JP2015102735A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の遠近に応じて焦点検出信号列を適切に分割した後、焦点調節することができる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】焦点検出装置は、焦点検出センサと、一対の焦点検出信号列において対応する焦点検出信号どうしの差を順次算出することによって、複数の差を得る差算出手段と、複数の差に基づいて、一対の焦点検出信号列を第１の一対の部分信号列および第２の一対の部分信号列に分割する分割手段と、第１の一対の部分信号列の位相差量に応じた第１焦点検出用パラメータと、第２の一対の部分信号列の位相差量に応じた第２焦点検出用パラメータとを演算する焦点検出用パラメータ演算手段と、第１焦点検出用パラメータおよび第２焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを、焦点調節に用いられる焦点調節用パラメータとして決定する焦点調節用パラメータ決定手段とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

焦点検出に位相差検出方式を適用したカメラにおいて、撮影画面内で遠くの被写体と近くの被写体が競合している場合などに、予め測距センサの演算に使用する焦点検出信号列を分割して、遠くの被写体および近くの被写体のうちの任意の被写体のデフォーカス量を検出する技術がある。

特開平６−８２６８６号公報

特許文献１によると、焦点検出画素列が複数のブロックに分割されるが、そのブロック境界が必ずしも遠近競合被写体の境界に一致するとは限らないため、焦点検出誤差が生じる場合がある。

（１）請求項１に記載の焦点検出装置は、光学系の一対の瞳領域を通過した一対の光束を受光し、それぞれ複数の焦点検出信号からなる一対の焦点検出信号列を出力する焦点検出センサと、一対の焦点検出信号列において対応する焦点検出信号どうしの差を順次算出することによって、複数の差を得る差算出手段と、差算出手段によって得られた複数の差に基づいて、一対の焦点検出信号列を第１の一対の部分信号列および第２の一対の部分信号列の少なくとも２つの一対の部分信号列に分割する分割手段と、第１の一対の部分信号列の位相差量に応じた第１焦点検出用パラメータと、第２の一対の部分信号列の位相差量に応じた第２焦点検出用パラメータとを演算する焦点検出用パラメータ演算手段と、第１焦点検出用パラメータおよび第２焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを、焦点調節に用いられる焦点調節用パラメータとして決定する焦点調節用パラメータ決定手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項９に記載の焦点検出装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、光学系を通過した光束をマイクロレンズアレイを介して受光し、撮像信号を出力する撮像素子をさらに備え、焦点検出センサは、撮像素子とは別に設けられるか、または撮像素子に含まれ、焦点検出センサが撮像素子とは別に設けられる場合、一対の光束は、一対の瞳領域を通過した後、マイクロレンズアレイまたは再結像光学系を通過してから、焦点検出センサによって受光されることを特徴とする。
（３）請求項１０に記載の撮像装置は、請求項９に記載の焦点検出装置と、光学系と、焦点調節用パラメータ決定手段によって決定された焦点調節用パラメータに基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、焦点調節によって撮像素子の受光面に対して光学系が合焦した際、撮像素子によって出力された撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、遠近競合被写体に対してピントを合わせる際に、被写体の状況に合わせ、被写体の遠近に応じて焦点検出信号列を適切に分割した後、焦点調節することができる。

本発明の一実施の形態における焦点検出装置を有する撮像装置の構成を示す図である。 焦点検出センサおよび焦点検出センサを覆うマイクロレンズアレイを示す図である。 焦点検出画素とマイクロレンズとの対応関係を示す図である。 制御装置によって行われる焦点検出処理のフローチャートである。 焦点検出エリアに２つの被写体像が含まれる一例を示す図である。 制御装置によって行われるデフォーカス量決定処理のフローチャートである。 焦点検出エリア内での焦点検出画素位置に対する一対の焦点検出信号列の焦点検出信号値の変化を表す図である。 一対の焦点検出信号列の相関量の最小値を与える特定のシフト量だけ相対的に一対の焦点検出信号列をシフトさせた状態を表す図である。 一対の焦点検出信号列の分割処理を説明するための図である。 一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の焦点検出信号値の変化を表す図である。 一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の焦点検出信号値の変化を表す図である。 制御装置によって行われる撮像処理のフローチャートである。 焦点検出エリアに３つの被写体像が含まれる一例を示す図である。 焦点検出エリア内での焦点検出画素位置に対する一対の焦点検出信号列の焦点検出信号値の変化を表す図である。 一対の焦点検出信号列の相関量の最小値を与える特定のシフト量だけ相対的に一対の焦点検出信号列をシフトさせた状態を表す図である。 一対の焦点検出信号列の分割処理を説明するための図である。 一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の焦点検出信号値の変化を表す図である。 一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の焦点検出信号値の変化を表す図である。 一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の焦点検出信号値の変化を表す図である。 他の焦点検出装置を有する撮像装置の構成を示す図である。 他の焦点検出装置を有する撮像装置の構成を示す図である。

本発明の一実施の形態における焦点検出装置およびその焦点検出装置を含む撮像装置について、図を用いて説明する。図１は、本実施の形態における焦点検出装置５０を含む撮像装置１００の構成を示す図である。撮像装置１００は、焦点検出装置５０と、液晶表示素子１と、撮像素子２と、撮影光学系４と、レンズ駆動用モータ５と、ハーフミラー７と、焦点調節装置８と、記憶装置１５とを含む。焦点検出装置５０は、焦点検出センサ６と、マイクロレンズアレイ９と、制御装置３とを含む。

撮影光学系４は、被写体像を結像面上に結像させるための光学系である。撮影光学系４は複数のレンズや絞りを含み、それら複数のレンズのうち、焦点調節レンズが、レンズ駆動用モータ５によって、撮影光学系４の光軸１０の方向に移動可能である。

ハーフミラー７は、例えばペリクルミラーのような薄いミラーであって、図１に示すように光軸１０に沿った光路中に位置し、撮影光学系４を通過した入射光束の一部を光軸１０ａの方向、すなわちマイクロレンズアレイ９の方へ反射させるとともに、その入射光束のうちの反射されなかった残りを透過させる。ハーフミラー７によって反射された反射光束は、複数のマイクロレンズが２次元的に配列されることによって構成されたマイクロレンズアレイ９を透過し、焦点検出センサ６へ入射する。ハーフミラー７を透過した透過光束は、撮像素子２へ入射する。マイクロレンズアレイ９は撮影光学系４の結像面に配置され、その位置は撮像素子２の撮像面の位置と等価である。

焦点検出センサ６には、受光した光束に応じて電気的な焦点検出信号を生成する複数の焦点検出画素が配列される。それら複数の焦点検出画素のうち、焦点検出エリア内の一部の焦点検出画素によって構成される一対の焦点検出画素グループが、マイクロレンズアレイ９を介して焦点検出センサ６へ入射する光束のうちの一対の光束を受光して光電変換処理を行うことによって、被写体像に対応する電気的な一対の焦点検出信号列が生成される。詳細について、図３を用いて後述する。焦点検出エリアは、液晶表示素子１が、撮像素子２によって出力される後述する複数の撮像信号に基づくスルー画像を画面表示する際に、そのスルー画像に重畳して画面表示されることとしてもよい。複数の焦点検出エリアが液晶表示素子１に画面表示され、それら表示された複数の焦点検出エリアのうちから１つを、使用者が液晶表示素子１の画面を見ながら指定することとしてもよい。

上述した一対の焦点検出信号列生成の際には、焦点検出センサ６の光電変換制御として、例えば複数の焦点検出画素の露光制御、複数の焦点検出信号の読み出し制御、および／または読み出した複数の焦点検出信号の増幅制御等が、制御装置３によって行われる。焦点検出センサ６によって生成された一対の焦点検出信号列は、制御装置３へ出力される。

制御装置３は、焦点検出センサ６によって出力された一対の焦点検出信号列に基づいて、瞳分割型位相差検出方式により撮影光学系４の焦点検出を行う。制御装置３は、焦点検出により得られる焦点検出用パラメータとして一対の焦点検出信号列の位相差量を検出する。あるいは、その位相差量に応じた焦点検出用パラメータとしてデフォーカス量を演算する。制御装置３は、それらの位相差量またはデフォーカス量に基づいて焦点調節用パラメータを決定し、その決定した焦点調節用パラメータに基づいて、撮影光学系４の焦点調節レンズのレンズ駆動量を演算し、そのレンズ駆動量を焦点調節装置８に送信する。そのレンズ駆動量を受信した焦点調節装置８は、レンズ駆動用モータ５を介して撮影光学系４の焦点調節レンズのレンズ駆動をそのレンズ駆動量だけ行う。制御装置３によって行われる焦点検出処理の詳細については、図４および図６を用いて後述する。

撮影処理の際、ハーフミラー７は、焦点検出センサ６を覆うように跳ね上がることによって、光路から退避するため、撮影光学系４を通過した入射光束のすべてが撮像素子２に入射し、撮像素子２の受光面上に被写体像を結像する。撮像素子２には、複数の撮像画素が２次元状に配列されており、複数の撮像画素がその入射光束を受光し、光電変換を行うことによって、撮影光学系４によって結像された被写体像に対応する電気的な複数の撮像信号を生成する。生成された複数の撮像信号が、撮像素子２によって出力される。

制御装置３は、撮像素子２によって出力された複数の撮像信号に基づいて画像を生成し、その生成した画像を、液晶表示素子１にスルー画像として表示させるとともに、使用者による撮像指示に応じて実行する撮像処理の際に記憶装置１５に記録する。制御装置３によって行われる撮像処理の詳細については、図１２を用いて後述する。

図２は、焦点検出センサ６および焦点検出センサ６を覆うマイクロレンズアレイ９を示す図である。図２（ａ）は、図１に示した光軸１０ａ近傍における焦点検出センサ６およびマイクロレンズアレイ９を拡大表示した様子を示している。焦点検出センサ６には複数の焦点検出画素６０が２次元状に配列される。マイクロレンズアレイ９には複数のマイクロレンズ９０が２次元状に（ハニカム状に）、１００μｍ以下のピッチで配列されている。マイクロレンズ９０の形状を球形で図示しているが、ハニカム状の配列に合わせて六角形であってもよい。

図２（ｂ）は、マイクロレンズアレイ９の直上から見たときの、マイクロレンズアレイ９およびその向こう側の焦点検出センサ６を重ねて表した図である。図２（ｂ）の例では、各マイクロレンズ９０に垂直方向５画素×水平方向５画素からなる複数の焦点検出画素６０が対応している。図１に示した撮影光学系４を通過した入射光束の一部がハーフミラー７によって反射されて到来する反射光束は、マイクロレンズアレイ９を透過して焦点検出センサ６へ入射する。図３を用いて後述するように、各マイクロレンズ９０を透過した光束は、各マイクロレンズ９０に対応する垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素からなる複数の焦点検出画素６０によって受光され、光電変換により電気的な焦点検出信号に変換される。各マイクロレンズ９０に対応する複数の焦点検出画素６０は、垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素に限られない。

図３は、複数の焦点検出画素６０とマイクロレンズ９０との対応関係を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、複数の焦点検出画素６０およびマイクロレンズ９０の平面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示す例では、各マイクロレンズ９０に対応する複数の焦点検出画素６０は、垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素である。それら２５画素の焦点検出画素６０のうちから、上述した一対の焦点検出画素グループが規定される。図３（ａ）に示す各マイクロレンズ９０に対応する垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素の焦点検出画素６０の例では、水平方向の両端に位置する２つの垂直方向の焦点検出画素列のそれぞれに含まれる５つずつの焦点検出画素のうち、中央の３つずつの焦点検出画素が、一対の焦点検出画素グループ６１０ａおよび６１０ｂとして、ハッチングされて示されている。

図３（ｂ）に示す各マイクロレンズ９０に対応する垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素の焦点検出画素６０の例では、水平方向の紙面に向かって左端に位置する垂直方向の焦点検出画素列と、それに隣接する垂直方向の焦点検出画素列とのそれぞれに含まれる５つずつの焦点検出画素のうち、中央の３つずつの焦点検出画素が、一対の焦点検出画素グループ６２０ａおよび６２０ｂのうちの一方の焦点検出画素グループ６２０ａとして、ハッチングされて示されている。水平方向の紙面に向かって右端に位置する垂直方向の焦点検出画素列と、それに隣接する垂直方向の焦点検出画素列とのそれぞれに含まれる５つずつの焦点検出画素のうち、中央の３つずつの焦点検出画素が、一対の焦点検出画素グループ６２０ａおよび６２０ｂのうちの他方の焦点検出画素グループ６２０ｂとして、ハッチングされて示されている。図３（ｂ）に示すように、一対の焦点検出画素グループ６２０ａおよび６２０ｂの各々は、垂直方向に並ぶ３つの焦点検出画素が水平方向に２列隣接して並ぶことによって、合計６個の焦点検出画素を含む。

図３（ｃ）および図３（ｄ）は、それぞれ図３（ａ）および図３（ｂ）に示す垂直方向５画素×水平方向５画素の合計２５画素の焦点検出画素６０およびマイクロレンズ９０の平面図を、２５画素の焦点検出画素６０の中心に位置する焦点検出画素を通って水平方向に延びる一点鎖線Ｓ１およびＳ２で切ったときの断面図である。図３（ｃ）において、一対の焦点検出画素グループ６１０ａおよび６１０ｂは、撮影光学系４の一対の瞳領域およびマイクロレンズ９０を通過する一対の光束１１および１２を受光し、光電変換により電気的な一対の焦点検出信号を生成する。図３（ａ）には、２５画素の焦点検出画素６０およびマイクロレンズ９０の組合せが５組、例示されている。したがって、５つの焦点検出画素グループ６１０ａによって生成される５つの焦点検出信号を含む焦点検出信号列と、５つの焦点検出画素グループ６１０ｂによって生成される５つの焦点検出信号を含む焦点検出信号列とが得られ、それら２つの焦点検出信号列が一対の焦点検出信号列を形成する。同様に、図３（ｄ）において、一対の焦点検出画素グループ６２０ａおよび６２０ｂは、撮影光学系４の一対の瞳領域およびマイクロレンズ９０を通過する一対の光束１３および１４を受光し、光電変換により電気的な一対の焦点検出信号を生成する。図３（ｂ）には、２５画素の焦点検出画素６０およびマイクロレンズ９０の組合せが５組、例示されている。したがって、５つの焦点検出画素グループ６２０ａによって生成される５つの焦点検出信号列と、５つの焦点検出画素グループ６２０ｂによって生成される５つの焦点検出信号列とが得られ、それら２つの焦点検出信号列が一対の焦点検出信号列を形成する。

こうして得られた一対の焦点検出信号列の位相差、あるいは位相差に基づいて演算されるデフォーカス量に基づいて、撮影光学系４の焦点調節を行うことができる。なお、図３（ｃ）に示す一対の焦点検出画素グループ６１０ａおよび６１０ｂ相互間の距離は、図３（ｄ）に示す一対の焦点検出画素グループ６２０ａおよび６２０ｂ相互間の距離よりも大きい。したがって、図３（ｃ）に示す一対の光束１１および１２が成す開き角の大きさは、図３（ｄ）に示す一対の光束１３および１４が成す開き角の大きさよりも大きい。いずれの場合であっても本発明を適用することは可能であるが、開き角の大きさが大きい方が、後述する遠近競合に起因する焦点検出信号値の変化の違いが検出されやすいため、図３（ｃ）に示すような開き角の大きな構成が採用できる場合に本発明を適用することが好ましい。

図４は、制御装置３によって行われる焦点検出処理のフローチャートである。制御装置３は、例えばＣＰＵおよびメモリによって構成されるコンピュータである。そのＣＰＵがメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することによって、図４に示す焦点検出処理を構成する各ステップの処理が行われる。

図４に示す焦点検出処理を構成する各ステップの処理について、図５に示す撮影画面２５０の例を用いて説明する。図５において、撮影画面２５０には、撮影光学系４によって結像される２つの被写体像、すなわち樹木を含む背景の被写体像２１０と、人物の被写体像２２０とが含まれている。撮影画面２５０には、焦点検出エリア２００も表示されており、その焦点検出エリア２００の中にも、撮像装置１００から遠くに位置する樹木を含む背景の被写体像２１０と、近くに位置する人物の被写体像２２０とが含まれている。撮影画面２５０には、通常は複数の焦点検出エリア２００が表示されるが、図５の撮影画面２５０においては、後述する図４のステップＳ１０１で使用者によって指定された１個の焦点検出エリア２００だけを例示している。

ステップＳ１０１において、制御装置３は、使用者によって不図示の操作部材を介して本焦点検出処理が開始されるとともに焦点検出エリア２００が指定されたか否かを判定する。否定判定の場合は、肯定判定がなされるまでステップＳ１０１の処理が繰り返される。肯定判定の場合、制御装置３は、指定された焦点検出エリア２００を対象とした本処理をステップＳ１０２へ進める。上述した操作部材は例えば自動焦点検出起動スイッチであって、本処理は、その自動焦点検出起動スイッチがオンに設定されることによって開始される。あるいは、その操作部材はシャッターレリーズボタンであって、本処理は、そのシャッターレリーズボタンが半押し状態に設定されることによって開始される。

ステップＳ１０２において、制御装置３は、焦点検出センサ６の光電変換制御を行う。焦点検出センサ６の光電変換制御としては、例えば、焦点検出センサ６に配置された複数の焦点検出画素６０の露光制御、複数の焦点検出信号の読み出し制御、および／または読み出した複数の焦点検出信号の増幅制御等が行われる。

ステップＳ１０３において、制御装置３は、ステップＳ１０２で読み出された複数の焦点検出信号に基づいて、一対の焦点検出信号列を取得する。

ステップＳ１０４において、制御装置３は、焦点調節用デフォーカス量を決定するためのデフォーカス量決定処理を行う。デフォーカス量決定処理の詳細については、図６を用いて後述する。

ステップＳ１０５において、制御装置３は、ステップＳ１０４で決定された焦点調節用デフォーカス量がほぼ０であるか否かに基づいて、撮影光学系４が合焦位置にあるか否かを判定する。肯定判定の場合、本処理は終了する。否定判定の場合、本処理はステップＳ１０６へ進む。なお、ステップＳ１０４で決定された焦点調節用デフォーカス量の信頼性判定を制御装置３が行うことによって、信頼性が低く、焦点検出可能でないと判定された場合はスキャン動作をすることとしてもよい。既に焦点調節レンズ駆動開始後に被写体像が焦点検出エリア２００内から消えた場合には、直近に検出されていた焦点調節用デフォーカス量に基づいて焦点調節レンズのレンズ駆動を行ってから本処理を終了させてもよい。

ステップＳ１０６において、制御装置３は、ステップＳ１０４で決定された焦点調節用デフォーカス量に基づいて、撮影光学系４のレンズ駆動量を演算する。

ステップＳ１０７において、制御装置３は、ステップＳ１０６で演算されたレンズ駆動量を焦点調節装置８に送信し、焦点調節装置８にレンズ駆動用モータ５を介した撮影光学系４のレンズ駆動を行わせるように、焦点調節装置８を制御する。ステップＳ１０７の処理が完了すると、本処理はステップＳ１０１へ戻る。

図６は、図４のステップＳ１０４で制御装置３によって行われるデフォーカス量決定処理の詳細を示すフローチャートである。図４のステップＳ１０３で取得された一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝とする。一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相対的な位相シフト量ｋの初期値は０である。一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の位相差量に上記位相シフト量ｋの大きさを近づければ近づけるほど、一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相関は高くなる（ｋ＝ｉ−ｊ）。一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相関が最も高いとき、次式（１）で表される一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相関値Ｃ（ｋ）は最小値を示す。式（１）の右辺の積算は、一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の信号数分だけ行われる。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜ （１）

ステップＳ２０１において、制御装置３は、図４のステップＳ１０３で取得された一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の位相を相対的に所定シフト量ずつシフトさせながら相関量Ｃ（ｋ）を順次演算することによって、相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを特定する。制御装置３は、その最小値を与える一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の特定のシフト量Ｘ０を取得し、その特定のシフト量Ｘ０に基づいて焦点検出量パラメータとしてのデフォーカス量Ｄ０を演算する。

ステップＳ２０２において、制御装置３は、ステップＳ２０１で特定された相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎが、所定閾値Ｃ（ｋ）＿ｔｈよりも小さいか否かを判定する。肯定判定の場合、制御装置３は、本処理をステップＳ２０８へ進める。図５に示すように、焦点検出エリア２００の中に遠くの被写体像と近くの被写体像とが含まれているような場合は、相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを与える特定のシフト量分（Ｘ０）だけ一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相対的な位相をシフトさせても、一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝が焦点検出エリア内全体にわたって一致することとはならず、部分的に一致しない区間が生じる（図８を用いて後述する）。したがって、相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎは０から離れる。逆に、焦点検出エリア２００の中に遠くの被写体像と近くの被写体像との混在が生じていない場合や、遠くの被写体像と近くの被写体像との距離差が僅かである場合は、相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎは０に近づく。このような場合には本発明を適用する必要が無いため、ステップＳ２０２で否定判定がなされた場合、制御装置３は、本処理をステップＳ２０３へ進める。

ステップＳ２０３において、制御装置３は、樹木を含む背景の被写体像２１０および人物の被写体像２２０を含む被写体像の明るさが、図４のステップＳ１０１で指定された焦点検出エリア２００内で、所定の明るさよりも暗いか否かを判定する。肯定判定の場合、すなわち被写体像の明るさが所定の明るさよりも暗い場合、図４のステップＳ１０２で大きな増幅度で増幅制御が行われている可能性がある。大きな増幅度で増幅制御が行われると、焦点検出信号に重畳されるノイズも増幅されてしまう。このような場合には、ステップＳ２０４の説明で後述する焦点検出信号どうしの差の算出に誤差が生じやすくなるため、本発明の適用を行わないこととするため、制御装置３は、本処理をステップＳ２０８へ進める。ステップＳ２０３で否定判定がなされる場合、制御装置３は、本処理をステップＳ２０４へ進める。

図６のステップＳ２０３における明るさの判定指標としては、例えば図４のステップＳ１０２で行われる増幅制御の増幅度の大きさを用いる。その増幅度が所定値未満のとき、制御装置３は、被写体像全体の明るさが所定の明るさよりも暗くないと判定し、すなわちステップＳ２０３で否定判定がなされる。

ステップＳ２０４において、制御装置３は、ステップＳ２０１で取得された特定のシフト量Ｘ０だけ相対的にシフトさせた一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝、すなわち相関が最も高い状態にシフトされた一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝における対応する焦点検出信号どうしの差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜を順次算出することによって、複数の差を得る。

ステップＳ２０５において、制御装置３は、ステップＳ２０１で取得された特定のシフト量Ｘ０だけ相対的にシフトさせた一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝を、遠くの被写体像（樹木を含む背景の被写体像２１０）に対応する一対の部分信号列および近くの被写体像（人物の被写体像２２０）に対応する一対の部分信号列という二対の部分信号列に分割する。例えば、制御装置３は、ステップＳ２０４で差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が順次算出されることによって得られた複数の差の各々が、それら複数の差の平均値以上か否かに基づいて、ステップＳ２０５における分割処理を行う。詳細については、図９を用いて後述する。

ステップＳ２０６において、制御装置３は、ステップＳ２０５で得られた二対の部分信号列の各対の部分信号列間の位相差量を算出する。こうして算出される二対の部分信号列のそれぞれに対応する２つの位相差量Ｘ１およびＸ２は、焦点検出用パラメータの一種である。したがって、これら２つの位相差量Ｘ１およびＸ２に基づいてステップＳ２０７以降の処理を行うことも可能だが、ここではさらに、制御装置３は、それら２つの位相差量Ｘ１およびＸ２に基づいて２つのデフォーカス量Ｄ１およびＤ２を演算する。二対の部分信号列のそれぞれに対応する２つのデフォーカス量Ｄ１およびＤ２もまた、焦点検出用パラメータの一種である。

ステップＳ２０７において、制御装置３は、ステップＳ２０６において演算された２つのデフォーカス量Ｄ１およびＤ２のうち、至近側のデフォーカス量を、焦点調節用デフォーカス量として決定する。撮像装置１００から最も至近の被写体に対する撮影光学系４の合焦位置は、撮影光学系４から最も離れた位置に位置するという点に基づき、至近側のデフォーカス量は特定される。ステップＳ２０６において演算された２つのデフォーカス量Ｄ１およびＤ２のうち、近くの被写体像（人物の被写体像２２０）に対応するデフォーカス量が至近側のデフォーカス量である。ステップＳ２０７の処理が完了すると本処理は終了し、制御装置３は、図４の焦点検出処理をＳ１０５へ進める。

ステップＳ２０２またはＳ２０３で肯定判定がなされた場合に行われるステップＳ２０８において、制御装置３は、ステップＳ２０１で取得された一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の特定のシフト量Ｘ０に基づいて演算されたデフォーカス量Ｄ０を焦点調節用デフォーカス量として決定する。ステップＳ２０８の処理が完了すると本処理は終了し、制御装置３は、図４の焦点検出処理をＳ１０５へ進める。

図７は、図５に示す撮影画面２５０の例に対応し、水平方向に５０画素程度の長さを有する焦点検出エリア２００内での焦点検出画素位置に対する一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の焦点検出信号値の変化を表す図である。図７に示す一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝である一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂは、図４のステップＳ１０３で取得された一対の焦点検出信号列に対応する。図７において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１〜１３の区間３１０は、図５に示す撮像装置１００から近い位置の人物の被写体像２２０に対応し、この区間では、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂのうちの一方の焦点検出信号列６５５ａの位相が、他方の焦点検出信号列６５５ｂの位相よりも進んでいる。図７において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１４〜４６の区間３２０は、図５に示す撮像装置１００から遠い位置の樹木を含む背景の被写体像２１０に対応し、この区間では、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂのうちの一方の焦点検出信号列６５５ａの位相が、他方の焦点検出信号列６５５ｂの位相よりも遅れている。一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂに対して、図６のステップＳ２０１において行われる特定のシフト量分（Ｘ０）の位相の相対的なシフトによって相関量Ｃ（ｋ）が最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを示したときの一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝である一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂは、図８に例示される。

図８は、一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを与える特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図７の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせた状態を表す図である。図７に示す人物の被写体像２２０に対応する区間３１０よりも樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０において、コントラストが、より高いために、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂの相関が、より高いとする。その場合、図６のステップＳ２０１において取得される特定のシフト量Ｘ０は、樹木を含む背景の被写体像２１０の影響を大きく受ける場合があるため、特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図７の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせると、図８に示すように、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１４〜４６の区間３２０では、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂは一致した状態に近くなる場合がある。図８に示すように、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１〜１３の区間３１０では、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂの間には位相差が生じている。焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００を、焦点検出画素位置１３と１４との間において、上述した人物の被写体像２２０に対応する区間３１０と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０とに分断する境界３５０の特定方法を、図９を用いて説明する。

図９は、図７に示す一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の分割処理を説明するための図であって、図６のステップＳ２０４の処理に対応する。図９は、特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図７の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせた図８の状態において、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂにおける対応する焦点検出信号どうしの差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜を順次算出することによって、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置毎に得られた複数の差６７１の変動を表している。

焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００の中で、上述した樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置の変化に対する差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜の変動は概ね小さい。上述した人物の被写体像２２０に対応する区間３１０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置が１画素ずつ増加するたびに差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が激しく増減している。焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００にわたる複数の差６７１の平均値を求めると、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０では、平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜は存在しないが、人物の被写体像２２０に対応する区間３１０では、平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が多い。したがって、図９において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置の変化に対して、複数の差６７１の各々が、それら複数の差６７１の平均値未満で推移する区間、すなわち焦点検出画素位置１４〜４６の区間を区間３２０として特定することができるとともに、焦点検出画素位置１３および１４の間に境界３５０が位置するというように境界３５０を特定することができる。全体の区間３００のうち、境界３５０を挟んで区間３２０とは反対側の区間である焦点検出画素位置１〜１３の区間を区間３１０として特定することができる。この結果に基づき、図６のステップＳ２０５において、現在の焦点状態を表す図７に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１３の区間３１０の一対の部分信号列と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間３２０の一対の部分信号列とに分割することができる。

図１０は、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１３の区間の一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の、一対の部分信号列６６１ａおよび６６１ｂの焦点検出信号値の変化を表す図である。上述したように、図６のステップＳ２０５において、図７に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを分割することによって、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１３の区間の一対の部分信号列が得られる。人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１３の区間の一対の部分信号列の位相をシフトしながら相関演算を行うことによって、一対の部分信号列の位相差量Ｘ１が得られる。人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１３の区間の一対の部分信号列を位相差量Ｘ１だけ相対的にシフトさせた様子を示したのが図１０である。図６のステップＳ２０６では、その位相差量Ｘ１に基づいてデフォーカス量Ｄ１が演算される。

図１１は、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間の一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の、一対の部分信号列６６２ａおよび６６２ｂの焦点検出信号値の変化を表す図である。上述したように、図６のステップＳ２０５において、図７に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを分割することによって、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間の一対の部分信号列が得られる。樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間の一対の部分信号列の位相をシフトしながら相関演算を行うことによって、一対の部分信号列の位相差量Ｘ２が得られる。樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間の一対の部分信号列を位相差量Ｘ２だけ相対的にシフトさせた様子を示したのが図１１である。図６のステップＳ２０６では、その位相差量Ｘ２に基づいてデフォーカス量Ｄ２が演算される。

図１２は、制御装置３によって行われる撮像処理のフローチャートである。上述したように、制御装置３は、例えばＣＰＵおよびメモリによって構成されるコンピュータである。そのＣＰＵがメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することによって、図１２に示す撮像処理を構成する各ステップの処理が行われる。

ステップＳ５０１において、制御装置３は、使用者によって操作部材を介して撮像指示があったか否かを判定する。否定判定の場合は、肯定判定がなされるまでステップＳ５０１の処理が繰り返される。肯定判定の場合、制御装置３は、本処理をステップＳ５０２へ進める。操作部材は、例えばシャッターレリーズボタンであって、そのシャッターレリーズボタンが全押し状態に設定されると、ステップＳ５０１で肯定判定がなされる。

ステップＳ５０２において、制御装置３は、撮像素子２の光電変換制御を行う。撮像素子２の光電変換制御としては、例えば、撮像素子２に配置された複数の撮像画素の露光制御、複数の撮像信号の読み出し制御、および／または読み出した複数の撮像信号の増幅制御等が行われる。

ステップＳ５０３において、制御装置３は、ステップＳ５０２で読み出され、かつ増幅制御が行われた複数の撮像信号を取得する。

ステップＳ５０４において、制御装置３は、ステップＳ５０３で取得された複数の撮像信号に基づいて画像を生成する。

ステップＳ５０５において、制御装置３は、ステップＳ５０４で生成された画像を記憶装置１５に記録する。ステップＳ５０５の処理が完了すると、本処理は終了する。

本実施の形態における焦点検出装置５０は、上述したように焦点検出センサ６と、制御装置３とを含む。焦点検出センサ６は、撮影光学系４の一対の瞳領域を通過した一対の光束を受光し、それぞれ複数の焦点検出信号からなる一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを出力する。制御装置３は、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂにおいて対応する焦点検出信号どうしの差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜を順次算出することによって、複数の差６７１を得る。制御装置３は、得られた複数の差６７１に基づいて、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを、撮像装置１００から近くに位置する人物の被写体像２２０に対応する一対の部分信号列、および撮像装置１００から遠くに位置する樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する一対の部分信号列の、少なくとも２つの一対の部分信号列に分割する。制御装置３は、人物の被写体像２２０に対応する一対の部分信号列の位相差量Ｘ１に応じたデフォーカス量Ｄ１と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する一対の部分信号列の位相差量Ｘ２に応じたデフォーカス量Ｄ２とを演算する。制御装置３は、デフォーカス量Ｄ１およびＤ２のうちのいずれか一つを、焦点調節に用いられる焦点調節用デフォーカス量として決定する。したがって、撮像装置１００から遠くに位置する樹木を含む背景の被写体像２１０および撮像装置１００から近くに位置する人物の被写体像２２０のいずれか一方にピントを合わせることができる。

制御装置３は、デフォーカス量Ｄ１およびＤ２をそれぞれ演算し、デフォーカス量Ｄ１およびＤ２のうちの至近側のデフォーカス量を、焦点調節用デフォーカス量として決定する。したがって、撮像装置１００から近くに位置する人物の被写体像２２０にピントを合わせることができる。

−−−変形例−−−
（１）上述した実施の形態においては、図５に示すように、焦点検出エリア２００に２つの被写体像が含まれる例に本発明を適用したが、焦点検出エリア２００に３つ以上の被写体像が含まれる場合であっても本発明を適用することができる。これについて、図１３を用いて説明する。

図１３は、撮影画面２５０内の焦点検出エリア２００に３つの被写体像２１０、２２０および２３０が含まれる一例を示す図である。撮影画面２５０および焦点検出エリア２００には、樹木を含む背景の被写体像２１０と、人物の被写体像２２０と、もう一人の人物の被写体像２３０とが含まれている。撮影画面２５０には、通常は複数の焦点検出エリア２００が表示されるが、図１３の撮影画面２５０においては、使用者によって指定された１個の焦点検出エリア２００だけを例示している。図１３に示す例をもとに、制御装置１８による焦点検出処理を、図１４〜図１９を用いて説明する。

図１４は、図１３に示す撮影画面２５０の例に対応し、水平方向に５０画素程度の長さを有する焦点検出エリア２００内での焦点検出画素位置に対する一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の焦点検出信号値の変化を表す図である。図１４に示す一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝である一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂは、図４のステップＳ１０３に準じる処理で取得される一対の焦点検出信号列に対応する。図１４において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１〜１２の区間３１０は、図１３に示す撮像装置１００から近い位置の人物の被写体像２２０に対応し、この区間では、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂのうちの一方の焦点検出信号列６５５ａの位相が、他方の焦点検出信号列６５５ｂの位相よりも遅れている。図１４において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１３〜２８の区間３２０は、図１３に示す撮像装置１００から遠い位置の樹木を含む背景の被写体像２１０に対応し、この区間では、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂのうちの一方の焦点検出信号列６５５ａの位相が、他方の焦点検出信号列６５５ｂの位相よりも進んでいる。図１４において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置２９〜４６の区間３３０は、図１３に示す撮像装置１００から最も近い位置のもう一人の人物の被写体像２３０に対応し、この区間では、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂのうちの一方の焦点検出信号列６５５ａの位相が、他方の焦点検出信号列６５５ｂの位相よりも大きく遅れている。一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂに対して、図６のステップＳ２０１に準じた処理において行われる特定のシフト量分（Ｘ０）の位相の相対的なシフトによって相関量Ｃ（ｋ）が最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを示したときの一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝である一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂは、図１５に例示される。

図１５は、一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の相関量Ｃ（ｋ）の最小値Ｃ（ｋ）＿ｍｉｎを与える特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図１４の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせた状態を表す図である。図１３において、焦点検出エリア２００の水平方向において、紙面に向かって焦点検出エリア２００の左側に人物の被写体像２２０が位置し、中央に樹木を含む背景の被写体像２１０が位置し、右側にもう一人の人物の被写体像２３０が位置する。図１４に示す人物の被写体像２２０に対応する区間３１０およびもう一人の人物の被写体像２３０に対応する区間３３０よりも樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０において、コントラストが、より高いために、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂの相関が、より高いとする。その場合、図６のステップＳ２０１に準じた処理において取得される特定のシフト量Ｘ０は、樹木を含む背景の被写体像２１０の影響を大きく受ける場合がある。その場合、特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図１４の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせると、図１５に示すように、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１３〜２８の区間３２０において、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂが一致した状態に近くなる場合がある。

図１５に示すように、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置１〜１２の区間３１０では、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂの間には位相差が生じている。図１５に示すように、もう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置２９〜４６の区間３３０では、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂの間には位相差が生じている。焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００を、焦点検出画素位置１２と１３との間において、上述した人物の被写体像２２０に対応する区間３１０と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０とに分断する境界３５０と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０と、もう一人の人物の被写体像２３０に対応する区間３３０とに分断する境界３６０との特定方法を、図１６を用いて説明する。

図１６は、図１４に示す一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝の分割処理を説明するための図であって、図６のステップＳ２０４に準じた処理に対応する。図１６は、特定のシフト量Ｘ０だけ相対的に図１４の一対の焦点検出信号列｛ａ［ｉ］｝および｛ｂ［ｊ］｝をシフトさせた図１５の状態において、一対の焦点検出信号列６６０ａおよび６６０ｂにおける対応する焦点検出信号どうしの差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜を順次算出することによって、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置毎に得られた複数の差６７１の変動を表している。焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００の中で、上述した樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置の変化に対する差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜の変動は概ね小さい。

上述した人物の被写体像２２０に対応する区間３１０およびもう一人の人物の被写体像２３０に対応する区間３３０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置が１画素ずつ増加するたびに差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が激しく増減している。焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００にわたる複数の差６７１の平均値を求めると、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０では、平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜は存在しないが、人物の被写体像２２０に対応する区間３１０およびもう一人の人物の被写体像２３０に対応する区間３３０では、平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が多い。したがって、図１６において、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置の変化に対して、複数の差６７１の各々が、それら複数の差６７１の平均値未満で推移する区間、すなわち焦点検出画素位置１３〜２８の区間を区間３２０として特定することができるとともに、焦点検出画素位置１２および１３の間に境界３５０が位置し、かつ焦点検出画素位置２８および２９の間に境界３６０が位置するというように境界３５０および３６０を特定することができる。全体の区間３００のうち、境界３５０を挟んで区間３２０とは反対側の区間である焦点検出画素位置１〜１２の区間を区間３１０として特定し、境界３６０を挟んで区間３２０とは反対側の区間である焦点検出画素位置２９〜４６の区間を区間３３０として特定することができる。この結果に基づき、図６のステップＳ２０５に準じて行うことが可能な三分割の処理において、現在の焦点状態を表す図１４に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１２の区間の一対の部分信号列と、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１３〜２８の区間の一対の部分信号列と、もう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出画素位置２９〜４６の区間の一対の部分信号列とに分割することができる。

図１７は、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１２の区間の一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の、一対の部分信号列６６１ａおよび６６１ｂの焦点検出信号値の変化を表す図である。上述したように、図６のステップＳ２０５に準じて行うことが可能な三分割の処理において、図１４に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを分割することによって、人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１２の区間の一対の部分信号列が得られる。人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１２の区間の一対の部分信号列の位相をシフトしながら相関演算を行うことによって、一対の部分信号列の位相差量Ｘ１が得られる。人物の被写体像２２０に対応する焦点検出画素位置１〜１２の区間の一対の部分信号列を位相差量Ｘ１だけ相対的にシフトさせた様子を示したのが図１７である。図６のステップＳ２０６に準じた処理において、その位相差量Ｘ１に基づいてデフォーカス量Ｄ１が演算される。

図１８は、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１３〜２８の区間の一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の、一対の部分信号列６６２ａおよび６６２ｂの焦点検出信号値の変化を表す図である。上述したように、図６のステップＳ２０５に準じて行うことが可能な三分割の処理において、図１４に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを分割することによって、樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１３〜２８の区間の一対の部分信号列が得られる。樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１３〜２８の区間の一対の部分信号列の位相をシフトしながら相関演算を行うことによって、一対の部分信号列の位相差量Ｘ２が得られる。樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１３〜２８の区間の一対の部分信号列を位相差量Ｘ２だけ相対的にシフトさせた様子を示したのが図１８である。図６のステップＳ２０６に準じた処理において、その位相差量Ｘ２に基づいてデフォーカス量Ｄ２が演算される。

図１９は、もう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出画素位置２９〜４６の区間の一対の部分信号列における相関量が最小値をとる際の、一対の部分信号列６６３ａおよび６６３ｂの焦点検出信号値の変化を表す図である。上述したように、図６のステップＳ２０５に準じて行うことが可能な三分割の処理において、図１４に示す一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを分割することによって、もう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出画素位置２９〜４６の区間の一対の部分信号列が得られる。そのもう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出画素位置２９〜４６の区間の一対の部分信号列の位相をシフトしながら相関演算を行うことによって、一対の部分信号列の位相差量Ｘ３が得られる。そのもう一人の人物の被写体像２３０に対応する焦点検出画素位置２９〜４６の区間の一対の部分信号列を位相差量Ｘ３だけ相対的にシフトさせた様子を示したのが図１９である。図６のステップＳ２０６に準じた処理において、その位相差量Ｘ３に基づいてデフォーカス量Ｄ３が演算される。

（２）上述した一実施の形態の図６のステップＳ２０５において、制御装置３は、ステップＳ２０４で差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が順次算出されることによって図９に示すように得られた複数の差６７１の各々が、それら複数の差６７１の平均値以上か否かに基づいて、ステップＳ２０５における分割処理を行う。しかし、他の方法を用いてもよい。例えば、制御装置３は、複数の差６７１の微分値を計算する。微分値は、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置が互いに隣接する２つの差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜どうしの差をとる計算を、焦点検出画素位置１〜４６の全範囲にわたって行うことによって得られる。

上述したように、図９を参照すると、焦点検出エリア２００の水平方向での全体の区間３００の中で、上述した樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する区間３２０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置の変化に対する差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜の変動は概ね小さい。したがって、この区間３２０における微分値の大きさは０に近い所定値未満である。上述した人物の被写体像２２０に対応する区間３１０では、焦点検出エリア２００内での水平方向の焦点検出画素位置が１画素ずつ増加するたびに差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が激しく増減している。したがって、この区間３１０における微分値の大きさは上述した所定値以上である。すなわち、図６のステップＳ２０５において、制御装置３は、ステップＳ２０４で得られた複数の差６７１において互いに隣接する差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜どうしの差である微分値の大きさが所定値未満であるか否かに基づいて、一対の焦点検出信号列６５５ａおよび６５５ｂを、撮像装置１００から近くに位置する人物の被写体像２２０に対応する一対の部分信号列、および撮像装置１００から遠くに位置する樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する一対の部分信号列に分割することとしてもよい。

（３）上述した一実施の形態の図６のステップＳ２０３において、制御装置３は、樹木を含む背景の被写体像２１０および人物の被写体像２２０を含む被写体像全体の明るさが所定の明るさよりも暗いか否かを判定する。上述したように、被写体像全体の明るさが所定の明るさよりも暗い場合においては、焦点検出信号に重畳されるノイズも増幅されてしまうため、ステップＳ２０３の処理を行わずにステップＳ２０４において複数の差が得られると、図９における樹木を含む背景の被写体像２１０に対応する焦点検出画素位置１４〜４６の区間においても、平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が含まれることとなる。したがって、制御装置３は、ステップＳ２０３の処理を行わずに、ステップＳ２０４において、焦点検出エリア２００の水平方向での区間３００全体にわたって平均値以上の値を示す差の絶対値｜ａ［ｉ］−ｂ［ｊ］｜が存在すると判定した場合に、本処理をステップＳ２０８へ進めることとしてもよい。

（４）上述した実施の形態においては、図６のステップＳ２０６およびＳ２０７において、制御装置３は、二対の部分信号列のそれぞれに対応する２つの位相差量Ｘ１およびＸ２に基づいて演算される２つのデフォーカス量Ｄ１およびＤ２のうち、至近側のデフォーカス量を、焦点調節用デフォーカス量として決定する。しかし、制御装置３は、二対の部分信号列のそれぞれに対応する２つの位相差量Ｘ１およびＸ２のうちの至近側の位相差量に基づいて演算される１つのデフォーカス量を、焦点調節用デフォーカス量として決定してもよい。

（５）上述した実施の形態においては、図４のステップＳ１０５において、制御装置３は、ステップＳ１０４で決定された焦点調節用デフォーカス量がほぼ０であるか否かに基づいて、撮影光学系４が合焦位置にあるか否かを判定する。しかし、ステップＳ１０６を先に行って、ステップＳ１０６で演算された撮影光学系４のレンズ駆動量がほぼ０であるか否かに基づいて、撮影光学系４が合焦位置にあるか否かを判定することとしてもよい。

（６）上述した実施の形態においては、図４のステップＳ１０６およびＳ１０７において、制御装置３は、焦点調節用デフォーカス量に基づき、撮影光学系４のレンズ駆動による焦点調節制御を行っている。しかし、制御装置３は、焦点調節用デフォーカス量に基づき、撮像素子２を駆動することによって焦点調節制御を行ってもよい。

（７）本発明は、図１に示したマイクロレンズアレイ９に覆われた焦点検出センサ６を有する焦点検出装置５０だけでなく、ハーフミラー７を透過後にさらにサブミラー７０に反射されて再結像光学系１７を通過した光束を受光する焦点検出センサ１６を有する焦点検出装置５０や、マイクロレンズアレイ１９に覆われた焦点検出センサを含む撮像素子２を有する焦点検出装置５０に対しても適用することができる。図２０は、ハーフミラー７を透過後にさらにサブミラー７０に反射されて再結像光学系１７を通過した光束を受光する複数の焦点検出画素が配列された焦点検出センサ１６を有する焦点検出装置５０を有する撮像装置１００の構成を示す図である。図２１は、マイクロレンズアレイ１９に覆われた焦点検出センサを含む撮像素子２を有する焦点検出装置５０を有する撮像装置１００の構成を示す図である。すなわち、マイクロレンズアレイ１９に覆われた撮像素子２には、複数の焦点検出信号を生成する複数の焦点検出画素と、複数の撮像信号を生成する複数の撮像画素とが、混在して配列されている。図２０および図２１において、図１と共通する符号が付された部分については、図１に示す撮像装置１００と同様であるため、説明を省略する。

図２１に示す撮像装置１００においては、図６のステップＳ２０３における明るさの判定指標として、撮像素子２による撮像処理の際のＩＳＯ感度の大きさを用いることとしてもよい。そのＩＳＯ感度が所定値未満のとき、制御装置３は、被写体像全体の明るさが所定の明るさよりも暗くないと判定し、すなわちステップＳ２０３で否定判定がなされる。

上述した実施の形態および変形例を組み合わせてもよい。本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

１ 液晶表示素子、２ 撮像素子、３ 制御装置、４ 撮影光学系、
５ レンズ駆動用モータ、６ 焦点検出センサ、７ ハーフミラー、
８ 焦点調節装置、９ マイクロレンズアレイ、１０ 光軸、
１５ 記憶装置、１６ 焦点検出センサ、１７ 再結像光学系、
１９ マイクロレンズアレイ、５０ 焦点検出装置、７０ サブミラー

Claims (10)

1. 光学系の一対の瞳領域を通過した一対の光束を受光し、それぞれ複数の焦点検出信号からなる一対の焦点検出信号列を出力する焦点検出センサと、
   前記一対の焦点検出信号列において対応する焦点検出信号どうしの差を順次算出することによって、複数の差を得る差算出手段と、
   前記差算出手段によって得られた前記複数の差に基づいて、前記一対の焦点検出信号列を第１の一対の部分信号列および第２の一対の部分信号列の少なくとも２つの一対の部分信号列に分割する分割手段と、
   前記第１の一対の部分信号列の位相差量に応じた第１焦点検出用パラメータと、前記第２の一対の部分信号列の位相差量に応じた第２焦点検出用パラメータとを演算する焦点検出用パラメータ演算手段と、
   前記第１焦点検出用パラメータおよび前記第２焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを、焦点調節に用いられる焦点調節用パラメータとして決定する焦点調節用パラメータ決定手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用パラメータ演算手段は、前記一対の焦点検出信号列の一方と他方とを相対的に所定シフト量ずつシフトさせながら前記一対の焦点検出信号列の相関量の最小値を演算することによって、前記最小値を与える前記一対の焦点検出信号列の特定のシフト量に基づき他の焦点検出用パラメータを演算し、
   前記差算出手段は、前記一対の焦点検出信号列を相対的に前記特定のシフト量分だけシフトさせたときの前記一対の焦点検出信号列において前記複数の差を得ることを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項２に記載の焦点検出装置において、
   前記最小値が所定閾値以上のとき、前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記第１焦点検出用パラメータおよび前記第２焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを前記焦点調節用パラメータとして決定し、
   前記最小値が前記所定閾値よりも小さいとき、前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記他の焦点検出用パラメータを前記焦点調節用パラメータとして決定することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項２または３に記載の焦点検出装置において、
   前記光学系によって結像される被写体像の明るさが所定の明るさよりも暗くないとき、前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記第１焦点検出用パラメータおよび前記第２焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを前記焦点調節用パラメータとして決定し、
   前記被写体像の明るさが所定の明るさよりも暗いとき、前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記他の焦点検出用パラメータを前記焦点調節用パラメータとして決定することを決定することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記分割手段は、前記差算出手段によって得られた前記複数の差の各々が前記複数の差の平均値以上か否かに基づいて、前記一対の焦点検出信号列を前記第１の一対の部分信号列および前記第２の一対の部分信号列に分割することを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記分割手段は、前記差算出手段によって得られた前記複数の差において互いに隣接する差どうしの差の大きさが所定値未満であるか否かに基づいて、前記一対の焦点検出信号列を前記第１の一対の部分信号列および前記第２の一対の部分信号列に分割することを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記分割手段は、前記差算出手段によって得られた前記複数の差に基づいて、前記一対の焦点検出信号列を前記第１の一対の部分信号列、前記第２の一対の部分信号列および第３の一対の部分信号列に分割し、
   前記分割手段によって、前記一対の焦点検出信号列が前記第１の一対の部分信号列、前記第２の一対の部分信号列および前記第３の一対の部分信号列に分割されたとき、前記焦点検出用パラメータ演算手段は、前記第１焦点検出用パラメータおよび前記第２焦点検出用パラメータを演算する際に、前記第３の一対の部分信号列の位相差量に応じた第３焦点検出用パラメータを演算し、
   前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記第１焦点検出用パラメータ、前記第２焦点検出用パラメータおよび前記第３焦点検出用パラメータのうちのいずれか一つを前記焦点調節用パラメータとして決定することを特徴とする焦点検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記焦点検出用パラメータ演算手段は、前記第１焦点検出用パラメータおよび前記第２焦点検出用パラメータとして、第１デフォーカス量および第２デフォーカス量をそれぞれ演算し、
   前記焦点調節用パラメータ決定手段は、前記第１デフォーカス量および前記第２デフォーカス量のうちの至近側のデフォーカス量を、前記焦点調節用パラメータとして決定することを特徴とする焦点検出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
   前記光学系を通過した光束をマイクロレンズアレイを介して受光し、撮像信号を出力する撮像素子をさらに備え、
   前記焦点検出センサは、前記撮像素子とは別に設けられるか、または前記撮像素子に含まれ、
   前記焦点検出センサが前記撮像素子とは別に設けられる場合、前記一対の光束は、前記一対の瞳領域を通過した後、マイクロレンズアレイまたは再結像光学系を通過してから、前記焦点検出センサによって受光されることを特徴とする焦点検出装置。
10. 請求項９に記載の焦点検出装置と、
    前記光学系と、
    前記焦点調節用パラメータ決定手段によって決定された前記焦点調節用パラメータに基づいて前記焦点調節を行う焦点調節手段と、
    前記焦点調節によって前記撮像素子の受光面に対して前記光学系が合焦した際、前記撮像素子によって出力された前記撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
    

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