(57)【要約】【課題】好適な焦点検出をすることができる焦点検出装置を提供すること。【解決手段】撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像画素２２１と、位相差検出方式により焦点調節状態を検出するための像信号を生成する複数の焦点検出用画素２２２ａ，２２２ｂとを有する撮像部２２と、焦点調節光学系３２の駆動を制御する駆動制御部２１と、前記複数の焦点検出用画素により生成された前記像信号を加算する加算部２１と、前記加算部により加算された像信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態の検出を行う焦点検出部２１と、を備え、前記加算部は、前記焦点調節光学系の駆動状態に応じて、前記像信号の加算数を変化させることを特徴とする焦点検出装置。【選択図】  図１
2014074849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像画素と、位相差検出方式により焦点調節状態を検出するための像信号を生成する複数の焦点検出用画素とを有する撮像部と、
焦点調節光学系の駆動を制御する駆動制御部と、
前記複数の焦点検出用画素により生成された前記像信号を加算する加算部と、
前記加算部により加算された像信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態の検出を行う焦点検出部と、を備え、
前記加算部は、前記焦点調節光学系の駆動状態に応じて、前記像信号の加算数を変化させることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記加算部は、前記焦点調節光学系が、前記焦点検出部により検出された焦点状態に基づいて設定された目標位置に駆動している場合における前記像信号の加算数を、前記焦点調節光学系が、探索駆動を行っている場合における前記像信号の加算数よりも少なく設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記加算部は、前記焦点調節光学系の駆動による光学系の変化量に応じて、前記像信号の加算数を設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記加算部は、前記焦点調節光学系の駆動による前記画像信号の変化量に応じて、前記像信号の加算数を設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の焦点検出装置を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮影光学系を通過する一対の光束が形成する一対の像に対応した一対の像信号を生成する複数個の焦点検出画素の配列を、撮像画素の配列中に混在させた撮像素子を備え、撮像画素の出力により画像信号を生成するとともに、焦点検出画素が生成する一対の像信号のズレ量に基づいて、撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる瞳分割位相差検出方式の焦点検出機能を備えた撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７５４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記従来技術においては、焦点検出画素が撮像素子に配列されているため、焦点検出画素による受光時間は、撮像素子の撮像時間により決定してしまうこととなる。そのため、従来技術においては、焦点検出画素による受光出力を稼ぐため、焦点検出画素からの一対の像信号を加算し、加算した信号を用いて、位相差検出方式による焦点検出が行われている。しかしながら、このように一対の像信号を加算する技術においては、焦点調節光学系が駆動することにより焦点状態が変化すると、加算した信号中に、異なる焦点状態の信号が含まれることとなり、そのため、焦点状態によっては、加算した信号を用いて焦点検出演算を行うと、得られる焦点検出結果に誤差が含まれてしまう場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、好適な焦点検出をすることができる焦点検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]本発明の焦点検出装置は、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像画素（２２１）と、位相差検出方式により焦点調節状態を検出するための像信号を生成する複数の焦点検出用画素（２２２ａ，２２２ｂ）とを有する撮像部（２２）と、焦点調節光学系（３２）の駆動を制御する駆動制御部（２１）と、前記複数の焦点検出用画素により生成された前記像信号を加算する加算部（２１）と、前記加算部により加算された像信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態の検出を行う焦点検出部（２１）と、を備え、前記加算部は、前記焦点調節光学系の駆動状態に応じて、前記像信号の加算数を変化させることを特徴とする。
【０００８】
[２]本発明の焦点検出装置において、前記加算部（２１）が、前記焦点調節光学系（３２）が、前記焦点検出部（２１）により検出された焦点状態に基づいて設定された目標位置に駆動している場合における前記像信号の加算数を、前記焦点調節光学系が、探索駆動を行っている場合における前記像信号の加算数よりも少なく設定するように構成することができる。
【０００９】
[３]本発明の焦点検出装置において、前記加算部（２１）が、前記焦点調節光学系（３２）の駆動による光学系の変化量に応じて、前記像信号の加算数を設定するように構成することができる。
【００１０】
[４]本発明の焦点検出装置において、前記加算部（２１）が、前記焦点調節光学系（３２）の駆動による前記画像信号の変化量に応じて、前記像信号の加算数を設定するように構成することができる。
【００１１】
[５]本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、好適な焦点検出をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図３】図３は、図２の焦点検出画素列２２ａ付近を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｃ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図、図４（Ｅ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図４（Ｆ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、図３のＶ-Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートある。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、強度分布データの一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係るサーチ動作における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。
【図９】図９は、画素加算数の設定方法の一例を示すフローチャートある。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１５】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１６】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。なお、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００１７】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００１８】
レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１により電気的に接続され、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などを行なうとともに、フォーカスレンズ３２の位置、絞り３４の開口径などのレンズ情報をカメラ制御部２１に送信する。
【００１９】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体である第１メモリ２４に記録される。なお、第１メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２０】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２１】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５や第１メモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００２２】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００２３】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンや、動画撮影開始スイッチなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００２４】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００２５】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２の焦点検出画素列２２ａ付近を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００２６】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００２７】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００２８】
図４（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図４（Ｄ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００２９】
また、撮像素子２２の撮像面には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３０】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所、三箇所、あるいは四箇所とすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、図３においては、１６個の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより、焦点検出画素列を構成する例を示しているが、焦点検出画素列を構成する焦点検出画素の数は、この例に限定されるものではない。
【００３１】
図４（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｅ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図４（Ｃ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｆ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図４（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図４（Ｅ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図４（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図４（Ｆ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００３２】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００３３】
また、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００３４】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００３５】
図５は、図３のＶ-Ｖ線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図５においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図５に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００３６】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００３７】
なお、図５において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００３８】
また、図５に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００３９】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４０】
図５に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４１】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４２】
このようにして、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂにより出力された信号は、撮像画素２２１の光電変換部２２１２により出力された信号とともに、時系列に沿って、第２メモリ２９に保存される。なお、第２メモリ２９に、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより出力された信号を保存する際には、第２メモリ２９中には、時系列に沿って、所定数の信号データのみが保存されているような状態となるように、信号データを逐次更新するような構成とすることができる。
【００４３】
そして、図３に示すように直線状に交互に複数配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。
【００４４】
ここで、実施形態では、このような強度分布データを算出する際には、まず、第２メモリ２９に保存された各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより得られた信号を、時系列に沿って読み出し、次いで、読み出した信号を用いて、時系列に沿って、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂごとに加算する処理を行ない、加算強度分布データを得る。そして、得られた加算強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出する。
【００４５】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００４６】
ここで、本実施形態では、上述したように、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂで得られた信号を、時系列に沿って加算する処理を行なうことにより、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂで得られた信号の強度を増幅させることができる。そのため、本実施形態によれば、このように時系列に沿って加算して得られた加算強度分布データを用いて、像ズレ検出演算処理を行なうことにより、位相差検出方式による像ズレ量の検出精度、さらにはデフォーカス量の算出精度を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂにより出力された信号を、時系列に沿って、第２メモリ２９に保存させる代わりに、これらの信号に基づいて演算される強度分布データを、時系列に沿って、第２メモリ２９に保存させてもよい。この場合には、加算強度分布データは、第２メモリ２９に保存された時系列に沿った強度分布データを加算することにより算出することができる。
【００４８】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００４９】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。
【００５０】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５１】
次いで、本実施形態におけるカメラ１の動作例を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下における動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。
【００５２】
まず、ステップＳ１では、カメラ制御部２１によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５３】
ステップＳ２では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際に、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより得られた信号を、時系列に沿って、加算する際における信号加算数Ｎを、予め定められた第１加算数Ｎ１に設定する処理が実行される。なお、第１加算数Ｎ１としては、特に限定されず、撮像素子２２のフレームレートに応じて適宜決定すればよいが、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を十分な精度で行うことができるような数とすればよい。
【００５４】
次いで、ステップＳ３では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、第２メモリ２９から、撮像素子２２の５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行なわれる。この際に、本実施形態においては、上述したステップＳ２で設定された第１加算数Ｎ１に基づいて、時系列に沿って、第１加算数Ｎ１と同じだけの信号データの読み出しを行う。そして、本実施形態では、読み出した信号データを用いて、時系列に沿って、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂごとに加算する処理を行ない、信号加算数Ｎが第１加算数Ｎ１である加算強度分布データを得る。そして、カメラ制御部２１は、信号加算数Ｎが第１加算数Ｎ１である加算強度分布データに基づいて、上述した方法にしたがって像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。そして、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５５】
また、第１加算数Ｎ１と同じだけの信号データの読み出しを行う際においては、たとえば、使用者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。
【００５６】
ステップＳ４では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することにより行われる。焦点評価値の算出は、使用者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５７】
ステップＳ５では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ６に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ５を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、スルー画像の生成・表示、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、および焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。
【００５８】
ステップＳ６では、カメラ制御部２１によって、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１２に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ７に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ７に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。
【００５９】
なお、ステップＳ６においては、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なうが、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ７に進み、逆に、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１２に進むような構成としてもよい。
【００６０】
ステップＳ６において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２〜Ｓ１４において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。
【００６１】
具体的には、まず、ステップＳ１２では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際に、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより得られた信号を、時系列に沿って、加算する際における信号加算数Ｎを、予め定められた第２加算数Ｎ２に設定する処理が実行される。すなわち、ステップＳ１２では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における、信号加算数Ｎが、第１加算数Ｎ１（また、後述する第３加算数Ｎ３）から第２加算数Ｎ２に変更される。そして、これ以降の処理においては、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際には、第２加算数Ｎ２にて、加算強度分布データの算出、および算出された加算強度分布データに基づく、像ズレ量の演算およびデフォーカス量の演算が繰返し実行されることとなる。なお、本実施形態においては、第２加算数Ｎ２は、後述する理由より、後述する第３加算数Ｎ３よりも小さい値に設定する。
【００６２】
そして、ステップＳ１３では、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が開始される。すなわち、ステップＳ１３では、ステップＳ３において位相差検出方式により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３２を、合焦位置まで駆動させる処理が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ駆動指示とともに、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出される。そして、レンズ駆動モータ３６により、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、所定の第１駆動速度Ｖ１にてフォーカスレンズ３２の合焦駆動が開始される。なお、第１駆動速度Ｖ１としては、特に限定されないが、後述する第２駆動速度Ｖ２よりも速い速度とすることができる。
【００６３】
次いで、ステップＳ１３では、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が実行された結果、合焦状態となったか否かの判定が行われる。合焦状態となったと判定された場合には、ステップＳ１７に進み、合焦表示が行なわれ、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。なお、ステップＳ１７における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行なう際には、位相差検出方式により合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。
【００６４】
あるいは、ステップＳ１４において、合焦状態となっていないと判定された場合には、ステップＳ１４で待機し、合焦状態と判定されるまで、フォーカスレンズ３２を駆動させつつ、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および算出されたデフォーカス量に基づく、レンズ駆動量の算出が繰返し実行される。なお、この場合においては、上述したステップＳ１２において、信号加算数Ｎが、第２加算数Ｎ２に設定されているため、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際には、第２加算数Ｎ２にて、加算強度分布データの算出が行われる。
【００６５】
一方、ステップＳ６において、デフォーカス量が算出できなかったと判定された場合、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７，Ｓ８において、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれる。
【００６６】
すなわち、まず、ステップＳ７では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際に、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより得られた信号を、時系列に沿って、加算する際における信号加算数Ｎを、予め定められた第３加算数Ｎ３に設定する処理が実行される。すなわち、ステップＳ７では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における、信号加算数Ｎが、第１加算数Ｎ１から第３加算数Ｎ３に変更される。そして、これ以降のスキャン動作においては、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際には、第３加算数Ｎ３にて、加算強度分布データの算出、および算出された加算強度分布データに基づく、像ズレ量の演算およびデフォーカス量の演算が繰返し実行されることとなる。なお、本実施形態においては、第３加算数Ｎ３は、特に限定されず、撮像素子２２のフレームレートに応じて適宜決定すればよいが、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を十分な精度で行うことができるような数とすることが望ましく、たとえば、第１加算数Ｎ１（焦点調節動作が開始される前における、信号加算数）と同じ値とすることができる。
【００６７】
次いで、ステップＳ８では、スキャン動作を開始する処理が実行される。本実施形態のスキャン動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２を、所定の第２駆動速度Ｖ２でスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。
【００６８】
具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿って、第２駆動速度Ｖ２でスキャン駆動させる。なお、スキャン動作を行なう際における、フォーカスレンズ３２の第２駆動速度Ｖ２としては、特に限定されず、上述した第１駆動速度Ｖ１よりも遅い速度に設定すればよいが、たとえば、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出およびコントラスト検出方式に用いる焦点評価値の取得に適した速度とすることができる。また、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動は、無限遠端位置から至近端位置に向かって、あるいは、至近端位置から無限遠端位置に向かって行なう。なお、この場合における、無限遠端位置は、レンズ鏡筒３の構造によって決められる機械的なリミット位置よりも、至近側となる所定の位置（無限遠側ソフトリミット位置）に設定される。また、同様に、至近端位置も、レンズ鏡筒３の構造によって決められる機械的なリミット位置よりも、無限遠側となる所定の位置（至近側ソフトリミット位置）に設定される。
【００６９】
そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を第２駆動速度Ｖ２で駆動させながら、所定間隔で、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。なお、この場合においては、上述したステップＳ７において、信号加算数Ｎが、第３加算数Ｎ３に設定されているため、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際には、第３加算数Ｎ３にて、加算強度分布データの算出が行われる。
【００７０】
なお、上述したように、本実施形態においては、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２に設定し（ステップＳ１２，Ｓ１３）、一方、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させる際には、信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２よりも大きい値である第３加算数Ｎ３に設定する（ステップＳ７〜Ｓ１１）ものである。ここで、本実施形態では、フォーカスレンズ３２を合焦駆動させる場合、および、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させる場合のいずれにおいても、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量の算出を繰返し行うものである。そして、この場合においては、フォーカスレンズ３２の駆動により、フォーカスレンズ３２の駆動により、光学系の焦点状態が変化し、そのため、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより得られる信号も、焦点状態の変化に伴って変化することとなる。
【００７１】
たとえば、一例を示すと、強度分布データが、図７（Ａ）に示すようなデータとなるような高周波成分の多い被写体は、たとえば、焦点状態が変化し、ボケた場合には、高周波成分が失われてしまい、図７（Ｂ）に示すような強度分布データを示すこととなる。なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、強度分布データの一例を示す図であり、これらの図中、横軸は、焦点検出画素２２２ａ（２２２ｂ）の画素番号を、縦軸は画素出力（信号強度）を示している。そして、このような場合において、たとえば、図７（Ａ）のような強度分布を示す信号と、図７（Ｂ）のような強度分布を示す信号とを加算し、これらを加算することにより得られた加算強度分布データを用いて、相関演算を行うと、高周波成分の影響により、得られる位相差検出方式によるデフォーカス演算結果が、誤差を含むようになる場合がある。すなわち、加算強度分布データ中においては、高周波成分の影響は大きく出るものの、該データの検出タイミングは、加算強度分布データを構成する各信号の検出タイミングとされるために、デフォーカス演算結果に誤差が出やすくなってしまう。
【００７２】
そして、このような状況において、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合に、誤差を含むようなデフォーカス演算結果が算出されてしまうと、誤差を含むデフォーカス演算結果に基づいて、合焦判定してしまうため、偽合焦となってしまうおそれがある。そのため、本実施形態においては、このような偽合焦を避けるため、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数Ｎを、比較的小さい値に設定する。具体的には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数である第２加算数Ｎ２を、スキャン動作を実行する際の信号加算数である第３加算数Ｎ３よりも小さい値に設定する。
【００７３】
一方で、スキャン動作中においては、位相差検出方式によるデフォーカス演算結果がある程度誤差を含むものであっても、焦点状態が検出されることを優先することが望ましい。その理由としては、焦点状態が検出されれば、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動を実行することができ（ステップＳ８＝Ｙｅｓ）、これにより、フォーカスレンズ３２が、合焦位置に向かって駆動することとなるため、その後においては、位相差検出方式によるデフォーカス演算の精度の向上が期待できるからである。そのため、本実施形態では、スキャン動作中においては、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数Ｎを、比較的大きい値にする。具体的には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数である第３加算数Ｎ３を、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合における信号加算数である第２加算数Ｎ２よりも大きい値に設定する。
【００７４】
ステップＳ９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１２に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ９においては、上述したステップＳ６と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０に進むこととする。
【００７５】
ステップＳ１０では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１５に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１１に進む。
【００７６】
ステップＳ１１では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域、すなわち、無限遠端位置から至近端位置の間の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ９に戻り、ステップＳ９〜Ｓ１１を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２を、第２駆動速度Ｖ２で駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１８に進む。
【００７７】
そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ９において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２〜Ｓ１４において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１２において、信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２に設定する処理が実行され、ステップＳ１３において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が開始され、合焦状態となるまで、フォーカスレンズ３２を駆動させつつ、信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２として、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が繰返し実行される。
【００７８】
また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１５に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１５では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が行なわれる。ここで、図８に、スキャン動作の結果、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を表す図を示す。図８に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３２は、図８に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、無限遠側から至近側に向けてフォーカスレンズ３２を第２駆動速度Ｖ２で駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。そして、フォーカスレンズ３２を、図８に示すＰ１の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出されると（ステップＳ１０＝Ｙｅｓ）、スキャン動作を停止し、フォーカスレンズ３２を合焦位置（図８中、Ｐ２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１５）が行なわれる。また、合焦駆動を行う際には、カメラ制御部２１により、スキャン動作を停止するとともに、スキャン動作禁止処理が行なわれる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、ステップＳ１０において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定され、コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置への駆動を行なう際には、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了するまでは、位相差検出方式による焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。すなわち、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された後においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合でも、位相差検出方式の結果に基づいたフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。これにより、フォーカスレンズ３２のハンチング現象を抑制することができる。
【００８０】
そして、ステップＳ１６において、合焦状態となったと判定されると、ステップＳ１７に進み、合焦表示が行なわれ、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。
【００８１】
一方、ステップＳ１１において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれ、次いで、ステップＳ１９に進み、非合焦処理が行なわれる。非合焦処理としては、たとえば、非合焦を示す表示を、電子ビューファインダ２６に表示するとともに、フォーカスレンズ３２を予め定められた所定の位置に駆動させることにより実行される。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係るカメラ１は動作する。
【００８３】
本実施形態においては、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理を行う際における信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２に設定し（ステップＳ１２，Ｓ１３）、一方、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させる際には、信号加算数Ｎを、第２加算数Ｎ２よりも大きい値である第３加算数Ｎ３に設定する（ステップＳ７〜Ｓ１１）。そのため、本実施形態によれば、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させている場合における、信号加算数である第２加算数Ｎ２を比較的小さい値、具体的には、スキャン動作を実行する際の信号加算数である第３加算数Ｎ３よりも小さい値とすることで、合焦駆動中において、誤差を含むようなデフォーカス演算結果が算出されてしまうことにより、誤差を含むデフォーカス演算結果に基づいて、合焦判定することで、偽合焦となってしまうことを適切に防ぐことができる。加えて、本実施形態によれば、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させる際における、信号加算数である第３加算数Ｎ３を比較的大きい値、具体的には、上述した第２加算数Ｎ２よりも大きい値とすることにより、位相差検出方式によるデフォーカス演算結果がある程度誤差を含むものであっても、焦点状態が検出されることを優先することができ、これにより、焦点検出に必要となる時間を短縮することができる。
【００８４】
加えて、本実施形態では、フォーカスレンズ３２を位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて合焦駆動させる際の、フォーカスレンズ３２の駆動速度を第１駆動速度Ｖ１とし、スキャン動作を行う際のフォーカスレンズ３２の駆動速度を第２駆動速度Ｖ２とするため、合焦駆動中における信号加算数である第２加算数Ｎ２を、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３よりも小さな値とすることにより、フォーカスレンズ３２の駆動速度に応じた加算数とすることができ、そのため、これにより、相差検出方式によるデフォーカス演算結果に誤差が含まれることを適切に防ぐことができ、結果として、焦点検出精度を適切に高めることが可能となる。
【００８５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８６】
たとえば、上述した実施形態では、第１加算数Ｎ１、第２加算数Ｎ２、第３加算数Ｎ３を予め定められた固定値とする態様を例示したが、これらの各加算数は、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量や、フォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じて設定するような構成としてもよい。
【００８７】
たとえば、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３を、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量や、フォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じて設定する場合を、図９に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下に説明する処理は、図６に示すステップＳ８において、スキャン動作を開始する処理がされた場合に開始され、図６に示すステップＳ９〜Ｓ１１に示す処理と並行して、これらの処理と同様の処理間隔で実行される。
【００８８】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量に応じた加算数ＮＯを算出する処理が行われる。具体的には、まず、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２の駆動履歴を参照し、フォーカスレンズ３２の駆動により光学系の変化量を算出し、現在のフォーカスレンズ３２のレンズ位置から所定範囲内において各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより取得された信号データのデータ数を算出し、これを加算数ＮＯに設定することができる。なお、上記所定範囲としては、たとえば、加算された信号を用いて、位相差検出方式によるデフォーカス演算を行った場合に、所定以上の信頼性を有する演算結果が得られるような範囲とすることができる。たとえば、レンズ鏡筒３が望遠レンズである場合には、フォーカスレンズ３２の駆動による像変化は比較的小さいため、上記所定範囲を比較的大きく設定することができる。
【００８９】
次いで、ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の駆動による、撮像画素２２１からの画像信号の変化量に応じた加算数ＮＩを算出する処理が行われる。たとえば、本実施形態においては、時系列に沿って取得された撮像画素２２１からの画像信号データについて、画像信号データ中に含まれる高周波成分を抽出するための高周波透過フィルタの出力値が所定値以内となるデータ数を算出し、これを加算数ＮＩに設定することができる。あるいは、フレーム間の差分の二乗和や、撮像画素２２１の画素出力の最大値や平均値が所定値以内となるデータ数を算出し、これを加算数ＮＩに設定することができる。なお、上記所定値としては、たとえば、加算された信号を用いて、位相差検出方式によるデフォーカス演算を行った場合に、所定以上の信頼性を有する演算結果が得られるような範囲とすることができる。
【００９０】
次いで、ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で算出したフォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量に応じた加算数ＮＯと、ステップＳ１０２で算出したフォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じた加算数ＮＩとを比較する処理が行われる。そして、加算数ＮＯが加算数ＮＩ以上である場合（ＮＯ≧ＮＩ）には、ステップＳ１０４に進み、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３を、ステップＳ１０１で算出した加算数ＮＯに設定する。一方、加算数ＮＯが加算数ＮＩ未満である場合（ＮＯ≦ＮＩ）には、ステップＳ１０５に進み、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３を、ステップＳ１０２で算出した加算数ＮＩに設定する。
【００９１】
次いで、ステップＳ１０６に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作が終了したか否かの判断が行われ、スキャン動作が終了していない場合には、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を繰返し行うことで、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３を繰返し設定する。一方、スキャン動作が終了した場合には、本処理を終了する。
【００９２】
このように、スキャン動作中における信号加算数である第３加算数Ｎ３を、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量、または、フォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じて設定することにより、その場面に応じた加算数を適切に選択することができ、これにより、焦点検出精度の向上が可能となる。
【００９３】
なお、上記においては、第３加算数Ｎ３を例示して説明したが、第１加算数Ｎ１、第２加算数Ｎ２についても同様にして、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量や、フォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じて設定することができ、これにより、上記と同様の効果を得ることができる。ただし、この場合においては、第２加算数Ｎ２については、第３加算数Ｎ３よりも小さな値となるように、閾値となる値や範囲を適宜設定することが好ましい。また、スキャン動作においては、焦点検出を優先し、位相差検出方式によるデフォーカス量に基づく合焦駆動においては、偽合焦の発生を適切に防止するという観点より、第３加算数Ｎ３を、フォーカスレンズ３２の駆動による光学系の変化量や、フォーカスレンズ３２の駆動による画像信号の変化量に応じて設定する一方で、第２加算数Ｎ２を予め定められた所定値とすることもできる。
【００９４】
また、図９に示す例では、加算数ＮＯ、加算数ＮＩのうち、大きな値となった方を、第３加算数Ｎ３とする態様を例示したが、加算数ＮＯ、加算数ＮＩのうち、小さな値となった方を、第３加算数Ｎ３としてもよい。加算数ＮＯ、加算数ＮＩのうち、大きな値となった方を、第３加算数Ｎ３とする態様によれば、焦点検出をより優先した結果を得ることができ、また、加算数ＮＯ、加算数ＮＩのうち、小さな値となった方を、第３加算数Ｎ３とする態様によれば、焦点検出精度をより優先した結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【図１】
2014074849.tif 000003
【図２】
2014074849.tif 000004
【図３】
2014074849.tif 000005
【図４】
2014074849.tif 000006
【図５】
2014074849.tif 000007
【図６】
2014074849.tif 000008
【図７】
2014074849.tif 000009
【図８】
2014074849.tif 000010
【図９】
2014074849.tif 000011