JP2015007743A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点検出を適切に行うことができる撮像素子を提供する。
【解決手段】第１光束を受光して焦点検出信号を出力する第１焦点検出用画素２２２ａと、前記第１光束と対をなす第２焦点検出用画素２２２ｂとが、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第２焦点検出画素列Ｌ２とを備える撮像素子であって、前記第２焦点検出用画素列Ｌ２において、前記第１焦点検出用画素２２２ａが、第１方向において、前記第１焦点検出画素列Ｌ１中に含まれる第２焦点検出用画素２２２ｂの存在する位置と同じ位置に配置され、かつ、前記第２焦点検出用画素２２２ｂが、前記第１方向において、前記第１焦点検出画素列Ｌ１中に含まれる第１焦点検出用画素２２２ａの存在する位置と同じ位置に配置されることを特徴とする撮像素子。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。

従来より、撮像のための撮像画素と位相差検出方式による焦点検出を行うための焦点検出用画素とを有する撮像素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、この特許文献１の技術では、瞳分割された一方の光束を受光する第１焦点検出用画素と、瞳分割された他方の光束を受光する第２焦点検出用画素とを、横方向に沿って、交互に配置するものであるため、第１焦点検出用画素からの出力と、第２焦点検出用画素からの出力とが、０．５画素分ずれたものとなり、そのため、光学系の焦点検出を高精度に行うことができない場合があった。

特開２０１２−２２６０８８号公報

本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点検出を適切に行うことができる撮像素子および該撮像素子を備える撮像装置を提供することにある。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

[１]本発明に係る撮像素子は、光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像用画素と、瞳分割された前記光学系の第１光束を受光して焦点検出信号を出力する第１焦点検出用画素と、前記第１光束と対をなす第２光束を受光して焦点検出信号を出力する第２焦点検出用画素とが、所定の第１方向に沿って交互に複数配列された第１焦点検出画素列と、前記第１焦点検出用画素と、前記第２焦点検出用画素とが、前記第１方向に沿って交互に複数配列された第２焦点検出画素列とを備える撮像素子であって、前記第２焦点検出画素列において、前記第１焦点検出用画素が、前記第１方向において、前記第１焦点検出画素列中に含まれる第２焦点検出用画素の存在する位置と同じ位置に配置され、かつ、前記第２焦点検出用画素が、前記第１方向において、前記第１焦点検出画素列中に含まれる第１焦点検出用画素の存在する位置と同じ位置に配置されることを特徴とする。

[２]上記撮像素子に係る発明において、前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、前記第１焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部とをさらに備えるように構成することができる。

[３]上記撮像素子に係る発明において、前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列のいずれか一方または両方を複数備えるように構成することができる。

[４]上記撮像素子に係る発明において、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均する際に、各画素列に含まれる画素の出力に所定の寄与度を設定して、出力を加算または平均するように構成することができる。

[５]上記撮像素子に係る発明において、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列の列数をＮ１、前記第２焦点検出画素列の列数をＮ２とした場合に、前記第１焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ１）に設定し、前記第２焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ２）に設定するように構成することができる。

[６] 上記撮像素子に係る発明において、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列または前記第２焦点検出画素列における画素出力のコントラストが高いほど、前記寄与度を高く設定するように構成することができる。

[７] 上記撮像素子に係る発明において、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列および／または前記第２焦点検出画素列における画素出力のコントラストが所定値以下である場合には、当該コントラストが所定値以下である前記第１焦点検出画素列および／または前記第２焦点検出画素列を除いて、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均するように構成することができる。

[８]本発明の第１の観点に係る撮像装置は、上記本発明の撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、前記第１焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備えることを特徴とする。

[９]本発明の第２の観点に係る撮像装置は、上記本発明の撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、前記第１焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備え、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均する際に、各画素列に含まれる画素の出力に所定の寄与度を設定して、出力を加算または平均することを特徴とする。

[１０] 上記撮像装置に係る発明において、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列の列数をＮ１、前記第２焦点検出画素列の列数をＮ２とした場合に、前記第１焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ１）に設定し、前記第２焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ２）に設定するように構成することができる。

[１１] 本発明の第３の観点に係る撮像装置は、前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、前記第１焦点検出用画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備え、前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、所定の第１状態において、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を第１の所定数だけ加算または平均し、前記第１状態とは異なる所定の第２状態において、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を、前記第１の所定数よりも大きい第２の所定数だけ加算または平均することを特徴とする。

[１２] 上記撮像装置に係る発明において、前記所定の第１状態とは、焦点検出処理の起動時、所定回数以上連続して測距不能である状態、前記画素出力のコントラストが所定値以下である状態、および、被写体の輝度が所定の輝度値以上かつ測距不能である状態のうちいずれかの状態であるように構成することができる。

[１３] 上記撮像装置に係る発明において、前記所定の第２状態とは、光学系による像のボケ量が所定値未満である状態、および、前記焦点検出処理の起動後に焦点調節光学系の駆動が開始された状態のうちいずれかの状態であるように構成することができる。

本発明によれば、光学系の焦点検出を適切に行うことができる撮像素子および該撮像素子を備える撮像装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して撮像画素２２１、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図、図４（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図４（Ｆ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図５は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す図である。 図６は、図３のVI-VI線に沿う断面図である。 図７は、本実施形態における相関量とシフト量との関係を示すグラフである。 図８は、従来技術における相関量とシフト量との関係を示すグラフである。 図９は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係る撮像素子２２ａの構成を模式的に示す正面図である。 図１１は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す図である。 図１２は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１３は、第３実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１４は、第４実施形態に係る撮像素子２２ａの構成を模式的に示す正面図である。 図１５は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す図である。 図１６は、第４実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１７は、第５実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１８は、別の実施形態に係る撮像素子２２ｃの構成を模式的に示す正面図である。 図１９は、さらに別の実施形態に係る撮像素子２２ｄの構成を模式的に示す正面図である。 図２０は、さらに別の実施形態に係る撮像素子２２ｅの構成を模式的に示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点状態を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などレンズ鏡筒３全体の制御を実行する。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、各種レンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して撮像画素２２１、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。なお、本実施形態においては、この４つの画素群２２３により、１画素を構成することとなる。

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

図４（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図４（Ｄ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

また、撮像素子２２の撮像面の中心、および中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列群２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列群は、２つの焦点検出画素列、すなわち、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２から構成され、各焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２は、複数の第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。本実施形態においては、図３に示すように、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

なお、図２に示す焦点検出画素列群２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、または二箇所等にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列群２２ａ〜２２ｃの中から、ユーザが操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。

図４（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図４（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｆ）は、第２焦点検出画素２２２ｂの断面図である。第１焦点検出画素２２２ａは、図４（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、矩形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図４（Ｅ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、第２焦点検出画素２２２ｂは、図４（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図４（Ｆ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、各焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２を構成する。

なお、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

また、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは矩形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、半円形状、楕円形状、多角形状とすることもできる。

図３に戻り、本実施形態の撮像素子２２は、上述したように、２つの焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２を備えるものである。ここで、図５は、図３に示す撮像素子２２の撮像面から撮像画素２２１を除き、２つの焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂのみを模式的に示した図である。図５に示すように、２つの焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２のうち、第１焦点検出画素列Ｌ１は、Ｘ軸方向（行方向）に沿って、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂが、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの順に、交互に配列されることにより構成されている。これに対し、第２焦点検出画素列Ｌ２は、第１焦点検出画素列Ｌ１と同様に、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂが交互に配列されることにより構成されたものであるが、第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの配列順が、第１焦点検出画素列Ｌ１と異なるものとなっている。

すなわち、図５に示すように、Ｘ軸方向（行方向）に見た場合に、第１焦点検出画素列Ｌ１では、第１焦点検出画素２２２ａが位置している場所に、第２焦点検出画素列Ｌ２では、第２焦点検出画素２２２ｂが位置しており、さらに、第１焦点検出画素列Ｌ１では、第２焦点検出画素２２２ｂが位置している場所に、第１焦点検出画素２２２ａが位置しているような構成となっている。

次いで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図６は、図３のVI-VI線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図６においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図６に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

なお、図６において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。

また、図６に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

図６に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、上述した第１焦点検出画素２２２ａ、第２焦点検出画素２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータを得る。

ここで、本実施形態においては、このような出力データを得るに際し、第１焦点検出画素列Ｌ１の出力データと、第２焦点検出画素列Ｌ２の出力データを加算し、これにより得られた画素加算出力データを得る。具体的には、図５に示す第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ａ１_Ｌ１の出力と、第２焦点検出画素列Ｌ２を構成する画素のうち、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光した画素Ａ１_Ｌ２の出力とを加算し、画素加算出力Ｉ_Ａ１を得る。同様に、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ｂ１_Ｌ１の出力と、第２焦点検出画素列Ｌ２を構成する画素のうち、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光した画素Ｂ１_Ｌ２の出力とを加算し、画素加算出力Ｉ_Ｂ１を得る。以下、同様に、Ａ２_Ｌ１とＡ２_Ｌ２の出力からＩ_Ａ２、Ｂ２_Ｌ１とＢ２_Ｌ２の出力からＩ_Ｂ２、Ａ３_Ｌ１とＡ３_Ｌ２の出力からＩ_Ａ３、Ｂ３_Ｌ１とＢ３_Ｌ２の出力からＩ_Ｂ３を得る。

そして、得られた画素加算出力を用いて、第１焦点検出画素２２２ａに基づくデータ列、すなわち、第１像データ列Ｉ_Ａ１，Ｉ_Ａ２，Ｉ_Ａ３，．．．，Ｉ_Ａｎと、第２焦点検出画素２２２ｂに基づくデータ列、すなわち、第２像データ列Ｉ_Ｂ１，Ｉ_Ｂ２，Ｉ_Ｂ３，．．．，Ｉ_Ｂｎとを得て、これらを一次元状に相対的にシフトさせながら、下記式（１）に示す相関演算を行う。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ｉ_{Ａ（ｎ＋ｋ）}−Ｉ_Ｂ（ｎ）｜ …（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてＩ_{Ａ（ｎ＋ｋ）}、Ｉ_Ｂ（ｎ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式（１）の演算結果においては、一対の像データの相関が高いシフト量において、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。

そして、上記式（１）に従って、相関量Ｃ（ｋ）の算出を行い、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘに基づいて、下記式（２）に従い、デフォーカス量ｄｆを算出する。なお、上記式（２）において、ｋは、相関量の極小値Ｃ（ｘ）が得られるシフト量ｘをデフォーカス量に変換するための変換係数（ｋファクター）である。
ｄｆ＝ｘ・ｋ …（２）

図７に、相関量Ｃ（ｋ）とシフト量の関係を表すグラフを示す。なお、図７は、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）における、相関量Ｃ（ｋ）とシフト量の関係を示している。

一方、図８に、従来技術（たとえば、上述した特開２０１２−２２６０８８号公報）の撮像素子を用いた場合における、相関量Ｃ（ｋ）とシフト量の関係を表すグラフを示す。なお、図８においても、図７と同様に、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）における、相関量Ｃ（ｋ）とシフト量の関係を示している。ここで、従来技術においては、本実施形態の第１焦点検出画素列Ｌ１を構成する各焦点検出画素の出力のみを用いるものであり、そのため、次のような不具合があった。

すなわち、従来技術においては、本実施形態の第１焦点検出画素列Ｌ１のみを用いるものであるため、第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂは、互いに０．５画素ずれた位置に存在することとなるため、これらの焦点検出画素を用いて得られる第１像データ列Ｉ_Ａ１，Ｉ_Ａ２，Ｉ_Ａ３，．．．，Ｉ_Ａｎと、第２像データ列Ｉ_Ｂ１，Ｉ_Ｂ２，Ｉ_Ｂ３，．．．，Ｉ_Ｂｎとは、互いに０．５画素ずれたデータとなることとなる。そのため、図８に示すように、相関量Ｃ（ｋ）の極小値も０．５画素分ずれた位置となってしまうことなり、このような場合には、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を示すシフト量およびデフォーカス量を算出するためには、内挿演算等を用いる必要があり、結果として、焦点検出精度が低下してしまう場合があった。特に、焦点検出画素で検出された出力のコントラストレベルが低い場合に、このような問題が顕著になる傾向にあった。

これに対し、本実施形態においては、撮像素子２２を、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２を備えるものとし、かつ、各画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとを０．５画素分ずらした位置に配置し、かつ、これらの画素出力を加算することにより得られる画素加算出力を用いることで、従来技術の不具合を有効に解消するものである。すなわち、本実施形態によれば、図７に示すように、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができるものである。特に、本実施形態によれば、焦点検出画素で検出された出力のコントラストレベルが低い場合でも、適切に、焦点検出精度を適切に高めることができるものである。加えて、本実施形態によれば、画素出力を加算することにより、出力値を高めることができ、これにより、撮影シーンが低輝度である場合でも、適切に焦点検出を行うことができる。さらには、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２を備えることにより、第１焦点検出画素列Ｌ１のみを用いる場合と比較して、焦点検出可能なエリアを広くとることができるため、非検出となってしまう可能性を低くすることもできる。

なお、本実施形態においては、図３に示すように、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第２焦点検出画素列Ｌ２とを、３つの撮像画素２２１を挟んだ位置に配置したが、このような態様に特に限定されるものではない。ただし、各焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２を構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは、撮影画像に適した画像出力を与えるものではないため、得られる撮影画像の精度をより高めるという観点より、これら焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ２が配置されている位置においては、周囲に位置する撮像画素２２１の出力を用いた補間処理を行うことが望ましい。そのため、このような観点から、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第２焦点検出画素列Ｌ２とは、撮像画素２２１を少なくとも１つ挟んだ位置に配置することが好ましい。また、一方で、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第２焦点検出画素列Ｌ２とが離れすぎると、撮影する被写体や撮影シーンによっては、これらの画素列間で得られる出力パターンの差が大きくなるおそれがある。そのため、本実施形態では、図３に示すように、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第２焦点検出画素列Ｌ２とを、３つの撮像画素２２１を挟んだ位置に配置している。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

また、上述した第１焦点検出画素列Ｌ１の出力データと、第２焦点検出画素列Ｌ２の出力データを加算し、画素加算出力を得る際には、撮像素子２２に備えられた演算部を用いて、画素加算出力を得て、これをカメラ制御部２１に送信するような構成としてもよいし、あるいは、カメラ制御部２１が、撮像素子２２から、第１焦点検出画素列Ｌ１の出力データと、第２焦点検出画素列Ｌ２の出力データとを取得し、これらを用いて画素加算出力を得るような構成としてもよい。

さらに、上記に加えて、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

次いで、本実施形態におけるカメラ１の動作例を、図９に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ１では、カメラ制御部２１により、撮像素子２２を構成する撮像画素２２１、ならびに第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。

次いで、ステップＳ２では、カメラ制御部２１により、上述した方法にしたがって、ステップＳ１で取得した第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂについて、画素加算を行うことで、画素加算出力の算出が行われる。すなわち、ステップＳ２では、上述した方法にしたがって、第１焦点検出画素列Ｌ１の出力データと、第２焦点検出画素列Ｌ２の出力データを加算し、これにより得られた画素加算出力データを得る。なお、上述したように、第１焦点検出画素列Ｌ１の出力データと、第２焦点検出画素列Ｌ２の出力データの加算は、カメラ制御部２１に代えて、撮像素子２２に備えられた演算部により行うような構成としてもよい。

ステップＳ３では、上述した方法にしたがって、ステップＳ２で算出した画素加算出力データに基づき、第１焦点検出画素２２２ａに基づく第１像データ列Ｉ_Ａ１，Ｉ_Ａ２，Ｉ_Ａ３，．．．，Ｉ_Ａｎと、第２焦点検出画素２２２ｂに基づく第２像データ列Ｉ_Ｂ１，Ｉ_Ｂ２，Ｉ_Ｂ３，．．．，Ｉ_Ｂｎとを得て、これらを用いて、上記式（１）にしたがって、シフト量演算を行い、相関量Ｃ（ｋ）が極小値が得られるシフト量ｘを求めるシフト演算が行われる。なお、この際においては、必要に応じて内挿演算を行うような構成としてもよい。

次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた相関量Ｃ（ｋ）が極小値が得られるシフト量ｘに基づき、上記式（２）にしたがって、デフォーカス量を求める。そして、求めたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動量の算出およびフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。

以上のようにして、光学系の焦点検出が行われる。

本実施形態においては、撮像素子２２を、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２を備えるものとし、かつ、各画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとを０．５画素分ずらした位置に配置し、これらの画素出力を加算することにより得られる画素加算出力を用いるものである。そして、本実施形態によれば、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができるものである。

《第２実施形態》
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するような構成を備え、かつ、以下に説明するように動作する以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。

すなわち、第２実施形態においては、撮像素子として、図１０に示すような構成を有する撮像素子２２ａを備える以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有する。図１０に示すように、第２実施形態に係る撮像素子２２ａは、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２に加えて、第３焦点検出画素列Ｌ３、第４焦点検出画素列Ｌ４を備えるものである。そして、図１０に示すように、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの配列に関し、第１焦点検出画素列Ｌ１と、第３焦点検出画素列Ｌ３とで同じ配列となっており、また、第２焦点検出画素列Ｌ２と、第４焦点検出画素列Ｌ４とで同じ配列となっている。

次いで、第２実施形態における画素加算出力の算出方法について、図１１を参照して説明を行う。図１１は、図１０に示す撮像素子２２ａの撮像面から撮像画素２２１を除き、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂのみを模式的に示した図である。

第２実施形態においては、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、これらの並びの中央付近に位置する第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力とを加算することにより、得られる２画素加算出力と、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の画素出力を加算することにより得られる４画素加算出力と算出する。

具体的には、２画素加算出力は、次のようにして得られる。すなわち、図１１に示す第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ａ１_Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３を構成する画素のうち、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光した画素Ａ１_Ｌ３の出力とを加算し、画素加算出力Ｉ_Ａ１を得る。同様に、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ｂ１_Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３を構成する画素のうち、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光した画素Ｂ１_Ｌ３の出力とを加算し、画素加算出力Ｉ_Ｂ１を得る。以下、同様に、Ａ２_Ｌ２とＡ２_Ｌ３の出力からＩ_Ａ２、Ｂ２_Ｌ２とＢ２_Ｌ３の出力からＩ_Ｂ２、Ａ３_Ｌ２とＡ３_Ｌ３の出力からＩ_Ａ３、Ｂ３_Ｌ２とＢ３_Ｌ３の出力からＩ_Ｂ３を得る。これにより、２画素加算出力が得られる。

また、４画素加算出力は、次のようにして得られる。すなわち、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ａ１_Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ａ１_Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ａ１_Ｌ３、および第４焦点検出画素列Ｌ４の画素Ａ１_Ｌ４の４つの画素出力を加算することにより、画素加算出力Ｉ_Ａ１を得る。同様に、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ｂ１_Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ｂ１_Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ｂ１_Ｌ３、および第４焦点検出画素列Ｌ４の画素Ｂ１_Ｌ４の４つの画素出力を加算することにより、画素加算出力Ｉ_Ａ１を得る。以下、同様に、Ａ２_Ｌ１とＡ２_Ｌ２とＡ２_Ｌ３とＡ２_Ｌ４の出力からＩ_Ａ２、Ｂ２_Ｌ１とＢ２_Ｌ２とＢ２_Ｌ３とＢ２_Ｌ４の出力からＩ_Ｂ２、Ａ３_Ｌ１とＡ３_Ｌ２とＡ３_Ｌ３とＡ３_Ｌ４の出力からＩ_Ａ３、Ｂ３_Ｌ１とＢ３_Ｌ２とＢ３_Ｌ３とＢ３_Ｌ４の出力からＩ_Ｂ３を得る。これにより、４画素加算出力が得られる。

次いで、第２実施形態におけるカメラ１の動作例を、図１２に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ１０１では、図９に示すステップＳ１と同様に、カメラ制御部２１により、撮像素子２２を構成する撮像画素２２１、ならびに第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。

次いで、ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、上述した方法にしたがって、ステップＳ１で取得した第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂについて、画素加算を行うことで、２画素加算出力および４画素加算出力の算出が行われる。なお、２画素加算出力および４画素加算出力の算出は、カメラ制御部２１に代えて、撮像素子２２ａに備えられた演算部により行うような構成としてもよい。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出された２画素加算出力について、信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判定が行われる。なお、この際に使用される所定の判定閾値は、２画素加算出力が、焦点検出を行うのに十分な信号レベルおよびコントラストレベルを備えているか否かを判定できるような値に設定される。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３における判定の結果、２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判断、すなわち、２画素加算出力が、焦点検出を行うのに十分な信号レベルおよびコントラストレベルを備えているか否かの判断が行われる。２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上である場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５において、焦点検出演算に用いる出力として、２画素加算出力を選択する。一方、２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値未満であった場合には、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０６において、焦点検出演算に用いる出力として、４画素加算出力を選択する。

次いで、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０５またはステップＳ１０６で選択された画素加算出力（すなわち、２画素加算出力または４画素加算出力）を用いて、第１焦点検出画素２２２ａに基づく第１像データ列Ｉ_Ａ１，Ｉ_Ａ２，Ｉ_Ａ３，．．．，Ｉ_Ａｎと、第２焦点検出画素２２２ｂに基づく第２像データ列Ｉ_Ｂ１，Ｉ_Ｂ２，Ｉ_Ｂ３，．．．，Ｉ_Ｂｎとを得て、これらを用いて、上記式（１）にしたがって、シフト量演算を行い、相関量Ｃ（ｋ）が極小値が得られるシフト量ｘを求めるシフト演算が行われる。なお、この際においては、必要に応じて内挿演算を行うような構成としてもよい。

次いで、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で求めた相関量Ｃ（ｋ）が極小値が得られるシフト量ｘに基づき、上記式（２）にしたがって、デフォーカス量を求める。そして、求めたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動量の算出およびフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。

以上のようにして、光学系の焦点検出が行われる。

第２実施形態によれば、撮像素子２２ａを、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４を備えるものとし、かつ、各画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとを０．５画素分ずらした位置に配置し、これらの画素出力を加算することにより２画素加算出力および４画素加算出力を得るものである。そして、第２実施形態によれば、これら２画素加算出力および４画素加算出力のうち、一方を、信号レベルおよびコントラストレベルに基づいて選択するものであり、これにより、焦点検出精度をより適切に高めることができるものである。すなわち、２画素加算出力でも、十分な信号レベルおよびコントラストレベルを備える場合には、比較的近くに位置している第２焦点検出画素列Ｌ２および第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力を加算することにより得られた２画素加算出力を用いることにより、画素列間で得られる出力パターンの差による影響を極めて低いものとすることができる。あるいは、第２実施形態によれば、２画素加算出力では、信号レベルまたはコントラストレベルが不十分な場合に、４画素加算出力を用いることにより、信号レベルおよびコントラストレベルを高めることができ、これにより、焦点検出精度をより適切に向上させることができる。

なお、上記においては、２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判定、ならびに、焦点検出に用いる画素加算出力として、２画素加算出力および４画素加算出力のいずれを用いるかについての判定を、カメラ制御部２１で行う構成を例示したが、これらは撮像素子２２ａで行ってもよい。

また、上記においては、２画素加算出力を算出する際に、第２焦点検出画素列Ｌ２および第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力を用いる構成を例示したが、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力を用いるような構成としてもよいし、あるいは、第３焦点検出画素列Ｌ３および第４焦点検出画素列Ｌ４の画素出力を用いるような構成としてもよい。

さらに、４画素加算出力を算出する際には、各焦点検出画素列の画素出力について、寄与度を調整するために、重み付け処理を行ってもよい。すなわち、たとえば、４つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、これらの並びの中心付近に位置する焦点検出画素列Ｌ２，Ｌ３について、焦点検出画素列Ｌ１，Ｌ４と比較して、得られる４画素加算出力を算出する際の寄与度が高くなるように、画素出力に対して重み付けを行い、これを加算するような構成とすることができる。

《第３実施形態》
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第２実施形態と同様の構成を有するカメラ１において、以下に説明するように動作する以外は、上述した第２実施形態と同様の構成を有するものである。

以下、第３実施形態におけるカメラ１の動作例を、図１３に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ２０１、Ｓ２０２では、図１２に示すステップＳ１０１、Ｓ１０２と同様に、カメラ制御部２１により、撮像素子２２を構成する撮像画素２２１、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得、ならびに、２画素加算出力および４画素加算出力の算出が行われる。

次いで、ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１で取得された各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力（すなわち、画素加算を行っていない出力）、およびステップＳ１０２で算出された２画素加算出力について、信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判定が行われる。なお、この際に用いる判定閾値は、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力と、２画素加算出力とで同じ判定閾値を用いてもよいが、異なる判定閾値を用いることが好ましく、異なる判定閾値を用いる場合には、焦点検出精度の確保という点より、２画素加算出力よりも、画素加算を行っていない各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力の方が高い閾値を用いることが望ましい。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３における判定の結果、ステップＳ２０１で取得された各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力（すなわち、画素加算を行っていない出力）の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判断、すなわち、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力が、焦点検出を行うのに十分な信号レベルおよびコントラストレベルを備えているか否かの判断が行われる。各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上である場合には、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０５において、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４のうち、最もコントラストレベルの高い焦点検出画素列の画素出力を、焦点検出演算に用いる出力として選択する。

一方、ステップＳ２０４において、各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値未満であると判定された場合には、ステップＳ２０６に進。ステップＳ２０６では、図１２に示すステップＳ１０４と同様に、２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上であるか否かの判断、すなわち、２画素加算出力が、焦点検出を行うのに十分な信号レベルおよびコントラストレベルを備えているか否かの判断が行われる。２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値以上である場合には、ステップＳ２０７に進み、焦点検出演算に用いる出力として、２画素加算出力を選択する。一方、２画素加算出力の信号レベルおよびコントラストレベルが所定の判定閾値未満であった場合には、ステップＳ２０８に進み、焦点検出演算に用いる出力として、４画素加算出力を選択する。

次いで、ステップＳ２０９に進み、図１２に示すステップＳ１０７と同様に、選択された画素出力（すなわち、最もコントラストレベルの高い焦点検出画素列の画素出力、または、２画素加算出力もしくは４画素加算出力）を用いて、シフト量演算が行われた後、ステップＳ２１０に進み、図１２に示すステップＳ１０８と同様に、デフォーカス量の算出が行われる。

第３実施形態によれば、画素加算されてない各焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ４の焦点検出画素出力でも、十分な信号レベルおよびコントラストレベルが確保されている場合には、画素加算されてない画素出力を用いることにより、素列間で得られる出力パターンの差による影響を抑えることが可能となる。

《第４実施形態》
次いで、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するような構成を備え、かつ、以下に説明するように動作する以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。

第４実施形態においては、撮像素子として、図１４に示すような構成を有する撮像素子２２ｂを備える以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有する。図１４に示すように、第４実施形態に係る撮像素子２２ｂは、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２に加えて、第３焦点検出画素列Ｌ３を備える。そして、図１４に示すように、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの配列に関し、第１焦点検出画素列Ｌ１と第３焦点検出画素列Ｌ３とは同じ配列となっている。一方、第２焦点検出画素列Ｌ２は、第１焦点検出画素列Ｌ１および第３焦点検出画素列Ｌ３に対して、Ｘ軸方向において、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂが０．５画素ずれた位置に存在する。

次いで、第４実施形態における画素加算出力の算出方法について、図１５を参照して説明を行う。図１５は、図１４に示す撮像素子２２ｂの撮像面から撮像画素２２１を除き、３つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂのみを模式的に示した図である。

第４実施形態においては、３つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３の画素出力を、所定の重み（所定の寄与度）を付して加算することで、画素加算出力を算出する。具体的には、第１焦点検出画素列Ｌ１と第３焦点検出画素列Ｌ３とが同じ配列となっているため、配列の異なる画素出力（第１焦点検出画素列Ｌ１および第３焦点検出画素列Ｌ３の画素加算出力と、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力と）が同じ大きさとなるように、第１焦点検出画素列Ｌ１および第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の寄与度を、たとえば０．５に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の寄与度を、たとえば１に設定する。これにより、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の画素出力をそれぞれ１：２：１の比率で重み付けすることができ、重み付けした画素出力を加算することで、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の画素出力をそれぞれ１：２：１の比率で重み付けした画素加算出力を得ることができる。

たとえば、図１５に示す例では、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素Ａ１_Ｌ１の出力と、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ａ１_Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ａ１_Ｌ３の出力とを１：２：１の比率で重み付けして加算し、画素加算出力Ｉ_Ａ１を得る。同様に、第２焦点検出画素列Ｌ１の画素Ｂ１_Ｌ１の出力と、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素Ｂ１_Ｌ２の出力と、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素Ｂ１_Ｌ３の出力とをそれぞれ１：２：１の比率で重み付けして加算し、画素加算出力Ｉ_Ｂ１を得る。以下、同様に、Ａ２_Ｌ１とＡ２_Ｌ２とＡ２_Ｌ３の出力を１：２：１の比率で重み付けして加算することで画素加算出力Ｉ_Ａ２を、Ｂ２_Ｌ１とＢ２_Ｌ２とＢ２_Ｌ３の出力を１：２：１の比率で重み付けして加算することで画素加算出力Ｉ_Ｂ２を、Ａ３_Ｌ１とＡ３_Ｌ２とＡ３_Ｌ３の出力を１：２：１の比率で重み付けして加算することで画素加算出力Ｉ_Ａ３を、Ｂ３_Ｌ１とＢ３_Ｌ２とＢ３_Ｌ３の出力を１：２：１の比率で重み付けして加算することで画素加算出力Ｉ_Ｂ３を得る。なお、画素出力の重み付けは、カメラ制御部２１が行ってもよいし、撮像素子２２ａに備えられた演算部により行う構成としてもよい。

次いで、第４実施形態におけるカメラ１の動作例を、図１６に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ３０１では、カメラ制御部２１により、撮像素子２２を構成する撮像画素２２１、ならびに、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３をそれぞれ構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。

次いで、ステップＳ３０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０１で取得された第１〜第３焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３の第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力について重み付けが行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素列Ｌ１および第３焦点検出画素列Ｌ３の第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力について寄与度０．２５をそれぞれ乗じ、第２焦点検出画素列Ｌ２の第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力について寄与度０．５を乗じることで、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力をそれぞれ１：２：１の比率で重み付けを行う。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で重み付けされた画素出力の加算が行われる。そして、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で加算された画素加算出力に基づいて、シフト量の演算が行われ、その後、ステップＳ３０５に進み、算出されたシフト量に基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。なお、シフト量およびデフォーカス量の演算は、第１実施形態のステップＳ３およびステップＳ４と同様に行うことができる。

以上のようにして、光学系の焦点検出が行われる。

第４実施形態によれば、撮像素子２２ａを、３つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３を備えるものとし、かつ、各画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａと、第２焦点検出画素２２２ｂとを０．５画素分ずらした位置に配置し、これらの画素出力を加算することにより画素加算出力を得るものである。特に、第４実施形態では、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力をそれぞれ１：２：１の比率で重み付けして加算することで、図７に示すように、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができるものである。

《第５実施形態》
次いで、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するように動作する以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。ここで、図１７は、第５実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。以下、図１７を参照して、第５実施形態に係るカメラ１の動作を説明する。

まず、ステップＳ４０１では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合は、ステップＳ４０２に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンされていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ４０１で待機する。

ステップＳ４０２では、焦点検出処理の起動時であると判断され、カメラ制御部２１により、画素加算フラグがオフに設定される。このように、本実施形態では、焦点検出処理の起動時に、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の加算が行われないように、画素加算フラグをオフに設定する。ここで、被写体にピントが合っていない場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素出力および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力において、低周波成分が検出されやすい。さらに、被写体像のボケ量が大きい場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素出力と第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力とを加算してしまうと、加算した画素出力の周波数成分が、第１焦点検出画素列Ｌ１の周波数成分の波形、および、第２焦点検出画素列Ｌ２の周波数成分の波形よりも平滑化（低周波数化）してしまい、被写体の検出がより困難となってしまう。そのため、焦点検出処理の起動時であり、被写体にピントが合っておらず、ボケ量が大きくなる可能性が高い場合には、画素加算フラグをオフに設定することで、被写体の検出精度を高めることができる。

ステップＳ４０３では、カメラ制御部２１により、第１実施形態のステップＳ１と同様に、カメラ制御部２１により、撮像素子２２を構成する撮像画素２２１、ならびに第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの出力データの取得が行われる。

ステップＳ４０４では、カメラ制御部２１により、所定回数以上連続して測距不能であると判断されたか否かの判断が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、デフォーカス量を算出することができなかった場合、または、デフォーカス量の信頼性が低いと判断された場合に、測距不能であると判断することができる。そして、前回処理までに、測距不能であるとの判断が所定回数以上連続して行われた場合には、ステップＳ４０５に進み、画素加算フラグがオフに設定される。このように、本実施形態では、焦点検出を行った結果、測距不能であると所定回数以上繰り返し判断された場合には、被写体像のボケ量が大きい可能性が高いものと判断し、画素加算フラグをオフに設定し、第１焦点検出画素列Ｌ１と第２焦点検出画素列Ｌ２との画素出力の加算を禁止する。これにより、被写体像のボケ量が大きい場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の加算が行われないため、上述したように、焦点検出精度を高めることができる。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行うことができる。

また、ステップＳ４０６では、カメラ制御部２１により、第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力が低コントラストであるか否かの判断が行われる。第１焦点検出画素列Ｌ１および第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力が低コントラストである場合には、ステップＳ４０７に進み、画素加算フラグがオフに設定される。ここで、画素出力が低コントラストである場合にも、加算した画素出力の周波数成分が、第１焦点検出画素列Ｌ１の周波数成分の波形、および、第２焦点検出画素列Ｌ２の周波数成分の波形よりも平滑化（低周波数化）してしまい、被写体の検出がより困難となってしまう場合がある。そのため、画素加算フラグをオフに設定することで、第１焦点検出画素列Ｌ１と第２焦点検出画素列Ｌ２との画素の加算を禁止する。これにより、焦点検出精度を高めることができる。一方、被写体が低コントラストではない場合には、ステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０８では、カメラ制御部２１により、被写体が高輝度であり、かつ、前回処理において測距不能であると判断されたか否かの判断が行われる。本実施形態では、焦点検出に適した露出が得られるように、被写体の輝度に基づいて、ＩＳＯ感度の設定が行われており、カメラ制御部２１は、設定されたＩＳＯ感度が所定値以下である場合に、被写体の輝度が所定の輝度値以上である（被写体が高輝度である）と判断することができる。そして、被写体が高輝度であり、かつ、前回処理において測距不能と判断された場合には、ステップＳ４０９に進み、画素加算フラグがオフに設定される。ここで、ＩＳＯ感度が低い場合には、ノイズの影響が比較的小さいため、画素出力の加算を行わなくても比較的高いＳ／Ｎ比を得ることができる。そのため、カメラ制御部２１は、被写体が高輝度であり、かつ、測距不能である場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１と第２焦点検出画素列Ｌ２との画素の加算を禁止することで、焦点検出精度を高めることができる。一方、被写体が低輝度である場合、または、測距可能と判断された場合には、画素加算を行うことで、焦点検出精度をより高めることができるため、画素加算フラグをオフに設定せずに、ステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４１０では、カメラ制御部２１により、画素加算フラグがオンに設定されているか否かの判断が行われる。画素加算フラグがオンに設定されている場合には、ステップＳ４１１に進み、一方、画素加算フラグがオフに設定されている場合には、ステップＳ４１２に進む。

ステップＳ４１１では、画素加算フラグがオンに設定されているため、第１実施形態のステップＳ２と同様に、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂについて画素加算を行うことで、画素加算出力の算出が行われる。

一方、ステップＳ４１２では、画素加算フラグがオフに設定されているため、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力について加算が行われず、第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力の取得のみが行われる。

そして、ステップＳ４１３では、ステップＳ４１１で加算した画素加算出力、または、ステップＳ４１２で取得された第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの画素出力に基づいて、シフト量演算が行われる。そして、ステップＳ４１４では、ステップＳ４１３で算出したシフト量に基づいて、デフォーカス量の算出が行われ、続くステップＳ４１５では、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ４１４で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。

ステップＳ４１６では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押しが解除（第１スイッチＳＷ１がオフ）されたか否かの判断が行われる。第１スイッチＳＷ１がオンの場合には、ステップＳ４１７に進み、画素加算フラグがオンに設定され、ステップＳ４０３に戻る。これにより、焦点検出処理の起動時ではなく、所定回数以上連続して測距不能と判断された場合ではなく、画素出力が低コントラストではなく、かつ、被写体が高輝度かつ測距不能ではない場合に、ステップＳ４１１において、画素出力の加算が行われることとなる。一方、第１スイッチＳＷ１がオフの場合には、図１６のカメラ１の動作を終了する。

なお、ステップＳ４１７においては、被写体像のボケ量が所定値以下であるか否か、あるいは、焦点検出処理の起動後（シャッターレリーズボタンの半押し操作後）にフォーカスレンズ３２の駆動が開始されたか否かを判断し、被写体像のボケ量が所定値以下となった場合、あるいは、焦点検出処理の起動後にフォーカスレンズ３２の駆動が開始された場合に、画素加算フラグをオンに設定する構成としてもよい。

以上のようにして、光学系の焦点検出が行われる。

第５実施形態によれば、焦点検出処理の起動時、測距不能であるとの判断が数回以上繰り返し行われた場合、画素出力が低コントラストである場合、あるいは、被写体が高輝度かつ測距不能と判断された場合に、画素加算フラグをオフとすることで、画素加算を禁止する。すなわち、被写体にピントが合っていない状態では、高周波成分が少ないため、第１焦点検出画素列Ｌ１で検出される周波数成分および第２焦点検出画素列Ｌ２で検出される周波数成分の周波数は低くなり易い。このような場合に、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素出力と第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力とを加算してしまうと、却って、加算した周波数成分（第１像データ列および第２像データ列）の波形は平滑化してしまい、被写体の検出がより困難となってしまう。そのため、焦点検出処理の起動時、測距不能であるとの判断が数回以上繰り返し行われた場合、被写体が低コントラストである場合、あるいは、被写体が高輝度かつ測距不能と判断された場合など、被写体像のボケ量が大きい可能性が高い場合には、画素出力の加算を禁止することで、被写体の検出精度を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、各焦点検出画素列の画素出力を加算して加算画素出力を得る態様を例示したが、画素加算出力に代えて、各焦点検出画素列の画素出力を平均して得られる平均画素出力を算出し、これを用いて焦点検出演算を行うような構成としてもよい。また、平均出力を算出する際には、画素加算出力を算出する場合と同様に、各焦点検出画素列の画素出力について、寄与度を調整するために、重み付け処理を行ってもよい。

さらに、上述した実施形態では、焦点検出画素列を２つ、あるいは４つ備える構成を例示したが、焦点検出画素列の数はこれらに限定されるものではなく、適宜設定することができる。たとえば、焦点検出画素列として、３つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３を備える場合には、焦点検出画素の配列に関し、通常、焦点検出画素列Ｌ１と、焦点検出画素列Ｌ３とを同じ配列とし、焦点検出画素列Ｌ２を０．５画素ずらした構成とすることとなる。そのため、このような場合には、これらを画素加算して画素加算出力を得る場合、また平均して平均出力を算出する場合には、焦点検出画素列Ｌ１および焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の寄与度を、たとえば、０．５に設定し、焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の寄与度を、たとえば、１に設定することが望ましい。

また、各焦点検出画素列を構成する第１焦点検出画素２２２ａおよび第２焦点検出画素２２２ｂの配列は、これらが少なくとも、同じ列上において交互に配列されたものであればよく、たとえば、図１８に示す焦点検出画素列Ｌ１ａ、Ｌ１ｂや、図１９に示す焦点検出画素列Ｌ２ａ、Ｌ２ｂのように、焦点検出画素列中に、通常の撮像画素２２１が含まれるような構成としてもよい。

さらに、上述した第４実施形態では、図１４に示すように、撮像素子２２ｂが３つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３を備える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図２０に示すように、撮像素子２２ｅが５つの焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ５を備える構成としてもよい。この場合、第１焦点検出画素列Ｌ１と第３焦点検出画素列Ｌ３と第５焦点検出画素列Ｌ５とが同じ画素配列であり、第２焦点検出画素列Ｌ２と第４焦点検出画素列Ｌ４とが同じ画素配列であるため、これらを画素加算して画素加算出力を得る場合、また平均して平均出力を算出する場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１、第３焦点検出画素列Ｌ３、第５焦点検出画素列Ｌ５の画素出力の寄与度を、たとえば０．１６に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２、第４焦点検出画素列Ｌ４の画素出力の寄与度を、たとえば、０．２５に設定する。すなわち、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ５の画素出力を２：３：２：３：２の比率で加算する。これにより、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができる。

また、図２０に示す例において、たとえば、第４焦点検出画素列Ｌ４において被写体のコントラストが低い場合には、この第４焦点検出画素列Ｌ４を除いた、第１焦点検出画素列Ｌ１、第２焦点検出画素列Ｌ２、第３焦点検出画素列Ｌ３、および第５焦点検出画素列Ｌ５の画素出力に基づいて、焦点検出を行う構成としてもよい。この場合、第１焦点検出画素列Ｌ１、第３焦点検出画素列Ｌ３、第５焦点検出画素列Ｌ５の画素出力の寄与度を、たとえば０．１６に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の寄与度を、たとえば０．５に設定することができる。すなわち、焦点検出画素列Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ５の画素出力を１：３：１：１の比率で加算する。これにより、合焦状態（デフォーカス量がゼロの状態）において、相関量Ｃ（ｋ）が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、焦点検出精度を適切に高めることができる。

なお、上述した実施形態では、画素出力の寄与度が合計で１となるように設定する構成を例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、画素出力の比率が上述した比率となるものであれば、寄与度を合計で１以外の値となるように設定してもよい。たとえば、図２０に示す例では、第１焦点検出画素列Ｌ１、第３焦点検出画素列Ｌ３、第５焦点検出画素列Ｌ５の画素出力の寄与度を、たとえば１に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２、第４焦点検出画素列Ｌ４の画素出力の寄与度を、たとえば、１．５に設定する構成とすることができる。

さらに、図１４に示す例において、たとえば、第３焦点検出画素列Ｌ３において、第１焦点検出画素列Ｌ１よりも被写体のコントラストが高い場合には、第３焦点検出画素列Ｌ１の画素出力の寄与度を、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素出力の寄与度よりも大きくする構成としてもよい。たとえば、上述した例では、第１焦点検出画素列Ｌ１、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の寄与度を０．５に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の寄与度を１に設定したが、第３焦点検出画素列Ｌ３において、第１焦点検出画素列Ｌ１よりも被写体のコントラストが高い場合には、第１焦点検出画素列Ｌ１の画素出力の寄与度を０．２５に設定し、第２焦点検出画素列Ｌ２の画素出力の寄与度を１に設定し、第３焦点検出画素列Ｌ３の画素出力の寄与度を０．７５に設定する構成としてもよい。

加えて、上述した第５実施形態では、焦点検出が開始された後は画素加算フラグをオフとすることで（ステップＳ４０２）、焦点検出処理の起動時における画素加算を禁止する構成を例示したが、「焦点検出処理の起動時」とは、このタイミングに限定されず、焦点検出の開始から一定時間内であってもよいし、焦点検出処理を所定回数繰り返すまでとしてもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２，２２ａ〜２２ｅ…撮像素子
２２１…撮像画素
Ｌ１〜Ｌ５…焦点検出画素列
２２２ａ…第１焦点検出画素
２２２ｂ…第２焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (13)

1. 光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像用画素と、
   瞳分割された前記光学系の第１光束を受光して焦点検出信号を出力する第１焦点検出用画素と、前記第１光束と対をなす第２光束を受光して焦点検出信号を出力する第２焦点検出用画素とが、所定の第１方向に沿って交互に複数配列された第１焦点検出画素列と、
   前記第１焦点検出用画素と、前記第２焦点検出用画素とが、前記第１方向に沿って交互に複数配列された第２焦点検出画素列とを備える撮像素子であって、
   前記第２焦点検出画素列において、前記第１焦点検出用画素が、前記第１方向において、前記第１焦点検出画素列中に含まれる第２焦点検出用画素の存在する位置と同じ位置に配置され、かつ、前記第２焦点検出用画素が、前記第１方向において、前記第１焦点検出画素列中に含まれる第１焦点検出用画素の存在する位置と同じ位置に配置されることを特徴とする撮像素子。
2. 請求項１に記載の撮像素子において、
   前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、
   前記第１焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部とをさらに備えることを特徴とする撮像素子。
3. 請求項２に記載の撮像素子において、
   前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列のいずれか一方または両方を複数備えることを特徴とする撮像素子。
4. 請求項３に記載の撮像素子において、
   前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均する際に、各画素列に含まれる画素の出力に所定の寄与度を設定して、出力を加算または平均することを特徴とする撮像素子。
5. 請求項４に記載の撮像素子において、
   前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列の列数をＮ１、前記第２焦点検出画素列の列数をＮ２とした場合に、前記第１焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ１）に設定し、前記第２焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ２）に設定することを特徴とする撮像素子。
6. 請求項４に記載の撮像素子において、
   前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列または前記第２焦点検出画素列における画素出力のコントラストが高いほど、前記寄与度を高く設定することを特徴とする撮像素子。
7. 請求項３〜６のいずれかに記載の撮像素子において、
   前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列および／または前記第２焦点検出画素列における画素出力のコントラストが所定値以下である場合には、当該コントラストが所定値以下である前記第１焦点検出画素列および／または前記第２焦点検出画素列を除いて、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均することを特徴とする撮像素子。
8. 請求項１に記載の撮像素子を備える撮像装置であって、
   前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、
   前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、
   前記第１焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
9. 請求項３に記載の撮像素子を備える撮像装置であって、
   前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、
   前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、
   前記第１焦点検出用画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備え、
   前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を加算または平均する際に、各画素列に含まれる画素の出力に所定の寄与度を設定して、出力を加算または平均することを特徴とする撮像装置。
10. 請求項９に記載の撮像装置において、
    前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、前記第１焦点検出画素列の列数をＮ１、前記第２焦点検出画素列の列数をＮ２とした場合に、前記第１焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ１）に設定し、前記第２焦点検出画素列に含まれる画素の出力の寄与度を１／（２×Ｎ２）に設定することを特徴とする撮像装置。
11. 請求項３に記載の撮像素子を備える撮像装置であって、
    前記撮像素子から、前記撮像画素、前記第１焦点検出用画素および前記第２焦点検出用画素の出力を取得する取得部と、
    前記第１焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第１焦点検出用画素の出力とを加算または平均することで、第１合成出力を生成する第１合成出力生成部と、
    前記第１焦点検出用画素列の前記第２焦点検出用画素の出力と、前記第２焦点検出画素列の前記第２焦点検出画素の出力とを加算または平均することで、第２合成出力を生成する第２合成出力生成部と、を備え、
    前記第１合成出力生成部および前記第２合成出力生成部は、
    所定の第１状態において、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を第１の所定数だけ加算または平均し、
    前記第１状態とは異なる所定の第２状態において、複数の前記第１焦点検出画素列および前記第２焦点検出画素列を構成する第１焦点検出用画素および第２焦点検出用画素の出力を、前記第１の所定数よりも大きい第２の所定数だけ加算または平均することを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１１に記載の撮像素子を備える撮像装置であって、
    前記所定の第１状態とは、焦点検出処理の起動時、所定回数以上連続して測距不能である状態、前記画素出力のコントラストが所定値以下である状態、および、被写体の輝度が所定の輝度値以上かつ測距不能である状態のうちいずれかの状態であることを特徴とする撮像装置。
13. 請求項１２に記載の撮像素子を備える撮像装置であって、
    前記所定の第２状態とは、光学系による像のボケ量が所定値未満である状態、および、前記焦点検出処理の起動後に焦点調節光学系の駆動が開始された状態のうちいずれかの状態であることを特徴とする撮像装置。

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