(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画素と、焦点検出画素とを有し、光学系による像を撮像して前記撮像画素および前記焦点検出画素から画素信号を出力する撮像素子と、
前記焦点検出画素により出力された前記画素信号に基づいて位相差により前記光学系の焦点を検出する位相差検出部と、
前記撮像素子により出力された前記画素信号に基づいてコントラストにより前記光学系の焦点を検出するコントラスト検出部と、
前記位相差検出部または前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて、前記光学系を駆動する焦点調節を繰り返し行う焦点調節部と、
動画の撮影は、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記焦点調節部に前記光学系の焦点調節を行わせる制御部とを備え、
前記制御部は、前記動画の撮影において、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、被写界深度又は前記光学系を駆動させたときの画像の倍率変化率に基づいて、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、
前記被写界深度が所定の第１判定値未満又は前記倍率変化率が所定の第２判定値以上である場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせ、前記被写界深度が前記第１判定値以上及び前記倍率変化率が前記第２判定値未満である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記光学系を介して撮像された撮像画像から対象とする像に相当する基準画像に対応する画像の位置を追尾する追尾部をさらに備え、
前記制御部は、前記追尾部によって追尾が行われている場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撮像装置であって、
前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果に基づいた、前記光学系の駆動を起動させるための起動部をさらに備え、
前記制御部は、前記起動部により前記光学系の駆動が起動された場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記位相差検出部による焦点検出の結果、撮影画面内における、焦点調節のための焦点状態が検出された位置が、前記撮影画面の中心を含む所定領域外である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。
【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】
従来より、動画像の撮影が可能な撮像装置が知られている。このような撮像装置として、たとえば、動画像の撮影中に、焦点調節光学系を光軸方向に沿って微小に往復駆動させるウォブリング動作を行い、その結果に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出を行う方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０３２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、たとえば使用するレンズ鏡筒の種類によっては、ウォブリング動作での焦点調節光学系の駆動により、撮影画像内の被写体像のぼけや、撮影画像の倍率の変化が目立ってしまい、動画像の見栄えが悪くなっ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、動画像を良好に撮像することが可能な撮像装置を提供することである。
【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］本発明の第１の観点に係る撮像装置は、撮像画素と、焦点検出画素とを有し、光学系による像を撮像して前記撮像画素および前記焦点検出画素から画素信号を出力する撮像素子と、前記焦点検出画素により出力された前記画素信号に基づいて位相差により前記光学系の焦点を検出する位相差検出部と、前記撮像素子により出力された前記画素信号に基づいてコントラストにより前記光学系の焦点を検出するコントラスト検出部と、前記位相差検出部または前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて、前記光学系を駆動する焦点調節を繰り返し行う焦点調節部と、動画の撮影は、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記焦点調節部に前記光学系の焦点調節を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記動画の撮影において、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、被写界深度又は前記光学系を駆動させたときの画像の倍率変化率に基づいて、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記被写界深度が所定の第１判定値未満又は前記倍率変化率が所定の第２判定値以上である場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせ、前記被写界深度が前記第１判定値以上及び前記倍率変化率が前記第２判定値未満である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。
【００１１】
［２］上記撮像装置に係る発明において、前記光学系を介して撮像された撮像画像から対象とする像に相当する基準画像に対応する画像の位置を追尾する追尾部をさらに備え、前記制御部は、前記追尾部によって追尾が行われている場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。
【００１２】
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果に基づいた、前記光学系の駆動を起動させるための起動部をさらに備え、前記制御部は、前記起動部により前記光学系の駆動が起動された場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。
【００１３】
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記位相差検出部による焦点検出の結果、撮影画面内における、焦点調節のための焦点状態が検出された位置が、前記撮影画面の中心を含む所定領域外である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、動画像を良好に撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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における焦点検出位置を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部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は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）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８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、ステップＳ１０３の像変化率判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
≪第１実施形態≫
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。
【００１８】
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、３４および絞り３５を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１９】
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、フォーカスレンズ用エンコーダ３２１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３２２によってその位置が調節される。
【００２０】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３２２によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２１】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３２２がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３２２と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３２２の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３２２の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２２】
フォーカスレンズ３２の位置はフォーカスレンズ用エンコーダ３２１によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２３】
本実施形態のフォーカスレンズ用エンコーダ３２１としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２４】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、フォーカスレンズ用エンコーダ３２１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３２２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。
【００２５】
また、レンズ３３は、ズームレンズであり、光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、ズームレンズ用エンコーダ３３１によってその位置が検出されつつ、ズームレンズ駆動モータ３３２によってその位置が調節される。ズームレンズ３３の位置は、例えば、撮影者によりレンズ鏡筒３のズーム環（不図示）が回されることによって変化し、それに応じて光学系の焦点距離が変わることとなる。そして、ズームレンズ用エンコーダ３３１で検出されたズームレンズ３３の位置情報は、レンズ制御部３７へ送信される。なお、ズームレンズ３３の移動機構は、上述のフォーカスレンズ３２の移動機構と同様とすればよく、さらに、ズームレンズ用エンコーダ３３１も、上述のフォーカスレンズ用エンコーダ３２１と同様のものを用いることができる。
【００２６】
絞り３５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３５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を介して絞り駆動部３６に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３５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。
【００２７】
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、記録媒体であるメモリ２４に記録される。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。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２８】
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。
【００２９】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、カメラ制御部２１は、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。加えて、カメラ制御部２１は、たとえば、パターンマッチング法などにより、撮影画像から人物の顔などの特定被写体を認識し、認識した特定被写体に対して焦点調節を行う動作や、動体などの特定被写体を追尾する追尾動作を行うことができる。
【００３０】
操作部２８は、カメラ１を起動させるための主電源スイッチ、動画像の撮影を行うための動画撮影ボタン、シャッターレリーズボタン、および撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチなどを備えている。そして、撮影者は、操作部２８を介して、動画撮影モード／静止画撮影モードの切換や、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、特定の被写体を追尾するための追尾モードの設定などを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。
【００３１】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３２】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６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６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。
【００３６】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ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（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）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。
【００３７】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００３８】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）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７（Ａ）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５（Ｂ）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７（Ｂ）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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）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。
【００４１】
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。
【００４２】
図８は、図３のVIII-VIII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３４の測距瞳３４１，３４２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８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８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３４１，３４２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。
【００４３】
ここで、射出瞳３４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３４１，３４２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。
【００４４】
なお、図８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３４１，３４２の並び方向と一致している。
【００４５】
また、図８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３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００４６】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）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。
【００４７】
図８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３４１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３４１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。
【００４８】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２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３４２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。
【００４９】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２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３４１と測距瞳３４２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。そして、この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ことができる。
【００５０】
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位置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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、これを積算して焦点電圧を検出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、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。
【００５３】
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。
【００５４】
また、カメラ制御部２１は、動画撮影モードが選択されている場合には、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する前に、フォーカスレンズ３２を、現在位置近傍において、微小駆動させるウォブリング動作を行い、ウォブリング動作中に、算出された焦点評価値に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出における、フォーカスレンズ３２の駆動方向を決定する。
【００５５】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、動画撮影モードが選択されている場面における、カメラ１の動作について説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ１０１では、撮像素子２２により、被写体像の撮像が開始される。本実施形態においては、たとえば、撮影者により操作部２８に備えられた動画撮影ボタンが押下されることで、撮像素子２２による被写体像の撮像が開始され、撮像素子２２による被写体像の撮像が、所定のフレームレートで繰り返し行なわれる。
【００５７】
そして、ステップＳ１０２では、撮像素子２２により撮像された撮影画像の画像信号が、カメラ制御部２１により読み出され、読み出された画像信号に基づく画像データが、カメラ制御部２１により、メモリ２４に記憶される。
【００５８】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像が変化する度合いを示す像変化率が、所定値以上であるかを判定するための像変化率判定処理が行われる。以下においては、図１０を参照して、ステップＳ１０３の像変化率判定処理について説明する。なお、図１０は、ステップＳ１０３の像変化率判定処理を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部２１により、レンズ情報の取得が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２のレンズ位置、ズームレンズ３３のレンズ位置、絞り値、および焦点距離を含むレンズ情報を、レンズ制御部３７から取得する。
【００６０】
そして、ステップＳ２０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０１で取得したレンズ情報に基づいて、被写界深度の算出が行われる。本実施形態においては、まず、カメラ制御部２１により、下記式（１），（２）に基づいて、前方被写界深度ＤＮと、後方被写界深度ＤＦとの算出が行われる。
前方被写界深度ＤＮ＝（ｓ（（ｆ２／Δ）−ｆ））／（（ｆ２／Δ）＋ｓ−２ｆ）      …（１）
後方被写界深度ＤＦ＝（ｓ（（ｆ２／Δ）−ｆ））／（（ｆ２／Δ）−ｓ）      …（２）
なお、上記式（１），（２）において、ｓは被写体距離、ｆは焦点距離、Δは焦点深度をそれぞれ表す。ここで、被写体距離ｓは、フォーカスレンズ３２およびズームレンズ３３を含む光学系のレンズ位置に基づいて、求めることができる。また、被写体深度Δは、下記式（３）に基づいて求めることができる。
焦点深度Δ＝Ｆｎｏ×σ      …（３）
なお、上記式（３）において、ＦｎｏはＦ値、σは許容錯乱円をそれぞれ表す。
【００６１】
そして、カメラ制御部２１は、算出した前方被写界深度ＤＮおよび後方被写界深度ＤＦに基づいて、下記式（４）に示すように、被写界深度Ｄを算出する。
被写界深度Ｄ＝｜ＤＮ−ＤＦ｜      …（４）
【００６２】
次いで、ステップＳ２０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０２で算出した被写界深度Ｄが、所定値Ｄｓｔｄ以下であるか否かの判断が行われる。被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下である場合には、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合に、撮影画像内の被写体像のぼけが大きくなるものと判断され、ステップＳ２０６に進む。一方、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄよりも大きい場合は、被写界深度が深く、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合でも、撮影画像内の被写体像のぼけは小さいものと判断され、ステップＳ２０４に進む。本実施形態では、所定値Ｄｓｔｄを、たとえば、被写体距離ｓの２０％の長さとすることができる。
【００６３】
ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させた場合における、撮影画像の倍率の変化率Ｍの算出が行われる。本実施形態では、フォーカスレンズ３２のレンズ位置およびズームレンズ３３のレンズ位置（あるいは焦点距離）と、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させた場合における撮影画像の倍率の変化率との関係を示すテーブルを、カメラ制御部２１に備えるメモリに予め記憶しておくことで、カメラ制御部２１は、このテーブルを参照して、ステップＳ２０１で取得したレンズ情報に基づいて、撮影画像の倍率の変化率Ｍを算出することができる。
【００６４】
そして、ステップＳ２０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０４で算出された撮影画像の倍率の変化率Ｍが、所定値Ｍｓｔｄ以上であるか否かの判断が行われる。撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ以上である場合は、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動した場合に、撮影画像の倍率の変化率が大きくなるものと判断され、ステップＳ２０６に進む。一方、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ未満である場合は、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動した場合でも、撮影画像の倍率変化は小さいものと判断され、ステップＳ２０７に進む。なお、本実施形態では、所定値Ｍｓｔｄを、たとえば、５％とすることができる。
【００６５】
ステップＳ２０３で、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下であると判断された場合（ステップＳ２０３＝Ｙｅｓ）、または、ステップＳ２０５で、撮影画像の倍率の変化率Ｍが、所定値Ｍｓｔｄ以上であると判断された場合（ステップＳ２０５＝Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるものと判断され、判定フラグが１に設定される。
【００６６】
一方、ステップＳ２０３で、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄよりも大きいと判断され（ステップＳ２０３＝Ｎｏ）、かつ、ステップＳ２０５で、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ未満であると判断された場合（ステップＳ２０５＝Ｎｏ）は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値未満であるものと判断され、判定フラグが０に設定される。
【００６７】
続いて、図９に戻り、ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３の像変化率判定処理において設定された判定フラグが１であるか否か、すなわち、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるか否かの判断が行われる。判定フラグが１に設定されている場合は、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップＳ１０５に進む。一方、判定フラグが０に設定されている場合は、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップＳ１０６に進む。
【００６８】
ステップＳ１０５では、まず、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が行われる。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、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子２２により、撮影光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃ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われる。この場合、撮影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、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃ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。そして、カメラ制御部２１は、変換したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３２２に送出する。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３２２により、レンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。
【００６９】
一方、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、まず、フォーカスレンズ３２を、現在位置近傍において、微小駆動させるウォブリング動作を行い、ウォブリング動作中に、算出された焦点評価値に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出における、フォーカスレンズ３２の駆動方向を決定する。そして、カメラ制御部２１は、決定した駆動方向に、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定のサンプリング間隔で焦点評価値を算出し、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。そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７を介して、求めた合焦位置に、フォーカスレンズ３２を駆動させる。
【００７０】
そして、ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、動画像の撮影が終了されたか否かの判断が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、動画像の撮影中に、撮影者により操作部２８に備えられた動画撮影ボタンや電源ボタンが押下された場合や、動画像を保存するためのメモリ２４の記憶容量が足りなくなった場合に、動画像の撮影が終了したものと判断することができる。動画像の撮影が終了したと判断された場合は、このカメラ１の動作を終了し、一方、動画撮影が終了していないと判断された場合は、ステップＳ１０２に戻り、動画撮影が終了するまで、動画像の撮影および光学系の焦点調節が繰り返し行われる。
【００７１】
以上のように、第１実施形態では、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下であるか否かを判断し、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下である場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う。ここで、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合に、撮影画像内の被写体像のぼけが大きくなると判断される場合には、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させた場合に、撮影された動画像において、被写体像のぼけが目立ってしまい、動画像の見栄えが悪くなってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ３２を所定量駆動した場合に、撮影画面内の被写体像のぼけが大きくなるものと判断される場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、撮影画像内の被写体像のぼけを抑え、動画像を良好に撮像することができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させた場合における、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ以上であるか否かを判断し、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ以上である場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う。ここで、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させた場合に、撮影画像内の倍率の変化率が大きくなると判断される場合には、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させることで、撮影された動画像において、被写体像が揺れて見えてしまい、動画像の見栄えが悪くなってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ３２を駆動させた場合に、撮影画像内の倍率の変化率が大きくなると判断される場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、撮影された動画像において、被写体像が揺れて見えてしまうことを有効に防止し、動画像を良好に撮像することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態に係るカメラ１は、撮像素子２２の撮像面に、撮像画素２２１と焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂとを備え、撮像素子２２に備えられた焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂからの画素信号に基づいて、位相差検出方式による焦点検出を行うため、以下のような問題を有効に解決することができる。すなわち、位相差検出方式による焦点検出を行うための位相差検出モジュールを、撮像素子２２とは別に備える場合には、位相差検出モジュールで検出している被写体像と、撮像素子によって撮像されている被写体像との間で、検出される焦点位置の誤差が生じる場合があり、これにより、位相差検出方式による焦点検出における検出精度が低減してしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、撮像素子２２に備えられた焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に基づいて、位相差検出方式による焦点検出を行うことで、このような問題を有効に解決することができる。
【００７４】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、図１１に示すように、カメラ１が動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下においては、図１１を参照して、第２実施形態に係るカメラ１の動作について説明する。なお、図１１は第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【００７５】
まず、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４では、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に処理が行われる。具体的には、撮像素子２２による被写体像の撮像が開始され（ステップＳ３０１）、撮像素子２２により撮像された画素信号が、カメラ制御部２１により読み出され、画素信号に基づく画像データがメモリ２４に記憶される（ステップＳ３０２）。そして、フォーカスレンズ３２を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるかを判定するための像変化率判定処理が行われ（ステップＳ３０３）、像変化率判定処理で設定された判定フラグが１であるか否かの判断が行われる（ステップＳ３０４）。判定フラグが１に設定されている場合は（ステップＳ３０４＝Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に進み、一方、判定フラグが０に設定されている場合は（ステップＳ３０４＝Ｎｏ）、ステップＳ３０５に進む。
【００７６】
ステップＳ３０５では、カメラ制御部２１により、特定の被写体を追尾する追尾動作が行われているか否かの判断が行われる。本実施形態において、カメラ制御部２１は、追尾モードが選択されている場合に、撮影者により操作部２８に備えられた追尾ボタンが押下された場合に、撮影画像から、撮影者により選択された被写体に相当する画像や、撮影画像で認識した人物の顔に相当する画像を、テンプレート画像として設定し、撮像素子２２により撮像された画像と、設定したテンプレート画像とのマッチングを行うことで、追尾対象である特定被写体に対応する画像の位置を追尾する追尾動作を行うことができる。ステップＳ３０５において、追尾動作が行われていると判断された場合は、位相差検出方式による焦点検出を用いて焦点調節を行うために、ステップＳ３０７に進み、一方、追尾動作が行われていないと判断された場合は、ステップＳ３０６に進む。なお、カメラ制御部２１は、撮影者により、追尾動作を終了するための操作が行われた場合や、追尾対象である特定被写体が撮影画面から外れた場合には、特定被写体の追尾動作が行われていないと判断する。
【００７７】
ステップＳ３０６では、カメラ制御部２１により、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われたか否かの判断が行われる。たとえば、本実施形態では、動画像の撮影中に、撮影者が、シャッターレリーズボタンを半押し（スイッチＳＷ１をオン）することで、予め設定された焦点検出エリアにおいて、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われ、撮影者が望まない被写体から、撮影者が所望する被写体にピントを合わせることができるようになっている。このような場合に、カメラ制御部２１は、シャッターレリーズボタンが半押し（スイッチＳＷ１がオン）されたか否かを判断し、シャッターレリーズボタンが半押し（スイッチＳＷ１がオン）された場合には、撮影者により、特定被写体に対する追従を要求するための動作があったものと判断することができる。特定被写体に対する追従を要求するための動作があった場合は、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップＳ３０７に進み、一方、特定被写体に対する追従を要求するための動作がない場合は、ステップＳ３０９に進む。
【００７８】
ステップＳ３０７では、カメラ制御部２１により、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外であるか否かの判断が行われる。ここで、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外である場合には、絞り開口などにより焦点検出光束のけられが生じて、一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂで得られる画素信号のバランスが崩れてしまい、位相差検出方式による焦点検出の精度が低下してしまう場合がある。そこで、ステップＳ３０７では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外である場合は、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いた焦点調節を行うために、ステップＳ３０９に進み、一方、特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域内に存在する場合は、ステップＳ３０８に進む。なお、本実施形態においては、上記所定領域を、たとえば、撮像素子２２の中心を含む領域であり、撮像素子２２全体に対して面積比で４０％の大きさの領域とすることができる。なお、上記所定領域の大きさは、上述した大きさに限定されず、たとえば、レンズ鏡筒３の種類や絞り値に応じて、適宜、決定することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、カメラ制御部２１により、複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節の対象となる焦点検出エリアが選択される場合には、撮像素子２２の中心を含む所定領域内の焦点検出エリアが優先的に選択される。このような場合には、焦点調節の対象となる被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域内となるため、ステップＳ３０８に進むこととなる。一方、特定被写体に対する追尾動作を行っている場合には、追尾対象となる特定被写体の位置に対応する焦点検出エリアが、焦点調節の対象となる焦点検出エリアとして選択され、また、撮影者により焦点検出エリアが選択された場合は、撮影者により選択された焦点検出エリアが、焦点調節の対象となる焦点検出エリアとして選択される。このような場合に、焦点調節の対象となる焦点検出エリアが、撮像素子２２の中心を含む所定領域外となった場合には、焦点調節の対象となる特定被写体の位置も、撮像素子２２の中心を含む所定領域外となり、ステップＳ３０９に進むこととなる。
【００８０】
ステップＳ３０８では、第１実施形態のステップＳ１０５と同様に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。また、ステップＳ３０９では、第１実施形態のステップＳ１０６と同様に、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。
【００８１】
そして、ステップＳ３１０では、第１実施形態のステップＳ１０７と同様に、動画像の撮影が終了されたか否かの判断が行われ、動画像の撮影が終了したと判断された場合は、このカメラ１の動作を終了し、一方、動画撮影が終了していないと判断された場合は、ステップＳ３０２に戻り、動画撮影が終了するまで、動画像の撮影および光学系の焦点調節が繰り返し行われる。
【００８２】
以上のように、第２実施形態では、撮影画像内の被写体像の像変化率に加えて、特定被写体を追尾する追尾動作が行われているか否かの判断が行われ、特定被写体を追尾する追尾動作が行われている場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。ここで、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うためには、フォーカスレンズ３２を駆動させて、複数の像面において焦点評価値を算出する必要があるため、動体などの特定被写体を追尾する際に特定被写体への追従性が低くなってしまう場合がある。これに対して、第２実施形態では、特定被写体を追尾する追尾動作を行う場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、特定被写体に迅速に追尾することができ、動体などの特定被写体に対する追従性を高めることができる。
【００８３】
また、第２実施形態では、撮影者により、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われたか否かの判断を行い、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われた場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。これにより、第２実施形態では、撮影者による特定被写体に対する追従の要求に応じて、撮影者が所望する被写体に迅速にピントを合わせることができる。
【００８４】
さらに、第２実施形態では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外にあるか否かの判断を行い、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外である場合に、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。ここで、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外である場合には、焦点検出光束のけられが生じて、一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂで得られる信号バランスが崩れてしまい、位相差検出方式による焦点検出の精度が低下してしまう場合がある。そこで、第２実施形態では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子２２の中心を含む所定領域外である場合には、コントラスト検出方式による焦点検出を行うことで、焦点検出の精度の低下を有効に防止することができる。
【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】
例えば、上述した実施形態では、光学ファインダー用のミラーを備えずに、光学系からの光束を撮像素子２２に導く構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、光学ファインダー用にハーフミラーを備え、光学系からの光束を分岐させ、一部を光学ファインダーに導くとともに、一部を撮像素子２２に導くように構成してもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態では、レンズ情報に基づいて、被写界深度Ｄを算出し、算出した被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下である場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うが、たとえば、使用するレンズ鏡筒３の種類に応じて、被写界深度を判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うか否かを判断する構成としてもよい。たとえば、被写界深度の浅い超望遠レンズを使用する場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う構成とすることができる。同様に、上述した実施形態では、フォーカスレンズ３２が所定量駆動した場合における、撮影画像の倍率の変化率Ｍを算出し、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ以上である場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うが、使用するレンズ鏡筒３の種類に応じて、撮影画像の倍率の変化率を判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うか否かを判断する構成としてもよい。たとえば、撮影画像の倍率の変化率が大きい超広角レンズを使用する場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う構成としてもよい。
【００８８】
さらに、上述した実施形態では、レンズ情報に基づいて、被写界深度を算出しているが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、レンズ情報と被写界深度との関係を示すテーブルを、カメラ制御部２１に備えるメモリ（不図示）に、予め記憶しておき、このテーブルを参照することで、レンズ制御部３７から取得したレンズ情報に基づいて、被写界深度を算出する構成としてもよい。
【００８９】
また、本実施形態では、被写界深度を検出する際に用いる被写体距離ｓを、フォーカスレンズ３２、ズームレンズ３３を含む光学系の位置に基づいて求めているが、この構成に限定されず、たとえば、各光学系のレンズ位置と被写体距離ｓとの関係を示すテーブルを予め記憶しておき、このテーブルを参照して、被写体距離ｓを算出する構成としてもよい。あるいは、撮像素子２２から取得した画像データに基づいて、カメラ制御部２１により被写体距離ｓを算出する構成としてもよい。
【００９０】
さらに、上述した実施形態では、被写界深度Ｄが所定値Ｄｓｔｄ以下である場合、または、撮影画像の倍率の変化率Ｍが所定値Ｍｓｔｄ以上である場合に、フォーカスレンズ３２の駆動による撮影画像内の被写体像の像変化率が所定値以上であると判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行っているが、たとえば、カメラ１が三脚に固定されている場合には、手振れによる評価値の誤差が小さくなるため、このような場合に、所定値Ｄｓｔｄを通常よりも低く設定したり、所定値Ｍｓｔｄを通常よりも高く設定することで、通常よりも、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いた焦点調節をより行い易い構成としてもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態では、動画像を撮影している場面を例示して、本発明の説明を行ったが、たとえば、スルー画像を表示する場面においても、本発明を適用することができる。
【００９２】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
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
２４…メモリ
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３２２…フォーカスレンズ駆動モータ
３３…ズームレンズ
３７…レンズ制御部
【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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