(57)【要約】【課題】像振れの影響を受けやすい場合においても、撮像画像の評価において良好な焦点状態が得られるようにする。【解決手段】撮像装置１２０は、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段１２９と、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段１２５と、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段１２５とを有する。補正値は、撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含む。撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の第１の評価帯域は、第１の露光時間が第１の所定時間より短い場合の第１の評価帯域に比べて低い。【選択図】図１
2018081289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の前記第１の評価帯域は、前記第１の露光時間が前記第１の所定時間より短い場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記補正値取得手段は、前記第１の所定時間を前記撮像光学系の焦点距離に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記補正値は、前記焦点検出手段により前記撮像光学系の焦点状態が評価される空間周波数である第２の評価帯域を変数として含み、
前記焦点状態の検出時の露光時間である第２の露光時間が第２の所定時間より長い場合の前記第２の評価帯域は、前記第２の露光時間が前記第２の所定時間より短い場合の前記第２の評価帯域に比べて低いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時における像振れ量である第１の像振れ量が第１の所定量より大きい場合の第１の評価帯域は、前記第１の像振れ量が前記第１の所定量より小さい場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記補正値は、前記焦点検出手段により前記撮像光学系の焦点状態が評価される空間周波数である第２の評価帯域を変数として含み、
前記焦点状態の検出時における像振れ量である第２の像振れ量が第２の所定値より大きい場合の前記第２の評価帯域は、前記第２の像振れ量が前記第２の所定量より小さい場合の前記第２の評価帯域に比べて低いことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを有し、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の前記第１の評価帯域は、前記第１の露光時間が前記第１の所定時間より短い場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを有し、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時における像振れ量である第１の像振れ量が第１の所定量より大きい場合の第１の評価帯域は、前記第１の像振れ量が前記第１の所定量より小さい場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項８】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置のコンピュータに、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを含む処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の前記第１の評価帯域は、前記第１の露光時間が前記第１の所定時間より短い場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とするフォーカス制御プログラム。
【請求項９】
撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置のコンピュータに、
前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、
前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを含む処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記補正値は、前記撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含み、
前記撮像時における像振れ量である第１の像振れ量が第１の所定量より大きい場合の第１の評価帯域は、前記第１の像振れ量が前記第１の所定量より小さい場合の前記第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とするフォーカス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置が撮像素子を焦点検出センサとして用いる自動焦点調節（ＡＦ）方式として、コントラストＡＦと撮像面位相差ＡＦとがある。これらコントラストＡＦおよび撮像面位相差ＡＦのいずれにおいても撮像素子を通じて生成された焦点検出用画像から焦点状態が検出されるため、検出される焦点状態が焦点検出用画像の空間周波数分布に影響を受ける。例えば、被写体の動き、手振れおよび撮像光学系の変倍動作等による像振れがある場合は、空間周波数が全体的に低域に分布する。
【０００３】
特許文献１には、撮像画像として最適な焦点状態とＡＦにおいて検出される焦点状態との差分を補正する撮像装置が開示されている。また、特許文献２には、像振れの影響を受けずにＡＦを行うために、像振れの変化の傾向を検出し、像振れが安定した状態でＡＦを行う撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３８２００号公報
【特許文献２】特開２０１４−３８１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撮像画像として最適な焦点状態とＡＦにおいて検出される焦点状態との差分が生じる要因の１つとして、撮像画像の焦点状態を評価する空間周波数帯域（評価帯域）と焦点検出用画像の焦点状態を評価する評価数帯との差異が挙げられる。特に上述したように被写体の動き、手振れおよび撮像光学系の変倍動作等による像振れがあると、焦点検出用画像の空間周波数が低下し、これに伴ってＡＦ精度が低下する。この結果、撮像画像の評価帯域と焦点検出時の評価数帯との差異が大きくなる。
【０００６】
本発明は、像振れの影響を受けやすい場合においても、撮像画像の評価において良好な焦点状態が得られるようにした撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。補正値は、撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含む。そして、撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の第１の評価帯域は、第１の露光時間が第１の所定時間より短い場合の第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の一側面としての撮像装置は、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。補正値は、撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含む。そして、撮像時における像振れ量である第１の像振れ量が第１の所定量より大きい場合の第１の評価帯域は、第１の像振れ量が第１の所定量より小さい場合の第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを有する。補正値は、撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含む。そして、撮像時の露光時間である第１の露光時間が第１の所定時間より長い場合の第１の評価帯域は、第１の露光時間が第１の所定時間より短い場合の第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、焦点検出情報を補正するための補正値を取得するステップと、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うステップとを有する。補正値は、撮像光学系を用いた撮像により生成された撮像画像の焦点状態が評価される空間周波数である第１の評価帯域を変数として含む。そして、撮像時における像振れ量である第１の像振れ量が第１の所定量より大きい場合の第１の評価帯域は、第１の像振れ量が第１の所定量より小さい場合の第１の評価帯域に比べて低いことを特徴とする。
【００１１】
なお、上記制御方法に応じた処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとしてのフォーカス制御プログラムも、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、像振れの影響を受けやすい場合でも撮像画像の評価において良好な焦点状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１におけるＡＦ処理および焦点評価情報取得処理を示すフローチャート。
【図２】実施例１の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施例１における撮像素子の構成を示す図。
【図４】実施例１における光電変換領域と射出瞳との関係を示す図。
【図５】図２に示したＴＶＡＦ部の構成を示すブロック図。
【図６】実施例１における焦点検出領域を示す図。
【図７】実施例１におけるＢＰ補正情報を示す図。
【図８】実施例１における焦点評価情報とＭＴＦピーク位置を示す図。
【図９】実施例１における評価帯域を示す図。
【図１０】本発明の実施例２における焦点評価情報取得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】
図２には、本発明の実施例１である撮像装置としてのレンズ交換式一眼レフカメラ（以下、カメラ本体という）１２０の構成を示している。カメラ本体１２０には、図中に点線で示すマウントＭを介してレンズユニット１００が取り外し可能に装着されている。
【００１６】
レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という）１０４により構成される差英光学系と、レンズ駆動／制御系とを有する。撮像光学系は、被写体の光学像を形成する。
【００１７】
第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００のうち最も被写体側に配置され、光軸ＯＡが延びる光軸方向に移動可能に保持されている。絞り１０２は、光量を調節する機能のほか、静止画撮像時に露出時間を制御するメカニカルシャッタとしても機能する。絞り１０２および第２レンズ群１０３は、一体で光軸方向に移動可能であり、第１レンズ群１０１と連動して移動することにより変倍（ズーム）を行う。フォーカスレンズ１０４は光軸方向に移動可能であり、その位置に応じて撮像光学系が合焦する被写体距離（合焦距離）が変化する。フォーカスレンズ１０４の光軸方向における位置を制御することにより、撮像光学系の合焦距離を調節するフォーカス制御（ＡＦ）を行うことができる。
【００１８】
レンズ駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞り絞り駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７およびレンズメモリ１１８を含む。ズーム駆動回路１１４は、ズームアクチュエータ１１１を用いて第１レンズ群１０１および第３レンズ群１０３を光軸方向に駆動して変倍を行わせる。絞り駆動回路１１５は、絞りアクチュエータ１１２を用いて絞り１０２を駆動し、絞り１０２の開口径や開閉動作を制御する。フォーカス駆動回路１１６は、フォーカスアクチュエータ１１３を用いてフォーカスレンズ１０４を光軸方向に駆動して焦点調節を行わせる。また、フォーカス駆動回路１１６は、フォーカスアクチュエータ１１３の駆動量を検出してフォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する。
【００１９】
レンズＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１１７は、レンズユニット１００に関わる演算および制御を行い、ズーム駆動回路１１４、絞り駆動回路１１５およびフォーカス駆動回路１１６を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、マウントＭを通じてカメラ本体１２０内のカメラＭＰＵ１２５と電気的に接続され、各種コマンドやデータをカメラＭＰＵ１２５との間で通信する。例えば、レンズＭＰＵ１１７は、カメラＭＰＵ１２５からの要求に応じて、レンズ位置情報をカメラＭＰＵ１２５に送信する。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸方向での位置、静止状態にある撮像光学系の射出瞳の光軸方向での位置や直径、射出瞳の光束を制限するレンズ保持枠の光軸方向での位置や直径等の情報を含む。また、レンズＭＰＵ１１７は、カメラＭＰＵ１２５からの制御コマンドに応じて、ズーム駆動回路１１４、絞り駆動回路１１５およびフォーカス駆動回路１１６を制御する。
【００２０】
レンズメモリ１１８は、ＡＦに必要な光学情報が予め記憶されている。カメラＭＰＵ１２５は、内蔵する不揮発性メモリやレンズメモリ１１８等に記憶されているプログラムを実行することでレンズユニット１００の動作を制御する。カメラＭＰＵ１２５は、補正値取得手段および制御手段として機能する。
【００２１】
カメラ本体１２０は、光学ローパスフィルタ１２１および撮像素子１２２を含む撮像部と、カメラ駆動／制御系とを有する。レンズユニット１００内の撮像光学系とカメラ本体１２０における撮像部とを併せて撮像光学系として扱ってもよい。光学ローパスフィルタ１２１は、撮像画像に生ずる偽色やモアレを軽減するためのフィルタである。撮像素子１２２は、ＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路により構成され、水平方向に複数画素であるｍ画素を有するとともに垂直方向に複数画素であるｎ画素とを有する。撮像素子１２２は、被写体像を光電変換して、撮像画像やコントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）用画像の生成に用いられる電気信号（撮像信号）を出力する。また、撮像素子１２２は、瞳分割機能を有し、この瞳分割機能を利用して位相差ＡＦ用画像の生成に用いられる電気信号（位相差像信号）を出力することができる。撮像素子１２２の瞳分割機能については後述する。
【００２２】
カメラ駆動／制御系は、センサ駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０を含む。センサ駆動回路１２３は、撮像素子１２２の駆動を制御するとともに、撮像素子１２２から出力されたアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号を生成し、該デジタル信号（画像データ）をカメラＭＰＵ１２５および画像処理回路１２４に出力する。画像処理部１２４は、入力された画像データに対して、γ変換、ホワイトバランス、色補間および圧縮符号化等の画像処理を行って撮像画像を生成したり、ＴＶＡＦ）用画像や位相差ＡＦ用画像を生成したりする。
【００２３】
カメラＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１２５は、カメラ本体１２０に関わる各種演算を行うとともに、センサ駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５は、前述したようにマウントＭを介してレンズＭＰＵ１１７と電気的に接続されてレンズＭＰＵ１１７との間で通信を行う。カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵ１１７に対して、レンズ位置情報の取得要求、絞り、フォーカスおよびズーム駆動要求、光学情報の取得要求等を送信する。カメラＭＰＵ１２５には、プログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂおよび各種パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。
【００２４】
表示器１２６は、ＬＣＤ等により構成され、撮像モードに関する情報、撮像前のライブビュー画像や合焦状態表示画像、さらに撮像後の確認用画像等を表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。メモリ１２８は、カメラ本体１２０に対して着脱可能なフラッシュメモリであり、撮像済み画像を記録する。
【００２５】
焦点検出手段としての位相差ＡＦ部１２９は、画像処理回路１２４により生成された位相差ＡＦ用画像を用いて位相差ＡＦを行う。具体的には、位相差ＡＦ部１２９は、位相差ＡＦ用画像から被写体の同一領域に対応する対の位相差画像を取得し、該対の位相差画像間のずれ量（位相差）に基づいて、撮像光学系の焦点状態を示す焦点検出情報としてのデフォーカス量を算出する。この位相差ＡＦ部１２９の動作については後に詳述する。もう１つの焦点検出手段としてのＴＶＡＦ部１３０は、画像処理回路１２４より生成されたＴＶＡＦ用画像のコントラスト状態（つまりは撮像光学系の焦点状態）を示す焦点検出情報としてのコントラスト評価値を生成する。そして、該コントラスト評価値を最大に近づけるためのフォーカスレンズ１０４の移動方向と移動量を算出する。本実施例では、撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを状況に応じて選択的に使用したり組み合わせて使用したりすることができる。
【００２６】
位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０が行う処理についてさらに詳しく説明する。まず撮像素子１２２の構成について説明する。図３（Ａ）は、２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサとしての撮像素子１２２の垂直（Ｙ方向）６行および水平（Ｘ方向）８列の範囲の画素配列を撮像光学系側から見て示している。撮像素子１２２にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、奇数行の画素２１１には左から順に緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラーフィルタが交互に設けられ、偶数行の画素２１１には左から順に青（Ｂ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタが交互に設けられている。円で描かれた２１１ｉはオンチップマイクロレンズ（以下、単にマイクロレンズという）を示す。マイクロレンズ２１１ｉの内側に２つの矩形で描かれた２１１ａ，２１１ｂは光電変換部である。
【００２７】
すべての画素２１１において光電変換部２１１ａ，２１１ｂがＸ方向に２分割されており、該２分割された光電変換部２１１ａ，２１１ｂのうち一方から出力される光電変換信号と両方から出力される光電変換信号の和とを独立して読み出すことができる。両方の光電変換部２１１ａ，２１１ｂからの光電変換信号の和から一方の光電変換部からの光電変換信号を差し引くことで、他方の光電変換部から出力される光電変換信号に相当する信号を得ることができる。一方および他方の光電変換信号は、撮像面位相差ＡＦにおける対の位相差像信号（位相差ＡＦ用画像）の生成に用いられるほか、被写体距離の演算や互いに視差を有する対の視差画像の生成にも用いられる。また、両方の光電変換信号の和は、ＴＶＡＦ用画像および通常の撮像画像を生成するための撮像信号として用いられる。
【００２８】
ここで、位相差ＡＦにおいて用いられる焦点検出用画素としての各画素２１１の瞳分割機能と対の位相差像信号の生成について説明する。各画素２１１において、光電変換部２１１ａ，２１１ｂはそれぞれ、マイクロレンズ２１１ｉに対してＸ方向における互いに異なる側に偏って配置されている。このため、光電変換部２１１ａ，２１１ｂは、被写体の同一領域からの光束が通過する撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる領域からの光束をマイクロレンズ２１１ｉを通して受光する。これにより、瞳分割が行われる。
【００２９】
また、同一行に配置された所定範囲内の複数の画素２１１の光電変換部２１１ａからの光電変換信号を繋ぎ合わせて生成した信号をＡ像信号とし、光電変換部２１１ｂからの光電変換信号を繋ぎ合わせて生成した信号をＢ像信号とする。前述したように光電変換部２１１ｂからの光電変換信号は、光電変換部２１１ａ，２１１ｂからの光電変換信号の和から光電変換部２１１ａからの光電変換信号を差し引いた信号である。これらＡ像信号とＢ像信号が対の位相差像信号である。なお、Ａ像およびＢ像信号は、カラーフィルタの１ベイヤー配列単位に含まれるＲＧＧＢの４画素からの光電変換信号を加算して得られる疑似的な輝度信号を繋ぎ合わせることで生成してもよいし、ＲＧＢの色ごとに光電変換信号を繋ぎ合わせることで生成してもよい。
【００３０】
このようにして生成されるＡ像信号とＢ像信号に対して相関演算を行うことで、該Ａ像信号とＢ像信号の相対的なずれ量である位相差を算出することができる。そして、該位相差から、撮像素子１２２上に形成された被写体像（つまりは撮像光学系）のデフォーカス量を算出することで位相差検出方式の焦点検出、つまりは位相差ＡＦを行うことができる。
【００３１】
本実施例では、演算負荷の軽減、位相差像信号のＳ／Ｎの改善および出力画像サイズに合わせること等を目的として、上記所定範囲内の複数の画素からの出力を後述する方法で加算してＡ像およびＢ像信号を生成する。
【００３２】
図３（Ｂ）は、撮像素子１２２に設けられた読出し部の構成を示している。１５１は水平走査回路であり、１５３は垂直走査回路である。各画素の間には、水平走査ライン１５２ａ，１５２ｂと垂直走査ライン１５４ａ，１５４ｂが配線され、各光電変換部からの光電変換信号はこれらの走査ラインを介して水平走査回路１５１および垂直走査回路１５３により読み出される。
【００３３】
図４（Ａ）は、撮像光学系の射出瞳１０２と撮像素子１２２のうち像高０付近（像面の中央近傍）に配置された画素２１１の光電変換部２１１ａ，２１１ｂとの共役関係を示している。射出瞳１０２と光電変換部２１１ａ，２１１ｂとは、マイクロレンズ２１１ｉによって共役な関係となっている。一般に、撮像光学系の射出瞳の位置（射出瞳面）は光量調節用の虹彩絞り（例えば図２に示す絞り１０２）が配置される面とほぼ一致する。図２に示した交換レンズ１００の撮像光学系のように変倍機能を有するズームレンズでは、ズーミングによって像面からの射出瞳１０２の距離（以下、射出瞳距離という）や射出瞳１０２の大きさが変化する場合がある。図４（Ａ）に示した撮像光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間（Ｍｉｄｄｌｅ）である状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Ｚｅｐと仮定して、マイクロレンズ２１１ｉの形状や像高（Ｘ、Ｙ座標）に応じたマイクロレンズ２１１ｉの偏心パラメータが設定される。
【００３４】
図４（Ａ）において、１０１は撮像光学系に含まれる第１レンズ群であり、１０１ｂは第１レンズ群１０１を保持する鏡筒部材である。１０５は第３レンズ群であり、１０５ｂは第３レンズ群１０５を保持する鏡筒部材である。絞り１０２において、１０２ａは絞り１０２の開放開口径を設定する開口板である。１０２ｂは絞り１０２の絞り開口径を調節するための絞り羽根である。撮像光学系を通過する光束を制限する制限部材として作用する鏡筒部材１０１ｂ、開口板１０２ａ、絞り羽根１０２ｂおよび鏡筒部材１０５ｂは、像面から見た場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口を撮像光学系の射出瞳１０２と定義し、この射出瞳１０２から像面までの距離を上述した射出瞳距離Ｚｅｐと定義する。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、画素２１１は、その最下層側から順に、光電変換部２１１ａ，２１１ｂと、複数の配線層２１１ｅ〜２１１ｇと、カラーフィルタ２１１ｈと、マイクロレンズ２１１ｉとが配置されて構成されている。２つの光電変換部２１１ａ，２１１ｂは、マイクロレンズ２１１ｉによって撮像光学系の射出瞳面に投影される。言い換えれば、撮像光学系の射出瞳１０２が、マイクロレンズ２１１ｉを介して光電変換部２１１ａ，２１１ｂの表面に投影される。
【００３６】
図４（Ｂ）は、撮像光学系の射出瞳面上における光電変換部２１１ａ，２１１ｂの投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂを示している。図４（Ａ）において撮像光学系を通過する光束のうち最も外側の光線群をＬとすると、該最外光線群Ｌは絞り１０２の開口板１０２ａによって制限されている。図４（Ｂ）では、最外光線群ＬをＴＬで示している。ＴＬで示す円の内側に光電変換部２１１ａ，２１１ｂの投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂの大部分が含まれていることから、投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂには撮像光学系によるケラレがほとんど発生していないことが分かる。最外光線群ＴＬは絞り１０２の開口板１０２ａのみによって制限されているため、最外光線群ＴＬの径は開口板１０２ａの開口径に相当する。この際、像面の中央近傍では投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂのわずかなケラレも光軸に対して対称に発生しているため、光電変換部２１１ａ，２１１ｂが受光する光量は等しい。
【００３７】
位相差ＡＦを行うカメラＭＰＵ１２５は、撮像素子１２２から上述した光電変換部２１１ａ，２１１ｂのうち一方から出力される光電変換信号と両方から出力される光電変換信号の和とが読み出されるようにセンサ駆動回路１２３を制御する。カメラＭＰＵ１２５は、撮像範囲内の焦点検出領域の位置や大きさに関する情報を画像処理回路１２４に与える。そして、画像処理回路１２４に対して、焦点検出領域内に含まれる画素の光電変換信号を用いてＡ像およびＢ像信号（位相差ＡＦ用画像）を生成して位相差ＡＦ部１２９に供給するよう指示する。焦点検出領域については後述する。画像処理回路１２４は、この指示に従ってＡ像およびＢ像信号を生成して位相差ＡＦ部１２９に出力する。また、画像処理回路１２４は、ＴＶＡＦ用画像としてのＲＡＷ画像を生成してＴＶＡＦ部１３０に供給する。
【００３８】
なお、ここでは例として１画素内の光電変換部を水平方向に２分割して射出瞳を水平方向に２分割する場合を示したが、撮像素子の一部の１画素内の光電変換部を垂直方向に２分割して射出瞳を垂直方向に２分割してもよい。また、１画素内に水平および垂直方向のそれぞれに２分割された４つの光電変換部を設けて射出瞳を水平および垂直方向に分割してもよい。垂直方向にも瞳分割を行うことにより、水平方向だけでなく垂直方向の被写体のコントラストを利用した位相差ＡＦが可能となる。
【００３９】
次に、図５を用いてコントラストＡＦ（ＴＶＡＦ）について説明する。ＴＶＡＦでは、カメラＭＰＵ１２５とＴＶＡＦ部１３０とが連携してフォーカスレンズ１０４の駆動とコントラスト評価値（以下、ＡＦ評価値という）の算出とを繰り返し行う。画像処理回路１２４からＲＡＷ画像がＴＶＡＦ部１３０に入力されると、ＡＦ評価信号処理回路４０１は、ＲＡＷ画像に対して、Ｇ信号の抽出と、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理とを行う。本実施例では、Ｇ信号を用いてＴＶＡＦを行う場合について説明するが、ＲＧＢの全ての信号を用いてもよい。また、ＲＧＢの信号を全て加算した信号を用いてもよい。これらいずれの場合も、以下の説明では、ＡＦ評価信号処理回路４０１で生成される信号を輝度信号Ｙという。
【００４０】
カメラＭＰＵ１２５は、領域設定回路４１３に対して焦点検出領域の位置および大きさを設定する。領域設定回路４１３は、設定された焦点検出領域内の光電変換信号を選択するゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直積分回路４０６、４１０および垂直ピーク検出回路４０５，４０７，４１１のそれぞれに入力される。また、カメラＭＰＵ１２５は、以下に説明する種々のＡＦ評価値が焦点検出領域内で得られた輝度信号Ｙを用いて生成されるように、輝度信号Ｙが上記各回路に入力されるタイミングを制御する。領域設定回路４１３は、複数の焦点検出領域を設定してもよい。以下、ＡＦ評価値としてのＹピーク評価値、Ｙ積分評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値、全ライン積分評価値および領域ピーク評価値の生成方法について説明する。まず、Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙはラインピーク検出回路４０２に入力され、ここで領域設定回路４１３に設定された焦点検出領域内の水平ラインごとの輝度信号Ｙのピーク値であるＹラインピーク値が求められる。ラインピーク検出回路４０２の出力が垂直ピーク検出回路４０５において焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドされることで、Ｙピーク評価値が生成される。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効な指標となる。
【００４１】
Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは水平積分回路４０３に入力され、焦点検出領域内で水平ラインごとに輝度信号Ｙの積分値が求められる。そして、水平積分回路４０３の出力が垂直積分回路４０６において焦点検出領域内で垂直方向に積分されることでＹ積分評価値が生成される。Ｙ積分評価値は、焦点検出領域全体の明るさを判断する指標として用いられる。
【００４２】
Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙはラインピーク検出回路４０２に入力され、ここで焦点検出領域内における水平ラインごとの輝度信号Ｙのピーク値であるＹラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Ｙはライン最小値検出回路４０４に入力され、ここで焦点検出領域内における水平ラインごとに輝度信号Ｙの最小値が検出される。検出された水平ラインごとのＹラインピーク値および最小値は減算器（−）に入力され、（Ｙラインピーク値−最小値）が垂直ピーク検出回路４０７に入力される。垂直ピーク検出回路４０７は、焦点検出領域内で垂直方向に（Ｙラインピーク値−最小値）のピークホールドを行ってＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラストおよび高コントラストの判定に有効な指標となる。
【００４３】
領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号ＹがＢＰＦ４０８を通過することで特定の周波数成分が抽出され、コントラスト信号が生成される。このコントラスト信号はラインピーク検出回路４０９に入力され、ここで焦点検出領域内で水平ラインごとのコントラスト信号のピーク値であるラインピーク値が求められる。ラインピーク値は垂直ピーク検出回路４１１によって焦点検出領域内でピークホールドされ、これにより領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、焦点検出領域内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０４の位置を探す処理に移行するか否かを判定する再起動判定に有効な指標である。
【００４４】
全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、焦点検出領域内で水平ラインごとのコントラスト信号のラインピーク値を求める。次に、ラインピーク値は垂直積分回路４１０に入力され、ここで焦点検出領域内における垂直方向の全水平走査ライン数について積分されて全ライン積分評価値が生成される。高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、主要なＡＦ評価値として用いられる。
【００４５】
ＴＶＡＦ部１３０は、上述したそれぞれのＡＦ評価値に基づいて、カメラＭＰＵ１２５およびレンズＭＰＵ１１７を通じて、フォーカスレンズ１０４を光軸方向のうち特定方向に所定量だけ移動させる。そして、新たに得られたＴＶＡＦ用画像に基づいて上述したＡＦ評価値を取得し、全ライン積分評価値が最大値となるフォーカスレンズ１０４の位置を検出する。
【００４６】
本実施例では、上述した各種ＡＦ評価値を水平ライン方向および垂直ライン方向のそれぞれで算出し、これら互いに直交する２方向において被写体のコントラストに基づくＴＶＡＦを行う。
【００４７】
図６には、撮像範囲のうち被写体２２０の一部を含むように設定された焦点検出領域２１９を示す。位相差ＡＦおよびＴＶＡＦのいずれも、撮像素子１２２のうち焦点検出領域２１９に含まれる画素から得られた光電変換信号に基づいて行われる。なお、撮像範囲内において、焦点検出領域２１９の位置、大きさおよび数は図６に示した例とは異ならせることもできる。
【００４８】
次に、図１（Ａ），（Ｂ）のフローチャートを用いて、カメラＭＰＵ１２５、位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０が行うＡＦ処理について説明する。カメラＭＰＵ１２５、位相差ＡＦ部１２９およびＴＶＡＦ部１３０は、コンピュータプログラムであるフォーカス制御プログラムに従って本処理を実行する。
【００４９】
図１（Ａ）のステップＳ１において、カメラＭＰＵ１２５は、図６に示すように人物２２０の顔等の特定被写体を含むように又はユーザの指示に応じて焦点検出領域２１９の位置および大きさを設定する。この際、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出領域２１９の位置として代表座標（ｘ１，ｙ１）を設定する。この代表座標（ｘ１，ｙ１）は、焦点検出領域２１９の中心または重心の位置等とすればよい。
【００５０】
次にステップＳ２では、カメラＭＰＵ１２５は、後述するベストピント（ＢＰ）補正値の算出に必要なパラメータ（算出条件）を取得する。ＢＰ補正値は、フォーカスレンズ１０４の位置であるフォーカス位置、第１レンズ群１０１の位置であるズーム位置、焦点検出領域の代表座標（ｘ１，ｙ１）等、撮像光学系の状態や焦点検出領域の位置に応じて変化する。このため、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２においてフォーカス位置およびズーム位置の情報をレンズＭＰＵ１１７から取得するとともに、焦点検出領域の代表座標（以下、焦点検出領域の位置という）（ｘ１，ｙ１）の情報を取得する。
【００５１】
次にステップＳ３では、カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵ１１７から撮像光学系の収差情報に応じたＢＰ補正情報を取得する。ＢＰ補正情報は、具体的には、被写体の色、方向（水平および垂直方向）および空間周波数ごとの合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０４の位置（または撮像光学系の結像位置）を示す情報である。ＢＰ補正情報は、レンズメモリ１１８に予め格納されている。
【００５２】
図７（Ａ），（Ｂ）を用いてＢＰ補正情報の例を説明する。図７（Ａ）は、撮像光学系のデフォーカスＭＴＦを示している。横軸はフォーカスレンズ１０４の位置（デフォーカス量）を示し、縦軸はＭＴＦの強度を示している。４つの曲線は空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦを示し、空間周波数が低い側から順にＭＴＦ１、ＭＴＦ２、ＭＴＦ３およびＭＴＦ４である。具体的には、空間周波数Ｆ１（ｌｐ／ｍｍ）でのデフォーカスＭＴＦがＭＴＦ１であり、以下同様に、空間周波数Ｆ２、Ｆ３およびＦ４（ｌｐ／ｍｍ）でのデフォーカスＭＴＦがＭＴＦ２、ＭＴＦ３およびＭＴＦ４である。また、ＬＰ４、ＬＰ５、ＬＰ５およびＬＰ６はそれぞれ、ＭＴＦ１、ＭＴＦ２、ＭＴＦ３およびＭＴＦ４の極大値が得られる、すなわち合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０４の位置（以下、ＭＴＦピーク位置という）を示している。
【００５３】
図７（Ｂ）は、ＢＰ補正情報であるＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐの空間周波数に対する変化を被写体の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と評価方向（Ｈ，Ｖ）ごとに示している。横軸は空間周波数を示し、Ｎｑは撮像素子の画素ピッチにより決まるナイキスト周波数を示す。縦軸はＭＴＦピーク位置を示す。
【００５４】
図に示すように、撮像光学系の色収差が大きい場合には色ごとのＭＴＦピーク位置が乖離し、評価方向のコントラストの差が大きい場合には評価方向ごとのＭＴＦピーク位置が乖離する。このように、本実施例では、色と評価方向の組み合わせごとに空間周波数に対するＭＴＦピーク位置の情報をＢＰ補正情報として有する。
【００５５】
ＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐは、被写体の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と評価方向（Ｈ，Ｖ）の６通りの組み合わせのそれぞれについて、空間周波数ｆと焦点検出領域の位置（ｘ１，ｙ１）（＝（ｘ，ｙ））を変数とした以下の式（１）で表現される。ただし、式（１）は、代表として、Ｒ色と水平（Ｈ）方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＲＨを示している。ＭＴＦ＿Ｐの後に付加された＿ＲＨがＲ色とＨ方向を意味し、（ｆ，ｘ，ｙ）がｆと（ｘ，ｙ）の関数であることを示す。Ｒ色と垂直（Ｖ）方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＲＶ、Ｇ色とＨ方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＨおよびＧ色とＶ方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＶも同様の式で表される。さらに、Ｂ色とＨ方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＨおよびＢ色とＶ方向についてのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＶも同様の式で表される。
MTF_P_RH(f,x,y)
=(rh(0)×x+rh(1)×y+rh(2))×f2+(rh(3)×x+rh(4)×y+rh(5))×f+(rh(6)×x+rh(7)×y+rh(8))  （１）
式（１）中の各周波数項に含まれるｒｈ（ｎ）（０≦ｎ≦８）は、Ｒ色とＨ方向についての係数を示し、レンズメモリ１１８に予め記憶されている。カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵ１１７に係数ｒｈ（ｎ）の送信を要求してこれを取得する。ただし、ｒｈ（ｎ）をカメラＭＰＵ１２５内のＲＡＭ１２５ｂの不揮発性領域に記憶しておき、カメラＭＰＵ１２５がこれを読み出すことで取得してもよい。ＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＲＶ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＨ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＶ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＨおよびＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＶにもそれぞれ係数ｒｖ（ｎ），ｇｈ（ｎ），ｇｖ（ｎ），ｂｈ（ｎ），ｂｖ（ｎ）が含まれており、カメラＭＰＵ１２５はこれらの係数についてもｒｈ（ｎ）と同様に取得する。
【００５６】
本実施例では、ＢＰ補正情報を関数により表し、該関数における係数をレンズメモリ１１８またはＲＡＭ１２５ｂに記憶させる。これにより、レンズメモリ１１８やＲＡＭ１２５ｂが記憶するデータ量を削減しつつ、撮像光学系のズーム位置や絞り値に対応したＢＰ補正情報を用意することが可能となる。
【００５７】
次にステップＳ４では、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価情報を取得する。図８（Ａ）は焦点検出（ＡＦ）用と撮像画像評価用のそれぞれに対して設定された焦点評価情報（Ｋ＿ＡＦ，Ｋ＿ＩＭＧ）の例を示す。焦点評価情報は、評価方向（Ｈ，Ｖ）、被写体の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および空間周波数の組み合わせに対するＢＰ補正情報（ＭＴＦピーク位置）の重み付けの大きさを示す重み付け係数の情報である。カメラＭＰＵ１２５が本ステップで行う処理の詳細については後述する。
【００５８】
次にステップＳ５では、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ４で取得した焦点評価情報としての重み付け係数とステップＳ３で取得したＢＰ補正情報とを用いてＢＰ補正値を算出（取得）する。カメラＭＰＵ１２５は、まず、ＭＴＦピーク位置を表す関数である式（１）のｘ，ｙに焦点検出領域の位置（ｘ１，ｙ１）を代入し、３つの周波数項の係数をそれぞれＡｒｈ，Ｂｒｈ，Ｃｒｈとすることで、式（１）を以下の式（２）で表す。
MTF_P_RH(f)=Arh×f2+Brh×f+Crh     （２）
他の色と方向についてのＭＴＦピーク位置の関数ＭＴＦ＿Ｐ＿ＲＶ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＨ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＧＶ、ＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＨおよびＭＴＦ＿Ｐ＿ＢＶについても同様とする。先に説明した図７（Ｂ）は、式（１）に焦点検出領域の位置を代入した後のＭＴＦピーク位置を示している。
【００５９】
さらにカメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ４で取得した焦点評価情報としての重み付け係数によってＢＰ補正情報としてのＭＴＦピーク位置を重み付けする。これにより、焦点検出用と撮像画像評価用のそれぞれに対するＭＴＦピーク位置が評価方向と被写体の色に応じて重み付けされる。具体的には、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出用のＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＡＦと撮像画像評価用のＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＩＭＧを、式（３）および（４）を用いて算出する。
MTF_P_AF(f)
=K_AF_R×K_AF_H×MTF_P_RH(f)+K_AF_R×K_AF_V×MTF_P_RV(f)
+K_AF_G×K_AF_H×MTF_P_GH(f)+K_AF_G×K_AF_V×MTF_P_GV(f)
+K_AF_B×K_AF_H×MTF_P_BH(f)+K_AF_B×K_AF_V×MTF_P_BV(f)       （３）
MTF_P_IMG(f)
=K_IMG_R×K_IMG_H×MTF_P_RH(f)+K_IMG_R×K_IMG_V×MTF_P_RV(f)
+K_IMG_G×K_IMG_H×MTF_P_GH(f)+K_IMG_G×K_IMG_V×MTF_P_GV(f)
+K_IMG_B×K_IMG_H×MTF_P_BH(f)+K_IMG_B×K_IMG_V×MTF_P_BV(f)  （４）
式（３）において、Ｋ＿ＡＦ＿Ｒ、Ｋ＿ＡＦ＿ＧおよびＫ＿ＡＦ＿Ｂは焦点検出時の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ごとの重み付け係数を示し、Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｒ、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＧおよびＫ＿ＩＭＧ＿Ｂは撮像画像評価時の色ごとの重み付け係数を示す。また、式（４）において、Ｋ＿ＡＦ＿ＨおよびＫ＿ＡＦ＿Ｖは焦点検出時の評価方向（Ｈ，Ｖ）ごとの重み付け係数を示し、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＨおよびＫ＿ＩＭＧ＿Ｖは撮像画像評価時の評価方向ごとの重み付け係数を示す。
【００６０】
図８（Ｂ）には、離散的な空間周波数（横軸）Ｆ１〜Ｆ４について、式（３），（４）から得られる焦点検出用のＭＴＦピーク位置（縦軸）ＬＰ４＿ＡＦ、ＬＰ５＿ＡＦ、ＬＰ６＿ＡＦおよびＬＰ７＿ＡＦを示している。  続いてカメラＭＰＵ１２５は、合焦状態の撮像画像が得られるフォーカスレンズ１０４の位置である撮像画像用合焦位置Ｐ＿ＩＭＧを以下の式（５）を用いて算出する。また、カメラＭＰＵ１２５は、ＡＦにおいて合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０４の位置であるＡＦ用合焦位置Ｐ＿ＡＦを、以下の式（６）を用いて算出する。これらの計算には、ステップＳ３で得たＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＩＭＧおよびＭＴＦ＿Ｐ＿ＡＦとステップＳ４で得た重み付け係数Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱおよびＫ＿ＡＦ＿ＦＱとを用いる。
P_IMG
=MTF_P_IMG(1)×K_IMG_FQ1+MTF_P_IMG(2)×K_IMG_FQ2
+MTF_P_IMG(3)×K_IMG_FQ3+MTF_P_IMG(4)×K_IMG_FQ4      （５）
P_AF
=MTF_P_AF(1)×K_AF_FQ1+MTF_P_AF(2)×K_AF_FQ2
+MTF_P_AF(3)×K_AF_FQ3+MTF_P_AF(4)×K_AF_FQ4          （６）
つまりカメラＭＰＵ１２５は、図８（Ｂ）に示した撮像画像評価用の空間周波数ごとのＭＴＦピーク位置ＭＴＦ＿Ｐ＿ＩＭＧを、図８（Ａ）に示した撮像画像評価用の空間周波数ごとの重み付け係数Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱを用いて重み付け加算する。同様に、カメラＭＰＵ１２５は、図８（Ｂ）に示した焦点検出用の空間周波数ごとのＭＴＦ＿Ｐ＿ＡＦを、図８（Ａ）に示した焦点検出用の空間周波数ごとの重み付け係数Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱを用いて重み付け加算する。これにより、撮像画像合焦位置（Ｐ＿ＩＭＧ）とＡＦ合焦位置（Ｐ＿ＡＦ）とを算出する。
【００６１】
次にカメラＭＰＵ１２５は、ＢＰ補正値（ＢＰ）を、以下の式（７）により算出する。
【００６２】
ＢＰ＝Ｐ＿ＡＦ−Ｐ＿ＩＭＧ        （７）
Ｐ＿ＡＦは焦点検出時に焦点状態が評価される空間周波数であるＡＦ評価帯域（第２の評価帯域）を変数ＦＱ１〜ＦＱ４として有する。また、Ｐ＿ＩＭＧは撮像画像評価時に焦点状態が評価される空間周波数である画像評価帯域（第１の評価帯域）を変数ＦＱ１〜ＦＱ４として有する。つまり、ＢＰ補正値は、ＡＦ評価帯域と画像評価帯域を変数として含む。
【００６３】
次に、図１（Ｂ）に示すフローチャートを用いて、ステップＳ４での焦点評価情報の取得処理について説明する。先に説明したように、図８（Ａ）には、評価方向、色および空間周波数に対する焦点評価情報（重み付け係数）を示している。
【００６４】
合焦精度の観点からは、被写体に関する各種情報に応じて最適な焦点評価情報を用いることが望ましいが、被写体に関する各種情報を解析するためには多くの処理時間が必要となる。簡易にＢＰ補正値を算出する方法としては、特定のシーンを撮像した際の最適な焦点評価情報を常に用いて被写体に依存しないＢＰ補正値を算出する方法がある。しかし、撮像画像もしくは焦点検出用画像には、被写体の動き、手振れ、交換レンズ１００のズーム動作等による像振れが存在することがあり、該像振れに起因する空間周波数の低下は焦点検出誤差を生じさせる。本実施例では、このような像振れの影響が出やすい露光時間が長い場合においてＢＰ補正値の算出時の空間周波数をより低くすることで焦点検出精度を向上させる。
【００６５】
前述したように、焦点評価情報としての重み付け係数は、焦点状態の評価方向、被写体の色および空間周波数の組み合わせごとに異なるが、ここでは空間周波数に着目して説明する。図８（Ａ）では、焦点検出および撮像画像ともに４つの空間周波数に対する重み付け係数を示しているが、本実施例では該４つの空間周波数の重み付け平均によりＢＰ補正値を算出する。
【００６６】
図９は、焦点検出時の空間周波数における重み付け係数Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱおよび撮像画像の空間周波数における重み付け係数Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱと４つの空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４との関係を示す。縦軸の強度は重み付け係数の大きさを示す。焦点検出時と撮像画像とでは焦点状態を評価する空間周波数である評価帯域が異なるために、空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４におけるＫ＿ＡＦ＿ＦＱとＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとが異なる。  図１（Ｂ）において、ステップＳ１０１では、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出（ＡＦ）用に設定された露光時間（以下、ＡＦ露光時間という）を取得する。
【００６７】
次にステップＳ１０２では、カメラＭＰＵ１２５は、ＡＦ露光時間が所定値（第２の所定時間）ＴＶ０より長いか否かを判定する。ＡＦ露光時間が所定値ＴＶ０より長い場合は、ステップＳ１０３にてＫ＿ＡＦ＿ＦＱとしてＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０を取得する。ＡＦ露光時間が所定値ＴＶ０より短い場合は、ステップＳ１０４にてＫ＿ＡＦ＿ＦＱとしてＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１を取得する。Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０とＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１はそれぞれ上記４つの空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４における重み付け係数からなる。
【００６８】
本実施例では、ＡＦ露光時間が長い場合にＡＦ評価帯域をより低域にすることを特徴とする。したがって、Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４に乗じて得られる重み付け平均空間周波数は、Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ２に乗じて得られる重み付け平均空間周波数よりも低い。
【００６９】
次にステップＳ１０５では、カメラＭＰＵ１２５は、撮像用（撮像画像用）に設定された第１の露光時間（以下、撮像露光時間という）を取得する。撮像露光時間が所定値（第１の所定時間）ＴＶ０よりも長い場合はステップＳ１０６にてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとしてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０を取得する。撮像露光時間が所定値ＴＶ０よりも短い場合はステップＳ１０７にてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとしてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１を取得する。Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０とＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１はそれぞれ上記４つの空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４における重み付け係数からなる。
【００７０】
本実施例では、撮像露光時間が長い場合に画像評価帯域をより低域にすることを特徴とする。したがって、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４に乗じて得られる重み付け平均空間周波数は、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ２に乗じて得られる重み付け平均空間周波数よりも低い。
【００７１】
なお、ＡＦ時にＢＰを算出するためには、ＡＦ実施時にＡＦ用のＡＥと撮影用のＡＥを同時に実施し、ＡＦ用の露光条件と撮影用の露光条件を同時に決定しておくのが望ましい。
【００７２】
また、所定値ＴＶ０は固定の値としてもよいが、上述した像振れは撮像光学系の焦点距離が長いほど大きく発生するため、例えば所定値ＴＶ０を焦点距離ＦＬに対して、
ＴＶ０＝１／ＦＬ［ｓｅｃ］
と設定してもよい。
【００７３】
こうしてＫ＿ＡＦ＿ＦＱおよびＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱを取得したカメラＭＰＵ１２５は、上述したように空間周波数を変数としたＢＰ補正値（ＢＰ）を式（５）〜（７）を用いて算出する。
【００７４】
焦点評価情報を、空間周波数以外にも評価方向と被写体の色によって異ならせることもできるが、ここでは評価方向と色に対する焦点評価情報は固定値として、被写体に依存しないものとする。固定値の例としては、評価方向に対する重み付け係数Ｋ＿ＡＦ＿Ｈ、Ｋ＿ＡＦ＿Ｖ、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＨおよびＫ＿ＩＭＧ＿Ｖは、瞳分割の方向が図４（Ｂ）に示すように水平方向のみである場合は、
Ｋ＿ＡＦ＿Ｈ＝１
Ｋ＿ＡＦ＿Ｖ＝０
Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｈ＝１
Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｖ＝１                                      
と設定してもよい。これは、焦点検出（ＡＦ）は水平方向での収差に大きく影響され、撮像画像は水平方向の収差と垂直方向の収差を１：１で平均した収差状態でピント状態を判断することが一般的であるためである。
【００７５】
色に対する重み付け係数Ｋ＿ＡＦ＿Ｒ、Ｋ＿ＡＦ＿Ｇ、Ｋ＿ＡＦ＿Ｂ、Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｒ、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＧおよびＫ＿ＩＭＧ＿Ｂは、例えば焦点検出用画素がベイヤー配列中のＧのみである場合は、
Ｋ＿ＡＦ＿Ｒ＝０
Ｋ＿ＡＦ＿Ｇ＝１
Ｋ＿ＡＦ＿Ｂ＝０
Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｒ＝０．３
Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｇ＝０．５
Ｋ＿ＩＭＧ＿Ｂ＝０．２
と設定してもよい。これは、焦点検出に対してＧの色収差のみが影響し、撮像画像においては所望のホワイトバランス係数によって重み付けされた色ごとの色収差の影響でピント状態が変動するためである。
【００７６】
本実施例のように露光時間に応じて焦点状態を評価する空間周波数帯域（評価帯域）を分けることで、像振れの影響による焦点検出誤差の発生を抑え、焦点検出精度を向上させることができる。なお、本実施例では、撮像時とＡＦ時とともに所定値ＴＶ０を境界として空間周波数帯域を分けているが、撮像時とＡＦ時とで異なる所定値として第１および第２の所定時間を用いてもよい。また、本実施例では、１つの露光時間（所定値ＴＶ０）を境界として空間周波数帯域を２つに分けているが、２つ以上の露光時間を境界として空間周波数帯域を３つ以上に分けてもよい。
【実施例２】
【００７７】
実施例１では、撮像露光時間に応じて撮像画像評価時に焦点状態を評価する画像評価帯域を変更する場合について説明した。これに対して本発明の実施例２では、撮像光学系（撮像装置）の振れ量、言い換えれば像面での像振れ量に基づいて画像評価帯域を変更することでＡＦ評価帯域との関係を調節する。画像評価帯域の決定方法以外は実施例１と共通するため、ここでは共通する説明は省略する。また、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。
【００７８】
像振れを検出する方法としては、振動ジャイロ（角速度センサ）等の振れセンサを用いる方法や動画撮像において順次生成されるフレーム画像間で動きベクトルを検出する方法等がある。本実施例では、これらのうちいずれかの方法を用いて検出した像振れ量に応じて画像評価帯域、言い換えれば第１の焦点評価情報としての重み付け係数を決定する。
【００７９】
図１０のフローチャートを用いて、本実施例におけるカメラＭＰＵ１２５が行う焦点評価情報の取得処理について説明する。ステップＳ２０１において、カメラＭＰＵ１２５は、撮像露光時間を取得する。そして、ステップＳ２０２において、撮像露光時間が所定値ＴＶ０より長いか否かを判定する。
【００８０】
撮像露光時間が所定値ＴＶ０より短い場合は、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０６においてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとしてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１を取得する。撮像露光時間が所定値ＴＶ０より長い場合は、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０３に進んで、検出した撮像時の像振れ量（第１の像振れ量）が所定値Ｘより大きいか否かを判定する。
【００８１】
カメラＭＰＵ１２５は、像振れ量が所定値（第１の所定量）Ｘより大きい場合はステップＳ２０４にてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとしてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿００を取得する。また、像振れ量が所定値Ｘより小さい場合はステップＳ２０５にてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱとしてＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０１を取得する。
【００８２】
Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿００、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０１およびＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１はそれぞれ上記４つの空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４における重み付け係数からなるＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿００、Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０１およびＫ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４に乗じて得られる重み付け平均空間周波数で比較すると以下の関係がある。
Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿００＜Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿０１＜Ｋ＿ＩＭＧ＿ＦＱ＿１
このことは、撮像露光時間が短い場合は、像振れの影響が小さいために画像評価帯域が高いことを意味する。また、撮像露光時間が長くて像振れ量が大きい場合は被写体の空間周波数が低域側に偏っていると考えられるため、画像評価帯域をより低域側に設定することを意味する。
【００８３】
本実施例では、像振れ量に応じて画像評価帯域を変更する場合について説明したが、同様に焦点検出時の像振れ量（第２の像振れ量）に応じてＡＦ評価帯域を変更してもよい。すなわち、カメラＭＰＵ１２５は、像振れ量が所定値（第２の所定量）Ｘより大きい場合はＫ＿ＡＦ＿ＦＱとしてＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿００を取得する。また、像振れ量が所定値Ｘより小さい場合はＫ＿ＡＦ＿ＦＱとしてＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０１を取得する。Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿００、Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０１およびＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１はそれぞれ上記４つの空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４における重み付け係数かならる。Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿００、Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０１およびＫ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１が示す重み付け係数を空間周波数ＦＱ１〜ＦＱ４に乗じて得られる重み付け平均空間周波数で比較すると以下の関係がある。
Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿００＜Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿０１＜Ｋ＿ＡＦ＿ＦＱ＿１
このことは、ＡＦ露光時間が短い場合は、像振れの影響が小さいためにＡＦ評価帯域が高いことを意味する。また、ＡＦ露光時間が長くて像振れ量が大きい場合は被写体の空間周波数が低域側に偏っていると考えられるため、ＡＦ評価帯域をより低域側に設定することを意味する。
【００８４】
また、本実施例では１つの像振れ量（所定値Ｘ）を境界として評価帯域を２つの周波数帯域間で変更するが、２以上の像振れ量を境界として評価帯域を３つ以上の周波数帯域間で変更してもよい。さらに、撮像画像についての所定値Ｘと焦点検出についての所定値とを互いに同じ値にしてもよいし、互いに異なる値にしてもよい。さらに、公知の予測方法により撮像画像についての像振れ量を予測（推定）してもよい。
【００８５】
上記各実施例では、レンズ交換型デジタルカメラについて説明したが、本発明は、レンズ一体型デジタルカメラやビデオカメラも実施例として含む。また、カメラを備えた携帯電話機、パーソナルコンピュータ、ゲーム機等の広義の撮像装置も本発明の実施例に含まれる。
（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。
【００８６】
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】
【００８７】
１２０  撮像装置
１２５  カメラＭＰＵ
１２９  位相差ＡＦ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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