(57)【要約】【課題】変倍中における動体に対する合焦追従性能を向上させる。【解決手段】フォーカス制御装置１１０，１１４は、第１の時点において検出された焦点状態と変倍に伴う像面移動を低減するためのフォーカス位置制御データと用いて、第２の時点でのフォーカス素子１０３の第１の目標位置を算出する。また第１の時点以前に複数回算出された被写体距離の履歴情報を用いて第２の時点での予測被写体距離を算出し、予測被写体距離とフォーカス位置制御データとを用いて、第２の時点でのフォーカス素子の第２の目標位置を算出する。変倍中において、被写体が動体でない場合に第２の時点でフォーカス素子を第１の目標位置に移動させ、被写体が動体である場合に第２の時点でフォーカス素子を第２の目標位置に移動させる。【選択図】図１
2020112700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の変倍に伴う像面移動を低減するためのフォーカス位置制御データを用いてフォーカス素子の位置を制御するフォーカス制御装置であって、
被写体に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点状態と前記フォーカス位置制御データとを用いて被写体距離を算出する距離算出手段と、
第１の時点において検出された前記焦点状態と前記フォーカス位置制御データと用いて、前記第１の時点より後の第２の時点での前記フォーカス素子の第１の目標位置を算出する第１の目標位置算出手段と、
前記第１の時点以前に複数回算出された前記被写体距離の履歴情報を用いて前記第２の時点での予測被写体距離を算出し、前記予測被写体距離と前記フォーカス位置制御データとを用いて、前記第２の時点での前記フォーカス素子の第２の目標位置を算出する第２の目標位置算出手段と、
前記被写体が動体であるか否かを判定する判定手段と、
前記変倍中において、前記被写体が動体でない場合に前記第２の時点で前記フォーカス素子を前記第１の目標位置に移動させ、前記被写体が動体である場合に前記第２の時点で前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させる制御手段とを有することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項２】
前記第１の目標位置算出手段は、
前記焦点状態の信頼度が高信頼度である場合は、前記第１の時点において検出された前記焦点状態と前記フォーカス位置制御データと用いて前記第１の目標位置を算出し、
前記信頼度が前記高信頼度より低い場合は、前記焦点状態を用いず、前記第１の時点において検出された前記フォーカス素子の位置と前記フォーカス位置制御データと用いて前記第１の目標位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記被写体が前記動体であり、かつ少なくとも前記変倍の方向が望遠方向である場合に、前記フォーカス素子を前記第１前記第２の目標位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記被写体が前記動体であり、かつ少なくとも前記変倍の速度が所定速度より速い場合に、前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記変倍中において、少なくとも前記動体が近方向に移動している場合に、前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記変倍中において、少なくとも前記動体の速度が所定値より速い場合に、前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記変倍中において前記被写体が前記動体であり、かつ少なくとも前記第１の目標位置と前記第２の目標位置との差が所定値より大きい場合に、前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項８】
前記第２の目標位置算出手段は、前記変倍が行われているか否かにかかわらず前記履歴情報を生成することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像素子と、
請求項１から８のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像光学系の変倍に伴う像面移動を低減するためのフォーカス位置制御データを用いてフォーカス素子の位置を制御するフォーカス制御方法であって、
被写体に対する焦点状態を検出するステップと、
前記焦点状態と前記フォーカス位置制御データとを用いて被写体距離を算出するステップと、
第１の時点において検出された前記焦点状態と前記フォーカス位置制御データと用いて、前記第１の時点より後の第２の時点での前記フォーカス素子の第１の目標位置を算出するステップと、
前記第１の時点以前に複数回算出された前記被写体距離の履歴情報を用いて前記第２の時点での予測被写体距離を算出し、前記予測被写体距離と前記フォーカス位置制御データとを用いて、前記第２の時点での前記フォーカス素子の第２の目標位置を算出するステップと、
前記被写体が動体であるか否かを判定するステップと、
前記変倍中において、前記被写体が動体でない場合に前記第２の時点で前記フォーカス素子を前記第１の目標位置に移動させ、前記被写体が動体である場合に前記第２の時点で前記フォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させるステップとを有することを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項１１】
撮像装置のコンピュータに、請求項１０に記載のフォーカス制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置において変倍（ズーム）中に行われるフォーカス制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
変倍レンズ（以下、ズームレンズという）を移動させてズームを行う際に像面が移動してボケが生じないように、すなわち合焦状態を維持するようにフォーカスレンズを自動的に移動させるフォーカス制御であるズームトラッキングが行われる。このズームトラッキングでは、図７に示すように、被写体距離ごとにズームレンズの位置に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズの位置を示すカムデータを用意し、ズームレンズの移動に伴ってそのときの被写体距離に応じたカムデータに沿ってフォーカスレンズを移動させる。
【０００３】
ただし、同図に示すように、被写体距離ごとのカムデータはワイド側ほど密になる。このため、ワイド側からテレ側へのズームにおいて、実際の被写体距離とは異なる被写体距離のカムデータが誤選択され、この誤ったカムデータに沿ってフォーカスレンズが移動するために合焦状態を維持できないおそれがある。
【０００４】
特許文献１には、ズーム中に得られる映像信号からそのコントラストを示すＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値を用いて合焦度合いの高いカムデータを選択する撮像装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ズーム中にカムデータを用いず、いわゆる撮像面位相差ＡＦを行うことにより合焦状態を維持する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５０７０８６号公報
【特許文献２】特開２０１７−０３７１０３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ズームを行いながら動体である被写体を撮像する際に、特許文献１にて開示されたようにＡＦ評価値を検出しながらフォーカスレンズの位置を制御するのでは、被写体の動きに対して制御が遅れて合焦状態を維持できない（合焦追従ができない）おそれがある。また特許文献２にて開示された撮像面位相差ＡＦを用いる場合でも、撮像素子からの出力信号を用いてデフォーカス量を算出して該デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する間に被写体が大きく動くと、合焦追従ができない。
【０００８】
本発明は、ズーム中における動体に対する合焦追従性能を向上させることが可能なフォーカス制御装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としてのフォーカス制御装置は、撮像光学系の変倍に伴う像面移動を低減するためのフォーカス位置制御データを用いてフォーカス素子の位置を制御する。該フォーカス制御装置は、被写体に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、焦点状態とフォーカス位置制御データとを用いて被写体距離を算出する距離算出手段と、第１の時点において検出された焦点状態とフォーカス位置制御データと用いて、第１の時点より後の第２の時点でのフォーカス素子の第１の目標位置を算出する第１の目標位置算出手段と、第１の時点以前に複数回算出された被写体距離の履歴情報を用いて第２の時点での予測被写体距離を算出し、予測被写体距離とフォーカス位置制御データとを用いて、第２の時点でのフォーカス素子の第２の目標位置を算出する第２の目標位置算出手段と、被写体が動体であるか否かを判定する判定手段と、変倍中において、被写体が動体でない場合に第２の時点でフォーカス素子を前記第１の目標位置に移動させ、被写体が動体である場合に第２の時点でフォーカス素子を前記第２の目標位置に移動させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
なお、上記フォーカス制御装置を有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。また本発明の他の一側面としてのフォーカス制御方法は、撮像光学系の変倍に伴う像面移動を低減するためのフォーカス位置制御データを用いてフォーカス素子の位置を制御する方法である。該フォーカス制御方法は、被写体に対する焦点状態を検出するステップと、焦点状態とフォーカス位置制御データとを用いて被写体距離を算出するステップと、第１の時点において検出された焦点状態とフォーカス位置制御データと用いて、第１の時点より後の第２の時点でのフォーカス素子の第１の目標位置を算出するステップと、第１の時点以前に複数回算出された被写体距離の履歴情報を用いて第２の時点での予測被写体距離を算出し、予測被写体距離とフォーカス位置制御データとを用いて、第２の時点でのフォーカス素子の第２の目標位置を算出するステップと、被写体が動体であるか否かを判定するステップと、変倍中において、被写体が動体でない場合に第２の時点でフォーカス素子を第１の目標位置に移動させ、被写体が動体である場合に第２の時点でフォーカス素子を第２の目標位置に移動させるステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
なお、撮像装置のコンピュータに、上記フォーカス制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変倍中における動体に対する合焦追従性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１の撮像装置に用いられている撮像センサの画素構成を示す図。
【図３】実施例１における対の位相差像信号を示す図。
【図４】対の位相差像信号の相関量、相関変化量および像ずれ量を示す図。
【図５】対の位相差像信号の一致度を算出する方法を示す図。
【図６】実施例１における撮像面位相差ＡＦ処理を示すフローチャート。
【図７】実施例１におけるカムデータを示す図。
【図８】実施例１におけるＡＦ制御処理を示すフローチャート。
【図９】実施例１におけるズーム停止時目標位置選択処理を示すフローチャート。
【図１０】実施例１におけるズーム時目標位置選択処理を示すフローチャート。
【図１１】実施例１における予測適用条件判別処理を示すフローチャート。
【図１２】実施例１におけるズーム中のフォーカス制御を示す図。
【図１３】実施例１におけるズーム中の予測制御を示す図。
【図１４】本発明の実施例２における目標位置選択処理を示すフローチャート。
【図１５】本発明の実施例３におけるＡＦ制御処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
＜全体構成＞
図１は、本発明の実施例であるフォーカス制御装置を搭載した撮像装置（以下、カメラという）１００の構成を示す。カメラ１００は、レンズユニット１２０、撮像素子１０７およびカメラ制御部１１４を有する。コンピュータとしてのカメラ制御部１１４は、その内部の不図示のＲＯＭやＲＡＭに格納された制御プログラムに従って動作して、カメラ１００全体の制御を司る。例えは、スイッチやダイヤル等を含むカメラ操作部１１５からのユーザ操作入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えたり、各種設定を変更したり、ＡＦ、ＡＥ等の撮像準備動作、撮像記録動作および記録映像の表示等の様々なカメラ動作を制御したりする。
【００１６】
レンズユニット１２０は、変倍素子としての変倍レンズ（以下、ズームレンズという）１０１、絞り１０２およびフォーカス素子としてのフォーカスレンズ１０３を含む撮像光学系ＩОＳを有する。ズームレンズ１０１は、カメラ制御部１１４からのズーム指令を受けたズーム駆動部１０４によって駆動され、変倍（焦点距離の変更：以下、ズームという）を行う。絞り１０２は、カメラ制御部１１４からの絞り指令を受けた絞り制御部１０５によって駆動されて光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、カメラ制御部１１４からのフォーカス指令を受けたフォーカス駆動部１０６によって駆動されて焦点調節を行う。
【００１７】
カメラ制御部１１４は、ズーム駆動部１０４、絞り駆動部１０５およびフォーカス駆動部１０６のそれぞれから、ズームレンズ１０１の位置（以下、ズーム位置という）、絞り１０２の開口径（絞り値）およびフォーカスレンズ１０３の位置（以下、フォーカス位置という）等のレンズ情報を取得する。またカメラ制御部１１４内のＲＯＭには、図７に示したように代表的な複数の被写体距離（以下、代表被写体距離という）に対するフォーカス位置制御データとしてのカムデータが格納されている。カムデータは、ズームに伴う像面移動を低減して合焦状態を維持するためにフォーカスレンズ１０３の位置を制御するフォーカス制御（ズームトラッキング）に用いられる。カメラ制御部１１４は、このフォーカス制御を行う。カメラ制御部１１４は、距離算出手段、第１の目標算出手段、第２の目標算出手段、判定手段および制御手段として機能する。
【００１８】
撮像素子１０７は、ＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成され、撮像光学系ＩОＳを通過した光束により形成される被写体像を光電変換（撮像）する。撮像素子１０７の複数の画素において蓄積された電荷は、カメラ制御部１１４の指令を受けたタイミングジェネレータ１１３から出力されるタイミング信号に応じて撮像信号およびＡＦ信号として読み出される。
【００１９】
撮像素子１０７からの読み出された撮像信号およびＡＦ信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０８によりサンプリングおよびゲイン調整される。その後、撮像信号はカメラ信号処理部１０９に、ＡＦ信号をＡＦ信号処理部１１０にそれぞれ出力される。
【００２０】
カメラ信号処理部１０９は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０８から出力された撮像信号に対して各種画像処理を行うことで映像信号を生成する。表示部１１１は、ＬＣＤ等を用いて構成され、カメラ信号処理部１０９から出力された映像信号に応じた撮像画像を表示する。記録部１１２は、カメラ信号処理部１０９からの映像信号を光ディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００２１】
焦点検出手段としてのＡＦ信号処理部１１０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０８から出力されたＡＦ信号を用いて焦点検出処理を行う。ＡＦ信号は、後に詳しく説明するが、撮像面位相差検出方式でのＡＦ（以下、撮像面位相差ＡＦという）に用いられる対の位相差像信号（以下、２像信号という）である。ＡＦ信号処理部１１０は、該２像信号に対する相関演算を行ってこれらの位相差（像ずれ量）を算出し、該像ずれ量から焦点状態を示すデフォーカス量を算出する。
【００２２】
また、ＡＦ信号処理部１１０は、算出した像ずれ量、つまりはデフォーカス量の信頼度（以下、焦点検出信頼度という）を算出する。焦点検出信頼度については、後に詳しく説明する。ＡＦ信号処理部１１０は、算出したデフォーカス量と焦点検出信頼度をカメラ制御部１１４に出力する。カメラ制御部１１４は、取得したデフォーカス量および焦点検出信頼度に応じて、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部１１０に通知する。
＜撮像素子１０７の構成＞
図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、撮像面位相差ＡＦに用いる撮像素子１０７の構成について説明する。図２（ａ）は、瞳分割機能を有する撮像素子１０７の１つの画素の断面を示している。１画素には、1つのオンチップマイクロレンズ３１と、２つの光電変換部（サブ画素）としての第１の光電変換部３０−１および第２の光電変換部３０−２とを有する。また画素には、平坦化膜３２、カラーフィルタ３３、配線３４および層間絶縁膜３５が設けられている。なお、１画素に設けられる光電変換部の数は２より大きくてもよい。
【００２３】
図２（ｂ）は、撮像素子１０７の一部の画素配列を被写体側から見て示している。撮像素子１０７の全体が図２（ｂ）に示す画素配列を有し、各画素は図２（ａ）に示す構成を有する。撮像素子１０７の全画素のうちそれぞれ破線で囲まれた水平２画素×垂直２画素からなる４画素（４０，４１，４２）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のカラーフィルタ３３がベイヤー配列をなすように設けられている。図２（ｂ）においてＲ、ＧおよびＢの下に付された「１」と「２」はそれぞれ、第１の光電変換部３０−１と第２の光電変換部３０−２を示している。
【００２４】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示した撮像素子１０７をＡ−Ａ線で切断したときの断面と撮像光学系ＩОＳを示す。撮像素子１０７は、撮像光学系ＩОＳの予定結像面の位置に配置されている。マイクロレンズ３１の作用により、第１および第２の光電変換部３０−１，３０−２はそれぞれ、撮像光学系ＩОＳの射出瞳における互いに異なる領域（瞳領域）を通過した一対の光束のうち一方と他方を受光する。具体的には、第１の光電変換部３０−１は図中の右側の瞳領域を通過した光束を受光し、第２の光電変換部３０−２は左側の瞳領域を通過した光束を受光する。撮像素子１０７のうちユーザにより又はカメラ制御部１１４により設定された焦点検出領域内の２以上の画素の第１の光電変換部３０−１からのサブ画素信号が合成されることで２像信号のうちＡ像信号が生成される。また、該２以上の画素の第２の光電変換部３０−２からのサブ画素信号が合成されることで２像信号のうちＢ像信号が生成される。
【００２５】
さらに各画素からの２つのサブ画素信号を加算することで、撮像信号を生成するための各画素からの画素信号が生成される。なお、各画素からの画素信号から一方のサブ画素信号を差し引くことで他方のサブ画素信号を生成してもよい。
＜像ずれ量および焦点検出信頼度の算出＞ 
図３（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、ＡＦ信号処理部１１０が行う像ずれ量の算出について説明する。図３（Ｄ）は、撮像素子１０７上の焦点検出領域３０４と該焦点検出領域３０４の両側のシフト領域３０５とを含む相関演算領域３０６を示している。図３（Ａ）〜(Ｃ)は、相関演算領域３０６から読み出されたＡ像信号３０１とＢ像信号３０２の例を示す。焦点検出領域３０４は、Ａ像信号３０１とＢ像信号３０２に対する相関演算によってこれらの相関量を演算する領域である。シフト領域３０５は、図３（Ｂ）、(Ｃ)に示すように相関演算を行うためにＡ像信号３０１とＢ像信号３０２をシフトさせるのに必要な領域である。図３（Ａ）〜（Ｄ）において、ｐ、ｑ、ｓおよびｔはそれぞれｘ軸方向の座標を表し、ｐからｑは相関演算領域３０６を表す。また、ｓからｔは焦点検出領域３０４を表す。
【００２６】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すシフト前のＡ像およびＢ像信号３０１、３０２をそれぞれプラス方向にシフトさせた場合を示し、図３（Ｃ）はシフト前のＡ像およびＢ像信号３０１、３０２をそれぞれマイナス方向にシフトさせた場合を示す。相関量を算出する際には、ＡＦ信号処理部１１０はＡ像およびＢ像信号３０１、３０２を１ビットずつプラス方向またはマイナス方向にシフトさせ、各シフト後のＡ像およびＢ像信号３０１、３０２の差の絶対値の和を算出する。そしてＡＦ信号処理部１１０は、シフト量をｉ、最小シフト量をｐ−ｓ、最大シフト量をｑ−ｔ、焦点検出領域３０４の開始座標および終了座標をそれぞれｘ、ｙとして、相関量ＣＯＲを以下の式（１）によって算出する。
【００２７】
【数１】
2020112700.tif 000003
【００２８】
図４（Ａ）は、シフト量ごとの相関量（ＣＯＲ）４０１の変化の例を示す。横軸はシフト量を、縦軸は相関量を示す。相関量４０１は極値４０２、４０３を有する。相関量４０１が小さいほど、Ａ像信号３０１とＢ像信号３０２が似ている度合い、すなわち一致度が高いことを示す。
【００２９】
またＡＦ信号処理部１１０は、図４（Ａ）に示した相関量４０１のうち、例えばシフト量ｉ−１とｉ＋１のそれぞれで得られる相関量の差から相関変化量を算出する。具体的には、以下の式（２）によって相関変化量ΔＣＯＲを算出する。
【００３０】
【数２】
2020112700.tif 000004
【００３１】
図４（Ｂ）は、シフト量ごとの相関変化量（ΔＣＯＲ）４０４の変化の例を示す。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。相関変化量４０４は、その値がプラスから０になり、さらにマイナスになるゼロクロスポイント４０５、４０６を有する。相関変化量が０となるときがＡ像信号とＢ像信号の一致度が最も高いときである。相関変化量が０となるときのシフト量が像ずれ量となる。
図５（Ａ）は、図４（Ｂ）に示したゼロクロスポイント４０５付近の相関変化量５０１を拡大して示す。ＡＦ信号処理部１１０は、像ずれ量ＰＲＤを整数部分βと小数部分αに分けて算出する。ＡＦ信号処理部１１０は、小数部分αを図中に示す三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとの相似の関係から以下の式（３）によって算出する。
【００３２】
【数３】
2020112700.tif 000005
【００３３】
加えてＡＦ信号処理部１１０は、整数部分βを図５（Ａ）に示すように、以下の式（４）によって算出する。
β＝ｋ−１    （４）
そしてＡＦ信号処理部１１０は、αとβの和から像ずれ量ＰＲＤを算出する。
【００３４】
またＡＦ信号処理部１１０は、図４（Ｂ）のように複数のゼロクロスポイント４０５、４０６が存在する場合は、各ゼロクロスポイントでの相関変化量の変化の急峻性maxderが最も大きいゼロクロスポイントを第１のゼロクロスポイントとする。急峻性maxderは、その値が大きいほどＡＦが行いやすいことを示す。ＡＦ信号処理部１１０は、急峻性maxderを以下の式（５）によって算出する。
【００３５】
【数４】
2020112700.tif 000006
【００３６】
そして、ＡＦ信号処理部１１０は、この第１のゼロクロスポイントを与えるシフト量を像ずれ量ＰＲＤとする。
【００３７】
さらにＡＦ信号処理部１１０は、焦点検出信頼度を以下のようにして算出する。なお、以下に説明する焦点検出信頼度の算出方法は例にすぎず、他の方法によって焦点検出信頼度を算出してもよい。本実施例では、ＡＦ信号処理部１１０は、前述した相関変化量の変化の急峻性maxderや、Ａ像信号とＢ像信号の一致度（以下、２像一致度という）fnclvlによって定義する。２像一致度は、その値が高いほど像ずれ量、つまりはデフォーカス量の精度が高いことを示す。図５（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した極値４０２付近の相関量５０２を拡大して示す。ＡＦ信号処理部１１０は、急峻性maxderの値に応じてと２像一致度を最の式（６）によって算出する。
【００３８】
【数５】
2020112700.tif 000007
【００３９】
＜焦点検出処理＞
図６のフローチャートは、ＡＦ信号処理部１１０がデフォーカス量を算出するために行う焦点検出処理の流れを示している。カメラ制御部１１４とともにコンピュータにより構成されるＡＦ信号処理部１１０は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。ステップＳ６０１においてＡＦ信号処理部１１０は、撮像素子１０７のうち焦点検出領域内の画素からＡ像およびＢ像信号を取得する。
【００４０】
次にステップＳ６０２においてＡＦ信号処理部１１０は、取得したＡ像およびＢ像信号に対して相関演算を行ってこれらの相関量を算出する。続いてステップＳ６０３においてＡＦ信号処理部１１０は、算出した相関量から相関変化量を算出する。
【００４１】
そしてステップＳ６０４においてＡＦ信号処理部１１０は、相関変化量からＡ像およびＢ像信号間の像ずれ量を算出する。さらにステップＳ６０５においてＡＦ信号処理部１１０は、焦点検出信頼度を算出する。最後にステップＳ６０６においてＡＦ信号処理部１１０は、算出した像ずれ量に所定の係数を乗じることによりデフォーカス量を算出する。
【００４２】
焦点検出領域が複数設定されている場合は、焦点検出領域ごとに以上の焦点検出処理を行い、焦点検出領域ごとにデフォーカス量を算出する。
＜焦点検出信頼度＞
ＡＦ信号処理部１１０が算出する焦点検出信頼度は、算出されたデフォーカス量の精度の確からしさを示す指標であり、焦点検出信頼度が高いほど精度が高いことを示す。本実施例では、焦点検出信頼度を最も高い「１」から最も低い「４」までの数値で表現する。
【００４３】
焦点検出信頼度が「１」の場合とは、Ａ像信号とＢ像信号のコントラストが高く、かつ２像一致度が高い場合や、すでに撮像対象である被写体に対して明確に合焦状態にある場合である。また焦点検出信頼度が「２」の場合とは、Ａ像信号とＢ像信号のコントラストおよび２像一致度が焦点検出信頼度が「１」の場合に比べて低いもののある程度高い場合や、すでに被写体に対する合焦状態とみなせる所定の許容範囲にある場合である。これらのように焦点検出信頼度が「１」および「２」の場合は、ＡＦ信号処理部１１０は、Ａ像およびＢ像信号間の像ずれ量から算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０３の目標位置（以下、目標フォーカス位置という）を決定する。
【００４４】
焦点検出信頼度が「３」の場合とは、２像一致度が焦点検出信頼度が「２」の場合に比べて低いが、Ａ像およびＢ像信号を１ビットずつシフトさせて得られる相関量に一定の傾向があるためにデフォーカス方向を信頼できる場合である。例えば、被写体に対してわずかに合焦状態が得られていない場合である。焦点検出信頼度が「４」の場合とは、Ａ像信号とＢ像信号のコントラストがおよび２像一致度が焦点検出信頼度が「３」の場合に比べて低く、デフォーカス量もデフォーカス方向も信頼できない場合である。例えば、被写体に対して大きく非合焦状態となっており、デフォーカス量の算出が困難な場合である。これらのように焦点検出信頼度が「３」および「４」の場合は、ＡＦ信号処理部１１０は、Ａ像およびＢ像信号間の像ずれ量から算出されたデフォーカス量に基づかずに目標フォーカス位置を決定する。
＜ＡＦ制御処理＞
図８のフローチャートは、カメラ制御部１１４が行うＡＦ制御処理の流れを示す。カメラ制御部１１４は、その内部のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って本処理を実行する。カメラ制御部１１４は、例えば１フィールド画像（以下、１フレームまたは１画面という）を生成するための撮像素子１０７からの撮像信号の読み出しタイミングである各垂直同期タイミングを制御タイミングとして本処理を実行する。ただし、複数の垂直同期タイミングごとに本処理を実行してもよい。
【００４５】
ステップＳ８０１において、カメラ制御部１１４は、ＡＦ信号であるＡ像およびＢ像信号が更新されたか否かを確認し、更新された場合はステップＳ８０２に進み、更新されていない場合はそのまま本処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ８０２では、カメラ制御部１１４は、ＡＦ信号処理部１１０に更新されたＡ像およびＢ像信号間の像ずれ量からデフォーカス量および焦点検出信頼度を算出させ、算出（検出）されたデフォーカス量（以下、検出デフォーカス量という）および焦点検出信頼度を取得する。
【００４７】
次にステップＳ８０３では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８０２にて取得した検出デフォーカス量とＡＦ信号の更新時点でのフォーカス位置とを用いて、合焦状態が得られるフォーカス位置としての合焦フォーカス位置を算出する。そしてカメラ制御部１１４は、算出した合焦フォーカス位置とＡＦ信号の更新時点でのズーム位置（焦点距離）とカムデータとを用いて、合焦フォーカス位置に対応する被写体距離を算出する。カメラ制御部１１４は、ＲＯＭ内に格納されていない被写体距離のカムデータを、その被写体距離に隣接する２つの代表被写体距離に対するカムデータを用いた補間によって生成する。
【００４８】
次にステップＳ８０４では、カメラ制御部１１４は、ズーム中か否かを判断する。具体的には、カメラ操作部１１５は、カメラ操作部１１５内のズームレバーがユーザにより操作されたことに応じてズーム駆動部１０４を介してズームレンズ１０１を駆動している最中か否かを判断する。カメラ制御部１１４は、ズーム中でない場合はステップＳ８０９に進み、ズーム移動中である場合はステップＳ８０５に進む。
【００４９】
ステップＳ８０９では、カメラ制御部１１４は、ズーム停止中において今回の制御タイミングでの目標フォーカス位置を選択するズーム停止時目標位置選択処理を行い、その後ステップＳ８１２に進む。このズーム停止時目標位置選択処理の詳細については後述する。
【００５０】
ステップＳ８０５では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８０２で取得した焦点検出信頼度が「２」以下であるかを判断し、「２」以下の高信頼度である場合はステップＳ８０６に進み、「３」以上の低信頼度である場合はステップＳ８０７に進む。
【００５１】
ステップＳ８０６では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８０３で算出した被写体距離とその算出に用いられたＡＦ信号が取得（更新）された時刻（以下、ＡＦ更新時刻という）とを記憶する。カメラ制御部１１４は、後述する予測処理において使用する過去（第１の時点以前）の距離算出履歴情報としてこれら被写体距離とＡＦ更新時刻の情報を複数（本実施例では５つ）分だけカメラ制御部１１４内のＲＡＭに記憶させる。６つ目の距離算出履歴情報が得られた場合は、最も古いＡＦ更新時刻の距離算出履歴情報を削除して該６つ目の距離算出履歴情報を５つ目の距離算出履歴情報としてＲＡＭに記憶させる。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ８１０に進む。
【００５２】
一方、ステップＳ８０７では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８０６でＲＡＭに記憶された過去の距離算出履歴情報をクリアする条件（以下、履歴クリア条件という）が成立したか否かを判断する。本実施例では、「３」以上の低い焦点検出信頼度が３回連続で算出されたことを履歴クリア条件とする。これは例えば、撮像シーンの切り替わりや被写体に大きな変化（動き）が生ずる等、被写体距離の算出結果の連続性が保たれない状況を想定し、信頼性の低い距離算出履歴情報が後述する動体判定及び予測処理に用いられることを避けることが目的である。なお、本実施例においては焦点検出信頼度の変化に基づいて判定する構成を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、撮像シーンの切り替わりや被写体に大きな変化を検出可能な手段であればよい。
【００５３】
カメラ制御部１１４は、履歴クリア条件が成立した場合はステップＳ８０８に進んでＲＡＭに記憶された過去の距離算出履歴情報をクリアし、その後ステップＳ８１０に進む。一方、履歴クリア条件が成立していない場合はそのままステップＳ８１０に進む。
【００５４】
ステップＳ８１０では、カメラ制御部１１４は、ズーム中において今回の制御タイミングでの目標フォーカス位置を選択（設定）するズーム時目標位置選択処理を行う。このズーム時目標位置選択処理の詳細については後述する。その後、カメラ制御部１１４はステップＳ８１１に進む。
【００５５】
ステップＳ８１１では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８１０で選択した今回の制御タンミング（第１の時点）での目標フォーカス位置を用いて、次の制御タイミング（第２の時点）における目標フォーカス位置（第１の目標位置または第２の目標位置）を算出する。カメラ制御部１１４は、特定の被写体距離に対する合焦状態を維持するために、ズーム位置の変化に応じて該特定被写体距離に対するカムデータに沿ってフォーカスレンズ１０３を駆動する。このため、カメラ制御部１１４は、ステップＳ８１１において、ステップＳ８１０で選択した今回の制御タイミングでの目標フォーカス位置で得られた合焦状態を維持するために次の制御タイミングにおける目標フォーカス位置をＲＯＭに格納された又は補間により生成されたカムデータを用いて算出する。カメラ制御部１１４は、前述したように垂直同期タイミングとしての制御タイミングごとにＡＦ制御処理を実行するため、ここでは今回と次回の制御タイミングの間、すなわち制御周期（垂直同期期間）内に移動するフォーカスレンズ１０３に対して次回の制御タイミングでの目標フォーカス位置を算出する。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ８１２に進む。
【００５６】
ステップＳ８１２では、カメラ制御部１１４は、フォーカス駆動部１０６を介して、フォーカスレンズ１０３を算出された目標フォーカス位置に移動させる。
＜ズーム停止時目標位置選択処理＞
図９のフローチャートは、図８のステップＳ８０９においてカメラ制御部１１４が行うズーム停止時目標位置選択処理の流れを示している。ステップＳ９０１において、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０２で取得した焦点検出信頼度が「１」か否かを判断し、焦点検出信頼度が「１」である場合はステップＳ９０６に進み、「１」でない場合はステップＳ９０２に進む。
【００５７】
前述したように焦点検出信頼度が「１」である場合は、ステップＳ８０２で得られた検出デフォーカス量の精度が高く、該検出デフォーカス量から算出される目標フォーカス位置にフォーカスレンズ１０３を移動させることで合焦状態が得られる場合である。このため、ステップＳ９０６では、カメラ制御部１１４は、検出された現在（第１の時点）のフォーカス位置（以下、現在フォーカス位置という）から、検出デフォーカス量に応じた移動量だけ離れた第１のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。このように検出デフォーカス量に基づく目標フォーカス位置にフォーカスレンズ１０３を駆動することを、以下の説明ではフォーカスレンズ１０３のターゲット駆動という。
【００５８】
カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０６からステップＳ９１０に進み、サーチフラグをＯＦＦとして、本処理を終了する。サーチフラグは、ＯＮでフォーカスレンズ１０３をその可動域の一端（無限遠端または至近端）から他端に向けて動かしながら合焦フォーカス位置を特定するサーチ駆動が行われている状態を示すフラグである。サーチフラグがＯＦＦであるときは、サーチ駆動が実行されていない状態を示す。
【００５９】
ステップＳ９０１にて焦点検出信頼度が「１」でない場合は、カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０２において焦点検出信頼度が「２」か否かを判断する。カメラ制御部１１４は、焦点検出信頼度が「２」である場合はステップＳ９０７に進み、「２」でない場合はステップＳ９０３に進む。焦点検出信頼度が「２」である場合は、前述したように検出デフォーカス量はその精度が高いが、一定の誤差を含んでいる。このため、カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０７において、ステップＳ９０６と同様に現在フォーカス位置と検出デフォーカス量とを用いて得られる第１のフォーカス位置に対して、係数γを乗じて第２のフォーカス位置を算出し、該第２のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。
【００６０】
係数γは１未満の数値であり、例えば０．８である。つまり、カメラ制御部１１４は、第１のフォーカス位置の８０％の位置である第２のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。このように、第１のフォーカス位置より手前の第２のフォーカス位置にフォーカスレンズ１０３を駆動することを、以下の説明ではフォーカスレンズ１０３のデフォーカス駆動という。カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０７からステップＳ９１０に進み、サーチフラグをＯＦＦとして、本処理を終了する。
【００６１】
ステップＳ９０２にて焦点検出信頼度が「２」でない場合は、カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０３において焦点検出信頼度が「３」か否かを判断する。カメラ制御部１１４は、焦点検出信頼度が「３」である場合はステップＳ９０８に進み、「３」でない場合はステップＳ９０９に進む。焦点検出信頼度が「３」である場合は、前述したように検出デフォーカス量の精度は低いが、該検出デフォーカス量が示すデフォーカス方向（以下、検出デフォーカス方向という）は信頼することができる。このため、カメラ制御部１１４は、検出デフォーカス方向の端を目標フォーカス位置として設定してサーチ駆動を行う。カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０８からステップＳ９１１に進み、サーチフラグをＯＮとして、本処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ９０４では、カメラ制御部１１４は、サーチフラグがＯＦＦか否かを判断する。カメラ制御部１１４は、サーチフラグがＯＦＦである場合はステップＳ９０９に進み、サーチフラグがＯＮである場合はステップＳ９０５に進む。
【００６３】
ステップＳ９０９に進んだ場合は、焦点検出信頼度が「４」、すなわち検出デフォーカス量および検出デフォーカス方向のいずれも信頼できない場合である。このため、カメラ制御部１１４は、フォーカスレンズ１０３の可動域における無限遠端および至近端のうち現在フォーカス位置から遠い側（つまりはフォーカスレンズ１０３の駆動可能範囲がより広い側）の端を目標フォーカス位置として設定して、サーチ駆動を行う。カメラ制御部１１４は、ステップＳ９０９からステップＳ９１１に進み、サーチフラグをＯＮとして、本処理を終了する。
【００６４】
ステップＳ９０５では、カメラ制御部１１４は、フォーカスレンズ１０３が無限遠端または至近端に到達したか否かを判断する。カメラ制御部１１４は、フォーカスレンズ１０３が無限遠端または至近端に到達した場合はステップＳ９０９に進む。上述したようにステップＳ９０９ではカメラ制御部１１４は駆動可能範囲が広い側の端を目標フォーカス位置として設定する。このため、カメラ制御部１１４は、フォーカスレンズ１０３が無限遠端および至近端のうち一方に到達している場合は他方に目標フォーカス位置を設定する。
【００６５】
一方、ステップＳ９０５においてフォーカスレンズ１０３が無限遠端および至近端のいずれにも到達していない場合は、カメラ制御部１１４はそのまま本処理を終了して、サーチ駆動を継続する。
【００６６】
このように、ズーム停止時目標位置選択処理では、カメラ制御部１１４は、図１２（Ａ）に示すように焦点検出信頼度が高い（「１」または「２」である）場合は検出デフォーカス量を用いて目標フォーカス位置を設定する。一方、焦点検出信頼度が低い（「３」または「４」である）場合は、カメラ制御部１１４は、目標フォーカス位置を、検出デフォーカス量を用いずに、フォーカスレンズ１０３の可動域の端に設定する。このため、ＡＦにおいては、焦点検出信頼度が低いほど大きなピント変動を伴って合焦フォーカス位置を特定することになる。
＜ズーム時目標位置選択処理＞
図１０（Ａ）のフローチャートは、図８のステップＳ８１０においてカメラ制御部１１４が行うズーム時目標位置選択処理の流れを示している。ステップＳ１００１ａにおいて、カメラ制御部１１４は、被写体に対する動体判定を行う。具体的には、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０６で距離算出履歴情報として記憶した過去に複数回算出された被写体距離の変化から被写体が奥行方向に動いている動体であるか否かを判断する。
【００６７】
次のステップＳ１００２ａでは、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１００１ａにおける動体判定により被写体が動体ではないとの結果が得られた場合はステップＳ１００６ａに進み、後に詳しく説明する第１の目標位置算出処理を行う。一方、動体判定により被写体が動体であるとの結果が得られた場合は、カメラ制御部１１４はステップＳ１００３ａに進む。
【００６８】
ステップＳ１００３ａでは、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０６で記憶した距離算出履歴情報として、後述する予測処理に必要な所定の履歴数が蓄積されているか否かを判断する。カメラ制御部１１４は、所定の履歴数が蓄積されている場合はステップＳ１００４ａ進み、そうでない場合はステップＳ１００６ａに進む。
【００６９】
ステップＳ１００４ａでは、カメラ制御部１１４は、目標フォーカス位置の算出時に予測処理を行うか否かを決定するための予測適用条件判別処理を行う。この予測適用条件判別処理の詳細については後述するが、予測処理を行うか否かは予測適用フラグのＯＮとＯＦＦで示される。
【００７０】
次にステップＳ１００５ａでは、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１００４ａで予測適用フラグがＯＮとされたか否かを判断し、予測適用フラグがＯＮの場合はステップＳ１００７ａに進み、予測処理の結果を用いた第２の目標位置算出処理を行う。一方、予測適用フラグがＯＦＦの場合は、カメラ制御部１１４はステップＳ１００６ａに進む。
【００７１】
このようにズーム時目標位置選択処理では、カメラ制御部１１４は、被写体が動体であり、かつ予測処理を行うことが可能である場合は、該予測処理の結果を用いた第２の目標位置算出処理を行い、そうでない場合は予測処理を行わずに第１の目標位置算出処理を行う。すなわち、カメラ制御部１１４は、予測処理の可否に応じて目標フォーカス位置の算出方法を切り替える。
＜第１の目標位置算出処理＞
図１０（Ｂ）のフローチャートは、上述した第１の目標位置算出処理の流れを示している。後述するステップＳ１００４ｂ，Ｓ１００５ｂ，Ｓ１００６ｂおよびＳ１００７ｂにて算出される今回の制御タイミングでの目標フォーカス位置を用いて図８のステップＳ８１１で算出される次回の制御タイミングでの目標フォーカス位置が第１の目標位置に相当する。
【００７２】
ステップＳ１００１ｂでは、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０２で取得した焦点検出信頼度が「１」か否かを判断し、焦点検出信頼度が「１」である場合はステップＳ１００４ｂに進み、「１」でない場合はステップＳ１００２ｂに進む。
【００７３】
ステップＳ１００４ｂでは、カメラ制御部１１４は、図９のステップＳ９０６と同様に、検出された現在フォーカス位置から検出デフォーカス量に応じた移動量だけ離れた第１のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ１００８ｂに進む。
【００７４】
一方、ステップＳ１００２ｂでは、カメラ制御部１１４は、焦点検出信頼度が「２」か否かを判断し、焦点検出信頼度が「２」である場合はステップＳ１００５ｂに進み、「２」でない場合はステップＳ１００３ｂに進む。
【００７５】
ステップＳ１００５ｂでは、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１００４ｂと同様に現在フォーカス位置と検出デフォーカス量とを用いて得られる第１のフォーカス位置に対して、係数αを乗じて第２のフォーカス位置を算出し、該第２のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。係数αは１未満の数値であり、例えば０．８である。つまり、カメラ制御部１１４は、第１のフォーカス位置の８０％の位置である第２のフォーカス位置を目標フォーカス位置として設定する。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ１００８ｂに進む。
【００７６】
ステップＳ１００３ｂでは、カメラ制御部１１４は、焦点検出信頼度が「３」か否かを判断し、焦点検出信頼度が「３」である場合はステップＳ１００６ｂに進み、「３」でない場合はステップＳ１００７ｂに進む。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ１００８ｂに進む。
【００７７】
ステップＳ１００６ｂでは、カメラ制御部１１４は、現在フォーカス位置から信頼可能なデフォーカス方向にシフト量β分だけ離れたフォーカス位置を目標フォーカス位置に設定する。βは焦点深度Ｆδ（ＦはＦ値、δは許容錯乱円径を示す）を基準として、１Ｆδ程度に設定される。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ１００８ｂに進む。
【００７８】
ステップＳ１００７ｂでは、焦点検出信頼度が「４」であるため、カメラ制御部１１４は、現在フォーカス位置を目標フォーカス位置に設定する。この後、カメラ制御部１１４はステップＳ１００８ｂに進む。
【００７９】
ステップＳ１００８ｂでは、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１００３ｂからＳ１００７ｂで設定された目標フォーカス位置と現在フォーカス位置との差分であるフォーカスレンズ１０３の駆動量（以下、フォーカス駆動量）を算出し、該フォーカス駆動量がＮ・Ｆδよりも大きいか否かを判断する。Ｎは、例えば５である。カメラ制御部１１４は、フォーカス駆動量がＮ・Ｆδより大きい場合はステップＳ１００９ｂに進み、Ｎ・Ｆδ以下である場合はそのまま処理を終了する。
【００８０】
ステップＳ１００９ｂでは、カメラ制御部１１４は、フォーカス駆動量がＮ・Ｆδを越えないように目標フォーカス位置を現在フォーカス位置＋Ｎ・Ｆδに変更する。すなわち、カメラ制御部１１４は、Ｎ・Ｆδよりも大きいフォーカス駆動量によってピント変動が大きくなる場合には、焦点検出信頼度によらず、目標フォーカス位置をピント変動が大きくならないように補正する。
【００８１】
このように、第１の目標位置算出処理では、カメラ制御部１１４は、図１２（Ｂ）に示すように焦点検出信頼度が高い（「１」または「２」である）場合は現在フォーカス位置と検出デフォーカス量とを用いて目標フォーカス位置を設定する。一方、焦点検出信頼度が低い（「３」または「４」である）場合は、カメラ制御部１１４は、目標フォーカス位置を、検出デフォーカス量を用いずに、現在フォーカス位置から所定量（βまたはＮ・Ｆδ）だけ離れた位置に設定する。
【００８２】
図１２（Ｃ）は、第１の目標位置算出処理により目標フォーカス位置が選択されてＡＦ制御処理（図８）が実行される場合における現在の制御タイミングである時刻（第１の時点）ｔ１と次の制御タイミングである時刻（第２の時点）ｔ２でのフォーカスレンズ１０３の位置を示している。なお、Ａ〜Ｆは被写体距離を示しており、Ａ＞Ｄ＞Ｃ＞Ｂ＞Ｆ＞Ｅの関係を有する。
【００８３】
時刻ｔ１における二重丸囲み４で示す位置は現在フォーカス位置であり、被写体距離Ａに対するフォーカス位置である。図１２（Ｂ）に示す焦点検出信頼度「１」〜「４」に対する目標フォーカス位置をそれぞれ、時刻ｔ１における丸囲み１〜３および二重丸囲み４で示す。焦点検出信頼度が「１」の場合の目標フォーカス位置は被写体距離Ｂに対するフォーカス位置であり、焦点検出信頼度が「２」の場合の目標フォーカス位置は被写体距離Ｃに対するフォーカス位置である。また焦点検出信頼度が「３」の場合の目標フォーカス位置は被写体距離Ｄに対するフォーカス位置であり、焦点検出信頼度が「４」の場合の目標フォーカス位置は、前述したように被写体距離Ａに対するフォーカス位置である。また、図１０（Ｂ）のステップＳ１００８ｂで説明したようにフォーカス駆動量がＮ・Ｆδより大きい場合は、目標フォーカス位置はステップＳ１００９ｂにて時刻ｔ１における丸囲み５で示す被写体距離Ｅに対するフォーカス位置から被写体距離Ｆに対するフォーカス位置に補正される。
【００８４】
カメラ制御部１１４は、第１の目標位置算出処理により、焦点検出信頼度に応じて時刻ｔ１での目標フォーカス位置を選択（設定）する。そして、図８のステップＳ８１１において、時刻ｔ１での目標フォーカス位置とカムデータとを用いて、時刻ｔ２における目標フォーカス位置（第１の目標位置：丸囲み１〜４および６で示す）を算出し、ステップＳ８１２では時刻ｔ２における目標フォーカス位置（第２の目標位置）に向かってフォーカスレンズ１０３を駆動する。
【００８５】
このように、第１の目標位置算出処理において焦点検出信頼度に応じて目標フォーカス位置を設定することで、ズーム中に合焦状態を維持することができる。
＜第２の目標位置算出処理＞
図１０（Ｃ）のフローチャートは、上述した第２の目標位置算出処理の流れを示している。後述するステップＳ１００３ｃにおいて算出される今回の制御タイミングでの目標フォーカス位置を用いて図８のステップＳ８１１で算出される次の制御タイミングでの目標フォーカス位置が第２の目標位置に相当する。
【００８６】
ステップＳ１００１ｃでは、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０２で取得した焦点検出信頼度が「２」以下か否かを判断し、焦点検出信頼度が「２」以下で高い場合はステップＳ１００２ｃに進み、焦点検出信頼度が「２」より大きく低い場合はステップＳ１００４ｃに進む。
【００８７】
ステップＳ１００４ｃでは、カメラ制御部１１４は、図１０（Ｂ）に示した第１の目標位置算出処理を行う。
【００８８】
一方、ステップＳ１００２ｃでは、カメラ制御部１１４は、予測処理を行って次の制御タイミング（時刻ｔ２）における予測フォーカス位置を算出する。具体的には、カメラ制御部１１４は、図８のステップＳ８０６で記憶した距離算出履歴情報を用いて次の制御タイミングにおいて被写体が位置すると予測される被写体距離である予測被写体距離を算出する。そして次のステップＳ１００３ｃにおいて、カメラ制御部１１４は、予測被写体距離に対するフォーカス位置である予測フォーカス位置を目標フォーカス位置に設定する。ここで設定された目標フォーカス位置は、図８のステップＳ８１１にて用いられる。
【００８９】
このように、第２の目標位置算出処理では、焦点検出信頼度が高い場合は予測処理を用いて目標フォーカス位置を算出する。一方、焦点検出信頼度が低い場合は、カメラ制御部１１４は前述した第１の目標位置算出処理に移行する。
【００９０】
図１３（Ａ），（Ｂ）を用いて、ズーム中に第２の目標位置算出処理が行われた場合のフォーカスレンズ１０３の動きについて説明する。図１３（Ａ）は、フォーカスレンズ１０３の移動軌跡を示しており、時刻Ｔ１〜Ｔ３では第１の目標位置算出処理により目標フォーカス位置が更新される場合の移動軌跡を、時刻Ｔ３〜Ｔ４では第２の目標位置算出処理により目標フォーカス位置が更新される場合の移動軌跡を示している。図１３（Ｂ）は、距離算出履歴情報としての被写体距離とその取得時刻であるＡＦ更新時刻およびその時点での撮像光学系の焦点距離とを示しており、被写体距離が時刻Ｔ１でのＤから、時刻Ｔ２でのＣ、時刻Ｔ３でのＢ、さらに時刻Ｔ４でのＡ（＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ）と変化している様子を示している。カメラ制御部１１４は、時刻Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれの時点において被写体距離を取得して目標フォーカス位置を更新する。具体的には、カメラ制御部１１４は、時刻Ｔ１で被写体距離Ｄを取得すると、次の制御タイミングである時刻Ｔ２での目標フォーカス位置として被写体距離Ｄに対するフォーカス位置を設定する。また、時刻Ｔ２で被写体距離Ｃを取得すると、次の制御タイミングである時刻Ｔ３での目標フォーカス位置として被写体距離Ｃに対するフォーカス位置を設定する。
【００９１】
ここで、被写体が動体である場合は、時刻Ｔ２での被写体距離Ｄと実際の被写体距離との間には差Ｄ２が生じている。同様に、時刻Ｔ３での被写体距離Ｃと実際の被写体距離との間にも差Ｄ３が生じている。この結果、図１３（Ａ）中に網掛け部分として示した時刻Ｔ１〜Ｔ３においてズーム中の合焦精度の低下が生じる。
【００９２】
そこで、カメラ制御部１１４は、時刻Ｔ３（第１の時点）において、それ以前に取得した図１３（Ｂ）に示す距離算出履歴情報を用いて、次の制御タイミングである時刻Ｔ４（第２の時点）での予測被写体距離を算出する。具体的には、カメラ制御部１１４は、過去複数回において算出した被写体距離から被写体の移動速度（以下、被写体速度という）を算出し、該被写体速度を用いて次の制御タイミングでの予測被写体距離を算出する。図１３（Ａ）に示す例では、カメラ制御部１１４は、時刻Ｔ４での予測被写体距離をＡとして算出し、時刻Ｔ４での目標フォーカス位置を、被写体距離Ｂではなく予測被写体距離Ａに対するフォーカス位置とする。これにより、時刻Ｔ３からＴ４における合焦精度の低下を抑えることができる。
【００９３】
このように、第２の目標位置算出処理では、距離算出履歴情報を用いて算出した予測被写体距離から目標フォーカス位置を算出することで、ズーム中の動体に対する合焦精度を高めることができる。
【００９４】
なお、上述した予測被写体距離の算出方法は例に過ぎず、他の算出方法を用いて予測被写体を算出してもよい。
＜予測適用条件判別処理＞
図１１のフローチャートは、図１０（Ａ）のステップＳ１００４ａで行われる予測適用条件判別処理の流れを示している。この予測適用条件判別処理は、カメラ制御部１１４が第２の目標位置算出処理を行うか否かを決定する処理であり、予測処理の結果が効果的に機能する条件を選択する処理である。
【００９５】
ステップＳ１１０１において、カメラ制御部１１４は、ズームレンズ１０１の移動方向（ズーム方向）が望遠方向か広角方向かを判断する。通常は焦点距離が長くなる（望遠側であるほど）被写界深度は浅くなるため、望遠方向にズームを行うことで被写体が動体であることによる合焦精度の低下が生じやすい。そこで、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１１０１にてズーム方向が広角方向である場合はステップＳ１１０６に進み、予測適用フラグをＯＦＦにする。一方、カメラ制御部１１４は、ズーム方向が望遠方向である場合は次のステップＳ１１０２に進む。
【００９６】
ステップＳ１１０２では、カメラ制御部１１４は、ズームレンズ１０１の移動速度（以下、ズーム速度という）が所定速度よりも速いか否かを判断する。ズーム速度が速いと、制御周期内での焦点距離の変化が大きくなり、特にズーム方向が望遠方向である場合はカムデータが示すフォーカス位置の変化も大きくなる。したがって、各制御タイミングにおける現在フォーカス位置に対応する被写体距離と実際の被写体距離との差も大きくなって合焦精度が低下する。このため、ステップＳ１１０２においてズーム速度が所定速度よりも速い場合は、カメラ制御部１１４はステップＳ１１０５に進み、予測適用フラグをＯＮにする。一方、ズーム速度が所定速度以下の場合は、カメラ制御部１１４はステップＳ１１０３に進む。
【００９７】
ステップＳ１１０３では、カメラ制御部１１４は、奥行き方向のうち被写体の移動方向がカメラ１００に近づく至近方向（近側）かカメラ１００から遠ざかる無限遠方向(遠側)かを判断する。通常は被写体距離が短くなるほど被写界深度が浅くなる。このため、被写体が動体で、かつ近側に移動している場合は合焦精度が低下し易くなる。このため、カメラ制御部１１４は被写体の移動方向を判断し、被写体が遠側に移動している場合はステップＳ１１０６に進み、予測適用フラグをＯＦＦにする。一方、被写体が近側に移動している場合はステップＳ１１０４に進む。
【００９８】
ステップＳ１１０４では、カメラ制御部１１４は、被写体速度が所定速度よりも速いか否かを判断する。具体的には、図８のステップＳ８０６で記憶した距離損出履歴情報を用いて被写体速度を算出する。ステップＳ１１０３で説明したように被写体距離が短いほど被写界深度が浅くなり、さらに被写体速度が速くて制御周期内での被写体距離の変化が大きくほど、被写体が動体であることによる合焦精度の低下がより生じやすくなる。このため、カメラ制御部１１４は、被写体速度が所定速度よりも速い場合はステップＳ１１０５に進んで予測適用フラグをＯＮにして、本処理を終了する。一方、被写体速度が所定速度以下の場合はカメラ制御部１１４はステップＳ１１０６に進んで予測適用フラグをＯＦＦにして、本処理を終了する。
【００９９】
このように、予測適用条件判別処理では、予測処理によりズーム中の合焦精度の向上が期待できる条件、すなわち被写体が動体であることにより合焦誤差が増加する可能性がある条件においては、積極的に予測処理を行う。これにより、動体に対する合焦追従性能を重視したフォーカス制御を実現するとともに、合焦誤差が増加しない条件においては最新の距離算出結果に基づいてズーム中のピント変動の連続性や安定性を重視したフォーカス制御が可能になる。
【０１００】
以上説明した本実施例によれば、ズーム中に撮像面位相差ＡＦを行う場合においてデフォーカス量と焦点検出信頼度に応じて目標フォーカス位置を選択する際に、被写体が動体である場合に動体ではない場合とは異なる算出方法（予測処理を含む算出方法）を用いて目標フォーカス位置を設定する。これにより、ズーム中において動体に対する合焦追従性能を向上させることができる。
【実施例２】
【０１０１】
本発明の実施例２について説明する。本実施例では、実施例１のズーム時目標位置算出処理および予測適用条件判別処理において、予測処理を行う場合と行わない場合とでの目標フォーカス位置の差に応じて予測処理を行うか否かを選択する。本実施例におけるカメラの構成やズーム時目標位置算出処理および予測適用条件判別処理以外の処理については実施例１と同じである。
＜ズーム時目標位置算出処理＞
図１４のフローチャートは、本実施例における予測適用条件判別処理を含むズーム時目標位置算出処理の流れを示している。ステップＳ１４００〜ステップＳ１４０３の処理は図１０（Ａ）のステップＳ１０００ａ〜ステップＳ１００３ａの処理と同様である。ステップＳ１４０３にて予測処理に必要な距離算出履歴数が蓄積されていない場合は、カメラ制御部１１４は、図１０（Ａ）のステップＳ１００６ａと同様にステップＳ１４１０にて第１の目標位置算出処理を行う。
【０１０２】
ステップＳ１４０３において予測処理に必要な距離算出履歴数が蓄積されている場合は、カメラ制御部１１４はステップＳ１４０４に進む。ステップＳ１４０４以降において、カメラ制御部１１４は実施例１とは異なる予測適用条件判別処理を行う。
【０１０３】
ステップＳ１４０４では、カメラ制御部１１４は第１の目標位置算出処理を行い、今回の距離算出結果に基づいて次の制御タイミングにおける第１の目標フォーカス位置を算出する。
【０１０４】
次にステップＳ１４０５では、カメラ制御部１１４は第２の目標位置算出処理を行い、今回の距離算出結果と距離算出履歴情報に基づいて、次の制御タイミングにおける予測被写体距離に対する第２の目標フォーカス位置を算出する。
【０１０５】
次にステップＳ１４０６では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１４０４とステップＳ１４０５のそれぞれで算出した第１の目標フォーカス位置と第２の目標フォーカス位置との差分を算出する。例えば、図１３（Ａ）に示す時刻Ｔ３が現在時刻であるとすると、次の制御タイミングである時刻Ｔ４での第１の目標フォーカス位置（黒丸で示す）と第２の目標フォーカス位置（点線丸で示す）とを算出してそれらの差分Ｄ４を算出する。
【０１０６】
次にステップＳ１４０７において、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１４０６で算出した差分が所定値Ｍ・Ｆδよりも大きいか否かを判断する。すなわち、カメラ制御部１１４は、予測処理を行うか否かによって生じる差分Ｄ４が焦点深度ＦδのＭ倍（例えば、Ｍ＝３）よりも大きいか否かを判断する。カメラ制御部１１４は、ステップＳ１４０７において差分が所定値よりも大きい場合はステップＳ１４０８に進み、差分が所定値以下の場合はステップＳ１４０９に進む。
【０１０７】
ステップＳ１４０８では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１４０５で算出した第２の目標フォーカス位置を目標フォーカス位置に設定する。一方、ステップＳ１４０９では、カメラ制御部１１４は、ステップＳ１４０４で算出した第１の目標フォーカス位置を目標フォーカス位置に設定する。
【０１０８】
このように、本実施例では、第１および第２の目標フォーカス位置の差分が所定値以下である場合は、最新の距離算出結果に基づいて、ピント変動の連続性や安定性を重視したフォーカス制御が可能になる。一方、上記差分が所定値よりも大きい場合、すなわち被写体が動体であることにより合焦誤差が増加する条件では、予測処理を行って得られた第２の目標フォーカス位置を用いて合焦精度を保つことができる。
【０１０９】
そして実施例においても、ズーム中に撮像面位相差ＡＦを行う場合においてデフォーカス量と焦点検出信頼度に応じて目標フォーカス位置を選択する際に、被写体が動体である場合に動体ではない場合とは異なる算出方法（予測処理を含む算出方法）を用いて目標フォーカス位置を設定する。これにより、ズーム中において動体に対する合焦追従性能を向上させることができる。
【実施例３】
【０１１０】
本発明の実施例３について説明する。本実施例では、ＡＦ制御処理において距離算出履歴情報をズーム中か否かにかかわらず記憶して、ズーム中の予測処理に用いる。本実施例におけるカメラの構成やＡＦ制御処理以外の処理については実施例１と同じである。
＜ＡＦ制御処理＞
図１５のフローチャートは、本実施例におけるＡＦ制御処理の流れを示している。図１５中のステップＳ１５０１〜Ｓ１５０３は、図８中のステップＳ８０１〜Ｓ８０３と同様である。また図１５中のステップＳ１５０４〜Ｓ１５０７は、図８中のステップＳ８０５〜Ｓ８０８と同様である。さらに図１５中のステップＳ１５０８〜Ｓ１５１２は、図８中のステップＳ８０４、Ｓ８０９〜Ｓ８１２と同様である。
【０１１１】
本実施例におけるＡＦ制御処理は、図１５中に破線枠で囲んで示す距離算出履歴情報の記憶に関する処理（ステップＳ１５０４〜Ｓ１５０７）のタイミングが実施例１にて図８に示したＡＦ制御処理と異なる。具体的には、図８のＡＦ制御処理では、距離算出履歴情報をズーム中にのみ記憶して距離算出履歴情報を用いて予測処理を行うが、本実施例では距離算出履歴情報をステップＳ１５０８のズーム中か否かの判断の前に記憶する。これにより、カメラ制御部１１４は、ズーム中か否かによらず距離算出履歴情報を記憶する。
【０１１２】
本実施例によれば、ズーム中か否かにかかわらず最新の距離算出結果を履歴情報として記憶することが可能となり、ズームの開始直後から予測処理を行うことができる。
【０１１３】
そして実施例においても、ズーム中に撮像面位相差ＡＦを行う場合においてデフォーカス量と焦点検出信頼度に応じて目標フォーカス位置を選択する際に、被写体が動体である場合に動体ではない場合とは異なる算出方法（予測処理を含む算出方法）を用いて目標フォーカス位置を設定する。これにより、ズーム中において動体に対する合焦追従性能を向上させることができる。
【０１１４】
なお、上記各実施例ではフォーカス素子としてのフォーカスレンズをズームに伴って移動させる場合について説明したが、撮像素子をフォーカス素子として用いてズームに伴って移動させるようにしてもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０１１５】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  撮像装置（カメラ）
１０１  変倍（ズーム）レンズ
１０３  フォーカスレンズ
１１０  ＡＦ信号処理部
１１４  カメラ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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