JP5486284B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子から得られる信号に基づいて焦点状態を検出する技術に関するものである。

撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、各画素にマイクロレンズが形成された２次元のイメージセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、イメージセンサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割されており、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を通過した光を受光するように構成されている。

また特許文献２では、マイクロレンズと光電変換部の相対位置を偏位させた画素を２次元的に配置した、焦点検出センサを兼ねた固体撮像装置を開示している。特許文献２の固体撮像装置では、撮影レンズの焦点状態を検出する時は、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素列で生成される像に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出している。一方通常の画像を撮像するときは、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素を加算することにより、画像を生成している。

特許文献３に記載の固体撮像装置は、固体撮像装置を構成する多数の画素のうち一部の画素は撮影レンズの焦点状態を検出するために光電変換部が２つに分割された構成になっている。光電変換部は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を通過した光を受光するように構成されている。

図８は、特許文献３に開示されている固体撮像装置の中央に位置する焦点検出を行う画素の受光分布の説明図で、２つに分割された光電変換部がそれぞれ受光可能な撮影レンズの瞳上の領域を示している。図中円内の斜線部は撮影レンズの射出瞳を示し、白抜きされた領域Ｓα、領域Ｓβは２つに分割された光電変換部の受光可能な領域で、通常撮影レンズの光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対して対称になるように設定されている。

カメラにおいては、撮影レンズの瞳上の領域Ｓαを透過した光束により生成された像と領域Ｓβを透過した光束により生成される像の相関演算を行って、撮影レンズの焦点状態を検出する。撮影レンズの異なる瞳領域を透過した光束より生成される像の相関演算を行って焦点検出を行う方法は、特許文献４に開示されている。

特開昭５８−２４１０５号公報（第２頁、図１） 特許第２９５９１４２号公報（第２頁、図２） 特開２００５−１０６９９４号公報（第７頁、図３） 特開平５−１２７０７４号公報（第１５頁、図３４）

焦点検出用画素は受光可能な瞳領域が制限されているため、隣接する通常画素より出力が小さい。よって、隣接画素からのクロストークの影響をより受け易い。このクロストークは、焦点検出用画素の隣接画素に入射する光線が、焦点検出用画素の光電変換部に漏れこむ光学的要因と、隣接画素のシリコン基板内部で発生した光電子が焦点検出用画素に拡散して混入する電子的要因によって生じる。このクロストークに関する本発明の課題を、以下図９及び図１０を用いて説明する。

図９は被写体の輝度値と焦点検出用画素の出力値の関係を示したグラフ、図１０は焦点検出用画像を表す図である。図９中、縦軸は焦点検出用画素の出力値、横軸は被写体の輝度を表している。ＣＮＴ＿Ａは焦点検出用画素Ｐα１の出力値を表し、ＣＮＴ＿Ｂは焦点検出用画素Ｐα１と対となる焦点検出用画素Ｐβ１の出力値を表す。図９において、輝度のレベルがＬＶＬ１〜ＬＶＬ３までは焦点検出用画素に隣接する画素は飽和レベルに達していない。このとき、焦点検出用画素Ｐα１の出力値ＣＮＴ＿Ａと焦点検出用画素Ｐβ１の出力値ＣＮＴ＿Ｂの比はそれぞれの瞳領域のケラレ状態に応じて出力差が生じるが、その比率は一定である。図１０（ａ）は焦点検出用画素から生成された焦点検出用画像を示しており、ＩＭＧ＿Ａ１は焦点検出用画素Ｐα１から得られた焦点検出用画像、ＩＭＧ＿Ｂ１は焦点検出用画素Ｐβ１から得られた焦点検出用画像である。このとき、焦点検出用画素Ｐα１の出力値ＣＮＴ＿Ａの平均値をＡＶＥ＿Ａ、焦点検出用画素Ｐβ１の出力値ＣＮＴ＿Ｂの平均値をＡＶＥ＿Ｂとし、係数ｋ＝ＡＶＥ＿Ａ ／ＡＶＥ＿Ｂとする。そして、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ１にこの係数ｋを乗じ、これを焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２とすると、図１０（ｂ）に示すように、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２はレベル差がなくなり、同一形状となる。よって、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２を相関演算することによって、焦点状態を正確に検出することが可能となる。

しかし、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達したとき、前述の焦点検出用画素Ｐα１の出力値ＣＮＴ＿Ａと焦点検出用画素Ｐβ１の出力値ＣＮＴ＿Ｂの比に変化が生じる。図９中、被写体の輝度レベルがＬＶＬ＿４では、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達している。このとき、焦点検出用画素Ｐα１の出力値ＣＮＴ＿Ａに対する焦点検出用画素Ｐβ１の出力値ＣＮＴ＿Ｂの比が大きくなっている。図１０（ｃ）は焦点検出用画素から生成された焦点検出用画像を示しており、ＩＭＧ＿Ａ１は焦点検出用画素Ｐα１から得られた焦点検出用画像、ＩＭＧ＿Ｂ３は焦点検出用画素Ｐβ１から得られた焦点検出用画像である。図１０（ｃ）に示すように、図１０（ａ）に図示した焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達していないときに比べて、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ３のレベル差は小さくなっている。そのため、前述のとおり求めた係数ｋを輝度レベルＬＶＬ_３までのときと同様に焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ３に乗じたとき、これを焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ４とすると、図１０（ｄ）に示すように、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ４にはレベル差が残り、同一形状とならない。このため、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ４の差が大きいことにより、ＣＰＵが焦点検出不能と判断する場合がある。さらに、図９中、被写体の輝度レベルがＬＶＬ_４よりも高いＬＶＬ_５になると、焦点検出用画素Ｐα１の出力値ＣＮＴ＿Ａと焦点検出用画素Ｐβ１の出力値ＣＮＴ＿Ｂの比はさらに変化するため、係数を乗じた後の焦点検出用画像のレベル差はさらに大きなものとなり、焦点検出不能となる可能性が高まる。

以上のように、従来は、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達したときにおいて、焦点検出不能となる場合があるという課題がある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達した場合においても、焦点検出不能となることを抑制できるようにすることである。

本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズの一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の画素群と、前記第１の画素群とは異なる瞳領域を通過した光を受光する第２の画素群と、前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光を受光する第３の画素群とを有する固体撮像素子と、前記第１の画素群から得られる第１の像と前記第２の画素群から得られる第２の像とに基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段とを備え、前記第１の画素群を構成する画素あるいは前記第２の画素群を構成する画素に隣接する前記第３の画素群を構成する画素が飽和レベルに達した場合には、前記焦点検出手段は焦点検出結果の信頼性を判定する閾値を低く設定することを特徴とする。

本発明によれば、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達した場合においても、焦点検出不能となることを抑制することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示す図である。 イメージセンサの一部平面図である。 イメージセンサの一部断面図である。 イメージセンサの一部断面図である。 焦点検出用画素と隣接画素の構成を示す図である。 第１実施形態における焦点検出動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における焦点検出動作を示すフローチャートである。 従来の固体撮像装置の中央に位置する焦点検出を行う画素の受光分布の説明図である。 被写体の輝度値と焦点検出用画素の出力値の関係を示したグラフである。 焦点検出用画像を表す図である。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置であるところのデジタルカメラの構成を示す図である。図１において１０はイメージセンサ（固体撮像素子）で、デジタルカメラのカメラ本体１の撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。カメラ本体１は、カメラ全体を制御するカメラＣＰＵ２０、イメージセンサ１０を駆動制御する制御手段であるところのイメージセンサ制御回路２１を備える。また、イメージセンサ１０にて撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路２４、画像処理された画像を表示する表示手段であるところの液晶表示素子９、液晶表示素子９を駆動する液晶表示素子駆動回路２５を備える。さらに、液晶表示素子９に表示された被写体像を観察するための接眼レンズ３、イメージセンサ１０にて撮像された画像を記録するメモリ回路２２、画像処理回路２４にて画像処理された画像をカメラ外部に出力するためのインターフェース回路２３を備える。また、メモリ回路２２では、イメージセンサ１０の受光分布も記憶できるようになっている。

撮影レンズ５はカメラ本体１に対して着脱可能で、便宜上２枚のレンズ５ａ、５ｂで図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成されている。撮影レンズ５は、カメラ本体１のカメラＣＰＵ２０から送られてくる焦点調節情報を電気接点２６を介してレンズＣＰＵ５０にて受信し、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構５１によって合焦状態に調節される。また５３は撮影レンズ５の瞳近傍に配設された絞り装置で、絞り駆動機構５２によって所定の絞り値に絞り込まれるようになっている。またカメラＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の焦点状態を算出する焦点検出演算部を兼ねている。

図２は本実施形態のＣＭＯＳ型固体撮像素子であるイメージセンサの一部平面図である。図中１３１、１３２は電極である。電極１３１及び１３２で区切られた領域が１画素を示しており、１画素中に書かれた「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字は各画素のカラーフィルタの色相を表している。「Ｒ」の文字の書かれた画素は赤の成分の光を透過し、「Ｇ」の文字の書かれた画素は緑の成分の光を透過し、「Ｂ」の文字の書かれた画素は青の成分の光を透過する。また、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字が書かれた各画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。

カラーフィルタの配列がベイヤ配列の場合、１画素は「Ｒ」「Ｂ」の画素と２つの「Ｇ」の画素から構成されるが、本実施形態のデジタルカメラを構成するイメージセンサは「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、撮影レンズ５の一部の瞳領域を通過した光を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。図中、Ｐα１、Ｐβ１、Ｐα２、Ｐβ２は撮影レンズ５の焦点状態を検出するための画素で、電極１３１にてｘ方向の開口が制限されている。

図３は、図２のイメージセンサ１０の一部平面図に示した、Ａ−Ａ’面の断面図である。図３の右側の画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を受光可能な画素（第３の画素群）を示し、図中左側の画素は、撮影レンズ５の一部の瞳領域からの光束を受光可能な焦点検出用画素を示している。

イメージセンサ１０は、シリコン基板１１０の内部に光電変換部１１１が形成されている。光電変換部１１１で発生した信号電荷は、不図示のフローティングディフュージョン部、第１の電極１３１及び第２の電極１３２（図４に図示）を介して外部に出力される。光電変換部１１１と電極１３１との間には層間絶縁膜１２１が形成され、電極１３１とその上に形成される図４に示す電極１３２との間には層間絶縁膜１２２が形成されている。また、図４に示す電極１３２の光入射側には層間絶縁膜１２３が形成され、さらにパッシべーション膜１４０、平坦化層１５０が形成されている。平坦化層１５０の光入射側には、カラーフィルタ層１５１、平坦化層１５２及びマイクロレンズ１５３が形成されている。ここで、マイクロレンズ１５３のパワーは、撮影レンズ５の瞳と光電変換部１１１が略共役になるように設定されている。また、イメージセンサ１０の中央に位置する画素ではマイクロレンズ１５３は画素の中心に配設され、周辺に位置する画素では、撮影レンズ５の光軸側に偏位して配設される。

撮影レンズ５を透過した被写体光はイメージセンサ１０近傍に集光される。さらにイメージセンサ１０の各画素に到達した光は、マイクロレンズ１５３で屈折され光電変換部１１１に集光される。通常の撮像に使う図３の右側の画素では、入射する光を遮光しないように第１の電極１３１及び第２の電極１３２が配設されている。

一方、図３の左側の撮影レンズ５の焦点検出を行う画素では、電極１３１の一部が光電変換部１１１を覆うように構成されている。その結果図中左側の焦点検出用画素では、撮影レンズ５の瞳の一部を透過する光束を受光可能となっている。また、電極１３１が入射光束の一部を遮光しているために光電変換部１１１の出力が小さくなることを防ぐために、焦点検出用の画素のカラーフィルタ層１５４は光を吸収しない透過率の高い樹脂で形成されている。

本実施形態のイメージセンサ１０の一部に配設される焦点検出用の画素は、マイクロレンズ１５３の位置と電極１３１の開口中心の相対位置を異ならせることによって、撮影レンズ５の受光分布を異ならせるように構成されている。

図４は、図２のイメージセンサ１０の一部平面図に示した、Ｂ−Ｂ’面の断面図である。図４の右側の画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を受光可能な画素を示し、図中左側の画素は、撮影レンズ５の一部の瞳領域からの光束を受光可能な焦点検出用画素を示している。図３と同じものは同じ記号を付し、説明を省略する。

図３で示したＡ−Ａ’面の断面図と異なる点は、電極１３２が層間絶縁膜１２３中に存在し、電極１３１が層間絶縁膜１２２中に存在しない点である。図３で示したように、焦点検出用画素における電極１３１は受光する瞳領域を制限するために、電極１３１が光電変換部１１１を覆うように形成されていた。しかし、電極１３２は全瞳領域を受光可能な画素においても焦点検出用画素においても入射光を遮光しないように配設されている。

図５は、ある焦点検出用画素とその焦点検出用画素の周囲の画素を模式的に示した図である。図５に示される画素群（第３の画素群）５０３に含まれる隣接画素５０３＿１〜４は焦点検出用画素群（第１の画素群）５０１に含まれる焦点検出用画素５０１＿１の上下左右４方向に配置されており、焦点検出用画素（第２の画素群）５０２＿１は焦点検出用画素５０１＿１の左斜め上に配置されている。また、近接焦点検出用画素５０１＿２は焦点検出用画素５０１＿１から４画素離れた位置に配置されており、焦点検出用画素５０１＿１と同様の構造をもつ。また、近接焦点検出用画素５０１＿２の上下左右４方向には隣接画素５０３＿５〜８が配置され、斜め上には同様に近接焦点検出用画素５０２＿２が配置されている。

本実施形態のデジタルカメラの構成の一部であるカメラＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群（第１の画素群）から第１の焦点検出用画像（第１の像）を生成する。また、同様に焦点検出用画素Ｐβ１と同じ電極開口を有する焦点検出用画素群（第２の画素群）から第２の焦点検出用画像（第２の像）を生成する。さらにカメラＣＰＵ２０は、第１の焦点検出用画像と第２の焦点検出用画像に基づいて相関演算を行うことにより、焦点検出用画素Ｐα１とＰβ１が位置する領域での撮影レンズ５の焦点状態を検出する。さらにカメラＣＰＵ２０は、焦点検出結果に基づいて撮影レンズ駆動機構５１に焦点調節情報を送って、撮影レンズ５の焦点調節を行う。一方、通常の画像の撮像時は、画素の電極開口が制限されている焦点検出用画素は欠陥画素として取り扱われ、焦点検出用画素の周辺に位置する画素から補間処理を行って画像信号が生成される。

図６は、本実施形態における焦点検出動作を示すフローチャートである。カメラ本体１のシャッターボタンが押され、イメージセンサ１０での露光動作が開始されると、イメージセンサ１０の各画素の光電変換部１１１にレンズ５を透過した光束が入射し、光束量に応じて光電変換部１１１で電気信号に変化され、焦点検出のフローが開始される。

ステップＳ１では、焦点検出用画素５０１と焦点検出用画素５０２の光電変換部１１１で光電変換された電荷量から焦点検出用画素５０１と焦点検出用画素５０２の出力値ＣＮＴ＿ＡとＣＮＴ＿Ｂが抽出される。抽出が終了すると、ステップＳ２へと移る。

ステップＳ２では、ステップＳ１で抽出された出力値ＣＮＴ＿ＡとＣＮＴ＿Ｂから図１０（ａ）の焦点検出画像を表す図に示すように焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ１が生成される。さらに、シェーディング状態を調整するための係数を乗じて補正し、図１０（ｂ）の焦点検出用画像を表す図に示すように焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ２が生成される。具体的には、焦点検出用画素５０１の出力値ＣＮＴ＿Ａの平均値をＡＶＥ＿Ａ、焦点検出用画素５０２の出力値ＣＮＴ＿Ｂの平均値をＡＶＥ＿Ｂとし、係数ｋ＝ＡＶＥ＿Ａ ／ＡＶＥ＿Ｂとする。そして、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ１にこの係数ｋを乗じ、これを焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２とすると、図１０（ｂ）に示すように、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２はレベル差がなくなり、同一形状となる。よって、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２を相関演算することによって、焦点状態を正確に検出することが可能となる。焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ１の生成が終了すると、ステップＳ３へと移る。

ステップＳ３では、ステップＳ１で抽出された出力値ＣＮＴ＿ＡとＣＮＴ＿Ｂから、焦点検出用画素５０１と焦点検出用画素５０２に隣接する画素の出力値を予測する。焦点検出用画素と隣接画素は受光する瞳領域の面積比と画素内のカラーフィルタ層１５１および１５４の透過率の比の関係から、概略予測することが可能となる。予測された焦点検出用画素５０１および焦点検出用画素５０２に隣接する画素の出力値が飽和レベルに達しているかどうかが判断される。判断が終了すると、ステップＳ４へと移る。

ステップＳ４では、ステップＳ３の結果に基づいて、焦点検出結果の信頼性を判定するためのパラメータが設定される。設定されるパラメータは焦点検出結果の信頼性を表す相関演算における像一致度の閾値である。前述したように、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達していないとき、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２のレベル差はなく、同一形状となる。よって、相関演算において、デフォーカスに相当する分だけ像ズレしたときの２像の一致度は大きく、焦点検出結果の信頼性も高い。一方、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達しているとき、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２にはレベル差があり、同一形状とはならない。そのため、本実施形態では、焦点検出用画素に隣接している画素が飽和している場合には、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２の相関演算を行う場合の、焦点検出不能と判断する像の一致度の閾値を低くする。これにより、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２の一致度が低い場合でも焦点検出を行うことが可能となる。ところが、その一方で、像の一致度の閾値を低くして得られた焦点検出結果は信頼性が落ちる。そのため、本実施形態では、後述するように像の一致度の閾値を低く設定した場合には、撮影レンズ駆動機構５１によるレンズの駆動量を小さくする。パラメータの設定が完了すると、ステップＳ５へと移る。

ステップＳ５では、カメラＣＰＵ２０がステップＳ２で生成された焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ２を用いて測距演算を行う。焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ２を相関方向に相対的にずらし、最も像の一致度が高いズレ量を算出する。ズレ量算出が完了すると、ステップＳ６へと移る。

ステップＳ６では、信頼性判定がなされる。ステップＳ２で生成された焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ２の像の一致度がステップＳ４で設定された像一致度の閾値未満であったとき、測距不能であったとし、ステップＳ９へと移る。一方、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１とＩＭＧ＿Ｂ２の像の一致度がステップＳ４で設定された像一致度の閾値以上であったとき、ステップＳ７へと移る。

ステップＳ７では、合焦判定がなされる。ステップＳ５で算出されたズレ量が設定された合焦範囲以下であれば、合焦状態であるとし、ステップＳ１０へと移る。ステップＳ５で算出されたズレ量が設定された合焦範囲外であれば、合焦状態でないとし、ステップＳ８へと移る。

ステップＳ８では、カメラＣＰＵ２０はステップＳ５で算出されたズレ量から、相当するデフォーカス量を算出し、電気接点２６を介してレンズＣＰＵ５０に送信する。そして、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構５１によって合焦状態となるよう、レンズが駆動される。このとき、ステップＳ４で設定された焦点検出結果の信頼性を判定する閾値（像の一致度の閾値）が低い場合には、焦点検出結果の信頼性が低いため、焦点調節情報から得られるレンズ駆動量に対して、１以下の係数を掛けた量だけ駆動する。レンズ駆動が完了すると、ステップＳ１へと移る。

ステップＳ９では、ステップＳ６の合焦判定を受けて、測距不能であることを、ユーザーに通知する。通知は、液晶表示素子９による表示や、不図示のスピーカーによる音声伝達など、ユーザーが分かる方法で行えばよい。ユーザーへの通知が完了すると、ステップＳ１０へと移る。ステップＳ１０では、焦点検出モードが終了し、一連のシーケンスが完了する。

以上のような構成によれば、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達していることにより焦点検出が不能となることを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、焦点検出用画素の出力値から焦点検出用画素に隣接する画素の出力を予測したが、焦点検出用画素に隣接する画素の出力値を抽出し、飽和レベルに達しているかどうかを判定してもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、像の一致度が閾値未満であったとき、測距不能とした。しかし、別の焦点検出演算手段を有していたときには、別の焦点検出演算手段に切り替えるようにしてもよい。以下に、別の焦点検出演算手段を有していた場合の実施形態を示す。以下、第１の実施形態で説明した焦点検出用画素の信号を用いた焦点検出演算手段を第１の焦点検出演算手段（第１の焦点検出手段）とし、前記第１の焦点検出演算手段と異なる焦点検出演算手段を第２の焦点検出演算手段（第２の焦点検出手段）と呼ぶ。

本実施形態におけるデジタルカメラの主な構成は第１の実施形態と変わらないため、図示および説明は省略する。ただし、カメラＣＰＵ２０は上記の第３の画素群から得られる撮影画像（第３の像）のコントラスト情報を元に、被写体の焦点検出を行う第２の演算手段を兼ねている。

図７は本実施形態の焦点検出動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０４、ステップＳ１０９以外は第１の実施形態の図６と同様であるため、説明は省略する。

ステップＳ１０４では、焦点検出用画素に隣接している画素が飽和している場合には、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２の相関演算を行う場合の、焦点検出不能と判断する像の一致度の閾値を高くする。これにより、焦点検出用画素に隣接している画素が飽和していて、焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ａ１と焦点検出用画像ＩＭＧ＿Ｂ２の一致度が低い場合には、後述するように、強制的に第２の焦点検出演算手段により焦点検出演算が行われる。

ステップＳ１０６で像の一致度が、ステップＳ１０４で高く設定された閾値よりも低い場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、カメラＣＰＵ２０により第２の焦点検出を開始する。ＣＰＵ２０は公知の手法により、撮影された画像のコントラスト情報を算出し、ピント状態を判定する。第２の焦点検出演算手段による合焦動作が完了すると、ステップＳ１１０へと移る。ステップＳ１１０では、焦点検出モードが終了し、一連のシーケンスが完了する。

以上のような構成によれば、焦点検出用画素に隣接する画素が飽和レベルに達している場合には、第２の焦点検出演算手段により焦点検出することとなり、より広い撮影条件での焦点検出が可能となる。

Claims (8)

1. 撮影レンズの一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の画素群と、前記第１の画素群とは異なる瞳領域を通過した光を受光する第２の画素群と、前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光を受光する第３の画素群とを有する固体撮像素子と、
   前記第１の画素群から得られる第１の像と前記第２の画素群から得られる第２の像とに基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段とを備え、
   前記第１の画素群を構成する画素あるいは前記第２の画素群を構成する画素に隣接する前記第３の画素群を構成する画素が飽和レベルに達した場合には、前記焦点検出手段は焦点検出結果の信頼性を判定する閾値を低く設定することを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点検出結果の信頼性が前記閾値未満であった場合には、前記焦点検出手段は焦点検出を行わないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第３の画素群から得られる第３の像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する第２の焦点検出手段をさらに備え、前記焦点検出結果の信頼性が前記閾値未満であった場合には、前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 被写体像を結像させるための撮影レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 位相差焦点検出用の信号出力に対応する第１、第２の画素群と、当該第１、第２の画素群とは異なる第３の画素群とを有する固体撮像素子と、
   前記第１の画素群から得られる第１の像と前記第２の画素群から得られる第２の像とに基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段とを備え、
   前記第１の画素群を構成する画素あるいは前記第２の画素群を構成する画素に隣接する前記第３の画素群を構成する画素が飽和レベルに達した場合には、前記焦点検出手段は焦点検出結果の信頼性を判定する閾値を低く設定することを特徴とする撮像装置。
6. 前記焦点検出結果の信頼性が前記閾値未満であった場合には、前記焦点検出手段は焦点検出を行わないことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記第３の画素群から得られる第３の像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する第２の焦点検出手段をさらに備え、前記焦点検出結果の信頼性が前記閾値未満であった場合には、前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 被写体像を結像させるための撮影レンズをさらに備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。

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