(57)【要約】【課題】  ＭＦ機能とＡＦ機能を併用して焦点調節を行う場合に、高精度かつ滑らかなピント合わせを可能にする。【解決手段】  焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光を光電変換する撮像手段と、フォーカスレンズの位置を手動操作による指示に応じて移動させる手動調節手段と、撮像手段から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段による検出結果に基づいて、現在のフォーカスレンズの位置から所定範囲内に合焦位置があるか否かを判定する判定手段と、判定手段による判定結果に応じて手動調節手段により移動されたフォーカスレンズの位置を補正するように制御する制御手段と、手動操作に応じたフォーカスレンズの移動速度を記憶する記憶手段とを有する。制御手段は、記憶手段に記憶された速度に基づく速度でフォーカスレンズを移動するよう制御する。【選択図】  図７
2015215371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光を光電変換する撮像手段と、
前記フォーカスレンズの位置を手動操作による指示に応じて移動させる手動調節手段と、
前記撮像手段から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段による検出結果に基づいて、現在の前記フォーカスレンズの位置から所定範囲内に合焦位置があるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に応じて前記手動調節手段により移動された前記フォーカスレンズの位置を補正するように制御する制御手段と、
前記手動操作に応じた前記フォーカスレンズの移動速度を記憶する記憶手段とを有し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された速度に基づく速度で前記フォーカスレンズを移動するよう制御することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記判定手段により現在の前記フォーカスレンズの位置から前記所定範囲内に合焦位置があると判定した場合、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置を前記合焦位置へ移動させるように制御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】
前記判定手段により現在のフォーカスレンズの位置から前記所定範囲内に合焦位置がないと判定した場合、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置を前記手動調節手段により移動された位置に維持するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、前記撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して一対の像信号を生成し、
前記焦点検出手段は、前記一対の像信号の像ずれ量に基づいて焦点状態を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して一対の像信号を生成し、
前記焦点検出手段は、前記一対の像信号にシフト処理を行って加算することで生成されたリフォーカス信号のコントラスト評価値に基づいて、焦点状態を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記焦点検出手段の検出結果に基づく合焦位置と現在の前記フォーカスレンズの位置との差が前記所定範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項７】
前記所定範囲は、絞り値に応じた深度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項８】
前記所定範囲は、前記記憶手段に記憶された速度に応じて設定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項９】
前記所定範囲は、前記記憶手段に記憶された速度が第１の速度の場合に第１の範囲に設定され、前記速度が前記第１の速度より遅い第２の速度の場合に前記第１の範囲より狭い第２の範囲に設定され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】
前記記憶手段に記憶された速度が第１の閾値より早い場合の前記所定範囲は、当該速度が前記第１の閾値以下の場合の前記所定範囲より広く設定されることを特徴とする請求項８または９に記載の焦点調節装置。
【請求項１１】
前記所定範囲は、前記手動調節手段の操作方向に応じて設定されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１２】
前記所定範囲は、前記フォーカスレンズの位置に対して、前記手動調節手段の操作方向に対応する方向の範囲が、当該操作方向と反対の方向の範囲より広くなるよう設定されることを特徴とする請求項１１に記載の焦点調節装置。
【請求項１３】
前記所定範囲を撮影者が設定するための手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１４】
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光を光電変換する撮像手段を備えた焦点調節装置の制御方法であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動操作による指示に応じて移動させる手動調節ステップと、
前記撮像手段から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出ステップと、
前記焦点検出ステップによる検出結果に基づいて、現在の前記フォーカスレンズの位置から所定範囲内に合焦位置があるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定結果に応じて前記手動調節ステップにより移動された前記フォーカスレンズの位置を補正するように制御する制御ステップと、
前記手動操作に応じた前記フォーカスレンズの移動速度を記憶する記憶ステップとを有し、
前記制御ステップにおいて、前記記憶ステップで記憶された速度に基づく速度で前記フォーカスレンズを移動するよう制御することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動で焦点調節を行う（ＭＦ）機能と自動で焦点調節を行う（ＡＦ）機能を備えた焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイビジョンなどに対応した高精細ビデオカメラ等の焦点調節装置において、撮影者がマニュアルによるフォーカス操作（ＭＦ操作）で被写体にピントを合わせる場合、厳密なピント合わせを行うことは容易ではない。特にビューファインダーやパネル等で確認しながらピント合わせを行う場合は、ビューファインダーやパネル等では確認できない程度のピントのずれが生じる場合がある。そこで、このピントのずれを補正するために、ＭＦ操作後にＡＦ動作を行うＭＦ補助方法が提案されている。特許文献１では、ＭＦ操作の終了あるいはレリーズボタンやＡＦスイッチの押下を検出すると、その後微小な範囲で一度だけＡＦによる焦点調節を行い、詳細な合焦位置にフォーカスレンズを駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４１０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、被写体のコントラスト値（いわゆるＡＦ評価値）が極大値となるフォーカス位置を検出するために、合焦位置を超えるようにフォーカスレンズを移動させている。そのため、特に動画撮影中の場合には、微小な範囲でのＡＦ動作であっても、一瞬ボケた映像が記録されてしまうといった問題がある。
【０００５】
また、動画撮影中においては、ＭＦ操作でのフォーカスレンズの移動とＭＦ操作後のＡＦ動作でのフォーカスレンズの移動によるピント変化が違和感なく滑らかに変化することが望ましい。しかしながら、特許文献１では、ＭＦ操作からＡＦ動作に移行する前後でのフォーカス移動速度について考慮されておらず、ピント変化が滑らかにならないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、ＭＦ機能とＡＦ機能を併用して焦点調節を行う場合に、高精度かつ滑らかなピント合わせを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑みて、本発明の焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光を光電変換する撮像手段と、前記フォーカスレンズの位置を手動操作による指示に応じて移動させる手動調節手段と、前記撮像手段から出力された信号に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段による検出結果に基づいて、現在の前記フォーカスレンズの位置から所定範囲内に合焦位置があるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に応じて前記手動調節手段により移動された前記フォーカスレンズの位置を補正するように制御する制御手段と、前記手動操作に応じた前記フォーカスレンズの移動速度を記憶する記憶手段とを有し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された速度に基づく速度で前記フォーカスレンズを移動するよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＭＦ機能とＡＦ機能を併用して焦点調節を行う場合に、高精度かつ滑らかなピント合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における焦点調節装置を含むビデオカメラの構成を示すブロック図
【図２】実施例１におけるビデオカメラで用いられる撮像素子の画素配列の概略図
【図３】実施例１におけるビデオカメラで用いられる撮像素子の画素構成の概略平面図と概略断面図
【図４】実施例１におけるビデオカメラで用いられる撮像素子の画素と瞳分割領域との対応を説明するための図
【図５】実施例１におけるビデオカメラで用いられる結像光学系と撮像素子における瞳分割を説明するための図
【図６】実施例１におけるビデオカメラで用いられる撮像素子からの画素信号から生成される第１の焦点検出信号および第２の焦点検出信号に基づく像のデフォーカス量と像ずれ量の関係を示す図
【図７】実施例１におけるカメラマイコンの処理を示すフローチャート
【図８】実施例１における位相差方式による合焦位置検出処理を示すフローチャート
【図９】実施例１における合焦判定範囲設定処理を示すフローチャート
【図１０】実施例１における合焦判定範囲の設定に関する模式図
【図１１】実施例１におけるリフォーカス処理の概略説明図
【図１２】実施例２における焦点調節装置を含むビデオカメラの構成を示すブロック図
【図１３】実施例２におけるカメラマイコンの処理を示すフローチャート
【図１４】実施例２におけるリフォーカス方式による合焦位置検出処理を示すフローチャート
【図１５】実施例２におけるコントラスト評価値例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を説明する。図１は、本実施例における焦点調節装置を含むビデオカメラ（撮像装置）の構成を示す。なお、本実施例では、後述するように、１つのマイクロレンズ下に複数の光電変換素子を備える撮像素子を有し、撮像面位相差方式の焦点調節動作が可能な撮像装置について説明する。本実施例の撮像装置は、ＭＦ操作終了後にピントのずれを補正するために、ＭＦ操作によるフォーカス駆動速度に基づき撮像面位相差方式の焦点調節動作を行う。なお、本実施例では、撮像装置の一例としてビデオカメラについて説明するが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用できる。
【００１１】
図１において、第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４、及びフォーカスコンペンセータレンズ１０５により、被写体からの光を結像するための撮像光学系が構成されている。変倍レンズ１０２は、光軸方向に移動して変倍動作を行う。また、フォーカスコンペンセータレンズ（以下、フォーカスレンズ）１０５は、変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能と焦点調節機能とを兼ね備えている。
【００１２】
光電変換素子としての撮像素子１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサと周辺部を備えて構成され、撮像光学系を通過した光が結像して形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。
【００１３】
ここで、本実施例の撮像装置が有する撮像素子１０６の画素配列の概略図を図２に示す。同図は、本実施例で用いられる撮像素子としての２次元ＣＭＯＳセンサの画素配列を、撮像画素の４列×４行の範囲（焦点検出画素の配列としては８列×４行の範囲）で示している。本実施例では、図２に示した２列×２行の画素群２００は、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが図の左上の位置に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下の位置に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下の位置に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２により構成されている。撮像素子１０６は、図２に示す４列×４行の撮像画素（８列×４行の焦点検出画素）を撮像面上に多数配置し、撮像画像信号および焦点検出信号の取得を可能としている。
【００１４】
図２に示す撮像素子の１つの画素２００Ｇを、撮像素子の受光面側（＋ｚ側）から見た平面図を図３（ａ）に示し、図３（ａ）のａ−ａ断面を−ｙ側から見た断面図を図３（ｂ）に示す。図３に示すように、本実施例の画素２００Ｇでは、各画素の受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が形成され、ｘ方向にＮＨ分割（２分割）、ｙ方向にＮＶ分割（１分割）された光電変換部３０１と光電変換部３０２が形成される。光電変換部３０１と光電変換部３０２が、それぞれ、第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２に対応する。各画素には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１および光電変換部３０２との間に、カラーフィルター３０６が形成される。また、必要に応じて、副画素毎にカラーフィルターの分光透過率を変えても良いし、カラーフィルターを省略しても良い。
【００１５】
図３に示した画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、カラーフィルター３０６で分光されたのち、光電変換部３０１と光電変換部３０２で受光される。光電変換部３０１と光電変換部３０２では、光電変換により、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（不図示）に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて撮像素子外部へ排出される。光電変換部３０１と光電変換部３０２のｎ型層（不図示）に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部（ＦＤ）（不図示）に転送され、電圧信号に変換されて画素信号として出力される。
【００１６】
図３に示した本実施例の画素構造と瞳分割との対応関係を図４に示す。図４では、図３（ａ）に示した本実施例の画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図と結像光学系の射出瞳面を示す。図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のｘ軸とｙ軸を図３に対して反転させている。なお、図４において、図３と同様の部分は同じ符号を付して示す。
【００１７】
図４に示すように、第１の焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、重心が−ｘ方向に偏心している光電変換部３０１の受光面と、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっており、第１の焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１の焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、瞳面上で＋ｘ側に重心が偏心している。図４で、第２の焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２の受光面と、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっており、第２の焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２の焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、瞳面上で−ｘ側に重心が偏心している。また、図４で、瞳領域４００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２）とを合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００１８】
本実施例の撮像素子とマイクロレンズ（瞳分割手段）による瞳分割との対応関係の概略を図５に示す。射出瞳４１０の第１の瞳部分領域４０１と第２の瞳部分領域４０２の異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子の各画素に、それぞれ、異なる角度で入射し、２×１分割された第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２で受光される。なお、本実施例では、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例を示しているが、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００１９】
上述のように、本実施例で用いる撮像素子は、結像光学系の第１の瞳部分領域を通過する光束を受光する第１の焦点検出画素と、第１瞳部分領域と異なる結像光学系の第２の瞳部分領域を通過する光束を受光する第２の焦点検出画素を有する。また、結像光学系の第１の瞳部分領域と第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過した光束を受光する撮像画素の配列も有する。本実施例の撮像素子では、それぞれの撮像画素が第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素から構成されている。しかし、必要に応じて、撮像画素と第１の焦点検出画素、第２の焦点検出画素を個別の画素構成とし、撮像画素配列の一部に、第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素を部分的に配置する構成としても良い。
【００２０】
本実施例では、撮像素子の各画素の第１の焦点検出画素２０１の受光信号から第１の焦点検出信号を生成し、各画素の第２の焦点検出画素２０２の受光信号から第２の焦点検出信号を生成して焦点状態の検出を行う。また、撮像素子の画素毎に、第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２の信号を加算することで、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号（撮像画像）を生成する。
【００２１】
ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７は、撮像素子１０６の出力をサンプリングし、ゲインを調整する。カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、撮像信号を生成する。モニタ１０９は、ＬＣＤ等により構成され、カメラ信号処理回路１０８からの撮像信号に加え、カメラの撮影モードに関する情報、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。記録装置１１０は、カメラ信号処理回路１０８からの撮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。
【００２２】
フォーカシング駆動源１１１は、焦点調節のためにフォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させるための駆動源であり、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ、及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。
【００２３】
ＡＦゲート１１２は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの全画素の出力信号のうち、焦点検出に用いられる領域（焦点検出領域）に対応する第１の焦点検出信号および第２の焦点検出信号を通す。ＡＦ信号処理回路１１３は、ＡＦゲート１１２を通過した２つの焦点検出信号を基に相関演算を行い、像ずれ量と信頼性情報（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、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラマイコン１１４内にある合焦位置検出部１１５へ出力する。カメラマイコン１１４は、後述する合焦位置検出部１１５、合焦判定部１１６、合焦判定範囲設定部１１７、フォーカス制御部１１８、フォーカス速度記憶部１１９を備える。合焦位置検出部１１５では、後述する位相差方式の焦点検出方法を用いて、ＡＦ信号処理回路１１３にて算出された像ずれ量から、撮像面上での現在のフォーカス位置に対応する結像位置の合焦状態からのずれ量、いわゆるデフォーカス量を算出する。算出されたデフォーカス量は合焦判定部１１６に入力される。
【００２４】
ここで、本実施例で用いる撮像素子により取得される一対の像信号（第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号）の像ずれ量とデフォーカス量との関係について説明する。図６に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号のデフォーカス量と第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の関係を示す。撮像面５００に本実施例の撮像素子（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、結像光学系の射出瞳が、第１の瞳部分領域４０１と第２瞳部分領域４０２に２分割される。なお、図６において、図３乃至図５と同様の部分は同じ符号を付して示す。
【００２５】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面５００までの距離を大きさ｜ｄ｜としたとき、被写体の結像位置が撮像面より被写体側にある前ピン状態を負（ｄ＜０）、撮像面５００より被写体の反対側にある後ピン状態を正（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面５００（合焦位置）にある合焦状態はｄ＝０である。図６で、被写体６０１は合焦状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体６０２は前ピン状態（ｄ＜０）の例を示している。前ピン状態（ｄ＜０）と後ピン状態（ｄ＞０）を合わせて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）とする。
【００２６】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体６０２からの光束のうち、第１の瞳部分領域４０１を通過した被写体光は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１を中心として幅Γ１に広がり、撮像面５００でボケた像となる。第２の瞳部分領域４０２を通過した被写体光についても同様であり、重心位置Ｇ２を中心として幅Γ２に広がったボケた像を形成する。ボケた像は、撮像素子に配列された各画素を構成する第１の焦点検出画素２０１（第２の焦点検出画素２０２）により受光され、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）が生成される。よって、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）は、撮像面５００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体６０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。同様に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の被写体像の像ずれ量ｐ（＝光束の重心位置の差Ｇ１−Ｇ２）の大きさ｜ｐ｜も、デフォーカス量ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。後ピン状態（ｄ＞０）でも、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となるが、同様である。
【００２７】
したがって、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号、もしくは、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を加算した撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。
【００２８】
本実施例では、上述した第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関連性を用いて、位相差方式による焦点検出を行う。位相差方式による焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量を計算し、相関（信号の一致度）が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。デフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する関連性から、像ずれ量を検出デフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
【００２９】
合焦判定部１１６では、合焦判定範囲設定部１１７で設定された合焦判定範囲内に合焦位置があるか否かを判定し、判定結果をフォーカス制御部１１８に入力する。合焦判定範囲の設定方法については後述する。
【００３０】
フォーカス制御部１１８では、合焦判定部１１６にて合焦位置があると判定された場合に、合焦位置検出部１１５で算出したデフォーカス量をフォーカスレンズの駆動量に変換し、フォーカシング駆動源１１１を制御してフォーカスレンズ１０５を移動させる。フォーカス速度記憶部１１９は、後述のＭＦ操作指示手段１２０の操作指示に従って、ＭＦ動作中のフォーカスレンズ１０５の駆動速度を記憶する。フォーカス制御部１１８は、フォーカス速度記憶部１１９で記憶された駆動速度に基づいてフォーカシング駆動源１１１を制御しフォーカスレンズ１０５を移動させる。本実施例では、ＭＦ操作中の速度履歴を所定時間分保持し、平均した速度を算出し、フォーカス制御部１１８に入力するものとして説明するが、ＭＦ操作終了直前のフォーカス速度を記憶するようにしてもよい。
【００３１】
手動調節手段としてのＭＦ操作指示手段１２０は、リング部材と回転方向や単位時間あたりの回転量を検出するセンサ、またはキーやボタンなどの部材と押下されたか否かを検出するスイッチ部材等により構成される。ＭＦ操作指示手段１２０は、センサやスイッチから出力される信号に基づいて、ＭＦ操作（手動操作）されているか否かを判定し、操作されている場合はフォーカスレンズを至近方向に駆動するのか、無限方向に駆動するのかを指示するための手段である。
【００３２】
次に、本実施例の全体の処理の流れについて、図７を用いて説明する。図７は、本実施例の特徴とするところの、ＭＦ操作後にＭＦ操作時のフォーカス駆動速度に基づいて上述した位相差方式による焦点検出により検出した合焦位置にフォーカスを駆動させるまでの一連の処理の流れを表している。この処理は、カメラマイコン１１４内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。
【００３３】
Ｓｔｅｐ７０１からＳｔｅｐ７０９の一連の処理を行うことで、ＭＦ操作終了時点でのフォーカスレンズ位置近傍に合焦位置がある場合に、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度でフォーカスレンズを合焦位置へと補正するように移動させる制御を行う。以下、詳細に説明する。
【００３４】
Ｓｔｅｐ７０１は処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ７０２では、カメラマイコン１１４は、ＭＦ操作指示手段１２０からの入力信号に基づいてＭＦ操作中か否かを判定する。操作中と判定された場合は、Ｓｔｅｐ７０３へ、操作中でないと判定された場合は、Ｓｔｅｐ７０４へ移行する。
【００３５】
Ｓｔｅｐ７０３は、ＭＦ操作中であれば常に実行され、ＭＦ操作中のフォーカス駆動速度を前述のフォーカス速度記憶部１１９に格納する。本実施例では、カメラマイコン１１４のメモリ領域（不図示）等にフォーカス駆動速度を所定時間の間保持するようにし、所定時間における平均速度を算出し、その結果をフォーカス速度記憶部１１９に格納する。例えばリング部材等の回転部材によるＭＦ操作では、手動による回転速度を一定にすることは難しく、撮影者が一定の速度で回しているつもりでも、フォーカス駆動速度にムラができてしまう。そのため、前述のように時間平均をすることで、ユーザーが想定しているＭＦ操作でのフォーカス駆動速度を記憶することができる。
【００３６】
Ｓｔｅｐ７０４では、位相差方式による焦点検出を実行する。ここで、図８に、本実施例における位相差方式による焦点検出動作の処理の流れを示す。
【００３７】
図８において、Ｓｔｅｐ８０１は処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ８０２では、ＡＦゲート１１２にて設定された焦点検出領域の第１の焦点検出画素の受光信号から第１の焦点検出信号（Ａ像）を、また焦点検出領域の第２の焦点検出画素の受光信号から第２の焦点検出信号（Ｂ像）を取得する。
【００３８】
Ｓｔｅｐ８０３では、画像処理部（不図示）において第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号のそれぞれに、信号データ量を抑制するために列方向に３画素加算処理を行う。さらに、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためにベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。これら２つの加算処理を合わせて画素加算処理とする。
【００３９】
Ｓｔｅｐ８０４では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に、第１のフィルター処理を行う。本実施例では、ＭＦ操作によりある程度合焦位置付近までフォーカスレンズが移動された状態、つまりほぼ合焦している小デフォーカス状態から位相差方式による焦点検出を行うことを想定し、第１のフィルター処理の通過帯域は高周波帯域を含むように構成する。必要に応じて、大デフォーカス状態から焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、焦点検出時のフィルター処理の通過帯域を低周波帯域に調整しても良い。
【００４０】
次に、Ｓｔｅｐ８０５では、フィルター処理後の第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせるシフト処理を行い、信号の一致度を表す相関量を算出する。
【００４１】
フィルター処理後のｋ番目の第１の焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２の焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。シフト処理によるシフト量をｓ１、シフト量ｓ１のシフト範囲をΓ１として、相関量ＣＯＲは、式（１）により算出される。
【００４２】
【数１】
2015215371.tif 000003
【００４３】
シフト量ｓ１のシフト処理により、ｋ番目の第１の焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ１番目の第２の焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ１）を対応させ減算し、シフト減算信号を生成する。生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、相関量ＣＯＲ（ｓ１）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出された相関量を、各シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。
【００４４】
Ｓｔｅｐ８０６では、算出した相関量から、サブピクセル演算により、相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して像ずれ量ｐ１とする。像ずれ量ｐ１に、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じた変換係数をかけて、検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出し、Ｓｔｅｐ８０７へ進み処理を終了する。
【００４５】
上述したように、本実施例では、位相差方式の焦点検出手段により、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に、第１のフィルター処理とシフト処理を行って相関量を算出し、相関量からデフォーカス量を検出する。ここで、デフォーカス量はフォーカスレンズが合焦位置から離れるほど大きな値を取り、０となる場合はフォーカスレンズが合焦位置にあることを表している。つまり、フォーカスレンズ位置とデフォーカス量との関係から、デフォーカス量が０となるフォーカスレンズ位置を算出すれば、フォーカスレンズを動かさなくとも合焦位置を検出することができる。
【００４６】
次に、図７のＳｔｅｐ７０５に戻って説明する。Ｓｔｅｐ７０５では、Ｓｔｅｐ７０６においてＭＦ操作終了時点でのフォーカス位置近傍に合焦位置があるか否かを判定するための合焦判定範囲を設定する。
【００４７】
ここで、図９に、本実施例における合焦判定範囲設定の処理の流れを示す。本実施例ではＳｔｅｐ９０１からＳｔｅｐ９０６を通して、焦点深度を基準として、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度およびＭＦ操作方向（フォーカス駆動方向）に応じて合焦判定範囲を設定する。
【００４８】
Ｓｔｅｐ９０１は処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ９０２では、カメラマイコン１１４は、許容錯乱円径と、絞り１０３の絞り値により決まる撮影光学系のＦ値とから、焦点深度を算出する。許容錯乱円径とは、撮像素子１０６の大きさと画素数とから決まる１画素の大きさ（画素ピッチ）により決定される。焦点深度とは、撮影している被写体のピントが合っているように見える撮像面前後の範囲であり、この焦点深度を超えた位置に結像位置があるとボケとして見えてしまう。ただし、カメラ本体についているビューファインダーやパネル等でピントを確認する場合、焦点深度を超えたとしてもボケとして認識することは難しい場合がある。そのため、撮影者がＭＦ操作でピントを合わせたつもりでも焦点深度を超えている可能性がある。そこで、本実施例では、撮影者がＭＦ操作で被写体にピントを合わせる際、合焦位置から、例えば片側焦点深度の３倍離れた位置近傍までは目視で合わせられると想定し、合焦判定範囲の基準を片側焦点深度の３倍として設定するものとして説明する。
【００４９】
図１０に合焦判定範囲の設定に関する模式図を示す。図１０では、横軸をフォーカス位置、縦軸を検出デフォーカス量としている。デフォーカス量が０となる位置、つまり合焦位置からフォーカスレンズ位置が無限方向または至近方向に離れるほど、デフォーカス量が比例して大きくなっていることを示している。また点線はＭＦ操作終了時のフォーカス位置を、網掛けの領域はその位置の前後に設定された合焦判定範囲を表している。図１０（ａ）に示すように、本実施例では、ＭＦ操作終了時点でのフォーカス位置を中心に至近側と無限側にそれぞれ前述した合焦判定範囲を設定する。なお、本実施例では焦点深度を基準として合焦判定範囲を設定するが、これに限らず被写界深度を基準として範囲を設定したり、被写体距離や焦点距離に応じて個別に範囲を設定するようにしてもよい。
【００５０】
次にＳｔｅｐ９０３では、図７のＳｔｅｐ７０３において記憶していたＭＦ操作時のフォーカス駆動速度を取得し、Ｓｔｅｐ９０４へと遷移する。Ｓｔｅｐ９０４では、ＭＦ操作指示手段の回転方向や指示情報からフォーカスレンズ１０５が至近方向へ駆動されているか、あるいは無限方向へ駆動されているかの操作方向情報を取得する。
【００５１】
Ｓｔｅｐ９０５では、Ｓｔｅｐ９０２で算出した焦点深度を基準とした合焦判定範囲（本実施例では焦点深度の３倍）を、Ｓｔｅｐ９０３およびＳｔｅｐ９０４で取得したＭＦ操作時のフォーカス駆動速度およびＭＦ操作方向情報に応じて変更する。Ｓｔｅｐ９０３で取得したＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が速い場合は、撮影者はピントの粗調をしていることが想定されるため、ＭＦ操作終了時点において合焦位置までのずれが比較的大きくなることが考えられる。そこで、本実施例では、図１０（ｂ）に示すように、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が第１の閾値より速い場合は、基準の合焦判定範囲の１．５倍と広い範囲を設定する。つまり、本実施例では焦点深度の４．５倍に設定することになる。このように、本実施例では、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が第１の閾値より速い場合、第１の閾値以下の場合と比較して広い合焦判定範囲を設定する。
【００５２】
一方、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が遅い場合は、撮影者はピントの微調をしていることが想定されるため、ＭＦ操作終了時点において合焦位置までのずれは比較的小さくなることが考えられる。そこで、本実施例では、図１０（ｃ）に示すように、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が第２の閾値（＜第１の閾値）より遅い場合は、基準の合焦判定範囲の０．５倍と狭い範囲を設定する。つまり、焦点深度の１．５倍に設定することになる。このように、本実施例では、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が第２の閾値より遅い場合、第２の閾値以上の場合と比較して狭い合焦判定範囲を設定する。この際、ＭＦ操作時のフォーカス駆動速度が速いか否か、あるいは遅いか否かを比較するための速度の閾値は、フォーカス駆動速度に対するフォーカス移動量と焦点深度の関係に基づいてあらかじめ決めておいてもよい。あるいは、例えばリング部材などの操作時の荷重や操作量によるピントの合わせやすさや操作感を基にチューニングして決めてもよい。
【００５３】
また、Ｓｔｅｐ９０４で取得したＭＦ操作方向情報が至近方向の場合は、撮影者が無限から至近にピントを合わせつつ合焦位置の手前、つまり合焦位置より無限側の位置でＭＦ操作を終了することが多いと考えられる。そのため、図１０（ｄ）に示すように、ＭＦ操作終了時点でのフォーカス位置から至近側の合焦判定範囲を広く、無限側の合焦判定範囲を狭く設定する。このように操作方向と同じ側の合焦判定範囲の幅を広げることで、合焦位置の手前でＭＦ操作を止めた場合は、合焦位置とのずれが大きくてもずれ補正を実行しやすくなる。また、合焦位置を通り過ぎてＭＦ操作を止めた場合には、補正を行わずフォーカス位置を止めた位置で維持することができる。この考え方は、ＭＦ操作中の駆動方向と同じ方向へのフォーカス駆動はピントの見え方としては滑らかに見えるのに対し、反転してフォーカスレンズが駆動すると一瞬ピントがフワついたように見えることを考慮してのことである。
【００５４】
次に、図７のＳｔｅｐ７０６に戻って説明する。Ｓｔｅｐ７０６では、Ｓｔｅｐ７０４での検出結果に基づく合焦位置がＳｔｅｐ７０５で設定された合焦判定範囲内にあるか否かを判定する。合焦判定範囲内にあると判定された場合は、Ｓｔｅｐ７０７へ進み、合焦判定範囲内にないと判定された場合はＳｔｅｐ７０９において現在のフォーカス位置で維持するように制御し、Ｓｔｅｐ７１０へと進み処理を終了する。
【００５５】
本実施例では、ＭＦ操作終了時点の現在フォーカス位置と検出された合焦位置との差分が合焦判定範囲の幅以下の場合に、合焦判定範囲内に合焦位置があると判定する。他の方法として、現在フォーカス位置に対し合焦判定範囲の幅分を至近方向および無限方向にずれたフォーカス位置の範囲内に合焦位置が存在するか否かで判定するようにしてもよい。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）、図１０（ｄ）では合焦位置（デフォーカス量が０となるフォーカス位置）が合焦判定範囲（網掛けの領域）内にあることを示しており、図１０（ｃ）では、合焦判定範囲内に合焦位置がないことを示している。
【００５６】
Ｓｔｅｐ７０７では、Ｓｔｅｐ７０３で記憶されたＭＦフォーカス駆動速度をフォーカスの駆動速度に設定し、Ｓｔｅｐ７０８へ進む。Ｓｔｅｐ７０８では、フォーカスレンズを検出した合焦位置までＳｔｅｐ７０７で設定した駆動速度で駆動させ、Ｓｔｅｐ７１０にて処理を終了する。
【００５７】
以上のように、本実施例では、ＭＦ操作後、ＭＦ操作によるフォーカス位置を補正する目的でＡＦにより焦点調節を行う場合に、ＭＦ操作後のフォーカス位置から所定範囲内に合焦位置がある場合において焦点位置を補正する。また、フォーカス位置を補正する動作時はＭＦ操作時の移動速度に基づいて駆動するようにしたため、動画撮影中においても、高精度かつ滑らかなピント合わせが可能となる。また、本実施例での撮像面位相差方式の焦点検出によれば、合焦位置を超えてフォーカスレンズを移動させる必要がないため、フォーカスレンズの移動に伴ってボケた映像が記録されるのを防ぐことができる。
【００５８】
（実施例２）
第１の実施例の撮像素子では、焦点検出画素（第１の焦点検出画素、第２の焦点検出画素）が受光する光束と、撮像画素が受光する光束が異なる。このため、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）の焦点検出画素への影響と撮像信号への影響が異なる。特に、結像光学系の絞り値が小さい（明るい）と差異がより大きくなる。そのため、結像光学系の絞り値が小さい（明るい）時に、位相差方式の焦点検出により算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との間に差が生じる場合がある。
【００５９】
第１の実施例では、検出合焦位置と最良合焦位置が一致するものとして説明してきたが、特に、結像光学系の絞り値が所定絞り値以下の場合に、位相差方式の焦点検出の焦点検出精度が低下する場合がある。なお、ここで、検出合焦位置とは、検出デフォーカス量が０となる位置であり、また、撮像信号の最良合焦位置は撮像信号のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）ピーク位置である。
【００６０】
そこで、本実施例では、焦点検出信号から算出される検出合焦位置と撮像信号の最良合焦位置との差を抑制するため、結像光学系の最良合焦位置近傍で高精度な焦点検出が可能なリフォーカス方式の焦点検出を行う。これにより、さらに高精度な焦点検出が可能となる。
【００６１】
本実施例におけるリフォーカス方式の焦点検出について説明する。本実施例のリフォーカス方式の焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的にシフトして加算し、シフト加算信号（リフォーカス信号）を生成する。次いで、生成されたシフト加算信号（リフォーカス信号）のコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値から撮像信号のＭＴＦピーク位置を推定し、検出デフォーカス量を検出する。
【００６２】
図１１は、本実施例の撮像素子により取得された第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号による１次元方向（行方向、水平方向）のリフォーカス処理を説明するための図である。同図において、図５、図６と同様の部分は同じ符号を付して示す。
【００６３】
図１１では、ｉを整数として、撮像面５００に配置された撮像素子の行方向ｉ番目の画素の第１の焦点検出信号をＡｉ、第２の焦点検出信号をＢｉで模式的に表している。第１の焦点検出信号Ａｉは、（図５の瞳部分領域４０１に対応した）主光線角度θａでｉ番目の画素に入射した光束の受光信号である。第２の焦点検出信号Ｂｉは、（図５の瞳部分領域４０２に対応した）主光線角度θｂでｉ番目の画素に入射した光束の受光信号である。
【００６４】
第１の焦点検出信号Ａｉと第２の焦点検出信号Ｂｉは、光強度分布情報だけでなく、入射角度情報も有している。よって、第１の焦点検出信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させ、第２の焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させ、加算することで、仮想結像面１３１０でのリフォーカス信号を生成できる。第１の焦点検出信号Ａｉを角度θａに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させることは、行方向に＋０．５画素シフトに対応する。第２の焦点検出信号Ｂｉを角度θｂに沿って仮想結像面１３１０まで平行移動させることは、行方向に−０．５画素シフトに対応する。したがって、第１の焦点検出信号Ａｉと第２の焦点検出信号Ｂｉを相対的に＋１画素シフトさせ、ＡｉとＢｉ＋１を対応させて加算することで、仮想結像面１３１０でのリフォーカス信号を生成できる。同様に、第１の焦点検出信号Ａｉと第２の焦点検出信号Ｂｉを画素整数個分シフトさせて加算することで、整数シフト量に応じた各仮想結像面でのシフト加算信号（リフォーカス信号）を生成できる。生成されたシフト加算信号（リフォーカス信号）のコントラスト評価値を算出し、算出されたコントラスト評価値から撮像信号のＭＴＦピーク位置を推定することで、リフォーカス方式の焦点検出を行う。
【００６５】
ここで、第１の実施例では合焦判定範囲をＭＦ操作時のフォーカス駆動速度やＭＦ操作方向情報に応じて設定するようにしたが、本実施例では撮影者が任意に設定できるようにするものとして説明する。
【００６６】
図１２に本実施例における焦点調節装置を含むビデオカメラ（撮像装置）の構成を示す。本実施例では実施例１の構成に加え、さらに合焦判定範囲設定指示手段１２１を備えるものとして説明する。その他の構成要素は実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同符号を付している。
【００６７】
合焦判定範囲設定指示手段１２１は、撮影者が合焦判定範囲を任意に設定できるようにする指示手段であり、メニュー等に設定項目を設け、深度を基準として例えば０．５倍から５倍まで０．１倍刻みで設定できるようにしている。実施例１で説明したＭＦ操作速度やＭＦ操作方向に応じた合焦判定範囲の変更倍率を微調整したり、合焦判定範囲の設定自体を禁止できるようにしてもよい。例えば、合焦判定範囲の設定を禁止するようにすれば、ＭＦ操作後にピントのずれを補正する焦点調節動作を行わず、ＭＦ操作終了時点でのフォーカス位置で維持することも実現できる。また、合焦判定範囲を広めに設定するとピントのずれ補正を行いやすく、合焦判定範囲を狭めに設定するとピントのずれ補正を行いにくくすることも可能となる。また、本実施例の合焦位置検出部１１５では、リフォーカス方式の焦点検出方法を用いて合焦位置を検出するものとして説明するが、実施例１の位相差方式による焦点検出とリフォーカス方式による焦点検出を組み合わせて焦点検出を行ってもよい。
【００６８】
続いて、本実施例の全体の処理の流れについて図１３を用いて説明する。この処理は、カメラマイコン１１４内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。図１３のフローは基本的に図７のフローと同じであるが、リフォーカス方式による焦点検出について説明するため、Ｓｔｅｐ７０４が、リフォーカス方式による焦点検出に変わっている。それ以外の処理Ｓｔｅｐ１３０１〜Ｓｔｅｐ１３０３、およびＳｔｅｐ１３０５〜Ｓｔｅｐ１３１０は実施例１と同じなので割愛する。
【００６９】
図１４に、本実施例のＳｔｅｐ１３０４で行うリフォーカス方式による焦点検出動作の処理の流れを示す。
【００７０】
Ｓｔｅｐ１４０１は処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ１４０２では、ＡＦゲート１１２にて設定された焦点検出領域の第１の焦点検出画素の受光信号から第１の焦点検出信号（Ａ像）を、また焦点検出領域の第２の焦点検出画素の受光信号から第２の焦点検出信号（Ｂ像）を取得する。
【００７１】
Ｓｔｅｐ１４０３では、画像処理部（不図示）において第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に、それぞれ、信号データ量を抑制するために列方向に３画素加算処理を行い、さらに、ＲＧＢ信号を輝度Ｙ信号にするためにベイヤー（ＲＧＢ）加算処理を行う。これら２つの加算処理を合わせて画素加算処理とする。必要に応じて、３画素加算処理とベイヤー（ＲＧＢ）加算処理のいずれか、または、これら両方の加算処理を省略しても良い。
【００７２】
Ｓｔｅｐ１４０４では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に、第２のフィルター処理を行う。本実施例では、リフォーカス方式の焦点検出により、小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点検出を行う。したがって、本実施例での第２のフィルター処理の通過帯域は、実施例１での第１のフィルター処理の通過帯域よりも、高周波帯域を含むように構成する。必要に応じて、第２のフィルター処理に被写体信号のエッジ抽出を行うラプラシアン型（２階微分型）［１、−２、１］フィルターを用いて、フィルター処理の通過帯域をより高周波帯域に構成しても良い。被写体の高周波成分を抽出して焦点検出を行うことにより、焦点検出精度をより向上することができる。
【００７３】
Ｓｔｅｐ１４０５では、第２のフィルター処理後の第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせるシフト処理を行い、加算してシフト加算信号（リフォーカス信号）を生成する。そして、生成されたシフト加算信号からコントラスト評価値を算出する。
【００７４】
フィルター処理後のｋ番目の第１の焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２の焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。シフト処理によるシフト量をｓ２、シフト量ｓ２のシフト範囲をΓ２として、コントラスト評価値ＲＦＣＯＮは、式（２）により算出される。
【００７５】
【数２】
2015215371.tif 000004
【００７６】
シフト量ｓ２のシフト処理により、ｋ番目の第１の焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ２番目の第２の焦点検出信号Ｂ（ｋ−ｓ２）を対応させて加算し、シフト加算信号を生成する。シフト加算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域Ｗの範囲での最大値を取り、コントラスト評価値ＲＦＣＯＮ（ｓ２）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出されたコントラスト評価値を、各シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。なお、シフト量の変化に伴い、シフト加算信号のピーク値が変化する。各シフト加算信号から算出されたコントラスト評価値の例を図１５に示す。図１５の横軸はシフト量、縦軸はコントラスト評価値を表す。
【００７７】
Ｓｔｅｐ１４０６では、コントラスト評価値から、サブピクセル演算により、コントラスト評価値が最大値となる実数値のシフト量を算出してピークシフト量ｐ２とする。ピークシフト量ｐ２に、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じた変換係数をかけて、検出デフォーカス量（Ｄｅｆ２）を検出する。
【００７８】
本実施例では、リフォーカス方式の焦点検出手段により、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号に、第２のフィルター処理とシフト処理を行い、その後加算してシフト加算信号を生成する。次いで、シフト加算信号からコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値から検出デフォーカス量を検出する。
【００７９】
本実施例の撮像素子では、図４、図５に示したように、第１の焦点検出画素が受光する光束と第２の焦点検出画素が受光する光束を加算したものが、撮像画素が受光する光束となる。位相差方式の焦点検出とは異なり、リフォーカス方式の焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号のシフト加算信号（リフォーカス信号）により焦点検出を行う。よって、焦点検出で用いられるシフト加算信号に対応する光束と、撮像信号に対応する光束が、概ね、一致するため、結像光学系の各収差（球面収差、非点収差、コマ収差など）のシフト加算信号への影響と撮像信号への影響も、概ね同じである。したがって、リフォーカス方式の焦点検出により算出される検出合焦位置（検出デフォーカス量が０となる位置）と撮像信号の最良合焦位置（ＭＴＦピーク位置）が概ね一致するため、第１の実施例の位相差方式の焦点検出より高精度に焦点検出できる。なお、本実施例では撮像画素を水平方向に分割しているが、垂直方向に分割した場合でも同様に動作が可能である。
【００８０】
以上のように、本実施例では、位相差方式による焦点検出の代わりにリフォーカス方式による焦点検出を行うことで、より高精度に焦点検出できる。また、撮影者が合焦判定範囲を任意に設定できるようにしたことで、ＭＦ操作の癖に合わせて合焦位置とのずれの補正動作に移行しやすくしたり、補正動作を抑制するといったカスタマイズが可能となる。これにより、撮影者の意図を汲んでＭＦ操作によるピント合わせを高精度かつ滑らかに行うことができる。
【００８１】
以上で説明した実施例では、ＭＦ操作によるフォーカス位置を補正する目的でＡＦで焦点調節を行う場合に、ＭＦ操作後のフォーカス位置から所定範囲内に合焦位置がある場合においてＭＦ操作時の移動速度に基づいてフォーカス位置を補正する駆動を行う。そのため、動画撮影中においても、滑らかなピント合わせが可能となる。また、以上で説明した実施例の焦点検出方法によれば、合焦位置を超えてフォーカスレンズを移動させる必要がないため、一瞬ボケた映像が記録されてしまうこともなく、高精度なピント補正が可能となる。
【００８２】
（他の実施形態）
本発明の目的は以下のようにしても達成できる。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するための手順が記述されたソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給する。そしてそのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体および制御プログラムは本発明を構成することになる。
【００８３】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどが挙げられる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等も用いることができる。
【００８４】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行可能とすることにより、前述した各実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００８５】
更に、以下の場合も含まれる。まず記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う。
【００８６】
また、本発明はビデオカメラのような撮影を主目的とした機器に限定されず、携帯電話、パーソナルコンピュータ（ラップトップ型、デスクトップ型、タブレット型など）、ゲーム機など、焦点調節装置を内蔵もしくは外部接続する任意の機器に適用可能である。従って、本明細書における「焦点調節装置」は、焦点調節機能を備えた任意の電子機器を包含することが意図されている。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、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】
【００８７】
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１１１  フォーカシング駆動源
１１２  ＡＦゲート
１１３  ＡＦ信号処理回路
１１４  カメラマイコン
１１５  合焦位置検出部
１１６  合焦判定部
１１７  合焦判定範囲設定部
１１８  フォーカス制御部
１１９  フォーカス速度記憶部
１２０  ＭＦ操作指示手段
【図１】
2015215371.tif 000005
【図２】
2015215371.tif 000006
【図３】
2015215371.tif 000007
【図４】
2015215371.tif 000008
【図５】
2015215371.tif 000009
【図６】
2015215371.tif 000010
【図７】
2015215371.tif 000011
【図８】
2015215371.tif 000012
【図９】
2015215371.tif 000013
【図１０】
2015215371.tif 000014
【図１１】
2015215371.tif 000015
【図１２】
2015215371.tif 000016
【図１３】
2015215371.tif 000017
【図１４】
2015215371.tif 000018
【図１５】
2015215371.tif 000019