(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の駆動量を算出する駆動量算出手段と、
前記デフォーカス量から前記撮影光学系が合焦状態であるか否かを判定する合焦判定手段と、
前記合焦状態であると判定された場合に被写体が動体であるか否かを判定する動体判定手段と、
前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体でないと判定された場合に前記撮影光学系の駆動を停止し、前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体であると判定された場合に前記撮影光学系の駆動を許可する制御手段と、を有し、
前記動体判定手段は、前記デフォーカス量算出手段により第１時間において検出された第１デフォーカス量と前記第１時間よりも前の第２時間において検出された第２デフォーカス量との差から算出されるデフォーカス変化量と前記駆動量算出手段により前記第２デフォーカス量に基づいて算出された前記撮影光学系の駆動量と前記撮影光学系のレンズ敏感度とに基づいて、前記被写体が動体であるか否かを判定することを特徴とする焦点調節装置の制御装置。
【請求項２】
前記動体判定手段は、前記デフォーカス変化量と、前記駆動量算出手段により前記第２デフォーカス量に基づいて算出された前記撮影光学系の駆動量にレンズ敏感度を乗じてデフォーカス換算された換算量と、を加算して算出された評価値に基づいて、前記被写体が動体であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項３】
前記動体判定手段は、
前記評価値が所定値以上のときは、前記被写体が動体であると判定し、
前記評価値が所定値より小さいときは、前記被写体が動体でないと判定することを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項４】
前記動体判定手段は、前記所定値を撮影条件に応じて変更することを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項５】
前記デフォーカス量および前記駆動量を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項６】
前記合焦判定手段は、前記デフォーカス量が閾値より小さいことを複数回検出した場合に、前記合焦状態であると判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項７】
前記駆動量算出手段により算出された駆動量に基づいて前記撮影光学系を駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の焦点調節装置の制御装置。
【請求項８】
被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子から得られる信号に基づいて、撮影光学系の焦点状態を検出して焦点状態を調節する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の焦点調節装置の制御装置とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子は、位相差検出方式の焦点検出演算を行うための焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、動画撮影時に、前記合焦状態である場合に前記撮影光学系の駆動を禁止することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、
前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の駆動量を算出する駆動量算出ステップと、
前記デフォーカス量から前記撮影光学系が合焦状態であるか否かを判定する合焦判定ステップと、
前記合焦状態であると判定された場合に被写体が動体であるか否かを判定する動体判定ステップと、
前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体でないと判定された場合に前記撮影光学系の駆動を停止し、前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体であると判定された場合に前記撮影光学系の駆動を許可する制御ステップとを有し、
前記動体判定ステップは、前記デフォーカス量算出ステップにより第１時間において検出された第１デフォーカス量と前記第１時間よりも前の第２時間において検出された第２デフォーカス量との差から算出されるデフォーカス変化量と前記駆動量算出ステップにより前記第２デフォーカス量に基づいて算出された前記撮影光学系の駆動量と前記撮影光学系のレンズ敏感度とに基づいて、前記被写体が動体であるか否かを判定することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の焦点調節装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、請求項１１に記載の焦点調節装置の制御方法の各ステップを実行させるためのプログラムが記憶され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、焦点調節装置の制御装置に関し、特に動画撮影モードにおける合焦時にフォーカスレンズの駆動を禁止（停止）する焦点調節装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動画撮影時のＡＦにおいて、不要にレンズが動きすぎて映像品位を落としてしまうことがないように、主被写体に対して合焦と判断される場合は、一旦ＡＦによるレンズ駆動を禁止（以下、合焦ロックともいう。）する技術がある。そして、主被写体が合焦領域を超えて移動した場合には、ＡＦによるレンズ駆動を再起動する技術がある。
【０００３】
特許文献１は、合焦ロック中に構図が変更されたとき、合焦ロックが不用意に解除されることを防止するため、合焦ロック時に後ピン状態を検出した場合に、被写体が動体であると判定してレンズ駆動の禁止を解除する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６６０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、被写体の動きが低速、または定速であった場合に、フォーカスレンズの追従性が良く、デフォーカスが小さいがために合焦状態だと判定し、被写体が動いているにも関わらずレンズ駆動を禁止してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題を鑑み、動画撮影時のオートフォーカスに有利な焦点調節装置の制御装置、撮像装置、焦点調節装置の制御方法、プログラム、および記憶媒体を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての焦点調節装置の制御装置は、撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の駆動量を算出する駆動量算出手段と、前記デフォーカス量から前記撮影光学系が合焦状態であるか否かを判定する合焦判定手段と、前記合焦状態であると判定された場合に被写体が動体であるか否かを判定する動体判定手段と、前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体でないと判定された場合に前記撮影光学系の駆動を停止し、前記合焦状態、かつ、前記被写体が動体であると判定された場合に前記撮影光学系の駆動を許可する制御手段と、を有し、前記動体判定手段は、前記デフォーカス量算出手段により第１時間において検出された第１デフォーカス量と前記第１時間よりも前の第２時間において検出された第２デフォーカス量との差から算出されるデフォーカス変化量と前記駆動量算出手段により前記第２デフォーカス量に基づいて算出された前記撮影光学系の駆動量と前記撮影光学系のレンズ敏感度とに基づいて、前記被写体が動体であるか否かを判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、動画撮影時のオートフォーカスに有利な焦点調節装置の制御装置、撮像装置、焦点調節装置の制御方法、プログラム、および記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１における撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１における画素配列の概略図である。
【図３】本発明の実施例１における画素の概略平面図と概略断面図である。
【図４】本発明の実施例１における画素と瞳分割の概略説明図である。
【図５】本発明の実施例１における撮像素子と瞳分割の概略説明図である。
【図６】本発明の実施例１における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の概略関係図である。
【図７】本発明の実施例１における第１焦点検出処理のフローである。
【図８】本発明の実施例１における第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングの概略説明図である。
【図９】本発明の実施例１におけるフィルター周波数帯域例である。
【図１０】本発明におけるＡＦ追従中にレンズ駆動を禁止してしまう現象の概略図である。
【図１１】本発明の実施例１におけるレンズ駆動判定のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、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の形態に限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例は、撮像面位相差ＡＦを用いて動画を撮影する際（動画撮影モード時）の焦点検出およびレンズ駆動に関する制御方法を示してあり、まず本実施例で用いる撮像面位相差方式を用いた焦点検出手段について説明する。
［全体構成］
図１は本発明における撮像素子を有する撮像装置であるカメラの構成図を示している。同図において、１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に進退可能に保持される。１０２は絞り兼用シャッタで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なうほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。１０３は第２レンズ群である。そして絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。
【００１２】
１０５は第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行なう。１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０７は２次元ＣＭＯＳフォトセンサーと周辺回路からなる撮像素子であり、結像光学系の結像面に配置され、被写体像を光電変換する。
【００１３】
１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１１１ないし第３レンズ群１０３を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りシャッタアクチュエータで、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。
【００１４】
１１５は撮影時の被写体照明用電子フラッシュ（照明手段）で、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適だが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いても良い。１１６はＡＦ補助光手段で、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体あるいは低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。
【００１５】
１２１はＣＰＵで、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。また、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、ＡＦ、撮影、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。ＣＰＵ１２１は本発明の画像処理手段である。
【００１６】
１２２は電子フラッシュ制御回路で、撮影動作に同期して照明手段１１５を点灯制御する。１２３は補助光駆動回路で、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光手段１１６を点灯制御する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行なう。
【００１７】
１２６はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。本実施例では、フォーカスアクチュエータ１１４、フォーカス駆動回路１２６、ＣＰＵ１２１、画像処理回路１２５とにより、撮像素子から得られる信号に基づいて、撮影光学系の焦点状態を検出して焦点状態を調節する焦点調節装置が構成される。また、焦点調節装置は、ＣＰＵ１２１（内部の各構成）からなる制御装置により制御される。１２８は絞りシャッタ駆動回路で、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。
【００１８】
１３１はＬＣＤ等の表示器（表示手段）で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。
［撮像素子］
本実施例１における撮像素子１０７の撮像画素と焦点検出画素の配列の概略図を図２に示す。
【００１９】
図２は、本実施例１の２次元ＣＭＯＳセンサー（撮像素子）の画素（撮像画素）配列を４列×４行の範囲で、焦点検出画素配列を８列×４行の範囲で示したものである。
【００２０】
実施例１において、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が左上に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２により構成されている。
【００２１】
図２に示した４列×４行の画素（８列×４行の焦点検出画素）を面上に多数配置し、撮像画像（焦点検出信号）の取得を可能としている。本実施例１では、画素の周期Ｐが４μｍ、画素数Ｎが横５５７５列×縦３７２５行＝約２０７５万画素、焦点検出画素の列方向周期ＰＡＦが２μｍ、焦点検出画素数ＮＡＦが横１１１５０列×縦３７２５行＝約４１５０万画素の撮像素子として説明を行う。
【００２２】
図２に示した撮像素子の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。
【００２３】
図３に示すように、本実施例１の画素２００Ｇでは、各画素の受光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焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２に対応する。
【００２４】
光電変換部３０１と光電変換部３０２は、ｐ型層とｎ型層の間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造フォトダイオードとしても良いし、必要に応じて、イントリンシック層を省略し、ｐｎ接合フォトダイオードとしても良い。
【００２５】
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、各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。
【００２６】
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。
【００２７】
光電変換部３０１と光電変換部３０２では、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、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。
【００２８】
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）に転送され、電圧信号に変換される。
【００２９】
図３に示した本実施例１の画素構造と瞳分割との対応関係を示した概略説明図を図４に示す。図３（ａ）に示した本実施例１の画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図と撮影光学系の射出瞳面を図４に示す。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。
【００３０】
図４で、第１焦点検出画素２０１の第１瞳部分領域５０１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焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１焦点検出画素２０１の第１瞳部分領域５０１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。
【００３１】
図４で、第２焦点検出画素２０２の第２瞳部分領域５０２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焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２焦点検出画素２０２の第２瞳部分領域５０２は、瞳面上で−Ｘ側に重心が偏心している。
【００３２】
また、図４で、瞳領域５００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２）を全て合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。
【００３３】
本実施例１の撮像素子と瞳分割との対応関係を示した概略図を図５に示す。第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２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焦点検出画素２０１と第２焦点検出画素２０２で受光される。本実施例１は、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例である。必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
【００３４】
本発明の撮像素子は、撮影光学系の第１瞳部分領域と第２瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像画素が複数配列されている。本実施例１の撮像素子では、それぞれの撮像画素が第１焦点検出画素と第２焦点検出画素から構成されている。換言すれば、本発明の撮像素子は、撮影光学系の第１瞳部分領域を通過する光束を受光する第１焦点検出画素と、第１瞳部分領域と異なる撮影光学系の第２瞳部分領域を通過する光束を受光する第２焦点検出画素と、が複数配列されている。
【００３５】
必要に応じて、撮像画素と第１焦点検出画素、第２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焦点検出画素と第２焦点検出画素を部分的に配置する構成としても良い。
【００３６】
本実施例１では、撮像素子の各画素の第１焦点検出画素２０１の受光信号を集めて第１焦点信号を生成し、各画素の第２焦点検出画素２０２の受光信号を集めて第２焦点信号を生成して焦点検出を行う。このように、本実施例１の撮像素子は、位相差検出方式の焦点検出演算を行うための焦点検出用信号を出力可能な画素を複数有している。また、撮像素子の各画素毎に、第１焦点検出画素２０１と第２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。
［デフォーカス量と像ずれ量の関係］
以下、本実施例１の撮像素子により取得される第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関係について説明する。
【００３７】
図６に、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のデフォーカス量と第１焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の概略関係図を示す。撮像面８００に本実施例１の撮像素子（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、撮影光学系の射出瞳が、第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２に２分割される。
【００３８】
デフォーカス量ｄは、被写体の結像位置から撮像面までの距離を大きさ｜ｄ｜とし、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符号（ｄ＜０）として定義される。また、被写体の結像位置が撮像面より被写体の反対側にある後ピン状態を正符号（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面（合焦位置）にある合焦状態はｄ＝０である。図６で、被写体８０１は合焦状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体８０２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。
【００３９】
前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体８０２からの光束のうち、第１瞳部分領域５０１（第２瞳部分領域５０２）を通過した光束は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１（Ｇ２）を中心として幅Γ１（Γ２）に広がり、撮像面８００でボケた像となる。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焦点検出画素２０１（第２焦点検出画素２０２）により受光され、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）が生成される。よって、第１焦点検出信号（第２焦点検出信号）は、撮像面８００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体８０２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焦点検出信号と第２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焦点検出信号と第２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。
【００４０】
したがって、本発明では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号、もしくは、第１焦点検出信号と第２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焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。
［焦点検出］
以下、本実施例１における位相差方式の焦点検出について説明する。
【００４１】
位相差方式の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２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（第１評価値）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。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焦点検出信号と第２焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する関係性から、像ずれ量を第１検出デフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
【００４２】
図７に、本実施例１の焦点検出処理の流れの概略図を示す。なお、図７の動作は、本実施例１の焦点検出信号生成手段である撮像素子１０７、第１焦点検出手段である画像処理回路１２５とＣＰＵ１２１によって実行される。
【００４３】
ステップＳ１１０で、撮像素子の有効画素領域の中から焦点調節を行う焦点検出領域を設定する。焦点検出信号生成手段により、焦点検出領域の第１焦点検出画素の受光信号から第１焦点検出信号を生成し、焦点検出領域の第２焦点検出画素の受光信号から第２焦点検出信号を生成する。
【００４４】
ステップＳ１２０で、第１焦点検出信号と第２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第１画素加算処理とする。
【００４５】
ステップＳ１３０では、第１焦点検出手段により、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、それぞれ、シェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。
【００４６】
以下、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングについて説明する。図８に、撮像素子の周辺像高における第１焦点検出画素２０１の第１瞳部分領域５０１、第２焦点検出画素２０２の第２瞳部分領域５０２、および撮影光学系の射出瞳４００の関係を示す。
【００４７】
図８（ａ）は、撮影光学系の射出瞳距離Ｄｌと撮像素子の設定瞳距離Ｄｓが同じ場合である。この場合は、第１瞳部分領域５０１と第２瞳部分領域５０２により、撮影光学系の射出瞳４００が、概ね、均等に瞳分割される。
【００４８】
これに対して、図８（ｂ）に示した撮影光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより短い場合、撮像素子の周辺像高では、撮影光学系の射出瞳と撮像素子の入射瞳の瞳ずれを生じ、撮影光学系の射出瞳４００が、不均一に瞳分割されてしまう。同様に、図８（ｃ）に示した撮影光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子の設定瞳距離Ｄｓより長い場合、撮像素子の周辺像高では、撮影光学系の射出瞳と撮像素子の入射瞳の瞳ずれを生じ、撮影光学系の射出瞳４００が、不均一に瞳分割されてしまう。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の強度も不均一になり、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のいずれか一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなるシェーディングが生じる。
【００４９】
図７のステップＳ１３０では、焦点検出領域の像高と、撮像レンズ（結像光学系）のＦ値、射出瞳距離に応じて、第１焦点検出信号の第１シェーディング補正係数と、第２焦点検出信号の第２シェーディング補正係数を、それぞれ生成する。第１シェーディング補正係数を第１焦点検出信号に乗算し、第２シェーディング補正係数を第２焦点検出信号に乗算して、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号のシェーディング補正処理（光学補正処理）を行う。
【００５０】
位相差方式の焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を基に、第１検出デフォーカス量の検出を行う。瞳ずれによるシェーディングが生じると第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）が低下する場合がある。よって、位相差方式の第１焦点検出では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号の相関（信号の一致度）を改善し、焦点検出性能を良好とするために、シェーディング補正を行う。
【００５１】
図７のステップＳ１４０では、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号に、第１フィルター処理を行う。本実施例１の第１フィルター処理の通過帯域例を、図９の実線で示す。本実施例１では、位相差方式の第１焦点検出により、大デフォーカス状態での焦点検出を行うため、第１フィルター処理の通過帯域は低周波帯域を含むように構成される。必要に応じて、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、第１焦点検出時の第１フィルター処理の通過帯域を、図９の１点鎖線のように、より高周波帯域に調整しても良い。
【００５２】
次に、図７のステップＳ１５０では、第１フィルター処理後の第１焦点検出信号と第２焦点検出信号を相対的に瞳分割方向にシフトさせる第１シフト処理を行い、信号の一致度を表す相関量（第１評価値）を算出する。
【００５３】
第１フィルター処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２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。第１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（第１評価値）ＣＯＲは、式（１）により算出される。
【００５４】
【数１】
0006628510.tif 000002
【００５５】
シフト量ｓ１の第１シフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ−ｓ１番目の第２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（第１評価値）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（第１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。
【００５６】
ステップＳ１６０では、デフォーカス量算出部１２１ａにおいて、相関量（第１評価値）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第１変換係数Ｋ１をかけて、第１検出デフォーカス量（Ｄｅｆ１）を検出する。このように、ＣＰＵ１２１において、デフォーカス量算出部１２１ａは、撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段として機能する。
[動画ＡＦアルゴリズム]
次に、以上説明した焦点検出方式を用いて動画撮影の際にＡＦする時のアルゴリズムについて説明する。
【００５７】
動画撮影時には、静止画撮影時のように逸早くピントを合わせるＡＦ制御ではなく、フォーカスレンズの駆動の品位の良いＡＦ制御が求められる。動画撮影では、ＡＦによるフォーカシング動作による映像の見え方そのものが記録されるため、ピントの合う早さよりもむしろ、フォーカシング動作の品位が重要とされるからである。品位を高めるための制御の一つとして、常にフォーカスレンズを駆動し続けずに被写体にピントが合った時点でフォーカスレンズを停止させ、その後、被写体が変わった、ボケたと判断するまでフォーカスレンズ駆動を再開させないという制御がある。例えば、フォーカスレンズを停止させずに駆動し続けた場合、不用意に低コントラスト部のような焦点検出精度の悪い被写体を測距したときや、他被写体の横切りが発生した場合などに、不用意にレンズを駆動してボケてしまい動画の品位を悪くしてしまう。そのため動画撮影時には、被写体に合焦したと判断した際には一度レンズ駆動を停止し、再度被写体が変化したかを判定してレンズ駆動を再起動するように制御することで、無駄なレンズ駆動を抑えて品位を高めることができる。
【００５８】
上記フォーカスレンズの停止判定をする際、被写体が動体であるか否かを判断してからフォーカスレンズの停止判定をするように制御するのが望ましい。被写体が動体であるか否かを判断する方法として、例えばデフォーカス量が所定値以上であればレンズ駆動は停止させず、所定値未満のデフォーカス量を一定回数検出したら被写体が静止していると判定する方法が挙げられる。しかし、被写体の動きが遅かったり、定速であったりすると、ＡＦ追従がしやすいため、ＡＦ追従中にレンズ駆動を禁止してしまうおそれがある。
【００５９】
図１０はＡＦ追従中にデフォーカスが小さくてレンズ駆動を禁止してしまう様子を説明した図である。横軸は時間（補助目盛は一定間隔で引かれている）、縦軸はレンズ座標、実線は被写体位置（目標レンズ位置）、点線は合焦判定の境界線、一点鎖線はレンズ位置を表している。図１０の例では、レンズ位置が合焦領域内に４回入った場合にレンズ駆動を禁止し、合焦領域外に２回出た場合にレンズ駆動を再開している。
【００６０】
図１０の流れを、順を追って説明する。時刻ｔ１までは合焦領域に入っているためレンズ駆動は禁止されている。時刻ｔ１からｔ２の間でレンズが合焦領域外に２回いることが検出されるため、時刻ｔ２からレンズ駆動が再開される。レンズ駆動が再開されたことにより、時刻ｔ２からｔ３の間にデフォーカスが小さくなる。時刻ｔ３からｔ４でレンズが合焦領域内に４回に入るため、時刻ｔ４で合焦状態であると判定し、レンズ駆動を禁止する。時刻ｔ４からｔ５で合焦領域外にレンズが２回いることが検出されるため、時刻ｔ５でレンズ駆動が再開される。このように、デフォーカス状態だけを見てレンズ駆動の禁止判定を行うと、被写体が動いているにもかかわらず、意図せずレンズ駆動が禁止され、記録された動画の品位が低下してしまう。このように、デフォーカスだけを見てレンズ駆動の禁止判定を行うと、動画の品位を低下させてしまう場合がある。
【００６１】
そこで、上記課題を解決する方法として、レンズ駆動量とデフォーカス量を用いて被写体の動きを検知する方法が有効である。レンズ駆動量とデフォーカス量はそれぞれ異なる性質のパラメータであるため、これらを用いてレンズ駆動禁止判定を行うためには換算する必要がある。換算として好適な方法は、像面でのデフォーカス量の変化量である。なぜなら、動画の品位はボケ味の変化量が自然であるか否かで決まるからである。
【００６２】
レンズ駆動量はレンズ敏感度を用いてデフォーカス量に換算できる。よって、ある時間ｔにおける被写体の動きを表す評価値Ｖとしては、デフォーカス変化量ΔＤｅｆと、レンズ駆動量Ｐと、レンズ敏感度Ｋ、を用いて下記の式にて表わされる。レンズ敏感度は、デフォーカス量とレンズの移動量の関係を表すパラメータである。ノイズ対策など必要に応じて複数の時刻におけるデフォーカス量やレンズ駆動量を用いても良い。
【００６３】
【数２】
0006628510.tif 000003
【００６４】
【数３】
0006628510.tif 000004
【００６５】
よって、評価値Ｖを用いてＡＦ追従を停止するか否かを判定する際には、評価値Ｖが所定値以内である（所定値より小さい）場合は、像面でのボケの変化量が小さいことを意味するのでＡＦ追従を停止する、とすれば良い。ただし、レンズによってはレンズ敏感度が大きく、最低駆動量だけ動かしただけでデフォーカス量の変化が大きすぎる場合があるため、その場合はレンズ駆動量用に、別途ＡＦ追従判定閾値を設けても良い。また、評価値Ｖの所定値を撮影条件（被写体距離等）に応じて変更するようにしてもよい。
【００６６】
図１１は、デフォーカス量とレンズ駆動量を用いてＡＦ追従の停止判定を行う場合のフローである。このフローは、主にＣＰＵ１２１（内部の各構成）によって行われる。
【００６７】
ステップＳ１１０１で、デフォーカス量算出部１２１ａは、図７で説明した所定手順を経て、デフォーカス量を算出する。
【００６８】
ステップＳ１１０２で、記憶部（メモリ）１２１ｆは、ステップＳ１１０１で算出したデフォーカス量を記憶する。更新のタイミングは、ＡＦ追従停止判定に用いるデフォーカス量の履歴の回数に応じて適宜行う。
【００６９】
ステップＳ１１０３で、駆動量算出部１２１ｂは、ステップＳ１１０１で算出したデフォーカス量をもとにレンズ駆動量を算出する。このように、駆動量算出部１２１ｂは、ステップＳ１１０１で算出したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量（撮影光学系の駆動量）を算出する駆動量算出手段として機能する。
【００７０】
ステップＳ１１０４で、記憶部１２１ｆは、ステップＳ１１０３で算出したレンズ駆動量を記憶する。更新のタイミングは、ＡＦ追従停止判定に用いるレンズ駆動量の履歴の回数に応じて適宜行う。このように、記憶部１２１ｆは、算出したデフォーカス量およびレンズ駆動量を記憶する記憶手段として機能する。
【００７１】
ステップＳ１１０５で、合焦判定部１２１ｃは、ステップＳ１１０２で記憶したＤｅｆ情報を見て、合焦状態であるか否かを確認し、レンズ駆動判定する。このように、合焦判定部１２１ｃは、Ｄｅｆ情報（記憶したデフォーカス量）から撮影光学系が合焦状態であるか否かを判定する合焦判定手段として機能する。合焦状態でなければステップＳ１１０６へ進み、合焦状態であればステップＳ１１０７へ進む。ここで、合焦判定部１２１ｃは、デフォーカス量が閾値より小さいことを複数回検出した場合に合焦状態であると判定する。
【００７２】
ステップＳ１１０６で、フォーカス駆動回路１２６およびフォーカスアクチュエータ１１４は、ステップＳ１１０３で算出したレンズ駆動量をもとにレンズ駆動を行う。このように、フォーカス駆動回路１２６およびフォーカスアクチュエータ１１４は、駆動量算出部１２１ｂにより算出されたレンズ駆動量に基づいて第３レンズ群１０５を駆動する駆動手段として機能する。
【００７３】
ステップＳ１１０７で、動体判定部１２１ｄは、必要な過去に算出されたデフォーカス量、および、レンズ駆動量を読みだす。
【００７４】
そして、ステップＳ１１０８で、ステップＳ１１０１で算出したデフォーカス量Ｄｅｆと、ステップＳ１１０３で算出したレンズ駆動量Ｐと、ステップＳ１１０７で読みだしたデフォーカス量Ｄｅｆ’・レンズ駆動量Ｐ’と、を用いて評価値Ｖを算出する。具体的に、動体判定部１２１ｄは、今回（第１時間に）検出されたＤｅｆ（第１デフォーカス量）と前回（第１時間よりも前の第２時間に）検出されたＤｅｆ’（第２デフォーカス量）との差から算出されるデフォーカス変化量を算出する。また、Ｄｅｆ’（第２デフォーカス量）に基づいて算出されたレンズ駆動量にレンズ敏感度を乗じてデフォーカス換算された換算量を算出する。そして、算出したデフォーカス変化量と換算量とを加算して評価値Ｖを算出する。
【００７５】
ステップＳ１１０９で、動体判定部１２１ｄは、ステップＳ１１０９で算出したＶが所定閾値を超えているかどうかを判定する。Ｖが所定値以上（所定値より大きい場合）であれば被写体が動体であると判定されＡＦ追従を継続するためステップＳ１１０６へ進む。Ｖが所定値未満（所定値より小さい場合）であれば、被写体の変化量が少ないため被写体が動体でないと判定され、ステップＳ１１１０へ進む。このように、動体判定部１２１ｄは、デフォーカス量とレンズ駆動量とにより算出された評価値Ｖに基づいて、被写体が動体であるか否かを判定する動体判定手段として機能する。また、動体判定部１２１ｄは、ステップＳ１１０５のＹｅｓを経て実行されるように、合焦判定部１２１ｃにより合焦状態であると判定された場合に、被写体が動体であるか否かを判定する。
【００７６】
ステップＳ１１１０で、制御部１２１ｅは、ステップＳ１１０９で動体でないと判定された場合、レンズ駆動を禁止（停止）する。また、ステップＳ１１０９で動体であると判定された場合、ステップＳ１１０６に進むように制御してレンズ駆動を許可（再開または継続）する。このように、制御部１２１ｅは、撮影光学系が合焦状態、かつ、被写体が動体でないと判定された場合にレンズ駆動を禁止（停止）し、合焦状態、かつ、被写体が動体であると判定された場合にレンズ駆動を許可（再開または継続）する制御手段として機能する。
【００７７】
以上のように、デフォーカス量と、レンズ駆動量を用いてＡＦ追従の停止判定を行うことで、適切にレンズ駆動を行い、品位の良い動画ＡＦを実現することが可能となる。
【００７８】
予測サーボＡＦにおける動体予測においても本件のように、デフォーカス量とレンズ駆動量を用いて未来のデフォーカス量を精度良く予測する技術がある。しかしながら被写体速度が遅い場合、予測サーボＡＦはノイズの影響で逆に悪さをしてしまう可能性が高いため、通常は使用しないことが多い。対して、動画ＡＦにおけるレンズ駆動は、低速な被写体に対して動いているか動いていないかを判定し、レンズ駆動の停止判定を正確に行い、滑らかにレンズ駆動制御をすることが重要である。そのため、デフォーカス量とレンズ駆動量を用いてレンズ駆動判定を行う本件で示した技術は、低速な被写体に対して特に効果を発揮する技術である。ただし、本件と予測サーボＡＦは排他的なものではなく、低速な被写体に強いアルゴルを採用した予測サーボＡＦと組み合わせることで、より応答性良くレンズ駆動判定を行うことが可能となる。
【００７９】
本発明によれば、レンズ駆動禁止判定を適切に行い、滑らかなＡＦ追従が可能な（滑らかなレンズ駆動制御が可能な）焦点調節装置の制御装置および撮像装置を提供することができる。そのため、動画撮影時のオートフォーカスに有利な焦点調節装置の制御装置および撮像装置を提供することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
例えば、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。
【００８２】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するための手順が記述されたコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
【００８３】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。
【００８４】
また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、撮影光学系の焦点を調節する焦点調節装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１２１ａ  デフォーカス量算出部
１２１ｂ  駆動量算出部
１２１ｃ  合焦判定部
１２１ｄ  動体判定部
１２１ｅ  制御部
【図１】
0006628510.tif 000005
【図２】
0006628510.tif 000006
【図３】
0006628510.tif 000007
【図４】
0006628510.tif 000008
【図５】
0006628510.tif 000009
【図６】
0006628510.tif 000010
【図７】
0006628510.tif 000011
【図８】
0006628510.tif 000012
【図９】
0006628510.tif 000013
【図１０】
0006628510.tif 000014
【図１１】
0006628510.tif 000015