(57)【要約】【課題】安定的に高速かつ高精度な焦点調節が可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置（２０４、２１２）は、撮像光学系（１０１、１０２、１０３）の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段（２０４）と、デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う焦点調節手段（２１２）とを有し、焦点調節手段は、焦点調節動作の種類に応じて、算出手段による第１信号および第２信号の検出特性を変更する。【選択図】図１
2018028654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う焦点調節手段と、を有し、
前記焦点調節手段は、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記算出手段による前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記検出特性は、前記算出手段が前記デフォーカス量の算出に用いる前記第１信号および前記第２信号の周波数帯域に関する特性を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記焦点調節手段は、前記焦点調節動作の種類として、該焦点調節動作を行う複数の駆動モードから一つの駆動モードを選択的に設定し、
前記複数の駆動モードは、
前記撮像光学系のフォーカスレンズの停止中に取得された前記第１信号および前記第２信号を用いて前記焦点調節動作を行う第１駆動モードと、
前記フォーカスレンズの駆動中に取得された前記第１信号および前記第２信号を用いて前記焦点調節動作を行う第２駆動モードと、を含み、
前記焦点調節手段は、前記駆動モードに応じて前記検出特性を変更することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記焦点調節手段は、前記デフォーカス量に応じて前記複数の駆動モードから前記一つの駆動モードを選択することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記第１信号および前記第２信号に関する信頼性を算出し、
前記焦点調節手段は、前記信頼性に応じて前記複数の駆動モードから前記一つの駆動モードを選択することを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記第１信号および前記第２信号の一致度と、該第１信号および該第２信号の相関変化量の急峻度と、に基づいて前記信頼性を算出することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記焦点調節手段は、前記周波数帯域として、前記第１駆動モードにおける第１周波数帯域を、前記第２駆動モードにおける第２周波数帯域よりも高くなるように設定することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記検出特性は、前記第１信号および前記第２信号を検出する焦点検出領域の数を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項９】
前記焦点調節手段は、前記第１駆動モードにおける前記焦点検出領域の数を、前記第２駆動モードにおける前記焦点検出領域の数よりも小さくなるように設定することを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記焦点調節手段は、
前記第１信号および前記第２信号を検出するための複数の焦点検出領域を設定し、
前記焦点調節動作の種類として、前記複数の焦点検出領域のうち前記検出特性の設定対象となる焦点検出領域の種類に応じて前記検出特性を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記焦点調節手段は、
前記複数の焦点検出領域から主領域を決定し、
前記複数の焦点検出領域のうち前記主領域と他の領域との間で前記検出特性を変更することを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記主領域に関する前記検出特性としての周波数帯域は、前記他の領域に関する周波数帯域よりも広いことを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する第１光電変換部および第２光電変換部を有する撮像素子と、
前記第１光電変換部および前記第２光電変換部からの出力信号のそれぞれに対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う焦点調節手段と、を有し、
前記焦点調節手段は、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記算出手段による前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して前記第１光電変換部および前記第２光電変換部を有し、該マイクロレンズが２次元状に配列されていることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出するステップと、
前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行うステップと、を有し、
前記焦点調節動作を行うステップにおいて、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更することを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出するステップと、
前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行うステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記焦点調節動作を行うステップにおいて、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更することを特徴とするプログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１８】
前記焦点調節手段は、前記複数の駆動モードから前記一つの駆動モードを選択するための前記デフォーカス量の閾値を、前記撮像光学系の状態に基づいて変更することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記撮像光学系は、第１撮影状態と、所定条件における像面移動量が該第１撮影状態よりも大きい第２撮影状態と、を有し、
前記焦点調節手段は、前記第２撮影状態での前記デフォーカス量の前記閾値を前記第１撮影状態での前記デフォーカス量の前記閾値よりも大きくすることを特徴とする請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記第２撮影状態は、前記第１撮影状態よりも焦点距離が長いことを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記第２撮影状態は、前記第１撮影状態よりも絞り径が小さいことを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像素子を用いた位相差ＡＦ（撮像面位相差ＡＦ）として、撮像素子の画素を用いて撮影画像を取得するとともに焦点検出を行う手法が提案されている。撮像面位相差ＡＦによれば、同一の撮像素子から得られた信号に基づいて被写体検出および焦点調節を行うことができるため、高速かつ高精度な焦点調節が可能となる。
【０００３】
特許文献１には、１つのマイクロレンズに対応する複数のフォトダイオードを設け、各々のフォトダイオードが撮影レンズの互いに異なる瞳面の光を受光する構成が開示されている。このような構成により、２つのフォトダイオードの出力を比較して撮像面位相差ＡＦを行うことができる。
【０００４】
特許文献２には、撮像素子の一部の画素において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させて瞳分割機能を付与する構成が開示されている。これらの画素を焦点検出用画素とし、焦点検出用画素を撮影用画素群の間に所定の間隔で配置することにより、撮像面位相差ＡＦを行うことができる。ここで、焦点検出用画素の配置箇所は、撮影用画素の欠損部に相当するため、周辺の撮影用画素の情報から補間して画像情報を生成する。このような構成により、撮像面で位相差検出を行うことができるため、電子ファインダ観察や動画撮影の際にも、高速かつ高精度な焦点調節を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０８３４０７号公報
【特許文献２】特開２００９−００３１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際には、相関演算に用いられる信号波形の評価帯域に応じて検出特性は大きく異なる。また、特に撮像面位相差ＡＦの場合、撮像信号に同期して相関演算を行う必要があるため、１枚の画像に対して許容される相関演算時間が限られる。このため、大ボケ時の方向検出動作の際には低域フィルタを適用した信号を用いて検出範囲の広くする一方、合焦近傍でのピント合わせ動作の際には高域フィルタを適用した信号を用いて検出精度を高くする必要がある。すなわち、安定的に高速かつ高精度な焦点調節を行うために適切な検出特性は、焦点調節動作の状態に応じて異なる。
【０００７】
そこで本発明は、安定的に高速かつ高精度な焦点調節が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う焦点調節手段とを有し、前記焦点調節手段は、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記算出手段による前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更する。
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する第１光電変換部および第２光電変換部を有する撮像素子と、前記第１光電変換部および前記第２光電変換部からの出力信号のそれぞれに対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う焦点調節手段とを有し、前記焦点調節手段は、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記算出手段による前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更する。
【００１０】
本発明の他の側面としての制御方法は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に対応する第１信号および第２信号に基づいてデフォーカス量を算出するステップと、前記デフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行うステップとを有し、前記焦点調節動作を行うステップにおいて、前記焦点調節動作の種類に応じて、前記第１信号および前記第２信号の検出特性を変更する。
【００１１】
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。
【００１２】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１３】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安定的に高速かつ高精度な焦点調節が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】ＡＦ用信号の帯域ごとの検出精度と検出デフォーカス量との関係図である。
【図３】（ａ）非撮像面位相差方式および（ｂ）撮像面位相差方式の画素構成例を示す図である。
【図４】第１および第２の各実施形態における焦点調節動作を示すフローチャートである。
【図５】各実施形態における検出特性設定に関する説明図である。
【図６】各実施形態における焦点検出処理を示すフローチャートである。
【図７】各実施形態における焦点検出領域の説明図である。
【図８】各実施形態におけるＡＦ用信号（一対の像信号）の説明図である。
【図９】各実施形態におけるＡＦ用信号のシフト量と相関量との関係の説明図である。
【図１０】各実施形態におけるＡＦ用信号のシフト量と相関変化量との関係の説明図である。
【図１１】第２の実施形態における検出特性の設定を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態における焦点調節動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態における信頼性と検出デフォーカス量との関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００（レンズ交換式カメラシステム）のブロック図である。撮像装置１００は、カメラ本体２０（撮像装置本体）と、カメラ本体２０に着脱可能なレンズユニット１０（交換レンズ）とを備えて構成されている。レンズユニット１０の全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、レンズユニット１０を含む撮像装置１００（カメラシステム）の全体の動作を統括するカメラ制御部２１２とは、レンズマウントに設けられた端子（不図示）を介して相互に通信可能である。なお本実施形態は、レンズユニットとカメラ本体とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００１８】
まず、レンズユニット１０の構成について説明する。固定レンズ１０１、絞り１０２、および、フォーカスレンズ１０３は、撮像光学系を構成する。絞り１０２は、絞り駆動部１０４により駆動され、後述する撮像素子２０１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、フォーカスレンズ駆動部１０５により駆動され、フォーカスレンズ１０３の位置に応じて撮像光学系の合焦距離が変化する。絞り駆動部１０４およびフォーカスレンズ駆動部１０５は、レンズ制御部１０６により制御され、絞り１０２の開口量およびフォーカスレンズ１０３の位置をそれぞれ決定する。
【００１９】
レンズ操作部１０７は、ＡＦ（オートフォーカス）／ＭＦ（マニュアルフォーカス）モードの切り替え、ＭＦによるフォーカスレンズ１０３の位置調整、手ブレ補正モードの設定など、ユーザがレンズユニット１０の動作に関する設定を行う入力デバイス群である。レンズ操作部１０７がユーザにより操作されると、レンズ制御部１０６はその操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１０６は、後述するカメラ制御部２１２から受信した制御命令や制御情報に応じて絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５を制御する。またレンズ制御部１０６は、レンズ制御情報をカメラ制御部２１２に送信する。
【００２０】
次に、カメラ本体２０の構成について説明する。カメラ本体２０は、レンズユニット１０の撮像光学系を通過した光束から撮像信号を取得するように構成されている。撮像素子２０１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを備え、レンズユニット１０の撮像光学系を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して画素信号（画像データ）を出力する。すなわち撮像光学系から入射した光束は、撮像素子２０１の受光面上に結像し、撮像素子２０１において配列された画素（フォトダイオード）により、入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部２１２の指令に従い、タイミングジェネレータ２１４から出力される駆動パルスに基づいて、信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子２０１から順次読み出される。
【００２１】
本実施形態で用いられる撮像素子２０１の各画素は、２つ（一対）のフォトダイオードＡ、Ｂとこれら一対のフォトダイオードＡ、Ｂに対して設けられた（フォトダイオードＡ、Ｂを共有する）１つのマイクロレンズとを備えて構成されている。すなわち撮像素子２０１は、１つのマイクロレンズに対し一対のフォトダイオード（第１光電変換部および第２光電変換部）を有し、複数のマイクロレンズが２次元状に配列されている。各画素は、入射する光をマイクロレンズで分割して一対のフォトダイオードＡ、Ｂ上に一対の光学像を形成し、この一対のフォトダイオードＡ、Ｂから後述するＡＦ用信号に用いられる一対の画素信号（Ａ像信号およびＢ像信号）を出力する。また、一対のフォトダイオードＡ、Ｂの出力を加算することにより、撮像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）を得ることができる。
【００２２】
複数の画素から出力された複数のＡ像信号と複数のＢ像信号とをそれぞれ合成することにより、撮像面位相差検出方式によるＡＦ（撮像面位相差ＡＦ）に用いられるＡＦ用信号（焦点検出用信号）としての一対の像信号が得られる。後述するＡＦ信号処理部２０４は、一対の像信号に対する相関演算を行って、一対の像信号のずれ量である位相差（像ずれ量）を算出し、さらに像ずれ量から撮像光学系のデフォーカス量（およびデフォーカス方向）を算出する。
【００２３】
このように撮像素子２０１は、レンズユニット１０の撮像光学系を通過した光束を受光して形成された光学像を電気信号に光電変換して画像データ（像信号）を出力する。本実施形態の撮像素子２０１は、１つのマイクロレンズに対して２つのフォトダイオードが設けられており、撮像面位相差ＡＦ方式による焦点検出に用いる像信号を生成可能である。なお、１つのマイクロレンズに対して４つのフォトダイオードを設けるなど、１つのマイクロレンズを共有するフォトダイオード（分割ＰＤ）の個数を変更してもよい。
【００２４】
図３（ａ）は、撮像面位相差ＡＦ方式に対応していない画素の構成、図３（ｂ）は、撮像面位相差ＡＦ方式に対応した画素の構成例を模式的に示している。図３（ａ）、（ｂ）のいずれの画素構成でも、ベイヤー配列が用いられており、Ｒは赤のカラーフィルタを、Ｂは青のカラーフィルタを、Ｇｒ、Ｇｂは緑のカラーフィルタをそれぞれ示している。撮像面位相差ＡＦに対応する図３（ｂ）の画素構成では、図３（ａ）に示される撮像面位相差ＡＦ方式に非対応の画素構成における１画素（実線で示される画素）内に、図３（ｂ）の水平方向に２分割された２つのフォトダイオードＡ、Ｂが設けられている。フォトダイオードＡ、Ｂ（第１光電変換部、第２光電変換部）は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束を受光する。フォトダイオードＡとフォトダイオードＢは、撮影光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光するため、Ｂ像信号はＡ像信号に対して視差を有している。なお、図３（ｂ）に示される画素の分割方法は一例であり、図３（ｂ）の垂直方向に分割した構成や、水平方向および垂直方向に２分割ずつ（合計４分割）した構成などの他の構成を採用してもよい。また、同じ撮像素子内において互いに異なる分割方法で分割された複数種類の画素が含まれてもよい。
【００２５】
なお本実施形態では、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部が配置され、瞳分割された光束が各光電変換部に入射される構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば焦点検出用画素の構成は、マイクロレンズ下に１つのＰＤを有し、遮光層により左右または上下を遮光することで瞳分割を行う構成でもよい。また、複数の撮像用画素の配列の中に一対の焦点検出用画素を離散的に配置し、その一対の焦点検出用画素から一対の像信号を取得する構成でもよい。
【００２６】
ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は、撮像素子２０１から読み出されたＡＦ用信号および撮像用信号に対して、リセットノイズを除去するための相関二重サンプリング、ゲイン調節、および、ＡＤ変換を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は、これらの処理を行った撮像用信号およびＡＦ用信号のそれぞれを画像入力コントローラ２０３およびＡＦ信号処理部２０４に出力する。
【００２７】
画像入力コントローラ２０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力された撮像用信号を、バス２１を介してＳＤＲＡＭ２０９に画像信号として格納する。ＳＤＲＡＭ２０９に格納された画像信号は、バス２１を介して表示制御部２０５により読み出され、表示部２０６に表示される。画像信号の記録を行う録画モードにおいて、ＳＤＲＡＭ２０９に格納された画像信号は、記録媒体制御部２０７により半導体メモリなどの記録媒体２０８に記録される。ＲＯＭ２１０は、カメラ制御部２１２（焦点調節手段）により実行される制御プログラムや処理プログラム、および、これらのプログラムの実行に必要な各種データなどを格納している。フラッシュＲＯＭ２１１は、ユーザにより設定されたカメラ本体２０の動作に関する各種設定情報などを格納している。
【００２８】
カメラ制御部２１２の被写体検出部２１２１は、画像入力コントローラ２０３から入力された撮像用信号に基づいて特定の被写体を検出し、撮像用信号内での特定の被写体の位置を決定する。また被写体検出部２１２１は、画像入力コントローラ２０３から連続的に撮像用信号を入力し、検出した特定の被写体が移動した場合には移動先の被写体の位置を判定する。このように被写体検出部２１２１は、特定の被写体の位置を追従する。特定の被写体とは、例えば、顔被写体や、カメラ操作部２１３を介してユーザにより撮像画面内で指定された位置に存在する被写体などである。後述するように、検出した特定の被写体の位置や大きさに関する情報は、主にＡＦを行う領域（焦点検出領域）を設定するために用いられる。
【００２９】
ＡＦ信号処理部２０４（算出手段）は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力されたＡＦ用信号である一対の像信号に対して相関演算を行い、一対の像信号の像ずれ量および信頼性を算出する。信頼性は、後述する二像（一対の像信号）の一致度と相関変化量の急峻度とを用いて算出される。またＡＦ信号処理部２０４は、撮像画面内で焦点検出およびＡＦを行う領域である焦点検出領域の位置および大きさを設定する。ＡＦ信号処理部２０４は、焦点検出領域において算出した像ずれ量（検出量）および信頼性に関する情報をカメラ制御部２１２に出力する。なお、ＡＦ信号処理部２０４が行う処理の詳細については後述する。
【００３０】
カメラ制御部２１２内のＡＦ制御部２１２２は、ＡＦ信号処理部２０４により算出された像ずれ量、信頼性、および、レンズユニット１０とカメラ本体２０との状態を示す情報に基づいて、必要に応じてＡＦ信号処理部２０４の設定を変更する。例えば、ＡＦ制御部２１２２は、像ずれ量が所定量以上である場合、相関演算を行う領域をＡＦ信号処理部２０４により設定された領域よりも広く設定し、または、一対の像信号のコントラストに応じてバンドパスフィルタの種類を変更する。またＡＦ制御部２１２２は、ＡＦ信号処理部２０４による焦点検出領域の設定のため、被写体検出部２１２１にて検出された特定の被写体や、カメラ操作部２１３を介してユーザにより撮像画面内で指定された位置をＡＦ信号処理部２０４に渡す。これにより、ＡＦ制御部２１２２およびＡＦ信号処理部２０４は、これらの情報に基づいて焦点検出領域の位置や範囲を設定することができる。
【００３１】
なお本実施形態において、カメラ制御部２１２は、撮像素子２０１から、撮像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）およびＡＦ用信号である一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）の計３つの信号を取得する。ただし、撮像素子２０１の負荷を考慮して、カメラ制御部２１２は、例えば撮像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）と１つのＡＦ用信号（Ａ像信号）の計２つの信号を撮像素子２０１から取り出すように構成してもよい。この場合、カメラ制御部２１２は、取り出した撮像用信号とＡＦ用像信号との差分（（Ａ＋Ｂ像信号）−（Ａ像信号））を、他の１つのＡＦ用像信号（Ｂ像信号）として算出して用いることができる。なお、撮像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）と一方の像信号（Ａ像信号またはＢ像信号）も視差を有する。
【００３２】
カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０内の各部と情報のやり取りを行いながら各部を制御する。またカメラ制御部２１２は、ユーザの操作に基づくカメラ操作部２１３からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、各種設定の変更、撮像処理、ＡＦ処理、記録画像の再生処理など、ユーザ操作に対応する種々の処理を実行する。またカメラ制御部２１２は、レンズユニット１０（レンズ制御部１０６）に対する制御命令やカメラ本体２０の情報をレンズ制御部１０６に送信し、また、レンズユニット１０の情報をレンズ制御部１０６から取得する。カメラ制御部２１２は、マイクロコンピュータを備えて構成され、ＲＯＭ２１０に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、レンズユニット１０を含むカメラシステム全体の制御を司る。またカメラ制御部２１２は、ＡＦ信号処理部２０４にて算出された焦点検出領域での像ずれ量を用いてデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいてレンズ制御部１０６を介してフォーカスレンズ１０３の駆動を制御する。
【００３３】
次に、図４を参照して、本実施形態における焦点調節動作（フォーカス制御）について説明する。図４は、焦点調節動作の手順を示すフローチャートである。図４の各ステップは、カメラ制御部２１２（主にＡＦ制御部２１２２）によりコンピュータプログラム（撮像処理プログラム）に従って実行される。
【００３４】
まず、ステップＳ４０１において、カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０の設定やカメラ操作部２１３からの入力信号に応じて、焦点調節動作を実行するか否かを判定する。焦点調節動作を開始するまで、ステップＳ４０１を繰り返す。カメラ制御部２１２が焦点調節動作を実行すると判定すると、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２において、カメラ制御部２１２は、撮像面位相差ＡＦに用いられるＡＦ用信号およびライブビュー表示用に用いられる撮像用信号を取得するため、撮像素子２０１への露光を行い、ライブビュー撮影を実行する。
【００３５】
続いてステップＳ４０３において、カメラ制御部２１２は、現在のカメラ本体２０の設定および焦点調節動作の制御状態（駆動モード）に応じて、適切な検出特性（焦点検出に用いる像信号の周波数帯域）を設定する。カメラ制御部２１２は、例えば図５に示されるように、ＡＦ動作、制御状態（駆動モード）、および、ＡＦモードの組み合わせ（焦点調節動作の種類）に基づいて、同時に焦点検出を行う焦点検出領域の数および使用する評価帯域（像信号の周波数帯域）を決定する。ＡＦ動作、ＡＦモードは、例えばユーザによる入力を受けて設定される。また、制御状態としては、前フレームにおける焦点検出結果を受けて選択される結果を用いる。
【００３６】
図５は、検出特性設定（焦点検出特性の設定）に関する説明図である。図５において、ＡＦ動作は、ワンショットＡＦ、サーボＡＦ、および、コンティニュアスＡＦを含む。制御状態（駆動モード）は、合焦停止、ターゲット駆動、デフォーカス駆動、および、サーチ駆動を含む。ＡＦモードは、１点ＡＦ、顔ＡＦ、ゾーンＡＦ、および、自動選択ＡＦを含む。図５において、１点や９点などの数は、同時に焦点検出を行う焦点検出領域の数を示している。焦点調節動作の評価帯域は、像信号に適用されるフィルタの種類に応じて変更することができ、本実施形態では、評価帯域として、高域、中域、および、低域の３つの帯域を有する。
【００３７】
高域、中域、低域とは、相関演算に用いられるＡＦ用信号（信号波形）の評価帯域（周波数帯域）である。ここで、図２を参照して、高域、中域、低域（高域信号、中域信号、低域信号）の特性について説明する。図２は、ＡＦ用信号の評価帯域ごとの検出精度と検出デフォーカス量との関係図であり、縦軸は検出精度、横軸は検出デフォーカス量をそれぞれ示している。図２に示されるように、高域信号は、検出精度は高いが、検出デフォーカス量の範囲（デフォーカス量の検出可能範囲）は狭い。このため高域信号は、合焦状態の近傍でのピント合わせに適して用いられる。一方、低域信号は、検出デフォーカス量の範囲は広いが、検出精度は低い。このため低域信号は、大ボケ時の方向検出動作に適して用いられる。また中域信号は、高域信号および低域信号の両方の中間の特性を有する。
【００３８】
図５において、例えば、ＡＦ動作がワンショットＡＦであって、ＡＦモードが所定の一つの焦点検出領域に対して焦点調節動作を行う１点ＡＦや顔ＡＦに設定されている場合について着目する。このとき、演算対象領域は限られているため、カメラ制御部２１２は、焦点調節動作の制御状態によらず、高域、中域、および、低域の全ての評価帯域を所定の処理時間内に演算することが可能である。一方、同時に複数の焦点検出領域を演算しながら焦点調節動作と並行して主領域の選択動作を行う必要があるゾーンＡＦや自動選択ＡＦの場合、所定の処理時間内に全ての評価帯域を演算することは困難である。このため、制御状態に応じて、演算する評価帯域を効果的に切り替える（選択する）必要がある。
【００３９】
また、図５において、例えばＡＦモードが顔ＡＦモードに設定されている場合について着目する。このとき、ＡＦ動作が焦点調節動作中に被写体が静止していることを想定したワンショットＡＦの場合、演算対象領域を限定することができる。このため、焦点調節動作の制御状態によらず、高域、中域、および、低域の全ての評価帯域を所定の処理時間内に演算することが可能である。一方、焦点調節動作中に被写体が動いていることを想定したサーボＡＦやコンティニュアスＡＦの場合、同時に複数の焦点検出領域を演算しながら焦点調節動作と並行して主領域選択動作を行う必要がある。このため、所定の処理時間内に全ての評価帯域を演算することは困難であり、制御状態に応じて演算する評価帯域を効果的に切り替える（選択する）必要がある。
【００４０】
なお本実施形態において、ＡＦ動作、制御状態、および、ＡＦモードの種類はこれらに限定されるものでなく、これらの一部を含まない構成や、他のＡＦ動作、制御状態、または、ＡＦモードを含む構成であってもよい。また本実施形態において、評価帯域は、高域、中域、および、低域の３つの帯域に限定されるものではなく、２つの帯域または４つ以上の帯域を有していてもよい。
【００４１】
続いてステップＳ４０４において、ＡＦ信号処理部２０４は、カメラ制御部２１２（ＡＦ制御部２１２２）からの指令に基づいて、焦点検出処理を行う。焦点検出処理は、撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス量と信頼性（相関信頼性）に関する情報を取得する処理である。また、焦点検出処理において情報を取得する撮像画面内の領域（焦点検出領域）に関して設定される検出特性は、カメラ本体２０の制御状態などに応じて設定される。なお、焦点検出処理の詳細については後述する。
【００４２】
続いてステップＳ４０５において、カメラ制御部２１２（ＡＦ制御部２１２２）は、ステップＳ４０３、Ｓ４０４の処理が、設定されている全ての焦点検出領域に関して行われたか否かを判定する。ステップＳ４０３、Ｓ４０４の処理が行われていない焦点検出領域がある場合、ステップＳ４０３へ戻り、ＡＦ制御部２１２２は、まだ行われていない焦点検出領域に関してステップＳ４０３、Ｓ４０４の処理を行う。一方、ステップＳ４０３、Ｓ４０４の処理が全ての焦点検出領域に対して行われた場合、ステップＳ４０６へ進む。
【００４３】
ステップＳ４０６において、カメラ制御部２１２（ＡＦ制御部２１２２）は、ステップＳ４０４にて算出された各焦点検出領域に関する信頼性（相関信頼性）および検出デフォーカス量に基づいて、焦点調節動作の対象とすべき主領域（主焦点検出領域）を選択する。ステップＳ４０６は、主にＡＦモードがゾーンＡＦや自動選択ＡＦの場合に必要となる。主領域の選択方式は、顔位置優先、至近優先、中央優先などの種々の方式があるが、本実施形態では用途に応じて任意の方式を用いて選択することができる。なお、ＡＦモードが一点ＡＦや顔ＡＦであって一つの焦点検出領域のみが存在する場合、その一つの焦点検出領域を主領域として設定すればよい。
【００４４】
続いて、ステップＳ４０７〜Ｓ４１０において、焦点検出の信頼性及び焦点検出により得られたデフォーカス量に応じて、行う駆動制御の選択をする。ここでの選択結果は、次フレームで取得される画像に対する検出特性設定（Ｓ４０３）に用いられる。ステップＳ４０７において、カメラ制御部２１２（ＡＦ制御部２１２２）は、ステップＳ４０６にて選択された主領域に関する信頼性が第２信頼性閾値以上であるか否かを判定する。信頼性は、前述した二像の一致度や像ずれ量の急峻性により求められる。本実施形態において、第２信頼性閾値としては、算出されたデフォーカス量を信頼することができない信頼性範囲の最高値を設定することが好ましい。なお、信頼性は、二像の一致度および像ずれ量の急峻性の両方または一方（すなわち少なくとも一方）を用いて求めることができる。また信頼性は、二像の信号レベルなどの他の指標を用いて求めてもよい。
【００４５】
ステップＳ４０７にて信頼性が第２信頼性閾値以上であると判定された場合、ステップＳ４０８へ進み、ＡＦ制御部２１２２は、信頼性が第２信頼性閾値よりも高い第１信頼性閾値以上であるか否かを判定する。第１信頼性閾値は、算出されたデフォーカス量の検出ばらつきに基づいて決定され、合焦精度を保証することができない信頼性範囲の最高値を設定することが好ましい。
【００４６】
ステップＳ４０８にて信頼性が第１信頼性閾値以上であると判定された場合、ステップＳ４０９へ進む。ステップＳ４０９において、ＡＦ制御部２１２２は、ステップＳ４０６にて選択された主領域に関して算出されたデフォーカス量（検出デフォーカス量）が第２デフォーカス閾値以内であるか否かを判定する。第２デフォーカス閾値は、算出されたデフォーカス量に基づいて決定され、前述の評価帯域をデフォーカス量の検出範囲の狭い高域に切り替えた場合でもデフォーカス量を検出可能なデフォーカス範囲の最高値を設定することが好ましい。
【００４７】
検出デフォーカス量が第２デフォーカス閾値以内であると判定された場合、ステップＳ４１０へ進み、ＡＦ制御部２１２２は、検出デフォーカス量が第２デフォーカス量閾値よりも小さい第１デフォーカス閾値以内であるか否かを判定する。第１デフォーカス閾値は、焦点深度に基づいて決定され、合焦状態であると判定可能なデフォーカス範囲の最高値を設定することが好ましい。
【００４８】
ステップＳ４１０にて検出デフォーカス量が第１デフォーカス閾値以内であると判定された場合、ステップＳ４１１へ進む。ステップＳ４１１において、ＡＦ制御部２１２２は、被写体に合焦させることができた（合焦状態である）と判定し、フォーカスレンズ１０３を停止する（合焦停止）。一方、検出デフォーカス量が第１デフォーカス閾値以内ではないと判定された場合、ステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２において、ＡＦ制御部２１２２は、検出デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０３の駆動量を算出するとともに、フォーカスレンズ駆動部１０５を介してフォーカスレンズ１０３を間欠的に駆動するターゲット駆動を行う。ターゲット駆動は、焦点調節における検出精度および制御精度を高めるため、焦点検出処理とフォーカスレンズ制御（フォーカスレンズ駆動）とを排他的に行う駆動である。すなわちターゲット駆動では、フォーカスレンズが停止中に取得された画像信号を用いて焦点検出が行われる。
【００４９】
ステップＳ４０８にて信頼性が第１信頼性閾値以上でないと判定された場合、または、ステップＳ４０９にて検出デフォーカス量が第２デフォーカス閾値以内でないと判定された場合、ステップＳ４１３へ進む。ステップＳ４１３において、ＡＦ制御部２１２２は、検出デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０３の駆動量を算出するとともに、フォーカスレンズ駆動部１０５を介してフォーカスレンズ１０３を連続的に駆動するデフォーカス駆動を行う。デフォーカス駆動は、精度よりも速度を優先して、焦点検出処理とフォーカスレンズ制御（フォーカスレンズ駆動）とを並行して行う駆動である。すなわちデフォーカス駆動では、フォーカスレンズの駆動中に取得された画像信号を用いて焦点検出が行われる。
【００５０】
ステップＳ４０７にて信頼性が第２信頼性閾値以上でないと判定された場合、ステップＳ４１４へ進む。ステップＳ４１４において、ＡＦ制御部２１２２は、信頼性が高いデフォーカス量が得られるように、フォーカスレンズ１０３の駆動量を算出するとともに、フォーカスレンズ駆動部１０５を介してフォーカスレンズ１０３を駆動するサーチ駆動を行う。サーチ駆動は、算出したデフォーカス量を用いずに焦点深度に応じて駆動速度を決定し、焦点検出処理とフォーカスレンズ制御とを並行して行う駆動である。
【００５１】
ステップＳ４１１〜Ｓ４１４にて焦点調節動作の制御状態をそれぞれ設定すると、ステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１５において、カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０の設定やカメラ操作部２１３からの入力、および、焦点調節動作の制御状態に応じて、焦点調節動作を終了するか否かを判定する。焦点調節動作を終了しないと判定されると、ステップＳ４０２へ戻る。一方、焦点調節動作を終了すると判定されると、本フローを終了する。このようにカメラ制御部２１２は、ＡＦ動作、ＡＦモード、および、焦点調節動作の制御状態に応じて、適切な検出特性を設定して、焦点調節動作を行う。
【００５２】
次に、図６を参照して、ＡＦ信号処理部２０４により実行される焦点検出処理（図４のステップＳ４０４）について詳述する。図６は、焦点検出処理を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、カメラ制御部２１２の指令に基づいてＡＦ信号処理部２０４により実行される。
【００５３】
まずステップＳ６０１において、ＡＦ信号処理部２０４は、撮像素子２０１の焦点検出領域に含まれる複数の画素からＡＦ用信号としての一対の像信号（像データ）を取得する。図７は、撮像素子２０１の画素アレイ７０１上での焦点検出領域７０２の説明図である。焦点検出領域７０２の両側のシフト領域７０３は、相関演算に必要な領域である。このため、焦点検出領域７０２とシフト領域７０３とを合わせた領域７０４が相関演算に必要な画素領域である。図７中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれ、水平方向（ｘ軸方向）での座標であり、ｐとｑはそれぞれ領域７０４（画素領域）の始点と終点のｘ座標、ｓとｔはそれぞれ焦点検出領域７０２の始点と終点のｘ座標をそれぞれ示している。
【００５４】
図８は、図７の焦点検出領域７０２に含まれる複数の画素から取得したＡＦ用信号（一対の像信号）の説明図である。図８において、実線８０１は一対の像信号のうちの一方（Ａ像信号）、破線８０２は一対の像信号のうち他方（Ｂ像信号）である。図８（ａ）はシフト前のＡ像信号およびＢ像信号を示し、図８（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、Ａ像信号およびＢ像信号を図８（ａ）の状態からプラス方向およびマイナス方向にシフトした状態を示している。
【００５５】
続いて、図６のステップＳ６０２において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ６０１にて取得した一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）を１画素（１ビット）ずつ相対的にシフトさせながら、一対の像信号の相関量（相関データ）を算出する。ＡＦ信号処理部２０４は、焦点検出領域内に設けられた複数の画素ライン（走査ライン）のそれぞれに関して、図８（ｂ）、（ｃ）に示されるようにＡ像信号８０１およびＢ像信号８０２の両方を矢印の方向に１ビットずつシフトする。またＡＦ信号処理部２０４は、複数の走査ラインのそれぞれに関して一対の像信号（Ａ像信号８０１、Ｂ像信号８０２）の相関量を算出し、複数の走査ラインの相関量を加算平均することにより、１つの相関量を算出する。
【００５６】
本実施形態では、相関量を算出する際に、一対の像信号を１画素ずつ相対的にシフトさせるように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、一対の像信号を２画素ずつ相対的にシフトさせるなど、より多くの画素単位でシフトさせるように構成してもよい。また本実施形態では、複数の走査ラインのそれぞれに関する相関量を加算平均することにより１つの相関量を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、複数の走査ラインのそれぞれに関する一対の像信号に対して加算平均を行い、その後、加算平均した一対の像信号に対して相関量の算出を行うように構成してもよい。
【００５７】
相関量ＣＯＲ［ｉ］は、以下の式（１）を用いて算出することができる。
【００５８】
【数１】
2018028654.tif 000003
【００５９】
式（１）において、ｉはシフト量、ｐ−ｓはマイナス方向の最大シフト量、ｑ−ｔはプラス方向の最大シフト量、ｘは焦点検出領域７０２の開始座標、ｙは焦点検出領域７０２の終了座標である。
【００６０】
ここで、図９を参照して、シフト量と相関量ＣＯＲとの関係について説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、シフト量と相関量ＣＯＲとの関係の説明図である。図９（ｂ）は図９（ａ）の領域９０２の拡大図である。図９（ａ）において、横軸はシフト量、縦軸は相関量ＣＯＲをそれぞれ示している。シフト量とともに変化する相関量９０１における極値付近の領域９０２、９０３のうち、より小さい相関量に対応するシフト量において一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）の一致度が最も高くなる。
【００６１】
続いて、図６のステップＳ６０３において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ６０２にて算出した相関量に基づいて相関変化量を算出する。本実施形態では、図９（ａ）に示される相関量９０１の波形における１シフトおきの相関量の差を相関変化量として算出する。相関変化量ΔＣＯＲ［ｉ］は、以下の式（２）を用いて算出することができる。
【００６２】
【数２】
2018028654.tif 000004
【００６３】
続いて、ステップＳ６０４において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ６０３にて算出した相関変化量を用いて像ずれ量を算出する。ここで、図１０を参照して、シフト量と相関変化量ΔＣＯＲとの関係について説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、シフト量と相関変化量ΔＣＯＲとの関係の説明図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の領域１００２の拡大図である。図１０（ａ）において、横軸はシフト量、縦軸は相関変化量ΔＣＯＲをそれぞれ示している。シフト量とともに変化する相関変化量１００１は、領域１００２、１００３においてプラスからマイナスになる。相関変化量が０となる状態をゼロクロスと呼び、一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）の一致度が最も高くなる。このため、ゼロクロスを与えるシフト量が像ずれ量となる。
【００６４】
図１０（ｂ）において、１００４は相関変化量１００１の一部である。ゼロクロスを与えるシフト量（ｋ−１＋α）は、整数部分β（＝ｋ−１）と小数部分αとに分けられる。小数部分αは、図１０（ｂ）中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとの相似の関係から、以下の式（３）を用いて算出することができる。
【００６５】
【数３】
2018028654.tif 000005
【００６６】
整数部分βは、図１０（ｂ）より、以下の式（４）を用いて算出することができる。
【００６７】
【数４】
2018028654.tif 000006
【００６８】
すなわち、小数部分αと整数部分βとの和から像ずれ量ＰＲＤを算出することができる。図１０（ａ）に示されるように、相関変化量ΔＣＯＲのゼロクロスが複数存在する場合、その付近での相関変化量ΔＣＯＲの変化の急峻性がより大きい方を第１のゼロクロスとする。この急峻性はＡＦの行い易さを示す指標であり、その値が大きいほど高精度なＡＦを行い易い点であることを示す。急峻性ｍａｘｄｅｒは、以下の式（５）を用いて算出することができる。
【００６９】
【数５】
2018028654.tif 000007
【００７０】
本実施形態では、相関変化量のゼロクロスが複数存在する場合、その急峻性に基づいて第１のゼロクロスを決定し、第１のゼロクロスを与えるシフト量を像ずれ量とする。
【００７１】
続いて、図６のステップＳ６０５において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ６０４にて算出された像ずれ量の信頼性の高さを表す信頼性（相関信頼性）を算出する。像ずれ量の信頼性は、一対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）の一致度（二像の一致度）ｆｎｃｌｖｌと、前述の相関変化量ΔＣＯＲの急峻性とにより定義することができる。二像の一致度は、像ずれ量の精度を表す指標であり、ここではその値が小さいほど精度が良いことを意味する。図９（ｂ）において、９０４は相関量９０１の一部である。二像の一致度ｆｎｃｌｖｌは、以下の式（６）を用いて算出することができる。
【００７２】
【数６】
2018028654.tif 000008
【００７３】
最後に、図６のステップＳ６０６において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ６０４にて算出された像ずれ量を用いて、対象となる焦点検出領域に関するデフォーカス量を算出し、本フロー（焦点検出処理）を終了する。
【００７４】
本実施形態によれば、ＡＦ動作、焦点調節動作の制御状態、および、ＡＦモードの組み合わせに応じて、同時に演算する焦点検出領域の数およびＡＦ用信号の評価帯域などの検出特性を適切に設定することができる。このため本実施形態によれば、安定的に高速かつ高精度な焦点調節動作を実現可能となる。
【００７５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、検出特性の設定（図４のステップＳ４０３）が第１の実施形態とは異なる。すなわちカメラ制御部２１２は、複数の焦点検出領域を設定し、焦点調節動作の種類として、検出特性の設定対象となる焦点検出領域の種類（焦点検出領域が主領域であるか否か）に応じて、検出特性を変更する。その他の構成および動作は第１の実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００７６】
図１１は、本実施形態における検出特性の設定（ステップＳ４０３）を示すフローチャートである。図１１の各ステップは、主にカメラ制御部２１２により実行される。
【００７７】
まずステップＳ１１０１において、カメラ制御部２１２は、検出特性の設定対象となる焦点検出領域が図４のステップＳ４０５にて決定された主領域（主焦点検出領域）であるか否かを判定する。ステップＳ１１０１にて焦点検出領域が主領域であると判定された場合、ステップＳ１１０２へ進む。ステップＳ１１０２において、カメラ制御部２１２は、高域、中域、および、低域（高域＋中域＋低域）の検出特性を設定する。高域、中域、低域とは、相関演算に使用するＡＦ用信号（信号波形）の評価帯域であり、図２を参照して説明したとおりである。
【００７８】
一方、ステップＳ１１０１にて焦点検出領域が主領域でないと判定された場合、ステップＳ１１０３へ進む。ステップＳ１１０３において、カメラ制御部２１２は、フォーカスレンズ１０３の制御状態（焦点調節動作の制御状態、駆動モード）を判定する。ステップＳ１１０３にて制御状態（駆動モード）がターゲット駆動であると判定された場合、ステップＳ１１０４へ進む。ステップＳ１１０４において、カメラ制御部２１２は、高域および中域（高域＋中域）の検出特性を設定する。一方、ステップＳ１１０３にて制御状態がデフォーカス駆動またはサーチ駆動であると判定された場合、ステップＳ１１０５へ進む。ステップＳ１１０５において、カメラ制御部２１２は、中域および低域（中域＋低域）の検出特性を設定する。
【００７９】
複数の焦点検出領域を設定した場合において、全ての焦点検出領域に対して全ての検出特性（すなわち、高域＋中域＋低域のＡＦ用信号）を用いて焦点検出を行おうとすると、所定の処理時間内に全ての評価帯域に関する相関演算を行うことは困難である。一方、所定の処理時間で相関演算を完了するために高域＋中域または中域＋低域のＡＦ用信号を用いて焦点検出を行うと、焦点検出精度が低下し、または、焦点調整動作に時間を要する可能性がある。しかし、本実施形態のように、特に焦点調整動作の制御に直結する主領域に設定する検出特性（ＡＦ用信号の評価帯域）を、高域＋中域＋低域に設定することにより、安定的に高速かつ高精度な焦点調節動作を実現することが可能となる。
【００８０】
本実施形態によれば、対象となる焦点検出領域が主領域であるか否かに応じて、ＡＦ用信号の検出特性を適切に設定することができる。このため本実施形態によれば、安定的に高速かつ高精度な焦点調節動作を実現可能となる。
【００８１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、撮影条件とＡＦ用像信号の状態との少なくとも一方に応じて第２デフォーカス閾値を設定（変更）する点で、第１の実施形態と異なる。
【００８２】
図１２を参照して、本実施形態における焦点調節動作（フォーカス制御）について説明する。図１２は、本実施形態における焦点調節動作の手順を示すフローチャートである。図１２は、図４のステップＳ４０８とステップＳ４０９との間にステップＳ４２０が挿入されている点でのみ図４と異なるため、ステップＳ４２０以外のステップの説明は省略する。
【００８３】
ステップＳ４０８にて信頼性が第１信頼性閾値以上であると判定された場合、ステップＳ４２０へ進む。ステップＳ４２０において、ＡＦ制御部２１２２は第２デフォーカス閾値を設定する。通常、第２デフォーカス閾値は、算出されたデフォーカス量に基づいて決定され、前述の評価帯域をデフォーカス量の検出範囲の狭い高域に切り替えた場合でもデフォーカス量を検出可能なデフォーカス範囲の最高値を設定することが好ましい。ただし、本実施形態では、撮影条件やＡＦ用像信号の状態に応じて適切な値を設定することにより、ターゲット駆動（ステップＳ４１２）とデフォーカス駆動（ステップＳ４１３）とを効果的に切り替えてＡＦ動作の精度と速度を両立することを目的の一つとする。本実施形態では、撮像条件として、焦点距離や絞り（絞り径）の状態に応じて決まる、合焦状態に至るまでの像面移動量を用いる。そして、合焦状態に至るまでの像面移動量所定値よりもが大きく、且つ、二像の一致度、像ずれ量の急峻性、二像の信号レベルなどのＡＦ用像信号の状態が良好である場合、通常の撮影条件に対して第２デフォーカス閾値を大きく設定する。なお、このとき対象とする撮影条件は、明るさや手振れ状態など、必要に応じて適宜追加しても構わない。
【００８４】
このように、本実施形態では、撮影条件やＡＦ用像信号の状態に応じて適切な第２デフォーカス閾値を設定する。これにより、ターゲット駆動（ステップＳ４１２）とデフォーカス駆動（ステップＳ４１３）とを効果的に切り替えてＡＦ動作の精度と速度を両立することが可能となる。
【００８５】
図１３は、図１２を参照して説明した焦点調節動作における信頼性と検出デフォーカス量との関係の説明図である。図１３（ａ）は像面移動量（所定条件における像面移動量）が通常の場合（第１撮影状態）、図１３（ｂ）は図１３(a)よりも像面移動量が大きい場合（第２撮影状態）をそれぞれ示している。図１３（ａ）、（ｂ）において、横軸は信頼性を表し、合焦状態に近づいて信頼性が高くなるにしたがって値が大きくなる。縦軸は検出デフォーカス量を表し、合焦状態に近づいて検出デフォーカス量が小さくなるにしたがって値が小さくなる。
【００８６】
前述のとおり、フォーカスレンズ１０３の駆動状態は信頼性と検出デフォーカス量とに応じて決定される。一般的には、大きくボケた左上の状態からサーチ駆動（ステップＳ４１４）、デフォーカス駆動（ステップＳ４１３）、ターゲット駆動（ステップＳ４１２）の順に状態遷移を行い、最終的にピントの合った右下の状態で合焦停止（ステップＳ４１１）となる。本実施形態では、ステップＳ４２０にて説明したように、焦点距離や絞りの状態などに応じて合焦状態に至るまでの像面移動量が大きい場合、第２デフォーカス閾値を大きくする。これにより、デフォーカス駆動（ステップＳ４１３）からターゲット駆動（ステップＳ４１２）への移行条件を緩和し、合焦時間の短縮を図ることが可能となる。
【００８７】
このように各実施形態において、制御装置は、算出手段（ＡＦ信号処理部２０４）および焦点調節手段（カメラ制御部２１２）を有する。算出手段は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束（撮像素子２０１からの出力信号）に対応する第１信号（Ａ像信号に対応する信号）および第２信号（Ｂ像信号に対応する信号）に基づいてデフォーカス量を算出する。焦点調節手段は、デフォーカス量に基づいて焦点調節動作（フォーカス制御）を行う。また焦点調節手段は、焦点調節動作の種類に応じて、算出手段による第１信号および第２信号の検出特性を変更する。
【００８８】
好ましくは、検出特性は、算出手段がデフォーカス量の算出に用いる第１信号および第２信号の周波数帯域（評価帯域）に関する特性を含む。評価帯域の変更は、算出手段において第１信号および第２信号に適用されるフィルタ（高域、中域、低域などのフィルタ帯域）を変更することで実現可能である。より好ましくは、焦点調節手段は、焦点調節動作の種類として、焦点調節動作を行う複数の駆動モード（図５に示される複数の制御状態）から一つの駆動モードを選択的に設定する。複数の駆動モードは、第１駆動モード（ターゲット駆動）および第２駆動モード（デフォーカス駆動またはサーチ駆動）を含む。第１駆動モードは、撮像光学系のフォーカスレンズの停止中に取得された第１信号および第２信号を用いて焦点調節動作を行う駆動モードである。第２駆動モードは、フォーカスレンズの駆動中に取得された第１信号および第２信号を用いて焦点調節動作を行う駆動モードである。焦点調節手段は、駆動モードに応じて検出特性を変更する。より好ましくは、算出手段は、デフォーカス量に応じて複数の駆動モードから一つの駆動モードを選択する（Ｓ４０９〜Ｓ４１４）。また好ましくは、算出手段は、第１信号および第２信号に関する信頼性を算出し、焦点調節手段は、信頼性に応じて複数の駆動モードから一つの駆動モードを選択する（Ｓ４０７、Ｓ４０８、Ｓ４１１〜Ｓ４１４）。
【００８９】
好ましくは、焦点調節手段は、周波数帯域として、第１駆動モードにおける第１周波数帯域（高域＋中域）を、第２駆動モードにおける第２周波数帯域（中域＋低域）よりも高くなるように設定する。また好ましくは、検出特性は、第１信号および第２信号を検出する焦点検出領域の数を含む（図５）。より好ましくは、焦点調節手段は、第１駆動モードにおける焦点検出領域の数を、第２駆動モードにおける焦点検出領域の数よりも小さくなるように設定する（図５）。
【００９０】
好ましくは、焦点調節手段は、第１信号および第２信号を検出するための複数の焦点検出領域を設定する。そして焦点調節手段は、焦点調節動作の種類として、複数の焦点検出領域のうち検出特性の設定対象となる焦点検出領域の種類（焦点検出領域が主領域であるか否か）に応じて検出特性を変更する（Ｓ１１０１〜Ｓ１１０５）。より好ましくは、焦点調節手段は、複数の焦点検出領域から主領域を決定し、複数の焦点検出領域のうち主領域と他の領域との間で検出特性を変更する（Ｓ１１０１〜Ｓ１１０５）。より好ましくは、主領域に関する検出特性としての周波数帯域は、他の領域に関する周波数帯域よりも広い（Ｓ１１０２、Ｓ１１０４、Ｓ１１０５）。
【００９１】
好ましくは、焦点調節手段は、複数の駆動モードから一つの駆動モード（デフォーカス駆動）を選択するためのデフォーカス量の閾値（第２デフォーカス閾値）を、撮像光学系の状態に基づいて変更する。より好ましくは、撮像光学系は、第１撮影状態（図１３（ａ））と、所定条件における像面移動量が第１撮影状態よりも大きい第２撮影状態（図１３（ｂ））とを有する。そして焦点調節手段は、第２撮影状態でのデフォーカス量の閾値（第２デフォーカス閾値）を第１撮影状態でのデフォーカス量の閾値よりも大きくする。より好ましくは、第２撮影状態は、第１撮影状態よりも焦点距離が長い。また好ましくは、第２撮影状態は、第１撮影状態よりも絞り径が小さい。
【００９２】
（その他の実施形態）
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。
【００９３】
各実施形態によれば、安定的に高速かつ高精度な焦点調節が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
２０４  ＡＦ信号処理部（算出手段）
２１２  カメラ制御部（焦点調節手段）
【図１】
2018028654.tif 000009
【図２】
2018028654.tif 000010
【図３】
2018028654.tif 000011
【図４】
2018028654.tif 000012
【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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