する。しかし、上述したように、相関量が最小となる部分では、高周波部分による像の違いの影響で、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］に大きな差が生じる。

なお、第１のペアＰ１と第２のペアＰ２の一方にのみ高周波部分が結像することも考えられるが、この場合も、Ｃ１［ｄ］の最小値とＣ２［ｄ］の最小値の一方が小さくなり、他方が大きくなるため、両者には大きな差が生じる。

このような考察から、本発明者は、Ｃ１［ｄ］の最小値と、Ｃ２［ｄ］の最小値とに大きな違いがある場合には、第１のペアＰ１及び第２のペアＰ２によって撮像される被写体像に高周波成分が含まれていると判定できることを見出した。

位相差ＡＦ処理部１９は、図７のステップＳ３において、Ｃ１［ｄ］の最小値とＣ２［ｄ］の最小値との比較結果に基づいて、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像が高周波成分を含むか否かを判定する。

図１６は、図７のステップＳ３の処理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、位相差ＡＦ処理部１９は、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Ｓ５１）。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、任意のペア行を構成する第１のペア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Ｓ５２）。ステップＳ５２の相関演算の結果がＣ１［ｄ］である。

続いて、位相差ＡＦ処理部１９は、取得した検出信号のうち、上記任意のペア行を構成する第２のペア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Ｓ５３）。ステップＳ５３の相関演算の結果がＣ２［ｄ］である。

次に、位相差ＡＦ処理部１９は、ステップＳ５２で求めたＣ１［ｄ］の最小値Ｍ１（第１の相関量）と、ステップＳ５３で求めたＣ２［ｄ］の最小値Ｍ２（第２の相関量）との差分（符号を無視した絶対値）を求める。位相差ＡＦ処理部１９は、ペア行毎に求めた差分と閾値ＴＨ３とを比較し、差分が閾値ＴＨ３以上となるペア行があるか否かを判定する（ステップＳ５４）。

位相差ＡＦ処理部１９は、｜Ｍ１−Ｍ２｜≧ＴＨ３となるペア行があった場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）に、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含むと判定する（ステップＳ５５）。

位相差ＡＦ処理部１９は、｜Ｍ１−Ｍ２｜≧ＴＨ３となるペア行がなかった場合（ステップＳ５４：ＮＯ）に、選択されたＡＦエリア５３に結像する被写体像は高周波成分を含まないと判定する（ステップＳ５６）。

ここでは、Ｍ１とＭ２をそれぞれ相関値Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］の最小値としたが、相関値Ｃ１［ｄ］をずらし量ｄの関数として、周知の二次関数などによる近似関数をもとめ、近似関数の最小値をＭ１、Ｍ２としても良い。この場合相関値が最小となるシフト量ｄは小数になっても良い。またＣ１［ｄ］とＣ２［ｄ］が最小になるシフト量は異なる値になってもかまわない。

以上のように、図１６の変形例によれば、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂの検出信号のみを用いてステップＳ３の判定を行うことができるため、図９の変形例と同じ効果を得ることができる。

以上の説明では、位相差ＡＦ処理部１９が、｜Ｍ１−Ｍ２｜と閾値ＴＨ３との大小関係によって被写体像に高周波成分を含むか否かを判定するものとした。この変形例として、Ｃ１［ｄ］とＣ２［ｄ］の比較結果としてＭ１とＭ２の比を求め、この比と閾値ＴＨ４との大小関係によってこの判定を行うこともできる。

例えば、Ｍ１とＭ２のうちの値の大きい方をＭ１としたとき、図１６のステップＳ５４において、（Ｍ１／Ｍ２）が閾値ＴＨ４以上であればステップＳ５５の処理を行い、（Ｍ１／Ｍ２）が閾値ＴＨ４未満であればステップＳ５６の処理を行えばよい。

図１７は、撮像素子５のＡＦエリア５３に含まれるブロックの構成の第一の変形例を示す図である。

図１７が図３と異なるのは、ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３をそれぞれ構成する位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂのペアを、行方向Ｘにおいて最近接する２つのＧ画素５１とした点である。

図１７の構成では、ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３をそれぞれ構成する４つの位相差検出用画素５２Ａは、第１ピッチ（図１７の例では６画素分の距離）で行方向Ｘに並んでおり、第１の信号検出部群を構成する。

ペア行ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３をそれぞれ構成する４つの位相差検出用画素５２Ｂは、第１ピッチ（図１７の例では６画素分の距離）で行方向Ｘに並んでおり、第２の信号検出部群を構成する。

このように、ＡＦエリア５３の各ブロックには、第１の信号検出部群と第２の信号検出部群がそれぞれ列方向Ｙに複数（図１７の例では３つ）配置されている。

ペア行ＰＬ２は、ペア行ＰＬ１に対して行方向Ｘの右方向に２画素分ずれて配置されている。ペア行ＰＬ３は、ペア行ＰＬ２に対して行方向Ｘの右方向に２画素分ずれて配置されている。

この結果、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ａとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。同様に、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ｂとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。

また、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ａとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ａの配列ピッチは、第１ピッチよりも短い第２ピッチ（図１７の例では２画素分の距離）となっている。

同様に、ペア行ＰＬ１にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある４つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ３にある４つの位相差検出用画素５２Ｂとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ｂの配列ピッチは、第１ピッチよりも短い第２ピッチ（図１７の例では２画素分の距離）となっている。

図１の撮像素子５の代わりに、図１７に示すブロックを有する撮像素子を用いても、位相差ＡＦ処理部１９は、第一の生成処理と第二の生成処理を行うことができる。

また、各ペア行において、左端から数えて奇数番目にある位相差検出用画素５２Ａを第
３の信号検出群とする。左端から数えて奇数番目にある位相差検出用画素５２Ｂを第４の信号検出群とする。左端から数えて偶数番目にある位相差検出用画素５２Ａを第５の信号検出群とする。左端から数えて偶数番目にある位相差検出用画素５２Ｂを第６の信号検出群とする。

このようにすることで、図９及び図１２で説明した高周波成分の有無の判定方法を適用することができる。

図１８は、撮像素子５のＡＦエリア５３に含まれるブロックの構成の第二の変形例を示す図である。

図１８に示すブロックでは、位相差検出用画素５２Ａとこれに列方向Ｙの一方向である下方向にある位相差検出用画素５２ＢとからなるペアＰ３と、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の位置を逆にしたペアＰ４とが、行方向Ｘに交互に配置されている。図１８では、複数のペアＰ３によってペア行ＰＬ１が構成され、複数のペアＰ４によってペア行ＰＬ２が構成される。

図１８の構成では、ペア行ＰＬ１，ＰＬ２をそれぞれ構成する３つの位相差検出用画素５２Ａは、第１ピッチ（８画素分の距離）で行方向Ｘに並んでおり、第１の信号検出部群を構成する。

ペア行ＰＬ１，ＰＬ２をそれぞれ構成する３つの位相差検出用画素５２Ｂは、第１ピッチ（８画素分の距離）で行方向Ｘに並んでおり、第２の信号検出部群を構成する。

このように、図１８に示すブロックは、第１の信号検出部群と第２の信号検出部群がそれぞれ列方向Ｙに２つ配置されている。

ペア行ＰＬ２は、ペア行ＰＬ１に対して行方向Ｘの右方向に４画素分ずれて配置されている。

この結果、ペア行ＰＬ１にある３つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある３つの位相差検出用画素５２Ａとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。同様に、ペア行ＰＬ１にある３つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある３つの位相差検出用画素５２Ｂとは、全て行方向Ｘの位置が異なっている。

また、ペア行ＰＬ１にある３つの位相差検出用画素５２Ａと、ペア行ＰＬ２にある３つの位相差検出用画素５２Ａとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ａの配列ピッチは、第１ピッチよりも短い第２ピッチ（４画素分の距離）となっている。

同様に、ペア行ＰＬ１にある３つの位相差検出用画素５２Ｂと、ペア行ＰＬ２にある３つの位相差検出用画素５２Ｂとを、行方向Ｘの位置順に並べた状態での当該位相差検出用画素５２Ｂの配列ピッチは、第１ピッチよりも短い第２ピッチ（４画素分の距離）となっている。

図１の撮像素子５の代わりに、図１８に示すブロックを有する撮像素子を用いても、位相差ＡＦ処理部１９は、第一の生成処理と第二の生成処理を行うことができる。

また、ペア行ＰＬ１にある位相差検出用画素５２Ａを第３の信号検出群とする。ペア行ＰＬ１にある位相差検出用画素５２Ｂを第４の信号検出群とする。ペア行ＰＬ２にある位相差検出用画素５２Ａを第５の信号検出群とする。ペア行ＰＬ２にある位相差検出用画素５２Ｂを第６の信号検出群とする。

このようにすることで、図９及び図１２で説明した高周波成分の有無の判定方法を適用することができる。

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１９は、本発明の撮像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１９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２０は、図１９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２０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１９に示すように、本発明の撮像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１９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１９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１９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の撮像素子として撮像素子５を用い、主制御部２２０において図８で説明した処理を行うことで、被写体によらずに、暗い場合でも精度の高い合焦制御が可能になる。

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、行方向と上記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、上記複数の信号検出部は、上記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備え、上記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、上記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の上記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、上記行方向に上記第１ピッチで並ぶ複数の上記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群がそれぞれ上記列方向に複数配置されたブロックを含み、上記複数の第１の信号検出部群を構成する各上記第１の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する各上記第２の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記各第１の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第１の信号検出部の配列ピッチは上記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記各第２の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第２の信号検出部の配列ピッチは上記第２ピッチとなっており、上記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定部と、上記周波数判定部により上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、上記ブロックにある上記第１の信号検出部群の検出信号と上記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、上記周波数判定部により上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、上記ブロックにおいて上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記第１の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群と、上記ブロックにおいて上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記第２の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成部と、上記第１の生成処理又は上記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、を備えるものである。

開示された撮像装置は、上記エリアに結像する被写体像の合焦度を判定する合焦度判定部を更に備え、上記デフォーカス量生成部は、上記合焦度判定部によって上記合焦度が第２閾値未満であると判定された場合には、上記周波数判定部の判定結果に関わらずに上記第１の生成処理を行ってもよい。

開示された撮像装置は、上記撮像素子により撮像して得た静止画像データを記録する静止画撮像モードと、上記撮像素子により連続撮像して得た動画像データを記録する動画撮像モードと、を有し、上記デフォーカス量生成部は、上記静止画撮像モード時には上記第１の生成処理と上記第２の生成処理のいずれかを行い、上記動画撮像モード時には上記第１の生成処理のみを行ってもよい。

開示された撮像装置において、上記周波数判定部は、上記ブロックにおいて、上記行方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第３の信号検出部群、及び、上記第３の信号検出部群の各第１の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第４の信号検出部群の第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のペアの各第１及び第２の信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第３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かつ上記行方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第５の信号検出部群、及び、上記第５の信号検出部群の各第１の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第６の信号検出部群の第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のペアの各第１及び第２の信号検出部の検出信号を利用して生成し、上記第１の一致度と上記第２の一致度の比較結果に基づいて、上記エリアに結像する上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定してもよい。

開示された撮像装置において、上記周波数判定部は、上記第１のペアを構成する上記第３及び第４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、上記第１の一致度として生成し、上記第２のペアを構成する上記第５及び第６の信号検出部の各々から出力される検出信号群同市の相関演算の結果を、上記第２の一致度として生成してもよい。

開示された撮像装置において、上記周波数判定部は、上記第１のペアを構成する上記第３及び第４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上記第１の一致度として生成し、上記第２のペアを構成する上記第５及び第６の信号検出部群から出力される上記第１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上記第２の一致度として生成してもよい。

開示された撮像装置において、上記周波数判定部は、上記ブロックにおいて、上記行方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第３の信号検出部群、及び、上記第３の信号検出部群の各第１の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第４の信号検出部群の第１のペアで検出信号群同士の相関演算を行い、上記第３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行方向に並ぶ複数の上記第１の信号検出部からなる第５の信号検出部群、及び、上記第５の信号検出部群の各第１の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第６の信号検出部群の第２のペアで検出信号群同士の相関演算を行い、上記第１のペアの相関演算の結果得られる上記第１のペアの検出信号群同士の相関量が最小となるときのその相関量である第１の相関量と、上記第２のペアの相関演算の結果得られる上記第２のペアの検出信号群同士の相関量が最小となるときのその相関量である第２の相関量との比較結果に基づいて、上記エリアに結像する上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定してもよい。

開示された撮像装置において、上記周波数判定部は、上記第１の相関量と上記第２の相関量の差又は比の大きさによって、上記エリアに結像する上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定してもよい。

開示された合焦制御方法は、行方向と上記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、上記複数の信号検出部は、上記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備える撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、上記行方向に第１ピッチで並ぶ上記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、上記行方向に上記第１ピッチで並ぶ上記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群がそれぞれ上記列方向に複数配置されたブロックを含み、上記複数の第１の信号検出部群を構成する各上記第１の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する各上記第２の信号検出部の上記行方向の位置は異なっており、上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記各第１の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第１の信号検出部の配列ピッチは上記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記各第２の信号検出部を上記行方向の位置順に並べた状態でのその第２の信号検出部の配列ピッチは上記第２ピッチとなっており、上記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定ステップと、上記周波数判定ステップにより上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、上記ブロックにある上記第１の信号検出部群の検出信号と上記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、上記周波数判定ステップにより上記被写体像が上記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、上記ブロックにおいて上記複数の第１の信号検出部群を構成する上記第１の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群と、上記ブロックにおいて上記複数の第２の信号検出部群を構成する上記第２の信号検出部の検出信号を上記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成ステップと、上記第１の生成処理又は上記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップと、を備えるものである。

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 撮像素子
１１ システム制御部（合焦制御部）
１９ 位相差ＡＦ処理部（デフォーカス量生成部、周波数判定部、合焦度判定部）
５０ 撮像面
５１ 撮像用画素（第３の信号検出部）
５２Ａ，５２Ｂ 位相差検出用画素（第１の信号検出部、第２の信号検出部）
５３ ＡＦエリア（フォーカスを合わせる対象となるエリア）

Claims (10)

1. 行方向と前記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の信号検出部は、前記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、前記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備え、
   前記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、前記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の前記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、前記行方向に前記第１ピッチで並ぶ複数の前記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群から構成されるペア行が前記列方向に複数配置されたブロックを含み、
   前記複数の第１の信号検出部群を構成する各前記第１の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、前記複数の第２の信号検出部群を構成する各前記第２の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、
   前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記各第１の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第１の信号検出部の配列ピッチは前記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、
   前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記各第２の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第２の信号検出部の配列ピッチは前記第２ピッチとなっており、
   前記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定部と、
   前記周波数判定部により前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、前記エリアにある前記ペア行毎に前記第１の信号検出部群の検出信号と前記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ペア行毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、前記周波数判定部により前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、前記エリアにあるブロック毎に前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記第１の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群と、前記ブロックにおいて前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記第２の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ブロック毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成部と、
   前記第１の生成処理又は前記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、
   を備える撮像装置。
2. 行方向と前記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の信号検出部は、前記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、前記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備え、
   前記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、前記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の前記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、前記行方向に前記第１ピッチで並ぶ複数の前記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群から構成されるペア行が前記列方向に複数配置されたブロックを含み、
   前記複数の第１の信号検出部群にある各前記第１の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、前記複数の第２の信号検出部群にある各前記第２の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、
   前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記各第１の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第１の信号検出部の配列ピッチは前記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、
   前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記各第２の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第２の信号検出部の配列ピッチは前記第２ピッチとなっており、
   前記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定部と、
   前記周波数判定部により前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、前記エリアにある前記ペア行毎に前記第１の信号検出部群の検出信号と前記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ペア行毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、前記周波数判定部により前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、前記エリアにあるブロック毎に前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記第１の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群と、前記ブロックにおいて前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記第２の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ブロック毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成部と、
   前記第１の生成処理又は前記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御部と、
   を備える撮像装置。
3. 請求項１又は２記載の撮像装置であって、
   前記エリアに結像する被写体像の合焦度を判定する合焦度判定部を更に備え、
   前記デフォーカス量生成部は、前記合焦度判定部によって前記合焦度が第２閾値未満であると判定された場合には、前記周波数判定部の判定結果に関わらずに前記第１の生成処理を行う撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記撮像素子により撮像して得た静止画像データを記録する静止画撮像モードと、前記撮像素子により連続撮像して得た動画像データを記録する動画撮像モードと、を有し、
   前記デフォーカス量生成部は、前記静止画撮像モード時には前記第１の生成処理と前記第２の生成処理のいずれかを行い、前記動画撮像モード時には前記第１の生成処理のみを行う撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記周波数判定部は、前記ブロックにおいて、前記行方向に並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第３の信号検出部群、及び、前記第３の信号検出部群の各第１の信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる第４の信号検出部群の第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の一致度を前記第１のペアの各第１及び第２の信号検出部の検出信号を利用して生成し、前記第３の信号検出部群の各第１の信号検出部に対して一方向に同一距離で配置されかつ前記行方向に並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第５の信号検出部群、及び、前記第５の信号検出部群の各第１の信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる第６の信号検出部群の第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の一致度を前記第２のペアの各第１及び第２の信号検出部の検出信号を利用して生成し、前記第１の一致度と前記第２の一致度の比較結果に基づいて、前記エリアに結像する前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する撮像装置。
6. 請求項５記載の撮像装置であって、
   前記周波数判定部は、前記第１のペアを構成する前記第３及び第４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、前記第１の一致度として生成し、前記第２のペアを構成する前記第５及び第６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、前記第２の一致度として生成する撮像装置。
7. 請求項５記載の撮像装置であって、
   前記周波数判定部は、前記第１のペアを構成する前記第３及び第４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前記第１の一致度として生成し、前記第２のペアを構成する前記第５及び第６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前記第２の一致度として生成する撮像装置。
8. 請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記周波数判定部は、前記ブロックにおいて、前記行方向に並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第３の信号検出部群、及び、前記第３の信号検出部群の各第１の信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる第４の信号検出部群の第１のペアで検出信号群同士の相関演算を行い、前記第３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前記行方向に並ぶ複数の前記第１の信号検出部からなる第５の信号検出部群、及び、前記第５の信号検出部群の各第１の信号検出部に対して一方向に同一距離で配置された前記第２の信号検出部からなる第６の信号検出部群の第２のペアで検出信号群同士の相関演算を行い、前記第１のペアの相関演算の結果得られる前記第１のペアの検出信号群同士の相関量が最小となるときの当該相関量である第１の相関量と、前記第２のペアの相関演算の結果得られる前記第２のペアの検出信号群同士の相関量が最小となるときの当該相関量である第２の相関量との比較結果に基づいて、前記エリアに結像する前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する撮像装置。
9. 請求項８記載の撮像装置であって、
   前記周波数判定部は、前記第１の相関量と前記第２の相関量の差又は比の大きさによって、前記エリアに結像する前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する撮像装置。
10. 行方向と前記行方向に直交する列方向に複数の信号検出部が二次元状に配列された撮像面を含み、前記複数の信号検出部は、前記行方向に分割される撮像光学系の瞳領域のうちの一方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、他方の分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、前記２つの分割領域を通過した光束に応じた信号を検出する第３の信号検出部を含む撮像素子を備える撮像装置による合焦制御方法であって、
    前記撮像面においてフォーカスを合わせる対象となるエリアは、前記行方向に第１ピッチで並ぶ複数の前記第１の信号検出部から構成される第１の信号検出部群と、前記行方向に前記第１ピッチで並ぶ複数の前記第２の信号検出部から構成される第２の信号検出部群から構成されるペア行が前記列方向に複数配置されたブロックを含み、
    前記複数の第１の信号検出部群を構成する各前記第１の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、前記複数の第２の信号検出部群を構成する各前記第２の信号検出部の前記行方向の位置は異なっており、
    前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記各第１の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第１の信号検出部の配列ピッチは前記第１ピッチよりも短い第２ピッチとなっており、
    前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記各第２の信号検出部を前記行方向の位置順に並べた状態での当該第２の信号検出部の配列ピッチは前記第２ピッチとなっており、
    前記エリアに結像する被写体像が第１閾値以上の周波数成分を含むか否かを判定する周波数判定ステップと、
    前記周波数判定ステップにより前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含まないと判定された場合に、前記エリアにある前記ペア行毎に前記第１の信号検出部群の検出信号と前記第２の信号検出部群の検出信号との相関演算結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ペア行毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第１の生成処理を行い、前記周波数判定ステップにより前記被写体像が前記第１閾値以上の周波数成分を含むと判定された場合に、前記エリアにあるブロック毎に前記複数の第１の信号検出部群を構成する前記第１の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群と、前記ブロックにおいて前記複数の第２の信号検出部群を構成する前記第２の信号検出部の検出信号を前記行方向の位置順に並べた検出信号群との相関演算の結果に基づいてデフォーカス量を求め、前記ブロック毎に求めたデフォーカス量を平均することによりデフォーカス量を生成する第２の生成処理を行うデフォーカス量生成ステップと、
    前記第１の生成処理又は前記第２の生成処理により生成されたデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップと、を備える合焦制御方法。

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