JP2019144462A - 撮像装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】補助光照射の有無にかかわらず、高い焦点検出精度を実現する。【解決手段】カメラＭＰＵ１２５は、光学パターンの照射が行われることで垂直方向において光学パターンによる明暗差の境界が生じる領域においては、光学パターンの照射が行われる場合は照射が行われない場合に比し、垂直方向におけるＡＦ用Ａ像（第１信号）、ＡＦ用Ｂ像（第２信号）の加算数を多くするよう制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、焦点検出を補助する補助光照射機能を有する撮像装置及びその制御方法、プログラムに関する。

従来、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置において、自動焦点検出（ＡＦ）方式として、コントラストＡＦ方式と位相差ＡＦ方式が知られている。コントラストＡＦ方式も位相差ＡＦ方式もビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられるＡＦ方式であり、これらの装置には、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものが存在する。これらのＡＦ方式は光学像のコントラストを利用して焦点検出を行うため、十分なコントラストが得られる方が、高い焦点検出精度を実現することができる。一方で、低照度な環境では焦点検出信号のＳＮ比が低下し、十分な焦点検出精度が得られない場合がある。この対策として、撮像素子上で異なる領域の信号を加算することが知られている。信号の加算によりＳＮ比は改善するが、信号を加算する方向と、被写体のコントラストを生じる境界の方向とが平行でない場合には、コントラストが低下してしまい、焦点検出精度が低下する場合がある。

また、低照度な環境で十分な焦点検出精度を得るために、焦点検出を補助することを目的としてＡＦ補助光を照射する撮像装置が知られている。ＡＦ補助光としては、一様に撮像装置の前方を照明するものや、所定の模様（光学パターン）を有する光学像を被写体に対して投影するもの（パターンＡＦ補助光）がある（特許文献１）。パターンＡＦ補助光は、焦点検出信号のＳＮを改善しながら、焦点検出信号のコントラストを確保し、より高い焦点検出精度を実現するのに有効である。特許文献１では、種々のＡＦ補助光パターン（横パターン、縦パターン、斜めパターン）を有し、状況によってそれらを切り替える。

特開２００６−１７１１４７号公報

しかしながら、特許文献１は、焦点検出において、低照度環境での焦点検出信号のＳＮ比低下という課題と、補助光を用いた場合のコントラスト低下という課題の双方を解決する方法を開示していない。高い焦点検出精度を実現する上で、補助光の照射と信号の処理に関し改善の余地があった。

本発明は、補助光照射の有無にかかわらず、高い焦点検出精度を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、撮像光学系を通過する光束に対応する信号を、撮像素子上の第１の方向における異なる位置に対応して複数取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記信号を前記第１の方向において加算する加算手段と、前記加算手段により加算された信号に基づいて焦点を検出する検出手段と、焦点検出を補助する場合に、前記第１の方向と略平行な明暗差の境界を有する光学パターンを被写体へ照射する照射手段と、前記光学パターンの照射が行われることで前記第１の方向において前記光学パターンによる前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合は、前記光学パターンの照射が行われない場合に比し、前記加算手段による前記第１の方向における前記信号の加算数を多くするよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、補助光照射の有無にかかわらず、高い焦点検出精度を実現することができる。

撮像装置のブロック図である。 撮像素子の構成例を示す図である。 光電変換領域と射出瞳との関係を示す図である。 ＴＶＡＦ部のブロック図である。 焦点検出領域の例を示す図である。 ＡＦ処理のフローチャートである。 補助光の有無による信号生成の違いを説明するための図である。 補助光の有無により焦点検出用信号生成の際の加算行数を変更する理由を説明する図である。 補助光の有無により焦点検出用信号生成の際の加算行数を変更する理由を説明する図である。 格子状の光学パターンを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

本発明の理解と説明を容易にするため、実施の形態は具体的かつ特定の構成を有するが、本発明はそのような特定の構成に限定されない。例えば、以下では本発明をレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した実施形態について説明するが、本発明はレンズ交換できないタイプのデジタルカメラや、ビデオカメラに対しても適用可能である。また、本発明は、カメラを備えた任意の電子機器、例えば携帯電話機、パーソナルコンピュータ（ラップトップ、タブレット、デスクトップ型など）、ゲーム機などにも適用可能である。

（撮像装置の構成の説明−レンズユニット）
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。この撮像装置は、一例としてレンズ交換式一眼レフデジタルカメラであり、レンズユニット１００とカメラ本体１２０とを有する。レンズユニット１００は図１中央の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０に装着される。

レンズユニット１００は、光学系（第１レンズ群１０１、絞り１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という。）１０４）及び、駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０４を含み、被写体の光学像を形成する撮影レンズである。

第１レンズ群１０１はレンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに移動可能に保持される。絞り１０２は、撮影時の光量を調節する機能のほか、静止画撮影時には露出時間を制御するメカニカルシャッタとしても機能する。絞り１０２及び第２レンズ群１０３は一体で光軸方向ＯＡに移動可能であり、第１レンズ群１０１と連動して移動することによりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ１０４も光軸方向ＯＡに移動可能であり、フォーカスレンズ１０４の位置に応じてレンズユニット１００が合焦する被写体距離（合焦距離）が変化する。フォーカスレンズ１０４の光軸方向ＯＡにおける位置を制御することにより、レンズユニット１００の合焦距離を調節する焦点調節が行われる。

駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞り駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７、レンズメモリ１１８を有する。

ズーム駆動回路１１４は、ズームアクチュエータ１１１を用いて第１レンズ群１０１や第２レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに駆動し、レンズユニット１００の光学系の画角を制御する。絞り駆動回路１１５は、絞りアクチュエータ１１２を用いて絞り１０２を駆動し、絞り１０２の開口径や開閉動作を制御する。フォーカス駆動回路１１６はフォーカスアクチュエータ１１３を用いてフォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに駆動し、レンズユニット１００の光学系の合焦距離を制御する。また、フォーカス駆動回路１１６は、フォーカスアクチュエータ１１３を用いてフォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する。

レンズＭＰＵ（プロセッサ）１１７は、レンズユニット１００に係る全ての演算、制御を行い、ズーム駆動回路１１４、絞り駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、マウントＭを通じてカメラＭＰＵ１２５と接続され、コマンドやデータを通信する。例えばレンズＭＰＵ１１７はフォーカスレンズ１０４の位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。このレンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸方向ＯＡにおける位置、光学系が移動していない状態の射出瞳の光軸方向ＯＡにおける位置および直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠の光軸方向ＯＡにおける位置および直径などの情報を含む。またレンズＭＰＵ１１７は、カメラＭＰＵ１２５からの要求に応じて、ズーム駆動回路１１４、絞り駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６を制御する。レンズメモリ１１８には自動焦点検出に必要な光学情報が予め記憶されている。カメラＭＰＵ１２５は例えば内蔵する不揮発性メモリやレンズメモリ１１８に記憶されているプログラムを実行することで、レンズユニット１００の動作を制御する。

（撮像装置の構成の説明−カメラ本体）
カメラ本体１２０は、光学系（光学ローパスフィルタ１２１および撮像素子１２２）と、駆動／制御系とを有する。レンズユニット１００の第１レンズ群１０１、絞り１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ１０４と、カメラ本体１２０の光学ローパスフィルタ１２１は撮影光学系を構成する。

光学ローパスフィルタ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２はＣＭＯＳイメージセンサと周辺回路で構成され、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素（ｎ，ｍは２以上の整数）に配置された複数の画素を含む。本実施の形態の撮像素子１２２は、瞳分割機能を有しており、画像データを用いて位相差ＡＦを行うことが可能である。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２が出力する画像データから、位相差ＡＦ用のデータと、表示、記録、およびコントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）用の画像データを生成する。

駆動／制御系は、センサ駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群（ＳＷ）１２７、メモリ１２８、位相差ＡＦ部１２９、ＴＶＡＦ部１３０、補助光発光部２００を有する。

センサ駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換して画像処理回路１２４及びカメラＭＰＵ１２５に送信する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２が取得した画像データに対し、例えばγ変換、ホワイトバランス調整処理、色補間処理、圧縮符号化処理など、デジタルカメラで行われる一般的な画像処理を行う。また、画像処理回路１２４は位相差ＡＦ用の信号も生成する。

カメラＭＰＵ（プロセッサ）１２５は、カメラ本体１２０に係る全ての演算、制御を行い、センサ駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、位相差ＡＦ部１２９、ＴＶＡＦ部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５はマウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続され、レンズＭＰＵ１１７とコマンドやデータを通信する。カメラＭＰＵ１２５はレンズＭＰＵ１１７に対し、レンズ位置の取得要求や、所定の駆動量での絞り、フォーカスレンズ、ズーム駆動要求や、レンズユニット１００に固有の光学情報の取得要求などを発行する。カメラＭＰＵ１２５には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、諸パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。

表示器１２６はＬＣＤなどから構成され、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。メモリ１２８は、着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影済み画像を記録する。

位相差ＡＦ部１２９は、画像処理回路１２４により得られる焦点検出用データを用いて位相差検出方式で焦点検出処理を行う。より具体的には、画像処理回路１２４が、撮影光学系の一対の瞳領域を通過する光束で形成される一対の像データを焦点検出用データとして生成し、位相差ＡＦ部１２９はこの一対の像データのずれ量に基づいて焦点ずれ量を検出する。このように、位相差ＡＦ部１２９は、専用のＡＦセンサを用いず、撮像素子１２２の出力に基づく位相差ＡＦ（撮像面位相差ＡＦ）を行う。位相差ＡＦ部１２９の動作については後で詳細に説明する。

ＴＶＡＦ部１３０は、画像処理回路１２４が生成するＴＶＡＦ用評価値（画像データのコントラスト情報）に基づいてコントラスト方式の焦点検出処理を行う。コントラスト方式の焦点検出処理は、フォーカスレンズ１０４を移動して評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を合焦位置として検出する。

このように、本実施の形態のデジタルカメラは、位相差ＡＦとＴＶＡＦの両方を実行可能であり、状況に応じて選択的に使用したり、組み合わせて使用したりすることができる。

照射手段としての補助光発光部２００は、カメラＭＰＵ１２５からの発光指示及び消灯指示に従って発光（照射）、消灯を行う。焦点調節を行いたい被写体が低コントラストであったり低照度であったりする場合に、補助光を被写体に照射することにより、焦点調節可能な状況を増やすことができる。補助光発光部２００は、所定の模様（光学パターン）を有する光学像を被写体に対して投影する、いわゆるパターンＡＦ補助光を有している。補助光発光部２００から放出された光学パターンを有する光は、光学系を通じて被写体上に投影される。そのため、光学パターンのコントラストが距離によって異なり、パターンが結像し、コントラストの高い像が形成される距離と、パターンがボケて、コントラストの低い像が形成される距離とがある。

（焦点検出動作の説明：位相差ＡＦ）
以下、位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０の動作についてさらに説明する。最初に、位相差ＡＦ部１２９の動作について説明する。

図２（ａ）は、撮像素子１２２の画素配列を示す図である。図２では、２次元ＣＭＯＳエリアセンサの縦（Ｙ方向）６行と横（Ｘ方向）８列の範囲を、レンズユニット１００側から観察した状態を示している。撮像素子１２２にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられ、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラーフィルタが交互に、偶数行の画素には、左から順に青（Ｂ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタが交互に配置されている。画素２１１において、円２１１ｉはオンチップマイクロレンズを表し、オンチップマイクロレンズの内側に配置された複数の矩形２１１ａ，２１１ｂはそれぞれ光電変換部である。

撮像素子１２２においては、すべての画素の光電変換部がＸ方向に２分割され、個々の光電変換部の光電変換信号と、光電変換信号の和とを独立して読み出し可能である。また、光電変換信号の和から一方の光電変換部の光電変換信号を減じることで、他方の光電変換部の光電変換信号に相当する信号を得ることもできる。個々の光電変換部における光電変換信号は位相差ＡＦ用のデータとして用いたり、３Ｄ(3-Dimensional)画像を構成する視差画像の生成に用いたりすることもできる。また、光電変換信号の和は、通常の撮影画像データとして用いることができる。

ここで、位相差ＡＦを行う場合の画素信号について説明する。後述するように、本実施の形態においては、図２（ａ）に示すマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ，２１１ｂとで、撮影光学系の射出光束が瞳分割される。同一画素行に配置された所定範囲内の複数の画素２１１について、光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ａ像、光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ｂ像とする。従って、ＡＦ用Ａ像（第１信号）、ＡＦ用Ｂ像（第２信号）は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応し、撮像素子上の垂直方向における異なる位置に対応して複数取得される一対の信号である。光電変換部２１１ａ、２１１ｂの出力には、カラーフィルタの単位配列に含まれる緑、赤、青、緑の出力を加算して算出した疑似的な輝度（Ｙ）信号が用いられる。但し、赤、青、緑の色ごとに、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像を編成してもよい。このように生成したＡＦ用Ａ像とＡＦ用Ｂ像との相対的な像ずれ量を相関演算により検出することで、所定領域の焦点ずれ量（デフォーカス量）を検出することができる。本実施の形態では、一方の光電変換部の出力と全光電変換部の出力の和を撮像素子１２２から読み出すものとする。例えば光電変換部２１１ａの出力と、光電変換部２１１ａ，２１１ｂの出力の和とが読み出される。この場合、光電変換部２１１ｂの出力は、和から光電変換部２１１ａの出力を減じることで取得される。これにより、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の両方を得ることができ、位相差ＡＦが実現できる。このような撮像素子は、特開２００４−１３４８６７号公報に開示されるように公知であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。

図２（ｂ）は、撮像素子１２２の読み出し回路の構成例を示す図である。読み出し回路は、水平走査回路１５１、垂直走査回路１５３を含む。各画素の境界部には、水平走査ライン１５２ａ及び１５２ｂと、垂直走査ライン１５４ａ及び１５４ｂが配線され、各光電変換部はこれらの走査ラインを介して信号が外部に読み出される。

なお、本デジタルカメラは、撮像素子１２２からの上述した画素内の読み出し方法に加え、以下の２種類の読み出しモードを有する。第１の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素の信号が読み出される。第２の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、もしくはプレビュー画像の表示のみを行うためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、Ｘ方向及びＹ方向ともに所定比率に間引いた画素のみ読み出される。また、高速に読み出す必要がある場合にも、同様に間引き読み出しモードが用いられる。センサ駆動回路１２３は、Ｘ方向に間引く際には、信号の加算を行ってＳ／Ｎ比の改善を図り、Ｙ方向に対する間引きは、間引かれる行の信号出力を無視する。位相差ＡＦおよびコントラストＡＦも、通常、第２の読み出しモードで読み出された信号に基づいて行われる。

図３（ａ）は、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロ、すなわち像面中央近傍に配置された撮像素子の光電変換部の共役関係を説明する図である。撮像素子１２２内の光電変換部と撮影光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズによって共役関係となるように設計される。そして撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面とほぼ一致する。一方、本実施の形態における撮影光学系は、変倍機能を有したズームレンズを含むが、光学タイプによっては変倍操作を行うと射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図３（ａ）では、レンズユニット１００の焦点距離が広角端と望遠端の中央にある状態を示している。この状態における射出瞳距離Ｚｅｐを標準値として、オンチップマイクロレンズの形状や、像高（Ｘ，Ｙ座標）に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。

図３（ａ）において、１０１は第１レンズ群、１０１ｂは第１レンズ群を保持する鏡筒部材、１０４はフォーカスレンズ、１０４ｂはフォーカスレンズ１０４を保持する鏡筒部材である。１０２は絞りで、１０２ａは絞り開放時の開口径を規定する開口板、１０２ｂは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。なお、撮影光学系を通過する光束の制限部材として作用する１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、及び１０４ｂは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述したように像面からの距離をＺｅｐとしている。

画素２１１は像面中央近傍に配置されており、本実施の形態ではこれを中央画素と呼ぶ。画素２１１は、最下層より、光電変換部２１１ａ，２１１ｂ、配線層２１１ｅ〜２１１ｇ、カラーフィルタ２１１ｈ、及びオンチップマイクロレンズ２１１ｉの各部材で構成される。そして２つの光電変換部はオンチップマイクロレンズ２１１ｉによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。換言すれば、撮影光学系の射出瞳が、オンチップマイクロレンズ２１１ｉを介して、光電変換部の表面に投影される。

図３（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示す図である。光電変換部２１１ａ及び２１１ｂに対する投影像は、投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂである。撮像素子１２２は、２つの光電変換部２１１ａと２１１ｂのいずれか一方の出力と、両方の和の出力を得ることができる画素を有している。両方の和の出力は、撮影光学系のほぼ全瞳領域である投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの両方の領域を通過した光束を光電変換したものである。

図３（ａ）で、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬで示すと、光束Ｌは、絞りの開口板１０２ａで規制されており、投影像ＥＰ１ａ及びＥＰ１ｂは撮影光学系でケラレがほぼ発生していない。図３（ｂ）では、図３（ａ）の光束Ｌを、ＴＬで示している。ＴＬで示す円の内部に、光電変換部の投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Ｌは、絞りの開口板１０２ａでのみ制限されているため、ＴＬは、開口板１０２ａと言い換えることができる。この際、像面中央では各投影像ＥＰ１ａないしＥＰ１ｂのケラレ状態は光軸に対して対称となり、各光電変換部２１１ａ及び２１１ｂが受光する光量は等しい。

位相差ＡＦを行う場合、カメラＭＰＵ１２５は撮像素子１２２から上述した２種類の出力を読み出すようにセンサ駆動回路１２３を制御する。そして、カメラＭＰＵ１２５は画像処理回路１２４に対して焦点検出領域の情報を与え、焦点検出領域内に含まれる画素の出力から、ＡＦ用Ａ像およびＢ像のデータを生成して位相差ＡＦ部１２９に供給するよう命令する。画像処理回路１２４はこの命令に従ってＡＦ用Ａ像およびＢ像のデータを生成して位相差ＡＦ部１２９に出力する。画像処理回路１２４はまた、ＴＶＡＦ部１３０に対してＲＡＷ画像データを供給する。

以上説明した様に、撮像素子１２２は位相差ＡＦおよびコントラストＡＦの両方について、焦点検出装置の一部を構成している。

なお、ここでは一例として水平方向に射出瞳を２分割する構成を説明したが、撮像素子１２２の一部の画素を垂直方向に射出瞳を２分割する構成としてもよい。また、水平および垂直の両方向に射出瞳を分割する構成としてもよい。垂直方向に射出瞳を分割する画素を設けることにより、水平だけでなく垂直方向の被写体のコントラストに対応した位相差ＡＦが可能となる。

（焦点検出動作の説明：コントラストＡＦ）
次に、図４を用いて、コントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）について説明する。図４は、ＴＶＡＦ部１３０のブロック図である。コントラストＡＦは、カメラＭＰＵ１２５とＴＶＡＦ部１３０とが連携してフォーカスレンズ１０４の駆動と評価値の算出を繰り返し行うことで実現される。

画像処理回路１２４からＲＡＷ画像データがＴＶＡＦ部１３０に入力されると、ＡＦ評価用信号処理回路４０１で、ベイヤー配列信号からの緑（Ｇ）信号の抽出と、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理が施される。本実施の形態では、ＴＶＡＦを緑（Ｇ）信号で行う場合を説明するが、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の全ての信号を用いてもよい。また、ＲＧＢ全色用いて輝度（Ｙ）信号を生成してもよい。ＡＦ評価用信号処理回路４０１で生成される出力信号は、用いられた信号の種類によらず、以後の説明では、輝度信号Ｙと呼ぶ。

なお、カメラＭＰＵ１２５から、領域設定回路４１３に焦点検出領域が設定されているものとする。領域設定回路４１３は、設定された領域内の信号を選択するゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直積分回路４０６、４１０、垂直ピーク検出回路４０５、４０７、４１１の各回路に入力される。また、各焦点評価値が焦点検出領域内の輝度信号Ｙで生成されるように、輝度信号Ｙが各回路に入力するタイミングが制御される。なお、領域設定回路４１３には、焦点検出領域に合わせて複数の領域が設定可能である。

Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙはラインピーク検出回路４０２へ入力され、領域設定回路４１３に設定された焦点検出領域内で水平ラインごとのＹラインピーク値が求められる。ラインピーク検出回路４０２の出力は垂直ピーク検出回路４０５において焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドされ、Ｙピーク評価値が生成される。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効な指標である。

Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平積分回路４０３へ入力され、焦点検出領域内で水平ラインごとにＹの積分値が求められる。更に、水平積分回路４０３の出力は垂直積分回路４０６において焦点検出領域内で垂直方向に積分されて、Ｙ積分評価値が生成される。Ｙ積分評価値は、焦点検出領域内全体の明るさを判断する指標として用いることができる。

Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２に入力され、焦点検出領域内で水平ラインごとのＹラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ライン最小値検出回路４０４に入力され、焦点検出領域内で水平ラインごとにＹの最小値が検出される。検出された水平ラインごとのＹのラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、（ラインピーク値−最小値）が垂直ピーク検出回路４０７に入力される。垂直ピーク検出回路４０７は焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドを行い、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラストおよび高コントラストの判定に有効な指標である。

領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号ＹをＢＰＦ４０８に通すことによって、特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号はラインピーク検出回路４０９へ入力され、焦点検出領域内で水平ラインごとのラインピーク値が求められる。ラインピーク値は、垂直ピーク検出回路４１１によって焦点検出領域内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、焦点検出領域内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するかどうかを判定する再起動判定に有効な指標である。

全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、焦点検出領域内で水平ラインごとのラインピーク値を求める。次にラインピーク検出回路４０９は、ラインピーク値を垂直積分回路４１０に入力し、焦点検出領域内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分して全ライン積分評価値を生成する。高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、主要なＡＦ評価値である。従って、本実施の形態では単に焦点評価値と記載した場合は全ライン積分評価値を意味する。

カメラＭＰＵ１２５のＡＦ制御部１５０は上述したそれぞれの焦点評価値を取得し、レンズＭＰＵ１１７を通じてフォーカスレンズ１０４を光軸方向に沿って所定方向に所定量移動させる。そして、新たに得られた画像データに基づいて上述した各種の評価値を算出し、全ライン積分評価値が最大値となるフォーカスレンズ位置を検出する。

本実施の形態では、カメラＭＰＵ１２５は、図４に示すＴＶＡＦ部１３０に、水平ライン毎および垂直ライン毎に入力することにより、それぞれ各種のＡＦ用評価値を水平ライン方向および垂直ライン方向で算出する。これにより、水平、垂直の直交する２方向の被写体のコントラスト情報に対して焦点検出を行うことができる。

（焦点検出領域の説明）
図５は、撮影範囲内における焦点検出領域の例を示す図である。上述の通り、位相差ＡＦおよびコントラストＡＦのいずれも、焦点検出領域に含まれる画素から得られた信号に基づいて行われる。図５において、点線で示す長方形は撮像素子１２２の画素が形成された撮影範囲２１７を示す。撮影範囲２１７には位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈが設定されている。本実施の形態では、位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈを撮影範囲２１７の中央部と左右２箇所の計３箇所に設定している。また、ＴＶＡＦ用の焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃが、位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈの１つを包含する形で設定されている。なお、図５は焦点検出領域の設定例であり、数、位置および大きさは図示したものに限定されない。

（焦点検出処理の流れの説明）
次に、図６を参照して、本デジタルカメラにおける自動焦点検出（ＡＦ）動作について説明する。図６は、ＡＦ処理のフローチャートである。この処理は、カメラＭＰＵ１２５が、ＲＯＭ１２５ａに格納されたプログラムをＲＡＭ１２５ｂに読み出して実行することにより実現される。以下のＡＦ処理動作は、他の主体が明記されている場合を除き、カメラＭＰＵ１２５が主体となって実行される。また、カメラＭＰＵ１２５がレンズＭＰＵ１１７にコマンド等を送信することによってレンズユニット１００の駆動や制御を行う場合、説明を簡潔にするために動作主体をカメラＭＰＵ１２５として記載する場合がある。実質的にカメラＭＰＵ１２５がレンズＭＰＵ１１７を介してレンズユニット１００を制御するからである。図６の処理において、カメラＭＰＵ１２５は、本発明における取得手段、加算手段、検出手段に該当する。

まず、Ｓ１０１で、カメラＭＰＵ１２５は焦点検出領域を設定する。ここでは、位相差ＡＦ用、コントラストＡＦ用とも、図５に示したような３か所の焦点検出領域が設定される。

Ｓ１０２で、カメラＭＰＵ１２５は、撮像素子１２２を露光して画像信号を読み出し、画像処理回路１２４に位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈ内の画像データに基づく位相差ＡＦ用の像信号を生成させる。また、カメラＭＰＵ１２５は、画像処理回路１２４が生成したＲＡＷ画像データをＴＶＡＦ部１３０に供給させ、ＴＶＡＦ部１３０でＴＶＡＦ用の焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃ内の画素データに基づく評価値を算出させる。なお、位相差ＡＦ用の像信号を生成する前に、画像処理回路１２４において撮影レンズのレンズ枠などによる光束のケラレによる射出瞳の非対称性を補正する処理（特開２０１０−１１７６７９号公報参照）を適用してもよい。ＴＶＡＦ部１３０が算出した焦点評価値は、カメラＭＰＵ１２５内のＲＡＭ１２５ｂに記憶される。位相差ＡＦ用の像信号の生成方法や、焦点評価値算出に用いる信号の生成方法については後述する。

Ｓ１０３で、カメラＭＰＵ１２５は、補助光が必要な条件であるか否かを判定する。一般的に、照度が低くコントラストが低い被写体に対して、焦点検出する際に、補助光は有効である。そのためカメラＭＰＵ１２５は、Ｓ１０２で取得した位相差ＡＦ用の像信号のコントラスト（明暗差）や平均出力値などを所定の閾値と比較し、コントラストが低い、あるいは照度が低いと判定された場合に、補助光が必要であると判断する。カメラＭＰＵ１２５は、補助光が不要と判定された場合には処理をＳ１０６へ進め、補助光が必要と判定された場合にはＳ１０４、Ｓ１０５を実行してから処理をＳ１０６へ進める。

Ｓ１０４では、カメラＭＰＵ１２５は、補助光発光指示を行い、補助光発光部２００を発光させる。これにより、焦点検出を補助するために、被写体に光学パターンが照射される。その際、カメラＭＰＵ１２５は、補助光の点灯・消灯状態を判別するための補助光フラグを、発光状態を示す「１」とする。

次に、Ｓ１０５では、カメラＭＰＵ１２５は、Ｓ１０２と同様の処理を実行し、すなわち画像処理回路１２４による位相差ＡＦ用の像信号の生成、ＴＶＡＦ部１３０による焦点評価値の算出等を行う。ただし、Ｓ１０２とＳ１０５とでは、撮像光学系を通過する光束に対応する信号の加算処理に際し、撮像素子１２２における垂直方向（Ｙ方向）（第１の方向）における信号の加算数が異なり、加算数はＳ１０５の方が多い。このことを含め、位相差ＡＦ用の像信号及びＴＶＡＦ用の焦点評価値算出に用いる信号の生成方法について図７〜図９を用いて説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、補助光の有無による信号生成の違いを説明するための図である。補助光の有無による信号生成方法はカメラＭＰＵ１２５により制御される。カメラＭＰＵ１２５は、水平方向に位相差検出する信号に対して、垂直方向に信号加算を行う。

図７（ａ）は、１つの焦点検出領域２１８と対応する撮像素子１２２内の領域から読み出された信号出力を、行単位で示している。図７（ａ）の例では、焦点検出領域２１８は、１２行の信号列で構成されている。ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の１行目から１２行目が、それぞれＬａ（１）〜Ｌａ（１２）、Ｌｂ（１）〜Ｌｂ（１２）である。カメラＭＰＵ１２５は、ＴＶＡＦ用に用いる信号を、ＡＦ用Ａ像とＡＦ用Ｂ像の信号の和として取得する。以下では、主として位相差ＡＦ用の像信号の加算について説明するが、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の一対の信号の和を、加算前のＴＶＡＦ用の信号として用いることで、ＴＶＡＦ用の信号の加算方法についても本発明を同様に適用できる。

図７（ｂ）は、補助光を用いない場合の焦点検出信号の生成方法の例を示している。撮像素子１２２の１２行の信号は、上述のとおりベイヤー配列のカラーフィルタにより、偶数行と奇数行とで、含まれる信号出力の分光感度が異なる。本実施の形態では、各行の分光感度を揃えるために、カメラＭＰＵ１２５は、例えば２行単位で加算を行い６行の焦点検出用信号を生成する。例えばＡＦ用Ａ像に関し、１行目の加算後信号Ｌａ＿ｏｆｆ（１）は、下記の数式１で演算される。
［数１］
Ｌａ＿ｏｆｆ（１）＝Ｌａ（１）＋Ｌａ（２）

従って、例えば３行目と４行目の信号が加算され、５行目と６行目の信号が加算される。同様にして、ＡＦ用Ｂ像に関し、カメラＭＰＵ１２５は、例えば２行単位で加算を行い６行の焦点検出用信号を生成する。つまり、補助光を用いない場合、６行の焦点検出用信号が生成される。

カメラＭＰＵ１２５は、生成した６対（ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の６行分）の焦点検出用信号に対して相関演算を行い、６個の相関量の波形を得て、さらにこれら６個の相関量を加算した後、デフォーカス量を算出する（Ｓ１０７で後述する）。

図７（ｃ）は、補助光を用いる場合の焦点検出信号の生成方法の例を示している。カメラＭＰＵ１２５は、補助光を用いる場合、焦点検出信号のＳＮ比改善を目的としてより多くの行を用いた加算を行う。図７（ｃ）の例では、カメラＭＰＵ１２５は、４行単位で加算を行い３行の焦点検出用信号を生成する。例えば１行目の加算後信号Ｌａ＿ｏｎ（１）は、下記の数式２で計算される。
［数２］
Ｌａ＿ｏｎ（１）＝Ｌａ（１）＋Ｌａ（２）＋Ｌａ（３）＋Ｌａ（４）

従って、例えば５〜８行目の信号が加算され、９〜１２行目の信号が加算される。同様にして、ＡＦ用Ｂ像に関し、カメラＭＰＵ１２５は、例えば４行単位で加算を行い３行の焦点検出用信号を生成する。つまり、補助光を用いる場合、３行の焦点検出用信号が生成される。

カメラＭＰＵ１２５は、生成した３対（ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の３行分）の焦点検出用信号に対して相関演算を行い、３個の相関量の波形を得て、さらに、これら３個の相関量を加算した後、デフォーカス量を算出する（Ｓ１０７で後述する）。

このようにして、カメラＭＰＵ１２５は、補助光の有無に応じて、撮像素子１２２からの出力信号の加算と相関量の加算の数の組み合わせを変えることにより、撮像素子上でほぼ等しい領域の信号を用いて焦点検出を行う。焦点検出領域を拡大し過ぎると、種々の距離の被写体に対して焦点検出を行う可能性が高くなり、いわゆる遠近競合により焦点検出精度を損ねてしまう。本実施の形態では、焦点検出領域を不必要に広げなくてよいので、高い焦点検出精度を維持することができる。

図８を用いて、補助光の有無により焦点検出用信号生成の際の加算行数を変更する理由について説明する。図８（ａ）は、補助光発光部２００により投光される光学像の模様、すなわち光学パターンを示している。図８（ａ）において、斜線部が明るく、その他の部分が暗い光学像が投影される。つまり、この光学パターンは、信号出力の加算を行う垂直方向（第１の方向）に略平行な複数のラインから構成される。照射される被写体の距離によって、光学像の大きさ、明暗差、ボケ具合は異なる。この光学パターンは、垂直方向と略平行な明暗差（コントラスト）の境界を有する。図８（ａ）の例では明暗差を生じる境界が４本生じている。

図８（ｂ）は、光学パターンが撮像素子上に結像している様子を示している。図８（ｂ）では、図７（ｃ）で説明した、補助光を発光する場合の信号加算処理が施された焦点検出用信号の行が、重畳して示されている。図８（ｂ）で、補助光の明暗差を生じる境界は垂直方向であり、また、焦点検出用信号の加算方向も垂直方向であり、両者は一致している。

図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す１行目の信号出力を示す図である。図８（ｃ）で、横軸は画素番号、縦軸は信号の強度を示している。上述のとおり、補助光の光学像の境界と焦点検出用信号の加算方向とが垂直方向同士で一致しているため、信号加算しても光学像のコントラストはほとんど低下することはない。一方、信号加算により焦点検出用信号の生成時ＳＮ比は改善される。従って、焦点検出用信号の生成時ＳＮ比の改善を図りながら、高い焦点検出精度を維持することができる。

一方、補助光の光学像の境界と焦点検出用信号の加算方向とが一致しない場合は、次に説明するように焦点検出精度が高くならない。図９（ａ）に、補助光の光学像の境界が垂直方向に対して傾いている場合を示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す１行目の信号出力を示す図である。図８（ｃ）の例に対し、図９（ｂ）の例では、補助光の光学像の明暗差の境界が傾いていることにより、焦点検出用信号の明暗差を示すエッジの本数が４本から２本に減っている。また、焦点検出用信号の明暗差を示すエッジの急峻さ（傾き）も緩やかになっている。これらの事象は、焦点検出用信号の情報量が減っていることを示し、焦点検出精度が低下することにつながる。

なお、図９（ａ）では、補助光の光学像として、明暗差の境界が傾いた場合を説明したが、補助光を用いない場合の被写体の境界の方向は、あらゆる方向をとりうる。一方で、補助光の光学像を投影する場合は、被写体の形状による影響はあるものの、概ね、発光したパターン形状を維持した光学像を受光することができる。そのような理由から、本実施の形態では、補助光の発光の有無により、焦点検出用信号生成の際の行加算の行数を変更している。

このように、カメラＭＰＵ１２５は、補助光の発光を行わない場合は、被写体の明暗差の境界の方向によらず高精度な焦点検出を行うため、補助光の発光を行う場合よりも少ない行数の信号加算を行う。一方、補助光の発光を行う場合は、被写体（補助光の光学像のパターン）の明暗差の境界の方向は垂直方向となる。このことを利用して、カメラＭＰＵ１２５は、より多い行数の加算を行い、被写体の信号（信号中のエッジ本数や急峻さ）を維持しながら、焦点検出信号のＳＮ比の改善を実現している。これにより、補助光の発光の有無によらず、高精度な焦点検出が実現される。

図６のＳ１０６において、カメラＭＰＵ１２５は、信頼性のある焦点評価値のピーク（極大値）が検出されたか否かを判別する。信頼性のあるピークが検出された場合、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出処理を終えるために処理をＳ１０８に進める。なお、焦点評価値のピークの信頼性の算出方法に限定はないが、例えば、特開２０１０−７８８１０号公報の図１０から図１３で説明されているような方法を用いればよい。具体的には、カメラＭＰＵ１２５は、検出されたピークが山の頂点かどうかを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配を、それぞれの閾値と比較して判断する。全ての閾値を満たしていればピークは信頼性があると判定することができる。

本実施の形態では、位相差ＡＦとコントラストＡＦを併用している。そのため、同一の焦点検出領域や他の焦点検出領域で、より至近側の被写体の存在が確認されている場合には、信頼性のある焦点評価値ピークが検出された際であっても、焦点検出を終えずに処理をＳ１０７に進めてもよい。ただし、この場合、信頼性のある焦点評価値ピークに対応するフォーカスレンズ１０４の位置を記憶しておき、Ｓ１０７以降の処理で信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合に、記憶したフォーカスレンズ１０４位置を焦点検出結果とする。つまり、位相差ＡＦで、より信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合は、記憶しておいたコントラストＡＦの結果を採用する。

Ｓ１０７において、位相差ＡＦ部１２９は、画像処理回路１２４から供給された一対の像信号としてのＡＦ用Ａ像とＢ像との相関量を算出する（相関演算を行う）。相関演算は、焦点検出領域２１８ｃｈ、２１８ａｈ，２１８ｂｈごとに、且つ、複数対の像信号に対して行われる（対の数に相当する回数の相関演算を行う）。その後、位相差ＡＦ部１２９は、予め記憶されている換算係数を用いて位相差をデフォーカス量に変換する。ここで、Ｓ１０７で用いられる像信号は、Ｓ１０５を経由している場合はＳ１０５で生成されたものであるが、Ｓ１０５を経由していない場合はＳ１０２で生成されたものである。ＡＦ用Ａ像とＢ像の信号を、Ａ（ｋ）、Ｂ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｐ）と表すと、相関演算で算出する相関量ＣＯＲ（ｈ）は、例えば下記数式３で算出される。

数式３において、Ｗ１は、相関量を算出するウィンドウのサイズ（視野内データ数）に相当し、ｈｍａｘは、対の信号間でウィンドウの位置を変化させる回数（シフトデータ数）に相当する。

複数対のＡ像とＢ像の信号から複数個の相関量が算出された後、カメラＭＰＵ１２５は、下記の数式４で相関量の加算を行う。ここでは一例として、３個の相関量を加算する場合を記載する。

位相差ＡＦ部１２９は、各シフト量ｈについての相関量ＣＯＲ（ｈ）を、相関量同士の加算により求めた後、Ａ像とＢ像の相関が最も高くなるシフト量ｈ、すなわち相関量ＣＯＲが最小となるシフト量ｈの値を求める。なお、相関量ＣＯＲ（ｈ）の算出時におけるシフト量ｈは整数とする。ただし、相関量ＣＯＲ（ｈ）が最小となるシフト量ｈを求める場合には、位相差ＡＦ部１２９は、デフォーカス量の精度を向上させるため、適宜補間処理を行いサブピクセル単位の値（実数値）を求めてもよい。

カメラＭＰＵ１２５は、相関量ＣＯＲの差分値の符号が変化するシフト量ｄｈを、相関量ＣＯＲ（ｈ）が最小となるシフト量ｈとして算出する。まず、位相差ＡＦ部１２９は、相関量の差分値ＤＣＯＲを以下の数式５に従って算出する。
［数５］
ＤＣＯＲ（ｈ）＝ＣＯＲ（ｈ）−ＣＯＲ（ｈ−１）

そして、位相差ＡＦ部１２９は、相関量の差分値ＤＣＯＲを用いて、差分量の符号が変化するシフト量ｄｈを求める。差分量の符号が変化する直前のシフト量ｈの値をｈ１、符号が変化したシフト量ｈの値をｈ２（ｈ２＝ｈ１＋１）とすると、位相差ＡＦ部１２９はシフト量ｄｈを、次の数式６に従って算出する。
［数６］
ｄｈ＝ｈ１＋｜ＤＣＯＲ（ｈ１）｜／｜ＤＣＯＲ（ｈ１）−ＤＣＯＲ（ｈ２）｜

以上のようにして位相差ＡＦ部１２９は、Ａ像とＢ像の相関が最大となるシフト量ｄｈをサブピクセル単位で算出する。なお、２つの１次元像信号の位相差を算出する方法は、ここで説明したものに限らず、公知の任意の方法を用いることができる。

Ｓ１０７では、カメラＭＰＵ１２５は、算出されたデフォーカス量の信頼性も判定し、所定の信頼性を有すると判定された焦点検出領域のデフォーカス量のみを、以後のＡＦ処理で用いる。レンズ枠などによるケラレの影響により、デフォーカス量が大きくなるにつれて、一対の像信号間で検出される位相差は、より多くの誤差を含むようになる。そのため、得られたデフォーカス量が閾値より大きい場合、一対の像信号の形状の一致度が低い場合や、像信号のコントラストが低い場合には、得られたデフォーカス量は所定の信頼性を有さない（信頼性が低い）と判定することができる。以下、得られたデフォーカス量が所定の信頼性を有すると判定された場合に「デフォーカス量が算出できた」と表現する。また、デフォーカス量が何らかの理由で算出できなかった場合や、デフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には「デフォーカス量が算出できない」と表現する。

ここで、上述のように、垂直方向における像信号の加算数は、補助光有り（光学パターンの照射あり）の場合の方が補助光無しの場合よりも多い。従って、Ｓ１０７における相関量の加算においては、像信号の加算数が多いほど、加算後信号の数が少なくなる。

Ｓ１０８で、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出領域を選択する。本実施の形態では、より至近側に被写体が存在することを示す焦点検出領域の検出結果を採用する。これは、一般に主被写体は至近側にいる頻度が高いためである。焦点検出領域の選択方法はこれに限らない。例えば、人物の顔の検出結果や画面の中央の焦点検出領域を優先的に選択するなど、種々の方法が考えられる。

Ｓ１０９で、カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵ１１７を通じて、フォーカスレンズ１０４を、選択した焦点検出領域に関して算出されたデフォーカス量に基づいて駆動する。Ｓ１１０で、カメラＭＰＵ１２５は、補助光の消灯を指示すると共に、補助光フラグを、消灯状態を示す「０」にする。なお、本実施の形態では、合焦位置へのレンズ駆動を終えた後に補助光の消灯を行うようにしたが、消灯のタイミングはこれに限らない。例えば、信頼性の高い焦点検出が得られたら消灯するようにしてもよい。これにより、発光期間を短縮でき、省電力を実現することができる。Ｓ１１１で、カメラＭＰＵ１２５は、フォーカスレンズ１０４の駆動に用いたデフォーカス量を算出した焦点検出領域を表す表示（ＡＦ枠表示）を、表示器１２６で例えばライブビュー画像に重畳表示させて、図６のＡＦ処理を終了する。

上述のとおり、出力信号の加算行数が少ない場合には、多い場合に比べて、相関量の加算数が増える。一方で、補助光の発光時には、出力信号の加算行数が増えるため、被写体に斜め方向の明暗差を有する境界がある場合、焦点検出精度が低下するリスクがある。しかし、補助光を要するのは通常、低照度や低コントラストの被写体の焦点を検出する場合が想定されるので、補助光を発光させても焦点検出精度が低下するリスクが小さい。そこで、低照度等の状況においては、補助光を発光させ、相関演算前の段階で信号加算数を多くしてＳＮ比を向上させることで、高精度な焦点検出を実現することができる。

ところで、光学パターンは、垂直方向に略平行な複数のラインから構成されるとし、補助光の光学像の明暗差の境界が、垂直方向にのみ有する場合を示した。しかし光学パターンの構成はこれに限らない。例えば図１０に例示するように、格子状に、第１の方向（垂直方向）にも第１の方向に略直交する第２の方向（水平方向）にも明暗差の境界を有する光学パターンを採用してもよい。この場合、照射の有無以外が同一条件であれば、次のようにしてもよい。つまり、光学パターンの照射時には非照射時に比し、信号加算方向に略平行な方向（垂直方向）における信号の加算数を多くするという処理を、垂直方向における明暗差の境界が生じる領域（例えば、領域Ｒ２、Ｒ４）において適用してもよい。そして垂直方向における明暗差の境界が生じない領域（例えば、領域Ｒ１、Ｒ３）においては同処理を適用しないとすればよい。

本実施の形態によれば、カメラＭＰＵ１２５は、光学パターンの照射が行われる場合は照射が行われない場合に比し、垂直方向における信号の加算数を多くするよう制御する。ここでいう信号には、位相差ＡＦにおいてはＡＦ用Ａ像（第１信号）、ＡＦ用Ｂ像（第２信号）が該当する。ＴＶＡＦにおいては、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像の和が該当する。また、光学パターンが格子状等の場合には、光学パターンの照射が行われることで垂直方向において光学パターンによる明暗差の境界が生じる領域において、上記制御が適用される。これにより、補助光を用いた場合のコントラスト低下の問題を回避しつつＳＮ比を向上させることができる。よって、補助光照射の有無にかかわらず、高い焦点検出精度を実現することができる。

なお、本実施の形態では、位相差ＡＦやＴＶＡＦのコントラスト検出方向が水平方向で、焦点検出用信号の加算を行う方向が垂直方向である場合を説明した。しかし、焦点検出を水平および垂直方向に行う、いわゆるクロス式焦点検出を行う場合にも、同様に本発明を適用できる。その場合、焦点検出方向が、水平もしくは垂直に選択された後に、焦点検出信号の加算数を決定してもよいし、焦点検出方向に対応して、水平、垂直の個別に焦点検出信号の加算数を決定してもよい。例えば、図８（ａ）のような垂直方向の明暗差を有する補助光の場合には、水平方向のコントラストで焦点検出を行う信号は、加算数をより多くし、垂直方向のコントラストで焦点検出を行う信号は、加算数をより少なくすることが考えられる。

なお、上述のとおり、補助光により形成される光学像の明暗差は、投影される被写体の距離や反射率によって異なる。また、補助光を投光する光学系によって、被写体上で光学像が結像する距離も異なる。従って、被写体の距離や補助光の明るさに応じて、焦点検出信号の加算処理を変更してもよい。そうすることで、より高精度な焦点検出を実現することができる。また、被写体が近い、もしくは、被写体の反射率が高いなどにより、焦点検出信号の明暗差が十分である場合には、明暗差が不十分である場合に比し、行加算の数を減らすことが考えられる。

なお、設計上の補助光の光学像の結像距離と被写体の距離とが近い場合には、光学像の明暗差の境界で、急峻なコントラスト変化を焦点検出信号として取得できると想定される。そのような場合には、焦点検出信号の行加算の数を増やすことが考えられる。被写体の距離は、焦点検出により得られるデフォーカス量と、フォーカスレンズの位置とから、カメラＭＰＵ１２５が算出・決定する。すなわち、カメラＭＰＵ１２５は、光学パターンの照射が行われる場合において、決定された被写体距離と、光学パターンの設計上の結像距離の両者が一致しない場合は、両者が一致する場合に比し、信号加算方向における信号の加算数を少なくするよう制御する。

（他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１２５ カメラＭＰＵ
１２９ 位相差ＡＦ部
２００ 補助光発光部

Claims (8)

1. 撮像光学系を通過する光束に対応する信号を、撮像素子上の第１の方向における異なる位置に対応して複数取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された前記信号を前記第１の方向において加算する加算手段と、
   前記加算手段により加算された信号に基づいて焦点を検出する検出手段と、
   焦点検出を補助する場合に、前記第１の方向と略平行な明暗差の境界を有する光学パターンを被写体へ照射する照射手段と、
   前記光学パターンの照射が行われることで前記第１の方向において前記光学パターンによる前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合は、前記光学パターンの照射が行われない場合に比し、前記加算手段による前記第１の方向における前記信号の加算数を多くするよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記取得手段は、前記信号として、前記撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号及び第２信号を取得し、
   前記加算手段は、前記取得手段により取得された前記第１、第２信号のそれぞれを、前記第１の方向において加算し、
   さらに、前記加算手段による加算後の第１信号と加算後の第２信号との相関量を演算する演算手段を有し、
   前記検出手段は、前記演算手段により演算された相関量に基づいて、前記第１の方向に略直交する第２の方向の位相差を決定し、決定した位相差に基づいて焦点を検出し、
   前記制御手段は、前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合は、前記光学パターンの照射が行われない場合に比し、前記加算手段による前記第１の方向における前記第１、第２信号の加算数を多くするよう制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記検出手段は、前記相関量を前記第１の方向において加算し、加算後の相関量に基づいて前記位相差を決定し、
   前記制御手段は、前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合は、前記光学パターンの照射が行われない場合に比し、前記検出手段による前記第１の方向における前記相関量の加算数を少なくするよう制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合において、前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記明暗差の境界が生じない領域に比し、前記加算手段による前記第１の方向における前記信号の加算数を多くするよう制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記検出手段により検出された焦点に基づき被写体距離を決定する手段を有し、
   前記制御手段は、前記照射手段による前記光学パターンの照射が行われる場合において、決定された被写体距離と前記照射手段による前記光学パターンの設計上の結像距離の両者が一致しない場合は、両者が一致する場合に比し、前記加算手段による前記第１の方向における前記信号の加算数を少なくするよう制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記光学パターンは、前記第１の方向に略平行な複数のラインから構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 焦点検出を補助する場合に、第１の方向と略平行な明暗差の境界を有する光学パターンを被写体へ照射する照射装置を備える撮像装置の制御方法であって、
   撮像光学系を通過する光束に対応する信号を、撮像素子上の前記第１の方向における異なる位置に対応して複数取得し、
   前記取得された前記信号を前記第１の方向において加算し、
   前記加算された信号に基づいて焦点を検出し、
   前記光学パターンの照射が行われることで前記第１の方向において前記光学パターンによる前記明暗差の境界が生じる領域においては、前記照射装置による前記光学パターンの照射が行われる場合は、前記光学パターンの照射が行われない場合に比し、前記第１の方向における前記信号の加算数を多くするよう制御する、ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
   
   
   

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