(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画面内の焦点検出範囲内に、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向およびフォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に複数の領域を設定する領域設定手段と、
前記複数の領域から出力された複数のフォーカス情報のうちの、少なくとも一部の領域のフォーカス情報を組み合わせて前記焦点検出範囲全体についての１つのデフォーカス情報を算出する算出手段と、
算出されたデフォーカス情報に基づいてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記算出手段は、撮影状態に応じて、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に並ぶ複数の領域の組み合わせと、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に並ぶ複数の領域の組み合わせとの少なくともいずれかを選択して、選択された領域から出力された複数のフォーカス情報を加算することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項２】
前記撮影状態は、被写体の照度であり、
前記算出手段は、前記被写体の照度に応じて、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に並ぶ複数の領域を組み合わせるか、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に並ぶ複数の領域を組み合わせるかを選択することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項３】
前記算出手段は、被写体が低照度であると判定された場合には、少なくとも前記フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項４】
前記算出手段は、少なくともフォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のそれぞれのフォーカス情報が得られず、かつ、被写体が低照度であると判定された場合に、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項５】
前記算出手段は、少なくともフォーカス情報を検知する方向に対応する方向に位置する複数の領域のそれぞれのフォーカス情報が得られなかった場合に、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項６】
前記撮影状態は、被写体のコントラストであり、
前記算出手段は、前記被写体のコントラストに応じて、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に並ぶ複数の領域を組み合わせるか、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に並ぶ複数の領域を組み合わせるかを選択することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項７】
前記算出手段は、被写体が低コントラストであると判別された場合には、少なくともフォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に配置された複数の領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項６に記載のフォーカス制御装置。
【請求項８】
前記算出手段は、少なくともフォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のそれぞれのフォーカス情報が得られず、かつ、被写体が低コントラストであると判定された場合に、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項６または７に記載のフォーカス制御装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記フォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算する際に、前記フォーカス情報が第１の所定範囲内に含まれている領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１０】
前記第１の所定範囲を、撮影状態に応じて異ならせることを特徴とする請求項９に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１１】
前記第１の所定範囲を、被写体が低照度であるか否かで異ならせることを特徴とする請求項９または１０に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１２】
前記第１の所定範囲を、被写体が低コントラストであるか否かで異ならせることを特徴とする請求項９または１０に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１３】
前記領域に対応する画素の位置から対の像が出力され、前記フォーカス情報は、２像の相関度の情報であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１４】
前記算出手段は、前記複数の領域で得られた２像の相関度を示す相関量を加算した相関量をフォーカス情報として算出することを特徴とする請求項１３に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１５】
前記フォーカス情報とは異なる第２のフォーカス情報を出力する第２の出力手段をさらに有し、
前記算出手段は、前記フォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算する際に、前記第２のフォーカス情報が第２の所定範囲内に含まれている領域のフォーカス情報を加算することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１６】
前記第２の所定範囲を、撮影状態に応じて異ならせることを特徴とする請求項１５に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１７】
前記第２の所定範囲を、被写体が低照度であるか否かで異ならせることを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１８】
前記第２の所定範囲を、被写体が低コントラストであるか否かで異ならせることを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォーカス制御装置。
【請求項１９】
前記第１、第２の所定範囲は、被写体が低照度であると判定された場合に、被写体が低照度でないと判定された場合と比較して所定範囲を広げることを特徴とする請求項１０、１１、１６、１７のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２０】
前記第１、第２の所定範囲は、被写体が低コントラストであると判定された場合に、被写体が低コントラストでないと判定された場合と比較して所定範囲を広げることを特徴とする請求項１０、１２、１６、１８のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２１】
前記算出手段は、前記フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算してフォーカス情報が得られなかった場合には、さらに前記フォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報も加算することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２２】
前記算出手段は、前記フォーカス情報を検知する方向と垂直な方向に位置する複数の領域のフォーカス情報を加算してフォーカス情報が得られなかった場合には、さらに前記フォーカス情報を検知する方向と対応する方向に位置する複数の領域のフォーカス情報も加算することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２３】
複数のマイクロレンズを有する撮像素子を有し、当該マイクロレンズに対応して複数の受光部を有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２４】
複数のマイクロレンズを有する撮像素子を有し、当該マイクロレンズに対応する受光部の開口位置が異なる画素部を有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のフォーカス制御装置。
【請求項２５】
撮影画面内の焦点検出範囲内にフォーカス情報を検知する方向に対応する方向およびフォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に複数の領域を設定する領域設定工程と、
前記複数の領域から出力された複数のフォーカス情報のうちの、少なくとも一部の領域のフォーカス情報を組み合わせて前記焦点検出範囲全体についての１つのデフォーカス情報を算出する算出工程と、
算出されたデフォーカス情報に基づいてフォーカス制御を行う制御工程とを有し、
前記算出工程では、撮影状態に応じて、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に並ぶ複数の領域の組み合わせと、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に並ぶ複数の領域の組み合わせとの少なくともいずれかを選択して、選択された領域から出力された複数のフォーカス情報を加算することを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のフォーカス制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２７】
請求項２５に記載のフォーカス制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置におけるオートフォーカス制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタルカメラ等の撮像装置におけるフォーカス制御方法として、例えば、位相差検出方式とコントラスト検出方式が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。また、背面モニターなどに撮影画像を表示しながら撮影するＬＶ（ライブビュー）モードも考慮された、撮像面位相差検出方式も知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０５４２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−００４９１４号公報
【特許文献３】特開２００１−０８３４０７号公報
【特許文献４】特開２０１４−３２２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ライブビューモードも意識した撮像面位相差検出方式においても、ライブビューモードや動画撮影に適するように、より安定したフォーカス制御を行う必要がある。特に、最近の高画素化が進む状況では、表示部に動画像が表示されている状態において、不用意にフォーカス状態が変化すると、ユーザは違和感を感じやすい。
【０００５】
撮像面位相差検出方式において、ライブビューモードや動画撮影時におけるフォーカス制御の安定性を向上させる方法として、焦点検出範囲を大きくすることが考えられる。焦点検出範囲を大きくすることにより、捕捉できる被写体が増え、一時的に捕捉していた被写体が焦点検出範囲から外れることにより、不用意にフォーカスレンズが動いてしまうことを軽減することができる。
【０００６】
しかしながら、焦点検出範囲を大きくしてしまうと、遠近競合している被写体の場合、ピントを合わせたい被写体に合わせにくくなる可能性がある。そのため、焦点検出範囲内を複数の焦点検出領域に分割することが有効であると考えられる。しかしながら、撮像面位相差検出方式の場合、ピントが大きくボケている状態では、被写体像が広がってしまう。そのため、分割された焦点検出領域では、この影響が大きくなり、焦点検出結果を得難くなる。また、低照度撮影時においては分割された焦点検出領域では特にＳ／Ｎが悪化しやすく、所望の焦点検出結果を得難くなる。さらに、低コントラストの被写体の場合も同様である。
【０００７】
この問題に対処するために、特許文献４においては、位相差検出エリアを位相差検出方向に対して垂直な方向に複数のエリアに分割し、分割された各エリア内において、位相差検出方向に並ぶ画素の検出信号を位相差検出方向と垂直な方向に加算する技術が提案されている。このように、検出信号の加算によってノイズの影響を低減するとともに、加算する範囲を限定することで、画素加算後のパターンが平均化されて焦点検出精度が低下するのを防ぐことができる。しかし、この特許文献４では、検出信号を加算する方向は位相差検出方向と垂直な方向に限定されており、撮影条件によっては必ずしも加算によって適切な検出信号が得られない可能性がある。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像面位相差検出方式のフォーカス制御において、撮像面上の広い領域で焦点検出を可能としつつ、動画撮影時の安定したフォーカシング動作を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わるフォーカス制御装置は、撮影画面内の焦点検出範囲内に、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向およびフォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に複数の領域を設定する領域設定手段と、前記複数の領域から出力された複数のフォーカス情報のうちの、少なくとも一部の領域のフォーカス情報を組み合わせて前記焦点検出範囲全体についての１つのデフォーカス情報を算出する算出手段と、算出されたデフォーカス情報に基づいてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、前記算出手段は、撮影状態に応じて、フォーカス情報を検知する方向に対応する方向に並ぶ複数の領域の組み合わせと、フォーカス情報を検知する方向に対して垂直な方向に並ぶ複数の領域の組み合わせとの少なくともいずれかを選択して、選択された領域から出力された複数のフォーカス情報を加算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像面位相差検出方式のフォーカス制御において、撮像面上の広い領域で焦点検出を可能としつつ、動画撮影時の安定したフォーカシング動作を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るレンズ装置と撮像装置の主要部の構成を示すブロック図。
【図２】撮像素子の一部領域を示す図。
【図３】ＡＦ制御処理を示すフローチャート。
【図４】レンズ駆動処理を示すフローチャート。
【図５】焦点検出範囲の分割パターンを示す図。
【図６】被写体がボケている状態における相関量を示すイメージ図。
【図７】低照度撮影時の相関量を示すイメージ図。
【図８】焦点検出エリア選択処理を示すフローチャート。
【図９】デフォーカス量を検出する検出エリアから得られる像信号を示す図。
【図１０】相関量波形、相関変化量波形、およびピントずれ量を示す図。
【図１１】２像一致度を算出する方法を示す図。
【図１２】位相差ＡＦ処理のフローチャート。
【図１３】有効デフォーカス量を算出するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
＜撮像装置の構成＞
本発明の一実施形態に係わるフォーカス制御装置を有する撮像装置について説明する。なお、本実施形態では、レンズ装置を着脱可能に構成された撮像装置について説明するが、レンズ一体型のデジタルカメラ等の他の撮像装置であってもよい。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るレンズ装置と撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態はレンズ装置１０及び撮像装置２０から構成されており、レンズ装置全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、撮像装置全体の動作を統括するカメラ制御部２０７が情報を通信している。
【００１５】
まず、レンズ装置１０の構成について説明する。レンズ装置１０は、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３、絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５、レンズ制御部１０６、レンズ操作部１０７を備えている。撮影光学系は、固定されている第１群レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３により構成されている。
【００１６】
絞り１０２は、絞り駆動部１０４によって駆動され、後述する撮像素子２０１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３はフォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、後述する撮像素子２０１に結像する焦点の調節を行う。絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５はレンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口量や、フォーカスレンズ１０３の位置が決定される。レンズ操作部１０７によってユーザの操作があった場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１０６は、後述するカメラ制御部２０７から受信した制御命令・制御情報に応じて絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５の制御を行い、また、レンズ制御情報をカメラ制御部２０７に送信する。
【００１７】
次に、撮像装置２０の構成について説明する。撮像装置２０はレンズ装置１０の撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得できるように構成されている。撮像素子２０１、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２０２、カメラ信号処理部２０３、ＡＦ信号処理部２０４、表示部２０５、記録部２０６、カメラ制御部２０７、カメラ操作部２０８、タイミングジェネレータ２０９を備えている。撮像素子２０１は画像センサーであって、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどから構成されている。レンズ装置側の撮影光学系を通ってきた光束が撮像素子２０１の受光面上に結像され、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２０７の指令に従ってタイミングジェネレータ２０９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２０１から順次読み出される。
【００１８】
撮像素子２０１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２０２に入力され、映像信号がカメラ信号処理部２０３に、撮像面位相差ＡＦ用の信号がＡＦ信号処理部２０４にそれぞれ出力される。カメラ信号処理部２０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２０２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２０５は、カメラ信号処理部２０３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２０６は、カメラ信号処理部２０３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。
【００１９】
ＡＦ信号処理部２０４はＣＤＳ／ＡＧＣ回路２０２から出力されたＡＦ用の２つの像信号を基に、相関演算を行う。そして、相関量（後述のフォーカス情報に相当する）、デフォーカス量（後述の第２のフォーカス情報に相当する）、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。算出したデフォーカス量と、信頼性情報をカメラ制御部２０７へ出力する。また、カメラ制御部２０７は、取得したデフォーカス量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部２０４に通知する。相関演算の詳細については、図９から図１１を用いて後述する。
【００２０】
カメラ制御部２０７は、カメラ２０内全体と情報をやり取りして制御を行う。カメラ２０内の処理だけでなく、カメラ操作部２０８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、ユーザが操作したさまざまなカメラ機能を実行する。また、先述したようにレンズ装置１０内のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、レンズの制御命令・制御情報を送り、またレンズ内の情報を取得する。
【００２１】
＜画像センサー＞
図２は、画像センサーとしての撮像素子２０１の受光面の一部を示す図である。撮像素子２０１は、撮像面位相差ＡＦを可能にするために、一つのマイクロレンズに対して受光部であるフォトダイオードを２つ有する画素部をアレイ状に並べている。これにより、各画素部で、レンズ装置１０の射出瞳を分割した光束を受光することが可能になっている。
【００２２】
図２（Ａ）は、参考として、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇｂ、Ｇｒ）のベイヤー配列の画像センサー表面の一部の模式図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のカラーフィルターの配列に対応させて、一つのマイクロレンズに対して光電変換手段としてのフォトダイオードを２つ有する画素部を示している。
【００２３】
こうした構成を有する画像センサーは、各画素部から位相差ＡＦ用の２つの信号（以下、Ａ像信号、Ｂ像信号ともいう）を出力できるようになっている。また、２つのフォトダイオードの信号を加算した記録用の撮像信号（Ａ像信号＋Ｂ像信号）も出力できるようになっている。この加算した信号の場合には、図２（Ａ）で概略説明したベイヤー配列の画像センサーの出力と同等の信号が出力される。このような画像センサーとしての撮像素子２０１からの出力信号を使って、後述するＡＦ信号処理部２０４が２つの像信号の相関演算を行い、デフォーカス量や各種信頼性などの情報を算出する。
【００２４】
なお、本実施形態は撮像用の信号及び位相差ＡＦ用の２つの信号の計３つの信号を撮像素子２０１から出力している。この点、本発明はこのような方法に限定されるものではない。例えば、撮像用の信号と位相差ＡＦ用の像信号の２つの信号のうちの１つの計２つの信号を出力するようにしてもよい。この場合、出力後に位相差ＡＦ用の像信号の２つの信号のうちの他の１つの信号は、撮像素子２０１からの２つの出力信号を利用して算出される。
【００２５】
また、図２では、一つのマイクロレンズに対して光電変換手段としてのフォトダイオードを２つ有する画素部をアレイ状に並べている例を示した。この点、一つのマイクロレンズに対して光電変換手段としてのフォトダイオードを３つ以上有する画素部をアレイ状に並べるようにしてもよい。また、マイクロレンズに対して受光部の開口位置が異なる画素部を複数有するようにしてもよい。つまり、結果としてＡ像信号とＢ像信号といった位相差検出可能な位相差ＡＦ用の２つの信号が得られるようになっていればよい。
【００２６】
＜ＡＦ制御処理＞
次に、カメラ制御部２０７が実行するＡＦ制御処理について説明する。図３は、図１におけるカメラ制御部２０７が実行するＡＦ制御処理を示すフローチャートである。本処理は、カメラ制御部２０７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。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２０１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。ただし、垂直同期期間（Ｖレート）内に複数回繰り返すようにしてもよい。
【００２７】
図３において、まず、ステップＳ３０１で焦点検出エリアを設定する。焦点検出エリアについては、後に詳細に説明するが、本実施形態における焦点検出エリアは、位相差を検知する方向および位相差の検知方向に対して垂直方向に複数の焦点検出エリアを撮影画面内の所望の位置に配置する（領域設定）。たとえば、図５（Ａ）のように撮影画面の中央に焦点検出範囲を設定した場合、焦点検出範囲内に図５（Ｂ）のように領域５０１から５０９のように、９個の焦点検出エリアを配置する。これを第１の分割領域とする。ＡＦ信号処理部２０４では、５０１〜５０９の各焦点検出エリアの結果を算出する。焦点検出範囲は撮影画面の中央に限定されず、撮影画面上の任意の位置に配置してもよい。
【００２８】
次に、ＡＦ信号処理部２０４において、ＡＦ信号が更新されたかを確認し（ステップＳ３０２）、更新されていればＡＦ信号処理部２０４から、その結果を取得する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０４では、後述する焦点検出エリア選択処理を実行する。ここでは、各焦点検出エリアから取得されたピントのずれ量を示すデフォーカス量およびデフォーカス量の信頼度レベルから、後述する有効となるデフォーカス量を算出する。
【００２９】
次に、ステップＳ３０４で算出されたデフォーカス量が所定の深度内で、かつそのデフォーカス量の信頼度レベルが所定のレベルより高く（信頼度レベル「高」）、信頼できるものであるかどうかを判定する（ステップＳ３０５）。デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が所定のレベルよりも高い場合には、合焦停止フラグをＯＮし（ステップＳ３０６）、そうでない場合には、合焦停止フラグをＯＦＦする（ステップＳ３０８）。この合焦停止フラグがＯＮという状態は、合焦位置にフォーカスが制御され、フォーカスの制御を停止すべき状態にあることを示すフラグである。
【００３０】
ここで、デフォーカス量の信頼度レベルとは、算出されたデフォーカス量の精度が確かであると判断できる場合に信頼度レベルが高い（信頼度レベル「高」）とされる。ピント位置が存在するであろう方向を示すデフォーカス方向が確かである場合には、信頼度レベルが「中」と判定される。例えば、デフォーカス量の信頼度レベルが高い場合とは、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フォーカスレンズの駆動を行う。
【００３１】
デフォーカス量の信頼度レベルが「中」の場合とは、ＡＦ信号処理部２０４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。さらに、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レベルが低い（信頼度レベル「低」）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。
【００３２】
デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が「高」の場合には、フォーカスを制御するためのレンズ駆動を停止し（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０８へ移行する。一方、合焦停止フラグをＯＦＦしたときは（ステップＳ３０８）、後述のレンズ駆動処理を行い（ステップＳ３０９）処理を終了する。
【００３３】
＜レンズ駆動処理＞
図４は、図３のレンズ駆動処理（ステップＳ３０９）の詳細を示すフローチャートである。まず、カメラ制御部２０７は、ステップＳ４０１で、デフォーカス量が得られており、かつ信頼度レベルが「高」かどうかを判定する。デフォーカス量が得られていて、信頼度レベルが「高」の場合には（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの駆動量、および駆動方向を決定する（ステップＳ４０２）。そして、エラーカウント、端カウントをクリアし（ステップＳ４０３）、処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ４０１において、デフォーカス量が得られなかった、または信頼度レベルが高くない場合には（ステップＳ４０１でＮｏ）、カメラ制御部２０７は、エラーカウントが第１のカウントを超えているかどうかを判定する（ステップＳ４０４）。ここで、第１のカウントは、不図示ではあるが、あらかじめ不揮発性のメモリに記憶しておき決定しておいた値でよい。例えば、後述の第２のカウントの２倍以上の値を設定すればよい。
【００３５】
ステップＳ４０４において、エラーカウントが第１のカウントよりも小さい場合には（ステップＳ４０４でＮｏ）、エラーカウントをカウントアップし（ステップＳ４０５）、処理を終了する。エラーカウントが第１のカウントよりも大きい場合には（ステップＳ４０４でＹｅｓ）、カメラ制御部２０７は、サーチ駆動フラグがＯＮかどうかを判定する（ステップＳ４０６）。
【００３６】
ステップＳ４０６でサーチ駆動フラグがＯＦＦの場合には（ステップＳ４０６でＮｏ）、まだサーチ動作を開始している状態ではない、若しくは、サーチしている状態ではない。そこで、カメラ制御部２０７は、サーチ駆動フラグをＯＮし（ステップＳ４０７）、デフォーカスの信頼度レベルが「中」か否かを判定する（ステップＳ４０８）。
【００３７】
ステップＳ４０８において、信頼度が「中」の場合には、カメラ制御部２０７は、デフォーカス方向を用いて駆動方向を設定し（ステップＳ４０９）、所定駆動量を設定する（ステップＳ４１１）。このとき、デフォーカス量の絶対値自体に基づいて駆動させずに、得られたデフォーカス方向にフォーカスレンズを所定量駆動させるサーチ駆動を行う。
【００３８】
ステップＳ４０８において、信頼度が「中」ではない場合（ステップＳ４０８でＮｏ）、カメラ制御部２０７は、レンズ端から遠い方向へフォーカスレンズの駆動方向を設定し（ステップＳ４１０）、所定駆動量を設定する（ステップＳ４１１）。ステップＳ４１１の所定駆動量は、あらかじめ不揮発性のメモリに決められた値を用いればよい。例えば、焦点深度の数倍の距離を駆動量とする。また、焦点距離に応じて可変にしてもよい。たとえば、焦点距離が長くなる程、駆動量を大きくするといった具合である。なお、このときのサーチ駆動方向は、例えば、現フォーカスレンズの位置に対してレンズ端が遠い方向とする。
【００３９】
サーチ駆動フラグがＯＮの場合には（ステップＳ４０６でＹｅｓ）、すでにサーチ駆動を実行している状態である。そのため、カメラ制御部２０７は、前回のフォーカス制御を継続して実行する。そして、カメラ制御部２０７は、フォーカス制御の際のレンズ駆動の制限位置であるレンズ端にあるかどうかを判定し（ステップＳ４１２）、レンズ端にあたった場合には（ステップＳ４１２でＹｅｓ）、端カウントをカウントアップする（ステップＳ４１３）。
【００４０】
端カウントが１を超える場合には（ステップＳ４１４でＹｅｓ）、フォーカスレンズを至近端から無限遠端まで動作しても確かなデフォーカス量を得ることができなかったことを示す。そのため、カメラ制御部２０７は、ピントを合わせることができる被写体がないと判断し、サーチ駆動フラグをＯＦＦし（ステップＳ４１５）、レンズ駆動を停止する（ステップＳ４１６）。そして、エラーカウントと端カウントをクリアし（ステップＳ４１７）、処理を終了する。  ステップＳ４１４において、端カウントが１を超えない場合には（ステップＳ４１４でＮｏ）、カメラ制御部２０７は、フォーカス制御に伴うレンズの駆動方向を現在の駆動方向とは反対の駆動方向に設定し（ステップＳ４１８）、所定駆動量を設定する（ステップＳ４１１）。
【００４１】
＜焦点検出エリア選択処理＞
図５は、図３の焦点検出エリア選択処理（ステップＳ３０４）で選択される撮影画面内の焦点検出エリアの詳細を示す図である。図５（Ｂ）は、第１の分割領域を示した図である。図５（Ａ）の焦点検出範囲内を、位相差の検知方向と同方向に３つの領域に分割し、さらに位相差の検知方向と垂直方向に３つの領域に分割する。そして、各領域から後述する２つの相関の具合を示す相関量（相関度）を算出し、相関量からデフォーカス量を算出する。さらにデフォーカス量の信頼度レベルを算出する。
【００４２】
通常、この第１の分割領域から得られたデフォーカス量を組み合わせて、１つの後述する有効デフォーカス量を算出し、フォーカス制御としてレンズを駆動させてピント合わせを行う。なお、以下、複数の焦点検出エリアに対応する１つのデフォーカス量を意味する概念として有効デフォーカス量とも記載する。焦点検出範囲を水平方向、直角方向に複数の領域に分割することにより、遠近競合を排して、ユーザが意図しているであろう被写体像にピントを合わせることが可能となる。
【００４３】
図５（Ｃ）は、第２の分割領域を示した図である。図５（Ｂ）の複数の領域のうち、位相差の検知方向に対応する方向の領域を包含した領域となっている。つまり、図５（Ｃ）の領域５１０は、図５（Ｂ）の領域５０１から５０３を含んだ領域になっている。領域５１０から５１２のデフォーカス量の算出は、図５（Ｃ）の各領域に含まれている図５（Ｂ）の領域の相関量を加算し１つの相関量とし、その算出された相関量からデフォーカス量とデフォーカス量の信頼度レベルを算出する。
【００４４】
撮像面位相差検出方式の場合、捕捉したい被写体像の形状がピントの状態（大ボケ状態（大きくボケている状態）か合焦に近い状態か（ボケが小さい状態）によって、大きく異なってしまう。
【００４５】
図６は、黒い被写体の中に１本白い縦線が入っている被写体を撮影したときの被写体が大きくボケている状態を示した概念図である。図６（Ａ）の１２０１から１２０３が焦点検出領域を示しており、例えば、図５（Ｂ）の５０１から５０３と等価とする。１２０４と１２０５はボケている状態の被写体像の位相差信号であるＡ像信号、Ｂ像信号を示しており、１２０６と１２０７は合焦近傍での被写体像のＡ像、Ｂ像を示している。図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、１２０１から１２０３の各領域の相関量を示したもので、横軸がシフト量、縦軸が相関量を示したものである。図６（Ｅ）は、１２０１から１２０３の相関量を加算した相関量を示したものである。
【００４６】
図６（Ａ）のように、被写体がボケている状態では、山の裾野が広がりを見せるなだらかな山の形状となり、複数の焦点検出領域にまたがってしまっている。この場合、図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のようにＡ像信号、Ｂ像信号をシフトさせて得られる相関量の差が得られにくくなる。この場合、後述する相関量の急峻性が低下してしまうため、デフォーカス量の精度が悪化し、デフォーカス量の信頼度レベルが低くなってしまう。
【００４７】
しかしながら、図６（Ｅ）のように、位相差検知方向と同方向の各領域の相関量を加算することにより、相関量の急峻性を高めることができる。つまり、位相差検知方向に対応する方向の領域の相関量を加算することにより、被写体像を広く捕捉することが可能となり、被写体がボケている状態でのデフォーカス量の精度を向上させ、信頼度レベルを高くすることが可能となる。また、位相差検出方向と垂直方向は分割しているため、遠近競合を排することも可能である。
【００４８】
図５（Ｄ）は、第３の分割領域を示した図である。図５（Ｂ）の複数の領域のうち、位相差の検知方向と垂直方向の領域を包含した領域となっている。つまり、図５（Ｄ）の領域５１３は、図５（Ｂ）の領域５０１、５０４、５０７を含んだ領域になっている。領域５１３から５１５のデフォーカス量の算出は、図５（Ｄ）の各領域に含まれている図５（Ｂ）の領域の相関量を加算し１つの相関量とし、その算出された相関量からデフォーカス量とデフォーカス量の信頼度レベルを算出する。
【００４９】
低照度の被写体を撮影している状態では、Ａ像信号、Ｂ像信号のレベルが低くなってしまう。また、ＩＳＯ感度を上げた状態で撮影した場合、ノイズが多くなることによりＳ／Ｎが悪くなってしまう。そのため、デフォーカス量の精度が悪化し、デフォーカス量の信頼度レベルが低下してしまう。
【００５０】
図７は、黒い被写体の中に１本白い縦線が入っている被写体を低照度で撮影したときの状態を示した概念図である。図７（Ａ）は、１つの領域の相関量を示したもので、横軸がシフト量、縦軸が相関量を示したものである。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の領域に対して位相差検知方向と直角方向の領域の相関量を加算した相関量を示したものである。図７（Ａ）のように、低照度で撮影した場合、Ｓ／Ｎが悪くなることにより、相関量のばらつきが大きくなってしまう。そのため、相関量の急峻性が低下してしまい、デフォーカス量の精度が悪化し、デフォーカス量の信頼度レベルが低くなってしまう。
【００５１】
しかしながら、図７（Ｂ）のように、位相差検知方向と垂直方向の領域の相関量を加算することにより、Ｓ／Ｎを向上させることができ、相関量の急峻性を高めることができる。これにより、低照度撮影時のデフォーカス量の精度を向上させ、信頼度レベルを高くすることが可能となる。また、位相差検出方向と平行な方向は分割しているため、遠近競合を排することも可能である。また、低照度時に限らず、コントラストが低い被写体に対しても同様であり、同じ効果を得ることが出来る。
【００５２】
図５（Ｅ）は、第４の分割領域を示した図である。図５（Ｂ）の複数の領域の位相差の検知方向と同方向および直角方向の領域を全て包含した領域となっている。つまり、図５（Ｅ）の領域５１６は、図５（Ｂ）の領域５０１から５０９を含んだ領域になっている。領域５１６のデフォーカス量の算出は、図５（Ｅ）の各領域に含まれている図５（Ｂ）の各領域の相関量を加算し１つの相関量とし、その算出された相関量からデフォーカス量を算出し、デフォーカス量の信頼度レベルを算出する。
【００５３】
遠近競合を排することは困難であるが、上述してきた図５（Ｃ）、図５（Ｄ）の両方の効果を有することができ、低照度時やコントラストが低い被写体で、かつ、ボケている状態においてもデフォーカス量の精度を向上させ、信頼度レベルを高くすることが可能となる。
【００５４】
上記のように、被写体の条件や撮影条件により各領域から得られた相関量の加算方法を変えることで、デフォーカス量の精度を向上させ、信頼度レベルを高くすることができる。これにより、被写体像を捕捉しやすくなり、被写体に安定してピントを合わせることができる。
【００５５】
図８は、図３の焦点検出エリア選択処理（ステップＳ３０４）の詳細を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６０１でカメラ制御部２０７は、相関量が得られたエリアからデフォーカス量を算出する。上述の第１から第４の分割領域におけるそれぞれの相関量を算出し、デフォーカス量を算出する。また、デフォーカス量の信頼度レベルも算出する。
【００５６】
次に、第１の分割領域でデフォーカス量が得られ、信頼度レベルが高い（信頼度レベル「高」）かどうかを判定する（ステップＳ６０２）。第１の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０２でＹｅｓ）、カメラ制御部２０７は、後述する有効なデフォーカス量を算出し（ステップＳ６０３）、処理を終了する。一方、ステップＳ６０２の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６０４へ移行する。
【００５７】
ステップＳ６０４では、カメラ制御部２０７は、低照度撮影か否かを判定する（低照度判別）。低照度撮影でない場合には（ステップＳ６０４でＮｏ）、第２の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高いかを判定する（ステップＳ６０５）。第２の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０５でＹｅｓ）、カメラ制御部２０７は、第２の分割領域で得られた結果から有効なデフォーカス量を算出し（ステップＳ６０６）、処理を終了する。ステップＳ６０５の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６０９へ移行する。
【００５８】
ステップＳ６０４で低照度撮影の場合には（ステップＳ６０４でＹｅｓ）、カメラ制御部２０７は、第３の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高いかを判定する（ステップＳ６０７）。第３の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０７でＹｅｓ）カメラ制御部２０７は、第３の分割領域で得られた結果から有効なデフォーカス量を算出し（ステップＳ６０８）、処理を終了する。一方、ステップＳ６０７の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６０９へ移行する。
【００５９】
ステップＳ６０９では、カメラ制御部２０７は、第４の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高いかを判定する。第４の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０９でＹｅｓ）、第４の分割領域で得られた結果から有効なデフォーカス量を算出する（ステップＳ６１０）。一方、ステップＳ６０９の判定がＮｏの場合には、処理を終了する。
【００６０】
本実施形態では、ステップＳ６０１ですべての分割領域の相関量からデフォーカス量を算出し、デフォーカス量の信頼度レベルを算出したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ステップＳ６０１では、第１の分割領域の相関量を算出し、デフォーカス量を算出する。そして、デフォーカス量の信頼度レベルを算出する。そして、ステップＳ６０５の前で第２の分割領域の相関量を算出してデフォーカス量を算出し、デフォーカス量の信頼度レベルを算出するように順に演算を処理してもよい。
【００６１】
また、第１から第４の分割領域の判定を切り替えながら、複数回に分けて順に実行しても良い。例えば、１フィールド目は第１の分割領域の判定をし、ステップＳ６０２でＮｏの場合には、２フィールド目でステップＳ６０４を実行し、第２の分割領域、もしくは第３の分割領域の判定を実行する。
【００６２】
ここで、ステップＳ６０４における低照度撮影か否かの判定の方法として、第１の判定方法は、ＩＳＯ感度が所定値以上となっているか否かで判定する。ＩＳＯ感度が所定値以上の場合には、低照度撮影と判定し、逆の場合には、低照度撮影ではないと判定する。第２の判定方法は、映像信号の輝度のピーク値が所定値以上か否かで判定する。映像信号の輝度のピーク値が所定値以上の場合には、低照度撮影ではないと判定し、逆の場合には、低照度撮影と判定する。第３の判定方法は、露出値が所定値以下であるか否かで判定する。露出値が所定値以下の場合には、低照度撮影と判定し、逆の場合には、低照度撮影ではないと判定する。第４の判定方法は、ゲイン設定が所定値以上か否かで判定する。ゲイン設定値が所定値以上の場合には、低照度撮影と判定し、逆の場合には、低照度撮影ではないと判定する。
【００６３】
ここで、上述した条件のうち、少なくとも１つが該当する場合に低照度撮影と判定してもよいし、複数の条件あるいは全部の条件が該当する場合に、低照度撮影と判定してもよく、低照度撮影している状態の可能性が高いことが判別できればよい。
【００６４】
また、ステップＳ６０４で低照度撮影か否かを判定したが、さらに、低コントラストの被写体であるか否かを判定してもよい（低コントラスト判別）。低コントラストの被写体でないと判定した場合には（ステップＳ６０４でＮｏ）、第２の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高いかを判定する（ステップＳ６０５）。第２の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０５でＹｅｓ）、第２の分割領域で得られた結果から有効なデフォーカス量を算出し（ステップＳ６０６）、処理を終了する。ステップＳ６０５の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６０９へ移行する。
【００６５】
ステップＳ６０４で低コントラストの被写体であると判定した場合には（ステップＳ６０４でＹｅｓ）、第３の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高いかを判定する（ステップＳ６０７）。第３の分割領域でデフォーカス量が得られ、かつ信頼度レベルが高い場合には（ステップＳ６０７でＹｅｓ）、第３の分割領域で得られた結果から有効なデフォーカス量を算出し（ステップＳ６０８）、処理を終了する。一方、ステップＳ６０７の判定がＮｏの場合には、ステップＳ６０９へ移行する。
【００６６】
これは、低コントラストの被写体を撮影した場合も低照度の場合と同様に、相関量の急峻性が得られにくく、デフォーカス量の精度が悪化しやすくなるためである。また、低コントラストの被写体の場合、レンズの収差による輝度ムラ（シェーディング）の影響も受けやすくなる。特に、像高が高くなるにつれてシェーディングの影響は大きくなる。このシェーディングを補正する処理を行ったとしても、完全に補正できるとは限らない。そのため、シェーディングの補正残りが存在すると、画素により像信号のレベルが変わって被写体像が崩れてしまい、焦点検出精度が悪くなってしまう。特に、被写体像の像信号レベルが小さいと、被写体像に対して、補正残りの影響が顕著に像信号レベルに表れるため、影響を受けやすく、誤ってしまう可能性が高くなる。そのため、第３の分割領域により、相関量を加算することで相関量の急峻性が得られやすくなり、デフォーカス量の精度、およびデフォーカス量の信頼度レベルを向上させることができる。
【００６７】
ここで、低コントラスト被写体であるか否かの判定として、第１の判定は、Ａ像信号およびＢ像信号の最大値と最小値の差が所定値以下か否かで判定する。Ａ像信号およびＢ像信号の最大値と最小値の差が所定値以下の場合には、低コントラストの被写体を撮影していると判定し、逆の場合には、低コントラストの被写体を撮影していないと判定する。第２の判定は、映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差が所定値以下か否かで判定する。映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差が所定値以下の場合には、低コントラストの被写体を撮影していると判定し、逆の場合には、低コントラストの被写体を撮影していないと判定する。
【００６８】
ここで、上述した条件のうち、少なくとも１つが該当する場合に低コントラストの被写体を撮影していると判定してもよいし、全部が該当する場合に、低コントラストの被写体を撮影していると判定してもよく、低コントラストの被写体を撮影している可能性が高いことが判別できればよい。
【００６９】
さらに、本実施形態では、位相差検知方向と垂直方向の領域の相関量を加算する場合に、焦点検出範囲に含まれる領域すべての相関量を加算しているが、本発明はこれに限定されるものではない。任意の領域において、位相差検知方向に対して垂直方向に位置する各領域の相関量を比較し、極小値となっているシフト量が所定値以内に入っている領域の相関量のみ加算してもよい。例えば、図５（Ｄ）の５１４の場合、５０２、５０５、５０８の領域の相関量を加算するが、５０２と５０５の相関量の極小値となるシフト量に対して、５０８だけ所定シフト量以上差がある場合には、５０２と５０５の相関量のみ加算するということである。
【００７０】
また、各領域の相関量の極小値に基づいてデフォーカス量に換算したのちに、各領域のデフォーカス量が所定範囲内に含まれている領域のみ加算する方法でも同様である。
【００７１】
上記所定シフト量、および所定範囲は、焦点深度に対する比率で設定すればよく、例えば、焦点深度の２倍に相当するシフト量、もしくはデフォーカス量に換算して設定すればよい。
【００７２】
また、その際低照度撮影か否かで所定シフト量、および所定範囲を低照度撮影ではない状態と比較して広くする。例えば、低照度撮影と判定された場合には、焦点深度の４倍に相当するシフト量、もしくはデフォーカス量に換算して設定する。
【００７３】
低コントラスト被写体と判定された場合も低照度撮影と判定された場合と同様である。これにより、遠近競合を排することが可能となる。但し、少なくとも２つの領域の相関量の加算は実行することとする。
【００７４】
＜相関演算について＞
次に、上述した有効デフォーカス量の算出方法について説明するが、相関情報としての相関演算、相関量波形等を説明してから、有効デフォーカス量の算出について説明する。
【００７５】
図９（Ｄ）は、像信号を取得する領域を例示するもので、画像センサーとしての撮像素子２０１の画素アレイ上の概念図である。画素部がアレイ状に配置された画素アレイ７０１に対して、以下に説明する演算対象の領域が領域７０２である。この領域７０２のデフォーカス量を算出する際の相関演算に必要なシフト領域７０３と領域７０２とを合わせたものが、相関演算を行うために必要なシフト領域７０４である。
【００７６】
図９、図１０、および図１１中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれｘ軸方向の座標を表し、ｐからｑはシフト領域７０４を表し、ｓからｔは領域７０２を表す。
【００７７】
図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は、図９（Ｄ）で設定したシフト領域７０４から取得した像信号である。ｓからｔが領域７０２に対応し、ｐからｑがシフト量を踏まえたデフォーカス量を算出する演算に必要な範囲のシフト領域７０４に対応する像信号である。図９（Ａ）は相関演算のためのシフト前のＡ像信号とＢ像信号とを概念的に波形で表した図である。実線８０１がＡ像信号、破線８０２がＢ像信号である。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のシフト前の像波形に対しプラス方向に互いにシフトさせた場合の概念図であり、図９（Ｃ）は図９（Ａ）のシフト前の像波形に対しマイナス方向に互いにシフトさせた場合の概念図である。２つの像の相関の具合である相関量を算出する際には、たとえば、それぞれ矢印の方向にＡ像信号８０１、Ｂ像信号８０２を１ビットずつシフトさせるといった方法で行う。
【００７８】
続いて相関量ＣＯＲの算出法について説明する。まず、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）の通りに、たとえば、Ａ像信号とＢ像信号を１ビットずつシフトさせていき、その各状態でのＡ像信号とＢ像信号の差の絶対値の和を相関量ＣＯＲとして算出する。このとき、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図８中のｐ−ｓ、最大シフト数は図８中のｑ−ｔである。またｘは焦点検出領域の開始座標、ｙは焦点検出領域の終了座標である。これらを用い、相関量ＣＯＲを以下の式（１）によって算出することができる。
【００７９】
【数１】
0006506560.tif 000002
【００８０】
図１０（Ａ）は相関量ＣＯＲを波形のグラフで示した概念図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量ＣＯＲを示す。相関量波形９０１が、極値９０２、９０３を有している例である。この中で相関量が小さい方ほど、Ａ像とＢ像の一致度が高いことを示す。
【００８１】
続いて相関変化量ΔＣＯＲの算出法について説明する。まず、図１０（Ａ）の相関量波形の概念図から、たとえば、１シフト飛ばしの相関量ＣＯＲの差をもとに相関変化量ΔＣＯＲを算出する。このとき、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図１０（Ｄ）中のｐ−ｓ、最大シフト数は図１０（Ｄ）中のｑ−ｔである。これらを用い、以下の式（２）によってΔＣＯＲを算出することができる。
【００８２】
【数２】
0006506560.tif 000003
【００８３】
図１０（Ｂ）は相関変化量ΔＣＯＲを波形のグラフで示した概念図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。相関変化量波形１００１は、相関変化量がプラスからマイナスになるポイント１００２、１００３を有する。この相関変化ΔＣＯＲ量が０となるポイント１００２より、相対的にＡ像とＢ像の一致度が高くなるＡ像信号とＢ像信号とのシフト量を求めることができる。そのときのシフト量がデフォーカス量に対応することになる。
【００８４】
図１１（Ａ）は図１０（Ｂ）のポイント１００２を拡大したもので、相関変化量ΔＣＯＲの波形１００１の一部分を波形１１０１として示している。図１１（Ａ）を用いて、デフォーカス量に対応するピントずれ量ＰＲＤの算出法について説明する。ピントずれ量を整数部分βと小数部分αに分けて考える。小数部分αは、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの相似の関係から、以下の式（３）によって算出することができる。
【００８５】
【数３】
0006506560.tif 000004
【００８６】
続いて整数部分βは、図１１（Ａ）中より以下の式（４）によって算出することができる。
【００８７】
β＝ｋ−１          （４）
以上、αとβの和からピントずれ量ＰＲＤを算出することができる。
【００８８】
また、図１０（Ｂ）のように複数のゼロクロスが存在する場合は、ゼロクロスでの相関量変化の急峻性ｍａｘｄｅｒ（以下、急峻性と呼ぶ）が大きいところを第１のゼロクロスとする。この急峻性はＡＦのし易さを示す指標で、値が大きいほどＡＦし易い点であることを示す。急峻性は以下の式（５）によって算出することができる。
【００８９】
【数４】
0006506560.tif 000005
【００９０】
上のように、ゼロクロスが複数存在する場合は、急峻性によって第１のゼロクロスを決定する。
【００９１】
続いてピントずれ量の信頼性レベルの算出法について説明する。これは、デフォーカス量の信頼性に対応するものであるが、以下に示す説明は一例で他の周知の方法で信頼性レベルを算出しても構わない。信頼性は、前述した急峻性や、Ａ像信号、Ｂ像信号の２像の一致度ｆｎｃｌｖｌ（以下、２像一致度と呼ぶ）によって定義することができる。２像一致度はピントずれ量の精度を表す指標で、値が小さいほど精度が良い。図１１（Ｂ）は図１０（Ａ）の極値付近９０２の部分を拡大したもので、相関量波形９０１の一部分を波形１２０１として示している。これより、２像一致度を算出する。２像一致度は以下の式（６）によって算出できる。
【００９２】
【数５】
0006506560.tif 000006
【００９３】
以上のように、２像一致度を算出する。
【００９４】
＜デフォーカス量算出＞
図１２は、デフォーカス量算出までをフローチャートに示したものである。なお、下記の説明では、ピントずれ量とデフォーカス量とを区別して例示する。この点、本実施形態の技術思想におけるデフォーカス量は、合焦位置からの絶対的な距離やパルス数としてもよいし、それとは次元、単位の異なる値や相対的な値でもよい。どれだけ合焦状態から離れていると判断できるか、どれだけフォーカス制御すれば合焦状態に移行できると判断できるかを示す値である。このような概念としてデフォーカス情報を取得することをフォーカス情報を取得すると言う。
【００９５】
ステップＳ１００１で、図５に示したように設定したそれぞれの領域の画素からＡ像信号、Ｂ像信号を取得する。次に、取得した像信号から相関量を算出する（ステップＳ１００２）。続いて、算出した相関量から相関変化量を算出する（ステップＳ１００３）。そして、算出した相関変化量からピントずれ量を算出する（ステップＳ１００４）。また、算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性レベルを算出する（ステップＳ１００５）。これらの処理を、焦点検出エリア内の領域の数に応じた回数だけ行う。
【００９６】
そして、焦点検出エリア内の領域ごとにピントずれ量をデフォーカス量に変換する（ステップＳ１００６）。さらに、有効デフォーカス方向と有効デフォーカス量を算出する（ステップＳ１００７、ステップＳ１００８）。
【００９７】
＜有効デフォーカス量の算出＞
図１３は、前述のステップＳ１００８で示した有効デフォーカス量として焦点検出範囲に対応する１つのデフォーカス量の算出処理のフローチャートである。本実施形態では、デフォーカス量を用いて処理を行っているが、相関量の極小値となっているシフト量を用いて処理しても良い。つまり、上述したようにどれだけ合焦状態から離れていると判断できるか、どれだけフォーカス制御すれば合焦状態に移行できると判断できるかを示す概念に該当するものであれば、いずれでも良い。
【００９８】
まず、カメラ制御部２０７は、焦点検出範囲内の複数の領域のうち、デフォーカス量が得られていて、信頼度レベルが高い領域を探索する。探索して条件を満たす領域のデフォーカス量の平均値を算出する（ステップＳ１１０１）。
【００９９】
次に、カメラ制御部２０７は、各領域のデフォーカス量とステップＳ１１０１で算出した平均値の差を算出する（ステップＳ１１０２）。そして、算出した各領域の差のうちの最大の値が所定差以上であるかを判定する。すなわち、焦点検出エリア内の複数の領域のそれぞれのデフォーカス量のうち、偏差が大きいデフォーカス量かどうかを判定する。算出した各領域の差のうちの最大値が所定差未満の場合は（ステップＳ１１０３でＮｏ）、カメラ制御部２０７は、ステップＳ１１０１で算出された平均値を有効デフォーカス量に設定する（ステップＳ１１０４）。一方、算出した各領域の差のうち最大値が所定差以上の場合は（ステップＳ１１０３でＹｅｓ）、最大差となった領域のデフォーカス量を平均値算出の際の演算対象から外す（ステップＳ１１０５）。つまり、焦点検出範囲内の複数の領域のそれぞれのデフォーカス量のうち、偏差が大きいデフォーカス量を演算対象から外す。
【０１００】
カメラ制御部２０７は、ステップＳ１１０６で、残っている領域のデフォーカス量があるかどうかを判定し、残っている領域のデフォーカス量がある場合は（ステップＳ１１０６でＮｏ）、再度ステップＳ１１０１へ移行し、処理を繰り返す。残っている領域のデフォーカス量が２つとなった場合は（ステップＳ１１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１１０７へ移行し、残っている２つの領域のデフォーカス量の差が所定差以上か判定する（ステップＳ１１０７）。
【０１０１】
デフォーカス量の差が所定差以上の場合は（ステップＳ１１０７でＹｅｓ）、カメラ制御部２０７は、ステップＳ１１０９で有効デフォーカス方向と同一方向のデフォーカス量のうち、デフォーカス量が小さいものを有効デフォーカス量として算出する。一方、逆の場合には、カメラ制御部２０７は、２つのデフォーカス量を平均し有効デフォーカス量を算出する（ステップＳ１１０８）。
【０１０２】
領域が１つしかない設定の場合は、得られた１つのデフォーカス量を有効デフォーカス量とする。デフォーカス量の信頼度レベルが高い領域がない場合には、有効デフォーカス量は無しとする。有効デフォーカス方向も有効デフォーカス量と同様である。さらに、たとえば、有効デフォーカス方向は、複数の領域のうち、デフォーカス量が得られていて、信頼度レベルが高い領域、または、デフォーカス量の信頼度レベルが「中」である領域を探索し、その中で最も多い方向を有効デフォーカス方向とする。
【０１０３】
なお、上記の説明では、最大差となった領域のデフォーカス量を、偏差の大きいデフォーカス量として、平均値算出の際の演算対象から外すことを示した（ステップＳ１１０５）。この点、偏差の大きいデフォーカス量を演算から外さなくても、その重み付けを小さくすることでも一定の効果を奏することができる。ただし、その場合には、その重み付け分だけ、主被写体像からデフォーカスしてしまう可能性もある。
【０１０４】
このように焦点検出範囲内の複数の領域のそれぞれのデフォーカス量のうち、偏差の大きいデフォーカス量を使わないのは、次の理由からである。すなわち、焦点検出範囲に対して１つのデフォーカス量を複数の領域のデフォーカス量から算出する都合上、その焦点検出範囲の大きさによっては、いわゆる遠近競合が生じる可能性が相対的に高いからである。
【０１０５】
なお、上記では、焦点検出範囲において出力された複数のフォーカス情報のそれぞれを用いて、当該焦点検出範囲に対応する１つのデフォーカス情報を取得する方法として平均処理を例示した。この点、平均ではなく例えば、ある重み付けをしてデフォーカス量を算出してもよい。このように、出力された複数のデフォーカス情報のそれぞれを用いて、当該焦点検出範囲に対応する１つのデフォーカス情報を取得する意義は、次の理由である。すなわち、焦点検出範囲内の各領域のデフォーカス量の中から１つの領域のデフォーカス量を選択すると、被写体像を「線」もしくは「点」で捕捉してしまう。そのため、被写体像に対する「線」もしくは「点」で捕捉する領域ごとのデフォーカス量の差に対しても、フォーカス制御をしてしまい、ライブビュー画像や動画として適切な状態とならない可能性が高くなる。この点、各領域のデフォーカス量を平均するという技術思想によれば、被写体像をいわば「面」で捕捉することになるので、「線」もしくは「点」で捕捉する領域ごとのデフォーカス量の差によるフォーカス制御による弊害を軽減することができる。また、上記で示したようにユーザーが意図する被写体像への合焦精度も担保される。また、平均処理でなく、重み付けを以って出力された複数のフォーカス情報のそれぞれを用いて、当該エリアに対応する１つのデフォーカス情報を取得するようにしても同様である。
【０１０６】
このように、一体で捕捉すべき被写体像に対して、エリア配置内の複数のデフォーカス量を平均することにより、焦点検出エリア内の領域ごとのデフォーカス量のばらつきを抑制し、安定したフォーカス制御を達成できる。
【０１０７】
また、ステップＳ１１０３およびステップＳ１１０７における所定差は、被写体の撮影状態が低照度か否かで変更しても良い。低照度撮影の場合、ＩＳＯ感度を上げて撮影したり、被写体像のコントラストが低い場合が考えられる。これにより、Ａ像信号、Ｂ像信号のＳ／Ｎが悪くなったり、相関量の急峻性も得られにくく、デフォーカス量のばらつきが大きくなり、精度が悪化する可能性がある。そのため、通常撮影時と同等のしきい値では、範囲内に収まる可能性が低くなる。そのため、上述の低照度撮影か否かを判定し、低照度撮影時には、低照度撮影ではない場合と比較して所定差の値を大きくする。
【０１０８】
同様に、複数の領域の相関量を加算した状態と加算していない状態、つまり、第１の分割領域とそれ以外の場合で、所定差を異ならせても良い。つまり、第１の分割領域の際と比較してそれ以外の分割領域の場合には、所定差の値を大きくする。これは、複数の領域の相関量を加算する場合は、デフォーカス量の信頼度が低い状態であり、かつ低照度撮影時や低コントラスト被写体の状態であるため、精度が悪化している状態である。そのため、複数の領域の相関量を加算していない状態と同等のしきい値では、範囲内に収まる可能性が低くなるため、被写体を捕捉してフォーカス制御を安定させることが困難になることが想定されるためである。これにより、被写体の撮影状態によらず、被写体を捕捉することが可能となり、デフォーカス量の精度を維持し、フォーカス制御の安定化を図ることが可能となる。
【０１０９】
以上説明したように、本発明の実施形態では、撮像面位相差ＡＦ方式において、撮影画面上の焦点検出範囲内で、位相差検知方向と同方向と直角方向とに複数分割して、焦点検出領域を配置している。そして、焦点検出結果、および被写体の撮影状態に応じて、複数の領域の相関量の加算の仕方を変更する。これにより、従来の撮像装置よりもライブビューモードや動画撮影に適した安定したフォーカス制御を実現することが出来る。
【０１１０】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
【０１１１】
（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。
【符号の説明】
【０１１２】
１０：レンズ装置、２０：撮像装置、１０１：第１群レンズ、１０２：絞り、１０３：フォーカスレンズ、１０６：レンズ制御部、２０１：撮像素子、２０４：ＡＦ信号処理部、２０７：カメラ制御部
【図１】
0006506560.tif 000007
【図２】
0006506560.tif 000008
【図３】
0006506560.tif 000009
【図４】
0006506560.tif 000010
【図５】
0006506560.tif 000011
【図６】
0006506560.tif 000012
【図７】
0006506560.tif 000013
【図８】
0006506560.tif 000014
【図９】
0006506560.tif 000015
【図１０】
0006506560.tif 000016
【図１１】
0006506560.tif 000017
【図１２】
0006506560.tif 000018
【図１３】
0006506560.tif 000019