特許 5747510 撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5747510

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月15日

(54)【発明の名称】撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/28 20060101AFI20150625BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20150625BHJP

   G02B 7/34 20060101ALI20150625BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20150625BHJP

   G03B 17/18 20060101ALI20150625BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/28 N

   G03B13/36

   G02B7/34

   H04N5/232 H

   G03B17/18 Z

【請求項の数】11

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-1164(P2011-1164)

(22)【出願日】2011年1月6日

(65)【公開番号】特開2012-141549(P2012-141549A)

(43)【公開日】2012年7月26日

【審査請求日】2013年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(74)【代理人】

【識別番号】100078189

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆男

(72)【発明者】

【氏名】日下 洋介

【審査官】 辻本 寛司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１８４３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４１８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２９０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３８４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２６３５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／２８

Ｇ０２Ｂ ７／３４

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｇ０３Ｂ １７／１８

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像信号を出力する撮像画素と、撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して第１及び第２のデータ列を出力する焦点検出画素とが２次元的に混在して配置された撮像素子と、
撮像面上に設定された焦点検出エリアにおける前記第１及び第２のデータ列に対して第１の相関演算又は第２の相関演算を行い、デフォーカス量を算出する焦点検出部と、
前記撮像信号に基づき、前記撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、
前記高輝度物体像の位置に基づき、前記高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部とを備え、
前記焦点検出部は、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれない場合に前記第１の相関演算を行い、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれる場合に前記第２の相関演算を行うことを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して第１及び第２のデータ列を出力する焦点検出画素を有する撮像素子と、
撮像面上に設定された焦点検出エリアにおける前記第１及び第２のデータ列に対して第１の相関演算又は第２の相関演算を行い、デフォーカス量を算出する焦点検出部と、
前記撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、
前記高輝度物体像の位置に基づき、前記高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部とを備え、
前記焦点検出部は、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれない場合に前記第１の相関演算を行い、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれる場合に前記第２の相関演算を行うことを特徴とする撮像装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記第１の相関演算は、前記第１及び第２のデータ列を相対的にずらしながら、前記第１のデータ列内の第１データと前記第２のデータ列内の第２データとの差の積算値を算出し、
前記第２の相関演算は、前記第１及び第２のデータ列を相対的にずらしながら、前記第１のデータ列内の２つの第１データと前記第２のデータ列内の２つの第２データとについて前記２つの第１データの一方と前記２つの第２データの一方との積と、前記２つの第１データの他方と前記２つの第２データの他方との積との差の積算値を算出することを特徴とする撮像装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出画素は、前記焦点検出エリア内に複数個配列されて焦点検出画素列を構成し、
前記焦点検出画素列は、前記第１及び第２のデータ列を出力することを特徴とする撮像装置。

【請求項5】

請求項１または請求項１を引用する請求項４に記載の撮像装置において、
前記高輝度物体像位置検出部は、撮像画像を得るための第１露光量における前記撮像信号と、前記第１露光量よりも小さい第２露光量における前記撮像信号とに基づき、前記高輝度物体像の位置を検出することを特徴とする撮像装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記ゴースト位置推定部は、前記高輝度物体像の位置と、前記撮像面と前記撮影光学系の光軸との交点とを結ぶ直線上に前記ゴーストの位置を推定することを特徴とする撮像装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記ゴースト位置推定部は、前記撮影光学系の構成に関する情報に基づき、前記ゴーストの位置を推定することを特徴とする撮像装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記高輝度物体像の輝度に基づき前記ゴーストのゴースト輝度を推定するゴースト輝度推定部とをさらに備えることを特徴とする撮像装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記デフォーカス量に基づき焦点調節動作を行う焦点調節部を更に含み、
前記焦点調節部は、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれないときは前記焦点調節動作を行い、
前記焦点検出部の動作は、前記焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれるときは禁止されることを特徴とする撮像装置。

【請求項10】

請求項１または５に記載の撮像装置において、
前記撮像信号に基づき撮像画像を表示するとともに、前記撮像画像に重畳して前記焦点検出エリアの位置と前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置とを表示する表示手段を備えることを特徴とする撮像装置。

【請求項11】

撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して一対の焦点検出信号を出力する焦点検出画素を有する撮像素子と、
撮像面上に設定された複数の焦点検出エリアから所定の焦点検出エリアを選択する選択部と、
前記選択部によって選択された前記所定の焦点検出エリアにおける前記一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出する焦点検出部と、
前記撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、
前記高輝度物体像の位置に基づき、前記高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部と、
前記所定の焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれる場合に前記所定の焦点検出エリアを前記ゴーストの位置近傍に含まれない焦点検出エリアに変更する変更部と、を備え、
前記焦点検出部は、前記所定の焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれない場合に前記所定の焦点検出エリアにおける前記一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出し、前記所定の焦点検出エリアの位置が前記ゴースト位置推定部により推定された前記ゴーストの位置近傍に含まれる場合に前記変更部によって変更された前記焦点検出エリアにおける前記一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出することを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロレンズとその背後に配置された一対の光電変換部からなる焦点検出画素を撮影光学系の予定焦点面（撮像面）上に配列する。これにより、光学系を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像に応じた一対の像信号を生成し、この一対の像信号間の像ズレ量を検出することによって撮影光学系の焦点調節状態を検出する、いわゆる瞳分割型位相差検出方式の焦点検出方法が知られている。

【0003】

またこのような焦点検出画素を１つの撮像素子に撮像画素と混在させ、撮像画素による撮像動作と撮像面上の複数の位置における焦点検出動作とを実現した撮像装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１５２０１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明による撮像装置は、撮像信号を出力する撮像画素と、撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して第１及び第２のデータ列を出力する焦点検出画素とが２次元的に混在して配置された撮像素子と、撮像面上に設定された焦点検出エリアにおける第１及び第２のデータ列に対して第１の相関演算又は第２の相関演算を行い、デフォーカス量を算出する焦点検出部と、撮像信号に基づき、撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、高輝度物体像の位置に基づき、高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部とを備え、焦点検出部は、焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれない場合に第１の相関演算を行い、焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれる場合に第２の相関演算を行うことを特徴とする。
また、本発明による撮像装置は、撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して第１及び第２のデータ列を出力する焦点検出画素を有する撮像素子と、撮像面上に設定された焦点検出エリアにおける第１及び第２のデータ列に対して第１の相関演算又は第２の相関演算を行い、デフォーカス量を算出する焦点検出部と、撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、高輝度物体像の位置に基づき、高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部とを備え、焦点検出部は、焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれない場合に第１の相関演算を行い、焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれる場合に第２の相関演算を行うことを特徴とする。
また、本発明による撮像装置は、撮影光学系の瞳の一対の領域を通過した一対の光束を受光して一対の焦点検出信号を出力する焦点検出画素を有する撮像素子と、撮像面上に設定された複数の焦点検出エリアから所定の焦点検出エリアを選択する選択部と、選択部によって選択された所定の焦点検出エリアにおける一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出する焦点検出部と、撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出部と、高輝度物体像の位置に基づき、高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定部と、所定の焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれる場合に所定の焦点検出エリアをゴーストの位置近傍に含まれない焦点検出エリアに変更する変更部と、を備え、焦点検出部は、所定の焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれない場合に所定の焦点検出エリアにおける一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出し、所定の焦点検出エリアの位置がゴースト位置推定部により推定されたゴーストの位置近傍に含まれる場合に変更部によって変更された焦点検出エリアにおける一対の焦点検出信号に基づきデフォーカス量を算出することを特徴とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による撮像装置は、撮像信号を出力する撮像画素と焦点検出信号を出力する焦点検出画素とが２次元的に混在して配置された撮像素子と、撮像面上に設定された焦点検出エリアにおける焦点検出信号に基づき焦点調節状態を検出する焦点検出動作と、検出された焦点調節状態に基づく焦点調節動作とを含む焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、撮像信号に基づき、撮像面上において高輝度物体像の位置を検出する高輝度物体像位置検出手段と、高輝度物体像の位置に基づき、高輝度物体像に対応して形成されるゴーストの位置を推定するゴースト位置推定手段とを備え、焦点調節制御手段は、焦点検出エリアの位置がゴースト推定手段により推定されたゴーストの位置近傍に含まれか否かに応じて、焦点調節制御制御を異ならせることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明による撮像装置によれば、ゴースト像に起因する焦点検出誤差を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図である。

【図2】撮像面に設定した撮影画面上における焦点検出エリアを示す図である。

【図3】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。

【図4】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。

【図5】デジタルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。

【図6】露光制御の周期的な切り替えを示す図である。

【図7】高輝度物体によるゴーストの発生を説明するための図である。

【図8】通常露光時の画面内の被写体の構図例を示す図である。

【図9】画面内の輝度分布を明暗で示した領域を表す図である。

【図10】高輝度物体露光で得られた画像の輝度分布を示す図である。

【図11】推定したゴースト発生位置を示す図である。

【図12】推定したゴースト発生位置を示す図である。

【図13】推定したゴースト発生位置を示す図である。

【図14】液晶表示素子の表示画面の一例を示す図である。

【図15】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。

【図16】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

−−−第１の実施の形態−−−
一実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式のデジタルカメラを例に挙げて説明する。図１は一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図である。図１（ａ）に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ２０１は、交換レンズ２０２とカメラボディ２０３とから構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能である。

【0010】

交換レンズ２０２は、レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は、不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。

【0011】

カメラボディ２０３は、撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９、操作部材２２０、ＡＤ変換装置２２１などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素が二次元状（行と列）に配置されるとともに、焦点検出位置（焦点検出エリア）に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれている。この撮像素子２１２については詳細を後述する。

【0012】

ボディ駆動制御装置２１４は、マイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などのハードウェアから構成される。ボディ駆動制御装置２１４は、図１（ｂ）に示すように、例えば、露光制御機能部２１４１、焦点検出機能部２１４２、焦点調節機能部２１４３、制御装置間通信機能部２１４４、表示制御機能部２１４５、記録制御機能部２１４６、画像信号読み出し機能部２１４７、撮影機能部２１４８、画像信号処理機能部２１４９、高輝度物体情報検出機能部２１５０、ゴースト情報推定機能部２１５１、および焦点検出動作決定機能部２１５２を含む。これらの各機能部は、上述したハードウェアによって個別に実現されても良いし、ソフトウェアによって個別に実現されても良い。

【0013】

露光制御機能部２１４１は、撮像素子２１２の露光制御を行う。画像信号読み出し機能部２１４７は、撮像素子２１２からの画素信号（画像信号）の読み出しを行う。焦点検出機能部２１４２は、焦点検出画素の画素信号（焦点検出信号）に基づく焦点検出演算を行う。焦点調節機能部２１４３は、交換レンズ２０２の焦点調節を繰り返し行う。画像信号処理機能部２１４９は、画像信号読み出し機能部２１４７によって読み出された画素信号に基づき、撮像画像の画像信号処理を行う。表示制御機能部２１４５は、液晶表示素子駆動回路２１５を制御して、画像信号処理機能部によって画像信号処理が行われた撮像画像を液晶表示素子２１６に表示させる。記録制御機能部２１４６は、撮像画像の画像信号をメモリカード２１９に記録する。撮影機能部２１４８は、カメラの動作制御などを行う。制御装置間通信機能部２１４４は、電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報の送信を行う。高輝度物体情報検出機能部２１５０、ゴースト情報推定機能部２１５１、および焦点検出動作機能部２１５２の各々が行う処理内容については後述する。

【0014】

液晶表示素子２１６は電気的なビューファインダー（ＥＶＦ：Electronic View Finder）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２から読み出された撮像画像データに基づき、スルー画像（撮像画像）を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像データを記憶する画像ストレージである。

【0015】

ＡＤ変換装置２２１は、撮像素子２１２からの出力される画素信号をＡＤ変換してボディ駆動制御装置２１４に送る。撮像素子２１２がＡＤ変換装置２２１を内蔵する構成であってもよい。

【0016】

交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の撮像面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、撮像画素および焦点検出画素の画素信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。

【0017】

ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の焦点検出画素からの画素信号（焦点検出信号）に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の撮像画素の画素信号（撮像信号）を処理して画像データを生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２から読み出されたスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像（撮像画像）を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。

【0018】

レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値とを検出し、これらのレンズ位置と絞り値とに応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値とに応じたレンズ情報を選択する。

【0019】

レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。

【0020】

操作部材２２０は後述する複数の焦点検出エリアから１つの焦点検出エリアを選択するために、ユーザーにより手動操作される部材である。ボディ駆動制御装置２１４は、操作部材２２０を介して選択された焦点検出エリアにおいて焦点検出処理を行う。

【0021】

図２は、交換レンズ２０２の予定結像面、すなわち撮像面に設定した撮影画面上における焦点検出位置（焦点検出エリア）を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央（光軸上）および上下左右の２５箇所に焦点検出エリア１６０１〜１６２５が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が直線的に配列される。撮影画面１００の中央部の焦点検出エリア１６１３などにおいては焦点検出画素が水平方向に配列され、撮影画面１００の左右端部の焦点検出エリア１６０１および１６２５などにおいては焦点検出画素が垂直方向に配列される。

【0022】

図３および図４は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図である。図３は図２において垂直方向に配置された焦点検出エリアの近傍を拡大した画素配列の詳細を示す。図４は図２において水平方向に配置された焦点検出エリアの近傍を拡大した画素配列の詳細を示す。撮像素子２１２には撮像画素３１０が二次元正方格子状に稠密に配列される。撮像画素３１０は赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）、青画素（Ｂ）からなり、ベイヤー配列の配置規則によって配置されている。

【0023】

図３においては垂直方向に輝度が変化する像の焦点検出用に撮像画素３１０と同一の画素サイズを有する垂直方向焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が交互に、本来緑画素と青画素が連続的に配置されるべき垂直方向の直線上に連続して配列される。同じく図４においては水平方向に輝度が変化する像の焦点検出用に撮像画素３１０と同一の画素サイズを有する水平方向焦点検出用の焦点検出画素３１５、３１６が交互に、本来緑画素と青画素が連続的に配置されるべき水平方向の直線上に連続して配列される。

【0024】

撮像画素３１０および焦点検出画素３１３、３１４、３１５、３１６の各々のマイクロレンズの形状は、元々画素サイズより大きな円形のマイクロレンズから画素サイズに対応した正方形の形状で切り出した形状をしている。

【0025】

撮像画素３１０は、矩形のマイクロレンズ１０、遮光マスクで受光領域を正方形に制限された光電変換部１１、および色フィルタ（不図示）から構成される。色フィルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの色に対応する分光感度特性を有している。撮像素子２１２には、各色フィルタを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。

【0026】

焦点検出画素３１３、３１４、３１５、３１６には全ての色に対して焦点検出を行うために全ての可視光を透過する白色フィルタが設けられている。その白色フィルタは、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有し、高い感度を示す光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。

【0027】

焦点検出画素３１３は、図３に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスクで受光領域を正方形の上半分（正方形を水平線で２等分した場合の上半分）に制限された光電変換部１３、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。

【0028】

また、焦点検出画素３１４は、図３に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスクで受光領域を正方形の下半分（正方形を水平線で２等分した場合の下半分）に制限された光電変換部１４、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。

【0029】

焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４とをマイクロレンズ１０を重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を正方形の半分に制限された光電変換部１３、１４が垂直方向に並んでいる。

【0030】

また、上述した正方形の半分に制限された受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分を加えると、撮像画素３１０の受光領域と同じサイズの正方形となる。

【0031】

焦点検出画素３１５は、図４に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスクで受光領域を正方形の左半分（正方形を垂直線で２等分した場合の左半分）に制限された光電変換部１５、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。

【0032】

また、焦点検出画素３１６は、図４に示すように矩形のマイクロレンズ１０と遮光マスクで受光領域を正方形の右半分（正方形を垂直線で２等分した場合の右半分）に制限された光電変換部１６、および白色フィルタ（不図示）とから構成される。

【0033】

焦点検出画素３１５と焦点検出画素３１６とをマイクロレンズ１０を重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を正方形の半分に制限された光電変換部１５、１６が水平方向に並んでいる。

【0034】

また、上述した正方形の半分に制限された受光領域の部分に正方形を半分にした残りの部分を加えると、撮像画素３１０の受光領域と同じサイズの正方形となる。

【0035】

以上のような撮像画素と焦点検出画素の構成においては、一般的な光源のもとでは、緑色の撮像画素の出力レベルと焦点検出画素の出力レベルがほぼ等しくなり、赤色の撮像画素と青色の撮像画素の出力レベルはこれよりも小さくなる。

【0036】

上述した一対の焦点検出画素３１３、３１４、３１５、３１６は、例えば特開２００９−１２４５７５号公報に開示される一対の測距瞳を通過する一対の焦点検出光束を受光し、一対の焦点検出信号を出力する。一対の焦点検出画素３１３、３１４、３１５、３１６の光電変換部１３、１４、１５、１６と一対の測距瞳とはマイクロレンズ１０により光学的に共役な関係となっている。

【0037】

また一対の測距瞳の位置は、一般に、複数のマイクロレンズ１０が２次元状に配列されたマイクロレンズアレイから一対の測距瞳の位置する測距瞳面までの測距瞳距離が、光学系（交換レンズ２０２）の射出瞳距離と同一になるように設定される。複数の交換レンズが択一的に装着される場合には、複数の交換レンズの平均的な射出瞳距離に測距瞳距離を設定する。

【0038】

上述した一対の焦点検出画素３１３、３１４を交互にかつ直線状に多数配置し、各焦点検出画素の光電変換部の出力を一対の測距瞳に対応した一対の出力グループにまとめることによって、一対の測距瞳の各々を通過する一対の光束が焦点検出画素配列上（垂直方向）に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換演算を行うことによって、焦点検出位置（垂直方向）における予定結像面と結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。

【0039】

焦点検出画素３１５、３１６が受光する焦点検出光束も焦点検出画素３１３、３１４と同様に、一対の測距瞳が設定される。一対の焦点検出画素３１５、３１６を交互にかつ直線状に多数配置し、各焦点検出画素の光電変換部の出力を一対の測距瞳に対応した一対の出力グループにまとめることによって、一対の測距瞳をそれぞれ通過する一対の光束が焦点検出画素配列上（水平方向）に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に基づき、焦点検出位置（水平方向）における予定結像面と結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。

【0040】

図５は、本実施の形態のデジタルカメラ２０１の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１００でデジタルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ１１０以降の撮像動作を開始する。ステップＳ１００において撮像素子は一定周期（例えば１秒間に６０フレーム）で撮像と画像表示とを繰り返すライブビュー動作モードに設定される。なお後述する高輝度フラグは初期化（ＯＦＦ）される。

【0041】

この動作モードにおいては、図６に示すように露光制御が原則として周期的に切り替えられる。こうした露光制御は、露光制御機能部２１４１によって行われる。図６において横軸は時間であり、１フレーム分に相当する１単位時間は１／６０秒である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、時間を略揃えることにより、対応付けて記載している。図６（ａ）において、通常はハッチングされていないフレームとして示す通常露光制御が実行される。通常露光においては、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ライブビュー表示に適した露光量（表示画面の平均的な輝度が所定レベルになる露光量）で撮像素子の撮像画素および焦点検出画素の電荷蓄積時間が制御され、１／６０秒ごとに撮像素子から画像信号が読み出され、ＥＶＦにより１／６０秒ごとに更新表示にされる。電荷蓄積時間を制御する電子シャッタ制御の代わりに、撮像素子２１２のＩＳＯ感度を変更することとしても良い。

【0042】

図６（ａ）において、ハッチングされたフレームとして示すように、周期的に、例えば４フレームに１回、後述する高輝度物体によるゴーストを検出するための高輝度用露光が行われる。高輝度用露光が行われる露光制御処理サイクルを、高輝度検出サイクルという。図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、高輝度用露光時の露光量が通常露光よりも小さくなるように、撮像素子の撮像画素および焦点検出画素の電荷蓄積時間が制御される。後述するように、図５のステップＳ１２０における判定結果によっては高輝度用露光が行われい場合もあるため、高輝度用露光は必ずしも周期的に行われるとは限らない。

【0043】

ここで高輝度物体によるゴーストの発生について図７を用いて説明する。図７において、高輝度物体から出た光線１２０はレンズ１１０を通り、撮像面１０１上の点１２５に正規な像を形成する光線として到達する。また光線１２０はレンズ１１０の後面１１０ｂ上の点１１０１で反射され、該反射光線１３０はさらにレンズ前面１００ａ上の点１１０２にて反射される、該反射光線１４０はレンズ１１０を通り、撮像面１０１上の点１４５に有害光線として到達する。

【0044】

これによりいわゆるゴーストが発生する。明確な像を形成しないいわゆるフレアもゴーストに含まれる。上記ゴーストが発生する位置において、正規光の量に比較してゴースト量が無視出来ない量となると、表示画面中で視認できるとともに、上記ゴーストが発生する位置近傍の焦点検出エリアにおける焦点検出に悪影響を与えることになる。すなわちゴーストの原因となる有害光線は、撮影レンズの絞り開口で規制された 一対の測距瞳を通る正規な光線以外の経路で焦点検出画素に入射するため、一対の焦点検出画素の一方にのみに多く入射したり、正規な像の結像面とは光軸方向の位置が異なる面に結像する。そのためにゴースト像の近傍で焦点検出を行うと、焦点検出が不能となったり、焦点検出結果に大きな誤差が発生することになる。

【0045】

ステップＳ１１０において、今回のフレームが高輝度検出サイクルにおけるフレーム（図６（ａ）の例では４フレームに１回）であるか判定する。高輝度検出サイクルであった場合はステップＳ１２０に進み、そうでない場合はステップＳ２００以降の通常露光時の一連の動作に進む。

【0046】

ステップＳ１２０においては前回のフレームで得られた画像中に飽和領域が存在するか否かを判定する。例えばＡＤ変換後の画素信号に対し、ＡＤ変換の最大値を示す画素信号が所定単位面積あたり所定個数以上存在する場合、飽和領域が存在すると判定する。この判定は、高輝度物体情報検出機能部２１５０によって行われる。ステップＳ１２０で飽和領域がない、すなわち高輝度物体がないと判定された場合はステップＳ１３０で高輝度フラグをＯＦＦして、ステップＳ２００以降の通常露光時の一連の動作に進む。高輝度フラグについては、後述するステップＳ１５０にて説明する。

【0047】

ステップＳ１２０で飽和領域があると判定された場合は、ステップＳ１４０で高輝度検出用の露光量で撮像素子の露光制御を行い、画像信号を読み出す。ここで高輝度検出用の露光量とは前述したように通常露光よりも露光量が小さい量であり、例えば通常露光量の１／８〜１／６４である。高輝度検出用の露光量での露光制御は、露光制御機能部２１４１によって行われる。

【0048】

ステップＳ１５０では読み出された画像信号に基づいて画面上での輝度分布を求め、高輝度物体の像が画面上に存在するか否か判定する。例えば通常露光時の露光制御において、適正な露光量の基準として設定された輝度に対して所定輝度以上ある部分を高輝度物体像と判定する。あるいは通常露光時の画面内の輝度のヒストグラム分布のピーク位置の輝度に対して所定輝度以上ある部分を高輝度物体像と判定する。この高輝度物体の像の判定は、高輝度物体情報検出機能部２１５０によって行われる。

【0049】

ステップＳ１５０で高輝度物体の像がないと判定された場合は、ステップＳ１６０で高輝度フラグをＯＦＦにして、ステップＳ１１０に戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。高輝度フラグは、高輝度検出サイクルでの高輝度物体像の有無についての判定結果を示すフラグである。

【0050】

ステップＳ１５０で高輝度物体像があると判定された場合は、ステップＳ１７０では、高輝度フラグをＯＮにした後、高輝度物体像が存在すると判定された領域内において輝度分布のピークの位置を高輝度物体像の位置とするとともに、該ピーク位置の周囲において該ピーク輝度から所定輝度差以内の領域に基づき高輝度物体の大きさを決定する。この高輝度物体の大きさの決定は、高輝度物体情報検出機能部２１５０によって行われる。

【0051】

以上のステップＳ１２０、ステップＳ１４０、ステップＳ１７０の処理の詳細について、図８〜１０を用いて説明する。図８は通常露光時の画面内の被写体の構図例を示しており、画面８００の中央付近に位置する主要被写体の人物８１０、背景の山８２０、空８３０および高輝度物体の太陽８４０が画面８００を構成する。

【0052】

図９は図８に対応して画面８００内の輝度分布を明暗で示した領域９００を表しており、領域９００は領域９１０〜９４０を含む。主要被写体の人物８１０は逆光状態になっているため、これに対応する領域９１０は最も暗い。高輝度物体である太陽８４０の周囲は広範囲にわたって飽和領域となっているため、これに対応する領域９４０は最も明るい。山８２０に対応する領域９２０は領域９１０に次いで暗く、空８３０に対応する領域９３０は領域９４０に次いで明るい。

【0053】

図１０は高輝度物体露光で得られた画像の輝度分布であって、画面１０００は、図９の領域９００に対応している。露光量が大幅に小さくなっているので、太陽８４０に対応する高輝度部分領域１４００のみが輝度分布上で明確に認識され、太陽８４０以外の部分領域は太陽８４０に対応する高輝度部分領域１４００の輝度に比較して大幅に低い背景輝度領域１５００として認識される。図１０において画面１０００上の高輝度部分領域１４００の中心位置（または輝度のヒストグラム分布のピーク位置）を高輝度物体像の位置Ｐ０として判定する。位置Ｐ０は、画面１０００の中心Ｃ０を原点として、座標（Ｘ０，Ｙ０）で表されるものとして判定する。また高輝度物体像の位置Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）を中心とした直径Ｄ０の範囲を高輝度物体像の大きさとする。直径Ｄ０は、例えば、その範囲内の平均輝度が高輝度物体像の位置Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）の輝度から所定輝度を差し引いた輝度となるように定められる。

【0054】

ステップＳ１８０ではステップＳ１７０で求められた高輝度物体像（高輝度被写体）の位置、大きさ、および輝度を含む高輝度物体情報に基づいて、画面８００上でゴーストの発生する位置、ゴーストの大きさ、およびゴーストの輝度などのゴースト情報を推定する。このゴースト情報の推定は、ゴースト情報推定機能部２１５１によって行われる。図１１〜図１３はステップＳ１８０で行われる処理の例を説明するための図である。図１１ではゴーストの発生する位置を、画面８００上において高輝度物体の太陽８４０の像の位置Ｐ１と画面中心位置Ｃ１とを通る直線１５０上にあるとして推定して表示している。これは一般に光学系におけるレンズなどの光学要素の形状は光軸中心に関して回転対称形であり、このような形状のレンズ表面での反射により発生するゴーストは必ず高輝度物体像の位置と画面中心位置とを通る直線上に発生するという知見に基づいた推定である。この推定では高輝度物体像の位置情報のみに基づいてゴースト発生位置を推定することができる。

【0055】

図１２はさらに高輝度物体像の大きさの情報も使用して、直線１５１と直線１５２とにより規定されるゴースト発生領域を推定して表示した画面８００の一例を示した図である。直線１５１と直線１５２とにより規定されるゴースト発生領域は、直線１５０を中心として高輝度物体像の大きさの情報に応じた幅を有する領域として推定される。

【0056】

図１３は交換レンズ２０２との通信で得られるレンズ情報に基づき、光線追跡計算によってゴーストの発生位置Ｇ１、Ｇ２、およびゴーストの輝度分布を推定して表示した画面８００の一例を示した図である。レンズ情報は、例えば、光学系（交換レンズ２０２）の構成、レンズの屈折率、レンズ面の形状、レンズの焦点距離、レンズの配置、レンズに対するコートの有無およびコートの種類、レンズ各面の反射率、絞り位置、絞り開口径またはＦ値などを含む。ゴーストの輝度分布については、図１３においては、２つのゴーストが発生している。ゴーストの発生位置Ｇ１、Ｇ２の近傍の範囲Ｒ１１、Ｒ２１がそれぞれ最も輝度の高い領域として表され、範囲Ｒ１１、Ｒ２１の外側の範囲Ｒ１２、Ｒ２２はそれぞれＲ１１、Ｒ２１よりも輝度が低い領域として表されている。

【0057】

このような光線追跡計算は時間がかかるので、次のようにしてもよい。すなわち、カメラボディ２０３側のボディ駆動制御装置２１４から交換レンズ２０２側のレンズ駆動制御装置２０６に高輝度物体像の位置、大きさ、および輝度を含む高輝度物体情報を送信する。レンズ駆動制御装置２０６は、受信した高輝度物体情報とレンズ情報とに基づき、予め記憶しているテーブルを参照して求めたゴーストの位置、および輝度分布などを含むゴースト情報をボディ駆動制御装置２１４に送り返す。レンズ駆動制御装置２０６が予め記憶しているテーブルには、レンズ情報と高輝度物体情報とに応じてゴースト情報を経験的に、または予め実験もしくは計算により得られた結果が格納されている。図１１を用いて前述したようにゴーストが高輝度物体像の位置と画面中心位置とを通る直線上に発生するという条件を用いれば、高輝度物体像の位置情報として、２次元データによる位置情報ではなく画面中心からの距離データを使用することにより、上記テーブルのメモリ容量を大幅に削減することができる。

【0058】

ステップＳ１８０の処理を終えるとステップＳ１１０に戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。

【0059】

一方ステップＳ１１０にて今回の撮像フレームが高輝度検出サイクルでないと判定された場合は、ステップＳ２００でライブビュー表示用の適正露出画像を得るための露光量で撮像素子の露光制御を行い、画像信号を読み出す。露光制御は露光制御機能部２１４１によって行われ、画像信号の読み出しは画像信号読み出し機能部２１４７によって行われる。ステップＳ２１０では得られた画像信号に基づいて液晶表示素子駆動回路２１５を制御し、液晶表示素子２１６に画像表示を行う。表示画像の生成は、画像信号処理機能部２１４９によって行われ、液晶表示素子駆動回路２１５の制御は、表示制御機能部２１４５によって行われる。

【0060】

ステップＳ２２０ではユーザーにより選択されている焦点検出エリアの位置を液晶表示素子２１６に表示した画像８００に重畳して表示するように液晶表示素子駆動回路２１５を制御する。例えば図１４に示す液晶表示素子２１６の表示画面２１６０において、画像８００に重畳して、２５カ所の焦点検出エリア１６０１〜１６２５のうちの、ユーザーにより選択された１つの焦点検出エリア１６２１に対応する枠線を赤色表示する。こうした表示画像の生成は、画像信号処理機能部２１４９によって行われ、液晶表示素子駆動回路２１５の制御は、表示制御機能部２１４５によって行われる。

【0061】

ステップＳ２３０では高輝度フラグがＯＮであるか否かを判定し、ＯＦＦの場合はステップＳ２７０に進み、ＯＮの場合はステップＳ２４０に進む。ステップＳ２４０では、直近の高輝度検出サイクルのステップＳ１８０で得られたゴースト情報に基づき、図１４に示すように画像８００および焦点検出エリア１６０１〜１６２５の表示に重畳して、太陽８４０の像である高輝度物体像に起因するゴーストの発生位置Ｇ１およびＧ２、ならびに範囲Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、およびＲ２２を表示するように液晶表示素子駆動回路２１５を制御する。液晶表示素子駆動回路２１５の制御は、表示制御機能部２１４５によって行われる。ユーザーは、例えば焦点検出エリア１６２１を選択した場合、ステップＳ２２０で赤色表示された焦点検出エリア１６２１の一部がゴーストの範囲Ｒ２１またはＲ２２に重なっていることを視認できる。

【0062】

ステップＳ２５０ではユーザーにより選択された焦点検出エリアの位置とゴースト情報とに基づいて、該焦点検出エリアの焦点検出に対してゴーストの影響があるか否かを判定する。焦点検出に対してゴーストの影響があるか否かの判定は、焦点検出動作決定機能部２１５２によって行われる。例えば図１４に示すゴーストの発生位置Ｇ１およびＧ２の近傍の範囲Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、およびＲ２２に一部が含まれる焦点検出エリア１６１２、１６１６、１６１７、１６２１のいずれかがユーザーにより選択された場合には、ゴーストの影響ありと判定して、ステップＳ２６０に進む。

【0063】

ユーザーにより選択された焦点検出エリアの一部がゴーストの範囲Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、およびＲ２２に含まれるか否かは、直近の高輝度検出サイクルのステップＳ１８０で算出されたゴーストの発生位置、大きさ、および輝度を用いて、所定の判定式に基づき判定される。所定の判定式は、例えば、ゴーストの発生位置Ｇ１およびＧ２の各々からその選択された焦点検出エリアまでの距離、またはゴーストの発生位置Ｇ１およびＧ２の輝度とその焦点検出エリア近傍の輝度との輝度差に応じて予め経験的に、または実験によって定められる。

【0064】

ステップＳ２６０では、該焦点検出エリアの表示フレームをフラッシングすることにより、ユーザーに対して選択した焦点検出エリアでの焦点検出および焦点調節のためのレンズ駆動を禁止した旨を知らせ、ステップＳ１１０に戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。

【0065】

一方ステップＳ２５０で選択された焦点検出エリアの焦点検出に対してゴーストの影響がないと判定された場合には、ステップＳ２７０に進む。ステップＳ２７０では選択された焦点検出エリアにおける焦点検出画素のデータ（焦点検出信号）に基づき焦点検出を行い、デフォーカス量を算出する。こうした焦点検出およびデフォーカス量算出は、焦点検出機能部２１４２によって行われる。

【0066】

ステップＳ２８０では合焦か否かを判定し、合焦の場合にはステップＳ３００に進み、非合焦の場合はステップＳ２９０に進む。合焦状態とは、ステップＳ２７０で算出されたデフォーカス量の絶対値が予め定められた閾値以下である状態をいう。合焦か否かの判定は、焦点検出機能部２１４２によって行われる。

【0067】

ステップＳ２９０ではデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置に駆動させる。デフォーカス量の信頼性が低い場合や焦点検出不能の場合にはその旨をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０の駆動制御は更新しない。その後、ステップＳ１１０へ戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。レンズ駆動制御装置２０６へのデフォーカス量や焦点検出不能の旨の制御情報は、焦点調節機能部２１４２によって生成され、その制御情報の送信は、制御装置間通信機能部２１４４によって行われる。

【0068】

ステップＳ３００では、撮影ＯＮであるか否か、すなわち不図示の操作部材による撮影の指示がなされているか否かを判定し、撮影の指示がなされていない場合には、ステップＳ１１０へ戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。ステップＳ３００で撮影の指示がなされていた場合には、ステップＳ３１０で撮像用の適正露光量で撮像素子２１２の露光制御を行い、撮像画像の画像信号を読み出す。撮影の指示がなされているか否かの判定は、撮影機能部２１４８によって行われる。露光制御は露光制御機能部２１４１によって行われ、画像信号の読み出しは画像信号読み出し機能部２１４７によって行われる。

【0069】

ステップＳ３２０では読み出された画像信号を撮像画像データとしてメモリカード２１９に記録して、ステップＳ１１０へ戻り、次回の撮像フレームの動作を開始する。撮像画像データのメモリカード２１９への記録は、記録制御機能部２１４６によって行われる。

【0070】

次に図５のステップＳ２７０で用いられる一般的な像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細について説明する。焦点検出画素列から読み出された一対のデータ列（Ａ１_１〜Ａ１_Ｍ、Ａ２_１〜Ａ２_Ｍ：Ｍはデータ数）に対し、以下のような相関演算式（１）による演算を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１_ｎ−Ａ２_ｎ＋ｋ｜ ・・・・（１）

【0071】

式（１）において、Σ演算はｎについて累積される。ｎのとる範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１_ｎ、Ａ１_ｎ＋１、Ａ２_ｎ＋ｋ、Ａ２_{ｎ＋１＋ｋ}のデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。

【0072】

式（１）の演算結果は、特開２０１０−１２８２０５号公報に開示されるように、一対のデータの相関が高い像ずらし量（例えばｋ＝ｋｊ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小になる。相関量Ｃ（ｋ）が小さいほど一対のデータの相関度は高い。

【0073】

式（２）〜（５）による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｋｓ）を与える像ずらし量ｋｓを求める。
ｋｓ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）
Ｃ（ｋｓ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜ ・・・（３）
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ ・・・（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝・・（５）

【0074】

式（２）で算出された像ずらし量ｋｓの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。特開２０１０−１２８２０５号公報に開示されるように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（ｋｓ）の値が大きくなる。したがって、極小値Ｃ（ｋｓ）が所定の閾値以上の場合は算出された像ずらし量の信頼性が低いと判定し、算出された像ずらし量ｋｓをキャンセルする。

【0075】

あるいは、極小値Ｃ（ｋｓ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となる差分ＳＬＯＰで極小値Ｃ（ｋｓ）を除した値が所定値以上の場合は、算出された像ずらし量の信頼性が低いと判定し、算出された像ずらし量ｋｓをキャンセルする。

【0076】

あるいはまた、コントラストに比例した値となる差分ＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出された像ずらし量の信頼性が低いと判定し、算出された像ずらし量ｋｓをキャンセルする。

【0077】

特開２０１０−１２８２０５号公報に開示されるように、一対のデータの相関度が低く、像ずらし量ｋのシフト範囲ｋ_ｍｉｎ〜ｋ_ｍａｘの間で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｋｓ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。

【0078】

算出された像ずらし量ｋｓの信頼性があると判定された場合は、式（６）により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。式（６）において、検出ピッチＰＹは焦点検出画素の画素ピッチの２倍の大きさを有する。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ×ｋｓ ・・・（６）

【0079】

式（６）で算出された像ズレ量ｓｈｆｔに所定の変換係数Ｋｄを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。なお変換係数Ｋｄは焦点検出画素が受光する一対の光束の開き角に対応しており、上述した測距瞳距離を一対の測距瞳の重心間隔で除算した値に相当する。
ｄｅｆ＝Ｋｄ×ｓｈｆｔ ・・・（７）

【0080】

以上のように本発明においては、高輝度物体情報を検出するとともに、該高輝度物体情報に基づきゴースト情報を推定し、該ゴースト情報に基づき焦点検出動作を制御している。したがって、ゴーストが発生した場合においても、焦点検出不能に陥ったり、焦点検出結果の誤差増大に伴って焦点調節動作が誤動作することを防止できる。

【0081】

−−−変形例−−−
（１）上述した実施の形態にて説明した図５の動作フローチャートにおいては、ゴースト発生位置近傍に位置する焦点検出エリアでの焦点検出動作を禁止しているが、焦点検出動作を行った後に、該焦点検出結果に応じた焦点調節動作を禁止するようにしてもよい。

【0082】

（２）上述した実施の形態にて説明した図５の動作フローチャートにおいては、ゴースト発生位置近傍に位置する焦点検出エリアでの焦点検出動作を一律に禁止している。しかし、ゴースト輝度がゴーストの周囲の輝度に比較して所定比率（例えば１０％）以下の場合は、ゴーストの影響が小さいとして、焦点検出を許可するようにしてもよい。

【0083】

（３）上述した実施の形態にて説明した図５の動作フローチャートにおいては、選択された焦点検出エリアがゴースト発生位置近傍に位置する場合には該焦点検出エリアでの焦点検出動作を禁止している。しかし、選択された焦点検出エリアの近傍のゴーストの影響のない焦点検出エリアに自動的に切替えて焦点検出動作を行うようにしてもよい。

【0084】

（４）上述した実施の形態にて説明した図５の動作フローチャートにおいては、ゴースト発生位置近傍に位置する焦点検出エリアでの焦点検出動作を禁止しているが、上述した焦点検出処理における相関演算式を、式（１）から他の演算式に変更するようにしてもよい。

【0085】

ゴースト発生位置近傍に位置する焦点検出エリアでの焦点検出処理において、焦点検出画素が検出する一対の像は、ゴーストの影響を受けて光量バランスが崩れている可能性がある。そこで、焦点検出処理における相関演算式として、式（１）に比して光量バランスの崩れに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施すために例えば式（８）を用いる。

【0086】

すなわち焦点検出画素列から読み出された一対のデータ列（Ａ１_１〜Ａ１_Ｍ、Ａ２_１〜Ａ２_Ｍ：Ｍはデータ数）に対し、特開２００７−３３３７２０号公報に開示された、以下に示す相関演算式（８）を用い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１_ｎ×Ａ２_{ｎ＋１＋ｋ}−Ａ２_ｎ＋ｋ×Ａ１_ｎ＋１｜ ・・・（８）

【0087】

式（８）において、Σ演算はｎについて累積される。ｎのとる範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１_ｎ、Ａ１_ｎ＋１、Ａ２_ｎ＋ｋ、Ａ２_{ｎ＋１＋ｋ}のデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。

【0088】

（５）上述した実施の形態においては、露光制御は撮像素子２１２の電荷蓄積時間を変更することによって行ってもよいし、撮像素子２１２のゲインを変更したり、絞りの開口径の変更によっても露光制御を行うことが可能である。

【0089】

（６）上述した実施の形態においては、一定周期で行われる通常露光動作の数回に１回の割合で高輝度検出用の露光動作を行っている。しかし、ダイナミックレンジの大きな撮像素子２１２を用いる場合や高輝度物体検出に高い検出精度が要求されない場合には通常露光動作で得られた撮像画像から高輝度物体検出を行うことも可能である。

【0090】

（７）上述した実施の形態においては、焦点検出を行う焦点検出エリアはユーザーが手動で選択しているが、これに限定されるものではない。例えば画像処理により全体画像の中から特定の画像パターン（例えば人間の顔画像）を検出し、該特定の画像パターンの位置に応じて自動的に１つまたは複数の焦点検出エリアを選択するようにしてもよい。また電源ＯＮ時の最初のステップにおいて複数の焦点検出エリアにおいて同時に焦点検出を行い、得られた複数の焦点検出結果に応じて自動的に１つの焦点検出エリアを選択するようにしてもよい。例えば複数の焦点検出結果の中で最至近の結果を出した焦点検出エリアを選択することもできる。

【0091】

（８）上述した実施の形態においては、複数の焦点検出エリアの中から選択された焦点検出エリアがゴースト発生位置の近傍にあるか否かで焦点検出動作を変更しているが、本発明はこれに限定されるものではない。焦点検出エリアを１つしか備えない場合、例えば図２において画面中央の焦点検出エリア１６１３のみを備える場合においても、本発明の効果を得ることができる。

【0092】

（９）図３、図４に示す撮像素子２１２の部分拡大図では、各画素に１つの光電変換部を有する一対の焦点検出画素３１３，３１４および一対の焦点検出画素３１５，３１６を備える例を示したが、１つの焦点検出画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図１５、図１６は図３、４に対応した撮像素子２１２の部分拡大図であり、焦点検出画素３１１は一対の光電変換部１３、１４を備え、焦点検出画素３１２は一対の光電変換部１５、１６を備える。

【0093】

図１５に示す焦点検出画素３１１は、図３に示す焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４とのペアに相当した機能を果たし、図１６に示す焦点検出画素３１２は、図４に示す焦点検出画素３１５と焦点検出画素３１６とのペアに相当した機能を果たす。焦点検出画素３１１、３１２は、図１５および図１６に示すようにマイクロレンズ１０と一対の光電変換部１３，１４または一対の光電変換部１５，１６とから構成される。焦点検出画素３１１、３１２には白色フィルタが配置されている。その白色フィルタは、光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性と、赤外カットフィルタ（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性となる。すなわち、焦点検出画素３１１、３１２は、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を示す。高い感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。

【0094】

（１０）上述した実施の形態における撮像素子では焦点検出画素が白色フィルタを備えた例を示したが、撮像画素と同じ色フィルタ（例えば緑フィルタ）を備えるようにした場合にも本発明を適用することができる。

【0095】

例えば図１６に示した焦点検出画素３１２のみを２次元に配列して撮像素子２１２を構成するとともに、２次元に配置された焦点検出画素３１２にベイヤー配列した色フィルタを備えるようにしてもよい。このような構成において、撮像時は焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１５、１６のデータを加算することにより、撮像画素３１０と同等のデータを算出することが可能である。それとともに、焦点検出時は同色の焦点検出画素３１２同士で相関演算を行うことにより、色別の焦点検出結果を得ることが出来、輝度のみではコントラストが出ないような場合にも焦点検出が可能になる。

【0096】

（１１）上述した実施の形態においては、焦点検出画素の分光感度が可視光波長領域の全体をカバーするように設定されているが、焦点検出画素の分光感度はこれに限定されることはない。例えば焦点検出画素の分光感度を緑画素の分光感度と同様な分光感度にすることもできる。

【0097】

（１２）上述した実施の形態においては、ゴースト発生位置近傍に位置する焦点検出エリアでの焦点検出動作を一律禁止している。しかし、変形例（１０）のように焦点検出画素の分光感度が特定の色（例えば緑）に対応している場合には、高輝度物体像の検出において高輝度物体像の色を検出し、該色に応じて焦点検出動作を制御するようにしてもよい。例えば、図２のステップＳ２５０において肯定判定されても、高輝度物体像の色が焦点検出画素の分光感度から外れている場合には処理をステップＳ２７０へ進めて焦点検出動作を行い、外れていない場合には焦点検出動作を禁止するために処理をステップＳ２６０へ進める。

【0098】

（１３）上述した実施の形態においては、図５のステップＳ１２０における前回のフレームで得られた画像中に飽和領域が存在するか否かの判定結果によっては高輝度物体像検出やゴースト情報推定が行われない。しかし、図５のステップＳ１１０において高輝度検出サイクルが肯定判定されたら必ず高輝度物体像検出やゴースト情報推定が行われるようにしてもよい。

【0099】

（１４）上述した実施の形態においては、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を用いることもできる。

【0100】

（１５）本発明は瞳分割型位相差検出用の焦点検出画素を備える撮像素子に限定されるものではなく、所謂コントラスト検出に用いられる焦点検出画素を備える撮像素子にも適用することができる。

【0101】

（１６）上述した実施形態における撮像素子では撮像画素がベイヤー配列の色フィルタを備えた例を示したが、色フィルタの構成や配列はこれに限定されることはない。例えば、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。また色フィルタを備えないモノクロの撮像素子にも本発明を適用することができる。

【0102】

（１７）撮像装置としては、上述したような、カメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルカメラに限定されない。例えば、レンズ一体型のデジタルカメラあるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。

【符号の説明】

【0103】

１０ マイクロレンズ、１１、１３、１４、１５、１６ 光電変換部、
１００ 撮影画面、
１０１ 撮像面、１１０ レンズ、１２０ 光線、
１２５、１４５、１１０１、１１０２ 点、１３０、１４０ 反射光線、
１５０、１５１、１５２ 直線、
２０１ デジタルカメラ、２０２ 交換レンズ、２０３ カメラボディ、
２０４ マウント部、２０６ レンズ駆動制御装置、
２０８ ズーミング用レンズ、２０９ レンズ、２１０ フォーカシング用レンズ、
２１１ 絞り、２１２ 撮像素子、２１３ 電気接点、
２１４ ボディ駆動制御装置、
２１５ 液晶表示素子駆動回路、２１６ 液晶表示素子、２１７ 接眼レンズ、
２１９ メモリカード、２２０ 操作部材、２２１ ＡＤ変換装置、
３１０ 撮像画素、
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６ 焦点検出画素、
８００、１０００ 画面、８１０ 人物、８２０ 山、８３０ 空、８４０ 太陽、
９００、９１０、９２０、９３０、９４０、１４００、１５００ 領域、
１６０１、１６０２、１６０３、１６０４、１６０５、１６０６、１６０７、１６０８、１６０９、１６１０、１６１１、１６１２、１６１３、１６１４、１６１５、１６１６、１６１７、１６１８、１６１９、１６２０、１６２１、１６２２、１６２３、１６２４、１６２５ 焦点検出エリア、
２１４１ 露光制御機能部、２１４２ 焦点検出機能部、２１４３ 焦点調節機能部、
２１４４ 制御装置間通信機能部、２１４５ 表示制御機能部、
２１４６ 記録制御機能部、２１４７ 画像信号読み出し機能部、
２１４８ 撮影機能部、２１４９ 画像信号処理機能部、
２１５０ 高輝度物体情報検出機能部、２１５１ ゴースト情報推定機能部、
２１５２ 焦点検出動作決定機能部、
２１６０ 表示画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】