(57)【要約】【課題】合焦制御の高速化と高精度を両立させた合焦制御装置を提供する。【解決手段】被写体に対して焦点を合わせるフォーカスレンズを含む撮像光学系２０１と、フォーカスレンズを移動させる駆動部２０５と、撮像素子２０６と、位相差方式による焦点検出を行う第１の焦点検出部２０７と、コントラスト方式により焦点検出を行う第２の焦点検出部２０８とを備えるデジタルカメラにおいて、第１の焦点検出部２０７により焦点検出を行った結果に基づきフォーカスレンズの移動を開始させた後、フォーカスレンズの移動速度を減速して第１の焦点検出部２０７および第２の焦点検出部２０８により同時に焦点検出を行い、フォーカスレンズの移動速度の減速後に第２の焦点検出部２０８により焦点検出を行うことにより、撮像光学系２０１を被写体に対して合焦状態とする。【選択図】図２
2014048584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して焦点を合わせるフォーカスレンズを含む撮像光学系と、
前記フォーカスレンズを移動させる駆動手段と、
前記撮像光学系から導かれた被写体光束から画像を取得する撮像素子と、
前記撮像光学系から導かれた被写体光束又は前記撮像素子から出力される画像信号を用いて位相差方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、
前記撮像素子から出力される画像信号を用いてコントラスト方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、
第１の焦点検出手段により焦点検出を行った結果に基づき前記フォーカスレンズの移動を開始し、その後に前記フォーカスレンズの移動速度を減速して前記第１の焦点検出手段および前記第２の焦点検出手段により同時に焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの移動速度の減速後に前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うことにより、前記撮像光学系を前記被写体に対して合焦状態とする制御手段と、を備えることを特徴とする合焦制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、最初に行う前記第１の焦点検出手段による焦点検出を、前記フォーカスレンズを移動させながら複数回行い、前記第１の焦点検出手段による焦点検出精度の限界まで合焦状態が変化した時点において、前記フォーカスレンズの移動速度を減速させることを特徴とする請求項１記載の合焦制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段により同時に焦点検出を行った結果、前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果に従う合焦のための前記フォーカスレンズの移動方向と、前記同時に焦点検出を行った時点からの前記第２の焦点検出手段による合焦のための前記フォーカスレンズの移動方向とが逆向きである場合には、前記フォーカスレンズの移動方向を反転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の合焦制御装置。
【請求項４】
被写体に対して焦点を合わせるフォーカスレンズを含む撮像光学系と、前記フォーカスレンズを移動させる駆動手段と、前記撮像光学系から導かれた被写体光束から画像を取得する撮像素子と、前記撮像光学系から導かれた被写体光束又は前記撮像素子から出力される画像信号を用いて位相差方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記撮像素子から出力される画像信号を用いてコントラスト方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、を備える合焦制御装置の制御方法であって、
前記第１の焦点検出手段により焦点検出を行うステップと、
前記第１の焦点検出手段により焦点検出を行った結果に基づき、前記フォーカスレンズの移動を開始させるステップと、
前記フォーカスレンズの移動速度を減速して、前記第１の焦点検出手段および前記第２の焦点検出手段により同時に焦点検出を行うステップと、
前記フォーカスレンズの移動速度の減速後に、前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うことにより、前記撮像光学系を前記被写体に対して合焦状態とするステップと、を有することを特徴とする合焦制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一眼レフデジタルカメラ等の撮像装置に用いられる合焦制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラでは、被写体に対する自動合焦（ＡＦ：オートフォーカス）を行う方法として、主に、位相差焦点検出方式（以下「位相差方式」という）またはコントラスト焦点検出方式（以下「コントラスト方式」という）が用いられている。
【０００３】
位相差方式とは、被写体像を異なる複数の瞳領域で取得し、その一致度合いから現在の焦点ずれ量とその方向を検出する手法である。また、コントラスト方式とは、画像の輝度コントラストを評価値として合焦動作を行う手法であり、複数のピント面位置でのコントラスト評価値を比較し、評価値の最も高い焦点位置を合焦と判断する。
【０００４】
位相差方式の利点は、フォーカス光学系を動かすことなく、合焦のためにピント面位置を移動させる方向と量がわかることである。しかし、位相差方式には、焦点検出時の焦点ずれが大きいと、検出精度が低下する。これに対して、コントラスト方式は、高精度な焦点検出が可能になるという利点があるが、複数の評価値を比較しないと合焦状態を検出することができない。
【０００５】
そこで、近年では、位相差方式とコントラスト方式の両方式を用いて焦点検出が可能な構成を有するデジタルカメラが多くなっている。しかし、状況に応じて位相差方式とコントラスト方式を使い分けるのが一般的であり、各方式の欠点が補われることは少ない。
【０００６】
一方で、位相差方式とコントラスト方式を、互いの欠点を補完するように組み合わせる技術が提案されており、合焦速度や合焦精度の改善が試みられている。例えば、位相差方式で焦点検出とその結果に従ったフォーカス光学系の駆動を行い、合焦状態の近傍ではコントラスト方式での合焦動作を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。また、位相差方式で焦点検出を行い、コントラスト方式の評価値を取得しながらフォーカス光学系の駆動を行い、駆動後にコントラスト方式の評価値に従った合焦動作を再度行う技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９７７０６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、位相差方式とコントラスト方式とでは、焦点検出のための信号取得時のピント面移動速度が合焦精度に及ぼす影響度合いが異なるという問題がある。そのため、ピント面移動速度に配慮しなければ、焦点検出結果に大きな誤差が生じ、良好な合焦状態を得ることができなくなるということになりかねず、両方式を組み合わせて欠点を補完することは容易ではない。
【０００９】
本発明は、位相差方式とコントラスト方式とを用い、各方式の合焦精度に対するピント面移動速度の影響度の違いに着目することにより、合焦制御の高速化と高精度を両立させた合焦制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る合焦制御装置は、被写体に対して焦点を合わせるフォーカスレンズを含む撮像光学系と、前記フォーカスレンズを移動させる駆動手段と、前記撮像光学系から導かれた被写体光束から画像を取得する撮像素子と、前記撮像光学系から導かれた被写体光束又は前記撮像素子から出力される画像信号を用いて位相差方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記撮像素子から出力される画像信号を用いてコントラスト方式により前記被写体に対する焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、第１の焦点検出手段により焦点検出を行った結果に基づき前記フォーカスレンズの移動を開始し、その後に前記フォーカスレンズの移動速度を減速して前記第１の焦点検出手段および前記第２の焦点検出手段により同時に焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの移動速度の減速後に前記第２の焦点検出手段により焦点検出を行うことにより、前記撮像光学系を前記被写体に対して合焦状態とする制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位相差方式とコントラスト方式のそれぞれの利点を組み合わせることにより、合焦制御の高速化と高精度化とを両立して実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る合焦制御装置が行う第１実施形態に係る合焦動作の概要を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る合焦制御装置を備えたデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図３】図１の合焦動作の詳細を模式的に示す図である。
【図４】位相差方式でのデフォーカス量と焦点検出誤差との関係を示す図及びピント面移動速度と焦点検出誤差との関係を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る合焦動作のフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ５１２で実行されるコントラスト方式による合焦動作を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る合焦制御装置が行う第２実施形態に係る合焦動作の概要を模式的に示す図である。
【図８】図７の合焦動作の詳細を模式的に示す図である。
【図９】第２実施形態に係る合焦動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る合焦制御装置を備えた一眼レフデジタルカメラ（以下「デジタルカメラ」という）を取り上げることとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
［合焦制御の概要］
デジタルカメラにおいて被写体に対して自動合焦を行うための位相差方式とコントラス方式のそれぞれの合焦精度は、前述の通り、ピント面移動速度に影響される。位相差方式とコントラス方式のいずれでも、ピント面移動速度が速ければ速いほど、焦点検出の困難な、劣化した信号しか取得することができない。しかし、位相差方式では、ピント面の移動による取得信号の劣化はあるものの、コントラスト方式と比べると、その敏感度は小さく、よって、ある程度までは高速にピント面が移動しても合焦状態の検出が可能である。そこで、本実施形態では、位相差方式とコントラスト方式のそれぞれの特徴に着目し、合焦動作の高速化と高精度化の両立を実現させる。
【００１５】
図１は、本発明に係る合焦制御装置が行う第１実施形態に係る合焦動作の概要を模式的に示す図である。図１の横軸には時間が、縦軸にはデフォーカス量が取られている。デフォーカス量とは、所謂、焦点ずれであり、現在のピント面と合焦位置とがどれだけ離れているかを示す量である。よって、合焦状態ではデフォーカス量はゼロ（０）である。
【００１６】
図１に示す折れ線１０１は、時間経過に伴うデフォーカス量の変化を示している。本実施形態では、先ず、任意のデフォーカス量において位相差方式による焦点検出を行う。そして、位相差方式による焦点検出結果が得られたタイミング１０２から、図２を参照して後述するフォーカス光学系２０２の駆動を開始する。フォーカス光学系２０２の駆動開始後の時間領域１０３では、位相差方式による焦点検出が可能な範囲において、ピント面を高速移動させる。続いて、合焦位置の近傍のタイミング１０４が位相差方式により検出されると、ピント面移動速度をコントラスト方式での焦点検出が可能な速度へ減速させる。その後の時間領域１０５では、位相差方式とコントラス方式の両方式を用いて焦点検出を行う。そして、少なくとも１つの焦点検出結果が得られたタイミング１０６以降の時間領域１０７では、コントラスト方式による合焦動作を行う。
【００１７】
以上の動作によれば、デフォーカス量が大きい時点での位相差方式による焦点検出結果により、デフォーカス量と合焦位置の方向が同時に判別されるため、合焦位置の近傍まで一気にピント面を移動させることができる。そして、ピント面移動速度を減速させて、タイミング１０４にて位相差方式による焦点検出を行うことにより、デフォーカス量の大きな時点での検出結果が誤差の大きなものであっても、タイミング１０６でのデフォーカス量を精度よく再確認することができる。この再確認により、焦点検出を行うべき領域と方向とを精度よく絞り込んだ状態で、後に続くコントラスト方式の合焦動作を開始することができる。なお、この再確認を行ったタイミング１０６において、コントラスト方式による焦点評価値を既に取得することができていることになる。
【００１８】
このように、本実施形態に係る合焦制御装置では、ピント面移動速度を考慮して位相差方式とコントラスト方式の利点を組み合わせることにより、合焦速度の高速化と高精度化を両立させることができる。なお、実際の合焦制御では、フォーカス光学系２０２の状態や後述するズーム光学系２０３の状態および後述する光学絞り２０４の状態に依存して、合焦精度に対するピント面移動速度の敏感度は変化する。そのため、このような敏感度への依存性を排除した形でピント面移動速度が上述の動作を満たすように、フォーカス光学系２０２等を制御する必要がある。
【００１９】
［デジタルカメラの構成］
図２（ａ）は、本発明に係る合焦制御装置を備えたデジタルカメラの第１の構成例を示すブロック図である。このデジタルカメラの構成部位は、レンズ部２１２とカメラ部２１３とに大別される。レンズ部２１２は、カメラ部２１３が備える撮像素子２０６へ被写体像の光束を導く撮像光学系２０１と、撮像光学系２０１が備えるフォーカス光学系２０２を駆動する駆動部２０５とを有する。撮像光学系２０１は、フォーカス光学系２０２、ズーム光学系２０３、光学絞り２０４およびシャッタを含む。
【００２０】
フォーカス光学系２０２は、駆動部２０５によって駆動されるフォーカスレンズを含み、フォーカスレンズが移動することにより、被写体像の合焦状態が変化する。ズーム光学系２０３は、撮影画角を変化させる。光学絞り２０４は、絞り値を調整することにより、撮像素子２０６へ入射する被写体光束の光量を調整する。
【００２１】
撮像光学系２０１により導かれた被写体光束から画像を取得するカメラ部２１３は、撮像素子２０６、第１の焦点検出部２０７、第２の焦点検出部２０８、合焦制御部２０９、システム制御部２１１および記憶媒体２１０を有する。
【００２２】
第１の焦点検出部２０７は、撮像素子２０６から出力される画像信号を用い、被写体に対して位相差方式による焦点検出、つまり、被写体に対する撮像光学系２０１の合焦状態の検出を行う。第２の焦点検出部２０８は、撮像素子２０６から出力される信号を用い、被写体に対してコントラスト方式による焦点検出を行う。合焦制御部２０９は、第１の焦点検出部２０７と第２の焦点検出部２０８のそれぞれによる焦点検出結果に基づいて、フォーカス光学系２０２を駆動するための駆動信号を駆動部２０５へ送る。記憶媒体２１０は、撮像素子２０６によって取得された画像を記録する。システム制御部２１１は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有する。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている所定のプログラムをＲＡＭのワークエリアに展開して実行することにより、駆動部２０５や合焦制御部２０９を制御し、また、記憶媒体２１０に対する画像記録制御やデジタルカメラの全体的な制御を行う。
【００２３】
図２（ｂ）は、本発明に係る合焦制御装置を備えたデジタルカメラの第２の構成例を示すブロック図である。図２（ｂ）の第２の構成例は、図２（ａ）の第１の構成例と比較すると、第１の焦点検出部２０７が位相差方式による焦点検出を行う際に用いる信号が異なる点を除いて、第１の構成例と同じ構成を有する。即ち、第１の焦点検出部２０７は、第１の構成例では撮像素子２０６から出力される信号を用いるが、第２の構成例では撮像光学系２０１から撮像素子２０６へ導かれる被写体光束を直接用いる。
【００２４】
［合焦制御］
次に、図１を参照して概要を説明した合焦動作について、図３および図４を参照して詳細に説明する。図３は、図１の合焦動作の詳細を模式的に示す図である。図３各図では、図１と同様に、横軸に時間を取り、縦軸にデフォーカス量を取っている。図４は、位相差方式でのデフォーカス量と焦点検出誤差との関係を示す図およびピント面移動速度と焦点検出誤差との関係を示す図である。
【００２５】
通常、焦点検出では一定の時間間隔で焦点検出のための信号を取得し、随時、演算を行って焦点検出結果を得ている。図３各図に示す信号取得タイミング１１３は、焦点検出のための信号を受信するタイミングを示しており、結果取得タイミング１１４は、受信した信号に基づいて演算を行い、焦点検出結果を得るタイミングを示している。
【００２６】
先ず、図１に示す時間領域１０３からタイミング１０４においてピント面の移動速度を変更して時間領域１０５へと移る一連の動作について、図３（ａ）を参照して、位相差方式による焦点評価値の取得タイミングと併せて説明する。
【００２７】
図１に示した時間領域１０３は位相差方式による焦点検出が可能な範囲であり、時間領域１０３においてピント面は高速に移動する。時間領域１０３では位相差方式による焦点検出を行いながらピント面が高速で移動しており、その間、時々刻々と焦点評価値を取得している。図３（ａ）では、時間領域１０３内のタイミング１１３ａにおいて焦点検出のための信号を取得し、タイミング１１４ａにおいて焦点検出結果を取得している。
【００２８】
ここで、図４（ａ）に示すように、位相差方式は一般的に焦点検出時のデフォーカス量が少なくなるにしたがって焦点検出の誤差が小さくなる。そのため、デフォーカス量の少ない状態へと近付きながら時々刻々と取得する焦点検出結果は、後に取得するものの方が検出誤差は小さい。よって、時々刻々と取得する焦点検出結果を常にピント面の移動制御へフィードバックすることが、間違った合焦状態へ駆動が行われることがないようにするためにも望ましい。そこで、どのようなタイミングで、どのように焦点検出結果をフィードバックすればよいかについて次に説明する。
【００２９】
第１のフィードバック対象について説明する。焦点検出結果は誤差を含むため、この誤差を検出結果が信頼できる深度と考えることができ、正しい合焦位置に対して、現在の合焦状態から見て手前側の信頼深度境界１１１と奥側の信頼深度境界１１２を設定することができる。より精度の高い検出結果を得ることができれば、これらの信頼深度境界１１１，１１２間の幅は狭くなる。そこで、時々刻々と取得する焦点検出結果を信頼深度の更新へフィードバックし、正確な合焦位置の認識に用いる。ここで、信頼深度は焦点検出時のデフォーカス量に依存するが、図３各図の信頼深度境界１１１，１１２は、信頼深度境界１１１に到達する直前のタイミング１１３ａにおいて信号を取得し、タイミング１１４ａにおいて得た結果に対するものとする。
【００３０】
次に、第２のフィードバック対象について説明する。タイミング１１４ａで位相差方式による焦点検出結果を取得したときに、現在のピント面の位置と移動速度、焦点検出のための信号を取得する時間間隔から、次に焦点検出のための信号を取得するタイミングでのデフォーカス量を推定することができる。そこで、下記（式１）
｜ＤＥＦＮＯＷ−ｖ×Δｔ｜≦σＤＥＦ  ・・・（式１）
但し、ＤＥＦＮＯＷ：現在のデフォーカス量
ｖ：現在のピント面の移動速度
Δｔ：焦点検出のための信号取得タイミングの時間間隔
σＤＥＦ：信頼深度の片側深さ
の関係が満たされる場合に、フォーカスレンズの移動速度を減速させることとする。
【００３１】
上記（式１）が満たされるとき、次回の焦点検出のための信号の取得タイミングにおいて、デフォーカス量は信頼深度境界１１１，１１２の範囲内に入る。このとき、位相差方式による焦点検出精度の限界に到達していることになるため、より精度の高いコントラスト方式へと切り替える必要がある。
【００３２】
そこで、上記（式１）が満たされる焦点検出結果が得られるタイミング１１４ａにて直ちに減速を開始し、次に焦点検出のための信号を取得するタイミング１１３ｂまでにコントラスト方式での焦点検出が可能なピント面移動速度へと滑らかに減速させる。これによって、タイミング１１３ｂでは、位相差方式およびコントラスト方式の両方式による焦点検出のための信号を取得することができる。
【００３３】
焦点検出に位相差方式を用いた場合のデフォーカス量に応じた検出誤差の依存性については既に述べたが、図４（ｂ）に示すように、位相差方式による検出誤差はピント面移動速度の影響を受け、ピント面移動速度が速くなるにしたがって検出誤差は大きくなる。そのため、タイミング１１３ｂまでの位相差方式による焦点検出における誤差について再検討すると、先ず、図１に示すように、ピント面は移動していないが、デフォーカス量の大きい図１中のタイミング１０２において焦点位置を検出した。次に、図１に示すように、デフォーカス量は減少したがピント面の移動速度は焦点検出のための信号が取得可能な範囲内で高速な時間領域１０３において焦点位置を検出した。そして、図３（ａ）に示すように、デフォーカス量が位相差方式を用いた場合の信頼深度境界１１１，１１２の範囲内であり、ピント面移動速度もコントラスト方式による検出が可能なまでに低速となっているタイミング１１３ｂにおいて焦点位置を検出した。
【００３４】
これらの焦点検出位置の中で、最後に焦点検出のための信号を取得したタイミング１１３ｂによる結果は、明らかに条件が良好であり、焦点検出結果の信頼度も高い。したがって、焦点検出結果が得られるタイミング１１４ｂでは、焦点検出方法をコントラスト方式へと移行すべき位置にピント面があるものと、高い信頼性で確認することができる。
【００３５】
よって、タイミング１１４ｂ以降は、より限定された新たな信頼深度境界１１１ａ，１１２ａを取得することができる。つまり、コントラスト方式では、信頼深度境界１１１ａ，１１２ａによって挟まれた領域において合焦動作を行えばよく、このとき、コントラスト方式による合焦動作の最初の焦点評価値を得ることができる。このような理由から、コントラスト方式による合焦動作をスムーズに開始することができる。
【００３６】
このように、本実施形態では、最初に行う位相差方式による焦点検出を、フォーカス光学系２０２を駆動することでピント面を移動させながら、複数回行う。そして、位相差方式による焦点検出の誤差範囲内である信頼深度境界まで合焦状態が変化した時点において、フォーカスレンズの移動速度を減速させる。これにより、位相差方式からコントラスト方式への移行をスムーズに行うことができる。
【００３７】
次に、ピント面の位置と合焦位置との関係が図３（ａ）に示す関係とは異なる状況において、ピント面移動速度が変更される場合について、図３（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明する。前述の通り、位相差方式による焦点検出の信頼深度領域は信頼深度境界１１１，１１２間の領域であり、位相差方式による検出結果は信頼深度領域に相当する誤差を含む。そのため、図３（ｃ）に示すように、検出した合焦位置が正しい合焦位置１１０より手前側に誤差１１５だけずれた合焦位置１１０ｂとなることある。
【００３８】
この場合、直前に得られた焦点検出結果から認識し得るのは、正しい合焦位置１１０とその手前側の信頼深度境界１１１およびその奥側の信頼深度境界１１２ではなく、このような関係を保ちながら誤差１１５だけずれた合焦位置１１０ｂと、ずれた手前側の信頼深度境界１１１ｂと、ずれた奥側の信頼深度境界１１２ｂになる。そのため、信頼深度境界１１１，１１２に挟まれる正しい合焦位置１１０に対する信頼深度領域の手前でコントラスト方式へと移行してしまうおそれがある。その際、位相差方式の片側の信頼深度の約２倍のデフォーカス位置においてコントラスト方式へと移行することが起こる可能性がある。
【００３９】
しかしながら、本実施形態では、誤差１１５だけずれた、ずれた信頼深度境界１１１ｂ，１１２ｂ間の領域内に正しい合焦位置１１０が必ず含まれるため、コントラスト方式による合焦動作は問題なく行うことができる。また、ピント面移動速度を減速させた後に、減速前よりも精度の高い位相差方式による焦点検出結果をフィードバックするため、正しい合焦位置１１０を認識し誤ることはない。
【００４０】
一方、図３（ｄ）に示すように、誤差１１５が正しい合焦位置１１０に対して奥側に発生することもあり得る。このとき、ずれた合焦位置１１０ｃ、ずれた手前側の信頼深度境界１１１ｃと、ずれた奥側の信頼深度境界１１２ｃの各位置は、図３（ｄ）に示す通りである。この場合、コントラスト方式へと移行する時点において、正しい合焦位置１１０を通り過ぎてしまうことがある。その結果、図３（ｂ）に示すように、正しい合焦位置１１０から離れる方向へとコントラスト方式の合焦動作を始めてしまうことになるが、ここで、位相差方式とコントラスト方式による焦点検出を同時に行う効果が発揮される。
【００４１】
即ち、図３（ｂ）に示すタイミング１１４ｂにて取得した位相差方式による焦点検出結果から、現在のピント面の移動方向が逆向きであることを判断することができるため、開始方向の補正を行うことができる。更に、フォーカスレンズの移動速度をそのままにして方向のみを反転させることで、コントラスト方式による焦点評価値を後の合焦動作にそのまま用いることができる。
【００４２】
このように、位相差方式とコントラスト方式の両方式で焦点検出を行う際に、位相差方式による検出結果に従った合焦動作により、フォーカスレンズを移動させるべき方向が現在の移動方向とは逆方向となった場合には、フォーカスレンズの移動方向を反転させる。これにより、ピント面が合焦位置１１０を通り過ぎてしまっても、スムーズにコントラスト方式による焦点検出へと移行することができる。
【００４３】
＜合焦動作の制御フロー＞
上述した合焦動作の制御フローについて、図５を参照して説明する。図５は、第１実施形態に係る合焦動作のフローチャートである。図５のフローチャートの各種処理は、システム制御部２１１においてＣＰＵがＲＯＭに格納されている種々のプログラムをＲＡＭのワークエリアに展開して実行することにより、デジタルカメラの各部の動作が制御されることにより実現される。
【００４４】
ステップＳ５０１において、システム制御部２１１は、位相差方式による焦点検出を行う。続くステップＳ５０２において、システム制御部２１１は、得られた焦点検出結果から目標とする合焦位置と信頼深度とを設定する。次に、ステップＳ５０３において、システム制御部２１１は、フォーカス光学系２０２の駆動（フォーカスレンズの移動）を開始し、ピント面を移動させる。ステップＳ５０３でのピント面移動速度は、先述の通り、位相差方式による焦点検出が可能な範囲において高速なものとする。
【００４５】
その後、システム制御部２１１は、ステップＳ５０４において焦点検出を行い、続くステップＳ５０５において目標とする合焦位置と信頼深度を修正し、続いてステップＳ５０６において上記（式１）に基づき、減速条件が満たされるか否かを判定する。システム制御部２１１は、上記（式１）が満たされない場合（Ｓ５０６でＮＯ）、次回の焦点検出タイミングでは、デフォーカス量が位相差方式の信頼深度領域へは到達しないため、処理をステップＳ５０４へ戻す。一方、システム制御部２１１は、上記（式１）が満たされる場合（Ｓ５０６でＹＥＳ）、次回の焦点検出タイミングでデフォーカス量が位相差方式の信頼深度領域内へ到達するため、処理をステップＳ５０７へ進める。
【００４６】
ステップＳ５０７において、システム制御部２１１は、フォーカスレンズの移動速度を減速させることにより、ピント面移動速度を段階的に減速させる。より具体的には、ステップＳ５０７では、フォーカスレンズの移動速度は、続くステップＳ５０８においてコントラスト方式による焦点検出のための信号が取得可能な速度にまで、減速される。そして、ステップＳ５０８において、システム制御部２１１は、位相差方式とコントラス方式の両方式により同時に焦点検出を行う。このとき、既に説明した通り、取得した位相差方式による検出結果は、コントラスト方式の開始時における確認に用い、コントラスト方式による検出結果は、後に続くコントラスト方式の合焦動作のための評価値になる。
【００４７】
ステップＳ５０９では、ステップＳ５０８で得られた位相差方式による焦点検出結果に基づいて、コントラスト方式による焦点検出の開始時の確認処理が行われる。即ち、ステップＳ５０９では、システム制御部２１１は、それまでに移動させてきたフォーカスレンズの移動方向が、位相差方式による検出結果のデフォーカス方向と一致するか否かを判定する。システム制御部２１１は、方向が一致する場合（Ｓ５０９でＹＥＳ）、処理をステップＳ５１１へ進め、方向が一致せずに逆方向となっている場合（Ｓ５０９でＮＯ）、処理をステップＳ５１０へ進める。
【００４８】
ステップＳ５１０において、システム制御部２１１は、フォーカスレンズの移動方向を反転させ、その後、処理をステップＳ５１１へ進める。ステップＳ５１１において、システム制御部２１１は、ステップＳ５０８で得られた位相差方式による焦点検出結果と信頼深度とに基づいて、コントラスト方式の合焦動作を行うためのフォーカスレンズの移動範囲を設定する。そして、続く、ステップＳ５１２において、システム制御部２１１は、一般的なコントラスト方式による合焦動作を行い、その後、処理を終了させる。
【００４９】
［コントラスト方式による合焦動作］
図６は、ステップＳ５１２で実行されるコントラスト方式による合焦動作を模式的に示す図である。図６では、横軸にピント面位置が、縦軸にコントラスト評価値が取られている。コントラスト評価値とは、取得した画像信号の輝度コントラストの高さを示す指標であり、その値が高いほどくっきりとした画像と言える。したがって、被写体が合焦状態に近いほど、コントラスト評価値は高い値を示す。
【００５０】
図６に示す曲線６０１は、時間の経過に伴うピント面位置とコントラスト評価値との関係を示しており、コントラスト方式では、ピント面位置を移動させながら時々刻々と経過する取得タイミング６０２においてコントラスト評価値６０３を取得する。コントラスト評価値が最も大きくなるピント面位置６０４において、被写体に対する合焦状態が得られていると判定することができる。
【００５１】
コントラスト方式による合焦動作では、ピント面位置を特定領域の端から端までスイープさせて、特定領域内の複数の位置でコントラスト評価値を取得する。そして、取得したコントラスト評価値と取得位置との関係から、コントラスト評価値が最も大きくなるピント面位置を演算し、その位置へとピント面を移動させる。
【００５２】
以上の説明の通り、本実施形態では、位相差方式とコントラスト方式とを組み合わせた合焦方式において、焦点検出方法を位相差方式からコントラスト方式へと切り替えるときに、フォーカスレンズの移動速度を両方式による焦点検出が可能な速度へ減速させる。こうして、両方式による検出を同時に行うことにより、両方式の長所を組み合わせ、短所を補う形で、合焦動作の高速化と高精度化の両立を実現することができる。なお、フォーカスレンズの移動速度がピント面の移動速度を規定することは、既に説明した通りである。
【００５３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図７、図８および図９を参照して説明する。ここでは、第１実施形態と同じ点についての説明を省略する。図７は、本発明に係る合焦制御装置が行う第２実施形態に係る合焦動作の概要を模式的に示す図であり、第１実施形態に係る図１に対応するものである。
【００５４】
図７の合焦動作において図１の合焦動作と異なる点は、タイミング１０２において位相差方式で焦点検出を行った後の時間領域１０３での合焦動作のみであり、第２実施形態では、時間領域１０３において位相差方式による焦点検出を行わない。そのため、位相差方式での焦点検出が可能なピント面移動速度よりも速い速度でフォーカスレンズを移動させることができる。その結果、第２実施形態では時間領域１０３が短縮され、第１実施形態よりも合焦動作を高速化することができる。
【００５５】
図８は、図７の合焦動作の詳細を模式的に示す図であり、第１実施形態に係る図３に対応するものである。第２実施形態では、ピント面移動速度の減速を行うタイミング１１７が第１実施形態とは異なる。なお、図８の信頼深度境界１１１，１１２は、デフォーカス量の大きなタイミング１０２（図７参照）において検出した結果に基づくものとする。
【００５６】
第１実施形態では、時々刻々と位相差方式による焦点検出結果を得て、その結果をフィードバックし、ピント面移動速度の減速開始判断のための条件である上記（式１）に用いた。これに対し、第２実施形態では、時間領域１０３において焦点検出を行わないため、タイミング１０２にて取得した位相差方式による焦点検出結果と信頼深度を用いる。
【００５７】
焦点検出結果とピント面の移動量から推定されるピント面位置が信頼深度境界１１１，１１２間の領域に入るタイミング１１６を、ピント面移動速度の減速開始基準と考える。ピント面移動速度を減速させる前のピント面の位置直線および減速後の位置曲線がタイミング１１６において交わる外挿線となるように、タイミング１１７においてフォーカスレンズの移動速度の減速を開始する。そして、フォーカスレンズの移動速度を、タイミング１１３ｃにおいてコントラスト方式による焦点検出が可能な速度まで滑らかに減速させる。タイミング１１４ｃにおいて得られる位相差方式による焦点検出結果は、デフォーカス量が小さく、ピント面の移動速度もよりゆっくりであるため、その信頼深度境界１１１ａ，１１２ａは、第１実施形態と同等に良好である。
【００５８】
図８（ａ）は正しい合焦位置１１０の手前でピント面移動速度を減速させる合焦動作を示しており、図８（ｂ）は正しい合焦位置１１０の奥側でピント面移動速度を減速させる合焦動作を示している。いずれの場合も、第１実施形態と同様に、正しい合焦位置がコントラスト方式による焦点検出の誤差範囲内に含まれるため、問題のない合焦動作が可能である。
【００５９】
図９は、第２実施形態に係る合焦動作のフローチャートである。第２実施形態に係る合焦動作では位相差方式による焦点検出結果のフィードバック処理を行わないため、図９のフローチャートには、図５のフローチャートのステップＳ５０４，Ｓ５０５に対応する処理はない。図９のフローチャートのステップＳ９０１〜Ｓ９０３，Ｓ９０５〜９１０は、図５のフローチャートのステップＳ５０１〜Ｓ５０３，Ｓ５０７〜５１２と同じであるため、ここでの説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態に係る合焦動作においてピント面移動速度の減速判断を行うステップＳ９０４の内容は、第１実施形態に係る合焦動作においてピント面移動速度の減速判断を行うステップＳ５０６の内容と異なる。即ち、ステップＳ９０４では、タイミング１０２にて位相差方式により検出した焦点検出結果とピント面の移動量から推定されるピント面の位置が信頼深度領域内に入ったか否かが、ピント面移動速度を減速させるか否かの判断基準とされる。
【００６１】
以上のように、第２実施形態では、位相差方式とコントラスト方式とを組み合わせた合焦方式において、合焦動作の初期において位相差方式による焦点検出を行わないが、その他の合焦動作は第１実施形態と同様に行う。これにより、第１実施形態よりもより高速に合焦動作を完結させることができる。
【００６２】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【００６３】
本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワークまたは各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、および該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【符号の説明】
【００６４】
２０１    撮像光学系
２０２    フォーカス光学系
２０５    駆動部
２０６    撮像素子
２０７    第１の焦点検出部
２０８    第２の焦点検出部
２０９    焦点制御部
２１１    システム制御部
【図１】
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【図２】
2014048584.tif 000004
【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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