【手続補正書】
【提出日】平成28年4月13日(2016.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する取得手段と、
前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、
前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記検出手段で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、前記フォーカスレンズの駆動を停止している状態における前記検出手段による予め定めた複数回のデフォーカス量検出により、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記デフォーカス量が所定値より小さい場合には、前記所定値より小さくない場合よりも小さな値を前記閾値に設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記予め定めた量が前記撮影光学系の焦点深度より大きい値であり、前記所定値が前記予め定めた量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記予め定めた量以上のデフォーカス量が、前記閾値の回数、連続して検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮影条件が、予め定めた、前記デフォーカス量の検出精度が低下する条件に合致するかどうかを判定する判定手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記撮影条件が前記条件に合致すると判定された場合には、前記デフォーカス量の大きさに応じて設定した閾値を、より大きな値に補正することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記条件が、焦点検出領域の像高が予め定めた値以上であることおよび、絞り値が予め定めた値以上であることの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
前記検出手段が、前記検出したデフォーカス量の信頼性をさらに求め、
前記制御手段は、前記予め定めた量以上であるか、前記信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が検出された回数に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御手段が、動画撮影中に前記制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する工程と、
前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定する設定工程と、
前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を停止している状態において前記検出工程によって予め定めた複数回のデフォーカス量を検出した結果、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
撮像装置が有するコンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特に撮像面位相差ＡＦによる焦点検出技術に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
撮像装置の主な自動焦点検出（オートフォーカス：ＡＦ）方式として、位相差検出方式とコントラスト検出方式がある。
位相差検出方式では、撮像光学系における異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させて得られる一対の像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を求める。そして、デフォーカス量に相当する量だけフォーカスレンズを移動させれば、撮像光学系が被写体に合焦した状態となる（特許文献１参照）。しかし、位相差検出用のラインセンサに光束を結像する際には撮像素子への光路が遮られる一般的な構成では、ＬＶ撮影しながら位相差検出方式の焦点検出を行うことはできない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、コントラスト検出方式では、撮像素子を用いて得られる撮像信号から生成したコントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を探索することによって合焦状態を得る（特許文献２参照）。コントラスト検出方式は、撮像信号を基に焦点検出を行うのでＬＶ撮影時のＡＦに適しており、近年、ＬＶ撮影時の最も主流なＡＦ方式である。しかし、コントラスト検出方式は、被写体に合焦させるためにフォーカスレンズを移動させる位置や方向を容易に判断できない。そのため、コントラスト検出方式は、合焦させるために時間を要したり、またフォーカスレンズを移動させる方向を間違えたり合焦位置を通り過ぎてしまったりすることがある。特に動画撮影時には、フォーカスレンズの移動中に撮影された画像も記録されるため、合焦状態に至るまでのフォーカスレンズの移動時間や移動動作は記録される動画の画質に影響する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
従って、動画撮影時におけるＡＦ制御では、合焦状態に至るまでのスピード（応答性）よりむしろ、記録画像に与える影響が小さい、高品位な焦点検出動作が求められている。そのため、ＬＶ撮影時にも高品位な焦点検出動作が可能な方式として、撮像面位相差検出方式が提案されている。撮像面位相差検出方式は、撮像素子から得られる１対の信号の位相差に基づいてデフォーカス量を求める方法である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
撮像面位相差検出方式を実現する方法として、撮像素子の撮像画素をマイクロレンズで瞳分割し、複数の焦点検出画素で受光することで、撮像と同時にデフォーカス量を検出する手法が提案されている。特許文献３においては、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオードを分割することによって、各々のフォトダイオードは撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。これによって、２つのフォトダイオードの出力から撮像面位相差検出方式による焦点検出が可能となる。撮像面位相差検出方式を用いることで、ＬＶ撮影時にもデフォーカス量を求めてフォーカスレンズの移動方向や移動量を知ることができるため、高速かつ高品位なフォーカスレンズの移動を行うことができる。撮像面位相差検出方式でＬＶ撮影を行う利点の一つは、常にデフォーカス量が検出可能なため、被写体が近づいたり遠ざかったりする様な、被写体距離が連続的変化するシーンにおいても、被写体の動きに対する合焦状態の追従性に優れることである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
動画撮影を行う場合に特徴的な焦点調整制御として、被写体が停止している場合は合焦した後にフォーカスレンズの駆動を停止し、被写体が動いたり変化したりしたらフォーカスレンズの駆動を再開（再起動）させる制御がある。焦点検出が不要な場合にはフォーカスレンズを駆動しないように制御することで、不要な焦点検出による動画像の画質低下を防ぐことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
しかしながら、特許文献４のように撮像面位相差検出方式とコントラスト検出方式を併用して焦点検出制御を行う場合、それぞれの方式で用いる焦点検出用評価値を生成する必要があるため、電気回路やカメラの処理負荷が増大するという問題がある。さらに、複数の方式を併用して焦点検出制御するため、処理が複雑であり、管理や開発に係る工数が増大しやすい。また、動画撮影時にコントラスト検出方式を使用して焦点検出を行うと、特にフォーカスレンズの駆動速度の自由度が低いレンズユニットを使用した場合に、不用意なハンチング等の品位の悪い駆動の原因となり得る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、撮像面位相差検出方式を用いた焦点検出動作において、簡便な構成で適切な再起動判定を実現することを目的とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述の目的は、位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する取得手段と、像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、検出手段で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、フォーカスレンズの駆動を停止している状態における検出手段による予め定めた複数回のデフォーカス量検出により、予め定めた量以上のデフォーカス量が閾値の回数以上検出された場合に、フォーカスレンズの駆動を開始するようにフォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置によって達成される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
このような構成により、本発明によれば、撮像面位相差検出方式を用いた焦点検出動作において、簡便な構成で適切な再起動判定を実現することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本実施形態の撮像素子２０１は、一つの画素に２つのフォトダイオードが構成されており、撮像面位相差検出方式による自動焦点検出（以下、撮像面位相差ＡＦと呼ぶ）に用いる像信号を生成可能である。図２（ａ）は、撮像面位相差ＡＦに対応していない画素の構成、図２（ｂ）は、撮像面位相差ＡＦに対応した画素の構成の例を模式的に示している。なお、ここではいずれの場合もベイヤ配列の原色カラーフィルタが設けられているものとする。撮像面位相差ＡＦに対応した図２（ｂ）の画素構成では、図２（ａ）における１画素が水平方向に２分割されており、ＡＢ２つのフォトダイオード（受光領域）が設けられている。なお、図２（ｂ）に示した分割方法は一例であり、他の方法を用いたり、画素によって異なる分割方法が適用されたりしてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
なお、先述したように、動画撮影時の焦点検出制御において、被写体が停止している場合には合焦後にフォーカスレンズの駆動を停止するのは、不用意なフォーカスレンズの駆動が動画像の見えに影響を与えることを回避するためである。従って、不用意な再起動の決定もまたフォーカスレンズの駆動動作の品位の低下につながる。つまり、主被写体の移動に対して追従しなければならない状態ではできるだけ早期に再起動を実行すべきであるが、一方で再起動したことで他の被写体に合焦してしまうといった事態は避けるべきである。そのため、本実施形態では、デフォーカス量に基づいてＡＦ再起動閾値を動的に設定することにより、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開する決定の精度と応答性とを改善する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
比較的小さな「深度外１」のデフォーカス量を検出した場合、合焦位置におけるデフォーカス量からの変化が小さいため、主被写体が近づいたり遠ざかったりして、主被写体の距離が変化していることが想定される。このような場合には、主被写体の移動に追従した焦点検出を行うため、できるだけ早く再起動を実行すべきである。従って、ＡＦ再起動閾値として比較的小さい値であり、Ｙよりも小さなＸを設定する。ＡＦ再起動閾値に小さな値を設定することにより、Ｓ７０６における判定条件が満たされるまでに要する時間が短縮されるため、主被写体の距離に変化があると想定される場合に素早い再起動が実行でき、焦点検出動作の追従性能を高めることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
一方、比較的大きな「深度外２」のデフォーカス量を検出した場合には、合焦位置におけるデフォーカス量からの変化が大きい。この場合、主被写体が急激に移動した可能性よりは、主被写体とは別の被写体に対するデフォーカス量を検出した可能性が高い。ただし、主被写体が変わった場合には新たな被写体に合焦させる必要があるため、再起動は行う。この場合は、本当に主被写体が変わったのか、あるいは一時的に他の被写体が通過したのかを見極めるために、ＡＦ再起動閾値として比較的大きい、かつＸより大きなＹを設定する。ＡＦ再起動閾値を大きくすると、Ｓ７０６における判定条件が満たされるまでに要する時間が延びる。そのため、例えば主被写体の前を別の被写体が横切ったようなシーンでは、ＡＦ再起動カウンタの値がＡＦ再起動閾値に達する前にＳ７０３でＡＦ再起動カウンタがリセットされ、ＡＦ再起動が実行されない。従って、フォーカスレンズは停止状態を維持し、主被写体に合焦した状態を維持できる。また、本当に主被写体が変わった場合は、ＡＦ再起動カウンタがリセットされずにＳ７０４で加算されつづけるため、最終的には再起動が実行されるため、新たな主被写体へ合焦すべく焦点検出を行うことができる。