JP6317548B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明はオートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。

撮影光学系と撮像素子を有した撮像装置において、位相差式の焦点検出方法を用いて高速・高精度な焦点検出を行なう技術が従来より知られている。位相差式焦点検出技術においては、撮影光学系の射出光束を瞳分割手段により少なくとも２つの領域に分割し、各領域の光束を光電変換して１対２像の焦点検出用信号列を得る。そしてその２つの信号列の相対的像ずれ量から、予定焦点面の焦点ずれ量、いわゆるデフォーカス量を検出する。ここで、位相差式の焦点検出においては、合焦時には２像の信号列の強度は一致し、上記の相対的像ずれ量もゼロになるはずである。しかしながら、焦点検出光束の撮影光学系によるケラレや、撮影光学系の諸収差により、２像の一致度が低下し、焦点検出誤差を生ずる。また、上記のケラレや諸収差により、２像の相対的横ずれ量とデフォーカス量の比例関係も崩れる。従って、高精度な焦点検出を行なうためには、これらの誤差の解消が必要であり、その技術も提案されている。

一方で、撮像素子として２次元ＣＭＯＳセンサ等を用いて、センサ上に位相差検出のための焦点検出用画素を配置する技術も提案されている。撮像用画素と焦点検出用画素は同一平面上に配置されているため、撮像用画素が合焦状態にある時は、焦点検出用画素も合焦状態にある。したがって、合焦時には位相差検出のための２像には相対的な像ずれは原理上発生せず、誤差が発生しにくい。しかしながら、焦点検出用画素には２つの光電変換部が存在するため、蓄積された画素の信号を読み出す回路が複雑になる。そこで画素信号を読み出す回路の複雑化を抑制する方法が特許文献１に記載されている。

特開２００８−１０３８８５号公報

特許文献１に記載された技術においては、２つの光電変換部を有する複数の焦点検出用画素について、２つの光電変換部の出力信号同士を加算した信号を焦点検出用画素から出力する。

しかしながら、特許文献１では焦点検出用画素が出力できる値を超えた場合（飽和した場合）には、焦点検出用画素の２つの光電変換部の間で電荷漏れによるクロストークが生じる。クロストークにより、出力信号に撮影光学系の射出光束を光電変換した信号以外の信号が含まれることになり、焦点検出を正確に行うことができない。

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、位相差検出可能な撮像素子を有する撮像装置において、飽和する画素があっても焦点検出不能となることを抑制することである。

本発明に係わる撮像装置は、撮影光学系の一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の光電変換部と、前記撮影光学系の前記一部の瞳領域とは異なる瞳領域を通過した光を受光する第２の光電変換部の少なくとも２つの光電変換部と、所定の色の色フィルタとをそれぞれ有する複数の画素を備える撮像素子と、前記撮像素子から、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と前記第２の光電変換部から得られる第２の像信号とを加算した加算信号とを読み出す読み出し手段と、前記加算信号から前記第１の像信号を差し引くことにより前記第２の像信号を得る減算手段と、前記第１の像信号と前記第２の像信号とに基づいて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制するリミッタ手段と、を備え、前記リミッタ手段は、前記撮像素子から得た前記第１の像信号と前記減算手段により得た第２の像信号に対して、異なる色の色フィルタについての前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制することを特徴とする。
また、本発明に係わる撮像装置は、２以上の光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が設けられた撮像素子と、前記光電変換部にて検出した撮像信号を用いて位相差型のフォーカス調整を行うフォーカス調整部とを有する撮像装置であって、前記撮像素子に含まれる夫々の前記光電変換部より第１の撮像信号を取得し、且つ前記第１の撮像信号を含む複数の撮像信号を加算した加算信号を取得するための取得手段と、前記光電変換部より取得した前記加算信号より前記第１の撮像信号を減算して第２の撮像信号を取得するための差分手段と、前記フォーカス調整を実行する前に、前記差分手段により取得した前記第２の撮像信号が所定量を超えないように抑制するためのリミッタ手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、位相差検出可能な撮像素子を有する撮像装置において、飽和する画素があっ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。

本発明に係る撮像装置の一実施形態の構成図。 一実施形態の撮像素子の画素配列図。 一実施形態の撮像素子の回路図。 一実施形態の撮影光学系の光学原理図。 入射光量と出力信号の関係を説明する図。 一実施形態の画素と出力信号の関係を説明する図。 一実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係る撮像装置の一実施形態の構成図で、撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系が一体となった電子カメラを示しており、動画及び静止画が記録可能である。図１において、１０１は被写体像を結像させる撮影光学系の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に移動可能に保持される。１０２は絞りで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なうほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしても機能する。１０３は第２レンズ群である。そして、絞り１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に駆動され、第１レンズ群１０１の移動動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。１０５は第３レンズ群で、光軸方向の移動により、焦点調節を行なう。１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。

１０７は焦点検出可能な画素を有する撮像素子で、ＣＭＯＳセンサとその周辺回路で構成される。撮像素子１０７には、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光ピクセルが正方配置され、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサが用いられる。撮像素子１０７は各画素に複数の光電変換部を有し、各々の画素には色フィルタが配置されている。

１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を手動もしくはアクチュエータで回動することにより、第１レンズ群１０１ないし第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りアクチュエータで、絞り１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。

１２１はＣＰＵで、カメラ本体の種々の制御を司るために、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。そしてＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、焦点調節（ＡＦ）、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。

１２２は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像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ＣＰＵ１２１に送信する。１２３は画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のカラー補間、γ変換、画像圧縮等の処理を行なう。１２４は焦点検出手段としての位相差演算処理回路で、撮像素子１０７の各画素の２つの光電変換領域から得られる信号をＡＦ用Ａ像信号とＡＦ用Ｂ像信号として、Ａ像とＢ像の像ずれ量を相関演算で求め、ピントずれ量（焦点状態）を算出する回路である。１２５はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。１２６は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り１０２の開口を制御する。１２７はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。

１２８はリミッタ部でＡ像信号とＢ像信号の加算信号が所定の閾値を超えることを抑制する。１２９は制御部でリミッタ部１２８においてＡ像信号とＢ像信号の加算信号が所定の閾値を超える場合にはリミッタ部を制御することで、Ａ像とＡ＋Ｂ像を生成する。

１３１はＬＣＤ等の表示部で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影時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を表示する。１３２は操作部で、電源スイッチ、撮影開始スイッチ、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。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、動画及び静止画を含む撮影済み画像を記録する。

図２は本発明の一実施形態における撮像素子１０７の画素配列を示した図で、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、撮影光学系側から観察した状態を示している。色フィルタはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇｒｅｅｎ）と赤（Ｒｅｄ）の色フィルタが画素に対応して交互に設けられる。また、偶数行の画素には、左から順に青（Ｂｌｕｅ）と緑（Ｇｒｅｅｎ）の色フィルタが画素に対応して交互に設けられる。円２１１ｉはオンチップマイクロレンズを表わす。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はそれぞれ光電変換部であり、撮影光学系の一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の光電変換部２１１ａと、撮影光学系の別の瞳領域を通過した光を受光する第２の光電変換部２１１ｂに分けられる。

本実施形態では、すべての画素の光電変換部はＸ方向に２分割され、分割された各々の領域の光電変換信号は、第１の光電変換部２１１ａの信号は色フィルタごとに独立して読み出せるが、第２の光電変換部２１１ｂの信号は独立して読み出すことができない。第２の光電変換部２１１ｂの信号は、第１と第２の光電変化部の出力を加算後に読み出した信号から第１の光電変換部２１１ａの信号を減算することで算出する。

そして、第１の光電変換部２１１ａと第２の光電変換部２１１ｂからの信号は、後述する方法で位相差式焦点検出に用いられるほか、視差情報を有した複数画像から構成される３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像を生成するのに用いることもできる。一方で、分割された光電変換部の出力を加算した情報は、通常の撮影画像として用いられる。

ここで、位相差式焦点検出を行なう場合の画素信号について説明する。本実施形態においては、図２のマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ及び２１１ｂで、撮影光学系の射出光束を瞳分割する。そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素２１１において、光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成したものを第１の像であるＡ像、同じく光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成したものを第２の像であるＢ像とする。このように生成した第１の像であるＡ像と第２の像であるＢ像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、すなわちデフォーカス量を検出することができる。

図３は本実施形態の撮像素子１０７における読み出し回路の構成を示した図である。１５１は水平走査回路、１５３は垂直走査回路である。そして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、本実施形態の撮像素子１０７は以下の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な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、画素群は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す。

通常の撮像用画像では（Ａ＋Ｂ）像を読み出せば良いが、複数の測距領域で位相差検出を行う場合にはＡ像信号とＢ像信号を読み出して、Ａ像とＢ像の像ずれ量を相関演算により検出することで、デフォーカス量を算出する。

図４は本実施形態の撮像装置において、撮影光学系の射出瞳面と、像高０すなわち像面中央近傍に配置された撮像素子１０７の光電変換部の共役関係を説明する図である。撮像素子内の光電変換部２１１ａ，２１１ｂ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、本実施形態の撮影光学系は変倍機能を有したズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行なうと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図４における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちＭｉｄｄｌｅの状態を示している。この状態での射出瞳距離をＺｍｉｄとし、これを標準的な射出瞳距離Ｚｎｏｒｍと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状設計がなされる。

図４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、１０５は第３レンズ群、１０５ｂは第３レンズ群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，１０５ｂ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Ｚｍｉｄとしている。

２１１は画素で、最下層より、２１１ａ及び２１１ｂの光電変換部、２１１ｅ〜２１１ｇの配線層、色フィルタ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。光電変換部２１１ａ，２１１ｂ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、その投影像はＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂとなる。

ここで、絞り１０２が開放（例えばＦ２．８）の場合、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬ（Ｆ２．８）で示すが、上記投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂは絞り開口でけられることが無い。一方、絞り１０２が小絞り（例えばＦ５．６）の場合、撮影光学系を通過する光束の最外部をＬ（Ｆ５．６）で示すが、上記の投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂの外側は絞り開口でけられる。ただし、像面中央では各投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂのけられ状態は光軸に対して対称となり、各光電変換部２１１ａ，２１１ｂが受光する光量は等しい。

次に、本実施形態の光電変換部の出力値が上限値を超える（飽和した）場合の対策について説明する。各画素の光電変換部は撮影光学系を通過する光束から光量を受光し、光電変換することで光量に応じた信号を出力する。しかし、光量が多い高輝度被写体の場合には光電変換部２１１ａ，２１１ｂで蓄積できる光量の上限値を超えて隣接した光電変換部に対して電荷が漏れ、クロストークが生じてしまう。光電変換部２１１ａから生成されるＡ像信号と光電変換部２１１ｂから生成されるＢ像信号間にクロストークがあるために、Ａ像信号とＢ像信号の像ずれ量の誤差となる。そのため、像ずれ量を相関演算により検出したデフォーカス量に誤差が生じ、所望の被写体に合焦できない。

本実施形態ではＢ像信号を生成する過程において、（Ａ＋Ｂ）像信号からＡ像信号を減算することでＢ像信号を生成している。像信号には出力可能な上限値があり、本実施形態ではＡ、Ｂ、Ａ＋Ｂ像ともに同一の上限値となっている。Ａ像が出力可能な上限値となった場合には、（Ａ＋Ｂ）像の出力信号も上限値となるため、Ａ＋Ｂ像の信号とＡ像の信号が同じく上限値となる。つまり、Ａ像信号が上限値の場合にはＡ＋Ｂ像も同一の上限値となり、Ｂ像信号は（Ａ＋Ｂ）像からＡ像を減算することで生成するため、出力が０となってしまう。この場合にはＡ像信号は上限値をとり、Ｂ像信号は０となるため、誤った像信号を生成していることになる。そのため、Ａ像とＢ像の像ずれ量を相関演算により検出し、デフォーカス量を算出しても、所望の被写体に合焦させることはできない。さらにＡ像が上限値に達していない場合でも、Ａ＋Ｂ像で飽和している場合には、Ｂ像生成時に像信号が失われ、Ａ像とＢ像の像ずれ量から相関演算によりデフォーカス量を算出しても、所望の被写体に合焦させることはできない。

以上のように、高輝度被写体に対して各画素が飽和する場合でも合焦させるためにはＡ像、Ａ＋Ｂ像が共に上限値に達しないように像信号を制御しなければならない。そこで、本実施形態ではＡ像とＢ像が所定の閾値を超えることを抑制するリミッタ部１２８を設け、かつリミッタ部１２８を制御する制御部１２９を設けることで像信号が上限値に達しないように制御する。

本実施形態では、Ａ像信号は奇数行の緑（Ｇｒｅｅｎ、以下Ｇ１）、赤（Ｒｅｄ、以下Ｒ）、偶数行の青（Ｂｌｕｅ、以下Ｂ）、緑（Ｇｒｅｅｎ、以下Ｇ２）の各色フィルタの画素を加算し輝度信号にするため、Ｇ１、Ｒ、Ｂ、Ｇ２の各色の段階で閾値を設ける。これによりＧ１、Ｒ、Ｂ、Ｇ２の特定の色が上限値に達した場合でも、リミッタ部１２８により閾値を設定し、制御部１２９で各像信号が閾値を超えることを抑制する。

リミッタ部１２８はＢ像信号では、輝度信号に対して閾値を設定する。これは次のような理由による。Ｂ像をＧ１、Ｒ、Ｂ、Ｇ２ごとに生成するということは、Ａ像とＡ＋Ｂ像それぞれをＧ１、Ｒ、Ｂ、Ｇ２ごとに一旦記憶してから、Ｂ像のＧ１、Ｒ、Ｂ、Ｇ２を生成することになる。そのため、信号を記憶する回路や生成する回路等の規模が増大してしまう。そのためＢ像の信号はＡ像とＡ＋Ｂ像の輝度信号から生成される。このことからリミット部１２８はＢ像信号では、閾値は輝度信号に対して設定し、制御部１２９で閾値を超えることを抑制する。

次に本実施形態の各光電変換部の信号が上限値を超えないようにする飽和判定方法について図５〜図７を参照して説明する。図５は撮影光学系からの入射光量と撮像素子の出力信号を示しており、横軸に入射光量、縦軸に出力信号を示し、実線をＡ＋Ｂ像、点線をＡ像、一点鎖線をＢ像としている。図６は合焦時の実信号の例であり、横軸に任意行の画素、縦軸に出力信号を示している。図７は本実施形態の動作を示すフローチャートである。

飽和判定をしない場合を図５（ａ）、飽和判定する場合を図５（ｂ）に示す。実信号の場合での飽和判定しない場合を図６（ａ）、飽和判定する場合を図６（ｂ）に示す。図５（ａ）の入射光量が小さい０からＡ１の区間では、入射光量を光電変換しても各画素信号が上限値に達していないため（Ａ１までの領域）、Ａ像信号、Ｂ像信号ともに入射光量を反映した信号を出力できる。図５（ａ）の入射光量が大きいＡ１以上の区間になると、Ａ＋Ｂ像信号が上限値を超えてしまうことで、Ｂ像は（Ａ＋Ｂ）像からＡ像を減算することによって生成するため、Ｂ像自体の信号が減少してしまう。すなわち、本実施形態では、各像信号の上限値が同一の値のため、Ａ像の信号が上限値の１／２を超えるときに、Ｂ像の信号がＡ像の影響により、減少していくことになる。つまり、Ａ像の信号が１／２を超えるとＢ像信号はＡ像信号の影響により減少してしまう。つまり、本来Ａ像信号の増加に対してＢ像信号も増加となるべきなのに、Ａ像信号が上限値を超えることによって、Ａ像信号の増加に対してＢ像信号が減少となり、逆の変化をしてしまう。これにより、図６（ａ）に示すようにＡ像とＢ像の像一致度が極端に低下してしまう。以上により、相関演算を行っても像一致度が低下しているために、算出したデフォーカス量が正確でなく、所望の被写体には合焦できない。

次に飽和判定を行う場合について図５（ｂ）を用いて説明する。図５（ｂ）でもＡ像とＢ像の像信号が同一の値を取る場合を想定している。リミッタ部１２８はＡ像の像信号の出力が上限値の１／２となる値を閾値として設定し、制御部１２９で閾値を超えることを抑制する。これによりＡ像とＢ像がともに上限値の１／２以下となるため、Ａ＋Ｂ像が上限値になることはない。以上のように、飽和判定をすることによって図６（ｂ）に示すように、合焦時のＡ像とＢ像の像一致度を低下させることなく、相関演算をすることができるので、正確なデフォーカス量が算出できる。

撮像素子の周辺部すなわち像高が大きな領域では、撮影光学系の口径食（ビグネッティング）により射出瞳径が小さくなる。それため画素の受光量が低下し、２つの光電変換部間で不均一となる。そして絞り開口径の減少とともに受光量の不均一性が顕著になる。以上から１画素にある２つの光電変換部２１１ａ，２１１ｂで受光量が異なる場合が存在する。そこで、２つの光電変換部２１１ａ，２１１ｂの信号であるＡ像信号とＢ像信号が同一の値ではない場合の飽和判定について図５（ｃ）、５（ｄ）、図６（ｃ）、６（ｄ）を用いて説明する。

Ａ像の飽和判定はするがＢ像の飽和判定をしない場合が図５（ｃ）、Ａ像もＢ像も飽和判定をする場合を図５（ｄ）に示す。図５（ｃ）、５（ｄ）では、Ａ像信号よりＢ像信号が大きい場合を示している。Ａ像信号が上限値の１／２以下の場合であっても、Ｂ像信号はすでに１／２を超える場合があるためＡ＋Ｂ像の信号で上限値となる。Ｂ像信号はＡ＋Ｂ像信号からＡ像信号を減算して生成するため、Ｂ像信号にＡ＋Ｂ像信号が上限値を超えたことによる偽信号が出力されてしまう。これにより、図６（ｃ）に示すようにＡ像とＢ像の像一致度が極端に低下してしまい、像ずれ量による相関演算から正確なデフォーカス量が算出できない。

本実施形態では図５（ｄ）に示すようにＢ像信号にも閾値を設けている。具体的には、Ｂ像信号を上限値に対して１／２以下とする閾値を設けている。Ｂ像信号にも閾値を設けることでＢ像のみが上限値の１／２を超えることがないため、Ａ像信号、Ｂ像信号のどちらかが１／２を超えてＢ像の信号にＡ＋Ｂ像信号の飽和による偽信号が混入することがなく、Ｂ像信号を生成できる。これにより図６（ｄ）に示すようにＡ像とＢ像の像一致度を低下させることなく、Ａ像とＢ像の像ずれ量から相関演算によりデフォーカス量を算出できるので、画素が飽和するような高輝度被写体に対しても合焦可能になる。

次に図７のフローチャートを用いて本実施形態の動作について説明する。Ｓ１０１からスタートし、Ｓ１０２では撮像素子１０７からの信号を読み出し、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３ではＡ像信号のＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号を生成し、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では出力されたＡ像のＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号それぞれに対して、信号出力が閾値を超えているかを判定する。超えてない場合にはＳ１０７、超えている場合にはＳ１０６へ進む。Ｓ１０６では閾値を超えているＡ像信号を閾値以下の所定値に設定し、次のラインのＡ像のＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号に対して同じく飽和判定を行う。すべて、または所定のＡＦ枠内のＡ像信号の飽和判定を終えたらＳ１０７で飽和判定を終了しＳ１０８へ進む。Ｓ１０８ではＡ像のＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号を全て加算して輝度信号を生成し、Ｓ１０９へ進む。Ｓ１０９ではＡ像の輝度信号とＢ像の輝度信号を足し合わせたＡ＋Ｂ像の輝度信号を生成し、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０ではＢ像信号の飽和判定を開始するために、Ａ＋Ｂ像の輝度信号からＡ像の輝度信号を差し引いてＢ像の輝度信号を生成する。Ｓ１１２ではＢ像の輝度信号が閾値を超えているかを判定し、超えていない場合にはＳ１１４へ進み、超えている場合にはＳ１１３へ進む、Ｓ１１３ではＢ像の輝度信号を閾値以下の所定値に設定し、次のラインのＢ像輝度信号の飽和判定を行う。すべてのＢ像信号またはＡＦ枠内のＢ像信号の飽和判定を行ったあと、Ｓ１１４へ進みＳ１１５で終了となる。

上記のように、Ａ＋Ｂ像を輝度信号にした後、Ｂ像を生成してから、Ｂ像の輝度信号の飽和を判定する。Ｂ像をＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号のまま飽和判定することもできるが、そのためにはそれらの信号を記憶するメモリが別途必要になり、回路規模を増大させてしまう。本実施形態のように、Ａ＋Ｂ像やＢ像はＲ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２信号を全て加算した輝度信号とし、Ｂ像は輝度信号で飽和を判定することで、回路規模を削減し、かつ所望のデフォーカス量を算出することができる。以上のシーケンスによりＡ像とＢ像の像ずれ量による相関演算からデフォーカス量を算出することができる。

Claims (15)

1. 撮影光学系の一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の光電変換部と、前記撮影光学系の前記一部の瞳領域とは異なる瞳領域を通過した光を受光する第２の光電変換部の少なくとも２つの光電変換部と、所定の色の色フィルタとをそれぞれ有する複数の画素を備える撮像素子と、
   前記撮像素子から、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と前記第２の光電変換部から得られる第２の像信号とを加算した加算信号とを読み出す読み出し手段と、
   前記加算信号から前記第１の像信号を差し引くことにより前記第２の像信号を得る減算手段と、
   前記第１の像信号と前記第２の像信号とに基づいて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制するリミッタ手段と、を備え、
   前記リミッタ手段は、前記撮像素子から得た前記第１の像信号と前記減算手段により得た第２の像信号に対して、異なる色の色フィルタについての前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制することを特徴とする撮像装置。
2. 前記リミッタ手段は、前記第１の像信号に対しては、赤、緑、青の色フィルタのうちの少なくとも１つの色フィルタについて前記第１の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記リミッタ手段は、前記第２の像信号に対しては、赤、緑、青の色フィルタに対応する前記第２の光電変換部の信号を加算した信号が所定の閾値を超えないように抑制することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮影光学系の一部の瞳領域を通過した光を受光する第１の光電変換部と、前記撮影光学系の前記一部の瞳領域とは異なる瞳領域を通過した光を受光する第２の光電変換部の少なくとも２つの光電変換部と、所定の色の色フィルタとをそれぞれ有する複数の画素を備える撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
   前記撮像素子から、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と、前記第１の光電変換部から得られる第１の像信号と前記第２の光電変換部から得られる第２の像信号とを加算した加算信号とを読み出す読み出し工程と、
   前記加算信号から前記第１の像信号を差し引くことにより前記第２の像信号を得る減算工程と、
   前記第１の像信号と前記第２の像信号とに基づいて前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出工程と、
   前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制するリミッタ工程と、を備え、
   前記リミッタ工程では、前記撮像素子から得た前記第１の像信号と前記減算工程において得た第２の像信号に対して、異なる色の色フィルタについての前記第１の光電変換部の出力と、前記第２の光電変換部の出力が所定の閾値を超えないように抑制することを特徴とする撮像装置の制御方法。
5. ２以上の光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が設けられた撮像素子と、前記光電変換部にて検出した撮像信号を用いて位相差型のフォーカス調整を行うフォーカス調整部とを有する撮像装置であって、
   前記撮像素子に含まれる夫々の前記光電変換部より第１の撮像信号を取得し、且つ前記第１の撮像信号を含む複数の撮像信号を加算した加算信号を取得するための取得手段と、
   前記光電変換部より取得した前記加算信号より前記第１の撮像信号を減算して第２の撮像信号を取得するための差分手段と、
   前記フォーカス調整を実行する前に、前記差分手段により取得した前記第２の撮像信号が所定量を超えないように抑制するためのリミッタ手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
6. 前記リミッタ手段は前記第１の撮像信号も前記所定量を超えないように抑制することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記画素のそれぞれは所定の色の色フィルタを備え、
   前記取得手段は異なる色の色フィルタを備える画素から出力される前記画像信号を合成して第１の撮像信号及び加算信号を生成する生成手段を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
8. 前記生成手段が生成する第１の撮像信号及び前記加算信号は輝度信号であり、前記差分手段は輝度信号である前記第１の撮像信号を前記加算信号から減算することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記リミッタ手段は前記差分手段にて取得された前記第２の信号の輝度信号を抑制すること特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記撮像素子はベイヤー配列のオンチップカラーフィルターを備え、
    前記生成手段は赤、緑、青の各カラーフィルターに対応した撮像信号を合成することによって輝度信号を生成することと特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
11. 前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号に基づいて、所定領域のデフォーカス量を、フォーカス調整を行うために検出する検出手段を更に備えることを特徴とする請求項５乃至１０の何れか１項に記載の撮像装置。
12. 前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号に基づいて、３Ｄイメージを生成するための処理手段を更に備えることを特徴とする請求項５乃至１１の何れか１項に記載の撮像装置。
13. 前記所定量は上限値の半分以下であり、前記上限値は前記光電変換部が受光可能な最大量であることを特徴とする請求項５乃至１２の何れか１項に記載の撮像装置。
14. 少なくとも前記第２の撮像信号に対して、前記飽和検出を行う決定手段を更に備え、前記リミッタ手段は前記決定手段によって前記第２の撮像信号が飽和状態であると決定した場合に前記第２の信号を抑制することを特徴とする請求項５乃至１３の何れか１項に記載の撮像装置。
15. ２以上の光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が設けられた撮像素子と、前記光電変換部にて検出した撮像信号を用いて位相差型のフォーカス調整を行うフォーカス調整部とを有する撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像素子に含まれる夫々の前記光電変換部より第１の撮像信号を取得し、且つ前記第１の撮像信号を含む複数の撮像信号を加算した加算信号を取得するための取得ステップと、
    前記光電変換部より取得した前記加算信号より前記第１の撮像信号を減算して第２の撮像信号を取得するための差分ステップと、
    前記フォーカス調整を実行する前に、前記差分ステップにおいて取得した前記第２の撮像信号が所定量を超えないように抑制するためのリミッタステップとを備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。

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