(57)【要約】【課題】合焦精度の向上および焦点調節時間の短縮が可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号および第２信号を取得する取得手段（２０４ａ）と、第１信号および第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する算出手段（２０４ｂ）と、複数のデフォーカス量の差と、複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定する決定手段（２０９）とを有する。【選択図】図１０
2018036628.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する光束に対応する第１信号および第２信号を取得する取得手段と、
前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する算出手段と、
前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記各々のフィルタ処理後の前記第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、に基づいて前記複数の信頼度を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度とに基づいて該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記複数のフィルタ処理は、
第１周波数帯域の第１信号および第２信号を抽出する第１フィルタ処理と、
前記第１周波数帯域よりも高い第２周波数帯域の第１信号および第２信号を抽出する第２フィルタ処理と、を含み、
前記算出手段は、前記複数のデフォーカス量および前記複数の信頼度として、
第１フィルタ処理後の前記第１信号および前記第２信号に基づいて、第１デフォーカス量および第１信頼度を算出し、
第２フィルタ処理後の前記第１信号および前記第２信号に基づいて、第２デフォーカス量および第２信頼度を算出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５】
前記算出手段は、前記第１デフォーカス量と前記第２デフォーカス量との差が第１閾値よりも大きい場合、前記第１デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定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６】
前記算出手段は、
前記第２信頼度が前記第１信頼度よりも高い場合であって、かつ、該第２信頼度が所定の信頼度閾値よりも高い場合、前記第２デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定し、
前記第２信頼度が前記第１信頼度よりも低い場合、または、該第２信頼度が前記所定の信頼度閾値よりも低い場合、前記第１デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定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】
前記複数のフィルタ処理は、前記第２周波数帯域よりも高い第３周波数帯域の第１信号および第２信号を抽出する第３フィルタ処理を含み、
前記算出手段は、前記複数のデフォーカス量および前記複数の信頼度として、第３フィルタ処理後の前記第１信号および前記第２信号に基づいて、第３デフォーカス量および第３信頼度を算出することを特徴とする請求項５または６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記第２デフォーカス量と前記第３デフォーカス量との差が第２閾値よりも大きい場合、前記第２デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記算出手段は、
前記第３信頼度が前記第２信頼度よりも高い場合であって、かつ、前記第２信頼度および前記第３信頼度のそれぞれが所定の信頼度閾値よりも高い場合、前記第３デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定し、
前記第３信頼度が前記第２信頼度よりも低い場合、または、前記第２信頼度もしくは前記第３信頼度が前記所定の信頼度閾値よりも低い場合、前記第２デフォーカス量を、前記焦点調節に用いられるデフォーカス量として決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】
前記第２閾値は前記第１閾値よりも小さいことを特徴とする請求項８または９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第１閾値および前記第２閾値は、焦点深度よりも大きいことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
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信号を取得する取得手段と、
前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する算出手段と、
前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
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１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号および第２信号を取得するステップと、
前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出するステップと、
前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定するステップと、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号および第２信号を取得するステップと、
前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出するステップと、
前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１５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１７】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号および第２信号を取得する取得手段と、
前記第１信号および前記第２信号に基づいてデフォーカス量および信頼度を算出する算出手段と、
前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じてフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、を有し、
前記フォーカス制御手段は、ズームレンズの駆動中において、前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じて前記フォーカスレンズの駆動範囲を制限することを特徴とする制御装置。
【請求項１８】
前記フォーカス制御手段は、前記ズームレンズの駆動中において、前記フォーカスレンズの移動量が所定量よりも大きくなると判定した場合、前記フォーカスレンズの前記移動量が前記所定量を超えないように前記フォーカスレンズの目標位置を補正することを特徴とする請求項１７に記載の制御装置。
【請求項１９】
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号および第２信号を取得する取得手段と、
前記第１信号および前記第２信号に基づいてデフォーカス量および信頼度を算出する算出手段と、
前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じてフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、を有し、
前記フォーカス制御手段は、前記フォーカスレンズの可動範囲の全域においてフォーカス制御を行う第１のモードと、ユーザにより設定されたフォーカスレンズ位置を基準とした所定の範囲内でフォーカス制御を行う第２のモードとで、前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じた制御を変更することを特徴とする制御装置。
【請求項２０】
前記フォーカス制御手段は、前記第１のモードと前記第２のモードとで、前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じたフレーム加算の条件を変更することを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記フォーカス制御手段は、前記第１のモードと前記第２のモードとで、前記デフォーカス量と前記信頼度とに応じた前記フォーカスレンズの駆動回数を変更することを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２２】
前記フォーカス制御手段は、前記第２のモードにおける前記フォーカスレンズの駆動回数を、前記第１のモードにおける前記フォーカスレンズの駆動回数よりも少なくすることを特徴とする請求項２１に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記フォーカス制御手段は、前記第２のモードにおいて、前記信頼度が第１の信頼度閾値よりも高い場合であって、かつ前記デフォーカス量が第１のデフォーカス量閾値よりも大きい場合、前記制御を行わないことを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項２４】
前記フォーカス制御手段は、前記デフォーカス量と前記信頼度とが前記フレーム加算の条件を満たす場合、複数のフレームのデフォーカス量の加算平均に基づいて前記フォーカスレンズを制御することを特徴とする請求項２０に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記フレーム加算の条件は、前記信頼度が第１の信頼度閾値よりも低く、第２の信頼度閾値よりも高い場合であって、かつ、前記デフォーカス量が第２のデフォーカス量閾値よりも小さい場合であり、
前記フォーカス制御手段は、前記第２のモードにおける前記第２のデフォーカス量閾値を、前記第１のモードにおける前記第２のデフォーカス量閾値よりも大きくすることを特徴とする請求項２４に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記フォーカス制御手段は、前記信頼度が前記第２の信頼度閾値よりも低い場合、前記第２のモードにおいて前記制御を行わないことを特徴とする請求項２５に記載の制御装置。
【請求項２７】
前記算出手段は、前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量を算出し、
前記フォーカス制御手段は、前記第２のモードにおいて、前記算出手段により算出された前記複数のデフォーカス量のうち最も高い帯域のデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを制御することを特徴とする請求項１９乃至２６のいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面位相差ＡＦによる焦点調節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。
【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。撮像面位相差ＡＦでは、各画素の２つ（一対）の像信号（Ａ像信号およびＢ像信号）にバンドパスフィルタ処理を施した後、所定の領域に関してＡ像信号とＢ像信号との相関演算を行うことにより像ずれ量を算出し、像ずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。
【０００４】
特許文献２では、２つの像信号に対して第１のフィルタ処理を行ってデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に対して第２のフィルタ処理を行ってデフォーカス量の評価値を生成する構成が開示されている。また、生成された評価値に基づいて焦点状態を評価し、その評価結果に従って焦点調節が行われる。
【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２０１４−２１９５４９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、デフォーカス量の特性は、像信号に施されるバンドパスフィルタの周波数帯域に応じて異なる。例えば、周波数帯域が低域の場合、大ボケ状態でもデフォーカス量を検出することができるが、合焦位置近傍でのデフォーカス量の精度が低くなる。一方、周波数帯域が高域の場合、合焦位置近傍でのデフォーカス量の精度は高いが、大ボケ状態においてデフォーカス量を検出することができない。
【０００７】
特許文献２では、デフォーカス量の算出に用いられるフィルタ処理の周波数帯域とは異なる周波数帯域のフィルタ処理により、デフォーカス量の評価値を生成し、その評価値を用いて焦点状態を評価している。しかし、デフォーカス量を検出するためのバンドパスフィルタの周波数帯域として、１つの周波数帯域のみを用いている。フィルタの周波数帯域を低域に設定すると、合焦位置近傍でのデフォーカス量の精度（合焦精度）が低くなる。一方、フィルタの周波数帯域を高域に設定すると、大ボケ状態が検出できなくなるため、合焦位置と逆方向にフォーカスレンズを移動させることにより焦点調節に時間を要する場合がある。
【０００８】
そこで本発明は、合焦精度の向上および焦点調節時間の短縮が可能な制御装置、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】
【０００９】
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する光束に対応する第１信号および第２信号を取得する取得手段と、前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する算出手段と、前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定する決定手段とを有する。
【００１０】
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信号を取得する取得手段と、前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する算出手段と、前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定する決定手段とを有する。
【００１１】
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する光束に対応する第１信号および第２信号を取得するステップと、前記第１信号および前記第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出するステップと、前記複数のデフォーカス量の差と、前記複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、該複数のデフォーカス量の中から焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定するステップとを有する。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、合焦精度の向上および焦点調節時間の短縮が可能な制御装置、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】
【００１６】
【図１】第１の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】（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３】第１の本実施形態における撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の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６】第１の実施形態における焦点検出領域の説明図である。
【図７】第１の実施形態におけるＡＦ用信号（一対の像信号）の説明図である。
【図８】第１の実施形態における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９】第１の実施形態における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１０】第１の実施形態におけるデフォーカス量の選択を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態における大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎ判定を示すフローチャートである。
【図１２】第１の実施形態における中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎ判定を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図１４】カム軌跡の説明図である。
【図１５】第２の実施形態における撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】第２の実施形態におけるズーム中ＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図１７（Ａ）】第２の実施形態における目標位置選択処理を示すフローチャートである。
【図１７（Ｂ）】第２の実施形態における目標位置選択処理を示すフローチャートである。
【図１８】第２の実施形態におけるズーム中のピント制御に関する説明図である。
【図１９（Ａ）】第２の実施形態における通常ＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図１９（Ｂ）】第２の実施形態における通常ＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図２０】第２の実施形態におけるセーフティＭＦ動作を示すフローチャートである。
【図２１】第２の実施形態におけるデフォーカス量の選択を示すフローチャートである。
【図２２】第３の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２３】第３の実施形態におけるカム軌跡追従処理を示すフローチャートである。
【図２４】第３の実施形態におけるズーム中ＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図２５】第３の実施形態におけるＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図２６】第３の実施形態におけるズーム中のピント制御に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
［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１０（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１０は、カメラ本体２００（撮像装置本体）と、カメラ本体２００に着脱可能なレンズ装置１００（交換レンズ）とを備えて構成されている。レンズ装置１００は、電気接点ユニット１０６を有する不図示のマウント部を介して、カメラ本体２００に着脱可能（交換可能）に取り付けられている。なお本実施形態は、レンズ装置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】
１０１はズーム機構を含む撮影レンズ、１０２は光量を制御する絞り及びシャッター、１０３は後述する撮像素子２０１上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、１０４はフォーカスレンズ１０３を駆動するモータ、１０５はレンズコントローラである。２０１は、被写体からの反射光を電気信号に変換する受光手段（光電変換手段）としての撮像素子である。２０２は、撮像素子２０１の出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を含むＡ／Ｄ変換部である。２０３は画像処理部、２０４はＡＦ信号処理部、２０５はフォーマット変換部である。本実施形態において、ＡＦ信号処理部２０４は、取得手段２０４ａおよび算出手段２０４ｂを有する。
【００１９】
２０６はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの高速な内蔵メモリ（ＤＲＡＭ）であり、一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして、または、画像の圧縮伸張における作業用メモリとして用いられる。
２０７はメモリーカードなどの記録媒体とそのインターフェースとを備えて構成される画像記録部、２０８はタイミングジェネレータである。２０９は撮影シーケンスなどシステムを制御するシステム制御部、２１０はカメラ本体２００とレンズ装置１００との通信を行うレンズ通信部、２１１はＡＥ処理部、２１２は画像表示用メモリ（ＶＲＡＭ）である。２１３は、画像の表示、操作補助のための表示、および、カメラ状態の表示に加えて、撮影の際に撮影画面および焦点検出領域を表示する画像表示部である。
【００２０】
２１４は、カメラ本体２００をユーザが操作するための操作部であり、撮像装置１０の撮影機能や画像再生の際の設定などの各種設定を行うメニュースイッチ、および、撮影モードと再生モードの動作モード切換えスイッチなどを含む。２１５は、マクロモードやスポーツモードなどの撮影モードを選択するための撮影モードスイッチである。２１６は、システム（撮像装置１０）に電源を投入するためのメインスイッチである。２１７はＡＦやＡＥなどの撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（ＳＷ１）、２１８はスイッチＳＷ１の操作後に撮影を行うためのスイッチ（ＳＷ２）である。
【００２１】
撮像素子２０１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどを備え、レンズ装置１００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、システム制御部２０９の指令に従い、タイミングジェネレータ２０８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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
このように撮像素子２０１は、レンズ装置１００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。
【００２５】
図２（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２（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２（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２（ｂ）の画素構成では、図２（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２（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。このように、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。また、上述の撮像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）と一対の視差画像信号のうち、一方の像信号（Ａ像又はＢ像信号）も視差を有する。なお、図２（ｂ）に示される画素の分割方法は一例であり、図２（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。  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】
撮像素子２０１から読み出された撮像用信号およびＡＦ用信号はＡ／Ｄ変換部２０２に入力される。Ａ／Ｄ変換部２０２は、撮像用信号およびＡＦ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、ゲインの調節、および、デジタル化を行う。Ａ／Ｄ変換部２０２は、撮像用信号を画像処理部２０３に出力し、ＡＦ用信号をＡＦ信号処理部２０４に出力する。
【００２７】
ＡＦ信号処理部２０４（取得手段２０４ａ）は、Ａ／Ｄ変換部２０２から出力されたＡＦ用信号（一対の像信号としての第１信号（Ａ像信号）および第２信号（Ｂ像信号））を取得する。またＡＦ信号処理部２０４（算出手段２０４ｂ）は、ＡＦ用信号に基づいて相関演算を行って像ずれ量を算出し、像ずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。またＡＦ信号処理部２０４（算出手段２０４ｂ）は、ＡＦ用信号の信頼性情報（二像の一致度、二像の急峻度、コントラスト情報、飽和情報、および、キズ情報など）を算出する。ＡＦ信号処理部２０４により算出されたデフォーカス量および信頼性情報（信頼度）は、システム制御部２０９へ出力される。なお、ＡＦ信号処理部２０４による相関演算の詳細については後述する。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施形態における撮像装置１０の動作について説明する。図３は、撮像装置１０の動作を示すフローチャートである。図３の各ステップは、主にシステム制御部２０９の指令に基づいて各部により実行される。
【００２９】
まず、ステップＳ３０１において、システム制御部２０９は、画像処理部２０３の出力信号に対してＡＥ処理を行うようにＡＥ処理部２１１を制御する。続いてステップＳ３０２において、システム制御部２０９は、スイッチ２１７（ＳＷ１）がオンであるか否かを判定する。スイッチ２１７（ＳＷ１）がオンの場合、ステップＳ３０３へ進む。一方、スイッチ２１７（ＳＷ１）がオフの場合、ステップＳ３０１へ戻る。
【００３０】
ステップＳ３０３において、システム制御部２０９は、ＡＦ動作を行う。ＡＦ動作の詳細については後述する。続いてステップＳ３０４において、システム制御部２０９は、スイッチ２１７（ＳＷ１）がオンであるか否かを判定する。スイッチ２１７（ＳＷ１）がオンの場合、ステップＳ３０５へ進む。一方、スイッチ２１７（ＳＷ１）がオフの場合、ステップＳ３０１へ戻る。
【００３１】
ステップＳ３０５において、システム制御部２０９は、スイッチ２１８（ＳＷ２）がオンであるか否かを判定する。スイッチ２１８（ＳＷ２）がオフの場合、ステップＳ３０４へ戻る。一方、スイッチ２１８（ＳＷ２）がオンの場合、ステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０６において、システム制御部２０９は撮影動作を行う。その後、ステップＳ３０１へ戻る。
【００３２】
次に、図４を参照して、本実施形態におけるＡＦ動作（図３のステップＳ３０３）について詳述する。図４は、ＡＦ動作を示すフローチャートである。図４の各ステップは、主に、ＡＦ信号処理部２０４およびシステム制御部２０９により実行される。
【００３３】
まずステップＳ４０１において、システム制御部２０９は、画像処理部２０３の出力信号に対してＡＥ処理を行うようにＡＥ処理部２１１を制御する。続いてステップＳ４０２において、ＡＦ信号処理部２０４は、一対の像信号を用いて焦点検出処理を行い、デフォーカス量および信頼度を算出する。なお、焦点検出処理の詳細については後述する。
【００３４】
続いてステップＳ４０３において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて算出された信頼度（焦点検出結果の信頼度）が予め設定されている第２信頼度閾値よりも高いか否かを判定する。信頼度が第２信頼度閾値よりも高い場合、ステップＳ４０４へ進む。一方、信頼度が第２信頼度閾値未満である場合、ステップＳ４１３へ進む。第２信頼度閾値は、信頼度が第２信頼度閾値未満であれば、デフォーカス量の精度の保証はできないが被写体のピント位置方向は保証できる値に設定される。
【００３５】
ステップＳ４０４において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて算出したデフォーカス量（検出デフォーカス量）が予め設定されている第２Ｄｅｆ量閾値以下であるか否かを判定する。検出デフォーカス量が第２Ｄｅｆ量閾値以下である場合、ステップＳ４０５へ進む。一方、検出デフォーカス量が第２Ｄｅｆ量閾値よりも大きい場合、ステップＳ４１２へ進む。第２Ｄｅｆ量閾値は、デフォーカス量が第２Ｄｅｆ量閾値以下であれば、その後、そのデフォーカス量だけレンズ駆動を所定回数（例えば３回）以内で焦点深度内にフォーカスレンズ１０３を移動するように制御可能な値（例えば焦点深度の５倍の量）に設定される。
【００３６】
ステップＳ４０５において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３が停止状態（停止中）であるか否かを判定する。フォーカスレンズ１０３が停止中である場合、ステップＳ４０６へ進む。一方、フォーカスレンズ１０３が停止中でない場合、ステップＳ４１０へ進む。
【００３７】
ステップＳ４０６において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて算出された信頼度（焦点検出結果の信頼度）が予め設定されている第１信頼度閾値よりも高いか否かを判定する。信頼度が第１信頼度閾値よりも高い場合、ステップＳ４０７へ進む。一方、信頼度が第１信頼度閾値未満である場合、ステップＳ４１０へ進む。第１信頼度閾値は、信頼度が第１信頼度閾値以上であれば、デフォーカス量の精度ばらつきが所定の範囲内（例えば焦点深度内）となるように設定される。
【００３８】
ステップＳ４０７において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて算出したデフォーカス量（検出デフォーカス量）が予め設定されている第１Ｄｅｆ量閾値以下であるか否かを判定する。検出デフォーカス量が第１Ｄｅｆ量閾値以下である場合、ステップＳ４０８へ進む。一方、検出デフォーカス量が第１Ｄｅｆ量閾値よりも大きい場合、ステップＳ４０９へ進む。第１Ｄｅｆ量閾値は、検出デフォーカス量が第１Ｄｅｆ量閾値以下であれば、焦点深度内にフォーカスレンズ１０３が制御されている値となるように設定される。
【００３９】
ステップＳ４０８において、システム制御部２０９は、焦点状態が合焦状態であると判定し、本フローを終了する。一方、ステップＳ４０９において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて算出したデフォーカス量（検出デフォーカス量）だけフォーカスレンズ１０３を駆動させ、その後、ステップＳ４０２へ戻る。ステップＳ４０５〜Ｓ４０９の一連の動作を行うことにより、ステップＳ４０２にて算出した信頼度が第１信頼度閾値よりも高い場合において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３を停止した状態で再度デフォーカス量を算出することができる。
【００４０】
ステップＳ４１０において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて検出したデフォーカス量に対して所定割合だけフォーカスレンズ１０３を駆動する。続いてステップＳ４１１において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３の停止を指示して、ステップＳ４０２へ戻る。
【００４１】
ステップＳ４１２において、システム制御部２０９は、ステップＳ４０２にて検出したデフォーカス量に対して所定割合だけフォーカスレンズ１０３を駆動し、ステップＳ４０２へ戻る。所定割合は、デフォーカス量に対してフォーカスレンズ１０３の駆動量（レンズ駆動量）が小さくなるように設定される（例えば８割）。また、設定するレンズ速度は、例えば１フレームの時間で、設定した駆動量だけ駆動することが可能な速度よりも遅くなるように設定される。これにより、検出デフォーカス量が正しくない場合、被写体のピント位置を越えてしまうことを回避することができる。また、フォーカスレンズ１０３を停止することなく駆動させながら次のレンズ駆動を行うことが可能となる（オーバーラップ制御）。
【００４２】
ステップＳ４１３において、システム制御部２０９は、非合焦条件を満たしたか否かを判定する。非合焦条件を満たした場合、ステップＳ４１４へ進む。一方、非合焦条件を満たしていない場合、ステップＳ４１５へ進む。非合焦条件とは、システム制御部２０９が合焦すべき被写体がないと判定する条件である。非合焦条件として、例えば、フォーカスレンズ１０３の可動範囲の全てにおいてレンズ駆動が完了した場合、すなわちフォーカスレンズ１０３が遠側および近側の両方のレンズ端を検出して初期位置に戻った場合という条件が設定される。
【００４３】
ステップＳ４１４において、システム制御部２０９は、焦点状態が非合焦状態であると判定し、本フローを終了する。一方、ステップＳ４１５において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３が遠側または近側のレンズ端に到達したか否かを判定する。フォーカスレンズ１０３がレンズ端に到達した場合、ステップＳ４１６へ進み、一方、フォーカスレンズ１０３がレンズ端に到達していない場合、ステップＳ４１７へ進む。
【００４４】
ステップＳ４１６において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３の駆動方向（レンズ駆動方向）を反転し、ステップＳ４０２へ戻る。ステップＳ４１７において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３を所定方向に駆動し、ステップＳ４０２へ戻る。フォーカスレンズ１０３の駆動速度（フォーカスレンズ速度）は、例えば、デフォーカス量が検出できるようになった時点でピント位置を通り過ぎることのないようなレンズ速度の範囲内で最も速い速度に設定される。
【００４５】
次に、図５を参照して、焦点検出処理（図４のステップＳ４０２）について詳述する。図５は、焦点検出処理を示すフローチャートである。図５の各ステップは、主に、システム制御部２０９、または、システム制御部２０９の指令に基づいてＡＦ信号処理部２０４により実行される。
【００４６】
まず、ステップＳ５０１において、ＡＦ信号処理部２０４（システム制御部２０９）は、撮像素子２０１内の任意の範囲の焦点検出領域を設定する。続いてステップＳ５０２において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０１にて設定した焦点検出領域に関し、撮像素子２０１から焦点検出用の一対の像信号（Ａ像信号およびＢ像信号）を取得する。続いてステップＳ５０３において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０２にて取得した一対の像信号に対して、垂直方向に行加算平均処理を行う。行加算平均処理により、像信号のノイズの影響を軽減することができる。続いてステップＳ５０４において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０３にて行加算平均処理を行った一対の像信号から、所定の周波数帯域の信号成分を取り出すフィルタ処理を行う。
【００４７】
続いてステップＳ５０５において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０４にてフィルタ処理を行った一対の像信号に基づいて相関量を算出する。続いてステップＳ５０６において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０５にて算出した相関量に基づいて相関変化量を算出する。続いてステップＳ５０７において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０５にて算出した相関変化量に基づいて像ずれ量を算出する。続いてステップＳ５０８において、ＡＦ信号処理部２０４は、ステップＳ５０７にて算出した像ずれ量の信頼度を算出する。続いてステップＳ５０９において、ＡＦ信号処理部２０４は、像ずれ量をデフォーカス量に変換する。
【００４８】
続いてステップＳ５１０において、システム制御部２０９は、ステップＳ５０４にて行われたフィルタ処理に関し、フィルタの種類分だけ演算したか否かを判定する。フィルタの種類分だけフィルタ処理の演算が完了している場合、ステップＳ５１１へ進む。一方、フィルタの種類分だけフィルタ処理の演算が完了していない場合、ステップＳ５０４へ戻る。本実施形態において、ステップＳ５０４のフィルタ処理では、例えば行加算平均処理を行った一対の像信号に対して、帯域の異なる３つの周波数帯域（低域、中域、高域）のバンドパスフィルタを用いた処理（フィルタ処理）を水平方向に行う。但し、低域フィルタ、中域フィルタ、高域フィルタとは、各フィルタが取り出す周波数成分の相対的な高低を示すものであり、絶対的な高低を示すものではない。ステップＳ５１０において、システム制御部２０９はステップＳ５０４〜Ｓ５０９の一連の処理を３つの周波数帯域の全てに関して行ったか否かを判定する。
【００４９】
ステップＳ５１１において、システム制御部２０９は、デフォーカス量を選択する。すなわちシステム制御部２０９（決定手段）は、ステップＳ５０４〜Ｓ５０９の一連の処理により算出された３つのデフォーカス量と信頼度との組み合わせのうち、いずれのデフォーカス量と信頼度との組み合わせを用いるかを選択（決定）する。本実施形態において、低域フィルタを用いて算出されたデフォーカス量を大Ｄｅｆ、中域フィルタを用いて算出されたデフォーカス量を中Ｄｅｆ、高域フィルタを用いて算出されたデフォーカス量を小Ｄｅｆとする。なお、デフォーカス量の選択については後述する。
【００５０】
次に、図６を参照して、図５のステップＳ５０１にて設定された焦点検出領域（ＡＦ領域）について詳述する。図６は、撮像素子２０１の画素アレイ６０１上での焦点検出領域６０２の説明図である。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とを合わせた領域６０４が相関演算に必要な画素領域である。図６中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれ、水平方向（ｘ軸方向）での座標であり、ｐとｑはそれぞれ領域６０４（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６０２の始点と終点のｘ座標をそれぞれ示している。
【００５１】
図７は、図６の焦点検出領域６０２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７において、実線７０１は一対の像信号のうちの一方（Ａ像信号）、破線７０２は一対の像信号のうち他方（Ｂ像信号）である。図７（ａ）はシフト前のＡ像信号およびＢ像信号を示し、図７（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、Ａ像信号およびＢ像信号を図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（実線７０１で示されるＡ像信号、破線７０２で示されるＢ像信号）の相関量を算出する際には、Ａ像信号およびＢ像信号の両方を矢印の方向に１ビットずつシフトする。
【００５２】
次に、相関量の算出方法について説明する。まず、図７（ｂ）、（ｃ）に示されるように、Ａ像信号およびＢ像信号をそれぞれ１ビットずつシフトして、Ａ像信号とＢ像信号との差の絶対値の和を算出する。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。
【００５３】
【数１】
2018036628.tif 000003
【００５４】
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６０２の開始座標、ｙは焦点検出領域６０２の終了座標である。
【００５５】
ここで、図８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８（ａ）、（ｂ）は、シフト量と相関量ＣＯＲとの関係の説明図である。図８（ｂ）は図８（ａ）の領域８０２の拡大図である。図８（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８０１における極値付近の領域８０２、８０３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。
【００５６】
次に、相関変化量の算出方法について説明する。本実施形態では、図８（ａ）に示される相関量８０１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。
【００５７】
【数２】
2018036628.tif 000004
【００５８】
ここで、図９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９（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９０１は、領域９０２、９０３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。
【００５９】
図９（ｂ）において、９０４は相関変化量９０１の一部である。図９（ｂ）を参照して、像ずれ量ＰＲＤの算出方法について説明する。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９（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。
【００６０】
【数３】
2018036628.tif 000005
【００６１】
整数部分βは、図９（ｂ）より、以下の式（４）を用いて算出することができる。
【００６２】
【数４】
2018036628.tif 000006
【００６３】
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９（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。
【００６４】
【数５】
2018036628.tif 000007
【００６５】
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。
【００６６】
次に、像ずれ量の信頼性情報（信頼度）の算出方法について説明する。像ずれ量の信頼度は、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、いずれの値から信頼度を取得してもよい。
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８（ｂ）において、８０４は相関量８０１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。
【００６７】
【数６】
2018036628.tif 000008
【００６８】
次に、図１０を参照して、デフォーカス量の選択（図５のステップＳ５１１）について説明する。図１０は、デフォーカス量の選択を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主にシステム制御部２０９により実行される。
【００６９】
まずステップＳ１００１において、システム制御部２０９は、後述する大Ｄｅｆ（第１デフォーカス量）から中Ｄｅｆ（第２デフォーカス量）への引き継ぎ判定を行う。続いてステップＳ１００２において、システム制御部２０９は、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができたか否かを判定する。大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができた場合、ステップＳ１００３へ進む。一方、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができなかった場合、ステップＳ１００７へ進む。
【００７０】
ステップＳ１００３において、システム制御部２０９は、後述する中ｄｅｆ（第２デフォーカス量）から小ｄｅｆ（第３デフォーカス量）への引き継ぎ判定を行う。続いてステップＳ１００４において、システム制御部２０９は、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができたか否かを判定する。中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができた場合、ステップＳ１００５へ進む。一方、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができなかった場合、ステップＳ１００６へ進む。
【００７１】
ステップＳ１００５において、システム制御部２０９は、フォーカスレンズ１０３の駆動（フォーカス制御）に用いるデフォーカス量として小ｄｅｆを選択し、本フローを終了する。また、ステップＳ１００６において、システム制御部２０９は、フォーカス制御に用いるデフォーカス量として中Ｄｅｆを選択し、本フローを終了する。また、ステップＳ１００７において、システム制御部２０９は、フォーカス制御に用いるデフォーカス量として大ｄｅｆを選択し、本フローを終了する。
【００７２】
次に、図１１を参照して、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎ判定（図１０のステップＳ１００１）について説明する。図１１の各ステップは、主にシステム制御部２０９により実行される。
【００７３】
まずステップＳ１１０１において、システム制御部２０９は、大Ｄｅｆと中Ｄｅｆのデフォーカス量の差が予め設定した第１深度閾値（第１閾値）以下であるか否かを判定する。大Ｄｅｆと中Ｄｅｆのデフォーカス量の差が第１深度閾値以下である場合、ステップＳ１１０２へ進む。一方、この差が第１深度閾値よりも大きい場合、ステップＳ１１０４へ進む。第１深度閾値は、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへ適切に引き継ぐことができるように、例えば焦点深度の９倍の量に設定される。また、第１深度閾値を、焦点深度を基準として設定する（焦点深度よりも大きくする）ことにより、Ｆ値や焦点検出領域が変化しても一律の閾値を設定することができる。
【００７４】
ステップＳ１１０２において、システム制御部２０９は、中Ｄｅｆの信頼度（第２信頼度）が大Ｄｅｆの信頼度（第１信頼度）以上であり、かつ、中Ｄｅｆの信頼度が第２信頼度閾値（図４のステップＳ４０３の判定で用いられた閾値）よりも高いか否かを判定する。これらの両方の条件を満たす場合、ステップＳ１１０３へ進む。一方、少なくとも一方の条件を満たさない場合、ステップＳ１１０４へ進む。
【００７５】
ステップＳ１１０３において、システム制御部２０９は、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができると判定し、本フローを終了する。一方、ステップＳ１１０４において、システム制御部２０９は、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができないと判定し、本フローを終了する。これにより、大ボケ状態から小ボケ状態へフォーカスレンズ１０３を移動させる過程において、大Ｄｅｆと中Ｄｅｆのデフォーカス量の差とそれぞれの信頼度とに基づいて、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことが可能であるか否かを判定することができる。
【００７６】
次に、図１２を参照して、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎ判定（図１０のステップＳ１００３）について説明する。図１２の各ステップは、主にシステム制御部２０９により実行される。
【００７７】
まずステップＳ１２０１において、システム制御部２０９は、中Ｄｅｆと小Ｄｅｆのデフォーカス量の差が予め設定した第２深度閾値（第２閾値）以下であるか否かを判定する。中Ｄｅｆと小Ｄｅｆのデフォーカス量の差が第２深度閾値以下である場合、ステップＳ１２０２へ進む。一方、この差が第２深度閾値よりも大きい場合、ステップＳ１２０４へ進む。第２深度閾値は、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへ適切に引き継ぐことができるように、例えば焦点深度の３倍の量に設定される。また、第２深度閾値を、焦点深度を基準として設定する（焦点深度よりも大きくする）ことにより、Ｆ値や焦点検出領域が変化しても一律の閾値を設定することができる。また、第２深度閾値は、図１１のステップＳ１１０１の判定にて用いられる第１深度閾値よりも小さい値に設定される。これは、小Ｄｅｆ→中Ｄｅｆ→大Ｄｅｆと変化するにつれて、デフォーカス量の検出ばらつきが大きくなる結果、小Ｄｅｆと中Ｄｅｆの差よりも中Ｄｅｆと大Ｄｅｆの差の方が大きくなるためである。
【００７８】
ステップＳ１２０２において、システム制御部２０９は、小Ｄｅｆの信頼度が中Ｄｅｆの信頼度以上であり、かつ、小Ｄｅｆの信頼度および中Ｄｅｆの信頼度の両方がそれぞれ第２信頼度閾値よりも高いか否かを判定する。これらの条件を全て満たす場合、ステップＳ１２０３へ進む。一方、少なくとも一つの条件を満たさない場合、ステップＳ１２０４へ進む。
【００７９】
ステップＳ１２０３において、システム制御部２０９は、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができると判定し、本フローを終了する。一方、ステップＳ１２０４において、システム制御部２０９は、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことができないと判定し、本フローを終了する。これにより、小ボケ状態から合焦位置へフォーカスレンズ１０３を移動させる過程において、中Ｄｅｆと小Ｄｅｆのデフォーカス量の差とそれぞれの信頼度とに基づいて、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎを行うことが可能であるか否かを判定することができる。
【００８０】
このように本実施形態において、制御装置は、ＡＦ信号処理部２０４（取得手段２０４ａ、算出手段２０４ｂ）、および、決定手段（システム制御部２０９）を有する。取得手段は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第１信号（Ａ像信号）および第２信号（Ｂ像信号）を取得する。算出手段は、第１信号および第２信号に対して帯域が互いに異なる複数のフィルタ処理（バンドパスフィルタ処理）を行い、各々のフィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて複数のデフォーカス量および複数の信頼度を算出する。決定手段は、複数のデフォーカス量の差と、複数の信頼度の少なくとも一つとに基づいて、複数のデフォーカス量の中から焦点調節（フォーカス制御）に用いられるデフォーカス量を決定する。
【００８１】
好ましくは、複数のフィルタ処理は、第１周波数帯域（低域）の第１信号および第２信号を抽出する第１フィルタ処理と、第１周波数帯域よりも高い第２周波数帯域（中域）の第１信号および第２信号を抽出する第２フィルタ処理とを含む。算出手段は、複数のデフォーカス量および複数の信頼度として、第１フィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて、第１デフォーカス量（大Ｄｅｆ）および第１信頼度（大Ｄｅｆ信頼度）を算出する。また算出手段は、第２フィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて、第２デフォーカス量（中Ｄｅｆ）および第２信頼度（中Ｄｅｆ信頼度）を算出する。より好ましくは、算出手段は、第１デフォーカス量と第２デフォーカス量との差が第１閾値（第１深度閾値）よりも大きい場合、第１デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する（Ｓ１１０１、Ｓ１１０４）。より好ましくは、算出手段は、第２信頼度が前記第１信頼度よりも高い場合であって、かつ、第２信頼度が所定の信頼度閾値（第２信頼度閾値）よりも高い場合、第２デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する。一方、算出手段は、第２信頼度が前記第１信頼度よりも低い場合、または、第２信頼度が所定の信頼度閾値（第２信頼度閾値）よりも低い場合、第１デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する（Ｓ１１０２〜Ｓ１１０４）。
【００８２】
好ましくは、複数のフィルタ処理は、第２周波数帯域よりも高い第３周波数帯域（高域）の第１信号および第２信号を抽出する第３フィルタ処理を含む。算出手段は、複数のデフォーカス量および複数の信頼度として、第３フィルタ処理後の第１信号および第２信号に基づいて、第３デフォーカス量（小Ｄｅｆ）および第３信頼度（小Ｄｅｆ信頼度）を算出する。より好ましくは、算出手段は、第２デフォーカス量と第３デフォーカス量との差が第２閾値（第２深度閾値）よりも大きい場合、第２デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する（Ｓ１２０１、Ｓ１２０４）。より好ましくは、算出手段は、第３信頼度が第２信頼度よりも高い場合であって、かつ、第２信頼度および第３信頼度のそれぞれが所定の信頼度閾値（第２信頼度閾値）よりも高い場合、第３デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する。一方、算出手段は、第３信頼度が前記第２信頼度よりも低い場合、または、第２信頼度もしくは第３信頼度が所定の信頼度閾値よりも低い場合、第２デフォーカス量を、焦点調節に用いられるデフォーカス量として決定する（Ｓ１２０２〜Ｓ１２０４）。より好ましくは、第２閾値は第１閾値よりも小さい。また好ましくは、第１閾値および第２閾値は、焦点深度を基準として設定される。
【００８３】
本実施形態において、大ボケ状態から合焦位置へフォーカスレンズを移動させる過程において、大ボケ状態では合焦位置の方向を判定することが可能なデフォーカス量、および、合焦位置の近傍では高精度のデフォーカス量を用いる。このため本実施形態によれば、合焦精度の向上および焦点調節時間の短縮が可能な制御装置、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。
【００８４】
本実施形態においては、システム制御部２０９は、デフォーカス量の差と、デフォーカス量の信頼度との両方を用いて焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定したが、いずれか一方のみを用いて焦点調節に用いられるデフォーカス量を決定しても良い。つまり、大Ｄｅｆから中Ｄｅｆへの引き継ぎ判定において、ステップＳ１１０１またはステップＳ１１０２を省略して大Ｄｅｆを用いるか中Ｄｅｆを用いるかを判定しても良い。同様に、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎ判定において、ステップＳ１２０１またはステップＳ１２０２を省略して中Ｄｅｆを用いるか小Ｄｅｆを用いるかを判定しても良い。
【００８５】
［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。
【００８６】
被写体が低コントラストの場合や低輝度時には複数フレーム分の加算や複数回のレンズ移動を行うことで、合焦精度は向上するが合焦までの時間が長くなってしまう。通常の撮影時は、ＡＦ時間が長くなったとしても低コントラストの場合や低輝度時に合焦させることが望ましいが、合焦精度よりも合焦までの時間を短くすることを優先することが望ましい場合がある。例えば、ユーザが手動でフォーカスレンズ位置を指定して撮影ができるマニュアルフォーカス（ＭＦ）モードとして、ユーザが指定したフォーカスレンズ位置を含む微小範囲においてＡＦ制御を行うことでピント合わせを補助する機能（セーフティＭＦ）がある。この機能はＭＦモードであるため、ＡＦ制御によって撮影タイムラグが長くならないようにすることが望ましい。
【００８７】
また、ワイドからテレ、またはテレからワイドヘズーミングする際において、被写体距離に応じたカム軌跡をトレースするようにズームレンズとフォーカスレンズを駆動制御し、これによりピントずれのない良好な画像を得ることができる。しかし、図１４に示されるように、被写体距離ごとのカム軌跡は、ワイド位置へ近づくに従って密になっている。このため、ワイドからテレへズーミングする場合、被写体距離に対応するカム軌跡を正確に選択することはできず、最初に選択したカム軌跡が被写体距離に対応するカム軌跡からずれる可能性がある。その結果、ズーミングによりボケが発生することになる。また、撮像面位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量の検出を行う際に、所定の画像信号値が閾値を超えるまで画像信号を加算する方法が知られているが、この方法では、合焦までの時間が長くなってしまう。
【００８８】
そこで第２〜第４の実施形態では、特定の撮影モードやズーム動作中において、通常の撮影モード時とＡＦ制御を異ならせることで、合焦精度の向上とＡＦ時間の短縮が可能な撮像装置を提供することを目的とする。なお、第２の実施形態では、レンズ鏡筒と撮像装置とが一体となったレンズ鏡筒括りつけの撮像装置について説明する。
【００８９】
＜全体構成＞
まず、図１３を参照して、本実施形態におけるレンズ鏡筒括り付けの撮像装置の例を示す。図１３は、本実施形態における撮像装置１０００のブロック図である。図１３に示されるように、レンズ鏡筒括りつけの撮像装置１０００は、レンズ鏡筒及び撮像装置全体の動作を統括するカメラ制御部１１１４を中心に構成されている。また、撮像装置１０００の各動作は、内部のＲＯＭ、ＲＡＭ（不図示）に格納された制御プログラム及び制御に必要な各種データに基づいて実行される。
【００９０】
まず、レンズ鏡筒に関連する部分の構成について説明する。レンズ鏡筒は、ズームレンズ１１０１、絞り１１０２、フォーカスレンズ１１０３、ズームレンズ駆動部１１０４、絞り駆動部１１０５、および、フォーカスレンズ駆動部１１０６を備えている。ズームレンズ１１０１は、ズームレンズ駆動部１１０４によって駆動され、焦点距離の変更を行う。絞り１１０２は、絞り駆動部１１０５によって駆動され、後述する撮像素子１１０７への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１１０３はフォーカスレンズ駆動部１１０６によって駆動され、後述する撮像素子１１０７に結像する焦点の調節を行う。ズームレンズ駆動部１１０４、絞り駆動部１１０５、および、フォーカスレンズ駆動部１１０６は、カメラ制御部１１４によって制御され、ズームレンズ１１０１の位置、絞り１１０２の開口量、および、フォーカスレンズ１１０３の位置を決定する。カメラ制御部１１１４は、ズームレンズ駆動部１１０４、絞り駆動部１１０５、および、フォーカスレンズ駆動部１１０６よりレンズ制御情報を得る。
【００９１】
次に、撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得する撮像機能に関する部分の構成について説明する。撮像装置１０００は、撮像素子１１０７、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１０８、カメラ信号処理部１１０９、ＡＦ信号処理部１１１０、表示部１１１１、記録部１１１２、カメラ制御部１１１４、カメラ操作部１１１５を備えている。また撮像装置１０００は、セーフティＭＦモードなどの撮影モードを選択する撮影モードスイッチ１１１６、ＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ１１１７（ＳＷ１）、ＳＷ１の操作後、撮影を行う撮影スイッチ１１１８（ＳＷ２）を有する。また撮像装置１０００は、ＡＥ処理部１１１９を有する。
【００９２】
撮像素子１０７は、画像センサとしての部材であって、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどから構成されている。レンズ鏡筒の撮影光学系を通過した光束を撮像素子１０７の受光面上に結像し、フォトダイオードによって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１１１４の指令に従ってタイミングジェネレータ１１１３から与えら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１１０７から順次読み出される。撮像素子１０７から読み出された映像信号及びＡＦ用信号は、サンプリングし、ゲイン調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１０８に入力され、映像信号をカメラ信号処理部１１０９に、撮像面位相差ＡＦ用の信号をＡＦ信号処理部１１１０にそれぞれ出力される。
【００９３】
カメラ信号処理部１１０９は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１０８から出力された信号に対して各種の画像処理を施して、映像信号を生成する。ＬＣＤ等により構成される表示部１１１１は、カメラ信号処理部１１０９から出力された映像信号を撮像画像として表示する。記録部１１１２は、カメラ信号処理部１１０９からの映像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００９４】
ＡＦ信号処理部１１１０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１０８から出力されたＡＦ用の２つの像信号に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。そしてＡＦ信号処理部１１１０は、算出したデフォーカス量および信頼性情報をカメラ制御部１１１４へ出力する。またカメラ制御部１１４は、取得したデフォーカス量や信頼性情報に基づいて、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部１１０に通知する。なお、デフォーカス量算出の詳細は、図５乃至図９を参照して第１の実施形態にて説明したとおりである。
【００９５】
カメラ制御部１１１４は、撮像装置１０００の全体と情報をやり取りして制御を行う。撮像装置１０００内の処理だけでなく、カメラ操作部１１１５からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録映像の確認等の、ユーザが操作した種々のカメラ機能を実行する。
【００９６】
＜焦点検出結果の信頼度＞
次に、本実施形態における焦点検出結果の信頼度について説明する。本実施形態も、実施形態１と同様に、二像の一致度ｆｎｃｌｖｌと、相関変化量ΔＣＯＲの急峻性との少なくともいずれか一方から信頼度を取得する。本実施形態では、信頼度は図１３のＡＦ信号処理部１１１０によって算出される。基本的に算出されたデフォーカス量が信頼できると判断できる場合に信頼度が高く、信頼できなくなるにつれて信頼度は下がっていく。本実施形態における信頼度は１から４までの数値で表現し、１が最も信頼度が高く、４が最も低い信頼度を示す。各信頼度の詳細は次の通りである。
【００９７】
信頼度が「１」の場合とは、Ａ像信号、Ｂ像信号のコントラストが高く、Ａ像信号とＢ像信号の形が似ている（二像一致度レベルが高い）状態や、すでに当該主被写体像に合焦している状態にある場合である。この場合にはデフォーカス量を信頼して駆動を行う。
【００９８】
信頼度が「２」の場合とは、信頼度が「１」ほどではないもののＡ像信号、Ｂ像信号のコントラストが高く、Ａ像信号とＢ像信号の形が似ている状態や、すでに当該主被写体像に対して一定の誤差範囲内で合焦近傍に位置する状態を示す。この場合、デフォーカス量に基づいて目標位置を決定し駆動を行う。
【００９９】
信頼度が「３」の場合とは、ＡＦ信号処理部１１０で算出される二像一致度レベルが所定値よりも低いものの、Ａ像信号、Ｂ像信号を相対的にシフトさせて得られる相関に一定の傾向があって、デフォーカス方向は信頼できる状態である。たとえば、主被写体に対して小ボケしている状態に多い判定である。
【０１００】
デフォーカス量、およびデフォーカス方向も信頼できない場合を信頼度が「４」と判定する。例えば、Ａ像信号、Ｂ像信号のコントラストが低く、像一致度レベルも低い状態である。これは、被写体に対して大きくボケている状態のときに多く、デフォーカス量の算出が困難な状態である。尚、本実施形態及び後述する第３の実施形態では、信頼度「３」を実施形態１の第２信頼度閾値に設定するものとする。言い換えると信頼度が１又は２のとき、信頼度が第２信頼度閾値より大きいと判断し、大Ｄｅｆ、中Ｄｅｆ、小Ｄｅｆの引継ぎ判定を行う。
【０１０１】
次に、図１５乃至図２１を参照して、撮像装置１０００の動作について詳述する。図１５は、撮像装置１０００の動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１６０１において、ＡＥ処理部１１１９は、ＡＥ処理を行う。続いてステップＳ１６０２において、カメラ制御部１１１４は、後述するズーム中ＡＦ動作を行う。続いてステップＳ１６０３において、カメラ制御部１１１４は、ＳＷ１（１１７）の状態を判定する。ＳＷ１の状態がＯＮの場合、ステップＳ１６０４へ進む。一方、ＳＷ１の状態がＯＮでない場合、ステップＳ１６０１へ進む。
【０１０２】
ステップＳ１６０４において、カメラ制御部１１１４は、撮影モードＳＷ１１６の状態を判定する。撮影モードがセーフティＭＦモード（第２のモード）である場合、ステップＳ１６０６へ進む。一方、撮影モードがセーフティＭＦモードでない場合、ステップＳ１６０５へ進む。ステップＳ１６０５において、カメラ制御部１１１４は、後述する通常ＡＦ動作を行う（通常モード、第１のモード）。ステップＳ１６０６において、カメラ制御部１１１４は、後述するセーフティＭＦ動作を行う。ここで、通常モード（第１のモード）は、フォーカス制御手段（カメラ制御部１１１４）がフォーカスレンズの可動範囲の全域においてフォーカス制御を行うモードである。セーフティＭＦモード（第２のモード）は、ユーザにより設定されたフォーカスレンズ位置を基準とした所定の範囲内でフォーカス制御を行うモードである。
【０１０３】
ステップＳ１６０７において、カメラ制御部１１１４は、ＳＷ１（１１７）の状態を判定する。ＳＷ１の状態ＯＮの場合、ステップＳ１６０８へ進む。一方、ＳＷ１の状態がＯＮでない場合、ステップＳ１６０１へ戻る。ステップＳ１６０８において、カメラ制御部１１１４は、ＳＷ２（１１８）の状態を判定する。ＳＷ２の状態がＯＮの場合、ステップＳ１６０９へ進む。一方、ＳＷ２の状態がＯＮでない場合、ステップＳ１６０７へ戻る。ステップＳ１６０９において、カメラ制御部１１１４は、撮影動作を行い、ステップＳ１６０１へ戻る。
【０１０４】
次に、図１６を参照して、図１５のステップＳ１６０２のズーム中ＡＦ動作について説明する。図１６は、ズーム中ＡＦ動作を示すフローチャート図である。本処理は、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。例えば、１フィールド画像（以下、１フレーム、１画面ともいう）を生成するための撮像素子１１０７からの撮像信号の読み出し周期（垂直同期期間ごと）で実行される。また複数の垂直同期期間（Ｖレート）ごとに繰り返すようにしてもよい。
【０１０５】
まず、ステップＳ１７０１において、ＡＦ信号処理部１１１０は、ＡＦ信号が更新されたかを確認する。ＡＦ信号が更新されている場合、ステップＳ１７０２に進み、ＡＦ信号処理部１１１１０は、その結果（デフォーカス量及び信頼度）を取得する。一方、ステップＳ１７０１にてＡＦ信号が更新されていない場合、そのまま本処理を終了する。
【０１０６】
続いてステップＳ１７０３において、カメラ制御部１１１４は、ズームレンズ１０１が移動中か否かを判定する。具体的には、カメラ操作部１１１５にて撮影者がズームの操作レバー等を操作した場合、それを検出したカメラ制御部１１１４がズームレンズ１１０１を駆動する。よって、カメラ制御部１１１４は、ズームレンズ１１０１の移動状態を把握している。ステップＳ１７０３にてズームレンズ１０１が移動中でない場合、ステップＳ１７０４のズーム停止時目標位置選択処理に進む。一方、ステップＳ１７０３にてズームレンズ１１０１が移動中である場合、ステップＳ１７０５のズーム時目標位置選択処理に進む。ステップＳ１７０４、ステップＳ１７０５の処理は共に、今回の制御タイミングにてフォーカスレンズ１１０３を移動させる際の目標位置を選択する処理であり、詳細は後述する。
【０１０７】
ズームレンズ１１０１が移動中である場合、ステップＳ１７０５の後にステップＳ１７０６に進む。ステップＳ１７０６において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ１７０５にて選択された目標距離に基づいて、次の制御タイミングにおけるフォーカスレンズ位置を予測する。具体的には、図１４の各被写体距離におけるカム軌跡が示すように、ある被写体距離にて合焦状態を維持するためには焦点距離の変化に合わせて該当する被写体距離のカム軌跡をトレースするようにフォーカスレンズ１１０３を制御する必要がある。このため、ステップＳ１７０６において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ１７０５にて選択された目標位置にピントがあった状態を維持するため、次の制御タイミング時点でどの位置にフォーカスレンズを制御すべきかをカム軌跡に基づいて決定する。なお本実施形態では、垂直同期期間ごとにＡＦ制御処理が実行されることを前提とするため、その時間に該当する分だけ進んだフォーカスレンズ位置をカム軌跡より特定する。また、本実施形態中のカム軌跡情報は、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭに格納されており、ＲＯＭ上に保持していない被写体距離のカム軌跡については隣接するカム軌跡より補間により求めることができる。続いてステップＳ１７０７において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ駆動部１１０６を制御し、選択及び決定された目標位置に対してフォーカスレンズ１１０３を移動させる。
【０１０８】
＜ズーム停止時目標位置選択処理＞
次に、図１７（Ａ）および図１８（Ａ）を参照して、図１６のステップＳ１７０４におけるズーム停止目標位置選択処理について説明する。図１７（Ａ）は、カメラ制御部１１１４が実行するズーム停止時目標位置選択処理を示すフローチャートである。図１７（Ａ）の各ステップは、ズーム中ＡＦ動作と同様に、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【０１０９】
まず、図１７（Ａ）のステップＳ１８０１ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、図１６のＳ１７０２で取得した信頼度に基づき、取得した信頼度が「１」か否かを判定する。ステップＳ１８０１ａにて信頼度が「１」である場合、ステップＳ１８０６ａに進む。一方、信頼度が「１」でない場合、ステップＳ１８０２ａに進む。信頼度が「１」である場合は、検出されているデフォーカス量の精度が高く、デフォーカス量より算出した目標位置にフォーカスレンズを制御することで合焦できる場合である。このため、ステップＳ１８０６ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、検出されているデフォーカス量及び現在のフォーカスレンズ位置に基づき算出されたフォーカスレンズ位置（検出位置）を目標位置として設定する。このように、検出位置に直接フォーカスレンズ１１０３を駆動する動かし方を本実施形態ではターゲット駆動（第１の駆動）と呼ぶ。その後、ステップＳ１８１０ａにてサーチフラグをＯＦＦとして処理を終了する。本実施形態では、後述する目標位置をフォーカスレンズ１１０３の可動域の無限端または至近端に設定し、フォーカスレンズ１１０３を大きく動かしながら合焦位置を特定する動きをサーチ駆動（第２の駆動）と呼び、その実行状態を示すフラグをサーチフラグと呼ぶ。
【０１１０】
続いてステップＳ１８０２ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、取得した信頼度が「２」か否かを判定する。ステップＳ１８０２ａで信頼度が「２」である場合、ステップＳ１８０７ａに進む。一方、信頼度が「２」でない場合、ステップＳ１８０３ａに進む。信頼度が「２」である場合は、検出されているデフォーカス量の精度が一定の誤差を含んでいる状態を指す。このため、ステップＳ１８０７ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、検出されているデフォーカス量及び現在のフォーカスレンズ位置に基づき算出した検出位置に対して係数γを掛けた値を目標位置として設定する。なお、係数γは１未満の数値であり、本実施形態で想定するγは０．８である。このため、ステップＳ１８０７ａでは、検出位置の８０％の位置を目標位置として設定している。このように、検出位置に行き足りないように（言い換えると、行き過ぎないように）フォーカスレンズ１１０３を駆動する動かし方を本実施形態ではデフォーカス駆動（第３の駆動）と呼ぶ。その後、ステップＳ１８１０ａにおいてサーチフラグをＯＦＦとして処理を終了する。
【０１１１】
続いてステップＳ１８０３ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、取得した信頼度が「３」か否かを判定する。ステップＳ１８０３ａにて信頼度が「３」である場合、ステップＳ１８０８ａに進む。一方、信頼度が「３」でない場合、ステップＳ１８０４ａに進む。信頼度が「３」である場合は、検出されているデフォーカス量そのものの精度は低いもののデフォーカス方向は信頼できる状態を指す。このため、ステップＳ１８０８ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、検出されているデフォーカス方向の端を目標位置として設定してサーチ駆動を実施する。そして、続くステップＳ１８１１ａにてサーチフラグをＯＮに設定し処理を終了する。ステップＳ１８０４ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、サーチフラグがＯＦＦか否かを判定する。ステップＳ１８０４ａにてサーチフラグがＯＦＦの場合、ステップＳ１８０９ａに進む。一方、サーチフラグがＯＮの場合、ステップＳ１８０５ａに進む。
【０１１２】
ステップＳ１８０３ａにて信頼度が「３」でない場合は、信頼度が「４」の場合であり、デフォーカス量、およびデフォーカス方向も信頼できない場合を指す。この場合、ＡＦ信号処理部１１１０より得られる情報のみでは合焦位置を特定することは困難である。このため、ステップＳ１８０９ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、現在のフォーカスレンズ位置とフォーカスレンズ１１０３の無限側の端、至近側の端の位置関係に基づき、駆動範囲の広い側の端を目標位置として設定し、サーチ駆動を実施する。そして、続くステップＳ１８１１ａにてサーチフラグをＯＮに設定し処理を終了する。
【０１１３】
ステップＳ１８０５ａにおいて、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３が無限端または至近端のいずれかに到達したか否かを判定する。ステップＳ１８０５ａにていずれかの端に到達した場合、ステップＳ１８０９ａに進み、再度目標位置を設定し直す。前述のように、駆動範囲の広い側の端を目標位置として設定するため、端に到達している場合には逆側の端に目標位置を設定することになる。一方、ステップＳ１８０５ａにて端に到達していない場合、そのまま処理を終了し、サーチ駆動を継続する。
【０１１４】
このように、本実施形態におけるズーム停止時目標位置選択処理では、図１８（Ａ）に示されるように、信頼度が高い場合、デフォーカス量に基づいた目標位置を設定する。一方、信頼度が低い場合、目標位置をフォーカスレンズ１０３の可動範囲の端に設定する。このため、ＡＦ全体の動きとしては、信頼度が低いほど大きなピント変動を伴って合焦位置を特定する動きとなる。
【０１１５】
＜ズーム時目標位置選択処理＞
次に、図１７（Ｂ）および図１８（Ｂ）を参照して、図１６のステップＳ１７０５におけるズーム停止時目標位置選択処理について説明する。図１７（Ｂ）は、カメラ制御部１１１４が実行するズーム時目標位置選択処理を示すフローチャートである。図１７（Ｂ）の各ステップは、ズーム中ＡＦ動作と同様に、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【０１１６】
まず、図１７（Ｂ）のステップＳ１８０１ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、図１６のＳ１７０２で取得した信頼度に基づき、取得した信頼度が「１」か否かを判定する。ステップＳ１８０１ｂにて信頼度が「１」である場合、ステップＳ１８０４ｂに進む。一方、信頼度が「１」でない場合、ステップＳ１８０２ｂに進む。信頼度が「１」である場合は、検出されているデフォーカス量の精度が高く、デフォーカス量より算出した目標位置にフォーカスレンズを制御することで合焦できる場合である。このため、ステップＳ１８０４ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、検出されているデフォーカス量及び現在のフォーカスレンズ位置に基づき算出されたフォーカスレンズ位置（検出位置）を目標位置として設定する。
【０１１７】
続いてステップＳ１８０２ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、取得した信頼度が「２」か否かを判定する。ステップＳ１８０２ｂで信頼度が「２」である場合、ステップＳ１８０５ｂに進む。一方、信頼度が「２」でない場合、ステップＳ１８０３ｂに進む。信頼度が「２」である場合は、検出されているデフォーカス量の精度が一定の誤差を含んでいる状態を指す。このため、ステップＳ１８０５ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、検出されているデフォーカス量及び現在のフォーカスレンズ位置に基づき算出した検出位置に対して係数αを掛けた値を目標位置として設定する。なお、係数αは１未満の数値であり、本実施形態で想定するαは０．８である。このため、ステップＳ１８０５ｂでは、検出位置の８０％の位置を目標位置として設定している。
【０１１８】
続いてステップＳ１８０３ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、取得した信頼度が「３」か否かを判定する。ステップＳ１８０３ｂにて信頼度が「３」である場合、ステップＳ１８０６ｂに進む。一方、信頼度が「３」でない場合、ステップＳ１８０７ｂに進む。信頼度が「３」である場合は、検出されているデフォーカス量そのものの精度は低いもののデフォーカス方向は信頼できる状態を指す。このため、ステップＳ１８０６ｂでは、カメラ制御部１１１４は、デフォーカス方向と現在のフォーカスレンズ位置に基づき、現在位置に対してデフォーカス方向にシフト量β分だけずらした位置を目標位置として設定する。なお本実施形態で想定するβは、焦点深度Ｆ・δ（Ｆ：Ｆ値、δ：許容錯乱円径）を基準に１・Ｆ・δ程度に設定する。
【０１１９】
ステップＳ１８０３ｂにて信頼度が「３」でない場合、すなわち信頼度が「４」の場合、ステップＳ１８０７ｂに進み、カメラ制御部１１１４は、目標位置を現在のフォーカスレンズ位置に設定する。ステップＳ１８０４ｂ、ステップＳ１８０５ｂ、ステップＳ１８０６ｂ、または、ステップＳ１８０７ｂを経由して目標位置を選択した後、ステップＳ１８０８ｂに進む。ステップＳ１８０８ｂにおいて、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ１８０３ｂ〜ステップＳ１８０７ｂにて決定された目標位置と現在のフォーカスレンズ位置とに基づいて、実際のレンズ駆動量（図中の実駆動量）を算出する。そしてカメラ制御部１１１４は、実駆動量がＮ・Ｆ・δよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１８０８ｂにて実駆動量がＮ・Ｆ・δよりも大きいと判定された場合、ステップＳ１８０９ｂに進む。一方、実駆動量がＮ・Ｆ・δ以下と判定された場合、そのまま処理を終了する。
【０１２０】
ステップＳ１８０９ｂにおいて、実駆動量がＮ・Ｆ・δを越えないように、カメラ制御部１１１４は目標位置を現在位置＋Ｎ・Ｆ・δに変更する。このようにステップＳ１８０８ｂ、Ｓ１８０９ｂにより、カメラ制御部１１１４は、デフォーカス量の信頼度によらず、所定のレンズ駆動量（Ｎ・Ｆ・δ）よりも大きいピント変化が生じる場合には所定のレンズ駆動量におさまるように目標位置を補正する。ここで所定のレンズ駆動量Ｎ・Ｆ・δに関して、本実施形態における係数Ｎは５と設定し、５・Ｆ・δすなわち５深度程度以上のピント変動が生じる可能性がある場合には目標位置を補正しピント変動を抑制する。
【０１２１】
このように、本実施形態におけるズーム停止時目標位置選択処理では、図１８（Ｂ）に示されるように、デフォーカス量の信頼度が高い場合、デフォーカス量に基づいた目標位置を設定する。一方、信頼度が低い場合、目標位置を現在のレンズ位置に基づいて設定する。図１８（Ｃ）はズーム時目標位置選択処理により目標位置が選択され、一連のＡＦ制御処理が実施され場合の現在時刻ｔ１と次の制御タイミングｔ２におけるフォーカスレンズ１１０３の位置関係を示している。
【０１２２】
時刻ｔ１におけるＰ１が現在のレンズ位置を示しており、距離Ａに該当する。図１８（Ｂ）の信頼度１〜４の場合における目標位置が図１８（Ｃ）の時刻ｔ１における（１）〜（４）に対応する。すなわち、信頼度「１」の場合は距離Ｂ、信頼度「２」の場合は距離Ｃ、信頼度「３」の場合は距離Ｄ、信頼度「４」の場合は現在位置と同じ距離Ａである。また、図１７（Ｂ）のステップＳ１８０８ｂおよびステップＳ１８０９ｂに示されるように、目標位置が所定のレンズ駆動量（Ｎ．Ｆ・δ）よりも大きい場合、時刻ｔ１における（５）で距離Ｅに該当する。この場合は、ズーム停止時目標位置選択処理により（６）の距離Ｆに補正される。
【０１２３】
ズーム停止時目標位置選択処理により、デフォーカス量の信頼度に応じて現在時刻ｔ１時点での目標位置（１）〜（４）及び（６）が選択及び決定される。そして、図１６のステップＳ１７０６にて次の制御タイミングの時刻ｔ２における各レンズ位置をカム軌跡より算出し、ステップＳ１７０７では時刻ｔ２での目標位置に向かってフォーカスレンズを駆動させる。
【０１２４】
以上のように、本実施形態によれば、デフォーカス量とその信頼度に基づき目標位置を選択する際、ズーミング中はズーミングしていない場合とは異なる選択ルールに基づいて、フォーカスレンズを制御する目標位置を決定し制御することが可能となる。すなわちフォーカス制御手段（カメラ制御部１１１４）は、ズームレンズの駆動中において、デフォーカス量と信頼度とに応じてフォーカスレンズの駆動範囲を制限する。より具体的には、フォーカス制御手段は、ズームレンズの駆動中において、フォーカスレンズの移動量が所定量よりも大きくなると判定した場合、フォーカスレンズの移動量が所定量を超えないようにフォーカスレンズの目標位置を補正する。これにより、ズーミング中は急激なピント変化の発生を抑制し、ピント変化の連続性を保つことが可能になる。また、ズームＡＦ動作では、低コントラスト被写体や低照度時において合焦近傍にいるにも関わらず信頼度が低くなった場合でも、複数フレーム分の加算を行うことなくズーム動作中のピント追従性能を優先する。
【０１２５】
次に、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）を参照して、図１５のステップＳ１６０５における通常ＡＦ動作について説明する。図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）は、通常ＡＦ動作を示すフローチャート図である。
【０１２６】
まず、図１９（Ａ）のステップＳ２００１において、ＡＥ処理部１１１９は、ＡＥ処理を行う。続いてステップＳ２００２において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数を０に初期化する。フレーム加算数とは、今回までに検出した焦点検出結果を何フレーム分加算したかを判断するものである。続いてステップＳ２００３において、カメラ制御部１１１４は、レンズ駆動回数を０に初期化する。レンズ駆動回数とは、後述するステップＳ２０１２におけるレンズ駆動を何回行ったかを判断するものである。続いてステップＳ２００４において、カメラ制御部１１１４は、焦点検出処理を行い、デフォーカス量および信頼度を検出する。焦点検出処理については後述する。
【０１２７】
続いてステップＳ２００５において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４にて検出した結果の信頼度が第２の信頼度閾値より大きいか否か（つまり、信頼度が「１」または「２」か否か）を判定する。信頼度が第２の信頼度閾値より大きい場合、ステップＳ２００６へ進む。一方、信頼度が第２の信頼度閾値以下の場合（つまり、信頼度が「１」または「２」のいずれでもない場合）、ステップＳ２０２５へ進む。ステップＳ２００６において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４にて検出したデフォーカス量が予め設定されている第２のＤｅｆ量閾値以下か否かを判定する。検出したデフォーカス量が第２のＤｅｆ量閾値以下の場合、ステップＳ２００７へ進む。一方、デフォーカス量が第２のＤｅｆ量閾値より大きい場合、図１９（Ｂ）のステップＳ２０２３へ進む。第２のＤｅｆ量閾値は、デフォーカス量が第２のＤｅｆ量閾値以下であれば、その後デフォーカス量だけレンズ駆動を所定回数（例えば３回）以内で焦点深度内にフォーカスレンズを制御することができるような値（例えば焦点深度の５倍の量）で設定する。
【０１２８】
図１９（Ａ）のステップＳ２００７において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３が停止状態であるか否かを判定する。フォーカスレンズ１１０３が停止状態である場合、ステップＳ２００８へ進む。一方、フォーカスレンズ１１０３が停止状態でない場合、ステップＳ２０１５へ進む。ステップＳ２００８において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４にて検出した結果の信頼度が「１」か否かを判定する。信頼度が「１」である場合、ステップＳ２００９へ進む。一方、信頼度が「１」でない場合、ステップＳ２０１５へ進む。
【０１２９】
ステップＳ２００９において、カメラ制御部１１１４は、レンズ駆動回数が第１の駆動回数閾値以上か否かを判定する。レンズ駆動回数が第１の駆動回数閾値以上である場合、ステップＳ２０１１へ進む。一方、レンズ駆動回数が第１の駆動回数閾値よりも小さい場合、ステップＳ２０１０へ進む。第１の駆動回数閾値は、前述の第２のＤｅｆ閾値以下の場合に合焦位置近傍（例えば焦点深度内）までレンズ駆動ができる回数を設定する。例えば、通常ＡＦ動作では駆動回数閾値１を３回に設定する。
【０１３０】
ステップＳ２０１０において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４で検出したデフォーカス量が予め設定されている第１のＤｅｆ量閾値以下か否かを判定する。デフォーカス量が第１のＤｅｆ量閾値以下の場合、ステップＳ２０１１へ進む。一方、デフォーカス量が第１のＤｅｆ量閾値より大きい場合、ステップＳ２０１２へ進む。第１のＤｅｆ量閾値は、検出したデフォーカス量が第１のＤｅｆ量閾値以下であれば、焦点深度内にフォーカスレンズ制御されているという値となるように設定する。
【０１３１】
ステップＳ２０１１において、カメラ制御部１１１４は合焦状態であると判定し、本フローを終了する。ステップＳ２０１２において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４で検出したデフォーカス量だけフォーカスレンズ１１０３を駆動させた後、ステップＳ２０１３へ進む。ステップＳ２０１３において、カメラ制御部１１１４は、レンズ駆動回数をインクリメントする。続いてステップＳ２０１４において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数を０に初期化し、ステップＳ２００４へ戻る。
【０１３２】
ステップＳ２０１５において、カメラ制御部１１１４は、検出デフォーカス量が第３のＤｅｆ量閾値以下か否かを判定する。検出デフォーカス量が第３のＤｅｆ量閾値以下である場合、ステップＳ２０１６へ進む。一方、検出デフォーカス量が第３のＤｅｆ量閾値よりも大きい場合、ステップＳ２０１９へ進む。ステップＳ２０１６において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４で検出したデフォーカス量に対して所定割合だけフォーカスレンズ１０３を駆動する。続いてステップＳ２０１７において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３の停止を指示する。続いてステップＳ２０１８において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数を０に初期化して、ステップＳ２００４へ戻る。
【０１３３】
図１９（Ｂ）のステップＳ２０１９において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３の停止を指示する。続いてステップＳ２０２０において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数をインクリメントする。続いてステップＳ２０２１において、カメラ制御部１１１４は、今回までに検出した複数フレーム分のデフォーカス量を加算する。ここで、フレーム加算の対象となるフレームは、今回を含めてステップＳ２０２０でインクリメントされたフレーム加算数となるように決定される。
【０１３４】
続いてステップＳ２０２２において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数がフレーム加算数閾値以上か否かを判定する。フレーム加算数がフレーム加算数閾値以上である場合、ステップＳ２００９へ進む。一方、フレーム加算数がフレーム加算数閾値よりも小さい場合、ステップＳ２００４へ戻る。フレーム加算数閾値は、加算平均することで十分なＡＦ精度が得られるフレーム数で設定し、例えば４回に設定される。また、加算したデフォーカス量はフレーム加算数を用いて平均し、その直後のステップＳ２０１０では加算平均したデフォーカス量に基づいて判定を行うようにする。
【０１３５】
続いてステップＳ２０２３において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２００４で検出したデフォーカス量に対して所定割合だけフォーカスレンズ１１０３を駆動する。ここで所定割合は、デフォーカス量に対してレンズ駆動量が少なくなるように設定される（例えば８割）。また、設定するレンズ速度は、例えば１フレームの時間で設定したレンズ駆動量分レンズ駆動できる速度よりも遅くなるように設定される。これにより、検出したデフォーカス量が正しくない場合に被写体ピント位置を越えてしまうことを防ぐことができ、さらにレンズを停止することなく駆動させながら次のレンズ駆動をさせることができる（オーバーラップ制御）。続いてステップＳ２０２４において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数を０に初期化して、ステップＳ２００４へ戻る。
【０１３６】
ステップＳ２０２５において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数を０に初期化する。続いてステップＳ２０２６において、カメラ制御部１１１４は、非合焦条件を満たしたか否かを判定する。非合焦条件を満たす場合、ステップＳ２０２７へ進む。一方、非合焦条件を満たさない場合、ステップＳ２０２８へ進む。非合焦条件とは、合焦すべき被写体がいないと判定する条件である。非合焦条件として、例えば、フォーカスレンズ１１０３の可動範囲の全てにおいてレンズ駆動が完了した場合、すなわちフォーカスレンズ１１０３が遠側、近側の両方のレンズ端を検出して初期位置に戻った場合という条件を設定する。
【０１３７】
ステップＳ２０２７において、カメラ制御部１１１４は非合焦状態であると判定し、本フローを終了する。ステップＳ２０２８において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３が遠側または近側のレンズ端に到達したか否かを判定する。フォーカスレンズ１１０３がレンズ端に到達した場合、ステップＳ２０２９へ進む。一方、フォーカスレンズ１１０３がレンズ端に到達していない場合、ステップＳ２０３０へ進む。ステップＳ２０２９において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３の駆動方向を反転して、ステップＳ２００４へ戻る。ステップＳ２０３０において、カメラ制御部１１１４は、フォーカスレンズ１１０３を所定方向に駆動させて、ステップＳ２００４へ戻る。フォーカスレンズ速度としては、例えばデフォーカス量が検出できるようになった時点でピント位置を通り過ぎることのないようなレンズ速度の範囲で最も速い速度が設定される。
【０１３８】
以上説明したように、通常ＡＦ動作では、低コントラスト被写体や低照度時において合焦近傍にいるにも関わらず信頼度が低くなった場合、ズームＡＦ動作とは異なり、ＡＦ時間よりも合焦性能を優先して複数フレーム分の加算を行う。また、信頼度によるＡＦ制御の仕方もズームＡＦ動作とは異ならせる。
【０１３９】
次に、図２０を参照して、図１５のステップＳ１６０６におけるセーフティＭＦ動作について説明する。図２０は、セーフティＭＦ動作を示すフローチャート図である。
【０１４０】
ステップＳ２１０１〜Ｓ２１０５は、通常ＡＦ動作時のステップＳ２００１〜Ｓ２００５と同様であるため説明を省略する。信頼度が第２の信頼度閾値よりも大きい場合、ステップＳ２１０６へ進む。一方、信頼度が第２の信頼度閾値以下の場合、本フローを終了する。なお、通常ＡＦ動作の場合、信頼度が第２の信頼度閾値以下の場合には所定方向にレンズ駆動を行うが、セーフティＭＦ動作においては現在のフォーカスレンズ位置近傍で撮影する必要があるため、フォーカスレンズを駆動せずにセーフティＭＦ動作を終了する。
【０１４１】
ステップＳ２１０６において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２１０４で検出したデフォーカス量が予め設定されている第４のＤｅｆ量閾値（デフォーカス量閾値）以下であるか否かを判定する。デフォーカス量が第４のＤｅｆ量閾値以下の場合、ステップＳ２１０７へ進む。一方、デフォーカス量が第４のＤｅｆ量閾値より大きい場合、本フローを終了する。第４のＤｅｆ量閾値は、通常ＡＦ動作における第２のＤｅｆ量閾値とは異なり、第４のＤｅｆ量閾値に基づいてフォーカスレンズ駆動を行っても表示部１１１１上でピント変動が分かりづらくなるような閾値として設定する。第４のＤｅｆ量閾値としては、例えば焦点深度の３倍の量が設定される。
【０１４２】
ステップＳ２１０７において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２１０４で検出した結果の信頼度が「１」か否かを判定する。信頼度が「１」の場合、ステップＳ２１０８へ進む。一方、信頼度が「１」でない場合、ステップＳ２１１３へ進む。ステップＳ２１０８において、カメラ制御部１１１４は、レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値以上か否かを判定する。レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値以上である場合、本フローを終了する。一方、レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値よりも小さい場合、ステップＳ２１０９へ進む。第２の駆動回数閾値は、通常ＡＦ動作における第１の駆動回数閾値よりも小さくなるように設定し、例えば１回に設定する。これにより、セーフティＭＦ動作においてレンズ駆動回数を少なくすることができ、ＡＦ時間を短縮することができる。また、セーフティＭＦ動作ではユーザによって予め合焦位置近傍にフォーカスレンズが移動されているため、レンズ駆動回数が少なくても合焦位置へのレンズ駆動が可能となる。ステップＳ２１０９〜Ｓ２１１２は、通常ＡＦ動作時のステップＳ２０１０、Ｓ２０１２〜Ｓ２０１４と同様であるため、詳細省略するが、検出デフォーカス量が第１のＤｅｆ量閾値以下の場合、本フローを終了する。一方、デフォーカス量が第１のＤｅｆ量閾値より大きい場合、検出デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０３を駆動し、レンズ駆動回数をインクリメントし、フレーム加算数を０に初期化して、ステップＳ２１０４へ戻る。
【０１４３】
ステップＳ２１１３において、カメラ制御部１１１４は、レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値以上か否かを判定する。レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値以上である場合、本フローを終了する。一方、レンズ駆動回数が第２の駆動回数閾値よりも小さい場合、ステップＳ２１１４へ進む。これにより、フレーム加算を行う条件となった場合でも、フレーム加算回数やレンズ駆動回数を少なく制限することができ、ＡＦ時間を短縮することが可能となる。
【０１４４】
ステップＳ２１１４において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数をインクリメントする。続いてステップＳ２１１５において、カメラ制御部１１１４は、今回までに検出した複数フレーム分のデフォーカス量を加算する。ここで、フレーム加算の対象となるフレームは、今回を含めてステップＳ２１１４でインクリメントされたフレーム加算数となるように決定する。続いてステップＳ２１１６において、カメラ制御部１１１４は、フレーム加算数がフレーム加算数閾値以上か否かを判定する。フレーム加算数がフレーム加算数閾値以上である場合、ステップＳ２１１７へ進む。一方、フレーム加算数がフレーム加算数閾値よりも小さい場合、ステップＳ２１０４へ戻る。ここでフレーム加算数閾値としては、通常ＡＦ動作の場合と同様に、加算平均することで十分なＡＦ精度が得られるフレーム数が設定され、例えば４回に設定される。
【０１４５】
ステップＳ２１１７において、カメラ制御部１１１４は、ステップＳ２１１５で加算したデフォーカス量をフレーム加算数で平均した加算平均デフォーカス量が第４のＤｅｆ量閾値以下か否かを判定する。加算平均デフォーカス量が第４のＤｅｆ量閾値以下である場合、ステップＳ２１０８へ進む。一方、加算平均デフォーカス量が第４のＤｅｆ量閾値よりも大きい場合、本フローを終了する。また、ステップＳ２１１７の判定直後のステップＳ２１０９において、カメラ制御部１１１４は、加算平均したデフォーカス量に基づいて判定を行う。これにより、フォーカスレンズ駆動を行っても表示部１１１１上でピント変動が分かりづらくなるような範囲でのＡＦ制御が可能となる。
【０１４６】
以上説明したように、セーフティＭＦ動作では、低コントラスト被写体や低照度時において合焦近傍にいるにも関わらず信頼度が低くなった場合、ＡＦ時間よりも合焦性能を優先して複数フレーム分の加算を行うことでズームＡＦ動作とは異ならせる。また、ＭＦモードでありＡＦ時間を短くする必要があるため、フレーム加算後のレンズ駆動回数を通常ＡＦ動作とは異ならせる（通常ＡＦ動作よりも回数を少なくする）。また、信頼度によるＡＦ制御の仕方もズームＡＦ動作や通常ＡＦ動作とは異ならせる。
【０１４７】
次に、図２１を参照して、図５のステップＳ５１１におけるデフォーカス量の選択について説明する。まず、ステップＳ２２０１において、カメラ制御部１１１４は、撮影モードＳＷ１１１６の状態（撮影モード）を判定する。撮影モードがセーフティＭＦモードである場合、ステップＳ２２０６へ進み、小Ｄｅｆを選択する。このように、撮影モードがセーフティＭＦモードの場合には、ユーザによってフォーカスレンズを予め合焦位置近傍に設定されていることを前提に常に小Ｄｅｆが選択されるようにする。一方、撮影モードがセーフティＭＦモードでない場合、ステップＳ２２０２へ進む。なお、図２１のステップＳ２２０２〜Ｓ２２０８は、図１０のステップＳ１００１〜Ｓ１００７とそれぞれ同様であるため、それらの説明を省略する。
【０１４８】
［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。本実施形態では、レンズ鏡筒と撮像装置が分離可能な撮像装置において、本発明を適用した場合の例を示す。
【０１４９】
＜全体構成＞
まず、図２２を参照して、本実施形態における撮像装置の例を示す。図２２は、本実施形態における撮像装置２０００のブロック図である。図２２に示されるように、撮像装置２０００は、レンズ装置１１００及び撮像装置本体１２００を備えて構成されている。また撮像装置２０００において、レンズ装置１１００全体の動作を統括制御するレンズ制御部１２１７と、撮像装置本体１２００全体の動作を統括するカメラ制御部１１１４が情報を通信している。
【０１５０】
まず、レンズ装置１１００の構成について説明する。レンズ装置１１００は、ズームレンズ１１０１、絞り１１０２、フォーカスレンズ１１０３、ズームレンズ位置検出部１２０４、絞り駆動部１１０５、フォーカスレンズ駆動部１１０６、レンズ制御部１２１７、および、レンズ操作部１２１８を備えている。ズームレンズ１１０１は、ズームリング部材（不図示）により手動で操作されることにより、焦点距離の変更を行う。その際、ズームレンズ１１０１の位置をズームレンズ位置検出部１２０４によって検出し、レンズ装置１１００及び撮像装置本体１２００の制御に利用される。絞り１１０２は、絞り駆動部１１０５によって駆動され、後述する撮像素子１１０７への入射光量を制御する。
【０１５１】
フォーカスレンズ１１０３はフォーカスレンズ駆動部１１０６によって駆動され、後述する撮像素子１１０７に結像する焦点の調節を行う。絞り駆動部１１０５、フォーカスレンズ駆動部１１０６は、レンズ制御部１２１７によって制御され、絞り１１０２の開口量や、フォーカスレンズ１１０３の位置を決定する。レンズ操作部１２１８によってユーザの操作があった場合、レンズ制御部１２１７がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１２１７は、後述するカメラ制御部１１１４から受信した制御命令や制御情報に応じて、絞り駆動部１１０５やフォーカスレンズ駆動部１１０６を制御し、また、レンズ制御情報をカメラ制御部１１１４に送信する。
【０１５２】
なお、本実施形態におけるレンズ装置１１００のレンズ制御部１２１７は、内部に備えるＲＯＭ（不図示）に図１４に示されるカム軌跡情報を保持している。レンズ制御部１２１７は、ズームレンズ位置検出部１２０４にてズームレンズ１１０１の位置の変化を検出した場合、後述するカム軌跡追従処理にてピントがあった状態を維持するようにフォーカスレンズ１１０３を制御する。
【０１５３】
次に、撮像装置本体１２００の構成について説明する。撮像装置本体１２００の基本構成は、図１３を参照して第２の実施形態にて説明した撮像装置１０００の構成と共通する。ただし、本実施形態では、カメラ制御部１１１４の処理内容が第２の実施形態とは異なる。
【０１５４】
カメラ制御部１１１４は、撮像装置本体１２００内全体と情報をやり取りして制御を行う。撮像装置本体１２００内の処理だけでなく、カメラ操作部１１１５からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録映像の確認等の、ユーザが操作した種々のカメラ機能を実行する。加えて、カメラ制御部１１１４は、前述のように、レンズ装置１１００内のレンズ制御部１２１７と情報をやり取りし、レンズの制御命令および制御情報を送り、またレンズ内の情報を取得する点で、第２の実施形態とは異なる。
【０１５５】
＜カム軌跡追従処理＞
次に、図２３を参照して、レンズ制御部１２１７が実施するカム軌跡追従処理について説明する。図２３は、レンズ制御部１２１７が実行するカム軌跡追従処理を示すフローチャートである。本処理は、レンズ制御部１２１７内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。なお、本処理はレンズ制御部１２１７にて定期的に実施され、本実施形態中では１０ｍｓｅｃ周期で実施される。
【０１５６】
まず、図２３のステップＳ２６０１において、レンズ制御部１２１７は、ズームレンズ位置検出部１２０４より現在のズームレンズ１１０１の位置情報を取得する。続いてステップＳ２６０２において、レンズ制御部１２１７は、フォーカスレンズ駆動部１１０６より現在のフォーカスレンズ１００３の位置情報を取得する。続いてステップＳ２６０３において、レンズ制御部１２１７は、先に取得したズームレンズ位置と前回の制御タイミングで取得したズームレンズ位置とを比較し、その変化に基づいてズーム中であるか否かを判定する。ステップＳ２６０３にてズーム中である場合、ステップＳ２６０４に進む。一方、ズーム中でない場合、本フローを終了する。
【０１５７】
ステップＳ２６０４において、レンズ制御部１２１７は、今回の制御タイミングにおけるフォーカスレンズ１１０３の目標位置を決定する。具体的には、レンズ制御部１２１７は、ステップＳ２６０１で取得したズームレンズ位置とカム軌跡追従を行う際の目標となる被写体距離（追従被写体距離）に基づき、現在の焦点距離で追従被写体距離に該当するフォーカスレンズ位置を特定する。なお、カム軌跡追従を行う際の追従被写体距離は、レンズ制御部１２１７がフォーカスレンズ駆動部１１０６を介してフォーカスレンズ１１０３を制御する際に更新される。そのため、カム軌跡追従処理のようにレンズ制御部１２１７によりレンズ装置１１００の内部でフォーカスレンズ１１０３が制御される場合と、カメラ制御部１１１４の指示によりフォーカスレンズ１１０３が制御される場合の両方で更新される。
【０１５８】
ステップＳ２６０５において、レンズ制御部１２１７は、ステップＳ２６０２で取得したフォーカスレンズ位置とステップＳ２６０４で決定した目標位置の差分だけフォーカスレンズ１１０３を駆動する。続いてステップＳ２６０６において、レンズ制御部１２１７は、フォーカスレンズ１１０３の駆動後の位置に対応する被写体距離を追従被写体距離として記録部１１１２に記憶させ、本フローを終了する。
【０１５９】
次に、図２６（Ｃ）、（Ｄ）を参照して、ここまでの一連のカム軌跡追従処理が実施された場合のフォーカスレンズ１１０３の動きについて説明する。図２６（Ｃ）は、焦点距離変化時にフォーカスレンズ１１０３がカム軌跡情報に基づき追従する動きを示す図であり、Ｐ２はある制御タイミングにおけるフォーカスレンズ１１０３の現在位置を示している。図２６（Ｃ）では、フォーカスレンズ１１０３は追従被写体距離を距離Ａとしてカム軌跡追従処理が実施されている。図２６（Ｄ）は、図２６（Ｃ）の一部を拡大した図である。より短い時間軸でフォーカスレンズ１１０３の動きをとらえた場合、先に示したカム軌跡追従処理によってフォーカスレンズ１１０３は定期的に距離Ａのカム軌跡に追従するように制御されている。このカム軌跡への追従制御を繰り返していくことで、焦点距離が変化した場合であっても、被写体距離を維持することが可能となる。
【０１６０】
＜ズーム中ＡＦ動作＞
次に、図２４を参照して、カメラ制御部１１１４が実施するズーム中ＡＦ動作について説明する。図２４は、カメラ制御部１１１４が実行するズーム中ＡＦ動作を示すフローチャートである。本処理は、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。例えば、１フィールド画像（以下、１フレーム、１画面ともいう）を生成するための撮像素子１１０７からの撮像信号の読み出し周期（垂直同期期間ごと）で実行される。また複数の垂直同期期間（Ｖレート）ごとに繰り返すようにしてもよい。
【０１６１】
図２４のステップＳ２７０１〜Ｓ２７０５でフォーカスレンズの目標選択処処理までを行う。ステップＳ２７０１〜Ｓ２７０５は、第２の実施形態の図１６のステップＳ１７０１〜Ｓ１７０５と同じであるため、説明は省略する。ステップＳ２７０４またはステップＳ２７０５が終了した後、ステップＳ２７０６へ進み、フォーカスレンズ駆動を行い、本フローを終了する。本フローは、第２の実施形態のズーム中動作のフロー（図１６のフロー）と、ステップＳ１７０６がない点で異なる。
【０１６２】
＜ズーム停止時目標選択処理＞
本実施形態のズーム停止時目標選択処理は、実施形態２と同様であるため、説明を省略する。図２６（Ａ）に、本実施形態にズーム停止目標位置選択処理で設定される目標位置を示すが、これは図１８（Ａ）と同様である。
【０１６３】
＜ズーム時目標位置選択処理＞
次に、図２５および図２６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を参照して、図２４のステップＳ２７０５におけるズーム時目標位置選択処理について説明する。図２５は、カメラ制御部１１１４が実行するズーム時ＡＦ処理を示すフローチャートである。図２５の各ステップは、ＡＦ制御処理と同様に、カメラ制御部１１１４内のＲＯＭ上に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【０１６４】
本実施形態におけるズーム時目標位置選択処理は、ステップＳ２８０３ｂで信頼度が「３」でなかった場合、目標位置を設定せずに本処理を終了する点で実施形態２のズーム時目標位置選択処理と異なる。フローチャートのステップＳ２８０１ｂ〜Ｓ２８０６ｂは、図１７（Ｂ）ステップＳ１８０１ｂ〜Ｓ１８０６ｂと同様であるため、説明を省略する。
【０１６５】
ステップＳ２８０４ｂ、ステップＳ２８０５ｂ、またはステップＳ２８０６ｂを経由して目標位置を選択した後、ステップＳ２８０７ｂに進む。ステップＳ２８０７ｂ、Ｓ２８０８ｂは図１７のステップＳ１８０８ｂ、Ｓ２８０８ｂと同様であり、実際のレンズ駆動量（図中の実駆動量）がＮ・Ｆ・δよりも大きければ実駆動量をＮ・Ｆ・δとする。尚、本実施形態における係数Ｎは５と設定し、５・Ｆ・δすなわち５深度程度以上のピント変動が生じる可能性がある場合には目標位置を補正しピント変動を抑制する。目標位置を補正した後、本フローを終了する。
【０１６６】
このように、本実施形態におけるズーム時ＡＦ処理では、図２６（Ｂ）に示されるように、デフォーカス量の信頼度が高い場合、カメラ制御部１１１４は、検出されたデフォーカス量に基づいた目標位置にフォーカスレンズ１１０３を制御する。一方、信頼度が低い場合、カメラ制御部１１１４は、現在のレンズ位置に基づいた目標位置にフォーカスレンズ１１０３を制御する。なお、合焦位置を特定できない信頼度の場合、カメラ制御部１１１４から明示的にフォーカスレンズ１１０３を駆動しないように制御される。
【０１６７】
図２６（Ｃ）は、焦点距離変化時にフォーカスレンズ１００３がカム軌跡情報に基づき追従する動きを示した図であり、Ｐ２はある制御タイミングにおける現在位置である。図２６（Ｃ）では、フォーカスレンズ１００３は追従被写体距離を距離Ａとしてレンズ装置１１００のレンズ制御部１２１７により撮像装置本体１２００のカメラ制御部１１１４の指示とは独立してカム軌跡追従処理が実施されていることを示している。
【０１６８】
図２６（Ｃ）中の（１）〜（６）は、今回の制御タイミングにおいて、先に示したズーム時ＡＦ処理がカメラ制御部１１１４により実施された場合の、デフォーカス量の信頼度に応じたフォーカスレンズ１１０３の駆動目標位置の関係を示している。図２６（Ｂ）の信頼度１〜４の場合における目標位置が図２６（Ｃ）における（１）〜（４）にそれぞれ対応する。すなわち、信頼度「１」の場合は距離Ｂ、信頼度「２」の場合は距離Ｃ、信頼度「３」の場合は距離Ｄ、信頼度「４」の場合は現在位置と同じ距離Ａであり、カメラ制御部１１１４より明示的にフォーカスレンズ１１０３を駆動しない。また、図１８（Ｃ）同様に、目標位置が所定のレンズ駆動量（Ｎ・Ｆ・δ）よりも大きい場合、図２６（ｃ）の（５）となり、距離Ｅに該当し、（６）の距離Ｆに補正される。このように、カム軌跡追従処理を行うレンズ装置１１００と、デフォーカス量及びその信頼度に応じてピント位置を補正する撮像装置本体１２００とが連動して動作することで、ズーミング中のピント制御が実現される。
【０１６９】
本実施形態によれば、デフォーカス量とその信頼度に基づき目標位置を選択する際、ズーミング中はズーミングしていない場合とは異なる選択ルールに基づいて、フォーカスレンズを制御する目標位置を決定し制御することが可能となる。すなわちフォーカス制御手段（カメラ制御部１１１４）は、ズームレンズの駆動中において、デフォーカス量と信頼度とに応じてフォーカスレンズの駆動範囲を制限する。より具体的には、フォーカス制御手段は、ズームレンズの駆動中において、フォーカスレンズの移動量が所定量よりも大きくなると判定した場合、フォーカスレンズの移動量が所定量を超えないようにフォーカスレンズの目標位置を補正する。これにより、ズーミング中は急激なピント変化の発生を抑制し、ピント変化の連続性を保つことが可能になる。なお、本実施形態では、ズームレンズ１１０１は手動で操作する例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、第２の実施形態のようにレンズ装置１１００の内部にズームレンズ駆動部を備え、レンズ制御部１２１７がこれを制御する構成であってよい。また、レンズ装置１１００の外部に独立したズームレンズ駆動ユニットが着脱可能な構成であってもよい。いずれの場合においても、ズームレンズ自体の移動状態を検出できる構成であれば駆動手段は問わない。
【０１７０】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第２の実施形態および第３の実施形態では、主にハード構成の違いを考慮した構成を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、次のような構成も考えられる。
【０１７１】
＜動作状態に適した制御方式の切り替え＞
撮像装置やレンズ装置（レンズ鏡筒）の動作状態に応じて、ズーミング中であってもピントの変化を問わず合焦することを最優先に制御する場合（ピント追従優先制御）と、前述のピントの連続性を優先した制御とを切り換えて用いることも考えられる。例えば、図１７（Ｂ）のステップＳ１８０８ｂ、Ｓ１８０９ｂの駆動量の制限を実施しないようにし、ステップＳ１８０５ｂのαやステップＳ１８０６ｂのβより検出したデフォーカス量を積極的に反映する方向に切り換える。これにより、ピント追従優先制御を実現することができる。また、図１９（Ａ）のステップＳ２００７ｂ、Ｓ２００８ｂの駆動量の制限を実施しないようにし、ステップＳ２００５ｂのαやステップＳ２００６ｂのβより検出したデフォーカス量を積極的に反映する方向に切り換える。これにより、ピント追従優先制御を実現することができる。また、ズーム時にズーム停止時ＡＦ処理を実施することでピント追従優先制御を実現することができる。
【０１７２】
これらのピント追従優先性制御と従来のズーミング中におけるピント連続性優先制御とを切り換える条件として、第２の実施形態および第３の実施形態の構成で共通なものとして、次のようなものがある。例えば、ズームレンズの速度に応じて切り替える方法であり、ズーム速度が速くライブビュー等の撮影画像の変化が大きい場合はピント追従優先性制御、ズーム速度が遅く、撮影画像の変化が緩やかな場合にピント連続性優先制御を用いる。また、動画の記録状態で切り換える方式も考えられる。例えば、撮影画像が残らない動画非記録中はピント追従優先性制御、撮影画像が残る動画記録中の場合はピント連続性優先制御を用いる。さらに、第２の実施形態の構成では、カメラ制御部１１１４はカム軌跡情報を把握している。そのため、カム軌跡情報の密集度の低い領域すなわちフォーカスレンズの駆動範囲が広い領域ではピント追従優先性制御、密集度の高い領域、すなわちフォーカスレンズの駆動範囲が狭い領域ではピント連続性優先制御を用いる方法が考えられる。加えて、カム軌跡情報の形状に応じて切り換える方法も考えられる。例えば、形状変化の大きい領域ではピント追従優先性制御、形状変化の小さい領域ではピント連続性優先制御を用いる。
【０１７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、撮像装置の各種状態に応じてピント追従優先性制御とピント連続性優先制御とを切り換えることができるため、求められるピント変化に応じて適切に制御方式を切り換えることが可能となる。
【０１７４】
（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。
【０１７５】
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】
【０１７６】
２０４ａ  取得手段
２０４ｂ  算出手段
２０９    システム制御部（決定手段）
【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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【図１６】
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【図１７（Ａ）】
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【図１７（Ｂ）】
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【図１８】
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【図１９（Ａ）】
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【図１９（Ｂ）】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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