(57)【要約】      （修正有）【課題】焦点検出に時間をかけずに、倍率変動による撮影画像の品位低下を低減することを可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】撮影光学系が、移動によりピント調整を行うフォーカスレンズを含むものであって、フォーカスレンズを合焦方向へと移動させ合焦位置を検出するウォブリングモードを有するコントラストＡＦによる第一の焦点検出手段と、撮像素子に離散的に配置された焦点検出画素による第二の焦点検出手段とを備え、第一の焦点検出手段のウォブリング動作による、撮影光学系の倍率変動が所定範囲より小さい場合には、第一の焦点検出手段による焦点検出を、撮影光学系の倍率変動が所定範囲より大きい場合には、第二の焦点検出手段による焦点検出を行う。【選択図】図６
2015152749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系（１０２）で撮像素子（１０６）上に被写体を結像させて前記被写体を表す画像を生成する撮像装置（１００）において、前記撮影光学系（１０２）が、移動によりピント調整を行うフォーカスレンズ（１０３）を含むものであって、前記フォーカスレンズ（１０３）を移動させながら前記撮像素子（１０６）で得られた画像のコントラストを検知して合焦位置の検出を行い、ウォブリング動作を行って合焦の方向を認識しながら、前記フォーカスレンズ（１０３）を合焦方向へと移動させ合焦位置を検出するウォブリングモードを有するコントラストＡＦによる第一の焦点検出手段と、前記撮像素子に離散的に配置された焦点検出画素による第二の焦点検出手段とを備え、
前記第一の焦点検出手段のウォブリング動作による、前記撮影光学系の倍率変動が所定範囲より小さい場合には、前記第一の焦点検出手段による焦点検出を、前記撮影光学系の倍率変動が所定範囲より大きい場合には、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮影光学系（１０２）の絞り（１０４）、倍率変動情報により、ウォブリング動作に伴う倍率変動量を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第二の焦点検出手段による焦点検出精度を判定し、前記第二の焦点検出方法精度が所定値以上の場合は、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を、精度が所定値以下である場合は、前記第一の焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第二の焦点検出手段による焦点検出精度を判定し、前記第二の焦点検出方法精度が所定値以上の場合は、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を、精度が所定値以下である場合は、警告表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像する撮像装置に関し、特に撮像素子において位相差検出方式とコントラスト検出方式とのハイブリッドＡＦが可能な撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子においてコントラスト検出方式によるフォーカス制御（以後、第一のＡＦ方式と称する）と位相差検出方式によるフォーカス制御（以後、第二のＡＦ方式と称する）とのハイブリッドＡＦが可能な撮像装置に関して、特許文献１に開示されているような技術が提示されている。特許文献１で開示されている内容によれば、撮影レンズの絞りを絞ることにより第二のＡＦ方式を行うための焦点検出用画素の瞳がけられ正常な焦点検出が困難となるため、ウォブリング対応レンズを装着し、かつ、撮影レンズを絞った場合には第一のＡＦ方式を用いたウォブリングによる焦点検出動作を行うことで、合焦精度の向上を図ると記載されている。
【０００３】
また、ウォブリング動作を行った際の制御に関して特許文献２に開示されているような技術が提案されている。特許文献２では、第一のＡＦ方式を用いたウォブリングによる焦点検出動作に伴う倍率変動に起因する撮影画像の品質低下防止の方法として、必要ウォブリング幅での倍率変動が大きく、撮影画像の品位が低下する場合、ウォブリング幅を制限し、サンプリング数を増やすことで撮影画像の品位向上の方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１８１５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１７０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の特許文献１に開示された従来技術では、絞りを絞り込むことにより、被写界深度が深くなり、コントラスト差が出づらくなることにより、狭いウォブリング範囲でのコントラスト検出が困難となり、焦点検出に必要なウォブリング幅が動画像撮影時にウォブリング動作に伴う、倍率変動に起因する撮影画像の品質低下が生じる可能性があった。また、特許文献２にて開示された技術では、倍率変動に起因する撮影画像の品質低下は改善できるが、焦点検出に時間がかかってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、焦点検出に時間をかけずに、倍率変動による撮影画像の品位低下を低減することを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系で撮像素子上に被写体を結像させて前記被写体を表す画像を生成する撮像装置において、前記撮影光学系が、移動によりピント調整を行うフォーカスレンズを含むものであって、前記フォーカスレンズを移動させながら前記撮像素子で得られた画像のコントラストを検知して合焦位置の検出を行い、ウォブリング動作を行って合焦の方向を認識しながら、前記フォーカスレンズを合焦方向へと移動させ合焦位置を検出するウォブリングモードを有するコントラストＡＦによる第一の焦点検出手段と、前記撮像素子に離散的に配置された焦点検出画素による第二の焦点検出手段とを備え、前記第一の焦点検出手段のウォブリング動作による、前記撮影光学系の倍率変動が所定範囲より小さい場合には、前記第一の焦点検出手段による焦点検出を、前記撮影光学系の倍率変動が所定範囲より大きい場合には、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、前記撮影光学系の絞り、倍率変動情報により、ウォブリング動作に伴う倍率変動量を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、前記第二の焦点検出手段による焦点検出精度を判定し、前記第二の焦点検出方法精度が所定値以上の場合は、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を、精度が所定値以下である場合は、前記第一の焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１の撮像装置。
【００１０】
また、前記第二の焦点検出手段による焦点検出精度を判定し、前記第二の焦点検出方法精度が所定値以上の場合は、前記第二の焦点検出手段による焦点検出を、精度が所定値以下である場合は、警告表示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子にて位相差検出方式とコントラスト検出方式とのハイブリッドＡＦが可能な撮像装置おいて、第一のＡＦ方式、第二のＡＦ方式を使い分けることで、撮影画像の品位低下を低減可能な撮像装置の提供することができる。
【００１２】
また、撮影光学系の絞り、倍率変動情報からウォブリング動作に伴う倍率変動を事前に算出することができる。
【００１３】
また、第二のＡＦ方式精度がＮＧの場合、ピントを合わせることを優先させ、第一のＡＦ方式で焦点検出が可能となる。
【００１４】
また、第二のＡＦ方式精度がＮＧの場合、ユーザーに警告を行うことで、ユーザーに認識させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る、撮像装置の構成を示す概略図
【図２】本発明の実施形態に係る、ライブビュー時の撮像装置の構成を示す概略図
【図３】本発明の実施形態に係る、撮像装置の電気的な構成を示すブロック図
【図４】撮像素子群と焦点検出画素群の画素配列の一例を示す図
【図５】ピントずれによる像の位相ずれを説明するための模式図
【図６】本発明の実施形態に係る、焦点検出のフローチャート
【図７】撮影レンズのフォーカスによる倍率変動の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
［実施例１］
図１、図２は本発明の実施の形態に係る、撮像装置の構成を示す概略図である。図１において、１００は撮像装置本体である。１０１はＣＰＵであり、撮像装置１００の制御を行っている。１０２は交換可能な撮影レンズ本体であり、内部に焦点調整時に光軸方向に移動させるフォーカスレンズ１０３、ズーム時に光軸方向に移動させる不示図のズームレンズ、絞り１０４、レンズＩＤなどのレンズ情報を記憶し、撮像装置１００のＣＰＵ１０１の指令に基づきフォーカスレンズ１０３および絞り１０４を制御するレンズＣＰＵ１０５を有する。１０６はＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる撮像素子であり、ＲＧＢ各カラーフィルタが受光面上に設けられ撮像用の像信号取得に用いられる画素からなる撮像画素群１０７ａを有する。
【００１８】
さらに、撮像素子１０６は、焦点検出に用いる互いに光学構成が光軸対象に構成された一対の位相差センサであり、複数組みの位相差センサからなり複数の焦点検出領域に存在する焦点検出画素群１０７ｂを有する。１０９はメインミラーであり、半透過ミラーとして構成されている。１１２はフォーカシングスクリーンであり、撮影レンズ１０２を透過した被写体像が結像される撮像素子１０６の結像面と等価の結像面に配置されている。１１７は被写体光路であり、撮影レンズ１０２を通過した光束は、メインミラー１０９で反射され、フォーカシングスクリーン１１２に一次結像される。
【００１９】
ペンタプリズム１１３は、被写体光路１１７を変更するもので、フォーカシングスクリーン１１２に結像した被写体像を正立正像に補正する。接眼レンズ１１４は、撮影者１１５がフォーカシングスクリーン１１２に結像した被写体像を観察できるようになっている。１１０はサブミラーであり、ハーフミラーであるメインミラー１０９を通過した被写体光束は、サブミラー１１０によって焦点検出装置１１１に導かれ、焦点検出装置１１１によって周知の位相差検出方式の焦点検出動作が行われる。
【００２０】
図２は、メインミラー１０９およびサブミラー１１０が、撮影レンズ１０２を通過した被写体光路１１７より退避した図である。撮影を行う際に撮影者１１５が不図示のレリーズスイッチを押す、または撮像装置１００を操作しライブビュー状態とする設定を行うと、メインミラー１０９は、ファインダ観察位置から撮影レンズ１０２を通る被写体光束の被写体光路１１７外に搖動退避し、撮影レンズ１０２からの被写体像を撮像素子１０６に露光可能な状態になる。
【００２１】
フォーカルプレーンシャッター（以後シャッターと称する）１０８は、通電により先幕を開放するマグネットＭＧ−１と、通電によりシャッター１０８の後幕を閉じるマグネットＭＧ−２を備えている。撮影レンズ１０２によって集光された被写体光束は、シャッター１０８の先幕走行後、後幕が走行し始めるまでの時間を制御することで、光量制御がなされ、撮像素子１０６によって被写体像として光電変換処理される。光電変換処理後の画像データは記録媒体に記録され、外部表示装置１１６に画像として表示される。また、外部表示装置１１６は、撮像装置１００がライブビュー状態であるときは、撮像素子１０６に露光されている被写体の画像をリアルタイムで表示している。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に係る、撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３において、瞳分割光学系３０１は、焦点検出画素群１０７ｂの一対をなす各位相差センサに対して瞳が対象に分割したように光線が入射するよう入射光線を制限している。さらに、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０７ｂにおける互いに光学構成が光軸対称に構成された２種類の位相差センサの各画素列の像ずれ量から焦点を検出する焦点検出部３０２を有する。さらに、撮像装置１００は撮像画素群１０７ａのうち焦点検出画素群１０７ｂの近傍に位置する複数の画素からなる像信号の高周波成分の強度を検出する空間周波数検出部３０３を有する。
【００２３】
さらに、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０７ｂを用いて焦点検出結果に基づいて後述の画素補間部３１０で補間処理を行うか、空間周波数検出部３０３を用いて高周波成分の強度に基づいて画素補間部３１０で補間処理を行うかを選択する判定切替部３０４を有する。さらに焦点検出画素群１０７ｂは不示図の遮光層により視野が制限されており、また、光線入射面にカラーフィルタを設けない。したがって、焦点検出画素群１０７ｂの像信号のレベルは撮像画素群１０７ａのうち焦点検出画素群１０７ｂの近傍に位置する複数の画素（以下、近傍画素群と称する）からなる像信号のレベルと異なってしまう。
【００２４】
そのため、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０７ｂの像信号を近傍画素群の像信号のレベルに近づけるため、焦点検出画素群１０７ｂのゲインを調整するゲイン調整部３０５を有する。さらに、撮像装置１００は判定切替部３０４の判定に基づいて、焦点検出画素群１０７ｂの位相差センサの位置に相当する画像データを、撮像素子１０６から得られた撮像画素群１０７ａの像信号に基づいて補間演算で生成する画素補間部３１０を有する。さらに、撮像装置１００は、撮像画素群１０７ａから出力される像信号にガンマ補正、ホワイトバランス調整、リサンプリング、所定の画像圧縮符号化を行う画像処理部３０６を有する。
【００２５】
さらに、撮像装置１００は、画像処理部３０６から出力された画像データを外部表示装置１１６に表示する制御を行う表示制御部３０９と記録する記録部３０７を有し、撮影者１１５の各種操作入力を受け付ける操作部３０８とを有する。また、焦点検出装置制御部３１１は、撮影者１１５の操作部３０８を介した操作を受け、ＣＰＵ１０１の指令に応じ、焦点検出装置１１１を制御し、周知の位相差検出方式の焦点検出動作を行う。ミラー制御部３１２は、撮影者１１５の操作部３０８を介した操作を受け、ＣＰＵ１０１の指令に応じた、メインミラー１０９およびサブミラー１１０の動作制御を行う。シャッター制御部３１３は、撮影者１１５の操作部３０８を介した操作を受け、ＣＰＵ１０１の指令に応じたシャッター１０８の動作制御を行う。
【００２６】
図４は、撮像画素群１０７ａと焦点検出画素群１０７ｂの配列を示す図である。図４において、焦点検出画素群１０７ｂにおける一対の位相差センサの一方をＳ１、他方をＳ２と示している。また、焦点検出画素群１０７ｂに該当する画素を、網線処理で強調している。Ｓ１が離散的に挿入された画素列と、一定間隔を空けてＳ２が離散的に挿入された画素列の組で、１つの測距点を成す。図４では上部に第一の測距点、下部に第二の測距点が図示されている。焦点検出部３０２は、各測距点に対して、個別に焦点検出を行う。
【００２７】
図５はピントずれによる像の位相ずれを説明するための模式図である。図５において、Ｓ１とＳ２を抽象的に近づけてＡ、Ｂの点で示している。また、わかりやすくするために撮像のためのＲＧＢ各画素の図示を省略してあたかも位相差センサが並んでいるように示している。被写体の特定点からの光は、Ａに対応する瞳を通って該当のＡに入る光線束（ΦＬａ）と、Ｂに対応する瞳を通って該当のＢに入る光線束（ΦＬｂ）に分けられ、Ａに入る光線束によって位相差センサに結像された像をＡ像、Ｂに入る光線束によって位相差センサに結像された像をＢ像と称する。
【００２８】
この２つの光束は、同じ１点からのものなので、撮像光学系のピントが撮像素子面上にあれば、同一マイクロレンズで括られる１点に到達する（ａ）。しかし、例えばｘ手前にピントがあれば、光線の入射角θの変化だけたがいにずれる（ｂ）。また、ｘだけ奥にピントがあれば、逆方向にずれる。
【００２９】
図６は、本実施形態に係る、撮像面でのオートフォーカス動作を示すフローチャートである。まず、本実施形態において、撮像面でのオートフォーカスの方式は二通りあり、うち、フォーカスレンズ１０３を光軸方向に微小駆動（ウォブリング）させながら、撮像素子１０６内の撮像画素群１０７ａの信号から得られるコントラスト評価値に基づいて、コントラストによる焦点検出を行う方式を第一のＡＦ方式、撮像素子１０６内に離散的に配置されたた焦点検出画素群１０７ｂからの信号を検出し、一対の被写体像を、焦点検出画素群１０７ｂで光電変換すると、一対の像信号が得られる。この一対の像信号のそれぞれを、以下、Ａ像およびＢ像という。このＡ像、Ｂ像の相関を取ることによって、撮像面での位相差ＡＦを行う方式を第二のＡＦ方式とする。
【００３０】
図６において撮影者１１５のＡＦ開始動作（例えばライブビュー動作の開始）に伴い、撮像装置１００にて撮像動作を開始。Ｓ１０１にて撮像装置１００の撮影条件、例えばＩＳＯ感度、絞り値などを確認する。その後、Ｓ１０２にて、撮影レンズ１０２の情報を取得する。ここで、撮影レンズ１０２は、レンズＣＰＵ１０５にて、レンズ名・焦点距離などの情報を示すレンズＩＤ、および各フォーカス位置、ズーム位置における倍率の情報を有しており、それらの情報をＳ１０２にて取得する。Ｓ１０３にて、第一のＡＦ方式を行う際に、Ｓ１０１、Ｓ１０２にて取得した情報と撮像情報から、コントラスト評価値を取得し、ウォブリング動作を行うために必要なフォーカスレンズ１０３の光軸方向へのデフォーカス量（ウォブリング幅）を算出する。まず、撮影レンズ１０２のＦナンバーをＦ、そのときの撮像素子１０６上における許容錯乱円径をδと定義すると、ウォブリング幅Ｗは次式で表すことができる。
【００３１】
【数１】
2015152749.tif 000003
【００３２】
ここで、ｋは振幅の大きさを決める係数で、１／４や１／３など１以下の数値が用いられることが多い。つまり、係数ｋおよび許容錯乱円径δは撮像装置１００にて決定されるため、ウォブリング幅は撮影レンズ１０２の現在のＦナンバー情報を取得することで算出することができる。Ｓ１０１、Ｓ１０２にて取得した情報を基に、ＣＰＵ１０１にてウォブリング幅の計算を行う。
【００３３】
続いて、Ｓ１０４では、Ｓ１０３にて求めたデフォーカス量と、Ｓ１０２のレンズ情報を用いて、ウォブリング動作に伴う倍率変動量を算出する。倍率変動量の算出に関して、図７を用いて説明する。図７は、撮影レンズ１０２のフォーカス位置の変化に対する、倍率変動の量を表したグラフである。図７（ａ）において、実線はある撮影レンズ１０２があるズームポジションに設定されているときの、フォーカス位置の変化による倍率変動を表しており、レンズＣＰＵ１０５に関数として記憶されており、本実施形態では線形関数であるが、曲線関数であってもよい。破線は、主被写体のピントのピーク位置である。破線矢印はＳ１０３にて算出したウォブリング動作に必要なデフォーカス量である。実線矢印はデフォーカス量分だけフォーカスレンズ１０３を移動させた際の、倍率の変化量である。
【００３４】
図７（ｂ）は図７（ａ）とは同じ撮影レンズ１０２で、図７（ａ）からズームポジションが変化した際の撮影レンズ１０２のフォーカス位置の変化に対する、倍率変動の量を表したグラフである。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同様のデフォーカス量分だけフォーカスレンズ１０３を移動させた際の、倍率の変化量が図７（ａ）に対して少ない。このようにズームレンズの場合は、複数のズームポジションに対して、複数の倍率変動を表した関数を、単焦点レンズの場合は、ひとつの倍率変動を表した関数を倍率変動情報としてレンズＣＰＵ１０５に記憶されており、ＣＰＵ１０１にて倍率の変動量を算出する。
【００３５】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４にて算出したウォブリング動作時に生じる倍率変動量が、所定値と比較する。ここで、所定値とは使用している撮像装置１００にて、ウォブリング動作に伴う倍率変動が目立たない範囲での倍率変動量であり、任意の数値を撮像装置１００内のＣＰＵ１０１にあらかじめ記憶させている。Ｓ１０５にて倍率変動量が所定値以下、つまりウォブリング動作を行っても倍率変動による撮影画像の品質が低下しないと判断された場合は、Ｓ１０９にて第一のＡＦ方式を採用し、被写体に対して合焦させる。
【００３６】
一方、Ｓ１０５にて倍率変動量が所定値以上、つまりウォブリング動作を行うと倍率変動による撮影画像の品質低下がおこる恐れがある場合は、Ｓ１０６へと進む。Ｓ１０６では第二のＡＦ方式を行った際の、ＡＦ精度の確認を行う。精度の確認方法に関して、本実施例では、一対の像信号に関する情報を用いて求められる、信頼度を示す評価値として、特開２００７−０５２０７２号公報にて開示されているＳレベル（ＳＥＬＥＣＴＬＥＶＥＬ）値ＳＬを用いる。Ｓレベル値ＳＬは、一対の像信号に関する情報として、該一対の像信号の一致度Ｕ、エッジの数（相関変化量ΔＶ）、シャープネスＳＨおよび明暗比ＰＢＤとをパラメータとする値であり、以下の式のように表される。
【００３７】
なお、一対の像信号に関する情報とは、必ずしも一対の像信号の双方に関する情報でなくてもよく、いずれか一方の像信号に関する情報であってもよい。また、一致度Ｕ、相関変化量ΔＶ、シャープネスＳＨおよび明暗比ＰＢＤについては、一対の像信号から得られる情報と言い換えてもよい。
【００３８】
【数２】
2015152749.tif 000004
【００３９】
ここで、一致度Ｕは、その値が小さいほど信頼度が高い。相関変化量ΔＶは、その値が大きいほど信頼度が高い。また、シャープネスＳＨは、その値が大きいほど信頼度が高い。明暗比ＰＢＤは、その値が大きいほど信頼度が高い。このため、一致度Ｕを分子とし、相関変化量ΔＶ、シャープネスＳＨおよび明暗比ＰＢＤの積を分母とすることで、各パラメータにて信頼度が高い場合にＳレベル値ＳＬが小さくなるように定義している。
【００４０】
一致度Ｕについて説明する。一対の被写体像を、焦点検出画素群１０７ｂで光電変換すると、一対の像信号が得られる。この一対の像信号のそれぞれを、以下、Ａ像およびＢ像という。ここでは、一致度の説明を分かりやすくするため、Ａ像とＢ像のどちらかにゴースト光等の不要光が入射し、Ａ像とＢ像が互いに同じ形状にならなかった場合について説明する。そして、Ａ像とＢ像は形状が異なるため、合焦状態でも一致しない部分が生じる。この一致しない部分の面積を、一致度として定義する。
【００４１】
焦点検出画素群１０７ｂの受光素子の数をＮとし、合焦時のＡ像とＢ像のｉ番目の画素の出力をａ［ｉ］，ｂ［ｉ］すると、一致度Ｕは下記のように表せる。
【００４２】
【数３】
2015152749.tif 000005
【００４３】
式（１）に示すように、Ａ像とＢ像の画素出力差の絶対和を一致度Ｕと定義することで、Ａ像とＢ像の一致度合いを的確に表現することができる。Ａ像とＢ像の一致度が低い場合には一致度Ｕは大きくなり、Ａ像とＢ像の一致度が高い場合には、一致度Ｕは小さくなる。
【００４４】
次に、エッジの数、すなわち相関変化量ΔＶについて説明する。エッジの数を示すパラメータとして、相関演算において算出される相関変化量を用いる。合焦状態でのＡ像とＢ像の相関量に対する合焦状態から１画素ずつずらした状態でのＡ像とＢ像の相関量の変化量が相関変化量に相当する。合焦状態でのＡ像およびＢ像の相関量をＶ１とし、合焦状態から１画素ずつずらした状態でのＡ像およびＢ像の相関量をＶ２とすると、相関変化量ΔＶは以下のように求められる。
【００４５】
【数４】
2015152749.tif 000006
【００４６】
相関変化量ΔＶは、合焦状態から１画素分ずれることで、Ａ像とＢ像のエッジが一致した状態からずれた状態に移行したことにより生じる一致しない部分の面積である。このため、Ａ像とＢ像のエッジの数が増えると、ずれたことにより生じる一致しない部分の面積も増える。このことから相関変化量ΔＶはエッジの数を表すパラメータとして適切であることが分かる。なお、ずらし量は、１画素より多くてもよい。
【００４７】
次に、シャープネスＳＨについて説明する。本実施例でいうシャープネスとは、Ａ像とＢ像の信号値があるボトム値からピーク値に変化するときに、急峻に値が変わるか徐々に値が変わるかを表す。本実施例では、シャープネスをＡ像とＢ像から得られる１次コントラスト評価値Ｃ１と２次コントラスト評価値Ｃ２の比とする。１次コントラスト評価値とは、Ａ像とＢ像における隣接画素の出力差の絶対値の和とし、２次コントラスト評価値とは、Ａ像とＢ像における隣接画素の出力差の二乗和とする。焦点検出画素群１０７ｂの画素列の数をＮとし、合焦状態でのＡ像とＢ像のｉ番目の画素出力をａ［ｉ］，ｂ［ｉ］とすると、１次コントラスト評価値Ｃ１および２次コントラスト評価値Ｃ２は以下のように表せる。ＭＡＸは、｛｝内の２つのうち大きい方の意味である。
【００４８】
【数５】
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【００４９】
１次コントラスト評価値Ｃ１は、隣接画素の出力差の絶対和であるため、信号波形のエッジ部分から得られる１次コントラスト評価値Ｃ１は、エッジ部の階調変化が急峻であってもなだらかであっても、エッジ部のピーク値とボトム値が同じであれば同じとなる。例えば、半分が白、半分が黒、境界線で白と黒が接しているような被写体から得られる１次コントラスト評価値Ｃ１と、一方端が白、他方端が黒、白端から黒端にかけてなだらかに色味が変化するような被写体から得られる１次コントラスト評価値Ｃ１とは同じである。
【００５０】
一方、２次コントラスト評価値Ｃ２は、隣接画素の出力差の二乗和であるため、階調変化が急峻なエッジ部から得られるものは、階調変化がなだらかなエッジ部から得られるものよりも大きくなる。これは式（６）からも明らかである。このため、２次コントラスト評価値Ｃ２に基づいてエッジ部の階調変化の大きさを推定することは適切である。被写体像のシャープネスをＳＨとすると、シャープネスＳＨは、１次コントラスト評価値Ｃ１、２次コントラスト評価値Ｃ２の比として以下のように表せる。
【００５１】
【数６】
2015152749.tif 000008
【００５２】
ここで、２次コントラスト評価値Ｃ２でシャープネスＳＨを表現せず、１次コントラスト評価値Ｃ１で割った値とするのは、エッジの数の影響を除去するためである。例えば、半分が白、半分が黒、境界線で白と黒が接しているような被写体から得られる２次コントラスト評価値をＣ２＿１、両端が黒、中央が白、白と黒が２つの境界線で接しているような被写体から得られる２次コントラスト評価値をＣ２＿２とする。
【００５３】
シャープネスとは、Ａ像とＢ像があるボトム値からピーク値に変化するときに、急峻に値が変わるか、徐々に値が変わっていくかを表しているものであるため、エッジの数が１本であろうと２本であろうと、同じ値になるべきである。今、２次コントラスト評価値Ｃ２＿１と２次コントラスト評価値Ｃ２＿２との間には以下の関係が成り立つ。
【００５４】
【数７】
2015152749.tif 000009
【００５５】
式（８）に示すように、２次コントラスト評価値Ｃ２は、エッジの数が増えると、その分だけ増えてしまう。そのため、２次コントラスト評価値Ｃ２だけでシャープネスを表現するのは不適切である。そこでエッジの数の影響をなくすため、１次コントラスト評価値Ｃ１で割って正規化する。半分が白、半分が黒、境界線で白と黒が接しているような被写体から得られる１次コントラスト評価値をＣ１＿１、両端が黒、中央が白で白と黒が２つの境界線で接しているような被写体から得られる１次コントラスト評価値をＣ１＿２とすると、次の関係が成り立つ。
【００５６】
【数８】
2015152749.tif 000010
【００５７】
また、半分が白、半分が黒で境界線で白と黒が接しているような被写体から得られるシャープネスをＳＨ＿１、両端が黒、中央が白、白と黒が２つの境界線で接しているような被写体から得られるシャープネスをＳＨ＿２とすると、以下の通り表せる。
【００５８】
【数９】
2015152749.tif 000011
【００５９】
式（１１）に式（８）と式（９）を代入すると、ＳＨ＿２は以下の通り表せる。
【００６０】
【数１０】
2015152749.tif 000012
【００６１】
式（１２）から、半分が白、半分が黒で境界線で白と黒が接しているような被写体から得られるシャープネスＳＨ＿１と、両端が黒、中央が白で白と黒が２つの境界線で接しているような被写体から得られるシャープネスＳＨ＿２は、同じであることがわかる。同様に考えることで、エッジの数がいくつ増えても、シャープネスＳＨの値は変わらないことが分かる。
【００６２】
以上のことから、１次コントラスト評価値と２次コントラスト評価値の比をシャープネスとすることで、被写体像のシャープネスを的確に表現することができる。
【００６３】
次に、明暗比ＰＢＤについて説明する。本実施例にいう明暗比ＰＢＤとは、被写体像の濃淡がはっきりしているかどうかを表すパラメータである。具体的には、被写体像（信号値）のボトム値からピーク値までの高さが、センサ出力のダーク値からピーク値までの高さに比べてどれだけの大きさになっているかを表している。
【００６４】
合焦状態でのＡ像のダーク値、ボトム値、ピーク値をそれぞれ、ＤＡＲＫ＿Ａ，ＢＯＴＴＯＭ＿Ａ，ＰＥＡＫ＿Ａとし、Ｂ像のダーク値、ボトム値、ピーク値をＤＡＲＫ＿Ｂ，ＢＯＴＴＯＭ＿Ｂ，ＰＥＡＫ＿Ｂとする。この場合、Ａ像から得られる明暗比ＰＢＤ＿Ａと、Ｂ像から得られる明暗比ＰＢＤ＿Ｂは下記の通りに表せる。
【００６５】
【数１１】
2015152749.tif 000013
【００６６】
上記のようにＡ像とＢ像それぞれから得られた明暗比のうち、大きい方を明暗比ＰＢＤとして定義する。
【００６７】
【数１２】
2015152749.tif 000014
【００６８】
式（１５）に示した明暗比ＰＢＤにより、被写体像のボトム値からピーク値までの高さが、センサ出力のダーク値からピーク値までの高さに比べて、どれだけの大きさになっているかを表現することができる。式（１５）から分かるように、明暗比ＰＢＤは０以上１以下の数字となる。明暗比ＰＢＤが１に近い場合は、被写体像のボトム値からピーク値までの高さとセンサ出力のダーク値からピーク値までの高さがほぼ同じであることを意味する。この場合は、濃淡のはっきりした被写体像であると判定する。
【００６９】
逆に、明暗比が０に近い場合は、ボトム値からピーク値までの高さがダーク値からピーク値までの高さに比べて非常に小さいことを意味する。この場合は、濃淡がはっきりしない被写体であると判定する。
【００７０】
以上のように、被写体像のダーク値、ボトム値、ピーク値に基づいて算出した明暗比ＰＢＤを用いることで、被写体像が濃淡のはっきりしたものであるかどうかを的確に判定できる。
【００７１】
本実施例では、上述したＳレベル値ＳＬを信頼度の評価値として用いることで、位相差ＡＦの精度を判定することができる。つまり、Ｓレベル値ＳＬを用いて信頼度が高いと判定されれば、そのときの被写体は第二のＡＦ方式を用いても、精度の高い合焦状態が得られるはずである。したがって、Ｓレベル値ＳＬを第二のＡＦ方式の精度判定の値として使用することにより、第二のＡＦ方式のＡＦ精度の判定を行うこととする。
【００７２】
Ｓ１０７では、Ｓ１０６での第二のＡＦ方式の精度確認の結果を受け、精度つまり、Ｓレベル値ＳＬが所定値以上であるかを判定する。ここでの所定値とは、主被写体がボケない範囲でのＡＦ精度のことであり、任意の数値を撮像装置１００内のＣＰＵ１０１にあらかじめ記憶させ、比較を行う。Ｓ１０７にて、第二のＡＦ方式の精度が所定値以内、つまり主被写体に精度よく合焦可能であると判断された場合、Ｓ１０７にて第二の位相差ＡＦの動作を開始し、被写体へと焦点を合わせる。Ｓ１０７にて第二のＡＦ方式の精度が所定値以下、つまり主被写体に合焦精度が出ない可能性ありと判断された場合、焦点検出をさせることを優先させ、Ｓ１０９にてＳ１０３で算出した、ウォブリングに必要なデフォーカス量にて第一のＡＦ方式での合焦動作を開始し、合焦を行う。
【００７３】
なお、本実施形態では、図６のフローチャートＳ１０５にて倍率変動量が大きく、かつＳ１０７にて第二のＡＦ方式精度がＮＧとなった場合、第一のＡＦ方式にて合焦させることを優先させるようなフローとなっているが、ユーザーに対し警告をおこなってもよい。
【００７４】
本実施形態では、撮像面でのＡＦを行う際に、フォーカス駆動時の倍率変動を算出し、倍率変動が小さい際は、ウォブリング動作を行うことで、ピントの合った良好な画像の取得が可能であり、倍率変動が大きいときには、撮像面位相差ＡＦを使用することで、ピントが合い、かつスピーディに合焦動作を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７５】
１００    撮像装置
１０１    ＣＰＵ
１０２    撮影レンズ
１０３    フォーカスレンズ
１０５    レンズＣＰＵ
１０６    撮像素子
１０７ａ  撮像画素群
１０７ｂ  焦点検出画素群
３０２    焦点検出部
【図３】
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【図１】
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【図２】
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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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