(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、当該光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づいて複数の画像データを所定のフレームレートで取得する画像取得手段と、
光源のフリッカー周波数を検出する周波数検出手段と、
前記周波数検出手段によってフリッカー周波数Ｌが検出された場合に、前記所定のフレームレートを、前記フリッカー周波数Ｌにｎ（ｎは４以上である２の倍数）を乗じた値に設定する設定手段と、
前記画像取得手段によって時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出する評価値算出手段と、
前記複数の合焦評価値に基づいて前記光学レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と
を有する合焦制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで加算画像データを生成し、当該加算画像データに基づいて前記１つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで平均画像データを生成し、当該平均画像データに基づいて前記１つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データに基づいて、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の予備評価値を加算することで前記１つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データに基づいて、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の予備評価値の平均値を前記１つの合焦評価値として算出する合焦制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の合焦制御装置であって、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データが、
２フレームの画像データである合焦制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の合焦制御装置であって、
前記ｎ／２フレーム分以上の画像データが、
前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された３以上の画像データであり、
前記評価値算出手段が、
前記３以上の画像データを用いた補間処理によって、前記３以上の画像データに対応する３以上の合焦評価値を算出することで、前記複数の合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記設定手段によって前記所定のフレームレートがフリッカー周波数Ｌに４を乗じた値に設定され、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された第１、第２、及び第３の画像データのうち前記第２の画像データの輝度が最小である場合に、前記第１から第３の画像データを用いた補間処理によって前記第２の画像データに対する合焦評価値を算出しつつ、前記第１から第３の画像データにそれぞれ対応する３つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の合焦制御装置であって、
前記評価値算出手段が、
前記第１から第３の画像データについて第１から第３の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第１から第３の予備評価値に基づく補間処理によって、前記第２の画像データに対する合焦評価値を算出する合焦制御装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の合焦制御装置であって、
位相差方式を用いて前記光学レンズの合焦位置を検出する位相差合焦検出手段と、
前記位相差合焦検出手段による前記光学レンズの合焦位置の検出前に、前記周波数検出手段によって光源のフリッカー周波数を検出するように制御する検出制御手段と
を更に有し、
前記位相差合焦検出手段を用いた位相差合焦制御と、前記合焦位置検出手段を用いたコントラスト合焦制御とが並行して実行される合焦制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の合焦制御装置であって、
前記被写体からの光を、前記画像取得手段及び前記位相差合焦検出手段に対してそれぞれ導く第１及び第２の光路に分割する光分割手段
を更に有する合焦制御装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の合焦制御装置であって、
前記コントラスト合焦制御を行うコントラスト合焦検出手段が、
前記位相差合焦検出手段に係る合焦面とは相対的に異なる光学的な位置に合焦面を有し、
前記合焦制御装置が、
前記位相差合焦制御の開始後に、前記コントラスト合焦制御を開始するように制御するタイミング制御手段
を更に有する合焦制御装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の合焦制御装置を搭載した撮像装置。
【請求項１４】
(a)光源のフリッカー周波数を検出するステップと、
(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Ｌが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Ｌにｎ（ｎは４以上である２の倍数）を乗じた値に設定するステップと、
(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、
(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、
(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップと
を有する合焦制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における合焦制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、銀塩カメラ等の撮像装置で実施されるオートフォーカス（ＡＦ）制御としては、いわゆる位相差方式を採用したものが多かった。しかし、この位相差方式のＡＦ制御は、特に小さなＦナンバーでの撮影においては、精度が良くないことが知られている。
【０００３】
一方、近年では、デジタルカメラの登場とともに、いわゆるコントラスト方式（山登り方式）のＡＦ制御が採用された撮像装置が広く普及している。そして、一般に、コントラスト方式のＡＦ制御（コントラストＡＦ制御）の方が、位相差方式のＡＦ制御（位相差ＡＦ制御）よりもＡＦ精度が高いことが知られている。
【０００４】
そこで、位相差ＡＦ制御とコントラストＡＦ制御とを併用することで、ＡＦ精度の向上を図ることが考えられる。
【０００５】
ところが、蛍光灯等の光源下では、いわゆるフリッカーによって光量の変動が生じるため、コントラストＡＦ制御において画像を取得するタイミングにより、合焦状態を評価する評価値のピーク形状が崩れてしまい、結果として、合焦精度の低下を招く。
【０００６】
このような問題に対して、フリッカーの周期と画像の読み出し周期との最小公倍数の周期でサンプリング（画像の取得）を行うことで、コントラストＡＦ制御におけるＡＦ精度の向上を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３２４６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１で提案された技術では、フリッカーの周期よりも短い周期でサンプリングを行うことができず、ＡＦ制御に長時間を要してしまう。
【０００９】
また、上述したように位相差ＡＦ制御とコントラストＡＦ制御とを併用することを考えた場合、位相差ＡＦ制御では、フォーカスレンズを高速で移動させるため、この動作と並行してコントラストＡＦ制御を行う場合には、短い周期（例えば、２００ｆｐｓ等）でサンプリングを行わなければ、ＡＦ精度を確保することができない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、当該光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づいて複数の画像データを所定のフレームレートで取得する画像取得手段と、光源のフリッカー周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段によってフリッカー周波数Ｌが検出された場合に、前記所定のフレームレートを、前記フリッカー周波数Ｌにｎ（ｎは４以上である２の倍数）を乗じた値に設定する設定手段と、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出する評価値算出手段と、前記複数の合焦評価値に基づいて前記光学レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを設けるようにした。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで加算画像データを生成し、当該加算画像データに基づいて前記１つの合焦評価値を算出する。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで平均画像データを生成し、当該平均画像データに基づいて前記１つの合焦評価値を算出する。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データに基づいて、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の予備評価値を加算することで前記１つの合焦評価値を算出する。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項１に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データに基づいて、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の予備評価値の平均値を前記１つの合焦評価値として算出する。
【００１６】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の合焦制御装置であって、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データが、２フレームの画像データである。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載の合焦制御装置であって、前記ｎ／２フレーム分以上の画像データが、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された３以上の画像データであり、前記評価値算出手段が、前記３以上の画像データを用いた補間処理によって、前記３以上の画像データに対応する３以上の合焦評価値を算出することで、前記複数の合焦評価値を算出する。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記設定手段によって前記所定のフレームレートがフリッカー周波数Ｌに４を乗じた値に設定され、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された第１、第２、及び第３の画像データのうち前記第２の画像データの輝度が最小である場合に、前記第１から第３の画像データを用いた補間処理によって前記第２の画像データに対する合焦評価値を算出しつつ、前記第１から第３の画像データにそれぞれ対応する３つの合焦評価値を算出する。
【００１９】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記第１から第３の画像データについて第１から第３の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第１から第３の予備評価値に基づく補間処理によって、前記第２の画像データに対する合焦評価値を算出する。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の合焦制御装置であって、位相差方式を用いて前記光学レンズの合焦位置を検出する位相差合焦検出手段と、前記位相差合焦検出手段による前記光学レンズの合焦位置の検出前に、前記周波数検出手段によって光源のフリッカー周波数を検出するように制御する検出制御手段とを更に有し、前記位相差合焦検出手段を用いた位相差合焦制御と、前記合焦位置検出手段を用いたコントラスト合焦制御とが並行して実行される。
【００２１】
また、請求項１１の発明は、請求項１０に記載の合焦制御装置であって、前記被写体からの光を、前記画像取得手段及び前記位相差合焦検出手段に対してそれぞれ導く第１及び第２の光路に分割する光分割手段を更に有する。
【００２２】
また、請求項１２の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の合焦制御装置であって、前記コントラスト合焦制御を行うコントラスト合焦検出手段が、前記位相差合焦検出手段に係る合焦面とは相対的に異なる光学的な位置に合焦面を有し、前記合焦制御装置が、前記位相差合焦制御の開始後に、前記コントラスト合焦制御を開始するように制御するタイミング制御手段を更に有する。
【００２３】
また、請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の合焦制御装置を搭載した撮像装置である。
【００２４】
また、請求項１４の発明は、(a)光源のフリッカー周波数を検出するステップと、(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Ｌが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Ｌにｎ（ｎは４以上である２の倍数）を乗じた値に設定するステップと、(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップとを設けるようにした。
【００２５】
また、請求項１５の発明は、撮像装置における合焦制御方法であって、(a)光源のフリッカー周波数を検出するステップと、(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Ｌが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Ｌにｎ（ｎは２の倍数）を乗じた値に設定するステップと、(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得された２以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１から請求項１２のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、複数の合焦評価値を算出して、当該複数の合焦評価値に基づいて光学レンズの合焦位置を検出するような構成を採用することで、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストＡＦ制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
【００２８】
また、請求項２に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで１つの画像データを生成し、当該１つの画像データに基づいて１つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
【００２９】
また、請求項３に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで１つの画像データを生成し、当該１つの画像データに基づいて１つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
【００３０】
また、請求項４に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上の画像データに基づいて、ｎ／２フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の評価値を予備的に算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の評価値を加算することで１つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分以上についての予備的な評価値の平均値を１つの合焦評価値として算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
【００３２】
また、請求項６に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定した場合に、時間的に連続して取得された２フレームの画像データを用いて１つの合焦評価値を算出しつつ、複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を算出して、当該複数の合焦評価値に基づいて光学レンズの合焦位置を検出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
【００３３】
また、請求項７から請求項９のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数のｎ倍（ｎは４以上である２の倍数）に設定した場合に、時間的に連続して取得された３以上の画像データを用いた補間処理によって、当該３以上の画像データにそれぞれ対応する３以上の合焦評価値を算出することで、複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を算出するような構成により、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。
【００３４】
また、請求項８及び請求項９のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定するとともに、時間的に連続して取得された第１から第３の画像データのうち第２の画像データの輝度が最小である場合に、第１から第３の画像データを用いた補間処理によって、第２の画像データに対する合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因して生じる光量の低下を考慮した合焦評価値を算出することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。
【００３５】
また、請求項９に記載の発明によれば、第１から第３の画像データについて第１から第３の予備的な評価値をそれぞれ算出し、当該第１から第３の予備的な評価値に基づく補間処理によって、第２の画像データに対する合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動による評価値の低下を補正することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。
【００３６】
また、請求項１０に記載の発明によれば、位相差方式による合焦位置の検出前に、光源のフリッカー周波数を検出し、位相差方式の合焦制御とコントラスト方式の合焦制御とを並行して実施するような構成を採用することで、例えば、位相差方式の合焦制御によって光学レンズを合焦位置近傍まで短時間で駆動させるとともに、コントラスト方式の合焦制御によって合焦制御の精度を確保することができるため、フリッカー周波数に応じた高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。
【００３７】
また、請求項１１に記載の発明によれば、被写体からの光を２つの光路に分割して、分割された各光を用いて位相差方式の合焦制御とコントラスト方式の合焦制御とを並行して実施することで、高速かつ精度の良い合焦制御が可能となる。
【００３８】
また、請求項１２に記載の発明によれば、位相差方式及びコントラスト方式の合焦検出に係る合焦面の光学的な位置を相互に異ならせ、位相差方式の合焦制御の開始後に、コントラスト方式の合焦制御が開始される構成により、同時に２つの合焦制御が行われ、位相差方式の合焦制御による合焦状態の実現前に、コントラスト方式の合焦制御によってフォーカスレンズのレンズ合焦位置を検出することができるため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。また、例えば、フォーカスレンズを逆向きに移動させることなく合焦制御を行うことができるため、バックラッシュの問題の発生を防止することができる。更に、例えば、ファインダ等を介して視認される被写体が、ぼけた状態から合焦状態へとスムーズに変化するような合焦制御を行うことができるため、合焦フィーリングを向上させることができる。
【００３９】
また、請求項１３に記載の発明によれば、請求項１から請求項１２に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【００４０】
また、請求項１４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
一般に、蛍光灯を光源とした場合、蛍光灯は非常に短い周期で明滅するため、蛍光灯から発せられる光の量（光量）には揺らぎ（以下「フリッカー」とも称する）が生じる。例えば、日本国では、電源の周波数として５０Ｈｚ及び６０Ｈｚが採用されているため、フリッカーの周波数（以下「フリッカー周波数」とも称する）が５０Ｈｚである場合と、６０Ｈｚである場合とがある。
【００４３】
そして、コントラスト方式のオートフォーカス制御（以下「コントラストＡＦ制御」と称する）を行う際に一定のタイミングで被写体の合焦状態を評価する値（以下、適宜「ＡＦ評価値」又は「合焦評価値」と称する）を算出すると、フリッカーに起因して、ＡＦ評価値のピーク形状が崩れてしまい、ＡＦ制御の精度が低下する。
【００４４】
このような問題を解決するために、本発明の実施形態に係る撮像装置１では、フリッカー周波数が検出された場合には、当該フリッカー周波数に応じたタイミングで画像データのサンプリングを行うとともに、サンプリング間隔に応じたＡＦ評価値の算出方法を採用している。
【００４５】
＜撮像装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の概略構成を示す断面模式図である。
【００４６】
図１に示すように、撮像装置１は、いわゆる一眼レフ方式のデジタルカメラとして構成され、被写体からの光を撮影レンズユニット２を介して撮像装置本体３００に導くことで、被写体に係る撮影画像データ（撮影画像）を得ることができる。撮像装置本体３００には、撮像装置１においてオートフォーカス（ＡＦ）制御を行うためのユニット（以下「ＡＦ制御ユニット」とも「合焦制御装置」とも称する）１００が搭載されている。また、撮影レンズユニット２には、撮影レンズユニット２の光軸Ｌ上において、ＡＦ制御を実現するためのレンズ（フォーカスレンズ）を含む複数の撮影レンズからなるレンズ群が配設される。
【００４７】
図２は、撮像装置１の構成うちのＡＦ制御ユニット１００に係る構成に着目した模式図である。
【００４８】
ＡＦ制御ユニット１００は、主に、主ミラー１０、サブミラー２０、シャッター機構４、撮像素子であるＣ−ＭＯＳセンサ（以下「Ｃ−ＭＯＳ」と略する）５、及び位相差ＡＦモジュール３を備えて構成される。
【００４９】
主ミラー１０は、ハーフミラーにより構成され、被写体からの光の一部を撮像装置本体３００の上部に向けて反射することで反射光（以下「第１反射光」とも称する）をファインダー光学系に導く。具体的には、主ミラー１０は、被写体からの光を反射することで、ファインダー焦点板６に被写体像を投影する。この被写体像はペンタプリズム７によって正立像化され、接眼レンズ８を介してユーザーが被写体像の状況を確認することができる。また、主ミラー１０は、サブミラー２０に向けて被写体からの光の一部を透過させる。
【００５０】
サブミラー２０は、ハーフミラーにより構成され、被写体からの光のうち、主ミラー１０を透過した光（以下「第１透過光」とも称する）を撮像装置本体３００の下部に向けて反射することで、位相差ＡＦモジュール３に導く。その一方で、サブミラー２０は、Ｃ−ＭＯＳ５に向けて第１透過光の一部を透過させる。つまり、サブミラー２０は、被写体からの光を位相差ＡＦモジュール３とＣ−ＭＯＳ５とにそれぞれ導く２つの光路に分割する（分岐させる）。
【００５１】
位相差ＡＦモジュール３は、位相差方式を用いた合焦検出を行うユニットである。位相差ＡＦモジュール３は、コンデンサーレンズ３ａ、ミラー３ｂ、セパレータレンズ３ｃ、及び位相差検出用素子３ｄを備える。
【００５２】
コンデンサーレンズ３ａは、サブミラー２０によって反射された光（以下「第２反射光」とも称する）を位相差ＡＦモジュール３内部に導く。ミラー３ｂは、第２反射光をセパレータレンズ３ｃ側に向けて屈曲させる。セパレータレンズ３ｃは、位相差の検出を行う為の瞳分割用のレンズであり、第２反射光を瞳分割して、位相差検出用素子３ｄに投影させる。
【００５３】
図３から図５は、位相差方式の合焦制御の原理を説明するための図である。位相差方式の合焦制御では、図３から図５に示すように、合焦させたい被写体の表面（被写体面）ＰＰから発せられた光ＦＦを、撮影レンズユニット２、コンデンサーレンズ３ａ、及びセパレータレンズ３ｃを介して、位相差検出用素子３ｄに導く。このとき位相差検出用素子３ｄで検出される２つの被写体像の位相差、すなわち像間隔の変位量を測定してデフォーカス量を求める。ここでは、後述する撮像ホーム位置に設定されたＣ−ＭＯＳ５の撮像面と等価な面（以下「撮像等価面」とも称する）ＦＰで合焦するようにデフォーカス量が求められる。つまり、撮像等価面ＦＰは、位相差方式のＡＦ制御（以下「位相差ＡＦ制御」と称する）によって合焦状態の被写体像が結像される面（以下「第１合焦面」とも称する）として構成される。
【００５４】
なお、例えば、図３に示すように被写体に対して合焦している場合には、像間隔が位相差ＡＦモジュール３の設計時に決められた所定値となるが、図４に示すように前ピンなら像間隔が狭くなり、図５に示すように後ピンであれば像間隔が広くなる。
【００５５】
シャッター機構４は、サブミラー２０を透過した光（以下「第２透過光」とも称する）の光路を開放／遮断することが可能であり、光路を開放することで、第２透過光をＣ−ＭＯＳ５上に照射させ、被写体像をＣ−ＭＯＳ５上に投影させる。
【００５６】
Ｃ−ＭＯＳ５は、被写体からの光のうちの第２透過光を受け付けることで画像信号を得る。Ｃ−ＭＯＳ５によって得られる画像信号は、記録用の撮影画像データを生成するために使用される一方、記録用の撮影画像データを取得する動作（本撮影動作）前に、いわゆるコントラスト方式のＡＦ制御（コントラストＡＦ制御）を行うためにも使用される。Ｃ−ＭＯＳ５の受光面（撮像面）は、コントラストＡＦ制御によって合焦状態の被写体像が結像される面（以下「第２合焦面」とも称する）として構成される。
【００５７】
また、Ｃ−ＭＯＳ５は、撮像装置本体３００に対して移動可能に保持されているため、第２透過光の光軸Ｌに沿って前後に移動可能である。このＣ−ＭＯＳ５の前後移動により、第１合焦面の光学的な位置に対して第２合焦面の光学的な位置が相互に異なる位置へと設定される。
【００５８】
なお、ここで言う「光学的な位置が相互に異なる」とは、第１合焦面において被写体像が合焦状態となるときに、第２合焦面において被写体像が合焦状態にはならないことを示しており、更に、第２合焦面において被写体像が合焦状態となるときに、第１合焦面において被写体像が合焦状態にはならないことを示している。
【００５９】
＜撮像装置の機能構成＞
図６は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１の機能構成を例示するブロック図である。
【００６０】
図６に示すように、撮像装置１は、撮影レンズユニット２、位相差ＡＦモジュール３、Ｃ−ＭＯＳ５、ミラー機構１０ａ、サブミラー機構２０ａ、制御部１０１、レンズ位置検出部２０１、操作部ＯＰ、Ｃ−ＭＯＳ移動制御部１５０、フォーカス制御部１３０、信号処理回路５００、及びＡＦ回路６００等を備える。
【００６１】
撮影レンズユニット２は、Ｃ−ＭＯＳ５で取得される画像信号において被写体が鮮鋭な状態となるような合焦状態を実現するための光学レンズ（フォーカスレンズ）２ａ等を備える。フォーカスレンズ２ａは、レンズの光軸に沿って前後に移動可能であり、フォーカス制御部１３０からの制御信号に応答してモータＭ１が駆動することで、フォーカスレンズ２ａのレンズ位置が移動される。フォーカス制御部１３０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。また、フォーカスレンズ２ａの位置は、レンズ位置検出部２０１によって検出され、フォーカスレンズ２ａの位置を示すデータが制御部１０１に送られる。
【００６２】
ミラー機構１０ａは、被写体からの光の経路（光路）から退避可能な主ミラー１０を含む機構であり、ミラー制御部１１０からの制御信号に応答してモータＭ２が駆動することで、主ミラー１０が光路から退避した状態（ミラーアップ状態）または光路を遮断した状態（ミラーダウン状態）に設定される。ミラー制御部１１０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
【００６３】
サブミラー機構２０ａは、被写体からの光の経路から退避可能なサブミラー２０を含む機構であり、サブミラー制御部１２０からの制御信号に応答してモータＭ５が駆動することで、サブミラー２０が光路から退避した状態（ミラーアップ状態）または光路を遮断した状態（ミラーダウン状態）に設定される。サブミラー制御部１２０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
【００６４】
シャッター機構４は、被写体からの光の経路を遮断／開放可能な機構であり、シャッタ制御部１４０からの制御信号に応答してモータＭ３が駆動することで、シャッター機構４が開閉する。シャッタ制御部１４０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
【００６５】
Ｃ−ＭＯＳ５は、撮像（光電変換）を行い、撮像画像に係る画像信号を生成する。Ｃ−ＭＯＳ５は、タイミング制御回路１７０から入力される駆動制御信号（蓄積開始信号・蓄積終了信号）に応答して、受光面に結像された被写体像の露光（光電変換による電荷蓄積）を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成する。
【００６６】
更に、Ｃ−ＭＯＳ５は、タイミング制御回路１７０から入力される読出制御信号に応答して、当該画像信号を信号処理部５１へ出力する。
【００６７】
タイミング制御回路１７０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて各種制御信号を生成する。後述するコントラストＡＦ制御部１０５によって光源が光量（光源光量）に揺らぎ（フリッカー）を生じていない光源（非フリッカー光源）であると認識された場合、及びフリッカー周波数が５０Ｈｚであると認識された場合には、Ｃ−ＭＯＳ５から第１の所定周期（ここでは、２００ｆｐｓ）で画像信号が出力されるように、タイミング制御回路１７０からＣ−ＭＯＳ５に対して制御信号が出力される。
【００６８】
一方、コントラストＡＦ制御部１０５によって、光源がフリッカーを生じている光源（フリッカー光源）であり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚであると認識された場合には、Ｃ−ＭＯＳ５から第２の所定周期（ここでは、２４０ｆｐｓ）で画像信号が出力されるように、タイミング制御回路１７０からＣ−ＭＯＳ５に対して制御信号が出力される。
【００６９】
また、タイミング制御回路１７０からのタイミング信号（同期信号）は、信号処理部５１及びＡ／Ｄ変換回路５２に入力される。
【００７０】
また、Ｃ−ＭＯＳ５は、Ｃ−ＭＯＳ駆動機構５ａによって被写体からの光の光軸に沿って前後に移動する。Ｃ−ＭＯＳ駆動機構５ａは、Ｃ−ＭＯＳ移動制御部１５０からの制御信号に応答してモータＭ４が駆動することで、Ｃ−ＭＯＳ５を、被写体からの光の光軸に沿って前後に移動する。Ｃ−ＭＯＳ移動制御部１５０は、制御部１０１から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
【００７１】
信号処理部５１は、Ｃ−ＭＯＳ５から与えられる画像信号に所定のアナログ信号処理を行い、処理後の画像信号はＡ／Ｄ変換回路５２によってデジタル画像データ（画像データ）に変換される。この画像データは、信号処理回路５００に入力されるとともに、コントラストＡＦ制御のためにＡＦ回路６００に対しても適時与えられる。
【００７２】
信号処理回路５００は、Ａ／Ｄ変換回路５２から入力される画像データに対してデジタル信号処理を行い、撮像画像に係る画像データを生成する。信号処理回路５００における信号処理は、画像信号を構成する画素信号ごとに行われる。信号処理回路５００は、黒レベル補正回路５３、ホワイトバランス（ＷＢ）回路５４、γ補正回路５５及び画像メモリ５６を備える。これらの構成のうち、黒レベル補正回路５３、ホワイトバランス（ＷＢ）回路５４およびγ補正回路５５は、デジタル信号処理を行う。
【００７３】
黒レベル補正回路５３は、Ａ／Ｄ変換回路５２が出力した画像データを構成する各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正する。ＷＢ回路５４は、画像のホワイトバランス調整を行う。γ補正回路５５は、撮像画像の階調変換を行う。画像メモリ５６は、生成された画像データを一時的に記憶するための、高速アクセス可能な画像メモリであり、複数フレーム分の画像データを記憶可能な容量を有する。
【００７４】
ＡＦ回路６００は、コントラストＡＦ制御を行う際に、Ａ／Ｄ変換回路５２から、画像データの一部の領域（ＡＦエリア）に係る画像データを取得し、被写体の合焦状態を評価する値（ＡＦ評価値）を算出する。
【００７５】
後述するコントラストＡＦ制御部１０５によって光源が光量に揺らぎ（フリッカー）を生じていない光源（非フリッカー光源）であると検出された場合、ＡＦ回路６００では、ＡＦエリアに係る画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和をＡＦ評価値として算出する。
【００７６】
一方、コントラストＡＦ制御部１０５によってフリッカー周波数が検出された場合、ＡＦエリアに係る画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和（以下「予備評価値」とも称する）を算出し、時間的に連続して算出される２つの予備評価値の平均値をＡＦ評価値として算出する。
【００７７】
なお、ＡＦ回路６００におけるＡＦ評価値の算出方法の切り替えは、コントラストＡＦ制御部１０５の制御に基づいて行われる。ＡＦ回路６００で算出されたＡＦ評価値は、コントラストＡＦ制御部１０５に出力される。
【００７８】
制御部１０１は、主にＣＰＵ、メモリ、及びＲＯＭ等を備えて構成され、ＲＯＭ内に格納されるプログラムを読み出してＣＰＵで実行することで、各種機能や制御が実現される。具体的には、制御部１０１は、コントラストＡＦ制御を実行するための機能として、コントラストＡＦ制御部１０５を有し、位相差ＡＦ制御を実行するための機能として、位相差ＡＦ制御部１０６を有し、ＡＦ制御全体を統括制御する機能として、ＡＦ全体制御部１０７を有している。
【００７９】
コントラストＡＦ制御部１０５は、コントラストＡＦ制御を行う際に、光源の状態を認識する。すなわち、光源が非フリッカー光源であるか否か、光源がフリッカー光源であれば、フリッカー周波数を認識する。そして、光源の状態に応じて、Ｃ−ＭＯＳ５における画像信号（画像データ）の取得タイミング（フレームレート）を変更するとともに、ＡＦ評価値の算出方法を変更する。
【００８０】
また、コントラストＡＦ制御部１０５は、ＡＦ回路６００から入力される複数のＡＦ評価値について、ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ２ａのレンズ位置を被写体の合焦状態が実現される位置（レンズ合焦位置）として求める。更に、コントラストＡＦ制御部１０５は、求められたレンズ合焦位置に応じた制御信号をフォーカス制御部１３０に対して出力し、フォーカスレンズ２ａをレンズ合焦位置へ移動させる。
【００８１】
位相差ＡＦ制御部１０６は、位相差ＡＦ制御を行う際に、位相差ＡＦモジュール３における検出結果に基づいて、フォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置を検出する。そして、位相差ＡＦ制御部１０６は、適宜求められたレンズ合焦位置に応じた制御信号をフォーカス制御部１３０に対して出力し、フォーカスレンズ２ａをレンズ合焦位置へ移動させる。
【００８２】
ＡＦ全体制御部１０７は、コントラストＡＦ制御及び位相差ＡＦ制御を適宜実行させる。
【００８３】
操作部ＯＰは、シャッタースタートボタン（シャッターボタン）や各種ボタンやスイッチ等を備えて構成され、操作部ＯＰに対するユーザーの入力操作に応答して、制御部１０１が各種動作を実現する。なお、シャッターボタンは、半押し状態（Ｓ１状態）と全押し状態（Ｓ２状態）の２つの状態を検出可能な２段階検出ボタンである。なお、撮像装置１では、Ｓ１状態となると、ＡＦ制御を含む本撮影動作のための準備動作が行われ、更にＳ２状態となると、本撮影動作が行われる。
【００８４】
画像メモリ５６に一時記憶される画像データは、制御部１０１によって適宜ＶＲＡＭ１０２に転送されることで、撮像装置本体３００の背面に配置される液晶表示部（ＬＣＤ）１０３に画像データに基づく画像が表示される。
【００８５】
また、本撮影時には、画像メモリ５６に一時記憶される画像データは、制御部１０１において適宜画像処理が施され、カードＩ／Ｆ１０４を介してメモリカードＭＣに記憶される。
【００８６】
＜コントラストＡＦ制御の概要＞
図７は、コントラストＡＦ制御におけるＡＦ評価値の算出方法の変更によってＡＦ評価値のピーク形状が変化する様子を例示する図である。図７では、光源のフリッカー周波数が５０Ｈｚである蛍光灯である場合に、２００フレーム／秒（ｆｐｓ）のフレームレートで取得される複数の画像データからそれぞれ算出されたＡＦ評価値を例示している。なお、縦軸がＡＦ評価値、横軸がフォーカスレンズ２ａの位置を示している。
【００８７】
具体的には、黒丸印が、仮に光源が非フリッカー光源である場合に単にＣ−ＭＯＳ５によって得られる各画像データから各ＡＦ評価値を算出する動作（以下「通常評価値算出動作」とも称する）が行われた場合に算出される複数のＡＦ評価値を示している。また、×印が、光源がフリッカー光源である場合にＡＦ評価値を算出する動作（「フリッカー対策評価値算出動作」とも称する）が行われた場合に算出される複数のＡＦ評価値を示している。
【００８８】
通常評価値算出動作を行うと、光源のフリッカーに起因して、時間的に連続して取得される画像データの輝度が大きく変動してしまう。そして、その輝度の変動に応じて、ＡＦ評価値が大きく波打ってしまう。その結果、図７の黒丸印で示す複数のＡＦ評価値についてピークを検出し、レンズ合焦位置を精度良く検出することができない。
【００８９】
これに対して、図７の×印で示すように、フォーカスレンズ２ａを光軸方向に移動させつつ２００ｆｐｓのフレームレートで得られる各画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和を評価値（以下「予備評価値」とも称する）としてそれぞれ算出するとともに、時間的に連続して算出される２つの予備評価値の平均値を１つのＡＦ評価値としてそれぞれ算出するフリッカー対策評価値算出動作を実行すると、ＡＦ評価値が大きく波打つ事もなくなり、ＡＦ評価値のピーク形状が明瞭となる（図７の破線）。その結果、レンズ合焦位置を精度良く検出することが可能となる。
【００９０】
このように、フリッカー対策評価値算出動作を採用すると、複数のＡＦ評価値のピーク形状が明瞭となる原理を、以下説明する。
【００９１】
＜フリッカー対策評価値算出動作が利用する原理＞
図８及び図９は、フリッカー対策評価値算出動作の原理を示すタイミングチャートである。図８及び図９では、それぞれ上から順に、Ｃ−ＭＯＳ５における露光タイミング（図８では２００ｆｐｓの露光タイミング、図９では２４０ｆｐｓの露光タイミング）と、フリッカー周波数が５０Ｈｚの場合の光源光量の変動と、フリッカー周波数が６０Ｈｚの場合の光源光量の変動とが示されている。
【００９２】
図８に示すように、フリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、各露光の間隔（フレーム取得間隔）が光源光量の変動周期の１／２となるため、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおける露光量の和が常に一定となる。その結果、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値（すなわち２つの予備評価値）の平均値をＡＦ評価値とすれば、フリッカーの影響に拘わらず、複数のＡＦ評価値のピーク形状が明確となる。
【００９３】
しかしながら、図８に示すように、フリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、光源光量の変動周期がフレーム取得間隔の２倍となっておらず、各露光タイミングにおいて、露光量が大きくばらついてしまう。よって、フリッカー周波数が６０Ｈｚである場合に、フレームレートが２００ｆｐｓであると、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値の平均値をＡＦ評価値としても、ＡＦ評価値が大きく波打ってしまい、ＡＦ評価値の明瞭なピーク形状を得ることができない。
【００９４】
そこで、フリッカー周波数が６０Ｈｚの場合も、上記フリッカー周波数が５０Ｈｚである場合と同様に、フレーム取得間隔が光源光量の変動周期の１／２となるようにフレームレートを２４０ｆｐｓとすると、図９に示すように、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおける露光量の和が常に一定となる。その結果、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値（すなわち２つの予備評価値）の平均値をＡＦ評価値とすれば、フリッカーの影響に拘わらず、複数のＡＦ評価値のピーク形状が明確となる。
【００９５】
但し、図９に示すように、フリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、光源光量の変動周期がフレーム取得間隔の２倍となっておらず、各露光タイミングにおいて露光量が大きくばらついてしまう。よって、フリッカー周波数が５０Ｈｚである場合に、フレームレートが２４０ｆｐｓであると、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値の平均値をＡＦ評価値としても、ＡＦ評価値が大きく波打ってしまい、ＡＦ評価値の明瞭なピーク形状を得ることができない。
【００９６】
そこで、撮像装置１では、後述する手法によって光源の状態（フリッカーの有無、フリッカー周波数）を検出し、上記図８及び図９で示した原理を利用して、光源の状態に応じたフレームレートでＡＦ評価値を算出するための画像データを取得するとともに、時間的に連続（隣接）した２回の露光タイミングに係る予備評価値の平均値をＡＦ評価値として算出するように制御する。
【００９７】
＜フリッカー周波数の識別方法＞
図１０及び図１１は、フリッカー周波数の識別方法を説明するためのタイミングチャートであり、図１２から図１５は、フリッカー周波数の識別方法を説明するための図である。
【００９８】
図１０及び図１１では、それぞれ上から順に、Ｃ−ＭＯＳ５における露光タイミング（図１０では１００ｆｐｓの露光タイミング、図１１では１２０ｆｐｓの露光タイミング）と、フリッカー周波数が５０Ｈｚの場合の光源光量の変動と、フリッカー周波数が６０Ｈｚの場合の光源光量の変動とが示されている。
【００９９】
図１０に示すように、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致するため、Ｃ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ間で画素値（すなわち輝度）の変動が生じない。これに対して、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致しないため、Ｃ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ間で画素値（すなわち輝度）の変動が生じる。
【０１００】
一方、図１１に示すように、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致するため、Ｃ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ間で画素値（すなわち輝度）の変動が生じない。これに対して、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致しないため、Ｃ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ間で画素値（すなわち輝度）の変動が生じる。
【０１０１】
図１２では、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合においてＣ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ（各フレーム）における画素値の平均値（すなわち輝度の平均値）の具体例が示されている。そして、図１３では、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合においてＣ−ＭＯＳ５で取得される各画像データ（各フレーム）における画素値の平均値（すなわち輝度の平均値）の具体例が示されている。
【０１０２】
図１２に示すように、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、各フレーム間において、輝度の平均値（輝度平均値）の変動がほとんど見られない。
【０１０３】
これに対して、図１３に示すように、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、各フレーム間において、輝度平均値の変動がみられ、５フレーム周期で輝度平均値が増減を繰り返している。
【０１０４】
図１４では、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合における画像データの輝度平均値の変動周期の具体例を示しており、図１５では、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が５０Ｈｚである場合における画像データの輝度平均値の変動周期の具体例を示している。図１４及び図１５では、縦軸が、５フレームを１周期とした場合における各周期の極大値間のフレーム数、及び極小値間のフレーム数、すなわち輝度平均値の変動周期を示しており、横軸が、各周期に含まれるフレームＮｏを示している。そして、菱形印が極大値間のフレーム数を示しており、四角印が極小値間のフレーム数を示している。
【０１０５】
図１４に示すように、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、ほぼ５フレーム周期で輝度平均値が変動する。よって、例えば、フレームレートを１００ｆｐｓに設定して、５０フレームすなわち１０周期（５フレームを１周期とする）のうちの８周期以上について、５フレーム周期で輝度平均値が変動している状況（状況１）では、フリッカー周波数が６０Ｈｚであると判定できる。
【０１０６】
また、図１５に示すように、フレームレートが１００ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、輝度平均値の変動が生じない。よって、例えば、フレームレートを１００ｆｐｓに設定して、５０フレームすなわち１０周期（５フレームを１周期とする）において、５フレーム周期で輝度平均値が変動していない状況（状況２）では、フリッカー周波数が５０Ｈｚであると判定できる。
【０１０７】
また、上記手法と同様に、フレームレートを１２０ｆｐｓとして、フリッカー周波数を検出することができる。
【０１０８】
具体的には、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が５０Ｈｚである場合には、ほぼ６フレーム周期で輝度平均値が変動する。よって、例えば、フレームレートを１２０ｆｐｓに設定して、６０フレームすなわち１０周期（６フレームを１周期とする）のうちの８周期以上について、６フレーム周期で輝度平均値が変動している状況（状況３）では、フリッカー周波数が５０Ｈｚであると判定できる。
【０１０９】
また、フレームレートが１２０ｆｐｓであり、かつフリッカー周波数が６０Ｈｚである場合には、ほとんどの画像データについて輝度平均値の変動が生じず、６フレーム周期の輝度平均値の変動は見られない。よって、例えば、フレームレートを１２０ｆｐｓに設定して、６０フレームすなわち１０周期（６フレームを１周期とする）において、６フレーム周期で輝度平均値が変動していない状況（状況４）では、フリッカー周波数が６０Ｈｚであると判定できる。
【０１１０】
以上の原理を利用して、撮像装置１のコントラストＡＦ制御部１０５では、ｉ）フレームレートが１００ｆｐｓで取得された５０フレームにおいて状況１が成立し、かつフレームレートが１２０ｆｐｓで取得された６０フレームにおいて状況４が成立する場合には、フリッカー周波数が６０Ｈｚであると判定する。一方、ii）フレームレートが１００ｆｐｓで取得された５０フレームにおいて状況２が成立し、かつフレームレートが１２０ｆｐｓで取得された６０フレームにおいて状況３が成立する場合には、フリッカー周波数が５０Ｈｚであると判定する。また、上記ｉ），ii）以外の場合には、光源がフリッカー光源ではないと判定する。
【０１１１】
＜撮影動作＞
図１６から図１９は、撮像装置１における撮影動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御部１０１の制御によって実現される。また、図２０及び図２１は、撮像装置１におけるＡＦ制御のタイミングチャートを例示する図である。
【０１１２】
図２０及び図２１では、横軸が状態Ｓ１となってからの時間経過を示している。そして、図２０では、上から順に、モータＭ１のモータ回転数、モータＭ１に入力されるパルス数（ＰＩ数）、フォーカスレンズ２ａの移動速度に対応する像面移動速度、ＡＦマイコンの起動、位相差ＡＦの測距、及びＣ−ＭＯＳ５の駆動のタイミングが示されている。更に、図２０の下方には、コントラストＡＦ制御においてＡＦ評価値を求めるためのＣ−ＭＯＳ５における露光タイミング、及びフォーカスレンズ２ａの位置とＡＦ評価値との関係の一例が示されている。
【０１１３】
また、図２１では、フォーカスレンズ２ａの位置（すなわち移動）を示す折れ線ＬＬ、及びＣ−ＭＯＳ５の撮像面（すなわち第２合焦面）の位置（すなわち移動）を示す折れ線ＬＳが示されている。なお、図２１の縦軸方向については、折れ線ＬＬの位置に対応した数値は省略されているが、折れ線ＬＳの位置に対応した数値（５００μｍ等）が付されている。更に、図２１では、折れ線ＬＬに対して、ＡＦ評価値を求めるための露光タイミングに対応するレンズ位置を示すマーク（短い縦長の線分）が付されているとともに、図１８の処理ステップに対応する部分にステップ番号（例えば、ステップＳ３４等）が付されている。
【０１１４】
以下、図２０及び図２１を適宜参照しつつ、撮影動作フローについて説明する。なお、この撮影動作フローが開始される際には、Ｃ−ＭＯＳ５が実際に本撮影動作を行う所定の基準位置（「撮像ホーム位置」とも称する）に設定され、第１及び第２合焦面の光学的な位置が同一に設定されている。
【０１１５】
ここでは、まず、操作部ＯＰに含まれる各種ボタンを適宜操作することで、撮像装置１が静止画を撮影するモード（静止画撮影モード）に設定されると、図１６のステップＳ１に進む。
【０１１６】
ステップＳ１では、Ｃ−ＭＯＳ５に通電されて、Ｃ−ＭＯＳ５が起動するとともに、シャッター機構４が開放される。なお、静止画撮影モードに設定される前では、シャッター機構４が閉じられた状態にある。
【０１１７】
ステップＳ２では、Ｃ−ＭＯＳ５で画像信号を取得するフレームレートを１００ｆｐｓに設定する。具体的には、制御部１０１からの信号に応じてタイミング制御回路１７０が制御信号を出力することで、Ｃ−ＭＯＳ５が１００ｆｐｓの電荷信号の読み出しを開始する。
【０１１８】
ステップＳ３では、１００ｆｐｓで５０フレーム分の画像データを読み出しつつ、当該５０フレーム分の画像データについての輝度平均値（１００ｆｐｓの輝度平均値）をそれぞれ算出する。なお、この５０個の輝度平均値は、制御部１０１内のメモリに一時的に記憶される。
【０１１９】
ステップＳ４では、Ｃ−ＭＯＳ５で画像信号を取得するフレームレートを１２０ｆｐｓに設定する。具体的には、制御部１０１からの信号に応じてタイミング制御回路１７０が制御信号を出力することで、Ｃ−ＭＯＳ５が１２０ｆｐｓの電荷信号の読み出しを開始する。
【０１２０】
ステップＳ５では、１２０ｆｐｓで６０フレーム分の画像データを読み出しつつ、当該６０フレーム分の画像データについての輝度平均値（１２０ｆｐｓの輝度平均値）をそれぞれ算出する。なお、この６０個の輝度平均値は、制御部１０１内のメモリに一時的に記憶される。
【０１２１】
ステップＳ６では、ステップＳ３で算出された１００ｆｐｓの輝度平均値に周期変動が有るか否か判定する。具体的には、５０フレームすなわち１０周期（５フレームを１周期とする）のうちの８周期以上について５フレーム周期で輝度平均値が変動している状況（状況１）が認識されれば、１００ｆｐｓの輝度平均値に周期変動が有ると判定する。そして、ステップＳ６において、周期変動があると判定されれば、ステップＳ７に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップＳ１２に進む。
【０１２２】
ステップＳ７では、ステップＳ５で算出された１２０ｆｐｓの輝度平均値に周期変動が無いか否か判定する。具体的には、６０フレームすなわち１０周期（６フレームを１周期とする）のうちの８周期以上について６フレーム周期で輝度平均値が変動している状況（状況３）が認識されれば、１２０ｆｐｓの輝度平均値に周期変動があると判定される。そして、ステップＳ７において、周期変動があると判定されれば、ステップＳ８に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップＳ１０に進む。
【０１２３】
ステップＳ８では、光源が非フリッカー光源であると認識する。ここでは、１００ｆｐｓ及び１２０ｆｐｓに係る輝度平均値の双方において周期変動が見られたため、光源のフリッカー周波数が５０Ｈｚとも６０Ｈｚとも断定することができないため、光源が非フリッカー光源であると認識する。
【０１２４】
ステップＳ９では、ステップＳ８で認識された非フリッカー光源に合わせて、フレームレートをデフォルト値である２００ｆｐｓに設定し、図１７のステップＳ２１に進む。
【０１２５】
ステップＳ１０では、光源が、フリッカー周波数が６０Ｈｚの蛍光灯であると認識する。
【０１２６】
ステップＳ１１では、ステップＳ１０で認識されたフリッカー周波数（６０Ｈｚ）に合わせてフレームレートを２４０ｆｐｓに設定し、図１７のステップＳ２１に進む。
【０１２７】
ステップＳ１２では、ステップＳ５で算出された１２０ｆｐｓの輝度平均値に周期変動が有るか否か判定する。具体的には、６０フレームすなわち１０周期（６フレームを１周期とする）のうちの８周期以上について６フレーム周期で輝度平均値が変動している状況（状況３）が認識されれば、１２０ｆｐｓの輝度平均値に周期変動があると判定される。そして、ステップＳ１２において、周期変動があると判定されれば、ステップＳ１３に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップＳ１５に進む。
【０１２８】
ステップＳ１３では、光源が、フリッカー周波数が５０Ｈｚの蛍光灯であると認識する。
【０１２９】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で認識されたフリッカー周波数（５０Ｈｚ）に合わせてフレームレートを２００ｆｐｓに設定し、図１７のステップＳ２１に進む。
【０１３０】
ステップＳ１５では、光源が非フリッカー光源であると認識する。ここでは、１００ｆｐｓ及び１２０ｆｐｓに係る輝度平均値の双方において周期変動が見られなかったため、光源が非フリッカー光源であると認識する。
【０１３１】
ステップＳ１６では、ステップＳ１５で認識された非フリッカー光源に合わせて、フレームレートをデフォルト値である２００ｆｐｓに設定し、図１７のステップＳ２１に進む。
【０１３２】
ステップＳ２１では、シャッターボタンが半押しされたＳ１状態となったか否か判定する。ここでは、Ｓ１状態となるまでステップＳ２１の判定が繰り返され、Ｓ１状態となるとステップＳ２２に進む。このとき、ＡＦマイコンすなわち制御部１０１の機能としてのコントラストＡＦ制御部１０５、位相差ＡＦ制御部１０６、及びＡＦ全体制御部１０７の全てのＡＦに係る機能が起動する（図２０の０〜５０ｍｓ）。
【０１３３】
ステップＳ２２では、位相差ＡＦモジュール３及び位相差ＡＦ制御部１０６によって位相差ＡＦ制御による測距を行う（図２０の５０〜１００ｍｓ）。
【０１３４】
ステップＳ２３では、ＡＦ全体制御部１０７により、ステップＳ３における測距の結果に基づいて、現在のフォーカスレンズ２ａの位置とレンズ合焦位置とのズレ量を判定する。ここで、ズレ量の絶対値が第１の所定値（例えば、３０μｍ）未満である場合には、既に被写体の合焦状態が実現されていると判断し、図１８のステップＳ４１に進む。つまり、ＡＦ制御を実施することなく、本撮影動作に移行する。また、ズレ量の絶対値が第２の所定値（例えば、１０００μｍ）以上の場合には、ズレ量が十分であるとして、そのまま図１８のステップＳ３１に進む。更に、ズレ量の絶対値が第１の所定値以上、第２の所定値未満である場合には、ズレ量が不十分であるとして、ステップＳ２４に進む。
【０１３５】
ステップＳ２４では、ＡＦ全体制御部１０７の制御下で、フォーカス制御部１３０からの制御信号に基づいてモータＭ１が駆動することで、フォーカスレンズ２ａが退避駆動を行う。ここでは、ズレ量が不十分であると、後述する第２合焦面の移動によってコントラストＡＦ制御におけるＡＦ評価値のピークを過ぎてしまう、といった不具合を防ぐために、十分なズレ量を確保するようにフォーカスレンズ２ａのレンズ位置を移動させる退避駆動を行う。なお、この退避駆動では、例えば、フォーカスレンズ２ａの移動可能な範囲の一端までフォーカスレンズ２ａを移動させる。
【０１３６】
ステップＳ３１では、ステップＳ２２における測距の結果に基づいて、Ｃ−ＭＯＳ５を遠側（繰り出し側）又は近側（繰り入れ側）に移動させる動作を開始する（図２０の９０ｍｓ）。ここでは、位相差ＡＦモジュール３による検出結果である測距値に応じて、撮像装置１を基準として、現在のフォーカス位置（ピントが合っている場所）よりも被写体が遠側にあれば、Ｃ−ＭＯＳ５を被写体から遠ざかる方向に移動させる。一方、現在のフォーカス位置（ピントが合っている場所）よりも被写体が近側にあれば、Ｃ−ＭＯＳ５を被写体に近づける方向に移動させる。なお、Ｃ−ＭＯＳ５の移動は、例えば、２０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で行われる。
【０１３７】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１において開始されたＣ−ＭＯＳ５の移動が終了したか否か判定する。ここでは、所定距離（例えば、５００μｍ）だけＣ−ＭＯＳ５が移動するまでステップＳ３２の判定を繰り返し、所定距離だけＣ−ＭＯＳ５が移動するとＣ−ＭＯＳ５の移動を終了させる（図２０及び図２１の９０〜１００ｍｓ）。
【０１３８】
なお、所定距離は、撮像装置１の光学的な設計によって適宜設定される。また、撮影レンズユニット２のレンズ焦点距離（レンズ焦点距離が長い方が所定距離は長い）や、フォーカスレンズ２ａの移動比（フォーカスモーターＭ１の回転数に対してフォーカスレンズ２ａの移動量が長い場合は、所定距離は長い）によって適宜設定される。
【０１３９】
このように、ステップＳ３１〜Ｓ３２においては、第１合焦面に対して第２合焦面の光学的な位置が相対的に異なる位置に移動される。具体的には、位相差ＡＦモジュール３による検出結果に応じて、第１及び第２合焦面の光学的な位置が同一に設定されている状態から、フォーカスレンズ２ａの位置を移動させつつＡＦ制御を行う際に第１合焦面よりも早期に第２合焦面において被写体の合焦状態が実現される状態に変更される。つまり、位相差ＡＦ制御による合焦点到達よりも先にコントラストＡＦ制御によって被写体の合焦状態が検出されるように設定される。
【０１４０】
ステップＳ３３では、モータＭ１を立ち上げ、フォーカスレンズ２ａの移動を開始する（図２０の１００〜１３０ｍｓ）。このフォーカスレンズ２ａの移動は、位相差ＡＦ制御に従ったものである。
【０１４１】
ステップＳ３４では、ＡＦ全体制御部１０７の制御下で、コントラストＡＦ制御を開始し、フレームレートの設定（２００ｆｐｓ又は２４０ｆｐｓ）に応じたタイミングでＡＦ評価値を取得する動作を開始する（図２０及び図２１の１４５ｍｓ）。ここでは、像面移動速度が１１０μｍ／１０ｍｓとある程度遅くなった時点で、ＡＦ評価値を取得する動作を行う。
【０１４２】
また、このステップＳ３４では、光源が非フリッカー光源である場合には、Ｃ−ＭＯＳ５によって取得された各画像データからそれぞれ各ＡＦ評価値を算出する。また、光源がフリッカー光源である場合には、Ｃ−ＭＯＳ５によって時間的に連続して取得された２つの画像データからそれぞれ２つの予備評価値を算出するとともに、当該２つの予備評価値の平均値を１つのＡＦ評価値として算出する。なお、このコントラストＡＦ制御は、例えば、絞りを開放状態として実行される。
【０１４３】
ステップＳ３５では、コントラストＡＦ制御部１０５においてＡＦ評価値のピークが見つかったか否か判定する。ここでは、ＡＦ評価値のピークが見つかればステップＳ３６に進み、ＡＦ評価値のピークが見つかっていなければステップＳ３９に進む（図２０及び図２１の１４５〜２００ｍｓ）。なお、図２０及び図２１では、一例としてＡＦ評価値のピークが見つかる場合について示している。
【０１４４】
ステップＳ３６では、フォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置を求める（図２０の２００ｍｓ）。
【０１４５】
ここでは、まず、図２０に示すように、ＡＦ評価値が増加後、減少し始めたら、ＡＦ評価値の最大値Ｙｎとその前後のＡＦ評価値Ｙｎ−１、Ｙｎ＋１の３点のデータを用いて、下式（１）に示す２次補間近似計算によりＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置Ｐを算出する。
【０１４６】
【数１】
0004802742.tif 000002
【０１４７】
なお、このような計算によってレンズ合焦位置Ｐが算出されるタイミングとしては、Ｃ−ＭＯＳ５からの電荷信号の読み出し、ＡＦ評価値の算出、及び上式（１）に沿った計算にある程度時間を要するため、例えば、図２０に示すように、ＡＦ評価値の最大値Ｙｎに係る露光タイミングを過ぎて、ＡＦ評価値が連続して数回減少する電荷信号が得られる露光タイミングとなる。
【０１４８】
上記のようにして求められたレンズ合焦位置Ｐは、Ｃ−ＭＯＳ５を所定距離だけずらした、すなわち所定距離だけずれた撮像面に対するレンズ合焦位置である。このため、レンズ合焦位置Ｐに所定距離（例えば５００μｍ）の像面差を考慮した値を、実際に本撮影動作を行う撮像ホーム位置に対するレンズ合焦位置Ｑとして求める。
【０１４９】
このようにして、位相差ＡＦ制御によるフォーカスレンズ２ａの移動が終了する前に、レンズ合焦位置Ｑを求めることができる。
【０１５０】
ステップＳ３７では、Ｃ−ＭＯＳ５が撮像ホーム位置へ戻るように移動する（図２０及び図２１の２１０〜２２０ｍｓ）。
【０１５１】
ステップＳ３８では、レンズ合焦位置Ｑでフォーカスレンズ２ａの移動を停止する（図２０及び図２１の２３５ｍｓ）。
【０１５２】
ステップＳ３９では、位相差ＡＦ制御が終了したか否かを判定する。ここで、位相差ＡＦ制御が終了していなければ、ステップＳ３５に戻り、位相差ＡＦ制御が終了していれば、ステップＳ４０に進む。なお、ステップＳ３９からステップＳ４０に進む場合には、位相差ＡＦ制御の終了とともに、フォーカスレンズ２ａの移動も停止する。
【０１５３】
ステップＳ４０では、Ｃ−ＭＯＳ５が撮像ホーム位置へ戻るように移動する。
【０１５４】
ステップＳ４１では、シャッター機構４を閉じる。
【０１５５】
ステップＳ４２では、Ｃ−ＭＯＳ５に蓄積された電荷を排出することでリセットする。
【０１５６】
ステップＳ４３では、Ｓ１状態が解除されたか否か判定する。ここでは、例えば、ユーザーが操作部ＯＰを操作することでＳ１状態が解除されると、本動作フローを終了し、Ｓ１状態が解除されなければ、図１９のステップＳ５１に進む。
【０１５７】
ステップＳ５１では、Ｓ２状態になったか否かを判定する。ここでは、Ｓ２状態となるまで、ステップＳ４３及びステップＳ５１の判定を繰り返しつつ、待機する。そして、Ｓ
２状態となると、本撮影動作の指示がなされたものとして、ステップＳ５２に進む。
【０１５８】
ステップＳ５２では、主ミラー１０及びサブミラー２０がミラーアップ状態となるとともに、シャッター機構４が開かれた状態となる。
【０１５９】
ステップＳ５３では、Ｃ−ＭＯＳ５において、撮像すなわち本撮影動作の露光が行われる。
【０１６０】
ステップＳ５４では、シャッター機構４が閉じられた状態となる。
【０１６１】
ステップＳ５５では、主ミラー１０及びサブミラー２０がミラーダウン状態となるとともに、Ｃ−ＭＯＳ５から電荷信号が読み出されて、画像データがメモリカードＭＣに記憶されるチャージ駆動を行い、本動作フローを終了する。
【０１６２】
以上のように、本発明の実施形態に係る撮像装置１では、ＡＦ制御を行う前に、フリッカー周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）が検出されると、フレームレートをフリッカー周波数の４倍（２００ｆｐｓ又は２４０ｆｐｓ）に設定する。その後、時間的に連続して取得された２つの画像データを用いて１つのＡＦ評価値を算出することで、複数のＡＦ評価値を算出する。そして、当該複数のＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置を検出する。このような構成を採用することで、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストＡＦ制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
【０１６３】
特に、時間的に連続して取得された２フレーム分の画像データを用いて１つのＡＦ評価値を算出するため、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。具体的には、時間的に連続して取得された２フレーム分の予備評価値の平均値を１つのＡＦ評価値として算出することで、複数のＡＦ評価値を算出し、当該複数のＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置を検出する。このため、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したＡＦ評価値の変動を抑制することができる。
【０１６４】
また、位相差ＡＦ制御による合焦位置の検出前に、光源のフリッカー周波数を検出し、位相差ＡＦ制御とコントラストＡＦ制御とを並行して実施する。このような構成を採用することで、フリッカー周波数に対応しつつ、例えば、位相差ＡＦ制御によってフォーカスレンズ２ａをレンズ合焦位置近傍まで短時間で駆動させるとともに、コントラストＡＦ制御によって合焦精度を確保することができる。このため、フリッカー周波数に応じた高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。
【０１６５】
また、被写体からの光を２つの光路に分割して、分割された各光を用いて位相差ＡＦ制御とコントラストＡＦ制御とを並行して実施する。このような構成を採用することで、高速かつ高精度の合焦制御が可能となる。
【０１６６】
また、位相差ＡＦ制御及びコントラストＡＦ制御の合焦検出に係る合焦面の光学的な位置を相互に異ならせ、位相差ＡＦ制御の開始後に、コントラストＡＦ制御が開始される。このような構成により、同時に２つの合焦制御が行われ、位相差ＡＦ制御による合焦状態の実現前に、コントラストＡＦ制御によってフォーカスレンズ２ａのレンズ合焦位置を検出することができる。このため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。また、例えば、フォーカスレンズ２ａを逆向きに移動させることなく合焦制御を行うことができるため、バックラッシュの問題の発生を防止することができる。更に、例えば、ファインダ等を介して視認される被写体が、ぼけた状態から合焦状態へとスムーズに変化するような合焦制御を行うことができるため、合焦フィーリングを向上させることができる。
【０１６７】
なお、撮像装置１において、位相差ＡＦ制御を開始する前に、光源のフリッカー周波数を検出するのは、位相差ＡＦ制御が開始されると、フォーカスレンズ２ａの高速移動に起因して、時間的に連続して取得される画像データの輝度平均値が変動してしまい、結果として、フリッカー周波数の検出精度が低下してしまうためである。
【０１６８】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１６９】
◎例えば、上記実施形態では、コントラストＡＦ制御において、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定し、時間的に連続して取得された２つの画像データを用いて１つのＡＦ評価値を算出したが、これに限られない。例えば、フレームレートをフリッカー周波数の６倍に設定した場合には、光源の光量が変動する周期が、フレーム取得間隔の３倍となるため、Ｃ−ＭＯＳ５によって時間的に連続して取得された３つの画像データから１つのＡＦ評価値を算出するようにしても良い。
【０１７０】
更に、フレームレートをフリッカー周波数のｎ倍（ｎは２の倍数の自然数）に設定した場合には、光源の光量が変動する周期と、フレーム取得間隔のｎ／２倍とが一致するため、例えば、Ｃ−ＭＯＳ５によって時間的に連続して取得された、ｎ／２の自然数（１，２，３，・・・）倍にあたる複数の画像データを用いて１つのＡＦ評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストＡＦ制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
【０１７１】
また、具体的には、フレームレートをフリッカー周波数のｎ倍（ｎは２の倍数の自然数）に設定した場合には、光源の光量が変動する周期と、フレームレートのｎ／２倍とが一致するため、Ｃ−ＭＯＳ５によって時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分の画像データを用いて１つのＡＦ評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用すると、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。
【０１７２】
また、フリッカー周波数Ｌが検出された場合に、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは２の倍数の自然数）に設定し、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで１つの画像データを生成して、当該１つの画像データに基づいて１つのＡＦ評価値を算出するような構成を採用するようにしても良い。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したＡＦ評価値の変動を抑制することができる。
【０１７３】
また、フリッカー周波数Ｌが検出された場合に、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは２の倍数の自然数）に設定し、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで１つの画像データを生成し、当該１つの画像データに基づいて１つのＡＦ評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したＡＦ評価値の変動を抑制することができる。
【０１７４】
◎また、上記実施形態では、光源がフリッカー光源である場合には、時間的に連続して取得された２フレーム分の画像データに基づいて、２フレーム分の画像データに対応する２つの予備評価値をそれぞれ算出した後に、当該２つの予備評価値の平均値を１つのＡＦ評価値として算出したが、これに限られず、例えば、時間的に連続して取得された２フレーム分の画像データに基づいて、２フレーム分の画像データに対応する２つの予備評価値を算出し、単に、２つの予備評価値を加算することで１つのＡＦ評価値として算出しても良い。
【０１７５】
更に一般的には、光源がフリッカー光源である場合、フレームレートをフリッカー周波数Ｌのｎ倍（ｎは２の倍数の自然数）に設定するとともに、時間的に連続して取得されたｎ／２フレーム分の画像データに基づいて、ｎ／２フレーム分の画像データにそれぞれ対応するｎ／２フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該ｎ／２フレーム分の予備評価値を加算することで１つのＡＦ評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したＡＦ評価値の変動を抑制することができる。
【０１７６】
◎また、上記実施形態では、光源がフリッカー光源である場合には、例えば、時間的に連続して取得された２つの画像データに基づいて、１つのＡＦ評価値を算出することで、複数のＡＦ評価値を算出したが、これに限られない。例えば、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定した場合に、時間的に連続して取得された３以上の画像データを用いた補間処理によって、当該３以上の画像データに対してそれぞれ対応する３以上のＡＦ評価値を算出することで、複数のＡＦ評価値を算出するようにしても良い。
【０１７７】
以下、３以上の画像データを用いた補間処理について説明する。
【０１７８】
図２２は、３つの画像データを用いた補間処理について説明する図である。図２２では、横軸がフォーカスレンズ２ａのレンズ位置、縦軸がＡＦ評価値を示しており、黒丸印が、ＡＦ制御を行う前に、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定した場合に、各画像データから算出される評価値（予備評価値）を示している。
【０１７９】
図２２に示すように、フリッカー光源による光量のゆらぎにより、相対的に高い予備評価値（高予備評価値）と低い予備評価値（低予備評価値）とが交互に算出される。
【０１８０】
このとき、時間的に連続して取得される３つの画像データからそれぞれ算出される３つの連続する高予備評価値と低予備評価値と高予備評価値とについて、補間処理により、低予備評価値に代えて黒三角印で示される高予備評価値に整合する値を求める。
【０１８１】
例えば、図２２に示すように、高予備評価値Ｖ１と低予備評価値Ｖ２と高予備評価値Ｖ３とについて、補間処理により、低予備評価値Ｖ２に代えて黒三角印で示される高予備評価値に整合する値（補間評価値）Ｖｍを求める。
【０１８２】
具体的な補間処理の手法としては、例えば、高予備評価値Ｖ１と低予備評価値Ｖ２との間の値の変化率と、低予備評価値Ｖ２と高予備評価値Ｖ３との間の値の変化率との平均値（平均変化率）を用いて、高予備評価値（Ｖ１又はＶ３）を基準とした外挿によって補間評価値Ｖｍを算出する手法がある。
【０１８３】
このような補間処理によって求められた補間評価値と高予備評価値とをＡＦ評価値として採用すると、図２２の破線で示すように、ＡＦ評価値のピーク形状が明瞭となる。その結果、上記実施形態と同様な手法を用いて、レンズ合焦位置を精度良く検出することができる。
【０１８４】
換言すれば、フレームレートをフリッカー周波数の４倍に設定するとともに、時間的に連続して取得された第１から第３の画像データのうちの第２の画像データの輝度が最小である場合に、第１から第３の画像データについて第１から第３の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第１から第３の予備評価値に基づく補間処理、すなわち、第１から第３の画像データを用いた補間処理によって、第２の画像データに対するＡＦ評価値を算出するような構成を採用することができる。
【０１８５】
このような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因して生じる評価値の低下を考慮した評価値を算出することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。
【０１８６】
また、ここでは、３つの予備評価値を用いて補間評価値を算出して単にＡＦ評価値として採用したが、これに限られず、例えば、補間処理に用いる３つの予備評価値を含む時間的に連続して得られる５以上の予備評価値について、一般的なスムージング処理を施すことで、複数のＡＦ評価値を求めるようにすれば、更にＡＦ評価値のピーク形状が明瞭なものとなる。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。
【０１８７】
なお、ここで、補間処理によって低予備評価値に代えて、高予備評価値と整合する補間評価値を算出したが、逆に補間処理によって高予備評価値に代えて、低予備評価値と整合する補間評価値を算出することも考えられるが、このような手法ではＡＦ評価値のピークが低く、不明瞭なものとなり、結果として、合焦精度の低下を招くため、上記のように、補間処理によって低予備評価値に代えて、高予備評価値と整合する補間評価値を算出する方が好ましい。
【０１８８】
◎また、上記実施形態では、Ｃ−ＭＯＳ５によってコントラストＡＦ制御用の画像データを取得したが、これに限られず、例えば、コントラストＡＦ制御用の画像データを取得する専用の撮像素子を備えるようにしても良い。
【０１８９】
◎また、上記実施形態では、位相差ＡＦ制御と、コントラストＡＦ制御とを並行して実行することで、ＡＦ制御に要する時間を短縮化したが、これに限られず、例えば、位相差ＡＦ制御が終了した後に、コントラストＡＦ制御を行うようにしても、従来技術よりも、コントラストＡＦ制御におけるサンプリング間隔を短く設定することができるため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。
【０１９０】
◎また、上記実施形態では、図２に示すようなＡＦ制御ユニット１００を採用したが、これに限られず、他のＡＦ制御ユニットの構成を採用しても良い。以下に、他のＡＦ制御ユニットの構成の一例としてＡＦ制御ユニット１００Ａを挙げて説明する。
【０１９１】
図２３は、変形例に係る撮像装置１Ａに含まれたＡＦ制御ユニット１００Ａに関する構成を模式的に例示する図である。
【０１９２】
上記実施形態に係る撮像装置１では、主ミラー１０がハーフミラーを備えて構成されたが、図２３に示すように、変形例に係る撮像装置１Ａでは、当該ハーフミラーとしてペリクルミラーを採用した主ミラー１０Ａを用いている。
【０１９３】
ペリクルミラーは、厚みが一般的なハーフミラーと比べて非常に薄い（例えば１００μｍ程度）ことが特徴である。このペリクルミラーは、極薄であるため、ミラーアップ駆動に適さない。よって、撮像装置１Ａでは、本撮影時に、主ミラー１０Ａはミラーアップせず、サブミラー２０Ａが被写体からの光の光路上から下方に退避するように構成されている。
【０１９４】
なお、その他の構成は、上記実施形態に係る撮像装置１と同様であり、機能及び動作等については、主ミラー１０及びサブミラー２０の双方が光路に対して退避状態／遮断状態となる代わりに、サブミラー２０Ａのみが光路に対して退避状態／遮断状態となる点が異なるだけで、その他の機能及び動作等についてはほぼ同様であるため、説明を省略する。
【０１９５】
以下、主ミラー１０Ａのハーフミラーにペリクルミラーを採用する利点について説明する。
【０１９６】
上記実施形態に係る撮像装置１では、一般的なハーフミラーの屈折率Ｎｄが約１．５であり、主ミラー１０とサブミラー２０の厚みをそれぞれａ、ｂとすると、ミラーアップ状態とミラーダウン状態とで約０．５（ａ＋ｂ）だけ焦点位置がユーザー側（図２では右側）にずれてしまう。
【０１９７】
そして、位相差ＡＦ制御とコントラストＡＦ制御とを併用する場合には、フォーカスレンズ２ａの位置を移動させつつ被写体の合焦状態を実現する際に第１合焦面よりも早期に第２合焦面において被写体の合焦状態が実現されるように、第１及び第２合焦面の光学的な位置を相互に異ならせる必要がある。よって、このとき、ハーフミラーによる焦点位置のずれ（約０．５（ａ＋ｂ））を見込んで、Ｃ−ＭＯＳ５を撮像ホーム位置から光軸Ｌに沿って余計に移動させなければならない。
【０１９８】
このような問題点に対して、極薄のペリクルミラーを用いることで、ハーフミラーによる焦点位置のずれを約０．５ｂまで抑制することができる。つまり、主ミラー１０によって生じる焦点位置のズレ量を抑制することができる。その結果、当該ズレ量を補正するためのＣ−ＭＯＳ５の移動量が少なくて済むため、Ｃ−ＭＯＳ５を移動させるための構成を簡素化することができる。
【０１９９】
◎なお、上記実施形態では、蛍光灯の明滅に起因する光源から発せられる光の量（光量）の揺らぎを「フリッカー」と称し、その揺らぎの周波数を「フリッカー周波数」と称したが、これに限られず、例えば、蛍光灯以外の光源から発せられる光の量（光量）の揺らぎ一般を「フリッカー」を称し、その揺らぎの周波数を「フリッカー周波数」と称するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す断面模式図である。
【図２】合焦制御ユニットに係る構成を模式的に例示する図である。
【図３】位相差方式の合焦制御の原理を説明するための図である。
【図４】位相差方式の合焦制御の原理を説明するための図である。
【図５】位相差方式の合焦制御の原理を説明するための図である。
【図６】撮像装置の機能構成を例示するブロック図である。
【図７】ＡＦ評価値の算出方法の変更に基づくＡＦ評価値のピーク形状の変化を例示する図である。
【図８】フリッカー対策評価値算出動作の原理を示すタイミングチャートである。
【図９】フリッカー対策評価値算出動作の原理を示すタイミングチャートである。
【図１０】フリッカー周波数の識別方法を説明するタイミングチャートである。
【図１１】フリッカー周波数の識別方法を説明するタイミングチャートである。
【図１２】フリッカー周波数の識別方法を説明する図である。
【図１３】フリッカー周波数の識別方法を説明する図である。
【図１４】フリッカー周波数の識別方法を説明する図である。
【図１５】フリッカー周波数の識別方法を説明する図である。
【図１６】撮影動作フローを示すフローチャートである。
【図１７】撮影動作フローを示すフローチャートである。
【図１８】撮影動作フローを示すフローチャートである。
【図１９】撮影動作フローを示すフローチャートである。
【図２０】ＡＦ制御のタイミングチャートを例示する図である。
【図２１】ＡＦ制御のタイミングチャートを例示する図である。
【図２２】３つの画像データを用いた補間処理について説明する図である。
【図２３】変形例に係るＡＦ制御ユニットを示す図である。
【符号の説明】
【０２０１】
１，１Ａ  撮像装置
２ａ  フォーカスレンズ
３  位相差ＡＦモジュール
５  Ｃ−ＭＯＳ
５ａ  Ｃ−ＭＯＳ駆動機構
１０，１０Ａ  主ミラー
１０ａ  ミラー機構
２０，２０Ａ  サブミラー
２０ａ  サブミラー機構
１００，１００Ａ  ＡＦ制御ユニット
１０１  制御部
１０５  コントラストＡＦ制御部
１０６  位相差ＡＦ制御部
１０７  ＡＦ全体制御部
１３０  フォーカス制御部
１５０  移動制御部
ＯＰ  操作部
Ｖ１，Ｖ３  高予備評価値
Ｖ２  低予備評価値
Ｖｍ  補間評価値
【図１】
0004802742.tif 000003
【図２】
0004802742.tif 000004
【図３】
0004802742.tif 000005
【図４】
0004802742.tif 000006
【図５】
0004802742.tif 000007
【図６】
0004802742.tif 000008
【図７】
0004802742.tif 000009
【図８】
0004802742.tif 000010
【図９】
0004802742.tif 000011
【図１０】
0004802742.tif 000012
【図１１】
0004802742.tif 000013
【図１２】
0004802742.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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