(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の焦点状態により変化する一対の像信号を取得して焦点検出を行う撮像装置であって、
前記一対の像信号を用いて相関演算を行い、相関量および像ずれ量を算出するとともに、焦点検出用に設定される複数の領域からそれぞれ評価値を算出し、前記焦点状態を表わす指標を算出する算出手段と、
前記評価値および指標により前記像ずれ量の信頼性を判定し、信頼性があると判定した前記像ずれ量を用いて焦点調節の制御を行う制御手段と、を有し、
前記算出手段は、前記焦点状態が第１の状態である場合、前記複数の領域のうち、第１の領域で算出された第１の評価値の割合を高くし、前記焦点状態が第２の状態である場合、前記複数の領域のうち、前記第１の領域よりも広い第２の領域で算出された第２の評価値の割合を高くすることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像光学系の焦点状態により変化する一対の像信号を取得して焦点検出を行う撮像装置であって、
前記一対の像信号を用いて相関演算を行い、相関量および像ずれ量を算出するとともに、焦点検出用に設定される複数の領域からそれぞれ評価値を算出する算出手段と、
前記評価値により前記像ずれ量の信頼性を判定し、信頼性があると判定した前記像ずれ量を用いて焦点調節の制御を行う制御手段と、を有し、
前記算出手段は、前記焦点状態が第１の状態である場合、前記複数の領域のうち、第１の領域で算出された第１の評価値を選択し、前記焦点状態が第２の状態である場合、前記複数の領域のうち、前記第１の領域よりも広い第２の領域で算出された第２の評価値を選択することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記第１の状態は、被写体に焦点が合った合焦状態または合焦近傍の状態であり、前記第２の状態は、被写体に焦点が合っていない状態であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記指標から決定される合成比率を用いて前記第１および第２の評価値の加重加算を行って評価値を算出し、前記制御手段は算出された前記評価値を閾値と比較することで前記像ずれ量の信頼性を判定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５】
前記制御手段は、前記第１および第２の評価値を閾値と比較することで前記像ずれ量の信頼性を判定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記相関演算にて画素のシフトにより前記一対の像信号の相関量を演算し、
前記第１の領域は前記一対の像信号の相関を確認する窓領域であり、前記第２の領域は前記相関演算における前記一対の像信号のシフト量を含む視野領域であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記算出手段は、
前記相関演算にて画素のシフトにより前記一対の像信号の相関量を演算し、
前記相関量の差分である相関変位量が前記相関量の極小値となるシフト位置において変化する変化量を、前記一対の像信号の最大値と最小値との差分値で除算することによって前記指標を算出することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記算出手段は、
前記相関演算にて画素のシフトにより前記一対の像信号の相関量を演算し、
前記相関量の極小値となるシフト位置における像信号の相関度を、前記一対の像信号の最大値と最小値との差分値で除算することによって前記指標を算出することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記像ずれ量またはデフォーカス量から前記指標を算出することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記一対の像信号のコントラスト値から前記評価値を算出し、
前記制御手段は、前記評価値が閾値より大きい場合に前記像ずれ量の信頼性があると判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記算出手段は、前記一対の像信号に対する飽和検出による検出画素数から前記評価値を算出し、
前記制御手段は、前記評価値が閾値より小さい場合に前記像ずれ量の信頼性があると判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記算出手段は、前記一対の像信号のコントラスト値および飽和検出による検出画素数から前記評価値を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記焦点状態が前記第１の状態であり、かつ前記第１の領域での前記検出画素数が閾値より小さい場合、前記像ずれ量の信頼性があると判定し、前記第１の領域での前記検出画素数が閾値以上である場合、前記像ずれ量の信頼性がないと判定す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】
前記制御手段は、前記焦点状態が前記第２の状態であり、かつ前記第１の領域での前記検出画素数が閾値より小さい場合、前記第１の評価値と前記第２の評価値とを比較し、
前記第１の評価値が前記第２の評価値以上である場合、前記像ずれ量の信頼性があると判定することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記第２の評価値が前記第１の評価値より大きい場合、前記第２の評価値が閾値より小さいときに前記像ずれ量の信頼性があると判定し、前記第２の評価値が前記閾値以上であるときに前記像ずれ量の信頼性がないと判定することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
撮像光学系の焦点状態により変化する一対の像信号を取得して焦点検出を行う撮像装置にて実行される制御方法であって、
算出手段が前記一対の像信号を用いて相関演算を行い、相関量および像ずれ量を算出するとともに、焦点検出用に設定される複数の領域からそれぞれ評価値を算出し、前記焦点状態を表わす指標を算出する工程と、
制御手段が前記評価値および指標により前記像ずれ量の信頼性を判定し、信頼性があると判定した前記像ずれ量を用いて焦点調節の制御を行う工程と、を有し、
前記算出手段は、前記焦点状態が第１の状態である場合、前記複数の領域のうち、第１の領域で算出された第１の評価値の割合を高くし、前記焦点状態が第２の状態である場合、前記複数の領域のうち、前記第１の領域よりも広い第２の領域で算出された第２の評価値の割合を高くすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１７】
撮像光学系の焦点状態により変化する一対の像信号を取得して焦点検出を行う撮像装置にて実行される制御方法であって、
算出手段が前記一対の像信号を用いて相関演算を行い、相関量および像ずれ量を算出するとともに、焦点検出用に設定される複数の領域からそれぞれ評価値を算出する工程と、
制御手段が前記評価値により前記像ずれ量の信頼性を判定し、信頼性があると判定した前記像ずれ量を用いて焦点調節の制御を行う工程と、を有し、
前記算出手段は、前記焦点状態が第１の状態である場合、前記複数の領域のうち、第１の領域で算出された第１の評価値を選択し、前記焦点状態が第２の状態である場合、前記複数の領域のうち、前記第１の領域よりも広い第２の領域で算出された第２の評価値を選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の焦点検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置のオートフォーカス（ＡＦ）方式として、位相差検出方式の焦点調節（以下、位相差ＡＦと記す）がある。位相差ＡＦでは、撮影レンズの射出瞳を通過した光束が分割されて複数の焦点検出用センサがそれぞれ受光する。複数の焦点検出用センサが出力する各信号のずれ量、すなわち、光束の分割方向の相対的な位置ずれ量（以下、像ずれ量と記す）を検出することで、撮影レンズの焦点ずれ量（以下、デフォーカス量と記す）が算出される。デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズが駆動制御される。また、撮像面位相差検出方式の撮像素子を搭載した撮像装置は、専用の焦点検出用センサが不要であり、高速に位相差ＡＦを実現できる。撮像素子の画素を構成する複数の光電変換部により瞳分割された画素信号が得られる。画素信号に基づく複数の画像信号を個別に処理することで焦点検出が行われるとともに、画素信号の合算出力が撮像画像信号として用いられる。
【０００３】
特許文献１には、位相差ＡＦにかかる演算時間を短縮するための技術が開示されている。像ずれ量を算出する演算を行うべきか否かについて、算出した画像信号のコントラストから判定され、像ずれ量の算出後に改めてコントラストを算出することで最終判定が行われる。特許文献２には、撮像面位相差ＡＦにて、画像信号から算出されたコントラストの結果に基づいて撮像面位相差ＡＦの信頼性を判定する処理が開示されている。デフォーカス量が大きく、コントラスト値が大きい場合に信頼性が低いと判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７２８７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７１２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焦点検出領域に相当する画像内のＡＦ枠（検出枠）の数を増やすためには、位相差ＡＦの演算の高速化が必要である。そのためには、像ずれ量とコントラストを並列演算で同時に算出することが必要である。しかし、特許文献１および特許文献２に開示の構成では、像ずれ量に応じた適切な範囲となるようにコントラストの算出範囲を変更することができない。つまり、並列処理にて、コントラストの算出範囲を、算出後の像ずれ量に応じて適切な範囲に設定できないため、コントラストを用いた信頼性判定の精度が安定しない可能性がある。
本発明の目的は、焦点検出における信頼性判定の精度を向上させることが可能な撮像装置およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態の撮像装置は、撮像光学系の焦点状態により変化する一対の像信号を取得して焦点検出を行う撮像装置であって、前記一対の像信号を用いて相関演算を行い、相関量および像ずれ量を算出するとともに、焦点検出用に設定される複数の領域からそれぞれ評価値を算出し、前記焦点状態を表わす指標を算出する算出手段と、前記評価値および指標を用いて前記像ずれ量の信頼性を判定し、信頼性があると判定した前記像ずれ量を用いて焦点調節の制御を行う制御手段と、を有する。前記算出手段は、前記焦点状態が第１の状態である場合、前記複数の領域のうち、第１の領域で算出された第１の評価値の割合を高くし、前記焦点状態が第２の状態である場合、前記複数の領域のうち、前記第１の領域よりも広い第２の領域で算出された第２の評価値の割合を高くする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置によれば、焦点検出における信頼性判定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例における撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における撮像装置の撮像動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例における撮像素子を説明する図である。
【図４】本発明の実施例における撮影レンズの瞳分割を説明する図である。
【図５】本発明の実施例における焦点検出領域を示す図である。
【図６】本発明の実施例における焦点検出領域の画素配列を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施例における像信号および相関量波形を例示する図である。
【図８】本発明の実施例における位相差ＡＦ処理部のブロック図である。
【図９】本発明の実施例における焦点検出領域の詳細を示す図である。
【図１０】本発明の実施例における撮像光学系を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例１における焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例におけるボケ評価値に応じた合成の割合を示す図である。
【図１３】本発明の実施例における焦点調節動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施例２における焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例３における信頼性判定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図にて同一の構成要素については同一の参照番号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００１０】
［実施例１］
まず、図１を参照して、本発明の実施例１の撮像装置について説明する。図１は、撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。撮像装置１００はビデオカメラやデジタルスチルカメラなどであり、被写体を撮像して、動画や静止画のデータをテープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスクなどの各種メディアに記録可能である。撮像装置１００内の各部はバス１６０を介して接続され、メインＣＰＵ（中央演算処理装置）１５１により制御される。
【００１１】
撮影レンズ部１０１は、第１の固定レンズ群１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、第２の固定レンズ群１２１、フォーカスレンズ１３１を備える。撮影レンズ部１０１はカメラ本体部に装着されるか、あるいはカメラ本体部に設けられている。絞り制御部１０５は、メインＣＰＵ１５１の指令に従い、絞りモータ１０４を介して絞り１０３を駆動することにより、絞り１０３の開口径を調整して撮影時の光量調節を行う。ズーム制御部１１３は、ズームモータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動することにより、焦点距離を変更する。フォーカス制御部１３３は、フォーカスモータ１３２を介してフォーカスレンズ１３１を駆動することにより、焦点状態（フォーカス状態）を制御する。図１では焦点調節用レンズであるフォーカスレンズ１３１を単レンズとして簡略的に示すが、通常複数のレンズで構成される。
【００１２】
撮像素子１４１は、１つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部を備える、瞳分割型の撮像素子である。つまり、撮像素子１４１が出力する画像信号を用いて位相差方式の焦点検出が行われる。撮影レンズ部１０１により撮像素子１４１上に結像される被写体像は、撮像素子１４１により電気信号に光電変換される。撮像素子１４１は、ｍおよびｎを自然数の変数として、横（水平）方向にｍ画素で、縦（垂直）方向にｎ画素の受光素子を２次元アレイ状に配列した構成を有する。後述のように各マイクロレンズに対応する画素部は複数の光電変換素子を備える。撮像素子１４１により出力される電気信号は、撮像信号処理部１４２が処理し、画像信号として整える。
【００１３】
位相差ＡＦ処理部１３５は、複数の画像信号を撮像信号処理部１４２より取得する。複数の画像信号とは、例えば画素部を構成する第１および第２の光電変換素子から個別に出力された画像信号（信号値）である。第１および第２の光電変換素子はそれぞれ独立して信号を出力するため、被写体からの光を分割して得られた像の分割方向における像ずれ量を算出することができる。つまり、撮影レンズ部１０１の異なる瞳部分領域をそれぞれ通過した光束を、第１および第２の光電変換素子がそれぞれ受光して光電変換した信号に基づいて位相差検出が行われる。また位相差ＡＦ処理部１３５は、像ずれ量を検出するにあたり、位相差ＡＦに関する評価値を算出する。この評価値は、複数の画像信号のコントラスト値などにより算出される。位相差ＡＦ処理部１３５は、算出後の像ずれ量および評価値をフォーカス制御部１３３へ出力する。
【００１４】
フォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦ処理部１３５から取得した像ずれ量に基づいて撮影レンズ部１０１のデフォーカス量を算出する。デフォーカス量は、像ずれ量に対して所定の係数（換算係数）を乗算することにより算出される。またフォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦ処理部１３５から取得した評価値を用いて信頼性判定を行う。信頼性判定とは、検出された像ずれ量またはデフォーカス量が信頼できるか否かを判定することである。フォーカス制御部１３３は、デフォーカス量および信頼性判定の結果に基づいてフォーカスモータ１３２の駆動量を決定する。フォーカス制御部１３３は駆動量にしたがってフォーカスモータ１３２の駆動制御を行う。フォーカスレンズ１３１の移動制御により、ＡＦ制御が実現される。なお、デフォーカス量の算出および信頼性判定の各処理はメインＣＰＵ１５１の指令に基づいてフォーカス制御部１３３が行う。これらの処理の少なくとも一部をメインＣＰＵ１５１が実行する構成にしてもよい。
【００１５】
撮像信号処理部１４２から出力される画像データは、撮像制御部１４３に送られるとともに、一時的にＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１５４に蓄積される。撮像制御部１４３は、メインＣＰＵ１５１からの命令にしたがって撮像素子１４１を制御する。撮像素子１４１の蓄積時間や、撮像素子１４１から撮像信号処理部１４２へ出力する際のゲイン値の設定などが行われ、撮像素子１４１の駆動が制御される。
【００１６】
画像圧縮伸長部１５３は、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データを読み出して圧縮した後、画像記録媒体１５７に記録する処理を行う。これと並行して、ＲＡＭ１５４から読み出された画像データは画像処理部１５２に送られる。画像処理部１５２は撮像画像データの処理を行う。撮像画像データは、撮像素子１４１の各画素部を構成する第１および第２の光電変換素子の加算信号から得られた画像信号に基づく画像データである。この場合、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子がそれぞれ出力する信号を加算した信号に基づいて撮像画像データを取得する実施形態がある。また第１および第２の光電変換素子を含む領域で受光される光束から光電変換により取得される信号に基づいて撮像画像データを取得する実施形態がある。画像処理部１５２は、例えば、画像データに対して最適なサイズへの縮小または拡大の処理を行う。最適なサイズに処理された画像データは、モニタディスプレイ１５０に送られて画面に画像表示される。これにより、操作者はリアルタイムで撮影画像を観察することができる。また、撮影直後にはモニタディスプレイ１５０が所定時間だけ撮影画像を表示することで、操作者は撮影した画像を確認できる。
【００１７】
操作部１５６は操作スイッチやタッチパネル等の入力デバイスを備える。操作者は操作部１５６を使用して撮像装置１００へ指示し、メインＣＰＵ１５１は操作部１５６から入力された操作指示信号を受け付ける。電源管理部１５８はバッテリ１５９を適切に管理し、撮像装置１００の全体に安定した電源供給を行う。フラッシュメモリ１５５は、撮像装置１００の動作に必要な制御プログラムを記憶している。ユーザの操作指示により電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態へ移行して撮像装置１００が起動すると、フラッシュメモリ１５５に格納された制御プログラムがロードされてＲＡＭ１５４の一部に記憶される。メインＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５４にロードされた制御プログラムに従って撮像装置１００の動作を制御する。
【００１８】
次に、図２のフローチャートを参照して、撮像装置１００の焦点調節制御を含む撮影動作について説明する。図２に示す各ステップの処理は、メインＣＰＵ１５１が実行する制御プログラムに従う指令に基づいて行われる。
【００１９】
まずステップＳ２０１において、撮像装置１００の電源がＯＮすると、メインＣＰＵ１５１は制御を開始する。続いてステップＳ２０２では、撮像装置１００のフラグや制御変数などが初期化され、ステップＳ２０３においてメインＣＰＵ１５１は、フォーカスレンズ１３１などの撮像光学部材を初期位置に移動させる制御を行う。
【００２０】
次に、ステップＳ２０４でメインＣＰＵ１５１は操作者により電源ＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する。電源ＯＦＦ操作の有無が判定され、電源ＯＦＦ操作が行われたことが判定された場合、ステップＳ２０５に進み、電源ＯＦＦ操作が行われない場合には、ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０５でメインＣＰＵ１５１は、撮像装置１００の電源をＯＦＦにするための後処理を実行する。後処理では、撮像光学部材を初期位置へ移動し、各種フラグや制御変数のクリアなどの処理が行われた後、ステップＳ２０６に進み、撮像装置１００の撮影動作の制御を終了する。
【００２１】
ステップＳ２０７において、メインＣＰＵ１５１は焦点検出処理を行う。次のステップＳ２０８にてフォーカス制御部１３３は、ステップＳ２０７で決定されたフォーカスレンズ１３１の駆動方向、速度、および位置に従ってフォーカスレンズ１３１の移動を制御する。フォーカスレンズ１３１を目標位置に移動させることで焦点調節制御が行われる。
【００２２】
続いてステップＳ２０９にて、撮像素子１４１の露光動作が行われ、撮像素子１４１は被写体像を光電変換して撮像信号を生成する（撮像処理）。撮像信号処理部１４２は、光電変換により生成された撮像信号に所定の画像処理を施して画像信号を出力する。そして、ステップＳ２１０にてメインＣＰＵ１５１は、操作部１５６に含まれる記録ボタンを操作者が押下したか否かを判定する。判定の結果、記録指示が行われた場合、ステップＳ２１１に進み、記録指示がない場合には、ステップＳ２０４へ戻って処理を続行する。
【００２３】
ステップＳ２１１において画像記録処理が行われる。画像信号は画像圧縮伸長部１５３が圧縮処理した後、画像データが画像記録媒体１５７に記録される。そしてステップＳ２０４へ戻り、前述の各ステップを繰り返す。
【００２４】
次に、本実施例における撮像面位相差検出方法について説明する。まず、図３を参照して、撮像素子１４１の構成例について説明する。図３（Ａ）は、瞳分割機能を有する撮像素子１４１の画素構成を例示する概略断面図である。各画素部の光電変換素子３０は、第１の光電変換素子３０−１および第２の光電変換素子３０−２に分割されている。
【００２５】
マイクロレンズ３１はオンチップマイクロレンズであり、光電変換素子３０に対して効率良く集光する作用をもつ。二つの光電変換素子３０−１、３０−２は、それらの境界に光軸が合うように配置されている。また各画素部は、平坦化膜３２、カラーフィルタ３３、配線３４、層間絶縁膜３５を備える。
【００２６】
図３（Ｂ）は、撮像素子１４１が有する画素部の配列を部分的に示す平面図である。撮像素子１４１は、図３（Ａ）に示す画素部を複数配列させた構造として形成される。撮像を行うため、各画素部にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタ３３が交互に配置され、四画素で一組の画素ブロック４０、４１、４２を構成する。これは、所謂ベイヤー配列である。なお、図３（Ｂ）において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各記号の下に付記した「１」は第１の光電変換素子３０−１に対応し、「２」は第２の光電変換素子３０−２に対応する。
【００２７】
図３（Ｃ）は撮像素子１４１の光学原理図である。図３（Ｃ）では、図３（Ｂ）中のＡ−Ａ線で切断して得られた断面図の一部を模式的に示す。撮像素子１４１は、撮影レンズ部１０１の予定結像面に配置されている。マイクロレンズ３１の作用により、光電変換素子３０−１、３０−２はそれぞれ、撮影レンズ部１０１の射出瞳の異なる位置（瞳部分領域）を通過した一対の光束を受光する。第１の光電変換素子３０−１は主に、撮影レンズ部１０１の瞳のうち図３（Ｃ）中の右側領域（瞳部分領域）を透過する光束を受光する。一方、第２の光電変換素子３０−２は主に、撮影レンズ部１０１の瞳のうち図３（Ｃ）中の左側領域（瞳部分領域）を透過する光束を受光する。
【００２８】
図４を参照して、撮影レンズ部１０１の瞳について説明する。図４は、撮像素子１４１から見た場合の、撮影レンズ部１０１の瞳５０を示す模式図である。右側領域５１−１は第１の光電変換素子３０−１の感度領域（以下、「Ａ像瞳」という。）である。左側領域５１−２は第２の光電変換素子３０−２の感度領域（以下、「Ｂ像瞳」という。）である。重心５２−１および５２−２はそれぞれ、Ａ像瞳およびＢ像瞳の重心位置を示している。
【００２９】
本実施例の撮像処理では、同一画素において同一色のカラーフィルタが配置された二つの光電変換素子の出力を加算することにより、撮像画像信号を生成することが可能である。一方、本実施例の焦点検出処理において、一画素ブロック内の第１の光電変換素子３０−１の出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号が取得される。この焦点検出信号を画素ブロック４０、４１、４２のように横（水平）方向に連続して取得することによりＡ像信号を生成することができる。同様に、一画素ブロック内の第２の光電変換素子３０−２の出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号が取得される。この焦点検出信号を横方向の画素ブロックについて連続して取得することによりＢ像信号を生成することができる。Ａ像信号およびＢ像信号により、一対の位相差検出用信号が生成される。
【００３０】
図５を参照して、焦点検出用に設定される領域（焦点検出領域）を説明する。図５は、本実施例で用いられる焦点検出領域を例示する。矩形枠で示す撮像画角６０に対して、適切な位置に焦点検出領域６１が設定される。位相差ＡＦ処理部１３５は、例えば焦点検出領域６１において、一対の位相差検出用信号を生成して焦点検出を行う。なお、撮像画角６０にて、複数の焦点検出領域を設定することも可能である。本実施例では、撮像素子１４１を構成する全画素部が二つの光電変換素子を有しており、焦点検出領域に対応する位相差検出用信号を生成する方法について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、焦点検出領域にのみ図３（Ａ）に示される構造（分割画素構造）を有する撮像素子１４１を用いてもよい。
【００３１】
図６を参照して、ベイヤー配列の画素ブロック４０，４１，４２を説明する。本実施例では、図６の縦方向において適度な範囲で輝度ライン加算した信号を用いる。図６に示す画素ブロック４０，４１，４２では、ベイヤー配列における縦方向の２画素ブロック分を用いて、信号を加算平均することにより、焦点検出用の画像信号が生成される。ただし、輝度ラインの加算数は、任意に設定可能である。輝度ラインの加算数が多いほど、図５の焦点検出領域６１が撮像画角６０に対して、縦方向に大きくなる。
【００３２】
次に図７を参照して、Ａ像信号およびＢ像信号（以下、まとめて「像信号」という）から像ずれ量を算出する方法について説明する。図７（Ａ）は、像信号を説明するための図である。縦軸は像信号のレベル、横軸は画素位置をそれぞれ示している。Ａ像信号を実線のグラフで示し、Ｂ像信号を破線のグラフで示す。生成された一対の位相差検出用信号の像ずれ量をＸと表記すると、像ずれ量Ｘは、撮影レンズ部１０１における結像状態に応じて変化する。結像状態とは合焦状態、前ピン状態、または、後ピン状態である。
【００３３】
撮影レンズ部１０１が合焦状態の場合、二つの像信号の像ずれ量は無くなる。一方、前ピン状態または後ピン状態の場合、二つの像信号の間で異なる方向に像ずれ量が生じる。また、像ずれ量は、撮影レンズ部１０１により被写体からの光が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離、いわゆるデフォーカス量と一定の関係を有する。そこで位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量Ｘを算出するため、二つの像信号に対して相関演算を行う。この相関演算では、画素をシフトさせながら二つの像信号の相関量が演算され、相関が最も高くなる位置同士（または相違度が最も低い位置同士）の差が像ずれ量として算出される。
【００３４】
図７（Ｂ）を参照して、画素のシフト量と相関量との関係を説明する。図７（Ｂ）は、像信号の画素をシフトさせていった時のシフト位置における、二つの像信号の相関量を並べた波形（以下、相関量波形という）を示す図である。図７（Ｂ）において、横軸は画素のシフト位置（ｉと記す）を示す。縦軸はシフト位置ｉにおけるＡ像信号とＢ像信号の相関量（ＣＯＲ（ｉ）と記す）を示す。相関量を算出する際には、二つの像信号を重ねて、それぞれ対応する信号同士を比較し、差分の累積値を取得する処理が行われる。なお、大きい方の値の累積値を取得する実施形態、または小さい方の値の累積値を取得する実施形態もある。累積値は、相関を示す指標となる。差分の累積値を取得する実施形態、または、大きい方の値の累積値を取得する実施形態の場合、累積値が最も小さいときが相関の高いときである。また、小さい方の値の累積値を取得する実施形態の場合には、累積値が最も大きいときが相関の高いときである。
【００３５】
位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量Ｘを算出するとともに、像信号および相関量波形から、後述の信頼性判定で用いる評価値を算出する。以下、二つの像信号の差分の累積値を取得する場合の信頼性判定用の評価値を算出する処理について説明する。
【００３６】
信頼性に関して、被写体のコントラストの大きさや、二つの像信号の一致度、または二つの像が最も一致するときの相関量変化量によって定義することができる。例えば、被写体のコントラストの大きさを表す指標として、取得された像信号から、その最大値（ピーク値）と最小値（ボトム値）との差分であるピークボトム値を算出することができる。ピークボトム値が大きいほど信頼性が高いことを示す。
【００３７】
図７（Ｂ）に範囲７０で示すように、二つの像信号の相関が最も高い場合に相関量が極小値となる。この時の相関量の大きさは、二つの像信号の相関が最も高い時の、二つの像信号の差分値である。二つの像信号の一致度をＦと表記すると、一致度Ｆの値が小さいほど信頼性が高いことを示す。
【００３８】
図７（Ｃ）は、相関変位量を並べた波形を示す図である。横軸は画素のシフト位置ｉを示し、縦軸は相関変位量（以下、ΔＣＯＲ（ｉ）と記す）を示す。図７（Ｂ）に示す相関量波形で、例えば１シフト飛ばしの相関量の差から、下記式（１）のようにΔＣＯＲが算出される。
ΔＣＯＲ＝ＣＯＲ（ｉ−１）−ＣＯＲ（ｉ＋１）        式（１）
【００３９】
図７（Ｃ）に示す範囲７１は、図７（Ｂ）に示す範囲７０に対応する。つまり、二つの像信号の相関が最も高い場合に、相関量ＣＯＲ（ｉ）は極小となる。対応する相関変位量ΔＣＯＲ（ｉ）は、範囲７１にてプラスからマイナスに変化する部分を有する。相関変位量ΔＣＯＲ（ｉ）の値が０となるシフト位置を「ｊ」と表記する。シフト位置ｊは相関量が極小値となる位置に相当し、当該シフト位置付近での相関変位量の変化量を、二つの像が最も一致する時の相関変化量（Ｍと記す）とする。つまり、下記式（２）からＭ値が算出される。
Ｍ＝｜ΔＣＯＲ（ｊ−１）｜＋｜ΔＣＯＲ（ｊ）｜        式（２）
【００４０】
相関変化量Ｍは、隣り合う２つのシフト位置における各相関変位量の絶対値の和であり、Ｍ値が大きいほど信頼性が高いことを示す。本実施例では、信頼性判定用の評価値としてＭ値を例示するが、他の周知の方法により信頼性判定用の評価値を算出してもよい。
【００４１】
図８を参照して、位相差ＡＦ処理部１３５が行う処理について説明する。図８は、位相差ＡＦ処理部１３５の構成例を示すブロック図である。輝度ライン加算部８１は、撮像信号処理部１４２から信号を取得して輝度ライン加算を行う。その後、補正処理部８２は像信号の補正を行う。フィルタ処理部８３は補正後の信号にフィルタ処理を施して相関演算処理部８４に出力する。相関演算処理部８４はフィルタ処理後の信号に対して相関演算を行い、像ずれ量を算出する。相関量波形と像ずれ量はフォーカス制御部１３３へ出力される。
【００４２】
飽和検出部８５、８６は、輝度ライン加算部８１から信号を取得して画素の飽和検出を行う。すなわち、飽和検出部８５、８６は、撮像信号処理部１４２から入力された信号の内、飽和画素信号の数をカウントして飽和画素数を出力する。飽和検出部８５は窓領域飽和検出部であり、飽和検出部８６は視野領域飽和検出部である。各検出部の詳細については後述する。
【００４３】
コントラスト値算出部８７、８８は、補正処理部８２の出力する信号を取得し、評価値算出方法に従って、コントラストに関する評価値を算出して出力する。コントラスト値算出部８７は窓領域コントラスト値算出部であり、コントラスト値算出部８８は視野領域コントラスト値算出部である。各算出部の詳細については後述する。
【００４４】
図９は、図５で示した焦点検出領域６１を詳細に示す図である。相関演算における領域として、第１の領域（窓領域）と、第２の領域（視野領域）を示す。窓領域とは、Ａ像信号とＢ像信号との一致や相関を確認するための大きさをもつ領域である。視野領域とは、相関演算におけるＡ像信号およびＢ像信号のシフト領域であり、窓領域よりも広い領域である。図９では窓領域が視野領域の中央に位置する場合を例示する。
【００４５】
位相差ＡＦ処理部１３５は、演算時間を短縮するために、ハードウェアで構成される。そのため、像ずれ量の算出処理とコントラスト値の算出処理は同時に実行されるので、像ずれ量に応じてコントラスト値の算出範囲を変えることはできない。つまり、窓領域と視野領域とで、それぞれの飽和検出と、コントラスト値の算出が行われる。窓領域飽和検出部８５は窓領域を対象として画素の飽和検出を行う。窓領域コントラスト値算出部８７は窓領域を対象としてコントラスト値を算出する。一方、視野領域飽和検出部８６は視野領域を対象として画素の飽和検出を行う。視野領域コントラスト値算出部８８は視野領域を対象としてコントラスト値を算出する。
【００４６】
図１０を参照して、相関演算により算出された像ずれ量からデフォーカス量への変換について説明する。デフォーカス量の算出はフォーカス制御部１３３によって行われる。図１０は、撮影レンズ部１０１および撮像素子１４１を含む撮像光学系を示す概略図である。被写体９０からの光は撮影レンズ部１０１を通過して結像する。予定結像面の位置ｐ０の光軸上に焦点検出面の位置ｐ１を示す。像ずれ量とデフォーカス量との関係は、撮像光学系に応じて決定される。像ずれ量Ｘに所定の換算係数Ｋを掛けることによりデフォーカス量を算出することができる。換算係数Ｋは、Ａ像瞳とＢ像瞳それぞれの重心位置に基づいて算出される。
【００４７】
焦点検出面の位置ｐ１が位置ｐ２に移動した場合を想定する。位置ｐ１、ｑ２、ｑ３は移動前の焦点検出面上にあり、位置ｐ２、ｑ２＊、ｑ３＊は移動後の焦点検出面上にある。位置ｐ０、ｑ２、ｑ３を頂点位置とする三角形と、位置ｐ０、ｑ２＊、ｑ３＊を頂点位置とする三角形との相似関係に従って、像ずれ量が変化する。このため、焦点検出面の位置ｐ２におけるデフォーカス量を算出可能である。メインＣＰＵ１５１は、デフォーカス量に基づいて、被写体に対して合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１３１の位置を算出する。
【００４８】
図１１のフローチャートを参照して、本実施例における焦点検出動作について説明する。図１１の各ステップの処理は、メインＣＰＵ１５１が制御プログラムを実行して各部を制御することにより実施され、図２中のステップＳ２０７に相当する。
【００４９】
まずステップＳ１１０１において、焦点検出が開始する。ステップＳ１１０２にて、焦点検出に用いる像信号を取得するために、撮像素子１４１は被写体を撮像し、撮像信号を出力する。メインＣＰＵ１５１および撮像制御部１４３は撮像素子１４１を制御して所定の蓄積時間に従って電荷蓄積（露光）を行い、焦点検出領域での画像信号の画素値を読み出す。
【００５０】
ステップＳ１１０３において位相差ＡＦ処理部１３５は取得した像信号に対して相関演算を行う。位相差ＡＦ処理部１３５は算出した相関量から、相関が最も高くなるシフト量を算出する。位相差ＡＦ処理部１３５は像ずれ量を算出するとともに、コントラスト値などの評価値を算出する。ステップＳ１１０４において、メインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦ処理部１３５より出力される像ずれ量、窓領域でのコントラスト値、視野領域でのコントラスト値を取得する。
【００５１】
ステップＳ１１０５において、ボケ評価値が算出される。ボケ評価値は撮像光学系の焦点状態を表わす指標である。例えばボケ評価値は、二つの像が最も一致するときの相関変化量Ｍを、像信号の輝度波形より得られるピークボトム値（最大値と最小値との差分値）で除算することで求められる。あるいは、二つの像が最も一致するときの相関変化量Ｍの代わりに、相関量波形の隣接差の絶対和、または相関量波形の隣接差の二乗和を用いてもよい。これらはいずれも相関量波形の急峻性を表す指標であり、焦点状態が合焦近傍の状態（デフォーカス量の大きさが所定の閾値以下である状態）であるほど値は大きく、ボケが大きいほど値が小さい。相関量波形は、像信号のレベルの影響を受けるため、相関変化量Ｍをピークボトム値で除算して正規化することにより、像信号のレベルの影響を低減できる。ボケ評価値が小さいほど、撮影シーンはボケの大きなシーンであり、ボケ評価値が大きいほど、撮影シーンは合焦度の高いシーンであることを示す。
【００５２】
また、ボケ評価値として二つの像信号の一致度Ｆを用いてもよい。一致度Ｆは像信号間の相関度を表す指標である。一致度Ｆの値は焦点状態が合焦近傍の状態であるほど小さく、ボケが大きくなるほど、値は大きく算出される。このため、一致度Ｆの値により、ボケの程度を判別可能である。ただし、一致度Ｆについても像信号のレベルの影響を受けるため、ピークボトム値で除算することにより、正規化が行われる。この場合には、ボケ評価値が大きいほど、撮影シーンはボケが大きなシーンであり、ボケ評価値が小さいほど、撮影シーンは合焦度の高いシーンであることを示す。
【００５３】
また、ボケ評価値としては、今回または前回の焦点検出結果である像ずれ量、またはデフォーカス量を用いてもよい。焦点状態が合焦近傍の状態であるほど、これらの値は小さく、ボケが大きいほど、値は大きく算出されるので、像ずれ量、デフォーカス量そのものをボケ評価値として使用可能である。この場合には、ボケ評価値が大きいほど、撮影シーンはボケの大きなシーンであり、ボケ評価値が小さいほど、撮影シーンは合焦度の高いシーンである。なお、複数の指標を組み合わせたボケ評価値を定義することも可能である。
【００５４】
ステップＳ１１０６にてメインＣＰＵ１５１は、信頼度判定に用いる係数（αと記す）を算出する。係数αは、ステップＳ１１０５で算出されたボケ評価値より、窓領域と視野領域でのコントラスト値の加重加算を行う際の割合を示す。図１２を参照して、具体例を説明する。図１２の横軸はボケ評価値を表し、縦軸は係数αを表す。例えば係数αは、ボケ評価値に基づいて算出され、閾値を超えると値が増加して１に到達する。あるいは、係数値は連続値でなくてもよい。この場合、係数αは図１２に示す中間値をとらずに、１または０に設定され、ボケ評価値に応じて切り替えられる。
【００５５】
ステップＳ１１０７において、信頼性判定用のコントラスト値（Ｃｏｎｔと記す）の算出処理が下記式（３）を用いて行われる。
Ｃｏｎｔ＝α×コントラスト値（窓領域）＋（１−α）×コントラスト値（視野領域）        式（３）
【００５６】
Ｃｏｎｔは、窓領域および視野領域でのコントラスト値に対して、係数αの値に応じた合成比率を用いた加重加算により算出される。このことにより、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合には、窓領域でのコントラスト値の占める割合が高くなり、ボケが大きい場合には、視野領域まで含めたコントラスト値が用いられる。あるいは、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合に係数αの値が１であって、窓領域でのコントラスト値が算出される。被写体に焦点が合っていない状態の場合に係数αの値が０であって、視野領域でのコントラスト値が算出される。この場合、窓領域でのコントラスト値と視野領域でのコントラスト値のうち、一方が評価値として選択される。
【００５７】
ステップＳ１１０８においてフォーカス制御部１３３は、ステップＳ１１０７で算出されたコントラスト値Ｃｏｎｔを用いて信頼性判定を行う。ステップＳ１１０９の信頼性判定では、コントラスト値および二つの像の一致度Ｆにより、算出された像ずれ量Ｘが信頼できるか否かについて判定が行われる。コントラスト値Ｃｏｎｔが、所定の閾値（ＣＴｈと記す）と比較され、Ｃｏｎｔ＞ＣＴｈであるか否かが判定される。Ｃｏｎｔ＞ＣＴｈの場合には、算出された像ずれ量Ｘが信頼できると判定され、ステップＳ１１１０に進み、コントラスト値Ｃｏｎｔが閾値以下の場合には、Ｓ１１１１に移行する。
【００５８】
ステップＳ１１０９の信頼性判定は、像信号のコントラスト値が十分に大きいか否かの他、二つの像信号の一致度Ｆに関する信頼性判定を含む。メインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３は、二つの像信号の一致度Ｆの値が所定の閾値（ＦＴｈと記す）より小さいか否かを判定する。Ｆ＜ＦＴｈの場合には、算出された像ずれ量Ｘは信頼できると判定される。一方、一致度Ｆの値が閾値ＦＴｈ以上である場合、像ずれ量Ｘの信頼性が低いと判定されてＳ１１１１に移行する。この他、信頼性判定には、像信号や相関量波形から、相関演算では充分な精度が得られない可能性のある被写体であるか否かの判定を含んでもよい。
【００５９】
ステップＳ１１０９の信頼性判定の結果に基づいて、信頼できる像ずれ量Ｘが得られた場合、ステップＳ１１１０にてメインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３は、算出された像ずれ量Ｘに換算係数Ｋを乗算し、デフォーカス量Ｄｅｆを算出する。つまり、Ｄｅｆ＝Ｋ×Ｘの関係式により、デフォーカス量Ｄｅｆが算出される。デフォーカス量の算出にあたり、撮影レンズ部１０１にて、被写体に対してより焦点が合った状態を得るための後補正処理を行ってもよい。そしてステップＳ１１１２に進み、焦点検出を終了してリターン処理へ移行し、呼び出し元であるメインルーチンに戻る。一方、ステップＳ１１１１では、信頼性のある像ずれ量が検出できなかったと判定されるため、位相差ＡＦを行わない（焦点検出ＮＧ）。そしてステップＳ１１１２に移行する。
【００６０】
次に、図１３を参照して、焦点制御動作（焦点調節動作）について説明する。図１３は、本実施例の焦点制御動作を示すフローチャートである。図１３に示す各ステップの処理は図２中のステップＳ２０８に相当し、メインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３により実行される。メインＣＰＵ１５１は制御プログラムに従って所定の演算を行い、フォーカス制御部１３３は、メインＣＰＵ１５１の指令に基づいて、フォーカスモータ１３２の制御を行う。
【００６１】
ステップＳ１３０１で焦点制御動作が開始する。ステップＳ１３０２にてフォーカス制御部１３３は、図１１の焦点検出で算出された、信頼性のあるデフォーカス量を取得する。ステップＳ１３０３にてフォーカス制御部１３３は、取得したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１３１の駆動量（レンズ駆動量）を算出する。レンズ駆動量の算出処理は、レンズ駆動方向と速度の算出も含む。ステップＳ１３０４は、デフォーカス量の絶対値が所定値（閾値）以下であるか否かの判定処理である。ステップＳ１３０４にてデフォーカス量の絶対値が所定値以下でない場合、ステップＳ１３０５に進み、デフォーカス量の絶対値が所定値以下である場合にはステップＳ１３０６に移行する。
【００６２】
ステップＳ１３０５において、フォーカスレンズ１３１の現在位置は合焦位置（合焦点）でないと見なされるため、ステップＳ１３０３で算出されたレンズ駆動量に従って、フォーカスレンズ１３１が駆動され、ステップＳ１３０７に進む。一方、ステップＳ１３０６ではフォーカスレンズの現在位置は合焦点にあると見なされるため、フォーカスレンズの駆動が停止され、ステップＳ１３０７に進む。ステップＳ１３０７のリターン処理により、呼び出し元であるメインルーチンに戻る。以後、図２に示すフローチャートに従って焦点検出が行われ、デフォーカス量が再び所定値を超えた場合にはフォーカスレンズ１３１が駆動される。撮像装置１００は、図２に示される通り、電源がＯＦＦに操作されるまでの間、図１１、図１３に示す処理を繰り返す。被写体に合焦するまで複数回の焦点検出が行われる。
【００６３】
本実施例では、ボケ評価値に応じた合成比率を用いて信頼性判定用のコントラスト値が算出される。焦点状態が第１の状態と見なされる場合には、主に窓領域でのコントラスト値が用いられる。第１の状態とは、被写体に焦点が合った合焦状態または合焦近傍の状態である。また、焦点状態が第２の状態と見なされる場合には、視野領域まで含めたコントラスト値が用いられる。第２の状態は被写体に焦点が合っていない状態であり、被写体像が暈けた状態である。ボケが大きい場合には、Ａ像信号とＢ像信号とが大きくずれており、シフト量が大きい。焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態である場合には、Ａ像信号、Ｂ像信号とも窓領域の付近で一致している。このため、コントラスト値をＡ像信号、Ｂ像信号の一致が見込まれる範囲で算出できる。コントラスト値を算出する範囲が適切に設定されて信頼性判定が行われるので、焦点検出の信頼性判定の精度を向上させることが可能である。例えば、ボケが大きい場合には窓領域でのコントラスト値が小さくなってしまうため、従来の装置では焦点調節動作が行われない可能性が高い。これに対して、本実施例では、窓領域だけでなく当該領域よりも広い視野領域でのコントラスト値から算出される信頼性判定用のコントラスト値を用いた判定が可能となる。
【００６４】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例１では、ボケ評価値に応じた合成比率を用いて、窓領域および視野領域でのコントラスト値から信頼性判定用のコントラスト値を算出する方法について説明した。本実施例では、ボケ評価値に応じた合成比率を用いて、窓領域および視野領域での飽和検出画素数から信頼性判定用の飽和検出画素数を算出する方法について説明する。飽和した像信号を用いて算出した像ずれ量は信頼できないため、飽和について信頼性判定を行う必要がある。なお、本実施例において、実施例１と同様の構成部については、既に使用した符号を用いることでそれらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。このような説明の省略は後述の実施例でも同じである。
【００６５】
図１４に示すフローチャートを参照して、本実施例における焦点検出動作について説明する。ステップＳ１４０１からＳ１４０３の処理は、図１１中のステップＳ１１０１からＳ１１０３の処理と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００６６】
ステップＳ１４０４にてメインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦ処理部１３５より出力される像ずれ量Ｘ、窓領域における飽和検出画素数、視野領域における飽和検出画素数を取得する。続くステップＳ１４０５、Ｓ１４０６の処理は図１１中のステップＳ１１０５、Ｓ１１０６と同様であるため、それらの説明を省略する。
ステップＳ１４０７では、信頼性判定に用いる飽和検出画素数（Ｓａｔと記す）が下記式（４）から算出される。
Ｓａｔ＝α×飽和検出画素数（窓領域）＋（１−α）×飽和検出画素数（視野領域）        式（４）
【００６７】
飽和検出画素数Ｓａｔは、窓領域および視野領域での飽和検出画素数に対して、係数αの値に応じた合成比率を用いた加重加算により算出される。このことにより、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合には、窓領域での飽和検出画素数の占める割合が高くなり、ボケが大きい場合には、視野領域まで含めた飽和検出画素数が用いられる。
【００６８】
ステップＳ１４０８でフォーカス制御部１３３は、ステップＳ１４０７で算出された飽和検出画素数Ｓａｔを用いて信頼性判定を行う。飽和検出画素数に基づいて、像ずれ量Ｘが信頼できるか否かの判定処理が行われる。その際には、実施例１で説明したコントラスト値による信頼性判定と組み合わせてもよい。飽和検出画素数Ｓａｔが所定の閾値（ＳＴｈと記す）と比較される。ステップＳ１４０９でＳａｔ＜ＳＴｈの場合、算出された像ずれ量Ｘは信頼できると判定され、Ｓ１４１０に進み、デフォーカス量が算出される。一方、Ｓａｔが閾値ＳＴｈ以上である場合にはＳ１４１１に進み、位相差ＡＦは行わない。ステップＳ１４１０からＳ１４１２の処理は、図１１中のステップＳ１１１０からステップＳ１１１２の処理と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００６９】
本実施例では、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合、主に窓領域での飽和検出画素数を用い、ボケが大きい場合には、視野領域まで含めた飽和検出画素数を用いて信頼性判定を行う。よって、飽和検出画素数をＡ像信号、Ｂ像信号の一致が見込まれる範囲で算出できる。飽和検出画素数を算出する範囲が適切に設定されて信頼性判定が行われるので、焦点検出の信頼性判定の精度を向上させることが可能である。
【００７０】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例では、窓領域での飽和検出画素数、および窓領域と視野領域でのコントラスト値から飽和に関する信頼性判定を行う方法について説明する。
【００７１】
図１５に示すフローチャートを参照して、本実施例における焦点検出の信頼性判定について説明する。図１５に示される各ステップの処理は、メインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３により実行される。
【００７２】
ステップＳ１５０１において、信頼性判定が開始する。ステップＳ１５０２にてメインＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３は像ずれ量と窓領域での飽和検出画素数、窓領域および視野領域でのコントラスト値を位相差ＡＦ処理部１３５から取得する。ここでのコントラスト値はピーク値を用いる。ステップＳ１５０３にてメインＣＰＵ１５１は、窓領域での飽和検出画素数を所定値と比較する。所定値（閾値）は、例えば２０画素などの固定値でよい。窓領域での飽和検出画素数が所定値未満の場合、ステップＳ１５０４へ進み、所定値以上の場合にはステップＳ１５０８へ進む。
【００７３】
ステップＳ１５０４は、像ずれ量Ｘの絶対値を所定値（閾値）と比較することにより行われる判定処理である。像ずれ量Ｘの絶対値が所定値未満である場合、ステップＳ１５０７へ進み、デフォーカス量が算出される。また像ずれ量Ｘの絶対値が所定値以上の場合にはステップＳ１５０５へ進む。
【００７４】
ステップＳ１５０５にて、視野領域および窓領域での各ピーク値が比較される。本実施形態では視野領域での評価値が窓領域での評価値より大きいか、または窓領域での評価値が視野領域での評価値以上であるかについて判定処理が行われる。比較する評価値はいずれもコントラストピーク値である。視野領域でのピーク値が窓領域でのピーク値より大きい場合、ステップＳ１５０６へ進み、視野領域でのピーク値が窓領域でのピーク値以下である場合にはステップＳ１５０７へ進む。ステップＳ１５０６にて、視野領域でのピーク値が所定値と比較される。この所定値は飽和輝度に応じて設定される閾値である。視野領域でのピーク値が閾値以上である場合、ステップＳ１５０８へ進み、視野領域でのピーク値が閾値未満である場合にはステップＳ１５０７へ進む。ステップＳ１５０７、Ｓ１５０８、Ｓ１５０９の各処理は、図１１中のステップＳ１１１０、Ｓ１１１１、Ｓ１１１２の各処理と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００７５】
本実施例では、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合、窓領域での飽和検出画素数に基づいて信頼性判定が行われる。像ずれ量から焦点状態がボケの大きい状態であると見なされる場合には、窓領域での飽和検出画素数のみでなく、窓領域と視野領域でのコントラスト値を用いて飽和検出の信頼性判定が行われる。飽和検出の範囲が適切に設定されて信頼性判定が行われるので、焦点検出の信頼性判定の精度を向上させることが可能である。
【００７６】
各実施例によれば、焦点状態が合焦状態または合焦近傍の状態と見なされる場合には、窓領域の評価値を用い、ボケが大きい場合には、視野領域まで含めた評価値を用いた信頼性判定が可能である。焦点状態が大ボケを見込まれる場合には、位相差ＡＦに関わる評価値の算出範囲を変更することで、位相差ＡＦにおける信頼性判定の精度を向上させることができる。また各実施例では、窓領域と視野領域におけるそれぞれの評価値から、信頼性判定用の評価値を算出する方法について説明したが、領域の分割数は２つに限るものではない。分割数を３以上に設定することもできる。例えば視野領域は、窓領域と、窓領域を除いた右側領域および左側領域に３分割され、これらの組み合わせにより信頼性判定用の評価値が算出される。ボケが大きい場合には、Ａ像信号の評価値を右側領域と窓領域の各評価値から算出し、Ｂ像信号の評価値を左側領域と窓領域の各評価値から算出することができる。
【００７７】
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】
【００７８】
３０    光電変換素子
３１    マイクロレンズ
８４    相関演算処理部
８５    窓領域飽和検出部
８６    視野領域飽和検出部
８７    窓領域コントラスト値算出部
８８    視野領域コントラスト値算出部
１３１  フォーカスレンズ
１３３  フォーカス制御部
１３５  位相差ＡＦ処理部
１４１  撮像素子
１５１  ＣＰＵ
【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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