(57)【要約】【課題】焦点調節装置において、信頼性の評価の精度を高くして安定したＡＦ制御を行う。【解決手段】焦点調節装置である撮像装置１０１は、フォーカスレンズの互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束のそれぞれに対応する二像の信号を生成する信号生成手段と、二像の信号の位相差から二像のずれ量を計算する二像ずれ量計算手段と、二像の相関変化量の変化の急峻度を計算する急峻度計算手段と、急峻度を正規化する急峻度正規化手段と、正規化された急峻度に基づいて二像のずれ量の信頼性を評価する評価手段とを有する。【選択図】図１０
2018045101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズの互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束のそれぞれに対応する二像の信号を生成する信号生成手段と、
前記二像の信号の位相差から前記二像のずれ量を計算する二像ずれ量計算手段と、
前記二像の相関変化量の変化の急峻度を計算する急峻度計算手段と、
前記急峻度を正規化する急峻度正規化手段と、
正規化された前記急峻度に基づいて前記二像のずれ量の信頼性を評価する評価手段と、
を有することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記二像のずれ量に基づいてデフォーカス量を計算するデフォーカス量計算手段と、
正規化された前記急峻度を前記デフォーカス量の標準偏差に変換する変換手段と、をさらに備え、
前記評価手段は、前記デフォーカス量の標準偏差に基づいて前記デフォーカス量計算手段により計算された前記デフォーカス量の信頼性を評価することで、前記二像のずれ量の信頼性を評価することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記デフォーカス量計算手段は、前記二像の信号のそれぞれについて所定の周波数帯域の信号成分を抽出する１つ以上のフィルタを有し、
抽出した前記二像の信号の所定の周波数帯域の信号成分から前記デフォーカス量を計算することを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
前記急峻度正規化手段が前記急峻度の正規化の演算に用いる係数は、前記フィルタにより抽出される信号成分の周波数帯域に応じて設定されていることを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記信号生成手段は撮像素子をさらに有し、
前記急峻度正規化手段は、前記撮像素子のセンサゲインに応じて前記急峻度を正規化することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項６】
前記二像の信号のそれぞれを加算平均する加算平均手段をさらに有し、
前記急峻度正規化手段は、前記加算平均手段が前記二像の信号のそれぞれを加算平均する際のライン数に応じて、前記急峻度を正規化することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項７】
前記二像の信号の相関量の波形を加算する相関変化量加算手段をさらに有し、
前記急峻度正規化手段は、前記相関変化量加算手段が前記二像の信号の相関量の波形を加算する際の加算数に応じて前記急峻度を正規化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項８】
前記正規化手段は、被写体のコントラストを示すコントラスト値に応じて前記急峻度を正規化することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項９】
前記コントラスト値は、前記二像の信号を加算平均した出力の最大値と最小値の差を前記最大値で除算して算出した値であることを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
【請求項１０】
前記デフォーカス量の標準偏差について、値が大きい順に第１の標準偏差閾値と第２の標準偏差閾値と第３の標準偏差閾値とを有しており、
前記評価手段は、
前記デフォーカス量の標準偏差が前記第１の標準偏差閾値より大きい場合には、前記信頼性の段階が、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量は信頼できない第０の段階であると評価し、
前記デフォーカス量の標準偏差が前記第１の標準偏差閾値以下で前記第２の標準偏差閾値より大きい場合には、前記信頼性の段階が、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量は信頼できないが、検出したデフォーカスの方向は信頼できる第１の段階であると評価し、
前記デフォーカス量の標準偏差が前記第２の標準偏差閾値以下で前記第３の標準偏差閾値より大きい場合には、前記信頼性の段階が、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量は信頼できる第２の段階であると評価し、
前記デフォーカス量の標準偏差が前記第３の標準偏差閾値以下である場合には、前記信頼性の段階が、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量は信頼でき、かつ、前記フォーカスレンズを合焦させることができる第３の段階であると評価することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１１】
前記評価手段は、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量が所定のデフォーカス量閾値より大きい場合には、前記デフォーカス量計算手段が計算した前記デフォーカス量は信頼できないと評価することを特徴とする請求項２から４、１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１２】
前記評価手段は、正規化した前記急峻度が所定の急峻度閾値以下である場合には、前記二像のずれ量計算手段が計算した前記二像のずれ量は信頼できないと評価することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１３】
前記評価手段は、前記二像のずれ量の標準偏差が前記二像のずれ量よりも大きい場合には、前記二像のずれ量計算手段が計算した前記二像のずれ量は信頼できないと評価することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１４】
前記評価手段は、前記二像のずれ量の標準偏差が前記二像のずれ量よりも大きい場合には、前記二像のずれ量の前記信頼性の段階を、前記標準偏差に応じて評価した前記二像のずれ量の段階よりも低くすることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１５】
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段をさらに有し、
前記フォーカスレンズ駆動手段は、前記評価手段により計算された前記二像のずれ量は信頼できないと評価された場合にはフォーカスレンズの駆動量を固定し、前記二像のずれ量は信頼できると評価された場合には前記二像のずれ量に応じて前記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１６】
前記デフォーカス量と前記デフォーカス量の標準偏差を正規化する標準偏差正規化手段をさらに有し、
前記評価手段は、前記デフォーカス量の信頼性を、前記標準偏差正規化手段により正規化された前記標準偏差に応じて評価することを特徴とする請求項２から４、１０、１１のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１７】
フォーカスレンズの互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束のそれぞれに対応する二像の信号を生成する信号生成ステップと、
前記二像の信号の位相差から前記二像のずれ量を計算する二像ずれ量計算ステップと、
前記二像の相関変化量の変化の急峻度を計算する急峻度計算ステップと、
前記急峻度を正規化する急峻度正規化ステップと、
正規化された前記急峻度に基づいて前記二像のずれ量の信頼性を評価する評価ステップと、
を有することを特徴とする焦点調節方法。
【請求項１８】
焦点調節装置のコンピュータを、請求項１から１６のいずれか１項に記載の各手段として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置、焦点調節方法、プログラムに関する。特に、位相差検出方式の焦点調節装置および焦点調節方法と、この焦点調節方法を実行するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式の焦点調節装置は、撮像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束をセンサ上に結像させ、得られた一対の視差画像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を計算する（相関演算）。そして、フォーカスレンズを、このデフォーカス量に相当する移動量だけ移動させることで、撮像光学系の合焦状態を得る（特許文献１参照）。この際、算出したデフォーカス量の信頼性を評価することで、高品質なフォーカスレンズ駆動を行う。特許文献２には、相関変化量の傾き及び被写体像の一致度を用いてデフォーカス量の信頼性を評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０５４２４２号公報
【特許文献２】特開２００７−５２２０６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、相関変化量の傾き及び被写体像の一致度を用いてデフォーカス量の信頼性を評価すると、信頼性が、撮像装置の設定（絞り値等）や被写体（輝度やコントラスト）によって評価値が変化し、正しく評価できないことがあるという課題が、本発明の発明者によって見出された。この課題のため、信頼性の評価の精度を高くして安定したＡＦ制御を行うことが難しい場合がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、信頼性の評価の精度を高くして安定したＡＦ制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、フォーカスレンズの互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束のそれぞれに対応する二像の信号を生成する信号生成手段と、前記二像の信号の位相差から前記二像のずれ量を計算する二像ずれ量計算手段と、前記二像の相関変化量の変化の急峻度を計算する急峻度計算手段と、前記急峻度を正規化する急峻度正規化手段と、  正規化された前記急峻度に基づいて前記二像のずれ量の信頼性を評価する評価手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、信頼性の評価の精度を高くして安定したＡＦ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明におけるカメラ及びレンズの構成を示すブロック図である。
【図２】撮像光学系の瞳と撮像素子が受光する光の関係を示す模式図である。
【図３】撮像処理の例を示すフローチャートである。
【図４】静止画撮影処理の例を示すフローチャートである。
【図５】焦点検出処理の例を示すフローチャートである。
【図６】測距領域の例を模式的に示す図である。
【図７】測距領域から得られる像信号の例を模式的に示す図である。
【図８】相関量波形の例を示す図である。
【図９】相関変化量波形の例を示す図である。
【図１０】信頼性評価の例を示すフローチャートである。
【図１１】デフォーカス量とフォーカスレンズの駆動方向を示す図である。
【図１２】フィルタと信頼性の対応を示す表である。
【図１３】ｍａｘｄｅｒと二像ずれ量の標準偏差の関係の例を示すグラフである。
【図１４】ｍａｘｄｅｒの正規化の例を示すフローチャートである。
【図１５】ｍａｘｄｅｒと二像ずれ量の標準偏差の近似線の関係の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、焦点調節装置の例として、撮像面位相差方式の撮像装置を例に示す。撮像装置は、被写体を撮影して、動画や静止画のデータをテープや固体メモリや光ディスクや磁気ディスクなどの各種メディアに記録可能である。撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどである。ただし、焦点調節装置の種類はこれらの撮像装置に限定されるものではない。また、以下に説明する実施形態は単なる例示であり、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。
【００１０】
＜撮像装置の構成例＞
まず、撮像装置１０１（焦点調節装置）の構成例について、図１を参照して説明する。図１は、撮像装置１０１の構成例を示すブロック図である。レンズユニット１１１（撮像レンズ）は、光学部材として、固定レンズ１１２と、絞り１１３と、フォーカスレンズ１１４とを備えている。そして、これらの光学部材が撮影光学系を形成する。フォーカスレンズ１１４は、焦点調節用レンズである。図１にはおいては、フォーカスレンズ１１４を単レンズで簡略的に示されているが、通常は複数のレンズで構成される。絞り制御部１１５は、絞り１１３を駆動することにより、絞り１１３の開口径を調整して撮影時の光量調節を行う。フォーカス制御部１１６は、レンズユニット１１１のピント方向（光軸方向）のずれ量に基づいて、フォーカスレンズ１１４を駆動する駆動量を決定する。そして、フォーカス制御部１１６は、フォーカスレンズ１１４を駆動することにより、焦点調節を行う。フォーカス制御部１１６によるフォーカスレンズ１１４の制御により、自動焦点調節制御が実現される。レンズ制御部１１７は、絞り制御部１１５やフォーカス制御部１１６を制御する。
【００１１】
レンズユニット１１１に入射した光束は、レンズユニット１１１に含まれる光学部材を介して信号生成手段の例である撮像素子１２１の受光面上に結像する。撮像素子１２１は、受光面上に結像した光束（すなわち、被写体像（光学像））を信号電荷に変換する素子（デバイス）である。撮像素子１２１は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどにより構成される。撮像素子１２１の各画素の各光電変換素子に蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ１２２が出力する駆動パルスにより、信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子１２１から順次読みだされる。
【００１２】
ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３は、撮像素子１２１から読み出された撮像信号および撮像面位相差方式（後述）の焦点検出用信号に対し、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、センサゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３は、撮像信号を撮像信号処理部１２４に出力し、撮像面位相差方式の焦点検出用の信号を焦点検出用信号処理部１２５に出力する。焦点検出用信号処理部１２５は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３から出力された焦点検出用の一対（２つ）の像信号に対して相関演算を行い、二像ずれ量、信頼性情報（一致度、急峻度）を計算する。なお、信頼性情報については後述する。また、焦点検出用信号処理部１２５は、撮像画面内に、焦点検出を行う焦点検出領域６０２の設定や配置を行う。
【００１３】
ここで、図２を参照して撮像素子１２１について説明する。撮像素子１２１は、光軸２０９の方向視において、２次元的に配列されたｍ×ｎ個の画素を有しており、これらの画素が画素アレイ６０１を形成している。なお、図２は、撮像素子１２１を光軸２０９に平行な断面２０１を示しているため、各画素２０２が一次元的に配列されるように見えるが、実際には画素アレイ６０１は、２次元的にされた所定の数の画素からなる。各画素２０２は、マイクロレンズ２０３と二つの光電変換素子２０４，２０５を有している。撮像光学系の瞳２０６の異なる２つの瞳領域２０７と瞳領域２０８を通過した光束は、光軸２０９を中心に各画素２０２に配置されたマイクロレンズ２０３を介して、画素に設けられた２つの光電変換素子２０４，２０５のそれぞれに入射する。そして、各画素の２つの光電変換素子２０４，２０５は、入射した光束に応じた電荷信号を生成する。
【００１４】
このような構成であると、１つの画素において、撮像信号と、撮像面位相差検出方式による自動焦点調節に用いる焦点検出用信号との２つの信号を生成可能である。すなわち、２つの光電変換素子２０４，２０５の信号電荷を加算することで、撮像信号を生成することができる。撮像信号処理部１２４は、撮像素子１２１から読み出された撮像信号から、画像信号（画像データ）を生成する。また、焦点検出用信号処理部１２５は、２つの光電変換素子２０４，２０５の出力を各々扱うことにより、視差の異なる一対（２つ）の画像（視差画像）を取得し、焦点検出の演算を行う。なお、焦点検出方法の詳細は後述する。本発明の実施形態では、２つの光電変換素子２０４，２０５の出力を加算して得られる画像（画像信号）をＡ＋Ｂ像、二つの光電変換素子２０４，２０５のそれぞれの出力から得られる画像（画像信号）をＡ像、Ｂ像と呼称する。なお、位相差信号の生成方法については上述の方法に限定されるものではなく、公知の各種方法を用いても良い。
【００１５】
また、撮像信号処理部１２４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３が出力した撮像信号から画像信号を生成し、バス１３１を介してＳＤＲＡＭ１３６に格納する。表示制御部１３２は、ＳＤＲＡＭ１３６に格納された画像信号を、バス１３１を介して読み出し、表示部１３３に表示させることができる。また、画像信号の記録を行う動作モードでは、記録媒体制御部１３４は、ＳＤＲＡＭ１３６に格納された画像信号を、記録媒体１３５に記録する。
【００１６】
ＲＯＭ１３７には、カメラ制御部１４０が撮像装置１０１の制御のために実行するコンピュータプログラムである制御プログラムおよび撮像装置１０１の制御に必要な各種データ等が格納されている。フラッシュＲＯＭ１３８には、ユーザ設定情報等の撮像装置１０１の動作に関する各種設定情報等が格納されている。
【００１７】
カメラ制御部１４０は、焦点検出用信号処理部１２５が計算して出力するデフォーカス量とデフォーカス量の信頼性に基づいて、フォーカスレンズ１１４の駆動量（以下、「レンズ駆動量」と称する）を決定する。信頼性は、計算したデフォーカス量がどの程度安定しているかを示す。例えば、信頼性は、同じ環境、同じ被写体に対して同じ設定で複数回にわたってデフォーカス量を計算した場合に、どの程度計算結果がばらつくか、を示すものとし、本発明の実施形態では、相関変化量の急峻度（以下、ｍａｘｄｅｒと記す）を用いて信頼性を評価する。本発明の実施形態では、カメラ制御部１４０は、デフォーカス量の信頼性が低い場合には、焦点検出用信号処理部１２５が計算して出力するデフォーカス量とは関係の無い固定値をレンズ駆動量に決定する。一方、デフォーカス量の信頼性が高い場合には、デフォーカス量をそのままレンズ駆動量に変換する。そして、レンズ駆動量はレンズ制御部１１７に送信され、さらにフォーカス制御部１１６に送信される。そして、フォーカス制御部１１６は、送信されたレンズ駆動量だけ、フォーカスレンズ１１４を駆動する。これにより、自動焦点調節制御（ＡＦ制御）が実現される。
【００１８】
この他、カメラ制御部１４０は、使用者（操作者）による操作、あるいは、一時的にＳＤＲＡＭ１３６に蓄積された画像データの画素信号の大きさに基づき、撮像素子１２１の蓄積時間、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３のゲインの設定値、タイミングジェネレータ１２２の設定値を決定する。
【００１９】
ＡＦ指示スイッチ１５０は、使用者（操作者）がＡＦ動作の実行を指示するためのスイッチである。撮影指示スイッチ１５１は、使用者が撮影の実行を指示するためのスイッチである。例えば、撮像装置１０１は、シャッターボタンを有しており、シャッターボタンの操作に連動するようにＡＦ指示スイッチ１５０と撮影指示スイッチ１５１が設けられる。シャッターボタンが押されていない状態では、ＡＦ指示スイッチ１５０と撮影指示スイッチ１５１はいずれもオフである。そして、シャッターボタンが半押し状態となるとＡＦ指示スイッチ１５０がオンになり、全押し状態となると撮影指示スイッチ１５１がオンになる。
【００２０】
カメラ制御部１４０は、コンピュータプログラムを実行するＣＰＵを有している。そして、カメラ制御部１４０のＣＰＵは、ＲＯＭ１３７に格納されているコンピュータプログラムである制御プログラムを読み出し、ＳＤＲＡＭ１３６に展開して実行する。これにより、後述する撮影処理を含む各種の処理が実行され、本発明の実施形態に係る自動焦点調節制御（ＡＦ制御）が実現される。
【００２１】
＜撮影処理の例＞
次に、撮像装置１０１の動作について、図３を参照して説明する。図３は、撮像装置１０１の撮影処理の例を示すフローチャートである。
【００２２】
ステップＳ３０１の「初期化処理」では、カメラ制御部１４０は、撮像装置１０１の初期化処理を行う。そして、ステップＳ３０２に進む。
【００２３】
ステップＳ３０２の「動画撮影モード？」では、カメラ制御部１４０は、撮像装置１０１の撮影設定が、動画撮影モードであるか静止画撮影モードであるかを判断する。動画撮影モードであると判断した場合（「Ｙ」の場合）はステップＳ３０３へ進み、静止画撮影モードであると判断した場合（「Ｎ」の場合）はステップＳ３０４へ進む。
【００２４】
ステップＳ３０３の「動画撮影処理」では、カメラ制御部１４０は、動画撮影処理を実行する。その後、ステップＳ３０５へ進む。なお、ステップＳ３０３の動画撮影処理の詳細は省略する。
【００２５】
ステップＳ３０４の「静止画撮影処理」では、カメラ制御部１４０は、静止画撮影処理を実行する。静止画撮影処理については後述する。そしてステップＳ３０５へ進む。
【００２６】
ステップＳ３０５の「撮影処理が停止されていない？」では、カメラ制御部１４０は、撮影処理が停止されていないかどうかを判断する。停止されていないと判断した場合（「Ｙ」の場合）にはＳ３０６へ進み、停止されたと判断した場合（「Ｎ」の場合）には撮影処理を終了する。撮影処理が停止された場合とは、例えば、撮像装置１０１の電源をオフにする操作がされた場合や、撮像装置１０１のユーザ設定処理や、撮影画像・動画の確認のための再生処理などといった、撮影以外の操作が行われたときである。
【００２７】
ステップＳ３０６の「撮影モードが変更された？」では、カメラ制御部１４０は、撮影モードが変更されたかどうかを判断する。そして、変更されたと判断した場合（「Ｙ」の場合）にはＳ３０１へ戻る。撮影モードが変更された場合は、カメラ制御部１４０は、ステップＳ３０１で初期化処理を行った上で、変更された撮影モードの処理を行う。変更されていないと判断した場合（「Ｎ」の場合）にはＳ３０２へ戻る。撮影モードが変更されていなければ、カメラ制御部１４０は、現在の撮影モードの処理を継続して行う。
【００２８】
＜静止画像撮影処理の例＞
次にステップＳ３０４の静止画撮影処理の内容について、図４を参照して説明する。図４は、図３のステップＳ３０４の静止画撮像処理の例を示すフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ４０１の「ＡＦ指示スイッチオン？」では、カメラ制御部１４０は、ＡＦ指示スイッチ１５０がオンであるかオフであるかの判断を行う。ＡＦ指示スイッチ１５０がオフであると判断した場合（「Ｎ」の場合）には、ステップＳ４０４に進む。オンであると判断した場合（「Ｙ」の場合）には、ステップＳ４０２に進む。
【００３０】
ステップＳ４０４の「撮影指示スイッチオン？」では、カメラ制御部１４０は、撮影指示スイッチ１５１がオンであるかオフであるかを判断する。撮影指示スイッチ１５１がオンであると判断した場合（「Ｙ」である場合）にはステップＳ４０５に進む。オフであると判断した場合（「Ｎ」である場合）には、ステップＳ４０７に進む。
【００３１】
ステップＳ４０５の「合焦停止状態ではない？」では、カメラ制御部１４０は、撮像装置１０１が合焦停止状態にあるかどうかを判断する。合焦停止状態とは、被写体に対するデフォーカス量が所定値以内にあり、被写体に焦点を合わせて撮影処理をする準備ができている状態をいうものとする。合焦停止状態でない場合（「Ｙ」である場合）には、ステップＳ４０２に進む。合焦停止状態である場合（「Ｎ」である場合）にはステップＳ４０６に進む。
【００３２】
ステップＳ４０２の「焦点検出処理」では、カメラ制御部１４０は、焦点検出用信号処理部１２５から出力されるデフォーカス量とデフォーカス量の信頼性に基づいて、レンズ駆動量を決定する。焦点検出処理の内容については後述する。決定したレンズ駆動量は、レンズ制御部１１７に送信される。そしてステップＳ４０３に進む。
【００３３】
ステップＳ４０３の「フォーカスレンズ駆動」では、レンズ制御部１１７はフォーカス制御部１１６を制御し、カメラ制御部１４０から送信されたレンズ駆動量（ステップＳ４０２で決定されたレンズ駆動量）となるように、フォーカスレンズ１１４を駆動する。そして、静止画撮影処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ４０６の「撮影処理」では、カメラ制御部１４０は、撮影処理を行う。すなわち、ステップＳ４０６に進んだ場合とは、ステップＳ４０４で撮影指示スイッチ１５１がオンであると判断され、ステップＳ４０５で合焦停止状態であると判断された場合であり、被写体に焦点が合っている場合である。したがって、この場合には、撮像装置１０１は、撮影処理を実行する。例えば、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３は、撮像素子１２１から読み出された撮像信号に対して前述の処理を実行して撮像信号処理部１２４に出力する。撮像信号処理部１２４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３が出力した撮像信号から画像信号を生成し、バス１３１を介してＳＤＲＡＭ１３６に格納する。記録媒体制御部１３４は、ＳＤＲＡＭ１３６に格納された画像信号を、記録媒体１３５に記録する。そして、ステップＳ４０７に進む。
【００３５】
ステップＳ４０７の「合焦停止状態を解除」では、カメラ制御部１４０は、合焦停止状態を解除する。そして、静止画撮影処理を終了する。
【００３６】
＜焦点検出処理の例＞
次に、ステップＳ４０２の焦点検出処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、焦点検出処理の例を示すフローチャートである。
【００３７】
Ｓ５０１の「焦点検出領域設定」では、焦点検出用信号処理部１２５は、撮像画面内に２次元的に配置した焦点検出領域６０２から、任意の範囲の焦点検出領域６０２を設定する（図６参照）。そして、ステップＳ５０２に進む。
【００３８】
ステップＳ５０２の「像データ取得」では、焦点検出用信号処理部１２５は、設定した焦点検出領域６０２について、撮像素子１２１から焦点検出用の一対（２つ）の像信号（Ａ像、Ｂ像）を取得する。
【００３９】
ステップＳ５０３の「垂直方向の行加算平均」では、焦点検出用信号処理部１２５は、取得した一対の像信号について、ノイズの影響を軽減するために垂直方向に行加算平均する。ここで、垂直方向とは、撮像素子１２１の垂直信号線（垂直伝送経路）の延伸方向をいうものとする。本発明の実施形態では、連写モードなど高速で演算処理を行いたい場合には垂直方向の行加算数を減らし、暗い場所など信号ノイズが目立つシーンでは垂直方向の行加算数を増やす。そしてステップＳ５０４に進む。
【００４０】
ステップＳ５０４の「被写体コントラスト値演算」では、焦点検出用信号処理部１２５は、以下の式（１）で定義される被写体コントラスト値ＣＮＴを計算する。
【００４１】
【数１】
2018045101.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｐｅａｋは垂直方向に加算平均した波形の最大値（最大出力値）を示す変数であり、Ｂｏｔｔｏｍは垂直方向に加算平均した波形の最小値（最少出力値）を示す変数である。焦点検出用信号処理部１２５は、式（１）で示すように、垂直方向に加算平均した波形の最大値と最小値の差を、最大値で除算することに被写体コントラスト値ＣＮＴを計算する。被写体コントラスト値ＣＮＴは、デフォーカス量の信頼性を評価する際に使用される。
【００４３】
ステップＳ５０５の「フィルタ処理」では、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５０３で垂直方向に行加算平均した信号から所定の周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタ処理を行う。本発明の実施形態では、抽出する周波数帯域が互いに異なる３種類のフィルタ（低周波数帯域フィルタ、中周波数帯域フィルタ、高周波数帯域フィルタ）を予め準備してある。そして、それぞれのフィルタを使って算出したデフォーカス量のうち、いずれのデフォーカス量を使用するかは、被写体のボケ具合等に応じて切り替える。低周波数帯域フィルタを使用すると、被写体のエッジが崩れている大ボケ被写体に対して測距性能（デフォーカス量の計算性能）が高くなる。高周波数帯域フィルタを使用すると、被写体のエッジが立っている合焦点近傍にて精度高く測距できる（デフォーカス量の計算の精度を高くできる）。なお、３種類をフィルタを使用する構成に限定されるものではなく、少なくとも１種類以上のフィルタを使用する構成であればよい。
【００４４】
Ｓ５０６の「像信号間の層間量ＣＯＲを算出」では、焦点検出用信号処理部１２５は、取得した一対（２つ）の像信号（すなわち、フィルタ処理により抽出された所定の周波数帯域の信号成分）間の相関量ＣＯＲを計算する。本発明の実施形態では、この計算を「相関演算」と称する。なお、焦点検出用信号処理部１２５は、相関演算を、焦点検出領域内における垂直方向の加算平均後の各走査ラインのそれぞれについて行う。
【００４５】
ステップＳ５０７の「相関量ＣＯＲ加算」では、焦点検出用信号処理部１２５は、焦点検出領域内の相関量ＣＯＲの波形を加算する（相関変化量加算手段）。
【００４６】
ステップＳ５０８の「相関変化量算出」では、焦点検出用信号処理部１２５は、相関量ＣＯＲから相関変化量を計算する。
【００４７】
ステップＳ５０９の「ｍａｘｄｅｒ、像ずれ量算出」では、焦点検出用信号処理部１２５は、算出した相関変化量に基づいて２像（Ａ像とＢ像）のずれ量を計算する（二像ずれ量計算手段）。さらに、焦点検出用信号処理部１２５は、相関変化量の変化の急峻度（以下、ｍａｘｄｅｒと記す）とを算出する（急峻度計算手段）。
【００４８】
ステップＳ５１０の「デフォーカス量算出変換」では、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５０９で算出した２像のずれ量に所定の換算係数を乗算することで、デフォーカス量を算出する（デフォーカス量計算手段）。この際に使用する換算係数は、絞り１１３の絞り値、レンズの射出瞳距離、撮像素子１２１の個体情報、焦点検出領域６０２を設定する座標によって決定される係数であり、あらかじめＲＯＭ１３７に格納されている。そして、焦点検出用信号処理部１２５は、算出したデフォーカス量を絞り１１３の絞り値Ｆと許容錯乱円δで除算して正規化することで、絞り値Ｆの依存性をなくす。
【００４９】
ステップＳ５１１の「信頼性評価」では、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５０９で算出したｍａｘｄｅｒ（急峻度）に基づいて、ステップＳ５１０で算出したデフォーカス量の信頼性を評価する。なお、このステップＳ５１１の信頼性評価の処理の内容については後述する。
【００５０】
ステップＳ５１２の「フィルタの種類分演算したか？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、テップＳ５０５〜Ｓ５１１の処理を、予め準備してある３種類のフィルタ（低周波数帯域フィルタ、中周波数帯域フィルタ、高周波数帯域フィルタ）のすべてについて実行したかどうかを判断する。まだ実行していないフィルタが残っている場合（「Ｎ」の場合）には、ステップＳ５０５に戻り、まだ実行していないフィルタについてステップＳ５０５〜Ｓ５１１の処理を実行する。全ての種類のフィルタについて実行した場合（「Ｙ」の場合）には、この焦点検出処理を終了する。
【００５１】
ここで、焦点検出処理の詳細について、図６〜図９を参照して説明する。
【００５２】
図６は、焦点検出領域６０２の例を模式的に示す図である。図６では、撮像素子１２１の画素アレイ６０１上での焦点検出領域６０２の例を示している。なお、画素アレイ６０１条には複数の焦点検出領域６０２が二次元的に配列されており、焦点検出用信号処理部１２５は、使用者の操作等に応じて選択して用いる。焦点検出領域６０２の両側のシフト領域６０３は、相関演算に必要な領域である。このため、焦点検出領域６０２とシフト領域６０３とを合わせた画素領域６０４が、相関演算に必要な画素領域となる。図６中のｐ，ｑ，ｓ，ｔは、それぞれ、水平方向（ｘ軸方向）での座標を表し、ｐとｑはそれぞれ画素領域６０４の始点と終点のｘ座標を、ｓとｔはそれぞれ焦点検出領域６０２の始点と終点のｘ座標を示している。
【００５３】
図７は、焦点検出領域６０２から得られる一対の像信号の例を模式的に示す図である。なお、図７は、フィルタ処理を行った焦点検出用の一対の像信号の例を示す。一方の像信号Ａ７０１を実線で示し、他方の像信号Ｂ７０２を破線で示す。そして、図７（ａ）はシフト前の像信号Ａ７０１，Ｂ７０２を示し、図７（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、像信号Ａ７０１，Ｂ７０２を図７（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。一対の像信号Ａ７０１，Ｂ７０２の相関量を計算する際には、像信号Ａ７０１と像信号Ｂ７０２の両方を矢印の方向に１ビットずつシフトする。
【００５４】
相関量の算出方法は、次のとおりである。まず、図７（ｂ），（ｃ）に示すように像信号Ａ７０１，Ｂ７０２をそれぞれ任意の定数ビットずつシフトして、像信号Ａ７０１，Ｂ７０２の差の絶対値の和を算出する。本発明の実施形態では、シフトするビット幅と総シフト量を使用するフィルタに応じて切り替える。低周波数帯域フィルタの使用時は、大ボケ被写体の測距を目的としているため、高周波数帯域フィルタ使用時に比較して総シフト量を大きくし、演算時間を減らすためにシフトするビット幅を大きくする。一方、高周波数帯域フィルタ使用時は、精度高く測距を行うため、低周波数帯域フィルタ使用時にに比較してシフトするビット幅を小さくし、演算時間を減らすために総シフト量を小さくする。
【００５５】
相関量ＣＯＲは以下の式（２）によって算出できる。ここで、総シフト量をｉとし、最小シフト量をｐ−ｓとし、最大シフト量をｑ−ｔとし、ｘを焦点検出領域６０２の開始座標とし、ｙを焦点検出領域６０２の終了座標とする。なお、（ｐ−ｓ）＜ｉ＜（ｑ−ｔ）である。
【００５６】
【数２】
2018045101.tif 000004
【００５７】
図８（ａ）は、シフト量と相関量ＣＯＲとの関係（相関量波形）の例を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）の極値付近８０３の拡大図であり、符号８０４で示す曲線は、相関量波形８０１のうちの極値付近８０３の部分である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量ＣＯＲを示す。図８（ａ）に示すように、相関量波形８０１はシフト量に応じて変化する。相関量波形８０１に含まれる複数の極値付近８０２，８０３のうち、もっとも値が小さい極値付近８０３に対応するシフト量において、一対の像信号Ａ，Ｂの一致度である二像一致度が最も高くなる。
【００５８】
相関変化量の算出方法は、次のとおりである。焦点検出用信号処理部１２５は、図８（ａ）に示した相関量波形８０１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。シフト量をｉとし、最小シフト量をｐ−ｓとし、最大シフト量をｑ−ｔとすると、相関変化量ΔＣＯＲは以下の式（３）によって算出することができる。なお、｛（ｐ−ｓ＋１）＜ｉ＜（ｑ−ｔ−１）｝である。
【００５９】
【数３】
2018045101.tif 000005
【００６０】
図９（ａ）は、シフト量と相関変化量ΔＣＯＲとの関係（相関変化量波形）の例を示す図である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量ΔＣＯＲを示す。相関変化量９０１は、シフト量とともに変化する。図９（ａ）では、相関変化量９０１が、符号９０２，９０３で示す部分で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称し、一対の像信号Ａ，Ｂの二像一致度が最も高くなる。したがって、ゼロクロスを与えるシフト量が二像ずれ量となる。
【００６１】
図９（ｂ）は、図９（ａ）中の符号９０２で示す部分の拡大図である。符号９０４で示す線は、相関変化量９０１の一部分である。ここで、この図９（ｂ）を用いて二像ずれ量ＰＲＤの算出方法について説明する。
【００６２】
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、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとの相似の関係から、以下の式（４）によって算出することができる。
【００６３】
【数４】
2018045101.tif 000006
【００６４】
整数部分βは、図９（ｂ）から以下の式（５）によって算出することができる。
【００６５】
【数５】
2018045101.tif 000007
【００６６】
そして、αとβの和から、二像ずれ量ＰＲＤを算出することができる。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、相関変化量ΔＣＯＲに複数のゼロクロスが存在する場合は、その付近でのｍａｘｄｅｒが最も大きいゼロクロスを、第１のゼロクロスとする。ｍａｘｄｅｒは焦点検出の行い易さを示す指標であり、値が大きいほど精度良い焦点検出を行い易い点であることを示す。ｍａｘｄｅｒは、以下の式（６）によって算出することができる。なお、ΔＣＯＲ［ｋ−１］は、シフト量ｋ−２〜ｋの間の相関変化量であり、ΔＣＯＲ［ｋ］は、シフト量ｋ−１〜ｋ＋１の間の相関変化量である。
【００６８】
【数６】
2018045101.tif 000008
【００６９】
このように、本発明の実施形態では、相関変化量に複数のゼロクロスが存在する場合には、そのｍａｘｄｅｒに基づいて第１のゼロクロスを決定する。そして、この第１のゼロクロスを与えるシフト量を、二像ずれ量ＰＲＤとする。
【００７０】
＜信頼性評価＞
次に、ステップＳ５１１の信頼性評価（図５参照）について、図１０〜図１５を参照して説明する。前述のとおり、信頼性は、例えば、同じ環境、同じ被写体に対して同じ設定で複数回にわたってデフォーカス量を計算した場合に、どの程度計算結果がばらつくか、を示す。このため、計算したデフォーカス量の信頼性が高い場合には、計算したデフォーカス量をレンズ駆動量に設定してフォーカスレンズ１１４を駆動した場合に、精度よく合焦させることができる。これに対して、信頼性が低い場合には、合焦の精度が低下する。
【００７１】
本発明の実施形態では、信頼性を低い順から順に、信頼性０（第０の段階）、信頼性１（第１の段階）、信頼性２（第２の段階）、信頼性３（第３の段階）の４段階で評価する例を示す。それぞれの信頼性の定義は以下の通りである。信頼性０は、検出したデフォーカス量のばらつきが大きく、デフォーカス量の信頼性が低く（信頼できず）、デフォーカスの方向の信頼性も低い（信頼できない）ことを意味する。信頼性１は、大ボケ被写体などに対してデフォーカス量の信頼性は低い（信頼できない）が、検出したデフォーカスの方向のみは使用可能であることを意味する。信頼性２は、計算したデフォーカス量の信頼性は高い（信頼できる）が、精度は低いことを意味する。信頼性３は、検出したデフォーカス量の信頼性が高く（信頼でき）、精度も高いため合焦させることができることを意味する。なお、信頼性の評価の段数は４段階に限定されるものではなく、任意の値に設定しても良い。
【００７２】
まず、図１０を参照して、信頼性評価の処理のフローについて説明する。図１０は、信頼性評価の処理を示すフローチャートである。
【００７３】
ステップＳ１００１の「ｍａｘｄｅｒ正規化」では、焦点検出用信号処理部１２５は、ｍａｘｄｅｒを撮影条件や被写体条件で正規化する（急峻度正規化手段）。ｍａｘｄｅｒを正規化する理由は信頼性の精度を高めるためであり、その詳細は後述する。そして、ステップＳ１００２に進む。
【００７４】
ステップＳ１００２の「デフォーカス量＞デフォーカス量閾値？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５１０で計算したデフォーカス量が、設定されているデフォーカス量閾値よりも大きいか否かを判断する。デフォーカス量閾値は、フィルタごとに、各フィルタのデフォーカス量の検出能力（総シフト量的に測距可能な限界距離）に応じて設定される。なお、デフォーカス量閾値は、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。計算されたデフォーカス量が設定したデフォーカス量閾値よりも大きい場合（「Ｙ」の場合）には、Ｓ１００３に進む。デフォーカス量がデフォーカス量閾値以下の時はＳ１００４に進む。
【００７５】
ステップＳ１００３の「信頼性０」では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の信頼性は低いと評価し、信頼性の評価段階を「信頼性０」とする。そして、信頼性評価の処理を終了する。
【００７６】
ステップＳ１００４の「正規化ｍａｘｄｅｒ≦正規化ｍａｘｄｅｒ閾値？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、Ｓ１００１で正規化したｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値以下（急峻度閾値以下）か否かを判断する。正規化ｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値以下であると判断した場合には、ステップＳ１００３に進む。正規化ｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値より大きいと判定された場合にはＳ１００５に進む。低輝度時の測距やコントラストが低い被写体に対する測距など、出力する信頼性を誤りやすい場面では、正規化ｍａｘｄｅｒが小さくなる。このため、正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を設定することで、誤った信頼性を出力することを防止している。ｍａｘｄｅｒは使用するフィルタによって特性が異なるため、フィルタごとに（抽出する信号成分の波長帯域ごとに）正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を設定している。なお、正規化ｍａｘｄｅｒ閾値は、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【００７７】
ステップＳ１００５の「二像ずれ量の標準偏差推定」では、焦点検出用信号処理部１２５は、正規化ｍａｘｄｅｒに基づいて、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（３σ）を推定する。正規化ｍａｘｄｅｒと二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差との間には負の相関があるため、正規化ｍａｘｄｅｒから二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差を推定することが可能である。なお、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差推定の原理については後述する。そして、ステップＳ１００６に進む。
【００７８】
ステップＳ１００６の「デフォーカス量の標準偏差算出」では、焦点検出用信号処理部１２５は、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（３σ）に所定の換算係数を乗算することで、デフォーカス量の標準偏差（３σ）を算出する。このように、ステップＳ１００５とＳ１００６において、焦点検出用信号処理部１２５は、正規化ｍａｘｄｅｒ（正規化された急峻度）をデフォーカス量の標準偏差（３σ）に変換する（変換手段）。ここで使用する換算係数は、焦点検出用画素列の長さおよび二像ずれ量をデフォーカス量に変換する係数である。この換算係数は、Ａ像とＢ像のズレ量である二像ずれ量ＰＲＤからデフォーカス量を算出する際に使用した換算係数と同様に、絞り１１３の絞り値、レンズの射出瞳距離、撮像素子１２１の個体情報、焦点検出領域６０２を設定する座標によって決定される。この換算係数は、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【００７９】
そして、このステップＳ１００６では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の標準偏差（３σ）を絞り値Ｆと許容錯乱円δで除算して正規化する（標準偏差正規化手段）。例えば、正規化されたデフォーカス量の標準偏差（３σ）は、（二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（３σ））×（換算係数（ｍｍ／ｂｉｔ）））／（（（絞り値（Ｆ値））×（許容錯乱円δ））で計算される。このように、デフォーカス量の標準偏差に所定の換算係数を乗じ、絞り値と許容錯乱円で除することにより、デフォーカス量の標準偏差（３σ）を正規化できる。なお、Ｆδ（絞り値×許容錯乱円）により正規化する代わりに、Ｆδ毎に閾値を設定して信頼性を評価してもよい。
【００８０】
本発明の実施形態では、正規化したデフォーカス量の標準偏差に基づいてデフォーカス量の信頼性を評価するが、正規化ｍａｘｄｅｒに基づいて二像のずれ量の信頼性を評価してもよい。その場合、二像ずれ量ＰＲＤからデフォーカス量へ変換するための換算係数毎に、各信頼性を与える閾値を設定する。さらに、ステップＳ１００６でＦδ（絞り値×許容錯乱円）により、正規化ｍａｘｄｅｒから取得されるデフォーカス量をさらに正規化したことを考慮して、換算係数とＦδの組み合わせ毎に閾値を設定することが好ましい。閾値は、正規化ｍａｘｄｅｒに対して設定してもよいし、正規化した二像のずれ量の標準偏差（正規化ｍａｘｄｅｒと比例するＰＲＤＰＲＤ３σ＿ｓｔ）に対して設定してもよい。なお、これらの場合の換算係数毎の閾値は、あらかじめＲＯＭ１３７に格納されていればよい。
【００８１】
正規化ｍａｘｄｅｒに基づいて二像のずれ量の信頼性（デフォーカス量の標準偏差（３σ））を評価する構成であると、換算係数の個数分又は換算係数とＦδの組み合わせの数分の閾値を設定する必要がある。これに対して、本発明の実施形態のように、正規化したデフォーカス量の標準偏差に基づいてデフォーカス量の信頼性を評価すると、大量の閾値データをＲＯＭ１３７にあらかじめ格納しておかなくても、所望の閾値を設定することができるため好ましい。また絞り値Ｆによって正規化しているため、絞り１１３の状態に関係なく閾値を設定することが可能である。なお、デフォーカス量は二像ずれ量ＰＲＤに換算係数を乗じることで計算される。このため、本発明の実施形態おいて、二像のずれ量ＰＲＤの信頼性とは、二像のずれ量ＰＲＤの信頼性そのものだけでなく、デフォーカス量の信頼性を含むものとする。
【００８２】
以上のように、焦点検出用信号処理部１２５は、算出したデフォーカス量の標準偏差（３σ）に応じてデフォーカス量の信頼性を評価する。そのため、本発明の実施形態では、デフォーカス量の標準偏差（３σ）について、互いに異なる３つの閾値を設定しておく。本発明の実施形態では、値が大きい順に、第１の標準偏差閾値と、第２の標準偏差閾値と、第３の標準偏差閾値を設定する。以下、第１の標準偏差閾値をＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１と記し、第２の標準偏差閾値をＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２と記し、第３の標準偏差閾値をＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３と記す。
【００８３】
Ｓ１００７の「デフォーカス量の標準偏差＞ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１より大きいか否かを判断する。大きい場合（「Ｙ」の場合）にはＳ１００３に進む。この場合には、前述のとおり、デフォーカス量の信頼性の評価段階は、「信頼性０」と判定される。デフォーカス量の標準偏差（３σ）がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１以下（第１の標準偏差閾値以下）である場合（「Ｎ」の場合）には、ステップＳ１００８に進む。
【００８４】
ステップＳ１００８の「デフォーカス量の標準偏差＞ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２より大きいか否かを判断する。大きいと判断した場合（「Ｙ」の場合）には、ステップＳ１００９に進む。ステップＳ１００９に進んだ場合とは、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１以下（第１の標準偏差閾値以下）でＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２より大きい場合である。この場合には、焦点検出用信号処理部１２５は、信頼性の評価段階を「信頼性１」とする。デフォーカス量の標準偏差（３σ）がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２以下（第２の標準偏差閾値以下）であると判断した場合には、ステップＳ１０１０に進む。
【００８５】
ステップＳ１０１０の「デフォーカス量の標準偏差＞ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３？」では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３より大きいか否かを判断する。大きいと判定した場合（「Ｙ」の場合）には、ステップＳ１０１１に進む。ステップＳ１０１１に進んだ場合とは、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２以下（第２の標準偏差閾値以下）でＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３より大きい場合である。この場合には、焦点検出用信号処理部１２５は、信頼性評価の段階を「信頼性２」と評価する。そして、ステップＳ１０１３に進む。デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３以下（第３の標準偏差閾値以下）であると判断した場合には、ステップＳ１０１２に進む。この場合には、ステップＳ１０１２において、焦点検出用信号処理部１２５は、信頼性評価の段階を「信頼性３」と評価する。そして、ステップＳ１０１３に進む。
【００８６】
ステップＳ１０１３とＳ１０１４は、方向反転防止対策の処理である。方向反転とは、フォーカスレンズ１１４を正しい合焦位置とは反対の方向に駆動することを示している。方向反転が起きると、被写体像がボケてしまい、動画撮影時などに使用者（操作者）が違和感をおぼえる。そこで、信頼性評価の後に、方向反転を防止するための方向反転防止対策を実行する。
【００８７】
具体的には、ステップＳ１０１３では、焦点検出用信号処理部１２５は、デフォーカス量の標準偏差（３σ）とデフォーカス量を比較し、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がデフォーカス量よりも大きいか否かを判断する。そして、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がデフォーカス量よりも大きい場合（「Ｙ」の場合）には、ステップＳ１０１４に進む。そうでない場合には、信頼性評価の処理を終了する。
【００８８】
ステップＳ１０１４では、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ１０１２，Ｓ１０１１，Ｓ１００９のいずれかで評価した信頼性の段階を、１段階低くする。そして、信頼性評価の処理を終了する。
【００８９】
ここで、ステップＳ１０１３とＳ１０１４の方向反転防止対策の原理について、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）はデフォーカス量の標準偏差＝０の場合を示す。この場合には、デフォーカス量が正確であるため、フォーカスレンズ１１４は正しい合焦位置に向かって駆動され、正しい合焦位置で停止される。図１１（ｂ）は、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がデフォーカス量以下の場合を示す。この場合には、デフォーカス量に検出誤差があるため、最終的にフォーカスレンズ１１４が止まる可能性がある場所にばらつきがあるが、フォーカスレンズ１１４は正しい合焦位置に向かって駆動される。図１１（ｃ）は、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がデフォーカス量より大きい場合を示す図である。図１１（ｂ）と同様に、最終フォーカスレンズ位置にばらつきがあり、かつ、ばらつきの幅が広い。このため、フォーカスレンズ１１４が正しい合焦位置に対して反対方向に駆動する可能性がある。そこで、本発明の実施形態では、デフォーカス量の標準偏差（３σ）がデフォーカス量よりも大きい場合には、信頼性を１段階低くすることにより、方向反転する可能性を低くする。
【００９０】
以上が、信頼性評価の方法の基本的な処理フローである。ただし、信頼性評価の方法は、前述の処理に限定されるものではない。例えば、信頼性評価の方法は、３種類のフィルタの役割ごとに変えても良い。図１２は、各フィルタから出力できる評価値の例を示す表である。表中の「○」は、出力できる信頼性を意味する。「×」は、出力しない信頼性を意味する。低周波数帯域フィルタは精度が低いため、合焦可能であることを意味する信頼性３は出力しない。また、高周波数帯域フィルタは総シフト量が小さく大ボケ時の被写体に対して測距できないため、信頼性１は出力しない。このように処理することで誤った信頼性を出力する可能性を軽減させている。
【００９１】
次に、正規化ｍａｘｄｅｒから二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（３σ）を推定する原理について説明する。図１３（ａ）は、ｍａｘｄｅｒと二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（３σ）の相関を示すグラフである。縦軸は、以下の式（７）のように、Ｎ回測距した時の二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差（ＰＲＤ３σ＿ｓｔａ）を統計学的に算出した結果である。図１３（ａ）では対数目盛で表記されている。
【００９２】
【数７】
2018045101.tif 000009
【００９３】
横軸はＮ回測距した時のｍａｘｄｅｒの平均値を示しており、縦軸と同様に対数目盛で表記されている。なお、図１３（ａ）のそれぞれのプロット点は、環境・被写体・測距設定（センサゲインや、絞り値や、フォーカスレンズ１１４の位置など）を同一条件に揃えてＮ回測距した時の結果を使用している。図１３（ａ）においてＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αよりも小さい領域では負の相関があることが分かる。ＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αより大きい領域の詳細は後述する。境界αより小さい領域の相関関係を利用することでｍａｘｄｅｒからＰＲＤ３σ＿ｓｔａを推定することができる。ただし、測距設定や被写体によってｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの関係が少し異なるため、ｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの間に強い負の相関関係は得られておらず、ＰＲＤ３σ＿ｓｔａの推定精度が低くなる。そこでステップＳ１００１の処理のように、被写体や測距設定に応じてｍａｘｄｅｒを正規化することでｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの相関係数を−１に近づける。
【００９４】
ここで、具体的なｍａｘｄｅｒ正規化方法について、図１４のフローチャートを用いて説明する。本発明の実施形態では、ｍａｘｄｅｒの正規化に用いる被写体や測距設定の条件として、以下の４条件を用いる。ただし、ｍａｘｄｅｒの正規化に用いる被写体や測距設定の条件は、以下の４条件に限定されるものではない。他の条件に応じてｍａｘｄｅｒを正規化しても良い。また、図１４のフローチャートでは、以下の４条件のすべてを用いて正規化する処理を例に示すが、一部のみを用いて正規化しても良い。
（ｉ）    センサゲイン（Ｓ１４０１）
（ｉｉ）  垂直方向の行加算平均のライン数（Ｓ１４０２）
（ｉｉｉ）相関量ＣＯＲの加算のライン数（Ｓ１４０３）
（ｉｖ）  被写体コントラスト値（Ｓ１４０４）
【００９５】
ステップＳ１４０１では、焦点検出用信号処理部１２５は、（ｉ）センサゲイン（ＩＳＯ感度）による正規化を行う。すなわち、焦点検出用信号処理部１２５は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３が設定したセンサゲイン（ＩＳＯ感度）や、使用者により設定されたセンサゲインに応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。センサゲインを高くすると、信号値と共に信号ノイズも増幅されるため、相関演算における二像ずれ量ＰＲＤの検出バラつきが大きくなる。図１５は、図１３と同様の軸を用いたグラフであり、２つの条件のデータをプロットした時の近似線を示している。図１５において、センサゲインが小さい場合には実線１５０１、センサゲインが大きい場合には破線１５０２という関係になる。この差を埋めるためにセンサゲインに応じて決まる係数ａgainを用いた以下の式（８）によってｍａｘｄｅｒを正規化する。なお、この係数ａgainは、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【００９６】
【数８】
2018045101.tif 000010
【００９７】
ステップＳ１４０２では、焦点検出用信号処理部１２５は、（ｉｉ）垂直方向の行加算平均のライン数に応じて正規化を行う。ここでは、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５０３の垂直方向の行加算平均で設定した値に応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。前述のように垂直方向の行加算平均のライン数を多くすると信号ノイズの影響を軽減できるため、相関演算における二像ずれ量ＰＲＤの検出バラつきが小さくなる。したがって図１５において垂直行加算平均のライン数が多い場合には実線１５０１、ライン数が少ない場合には破線１５０２という関係になる。このため、垂直方向の行加算平均のライン数ｎＬｉｎｅと係数ａline、ｂlineを用いた以下の式（９）でｍａｘｄｅｒを正規化することができる。なお、これらの係数ａline、ｂlineは、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【００９８】
【数９】
2018045101.tif 000011
【００９９】
ステップＳ１４０３では、焦点検出用信号処理部１２５は、（ｉｉｉ）相関量ＣＯＲの加算のライン数に応じて正規化を行う。ここでは、ステップＳ５０７の相関量ＣＯＲ加算の設定値に応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。相関量ＣＯＲの加算のライン数が多いと相関変化量ΔＣＯＲも大きくなるためｍａｘｄｅｒの値も大きくなる。そのため、図１５において相関量ＣＯＲの加算のライン数が少ない場合には実線１５０１、加算のライン数が多い場合には破線１５０２という関係になる。そして、相関量ＣＯＲの加算のライン数ｎＣＯＲと係数ａcor、ｂcorを用いた以下の式（１０）でｍａｘｄｅｒを正規化することができる。なお、これらの係数ａcor、ｂcorは、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【０１００】
【数１０】
2018045101.tif 000012
【０１０１】
ステップＳ１４０４では、焦点検出用信号処理部１２５は、（ｉｖ）被写体コントラスト値ＣＮＴに応じて正規化を行う。具体的には、焦点検出用信号処理部１２５は、ステップＳ５０４で算出した被写体コントラスト値ＣＮＴに応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。被写体のコントラストが低いと相関演算における二像ずれ量ＰＲＤの検出のばらつきが小さくなることが分かっている。このため、図１５においては、被写体コントラスト値ＣＮＴが高い場合には実線１５０１、被写体コントラスト値ＣＮＴが低い場合には破線１５０２という関係となる。そこで、被写体コントラスト値ＣＮＴと係数ａcnt、ｂcntを用いた以下の式（１１）により、ｍａｘｄｅｒを正規化することができる。なお、これらの係数ａcnt、ｂcntは、あらかじめ設定されてＲＯＭ１３７に格納されている。
【０１０２】
【数１１】
2018045101.tif 000013
【０１０３】
なお、上述のとおり、４条件に応じたｍａｘｄｅｒの正規化演算に使用する係数は、３種類のフィルタに応じて予め準備しておく。以上のｍａｘｄｅｒ正規化をした後の正規化ｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの関係が図１３の（ｂ）である。図１３（ａ）のグラフに対して図１３（ｂ）のグラフは強い負の相関があることがわかる。そのため、上述した４条件で正規化したｍａｘｄｅｒであるｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒと予め測定したデータから算出した係数ａ、ｂを使用して以下の式（１２）を準備しておくことで、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差ＰＲＤ３σ＿ｅｓｔを算出（推定）することができる。
【０１０４】
【数１２】
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【０１０５】
次に、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差ＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αより大きい領域について説明する。この領域は、二像ずれ量ＰＲＤの標準偏差ＰＲＤ３σ＿ｓｔａが大きく、デフォーカス量としても信頼性が低い領域である。このため、この領域にプロットされている環境・被写体・測距設定の信頼性はＮＧにすることが望ましい。そこで、本実施例ではＳ１００４で設定されている正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を、図１３（ｂ）のように設定することで、境界αよりも大きい領域の信頼性をＮＧにしている。ただし、この領域内の信頼性の下げ方は、ｍａｘｄｅｒ閾値を図１３（ｂ）のように設定する方法に限定されるものではない。例えば、相関演算における他の評価値に応じて信頼性を低く評価する方法を用いても良い。
【０１０６】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る撮像装置１０１の焦点検出用信号処理部１２５は、一度の測距で出力されるｍａｘｄｅｒに基づいてデフォーカス量の標準偏差を算出（推定）し、デフォーカス量の信頼性を評価している。実際に複数回測距を行うことでデフォーカス量の検出ばらつきを算出すると、被写体が動いている場合は測距結果が変わりデフォーカス量のばらつきを算出することが困難である。しかしながら、本発明の実施形態のように、ｍａｘｄｅｒに基づいてデフォーカス量の標準偏差を算出することで、被写体が動いていてもデフォーカス量の標準偏差を算出することができる。更にこの際、測距設定や被写体に応じてｍａｘｄｅｒを正規化することで、デフォーカス量の信頼性の精度を向上させることができるため、より細かく信頼性評価の閾値を設定することが可能となる。そして、このようにデフォーカス量の信頼性を評価することで、より安定したＡＦ制御を行うことができる。
【０１０７】
また、本発明の実施形態では、センサゲイン（ＩＳＯ感度）、垂直ライン行加算数、ＣＯＲ行加算数、被写体コントラストのそれぞれで急峻度を正規化する例を示す。ただし、上述のように、ｍａｘｄｅｒの正規化に用いる被写体や測距設定の条件は、この４条件に限定されるものではない。また、４条件の一部のみを用いて正規化しても良い。例えば、センサゲインが選択できない装置構成であれば、センサゲインに応じた正規化は必要がない。同様に、垂直ライン行加算数、ＣＯＲ行加算数についても、加算数を変更しない形態であれば、これらに応じた正規化は必要がない。また、加算数を変更する形態においては、取得した信号の輝度によって、垂直ライン行加算数、ＣＯＲ行加算数に応じた正規化を行うか否かを決定しても良い。例えば、いわゆる低照度下での撮影か否かを判定することができる値に閾値を設定し、輝度が閾値以下のときにのみ正規化を行うような形態でもよく、反対に、輝度が閾値以上のときにのみ正規化を行うような形態でもよい。    
【０１０８】
以上、本発明の実施形態例を図面を参照して詳細に説明したが、前記実施形態は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０９】
＜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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、焦点調節装置に有効な技術である。本発明によれば、信頼性も評価の精度を高め、安定したＡＦ制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１：撮像装置、１１１：レンズユニット、１１２：固定レンズ、１１３：絞り、１１４：フォーカスレンズ、１１５：絞り制御部、１１６：フォーカス制御部、１１７：レンズ制御部、１２１：撮像素子、１２２：タイミングジェネレータ、１２３：ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ、１２４：撮像信号処理部、１２５：焦点検出用信号処理部、１３１：バス、１３２：表示制御部、１３３：表示部、１３４：記録媒体制御部、１３５：記録媒体、１３６：ＳＤＲＡＭ、１３７：ＲＯＭ、１３８：フラッシュＲＯＭ、１４０：カメラ制御部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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