(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力する焦点検出手段と、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得する取得手段と、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定する設定手段と、
前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正する算出手段と、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の情報は、被写体像の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性、撮像素子から出力された前記撮像用信号および前記焦点検出用信号の空間周波数特性、および、前記撮像用信号の感度および前記焦点検出用信号の処理に用いられるデジタルフィルタに関する空間周波数特性の少なくとも一つを用いて設定された情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力する焦点検出手段と、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得する取得手段と、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定する設定手段と、
前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正する算出手段と、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、所定の空間周波数よりも低い空間周波数に関する重み付けがゼロになるように設定された情報を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力する焦点検出手段と、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得する取得手段と、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定する設定手段と、
前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正する算出手段と、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数ごとの焦点状態を変化させた際の空間周波数特性の半値幅が小さいほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記補正値を用いて補正された合焦位置に基づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項７】
撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項８】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、所定の空間周波数よりも低い空間周波数に関する重み付けがゼロになるように設定された情報を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項９】
撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報を設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、所定の空間周波数よりも低い空間周波数に関する重み付けがゼロになるように設定された情報を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、を有し、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数ごとの焦点状態を変化させた際の空間周波数特性の半値幅が小さいほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、
撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、
前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、
前記第３の情報は、前記空間周波数ごとの焦点状態を変化させた際の空間周波数特性の半値幅が小さいほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項７、９または１１に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス制御が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コントラスト検出方式および位相差検出方式の焦点検出方法が知られている。コントラスト検出方式および位相差検出方式は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられる焦点検出方法である。また、撮像素子を焦点検出用センサとして用いて焦点検出を行う構成が知られている。このような焦点検出方法では、光学系の諸収差により焦点検出結果に誤差を含む場合があり、その誤差を低減するための方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、焦点検出用信号の評価周波数（評価帯域）に応じて焦点検出結果（焦点検出誤差）を補正する補正値を算出する方法が開示されている。このような焦点検出誤差は、焦点検出の際に用いられる焦点検出用信号の評価帯域に応じて発生する。そこで特許文献１では、焦点検出誤差として焦点検出用信号の評価帯域を特定し、その評価帯域に適した補正値を用いて焦点検出結果の補正を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０８７０７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、焦点検出誤差は、本来、撮影画像として最も良好なピント状態であると観察者が感じられる焦点状態と、焦点検出結果が示す焦点状態との差である。しかしながら、特許文献１には、撮影画像の焦点状態について開示されていない。このため、特許文献１の構成では、焦点検出誤差を十分に補正することができない。
【０００６】
そこで本発明は、高精度なフォーカス制御が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力する焦点検出手段と、異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得する取得手段と、撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定する設定手段と、前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定手段により設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正する算出手段とを有し、前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含む。
【０００９】
本発明の他の側面としての制御方法は、撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報とを設定するステップと、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップとを有し、前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含む。
【００１０】
本発明の他の側面としてのプログラムは、撮像素子から出力された画像データに基づく焦点検出結果を出力するステップと、異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第１の情報を取得するステップと、撮影画像に用いられる撮像信号の第１の評価帯域および前記焦点検出結果を取得するために用いられる焦点検出信号の第２の評価帯域に関する第２の情報と、前記異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置の重み付けに関する第３の情報を設定するステップと、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして撮像信号の想定結像位置を算出し、前記第１の情報に前記設定するステップで設定された情報を用いて重み付けして焦点検出信号の想定結像位置を算出し、当該２つの想定結像位置の差分を補正値として、前記焦点検出結果を補正するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を含み、前記第３の情報は、前記空間周波数が高いほど大きな重み付けを行うように設定された情報を含む。
【００１１】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明によれば、高精度なフォーカス制御が可能な制御装置、撮像装置、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】
【００１４】
【図１（ａ）】本実施形態における焦点検出処理のフローチャートである。
【図１（ｂ）】本実施形態における焦点検出処理のフローチャートである。
【図２】本実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図３】本実施形態における撮像素子の画素配列図である。
【図４】本実施形態における撮像素子の読み出し回路の構成図である。
【図５】本実施形態において、撮影光学系の射出瞳面と像面中央近傍に配置された撮像素子の光電変換部との共役関係を説明する図である。
【図６】本実施形態におけるカメラＭＰＵおよびＴＶＡＦ焦点検出部のブロック図である。
【図７】本実施形態における撮影範囲内の焦点検出領域を示す図である。
【図８】本実施形態における縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出する流れを示すサブルーチンである。
【図９】本実施形態における縦横ＢＰ補正情報の一例である。
【図１０】本実施形態におけるフォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係を示す図である。
【図１１】本実施形態における色ＢＰ補正値（ＢＰ２）を算出する流れを示すサブルーチンである。
【図１２（ａ）】本実施形態における色ＢＰ補正情報の一例である。
【図１２（ｂ）】本実施形態における色ＢＰ補正情報の一例である。
【図１３】本実施形態における空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を算出する流れを示すサブルーチンである。
【図１４】本実施形態における撮影光学系のデフォーカスＭＴＦを示す図である。
【図１５】本実施形態における各種空間周波数特性を示す図である。
【図１６】本実施形態における周波数重み付け係数の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（撮像装置の構成）
まず、図２を参照して、本実施例における撮像装置の構成について説明する。図２は、本実施例における撮像装置１０（レンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラ）のブロック図である。撮像装置１０は、レンズユニット１００（交換レンズ）とカメラ本体１２０とを有するカメラシステムである。レンズユニット１００は、図２中の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と着脱可能に取り付けられる。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、レンズユニット（撮影光学系）とカメラ本体とが一体的に構成された撮像装置（デジタルカメラ）にも適用可能である。また本実施形態は、デジタルカメラに限定されるものではなく、ビデオカメラなど他の撮像装置にも適用可能である。
【００１７】
レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という）１０４、および、駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０４を含むとともに被写体像を形成する撮影レンズ（撮影光学系）を有する。
【００１８】
第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行い、また静止画撮影時においては露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２および第２レンズ群１０３は、一体的に光軸方向ＯＡに進退可能であり、第１レンズ群１０１の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向ＯＡの進退により焦点調節（フォーカス制御）を行う。
【００１９】
駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７、及び、レンズメモリ１１８を有する。ズームアクチュエータ１１１は、第１レンズ群１０１や第３レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動し、ズーム操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、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う。フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節（フォーカス制御）を行う。フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４の現在位置（レンズ位置）を検出する位置検出部としての機能を有する。ズーム駆動回路１１４は、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。シャッタ駆動回路１１５は、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。
【００２０】
フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行う。レンズＭＰＵ１１７は、撮影レンズに係る全ての演算および制御を行い、ズーム駆動回路１１４、シャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、および、レンズメモリ１１８を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。本実施形態において、撮像装置１０は、撮影光学系（レンズユニット１００）と撮像部（撮像素子１２２）を有するカメラ本体１２０が着脱可能に構成されている。この場合、レンズユニット１００は、撮像部に対して撮影光学系により形成される撮像素子１２２に入射する被写体像の空間周波数帯域ごとの結像位置に関する情報を通知する。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０４の光軸上位置、撮影光学系が移動していない状態の射出瞳の光軸上位置、直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠の光軸上位置、直径などの情報を含む。レンズメモリ１１８は、自動焦点調節（ＡＦ制御）に必要な光学情報を記憶している。
【００２１】
カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１、撮像素子１２２、および、駆動／制御系を有する。光学的ローパスフィルタ１２１および撮像素子１２２は、レンズユニット１００を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換し、画像データを出力する撮像部（撮像手段）として機能する。本実施形態において、撮像素子１２２は、撮影光学系を介して形成された被写体像を光電変換し、画像データとして、撮像用信号および焦点検出用信号をそれぞれ出力する。また本実施形態において、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ１０４、および、光学的ローパスフィルタ１２１により、撮影光学系が構成される。
【００２２】
光学的ローパスフィルタ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２は、Ｃ−ＭＯＳセンサおよびその周辺回路で構成され、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素が配置されている。撮像素子１２２は、焦点検出装置の一部を構成し、位相差検出方式ＡＦを行う。撮像素子１２２から出力された画像データ（画像信号）のうち、焦点検出に対応する画像データは、画像処理回路１２４により焦点検出用信号としての焦点検出用画像データに変換される。また、撮像素子１２２から出力された画像データのうち、表示、記録、または、ＴＶＡＦ（コントラスト検出方式ＡＦ）に用いられる画像データ（画像信号）も、画像処理回路１２４に送られ、目的に合わせた所定の処理が行われる。
【００２３】
駆動／制御系は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７（操作ＳＷ）、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、および、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を有する。撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、撮像素子１２２から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換し、カメラＭＰＵ１２５に送信する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２から出力された画像信号に対して、γ変換、カラー補間、および、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。
【００２４】
カメラＭＰＵ１２５（制御装置）は、カメラ本体１２０に係る全ての演算および制御を行う。すなわちカメラＭＰＵ１２５は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、および、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５は、マウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続され、レンズＭＰＵ１１７に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行し、また、レンズＭＰＵ１１７からレンズユニット１００に固有の光学情報を取得する。カメラＭＰＵ１２５には、カメラ本体１２０の動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、および、各種パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。またカメラＭＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２５ａに格納されているプログラムに基づいて、焦点検出処理を実行する。焦点検出処理においては、瞳の異なる領域（分割瞳領域）を通過した光束により形成される光学像を光電変換した対の像信号を用いて、公知の相関演算処理が実行される。またカメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦにおいて、焦点検出位置の像高が大きい場合にケラレの影響が大きく信頼度が低下するため、その補正を行う。また本実施形態において、カメラＭＰＵ１２５は、取得手段１２５ｄ、決定手段１２５ｅ、設定手段１２５ｆ、算出手段１２５ｇ、および、フォーカス制御手段１２５ｈを有する。これらの各手段の動作については後述する。なお、カメラＭＰＵ１２５の前述の少なくとも一部の手段を、撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０に設けてもよい。また、前述の複数の手段の機能を共通の手段で実行可能に構成することもできる。
【００２５】
表示器１２６はＬＣＤなどから構成され、撮像装置１０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などを表示する。操作スイッチ群１２７は、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などで構成される。メモリ１２８（記録手段）は、着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影済み画像を記録する。
【００２６】
撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像素子１２２および画像処理回路１２４から得られる焦点検出用画像データの像信号に基づいて、位相差検出方式ＡＦでの焦点検出処理を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮影光学系の一対の瞳領域（分割瞳領域）を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像ずれ量に基づいて、撮像面位相差ＡＦを行う。撮像面位相差ＡＦの方法については、後って詳述する。
【００２７】
ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、画像処理回路１２４により得られた画像情報のコントラスト成分に基づいて各種のＴＶＡＦ用評価値を算出し、コントラスト方式の焦点検出処理を行う。コントラスト方式の焦点検出処理の際には、フォーカスレンズ１０４を移動して焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置が検出される。
【００２８】
このように、本実施形態の撮像装置１０は、撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを組み合わせて実行可能であり、状況に応じて、これらを選択的に使用し、または、組み合わせて使用することができる。撮像面位相差焦点検出部１２９およびＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、各々の焦点検出結果を用いてフォーカスレンズ１０４の位置を制御するフォーカス制御手段として機能する。
【００２９】
（焦点検出装置）
次に、撮像素子１２２から出力された信号を用いた焦点検出装置（制御装置）について説明する。本実施形態の焦点検出装置は、例えば、撮像素子１２２、カメラＭＰＵ１２５、撮像面位相差焦点検出部１２９、および、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０などを備えて構成され、位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦを実行可能である。
【００３０】
（位相差検出方式ＡＦ）
まず、図３乃至図５を参照して、位相差検出方式ＡＦについて説明する。図３は、本実施形態における撮像素子１２２の画素配列図であり、２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサの縦（Ｙ方向）６行および横（Ｘ方向）８列の範囲を、撮影光学系側から観察した状態を示している。カラーフィルタは、ベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇｒｅｅｎ）と赤（Ｒｅｄ）のカラーフィルタが交互に設けられている。また、偶数行の画素には、左から順に青（Ｂｌｕｅ）と緑（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタが交互に設けられている。円２１１ｉはオンチップマイクロレンズである。オンチップマイクロレンズ２１１ｉの内側に配置された複数の矩形は、光電変換部２１１ａ、２１１ｂである。
【００３１】
本実施形態では、全ての画素２１１は、光電変換部２１１ａ、２１１ｂとしてＸ方向に２分割されている。そして、分割された一方の光電変換部（光電変換部２１１ａ、２１１ｂの一方）の光電変換信号、および、２つの光電変換信号の和は、独立して読み出し可能に構成されている。２つの光電変換信号の和と、分割された一方の光電変換部（例えば、光電変換部２１１ａ）の光電変換信号との差分をとることにより、他方の光電変換部（例えば、光電変換部２１１ｂ）で得られる光電変換信号に相当する信号を得ることができる。分割された光電変換部の光電変換信号は、後述する方法で位相差方式の焦点検出に用いられ、また、視差情報を有する複数の画像から構成される３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像を生成することもできる。一方、２つの光電変換信号の和は、通常の撮影画像として用いられる。
【００３２】
ここで、位相差方式の焦点検出を行う場合の画素信号について説明する。後述のように、本実施形態では、図３のマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ、２１１ｂとにより、撮影光学系の射出光束を瞳分割する。そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素２１１において、光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ａ像とする。同様に、光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成したものをＡＦ用Ｂ像とする。光電変換部２１１ａ、２１１ｂの出力は、ベイヤー配列の緑、赤、青、緑の出力を信号加算処理したものであり、疑似的に輝度（Ｙ）信号として算出されたものが用いられる。ただし、赤、青、緑の色ごとに、ＡＦ用Ａ像、Ｂ像を編成してもよい。このように生成したＡＦ用Ａ像とＢ像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出することにより、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。
【００３３】
本実施形態では、ＡＦ用Ａ像またはＢ像の一方は、撮像素子１２２から出力されないが、前述のように、Ａ像出力とＢ像出力の和は出力されるため、その出力と一方の出力の差分から、他方の信号を得て焦点検出を行うことができる。なお、本実施形態の撮像素子１２２は、例えば特開２００４−１３４８６７号公報に開示された技術を用いて製造することができるため、詳細な構造に関する説明は省略する。
【００３４】
（読み出し回路の構成）
図４は、本実施形態における撮像素子１２２の読み出し回路の構成図である。図４において、１５１は水平走査回路、１５３は垂直走査回路である。各画素の境界部には、水平走査ライン１５２ａ、１５２ｂ、および、垂直走査ライン１５４ａ、１５４ｂが配線されており、各光電変換部２１１ａ、２１１ｂからの信号は、これらの走査ラインを介して外部に読み出される。
【００３５】
本実施形態の撮像素子１２２は、以下の２種類の読み出しモード（第１の読み出しモード、第２の読み出しモード）を有する。第１の読み出しモードは、全画素読み出しモードと称するものであり、高精細静止画を撮像するためのモードである。第１の読み出しモードでは、全画素の信号が読み出される。一方、第２の読み出しモードは、間引き読み出しモードと称するものであり、動画記録またはプレビュー画像の表示のみを行うためのモードである。第２の読み出しモードでは、必要な画素数は全画素数よりも少ないため、全画素のうちＸ方向及びＹ方向ともに所定比率に間引いた画素のみが読み出される。また、高速に読み出す必要がある場合にも、同様に間引き読み出しモードが用いられる。Ｘ方向に間引く際には、信号加算処理を行ってＳ／Ｎの改善を図る。また、Ｙ方向に間引く際には、間引かれる行の信号出力を無視する。位相差検出方式およびコントラスト検出方式のそれぞれの焦点検出の際においても、通常は第２の読み出しモードで行われる。
【００３６】
（共役関係の説明）
図５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の撮像装置１０において、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された撮像素子１２２の光電変換部の共役関係を説明する図である。撮像素子１２２内の光電変換部と撮影光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズによって共役関係となるように設計されている。撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面と略一致する。
【００３７】
一方、本実施形態の撮影光学系は、変倍機能を有するズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行うと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図５における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちＭｉｄｄｌｅの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Ｚｅｐと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状や、像高（Ｘ、Ｙ座標）に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。
【００３８】
図５（ａ）において、１０１は第１レンズ群、１０１ｂは第１レンズ群を保持する鏡筒部材、１０４ｂはフォーカスレンズ１０４を保持する鏡筒部材である。１０２は絞り、１０２ａは絞り開放時の開口径を規定する開口板、１０２ｂは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。なお、撮影光学系を通過する光束の制限部材として作用する鏡筒部材１０１ｂ、開口板１０２ａ、絞り羽根１０２ｂ、および、鏡筒部材１０４ｂは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述のように像面から射出瞳までの距離をＺｅｐとする。
【００３９】
２１１０は、被写体像を光電変換するための画素であり、像面の中央近傍に配置されている。本実施形態では、画素２１１０を中央画素と呼ぶ。中央画素２１１０は、最下層より、光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂ、配線層２１１０ｅ〜２１１０ｇ、カラーフィルタ２１１０ｈ、および、オンチップマイクロレンズ２１１０ｉの各部材で構成されている。そして、２つの光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂは、オンチップマイクロレンズ２１１０ｉによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。換言すると、撮影光学系の射出瞳（投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂ）は、オンチップマイクロレンズ２１１０ｉを介して、光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂの表面に投影される。
【００４０】
図５（ｂ）は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示しており、光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂに対する投影像は、それぞれ、ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂとなる。また本実施形態において、撮像素子１２２は、２つの光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂのいずれか一方の出力と、両方の和の出力を得ることができる画素を有する。両方の和の出力は、撮影光学系の略全瞳領域である投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの両方の領域を通過した光束を光電変換して出力された信号である。
【００４１】
図５（ａ）において、撮影光学系を通過する光束（の最外部）をＬで示すと、光束Ｌは、絞りの開口板１０２ａで規制されており、投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂは、撮影光学系においてケラレがほぼ発生していない。図５（ｂ）では、図５（ａ）の光束ＬをＴＬとして示している。ＴＬで示される円の内部に、光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂの投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Ｌは、絞りの開口板１０２ａでのみ制限されているため、ＴＬは、１０２ａと言い換えることができる。この際、像面中央では各投影像ＥＰ１ａ、ＥＰ１ｂのケラレ状態は、光軸に対して対称となり、光電変換部２１１０ａ、２１１０ｂが受光する光量は互いに等しい。
【００４２】
以上のとおり、図３乃至図５を参照して説明したように、撮像素子１２２は、撮像のみの機能だけではなく焦点検出装置としての機能も有する。また、焦点検出方法としては、射出瞳を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式ＡＦを行うことが可能である。なお、前述の説明では、水平方向に射出瞳を分割する構成を説明したが、撮像素子１２２の上に、垂直方向に射出瞳を分割する画素も合わせて設けてもよい。両方向に射出瞳を分割する画素を設けることにより、水平だけでなく、垂直方向の被写体のコントラストに対応した焦点検出を行うことができる。
【００４３】
（コントラスト検出方式ＡＦ）
次に、図６を参照して、コントラスト検出方式ＡＦについて説明する。図６は、カメラＭＰＵ１２５およびＴＶＡＦ焦点検出部１３０のブロック図であり、図２のカメラＭＰＵ１２５およびＴＶＡＦ焦点検出部１３０を用いて算出される各種ＡＦ用評価値の算出の流れについて示している。
【００４４】
撮像素子駆動回路１２３はＡ／Ｄ変換回路を含み、Ａ／Ｄ変換回路により変換されたデジタル信号がＴＶＡＦ焦点検出部１３０に入力される。このときＡＦ評価用信号処理回路４０１は、ベイヤー配列信号からの緑（Ｇ）信号の抽出、および、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理を行う。本実施形態では、ＴＶＡＦ焦点検出を緑（Ｇ）信号で行う場合について説明するが、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の全ての信号を用いてもよい。また、ＲＧＢの全色を用いて輝度（Ｙ）信号を生成してもよい。ＡＦ評価用信号処理回路４０１で生成される出力信号は、用いられた色によらず、以降の説明では輝度信号Ｙと呼ぶ。
【００４５】
続いて、Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ラインごとのラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路４０２へ入力される。ラインピーク検出回路４０２は、領域設定回路４１３により設定されたＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのＹラインピーク値を算出（検出）する。ラインピーク検出回路４０２の出力は、垂直ピーク検出回路４０５に入力される。垂直ピーク検出回路４０５は、領域設定回路４１３により設定されたＡＦ評価範囲内で垂直方向にピークホールドを行い、Ｙピーク評価値を生成する。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。
【００４６】
続いて、Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ラインごとの積分値を検出するための水平積分回路４０３へ入力される。水平積分回路４０３は、領域設定回路４１３により設定されたＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのＹの積分値が求められる。水平積分回路４０３の出力は、垂直積分回路４０６に入力される。垂直積分回路４０６は、領域設定回路４１３により設定されたＡＦ評価範囲内で垂直方向に積分を行い、Ｙ積分評価値を生成する。Ｙ積分評価値は、ＡＦ評価範囲内全体の明るさの判定に有効である。
【００４７】
続いて、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２に入力され、ＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのＹラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ライン最小値検出回路４０４に入力される。ライン最小値検出回路４０４は、輝度信号ＹのＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのＹの最小値を検出する。検出された水平ラインごとのＹのラインピーク値および最小値は、減算器４１２に入力され、（ラインピーク値−最小値）を算出し、垂直ピーク検出回路４０７に入力される。垂直ピーク検出回路４０７は、ＡＦ評価範囲内で垂直方向にピークホールドを行い、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラストまたは高コントラストの判定に有効である。
【００４８】
続いて、領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ＢＰＦ４０８（Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通過する。これにより、特定の周波数成分が抽出された焦点信号が生成される。この焦点信号は、水平ラインごとのラインピーク値を検出するためのピークホールド手段であるラインピーク検出回路４０９へ入力される。ラインピーク検出回路４０９は、ＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのラインピーク値を算出（検出）する。算出されたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路４１１へ出力される。垂直ピーク検出回路４１１は、ＡＦ評価範囲内でピークホールドを行い、領域ピーク評価値を生成する。領域ピーク評価値は、ＡＦ評価範囲内で被写体が移動しても変化が少ないため、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。
【００４９】
続いて、全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値の場合と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、ＡＦ評価範囲内で水平ラインごとのラインピーク値を算出（検出）する。算出されたラインピーク値は、垂直積分回路４１０に入力される。垂直積分回路４１０は、ＡＦ評価範囲内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分し、全ライン積分評価値を生成する。全ライン積分評価値（高周波全ライン積分評価値）は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いため、合焦位置の検出を行うためのＡＦのメインの評価値として有効である。本実施形態では、デフォーカス状態に応じて評価値が変化し、焦点調節に用いる全ライン積分評価値を焦点評価値と称する。
【００５０】
領域設定回路４１３は、カメラＭＰＵ１２５により設定された画面内の所定の位置にある信号を選択するためのＡＦ評価範囲用のゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直積分回路４０６、４１０、および、垂直ピーク検出回路４０５、４０７、４１１の各回路に入力される。このときカメラＭＰＵ１２５（領域設定回路４１３）は、各焦点評価値がＡＦ評価範囲内の輝度信号Ｙで生成されるように、輝度信号Ｙの各回路への入力タイミングを制御する。また領域設定回路４１３は、ＡＦ評価範囲に合わせて、複数の領域の設定が可能である。
【００５１】
カメラＭＰＵ１２５のＡＦ制御部１５１は、各焦点評価値を取り込み、フォーカス駆動回路１１６を介してフォーカスアクチュエータ１１３を制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに移動させてＡＦ制御を行う。本実施形態では、各種のＡＦ用評価値を、前述のように水平ライン方向に算出するのに加えて、垂直ライン方向にも算出する。これにより、水平および垂直のいずれの方向の被写体のコントラスト情報に対しても焦点検出を行うことができる。コントラスト検出方式のＡＦを行う際には、カメラＭＰＵ１２５がフォーカスレンズ１０４を駆動しながら、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は前述の各種のＡＦ用評価値を算出する。ＴＶＡＦ焦点検出部１３０は、全ライン積分評価値が最大値となるフォーカスレンズ位置を検出することにより、焦点検出を行う。
【００５２】
（焦点検出領域）
次に、図７を参照して、本実施形態における焦点検出領域について説明する。図７は、撮影範囲内における焦点検出領域を示す図である。本実施形態では、焦点検出領域内で撮像素子１２２から得られた信号に基づいて、撮像面位相差ＡＦ（位相差検出方式ＡＦ）およびＴＶＡＦ（コントラスト検出方式ＡＦ）が行われる。図７の焦点検出領域は、図３に示される撮像素子１２２（撮影レンズ）の水平方向（横方向）に瞳分割を行う画素を含む焦点検出部を備えている。
【００５３】
図７中の点線で示される長方形は、撮像素子１２２の画素が形成された撮影範囲２１７である。撮影範囲２１７内には、撮像面位相差ＡＦを行う３つの横方向の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈが設けられている。本実施形態では、図７に示されるように、位相差検出方式ＡＦを行うための焦点検出領域として、撮影範囲２１７の中央部と左右２箇所の計３箇所の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈが設けられている。
【００５４】
また本実施形態では、図７に示されるように、３つの撮像面位相差ＡＦを行う焦点検出領域のそれぞれを包含するように、ＴＶＡＦ（コントラスト検出方式ＡＦ）を行うための焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃが設けられている。ＴＶＡＦを行う焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃにおいては、図６を参照して説明した水平方向および垂直方向のそれぞれに関する焦点評価値を用いて、コントラスト方式の焦点検出を行う。なお、図７に示される例では大きく分けて３つの領域に焦点検出領域を配置しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の位置に複数の領域を配置してもよい。
【００５５】
（焦点検出処理）
次に、図１（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施形態における焦点検出処理（ＡＦ処理）について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、焦点検出処理のフローチャートである。図１（ａ）、（ｂ）の各ステップは、主に、カメラＭＰＵ１２５により、または、カメラＭＰＵ１２５の指令に基づいて撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０により実行される。
【００５６】
本実施形態の焦点検出処理において、まず、焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈのそれぞれについて、焦点ずれ量（デフォーカス量）と信頼性とを求める。そして、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域と、得られなかった領域に区分する。全ての焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈにおいて所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた場合、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。
【００５７】
一方、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られなかった領域が存在する場合、焦点検出領域２１９ａ〜２１９ｃのうち、対応する領域について、フォーカスレンズ駆動前後の焦点評価値の変化量を用いて、より至近側に被写体が存在するか否かを判定する。そして、より至近側に被写体が存在すると判定された場合、焦点評価値の変化に基づき、フォーカスレンズ１０４を駆動する。ただし、これより以前に焦点評価値が得られていない場合、焦点評価値の変化量を求めることができない。その場合、予め決められたデフォーカス量よりも大きい、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在する場合、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。
【００５８】
それ以外の場合、すなわち、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在しない場合、および、得られたデフォーカス量が予め決められたデフォーカス量以下の場合、デフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う。なお、デフォーカス量が小さい場合にデフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う理由は、そのデフォーカス量に基づくレンズ駆動量では、次の焦点検出時に、焦点評価値の変化を検出することが難しい可能性が高いからである。いずれかの方法により焦点検出を終えると、各種の補正値の算出を行い、焦点検出結果の補正を行う。補正の施された焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ１０４の駆動を行い、焦点調節処理を終える。
【００５９】
以下、図１（ａ）、（ｂ）を参照して、前述のＡＦ処理について詳述する。図１（ａ）、（ｂ）は、撮像装置１０のＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。ＡＦ処理に関する制御プログラムは、カメラＭＰＵ１２５によって実行される。カメラＭＰＵ１２５は、ＡＦ処理を開始すると、まずステップＳ１において、被写体に対する焦点調節を行うための焦点検出領域を設定する。ステップＳ１では、例えば、図６に示されるように３つの焦点検出領域が設定される。
【００６０】
続いてステップＳ２において、カメラＭＰＵ１２５は、至近判定フラグを１に設定する。そしてステップＳ３において、カメラＭＰＵ１２５（撮像面位相差焦点検出部１２９）は、各焦点検出領域に関し、焦点検出に必要な信号を取得する。具体的には、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像素子１２２で露光を行った後、撮像面位相差ＡＦ用の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈ内の焦点検出用画素の像信号を取得する。ここで、取得した像信号に対して、特開２０１０−１１７６７９号公報に開示されている補正処理を行ってもよい。更に、撮像素子１２２で露光を行った後、カメラＭＰＵ１２５（ＴＶＡＦ焦点検出部１３０）は、ＴＶＡＦに用いる焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃの領域内の画素信号を取得し、焦点評価値を算出する。算出された焦点評価値は、ＲＡＭ１２５ｂに記憶される。
【００６１】
続いてステップＳ４において、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価値のピーク（極大値）が検出されたか否かを判定する。これは、コントラスト検出方式の焦点検出を行うためのもので、信頼性のあるピークが検出された場合には、焦点検出を終えるため、ステップＳ２０へ進む。焦点評価値の信頼性は、例えば、特開２０１０−０７８８１０号公報の図１０から図１３で説明されているような方法を用いればよい。すなわち、合焦状態を示す焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判定する。これにより、ピークの信頼性判定を行うことができる。
【００６２】
本実施形態では、コントラスト検出方式ＡＦを、位相差検出方式ＡＦと併用している。このため、同一の焦点検出領域や他の焦点検出領域で、より至近側の被写体の存在が確認されている場合、信頼性のある焦点評価値ピークが検出された際でも、焦点検出を終えずにステップＳ５へ進んでもよい。その場合、焦点評価値ピークの位置に対応するフォーカスレンズ１０４の位置を記憶しておき、以後、信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合に、記憶したフォーカスレンズ１０４の位置を焦点検出結果とする。
【００６３】
続いてステップＳ５において、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦ用の各焦点検出領域について、得られた一対の像信号のずれ量を算出し、予め記憶されているデフォーカス量への換算係数を用いて、デフォーカス量を算出する。ここでは、算出されるデフォーカス量の信頼性も判定し、所定の信頼性を有すると判定された焦点検出領域のデフォーカス量のみを、以後のＡＦ処理で用いる。撮影レンズによるケラレの影響により、デフォーカス量が大きくなるにつれて、検出される対の像信号のずれ量は、より多くの誤差を含む。そのため、算出されるデフォーカス量が大きい場合や、対の像信号の形状の一致度が低い場合、対の像信号のコントラストが低い場合には、高精度な焦点検出は不可能と判定、換言すると、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定する。以下、算出されたデフォーカス量が所定の信頼性を有する場合に「デフォーカス量が算出された」と表現し、デフォーカス量が何らかの理由で算出できない、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合に「デフォーカス量が算出できない」と表現する。
【００６４】
続いてステップＳ６において、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ１にて設定された複数の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈの全てに関し、デフォーカス量が算出できたか否かを判定する。全ての焦点検出領域でデフォーカス量が算出できた場合、ステップＳ２０へ進む。そしてカメラＭＰＵ１２５は、算出されたデフォーカス量の中で、最も至近側にある被写体を示すデフォーカス量が算出された焦点検出領域に対して、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出する。ここで、最も至近側の被写体を選択する理由は、一般に、撮影者がピントを合わせたい被写体は、至近側に存在することが多いためである。縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）は、水平方向の被写体のコントラストに対して焦点検出を行った場合と、垂直方向の被写体のコントラストに対して焦点検出を行った場合の焦点検出結果の差を補正するものである。
【００６５】
一般的には、被写体は、水平方向、垂直方向ともにコントラストを有し、撮影された画像のピント状態の評価も、水平方向、垂直方向の両方向のコントラストを鑑みてなされる。一方、前述の位相差検出方式ＡＦのように水平方向のみの焦点検出を行う場合、水平方向の焦点検出結果と撮影画像の水平方向、垂直方向の両方向のピント状態には誤差を生じる。この誤差は、撮影光学系の非点収差などにより発生する。縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）は、その誤差を補正するための補正値である。また、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）は、選択された焦点検出領域、フォーカスレンズ１０４の位置、ズーム状態を示す第１レンズ群１０１の位置などを鑑みて算出される。算出方法の詳細については後述する。
【００６６】
続いてステップＳ２１において、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０にて補正値算出対象となった焦点検出領域に対して、垂直または水平の１方向のコントラスト情報を用いて、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）を算出する。色ＢＰ補正値（ＢＰ２）は、撮影光学系の色収差により発生し、焦点検出に用いる信号の色のバランスと撮影画像または現像された画像に用いる信号の色のバランスとの差により生じる。例えば、本実施形態でコントラスト検出方式の焦点検出を行う場合、用いられる焦点評価値は、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素出力により生成されるため、主に緑色の波長の合焦位置を検出することとなる。一方、撮影画像は、ＲＧＢ全色を用いて生成されるため、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の合焦位置が緑（Ｇ）と異なる場合、焦点評価値による焦点検出結果とずれ（誤差）を生じる。その誤差を、補正するための補正値が、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）である。色ＢＰ補正値（ＢＰ２）の算出方法の詳細は、後述する。
【００６７】
続いてステップＳ２２において、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０、Ｓ２１での補正対象の焦点検出領域に対し、垂直または水平の一方で、緑または輝度信号Ｙのコントラスト情報を用いた特定の色に関し、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を算出する。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）は、撮影光学系の主に球面収差により発生し、焦点検出に用いる信号の評価周波数（帯域）と撮影画像を鑑賞する際の評価周波数（帯域）の差により発生する。前述のとおり、焦点検出の際には、撮像素子１２２から出力信号を読み出すモードが第２の読み出しモードであるため、出力信号が加算または間引かれている。そのため、第１の読み出しモードで読み出された全画素の信号を用いて生成される撮影画像に対して、焦点検出に用いる出力信号の評価帯域が低い。その評価帯域の差により、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）は発生する。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）の算出方法の詳細は、後述する。
【００６８】
続いてステップＳ２３において、カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０、Ｓ２１、Ｓ２２にて算出された３種の補正値（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３）を用いて、以下の式（１）により焦点検出結果（デフォーカス量ＤＥＦ＿Ｂ）を補正する。これにより、補正後の焦点検出結果（補正後のデフォーカス量ＤＥＦ＿Ａ）を算出することができる。
【００６９】
ＤＥＦ＿Ａ＝ＤＥＦ＿Ｂ＋ＢＰ１＋ＢＰ２＋ＢＰ３  …  （１）
本実施形態において、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出結果を補正するための補正値を、３段階に分けて、縦横、色、空間周波数の順番に計算する。まずカメラＭＰＵ１２５は、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出することにより、撮影画像の鑑賞時の評価が縦横両方向のコントラスト情報を用いられるのに対して、焦点検出はいずれか一方向のコントラスト情報を用いるために発生する誤差を算出する。次に、カメラＭＰＵ１２５は、縦横ＢＰの影響を切り離し、一方向のコントラスト情報において、撮影画像の鑑賞時と焦点検出時に信号に用いられる色による合焦位置の差を、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）として算出する。さらにカメラＭＰＵ１２５は、一方向のコントラスト情報において、緑または輝度信号などのある特定の色に関して、撮影画像の鑑賞時と焦点検出時の評価帯域の差により発生する合焦位置の差を空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）として算出する。このように、３種類の誤差を切り分けて算出することにより、演算量を低減し、レンズまたはカメラに記憶するデータ容量を低減することができる。
【００７０】
続いてステップＳ２４において、カメラＭＰＵ１２５（および、レンズＭＰＵ１１７）は、式（１）により算出された補正後のデフォーカス量ＤＥＦ＿Ａに基づいて、フォーカスレンズ１０４を駆動する（合焦制御）。そしてステップＳ２５において、カメラＭＰＵ１２５は、レンズ駆動に用いたデフォーカス量が算出された焦点検出領域に関して、表示器１２６に合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。
【００７１】
一方、ステップＳ６にてデフォーカス量が算出できない焦点検出領域が存在した場合、図１（ｂ）のステップＳ７へ進む。ステップＳ７において、カメラＭＰＵ１２５は、至近判定フラグが１であるか否かを判定する。至近判定フラグは、ＡＦ処理の動作が開始してから、レンズ駆動が一度も行われていない場合に１となり、レンズ駆動が複数回行われている場合に０となるフラグである。至近判定フラグが１である場合、ステップＳ８へ進む。
【００７２】
ステップＳ８において、カメラＭＰＵ１２５は、全ての焦点検出領域でデフォーカス量を算出できなかったか否か、および、算出されたデフォーカス量のうち最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａ以下であるか否かを判定する。全ての焦点検出領域でデフォーカス量を算出できなかった場合、または、算出されたデフォーカス量のうち最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａ以下である場合、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９において、カメラＭＰＵ１２５は、至近側に予め決められた量のレンズ駆動を行う。
【００７３】
ここで、ステップＳ８で「Ｙｅｓ」の場合に所定量のレンズ駆動を行う理由について説明する。まず、複数の焦点検出領域の中で、デフォーカス量が算出できた領域がない場合とは、現時点では、ピント合わせを行うべき被写体が見つかっていない場合である。そのため、合焦不能であると判定する前に、全ての焦点検出領域に対して、ピント合わせを行うべき被写体の存在を確認するため、所定量のレンズ駆動を行い、後述の焦点評価値の変化を判定できるようにする。
【００７４】
また、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａ以下の場合とは、現時点で、ほぼ合焦状態の焦点検出領域が存在している場合である。このような状況では、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に、より至近側に、現時点では検出されていない被写体がある可能性を確認するため、所定量のレンズ駆動を行い、後述する焦点評価値の変化を判定できるようにする。なお、ここでのレンズ駆動量は、撮影光学系のＦ値やレンズ駆動量に対する撮像素子面上でのピント移動量の敏感度を鑑みて定めればよい。
【００７５】
一方、ステップＳ８で「Ｎｏ」の場合、すなわち、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Ａより大きい場合、ステップＳ１０へ進む。この場合には、デフォーカス量が算出された焦点検出領域は存在するものの、その焦点検出領域は合焦状態ではない場合である。そのためステップＳ１０において、カメラＭＰＵ１２５は、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量に基づき、レンズ駆動を行う。ステップＳ９またはＳ１０にてレンズ駆動を行った後、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１において、カメラＭＰＵ１２５は、至近判定フラグを０に設定し、図１（ａ）のステップＳ３に戻る。
【００７６】
一方、ステップＳ７にて至近判定フラグが１ではない（０である）場合、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２において、カメラＭＰＵ１２５は、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に対応するＴＶＡＦ用の焦点検出領域の焦点評価値が、レンズ駆動前後で、所定の閾値Ｂ以上変化したか否かを判定する。ここでは、焦点評価値は増加する場合も減少する場合もあるが、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。
【００７７】
ステップＳ１２において、焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値Ｂ以上である場合とは、デフォーカス量は算出できないものの、焦点評価値の増減により、被写体のボケ状態の変化を検出できたことを意味している。そのため、本実施形態では、撮像面位相差ＡＦによるデフォーカス量が検出できない場合でも、焦点評価値の増減に基づいて被写体の存在を判定し、ＡＦ処理を継続する。これにより、デフォーカス量が大きく、撮像面位相差ＡＦでは検出できない被写体に対して、焦点調節を行うことができる。ここで、判定に用いられる所定の閾値Ｂは、事前に行われたレンズ駆動量に応じて変更する。レンズ駆動量が大きい場合、閾値Ｂとしてより大きい値を設定する。一方、レンズ駆動量が小さい場合、閾値Ｂとしてより小さい値を設定する。これは、被写体が存在する場合、レンズ駆動量の増加に応じて、焦点評価値の変化量も増加するためである。これらのレンズ駆動量ごとの閾値Ｂは、例えばＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶されている。
【００７８】
焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値Ｂ以上である場合、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみであるか否かを判定する。焦点検出領域が無限遠側被写体の存在を示す場合とは、レンズ駆動の駆動方向が至近方向で焦点評価値が減少、または、レンズ駆動の駆動方向が無限遠方向で焦点評価値が増加した場合である。
【００７９】
ステップＳ１３にて焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上である焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみでない場合、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、カメラＭＰＵ１２５は、至近側に所定量のレンズ駆動を行う。これは、焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上ある焦点検出領域の中に、至近側被写体の存在を示す焦点検出領域があるためである。なお、至近側を優先する理由は前述のとおりである。
【００８０】
一方、ステップＳ１３にて焦点評価値の変化量が閾値Ｂ以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみである場合、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５において、カメラＭＰＵ１２５は、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在するか否かを判定する。デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在する場合（ステップＳ１５で「Ｙｅｓ」）、焦点評価値による無限遠側被写体の存在よりも、撮像面位相差ＡＦの結果を優先するため、図１（ａ）のステップＳ２０へ進む。一方、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在しない場合（ステップＳ１５で「Ｎｏ」）、被写体の存在を示す情報が焦点評価値の変化のみである。このためステップＳ１６において、カメラＭＰＵ１２５は、その情報を用いて、無限遠側に所定量のレンズ駆動を行う。無限遠側に所定量のレンズ駆動を行った後、図１（ａ）のステップＳ３に戻る。
【００８１】
ステップＳ１４、Ｓ１６にて行うレンズ駆動の駆動量は、撮像面位相差ＡＦで検出可能なデフォーカス量を鑑みて決めればよい。被写体によって検出可能なデフォーカス量は異なるが、焦点検出不可能な状態からのレンズ駆動で、被写体を検出できずに通り過ぎてしまうことがないようなレンズ駆動量を予め設定しておく。
【００８２】
ステップＳ１２にて焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値Ｂ未満である場合（ステップＳ１２で「Ｎｏ」）、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、カメラＭＰＵ１２５は、デフォーカス量が算出された焦点検出領域の有無を判定する。デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無い場合、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８において、カメラＭＰＵ１２５は、予め定められた定点にレンズを駆動する。そしてステップＳ１９において、カメラＭＰＵ１２５は、表示器１２６に非合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。これは、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無く、レンズ駆動の前後で焦点評価値の変化がある焦点検出領域も無い場合である。このような場合、被写体の存在を示す情報が全く無いため、合焦不能として、ＡＦ処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップＳ１７にてデフォーカス量が算出できた焦点検出領域が有る場合、図１（ａ）のステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０〜Ｓ２３において、カメラＭＰＵ１２５は、検出されたデフォーカス量の補正を行う。続いてステップＳ２４において、カメラＭＰＵ１２５は、合焦位置へフォーカスレンズ１０４を駆動する。そしてステップＳ２５において、カメラＭＰＵ１２５は、表示器１２６に合焦表示を行い、ＡＦ処理を終了する。
【００８４】
（縦横ＢＰ補正値の算出方法）
次に、図８乃至図１０を参照して、図１（ａ）のステップＳ２０における縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）の算出方法について説明する。図８は、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出する流れ（ステップＳ２０）を示すサブルーチンである。図８の各ステップは、主に、カメラＭＰＵ１２５により、または、カメラＭＰＵ１２５の指令に基づいて撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０により実行される。
【００８５】
まずステップＳ１００において、カメラＭＰＵ１２５は、縦横ＢＰ補正情報を取得する。縦横ＢＰ補正情報は、カメラＭＰＵ１２５の要求に応じてレンズＭＰＵ１１７から得られる情報であり、水平方向（第１の方向）の合焦位置に対する垂直方向（第２の方向）の合焦位置の差分情報である。
【００８６】
図９は、レンズメモリ１１８に格納されている縦横ＢＰ補正情報の一例であり、図７の中央の焦点検出領域２１９ａ、２１８ａｈに対応した補正値（焦点検出補正値）を示している。同様に、レンズメモリ１１８は、他の２個の焦点検出領域に対応した補正値を記憶している。ただし、結像光学系の光軸に対して対称な焦点検出領域については、設計上の補正値は等しい。従って、レンズメモリ１１８は、３つの焦点検出領域に対して、２つの焦点検出補正値のテーブルを記憶していればよい。また、焦点検出領域の位置に応じて補正値が大きく変化しない場合、共通の補正値として記憶すればよい。
【００８７】
図９に示されるように、レンズメモリ１１８には、縦横ＢＰ補正情報として、撮影光学系のズーム位置およびフォーカス位置を８つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとに焦点検出補正値ＢＰ１１１〜ＢＰ１８８が記憶されている。従って、撮影光学系のフォーカスレンズ１０４および第１レンズ群１０１の位置に応じて、高精度な補正値を取得することができる。本実施形態において、縦横ＢＰ補正情報は、コントラスト検出方式および位相差検出方式のいずれの方式にも用いることができる。このようにステップＳ１００において、カメラＭＰＵ１２５は、補正対象の焦点検出結果に応じたズーム位置およびフォーカス位置に対応した補正値を取得する。
【００８８】
続いてステップＳ１０１において、カメラＭＰＵ１２５は、補正対象の焦点検出領域において、水平方向および垂直方向のいずれの方向に対しても信頼性のある焦点検出結果が得られているかを判定する。焦点検出結果の信頼性の判定の方法については、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、前述のとおりである。本実施形態において、水平方向および垂直方向の両方向において信頼性のある焦点検出結果が得られるのは、コントラスト検出方式の場合である。このため、縦横ＢＰ補正値に関する以降の説明は、コントラスト検出方式を想定して行うが、位相差検出方式の焦点検出が水平方向および垂直方向の両方向に可能である場合にも同様の処理を行えばよい。
【００８９】
ステップＳ１０１にて水平方向および垂直方向のいずれの焦点検出結果に対しても信頼性がある場合、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２において、カメラＭＰＵ１２５は、水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果との差が妥当であるか否かを判定する。これは、遠い距離の被写体と近い距離の被写体とを焦点検出領域内に含んだ際に生じる遠近競合の問題に対応するために行う処理である。例えば、遠い距離に水平方向にコントラストがある被写体が存在し、近い距離に垂直方向にコントラストがある被写体が存在した場合である。このような場合、撮影光学系の非点収差などにより発生する誤差より絶対値が大きく、または、符号が反対の焦点検出結果の差が生じる場合がある。水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果との差が所定量（判定値Ｃ）に対して大きい場合、カメラＭＰＵ１２５は、遠近競合していると判定する。そしてカメラＭＰＵ１２５は、至近側の焦点検出結果を示す方向として水平方向または垂直方向を選択し、ステップＳ１０４へ進む。判定値Ｃは、前述の理由から、補正値としてあり得ない値を判定するために一意に決定することができ、または、ステップＳ１００にて得られた補正情報を用いて設定してもよい。
【００９０】
ステップＳ１０２にて水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果との差が妥当であると判定された場合、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、カメラＭＰＵ１２５は、ＢＰ１＝０とし、縦横ＢＰ補正値算出のサブルーチンを終える。この場合、カメラＭＰＵ１２５（撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０）は、補正値を用いずに、水平方向と垂直方向の焦点検出結果を用いて焦点検出を行う。コントラスト検出方式の場合、水平方向および垂直方向の焦点評価値の極大値の比などの大小関係に応じて、焦点検出結果の重み付けを行い、水平方向および垂直方向を加味した焦点検出結果を取得する。位相差検出方式の場合も同様に、相関演算に用いられる相関量を用いて焦点検出結果の重み付けを行えばよい。
【００９１】
一方、ステップＳ１０１にて水平方向または垂直方向の一方向にのみ信頼性がある場合や、ステップＳ１０２にて水平方向または垂直方向の一方向のみが選択され場合、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４において、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出結果の方向選択を行う。このときカメラＭＰＵ１２５は、信頼性のある焦点検出結果を算出した方向や、遠近競合判定に基づいて、より至近側にある被写体に対応した焦点検出結果を算出した方向を選択する。
【００９２】
続いてステップＳ１０５において、カメラＭＰＵ１２５は、水平方向および垂直方向の重み付けが可能であるか否かを判定する。ステップＳ１０５での判定の際には、焦点評価値の信頼性や遠近競合の観点で、水平方向および垂直方向の両方向に対して信頼性のある焦点検出結果が得られていない。しかしステップＳ１０５において、カメラＭＰＵ１２５は、改めて、縦横ＢＰ補正値を算出するための判定を行う。これについて、図１０を参照して詳述する。
【００９３】
図１０は、選択された焦点検出領域のフォーカスレンズ１０４の位置（フォーカスレンズ位置）と焦点評価値との関係を示す図である。図１０中のＥ＿ｈ、Ｅ＿ｖは、コントラスト検出方式により検出された水平方向の焦点評価値および垂直方向の焦点評価値の変化をそれぞれ示す曲線である。また、図１０中のＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３は、それぞれ、フォーカスレンズ位置（焦点検出結果）を示す。図１０では、水平方向の焦点評価値Ｅ＿ｈから信頼性のある焦点検出結果として、フォーカスレンズ位置ＬＰ３が得られている。また、垂直方向の焦点評価値Ｅ＿ｖから信頼性のある焦点検出結果として、フォーカスレンズ位置ＬＰ１が得られている。図１０に示されるように、フォーカスレンズＬＰ１、ＬＰ３は大きく異なっており、遠近競合状態にある。このため、より至近側の焦点検出結果である水平方向の焦点検出結果（フォーカスレンズ位置ＬＰ３）がステップＳ１０４にて選択される。
【００９４】
このような状況で、ステップＳ１０５において、カメラＭＰＵ１２５は、選択されている水平方向の焦点検出結果（フォーカスレンズ位置ＬＰ１）の近傍に、垂直方向の焦点検出結果が存在しないか否かを判定する。図１０に示される状況では、フォーカスレンズ位置ＬＰ２が存在する。このため、ステップＳ１０６へ進み、焦点検出結果（フォーカスレンズ位置ＬＰ３）の補正値を、焦点検出結果（フォーカスレンズ位置ＬＰ２）の影響を考慮に入れて算出する。ステップＳ１０６において、カメラＭＰＵ１２５は、縦横ＢＰ補正情報として、図９中の一要素としてＢＰ１＿Ｂを取得している。
【００９５】
図１０中のフォーカスレンズ位置ＬＰ３における水平方向の焦点評価値Ｅ＿ｈｐ、および、フォーカスレンズ位置ＬＰ２における垂直方向の焦点評価値Ｅ＿ｖｐを用いて、縦横ＢＰ補正値ＢＰ１は、以下の式（２）により算出される。
【００９６】
ＢＰ１＝ＢＰ１＿Ｂ×Ｅ＿ｖｐ／（Ｅ＿ｖｐ＋Ｅ＿ｈｐ）×（＋１）  …  （２）
本実施形態では、水平方向の焦点検出結果に対する補正値を算出するため、式（２）を用いて縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出するが、垂直方向の焦点検出結果を補正する場合には、以下の式（３）により算出される。
【００９７】
ＢＰ１＝ＢＰ１＿Ｂ×Ｅ＿ｈｐ／（Ｅ＿ｖｐ＋Ｅ＿ｈｐ）×（−１）  …  （３）
式（２）、（３）から明らかなように、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価値が大きいという情報を、被写体に含まれるコントラスト情報が多いと判定して、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を算出する。
【００９８】
前述のとおり、縦横ＢＰ補正情報は、（垂直方向にのみコントラスト情報をもつ被写体の焦点検出位置の差）−（水平方向にのみコントラスト情報を持つ被写体の焦点検出位置）である。このため、水平方向の焦点検出結果を補正する縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）と垂直方向の焦点検出結果を補正する縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）の符号は反対となる。ステップＳ１０６の処理を終えると、縦横ＢＰ補正値算出のサブルーチンを終了する。
【００９９】
一方、ステップＳ１０５にて、選択されている水平方向の焦点検出結果（フォーカスレンズ位置ＬＰ１）の近傍に、垂直方向の焦点検出結果が存在しない場合、ステップＳ１０３へ進む。このとき、被写体に含まれるコントラスト情報は概ね一方向のみであると判定されるため、ステップＳ１０３において、カメラＭＰＵ１２５はＢＰ１＝０とする。ステップＳ１０３の処理を終えると、縦横ＢＰ補正値算出のサブルーチンを終了する。
【０１００】
このようにカメラＭＰＵ１２５は、被写体の方向ごとのコントラスト情報に応じて補正値を算出するため、被写体のパターンに応じた高精度な補正値を算出することができる。図１０では、遠近競合している場合について説明したが、水平方向および垂直方向に１つずつ極大値が検出されており、片方の焦点検出結果に信頼性がない場合も、同様に補正値を算出可能である。
【０１０１】
本実施形態では、ステップＳ１０５にて被写体の方向ごとのコントラスト情報に基づき補正値を算出しているが、補正値の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、位相差検出方式の焦点検出のように水平方向のみ焦点検出を行うことができる場合、被写体の水平方向および垂直方向のコントラストの情報量は同量であると仮定し、補正値を算出してもよい。その場合、式（２）、（３）において、Ｅ＿ｈｐ＝Ｅ＿ｖｐ＝１を代入することにより補正値を算出することができる。このような処理を行うことにより、補正精度が許容範囲であれば、補正値演算の負荷を減らすことができる。
【０１０２】
縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）の算出に関して、コントラスト検出方式の焦点検出結果に対して説明したが、位相差検出方式の焦点検出結果に対しても同様の処理を行うことが可能である。補正値算出の際の重み付けの係数として、位相差検出方式の相関演算で算出される相関量の変化量を用いればよい。これは、被写体の明暗差が大きい場合や明暗差のあるエッジの数が多い場合など、被写体のコントラスト情報が多ければ多いほど、相関量の変化量も大きくなることを利用している。同様の関係が得られる評価値であれば、相関量の変化量に限らず、種々の評価値を用いてよい。
【０１０３】
このように、縦横ＢＰ補正値（ＢＰ１）を用いて焦点検出結果を補正することにより、被写体の方向毎のコントラスト情報の量によらず、高精度な焦点検出を行うことができる。また、水平方向および垂直方向の補正値を、図９に示されるような共通の補正情報を用いて算出しているため、方向ごとに各々の補正値を記憶する場合に比べて、補正情報の記憶容量を低減することができる。また、方向ごとの焦点検出結果が大きく異なる場合、これらの焦点検出結果を用いた縦横ＢＰ補正値の算出を行わないことにより、遠近競合の影響を低減することができる。また、遠近競合が想定される場合においても、方向ごとの焦点評価値の大小により補正値の重み付けを行うことにより、より高精度な補正を行うことができる。すなわち、第１の評価帯域は、複数の評価領域を含み、焦点調節手段（焦点検出装置）は、複数の評価帯域の結像位置に関する情報に重み付けを行った情報を用いて記録用信号の焦点調節を行う。
【０１０４】
（色ＢＰ補正値の算出方法）
次に、図１１および図１２（ａ）、（ｂ）を参照して、図１（ａ）のステップＳ２１における色ＢＰ補正値（ＢＰ２）の算出方法について説明する。図１１は、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）を算出する流れ（ステップＳ２１）を示すサブルーチンである。図１１の各ステップは、主に、カメラＭＰＵ１２５により、または、カメラＭＰＵ１２５の指令に基づいて撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０により実行される。
【０１０５】
まずステップＳ２００において、カメラＭＰＵ１２５は、色ＢＰ補正情報を取得する。色ＢＰ補正情報は、カメラＭＰＵ１２５の要求に応じて、レンズＭＰＵ１１７から得られる情報であり、緑（Ｇ）の信号を用いて検出される合焦位置に対する他の色（赤（Ｒ）、青（Ｂ））の信号を用いて検出される合焦位置の差分情報である。
【０１０６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、レンズメモリ１１８に格納されている色ＢＰ補正情報の一例であり、図７の中央の焦点検出領域２１９ａ、２１８ａｈに対応した補正値（焦点検出補正値）を示している。同様に、レンズメモリ１１８は、他の２つの焦点検出領域についての補正値を記憶している。ただし、結像光学系の光軸に対して対称な焦点検出領域については、設計上の補正値は等しい。従って、３つの焦点検出領域に対して、２つの焦点検出補正値のテーブルを記憶していればよい。また、焦点検出領域の位置によって補正値が大きく変化しない場合、共通の補正値を記憶すればよい。
【０１０７】
図１２（ａ）、（ｂ）において、図９と同様に、撮影光学系のズーム位置とフォーカス位置を８つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとに補正値ＢＰ２１１〜ＢＰ２８８、ＢＰ３１１〜３８８がそれぞれ記憶されている。従って、撮影光学系のフォーカスレンズ１０４および第１レンズ群１０１の位置に応じて、高精度な補正値が得られる。図１２（ａ）の焦点検出補正値ＢＰ２１１〜ＢＰ２８８は、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果に対する赤（Ｒ）のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果の差分である。図１２（ｂ）の焦点検出補正値ＢＰ３１１〜ＢＰ３８８は、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果に対する青（Ｂ）のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果の差分である。
【０１０８】
本実施形態において、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）は、前述の撮像素子１２２上の画素に施されるカラーフィルタごとに得られる信号を意味しているが、各色の定義は、これに限定されるものではない。例えば、別途、被写体の分光情報を検出する分光検出手段を有し、分光検出手段の出力に合わせて、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の波長または波長域を設定してもよい。また、色ＢＰ補正情報は、コントラスト検出方式および位相差検出方式の両方の焦点検出に用いることができる。ステップＳ２００において、カメラＭＰＵ１２５は、補正対象の焦点検出結果に応じたズーム位置およびフォーカス位置に対応した補正値を取得する。
【０１０９】
続いてステップＳ２０１において、カメラＭＰＵ１２５は、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）を算出する。ステップＳ２００にてカメラＭＰＵ１２５が図１２（ａ）の一要素としてＢＰ＿Ｒ、図１２（ｂ）の一要素としてＢＰ＿Ｂをそれぞれ取得している場合、色ＢＰ補正値（ＢＰ２）は、以下の式（４）により算出される。
【０１１０】
ＢＰ２＝Ｋ＿Ｒ×ＢＰ＿Ｒ＋Ｋ＿Ｂ×ＢＰ＿Ｂ  …  （４）
式（４）において、Ｋ＿Ｒ、Ｋ＿Ｂは、各色の補正情報に対する係数である。被写体に含まれる緑（Ｇ）情報に対する赤（Ｒ）や青（Ｂ）の情報の大小関係と相関がある値で、赤い色を多く含む被写体に対してはＫ＿Ｒが大きい値となり、青い色を多く含む被写体に対してはＫ＿Ｂが大きい値となる。緑色を多く含む被写体に対しては、Ｋ＿Ｒ、Ｋ＿Ｂともに小さい値となる。Ｋ＿Ｒ、Ｋ＿Ｂは、被写体として代表的な分光情報に基づき、予め設定しておけばよい。または、被写体の分光を検出する手段を用いて被写体の分光情報を取得できる場合、被写体の分光情報に応じてＫ＿Ｒ、Ｋ＿Ｂを設定すればよい。カメラＭＰＵ１２５は、ステップＳ２０１にて色ＢＰ補正値（ＢＰ２）の算出を終えると、本サブルーチンを終了する。
【０１１１】
本実施形態において、焦点検出に用いる補正値として、図９や図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように焦点検出領域ごとに記憶されたテーブルデータを用いているが、補正値の記憶方法はこれに限定されるものではない。例えば、撮像素子１２２と結像光学系（撮影光学系）の光軸との交点を原点とし、撮像装置１０の水平方向および垂直方向をＸ軸、Ｙ軸とした座標を設定し、焦点検出領域の中心座標における補正値をＸとＹの関数で求めてもよい。この場合、焦点検出補正値として記憶すべき情報量を削減することができる。
【０１１２】
また本実施形態において、縦横ＢＰ補正情報や色ＢＰ補正情報を用いて算出する焦点検出に用いる補正値を、被写体のパターンの持つ空間周波数情報によらないものとして算出している。このため、記憶すべき補正情報の量を増やすことなく高精度な補正を行うことができる。ただし、補正値の算出方法はこれに限定されるものではない。後述の空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）の算出方法と同様に、空間周波数ごとの縦横ＢＰ補正情報や色ＢＰ補正情報を用いて、被写体の空間周波数成分に合わせた補正値を算出してもよい。
【０１１３】
（空間周波数ＢＰ補正値の算出方法）
次に、図１３乃至図１６を参照して、図１（ａ）のステップＳ２２における空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）の算出方法について説明する。図１３は、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を算出する流れ（ステップＳ２２）を示すサブルーチンである。図１３の各ステップは、主に、カメラＭＰＵ１２５により、または、カメラＭＰＵ１２５の指令に基づいて撮像面位相差焦点検出部１２９またはＴＶＡＦ焦点検出部１３０により実行される。
【０１１４】
まずステップＳ３００において、カメラＭＰＵ１２５（取得手段１２５ｄ）は、空間周波数ＢＰ補正情報（空間周波数に関する第１の情報）を取得する。空間周波数ＢＰ補正情報は、カメラＭＰＵ１２５の要求に応じて、レンズＭＰＵ１１７から得られる情報であり、被写体の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する情報である。
【０１１５】
図１４を参照して、レンズメモリ１１８に格納されている空間周波数ＢＰ補正情報の一例を説明する。図１４（ａ）は、撮影光学系のデフォーカスＭＴＦを示している。横軸は、フォーカスレンズ１０４の位置（フォーカスレンズ位置）、縦軸はＭＴＦの強度をそれぞれ示している。図１４（ａ）に描かれている４種の曲線は、空間周波数ごとのＭＴＦ曲線であり、ＭＴＦ１、ＭＴＦ２、ＭＴＦ３、ＭＴＦ４の順に、空間周波数が低い方から高い方に変化した場合を示している。空間周波数Ｆ１（ｌｐ／ｍｍ）のＭＴＦ曲線がＭＴＦ１と対応する。同様に、空間周波数Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４（ｌｐ／ｍｍ）とＭＴＦ２、ＭＴＦ３、ＭＴＦ４がそれぞれ対応する。また、ＬＰ４、ＬＰ５、ＬＰ６、ＬＰ７は、デフォーカスＭＴＦ曲線ＭＴＦ１〜ＭＴＦ４のそれぞれの極大値に対応するフォーカスレンズ位置（フォーカスレンズ１０４の位置）である。
【０１１６】
図１４（ｂ）は、撮影光学系の特性である空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を示すフォーカスレンズ位置を示している。図１４（ａ）の空間周波数（Ｆ１〜Ｆ４）ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値と対応するフォーカスレンズ位置ＬＰ４、ＬＰ５、ＬＰ６、ＬＰ７（ピーク位置）が、それと対応して、図１４（ｂ）の縦軸に示されている。本実施形態において、レンズメモリ１１８は、ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）（１≦ｎ≦４）として４個のデータを記憶している。またレンズメモリ１１８は、空間周波数ＢＰ補正情報を、縦横ＢＰ補正情報や色ＢＰ補正情報と同様に、焦点検出領域の位置ごとに記憶している。また、撮影光学系のズーム位置とフォーカス位置を８つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとに空間周波数ＢＰ補正情報を有する。ただし本実施形態は、これらに限定されるものではない。
【０１１７】
前述の縦横ＢＰ補正情報や色ＢＰ補正情報と同様に、焦点検出領域の数、ズーム位置やフォーカス位置の分割数は、任意に設定可能である。設定数を増やすほど、データの記憶に必要なメモリ量が増えるが、より高精度な補正が期待できる。また、空間周波数ＢＰ補正情報は、コントラスト検出方式および位相差検出方式の両方に用いることができる。ステップＳ３００において、カメラＭＰＵ１２５は、補正対象の焦点検出結果に応じたズーム位置およびフォーカス位置に対応した補正値を取得する。
【０１１８】
続いてステップＳ３０１において、カメラＭＰＵ１２５（決定手段１２５ｅ）は、コントラスト検出方式や位相差検出方式の焦点検出に用いられる信号の帯域（ＡＦ評価帯域、すなわち焦点検出用信号の第２の評価帯域に関する第２の情報）を算出する。本実施形態において、カメラＭＰＵ１２５は、被写体、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、および、評価に用いるデジタルフィルタの影響を鑑みて、ＡＦ評価帯域（第２の情報）を算出する。ＡＦ評価帯域の算出方法については後述する。続いてステップＳ３０２において、カメラＭＰＵ１２５（決定手段１２５ｅ）は、撮影画像に用いられる信号の帯域（撮影画像評価帯域、すなわち撮像用信号の第１の評価帯域に関する第２の情報）を算出する。ステップＳ３０２のＡＦ評価帯域の算出と同様に、カメラＭＰＵ１２５は、被写体、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、および、撮影画像の鑑賞者の評価帯域の影響を鑑みて、撮影画像評価帯域（第２の情報）を算出する。
【０１１９】
図１５を参照して、図１３のステップＳ３０１、Ｓ３０２にて実行されるＡＦ評価帯域（焦点検出用信号の第２の評価帯域）および撮影画像評価帯域（撮像用信号の第１の評価帯域）の算出について説明する。ＡＦ評価帯域や撮影画像評価帯域は、評価周波数情報（被写体の評価周波数に関する情報）に相当する。図１５（ａ）〜（ｆ）は、いずれも空間周波数ごとの強度を示し、横軸に空間周波数、縦軸に強度を示している。不図示の切換手段により記録用信号（撮像用信号）の第１の評価帯域が切換えられた場合、カメラＭＰＵ１２５は結像位置の補正値を変更する。
【０１２０】
図１５（ａ）は、被写体の空間周波数特性（Ｉ）を示している。横軸上のＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、図１４のＭＴＦ曲線（ＭＴＦ１〜ＭＴＦ４）と対応した空間周波数である。また、Ｎｑは、撮像素子１２２の画素ピッチに応じて決定されるナイキスト周波数である。空間周波数Ｆ１〜Ｆ４、および、ナイキスト周波数Ｎｑについては、後述の図１５（ｂ）〜（ｆ）にも同様に示されている。
【０１２１】
本実施形態において、被写体の空間周波数特性（Ｉ）は、事前に記憶した代表値を用いる。図１５（ａ）では、被写体の空間周波数特性（Ｉ）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＩ（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。また本実施形態において、予め記憶された被写体の空間周波数特性を用いているが、焦点検出を行う被写体に応じて、用いる被写体の空間周波数特性を変更してもよい。撮影した画像信号をＦＦＴ処理などの処理を行うことにより、被写体の空間周波数情報を得ることができる。このような処理により、演算処理内容が増えるが、焦点検出を行う被写体に応じた補正値を算出できるため、高精度な焦点調節（フォーカス制御）が可能となる。また、より簡易的に、被写体のコントラスト情報の大小に応じて、予め記憶された数種の空間周波数特性を使い分けてもよい。
【０１２２】
図１５（ｂ）は、撮影光学系の空間周波数特性（Ｏ）である。この情報は、レンズＭＰＵ１１７から取得してもよく、または、カメラＭＰＵ１２５内のＲＡＭ１２５ｂに記憶しておいてもよい。その際に記憶される情報は、デフォーカス状態ごとの空間周波数特性、または、合焦時の空間周波数特性のみでもよい。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）は、合焦近傍で算出するため、合焦時の空間周波数特性を用いれば高精度な補正を行うことができる。ただし、演算負荷は増えるものの、デフォーカス状態ごとの空間周波数特性を用いると、より高精度なフォーカス制御が可能である。いずれのデフォーカス状態の空間周波数特性を用いるかについては、位相差検出方式の焦点検出により得られるデフォーカス量を用いて選択すればよい。図１５（ｂ）において、撮影光学系の空間周波数特性（Ｏ）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＯ（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。
【０１２３】
図１５（ｃ）は、光学的ローパスフィルタ１２１の空間周波数特性（Ｌ）である。この情報は、カメラＭＰＵ１２５内のＲＡＭ１２５ｂに記憶されている。図１５（ｃ）において、光学的ローパスフィルタ１２１の空間周波数特性（Ｌ）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＬ（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。
【０１２４】
図１５（ｄ）は、信号生成による空間周波数特性（Ｍ１、Ｍ２）である。前述のとおり、本実施形態の撮像素子１２２は、２種類の読み出しモードを有する。第１の読み出しモード、すなわち全画素読み出しモードでは、信号生成時に空間周波数特性は変化しない。図１５（ｄ）中の空間周波数特性（Ｍ１）は、第１の読み出しモードの際の空間周波数特性である。一方、第２の読み出しモード、すなわち間引き読み出しモードの際には、信号生成時に空間周波数特性が変化する。前述のとおり、Ｘ方向の間引きの際に信号の加算を行いＳ／Ｎの改善を図るため、加算によるローパス効果が発生する。図１５（ｄ）中の空間周波数特性（Ｍ２）は、第２の読み出しモードの際の信号生成時の空間周波数特性を示している。ここでは、間引きの影響は加味せず、加算によるローパス効果を示している。図１５（ｄ）において、信号生成による空間周波数特性（Ｍ１、Ｍ２）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＭ１（ｎ）、Ｍ２（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。
【０１２５】
図１５（ｅ）は、撮影画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度を示す空間周波数特性（Ｄ１）とＡＦ評価信号の処理時に用いるデジタルフィルタの空間周波数特性（Ｄ２）を示している。撮影画像を鑑賞する際の空間周波数毎の感度は、鑑賞者の個人差や、画像サイズや鑑賞距離、明るさなどの鑑賞環境などにより影響を受ける。本実施形態では、代表的な値として、鑑賞時の空間周波数毎の感度を設定して記憶している。鑑賞距離は、ユーザーから記録画像が表示されるディスプレイまでの距離、ユーザーから記録画像が印字される紙までの距離を意味する。一方、第２の読み出しモードの際には、間引きの影響で、信号の周波数成分の折り返しノイズが発生する。空間周波数特性（Ｄ２）は、その影響を加味したデジタルフィルタの空間周波数特性である。図１５（ｅ）において、鑑賞時の空間周波数特性（Ｄ１）およびデジタルフィルタの空間周波数特性（Ｄ２）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＤ１（ｎ）、Ｄ２（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。
【０１２６】
以上のように、種々の情報を、カメラ（カメラ本体１２０）またはレンズ（レンズユニット１００）のいずれかに記憶しておくことにより、撮影画像の評価帯域Ｗ１やＡＦ評価帯域Ｗ２を、以下の式（５）、（６）を用いて算出する。
【０１２７】
Ｗ１（ｎ）＝Ｉ（ｎ）×Ｏ（ｎ）×Ｌ（ｎ）×Ｍ１（ｎ）×Ｄ１（ｎ）（１≦ｎ≦４）  …  （５）
Ｗ２（ｎ）＝Ｉ（ｎ）×Ｏ（ｎ）×Ｌ（ｎ）×Ｍ２（ｎ）×Ｄ２（ｎ）（１≦ｎ≦４）  …  （６）
図１５（ｆ）は、撮影画像の評価帯域Ｗ１（撮像用信号の第１の評価帯域）およびＡＦ評価帯域Ｗ２（焦点検出用信号の第２の評価帯域）を示している。式（５）、（６）で表される計算を行うことにより、撮影画像の合焦状態を決定する因子に対して、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。同様に、焦点検出結果が有する誤差が、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。また、撮像装置１０内に記憶する情報は、事前に計算された撮影画像の評価帯域Ｗ１やＡＦ評価帯域Ｗ２でもよい。前述のように、補正の度に計算を行うことにより、ＡＦ評価の際に用いるデジタルフィルタなどを変更した際に、柔軟に対応して補正値を算出できる。一方、事前にこれらの情報を記憶しておくことにより、式（５）、（６）のような計算や各種データの記憶容量を省略することができる。また、全ての計算を事前に終えておく必要はないため、例えば、撮影光学系と被写体の空間周波数特性のみは予め計算し、撮像装置１０内に記憶することにより、データの記憶容量の低減や演算量の低減を行ってもよい。
【０１２８】
図１５では、説明を簡易にするため、４つ空間周波数（Ｆ１〜Ｆ４）を用いて説明したが、データを有する空間周波数の数は、多いほど、撮影画像やＡＦの評価帯域の空間周波数特性を正確に再現することができ、高精度な補正値を算出することができる。また、ＡＦ評価帯域、撮影画像評価帯域は、対応する空間周波数が、どの空間周波数領域を代表した値であるかを、個別に設定すればよい。例えば、空間周波数Ｆ１は、０から（Ｆ１＋Ｆ２）／２までの領域の代表値とする。同様に、空間周波数Ｆ２は、（Ｆ１＋Ｆ２）／２から（Ｆ２＋Ｆ３）／２までの領域、空間周波数Ｆ３、（Ｆ２＋Ｆ３）／２から（Ｆ３＋Ｆ４）／２までの領域の代表値とする。一方で、空間周波数Ｆ４は、（Ｆ３＋Ｆ４）／２から撮影光学系の応答のある空間周波数領域の限界周波数までの領域の代表とする。このようにすることにより、評価帯域として、撮像素子１２２の画素ピッチによりきまるナイキスト周波数より高い空間周波数の成分を無視することなく、高精度な補正値の算出を行うことができる。一方、補正値の算出に用いる空間周波数の種類を少なくすることにより、演算量の低減を行うことができる。撮影画像の評価帯域とＡＦ評価帯域の空間周波数特性を代表する空間周波数を各々１つずつ持ち、以降の演算を行ってもよい。
【０１２９】
図１３に戻り、本実施形態におけるサブルーチンの説明を続ける。ステップＳ３０３において、カメラＭＰＵ１２５（設定手段１２５ｆ）は、周波数重み付け情報（空間周波数特性に応じた重み付けに関する第３の情報）を取得する。周波数重み付け情報とは、後述する撮影画像の合焦位置やＡＦが検出する合焦位置の算出を行う際に用いる情報である。図１４に示されるように、本実施形態において、レンズメモリ１１８は、周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値を示すフォーカスレンズ位置を記憶している。このため、デフォーカスＭＴＦの極大値の情報は、周波数ごとの合焦位置に対する寄与度は等しいものとして扱われる。一方、図１４（ａ）に示されるように、デフォーカスＭＴＦの曲線形状は、周波数ごとに異なる。すなわち、低い空間周波数に対応するデフォーカスＭＴＦ（ＭＴＦ１）は、高い空間周波数に対応するデフォーカスＭＴＦ（ＭＴＦ４）に対して、フォーカスレンズ位置に対する変化が小さく、半値幅が広い曲線形状となる。反対に、高い空間周波数成分はデフォーカス状態の変化による変化が大きい。これは、被写体像信号はデフォーカスにより高い空間周波数の成分から振幅（ＭＴＦ）が小さくなる一般的な現象に起因する。
【０１３０】
このため、撮影画像を評価する際には、低い空間周波数成分よりも高い空間周波数成分の方が、撮影画像で認識されたりＡＦで検出されたりする合焦位置に対する寄与度が大きい。換言すると、高い空間周波数のデフォーカスＭＴＦのピーク情報の方が、低い空間周波数のデフォーカスＭＴＦのピーク情報よりも、重視した合焦位置を算出した方がより高精度な合焦位置の算出が可能となる。
【０１３１】
撮影画像やＡＦで検出される合焦位置を算出する方法として、図１４（ａ）に示されるようなデフォーカスＭＴＦを用いて、撮影画像の評価帯域、ＡＦの評価帯域に基づいて重み付けすることも考えられる。この場合、デフォーカスＭＴＦとして、空間周波数ごとの重み付けを行うため、高い空間周波数ほど半値幅の狭い曲線形状として扱われる。これにより、半値幅の広い曲線形状を有する低い空間周波数のデフォーカスＭＴＦよりも、半値幅の狭い曲線形状を有する高い空間周波数のデフォーカスＭＴＦの方が強調して扱われ、高精度な合焦位置の算出を行うことができる。
【０１３２】
一方、デフォーカスＭＴＦ情報を用いると、必要な情報量が多く、演算負荷も大きくなる。本実施形態では、デフォーカスＭＴＦのピーク情報を用いることにより、情報量の低減や演算負荷の低減を行うことができる。一方、デフォーカスのピーク情報は、前述のとおり、各空間周波数のデフォーカスＭＴＦ情報の半値幅に相当する情報を有していない。このため本実施形態では、以上の状況を鑑みて、周波数重み付け情報を用いて、記憶しているデフォーカスＭＴＦの極大値の情報の周波数ごとの重み付けを行う。また、より高い空間周波数のデフォーカスＭＴＦの極大値の情報を、より大きな重み付けを行うことにより、高精度な合焦位置の算出を行う。
【０１３３】
続いて、図１６を参照して、周波数重み付け情報について説明する。図１６は、空間周波数ごとの重み付け係数を示す図であり、横軸に空間周波数、縦軸に周波数重み付け係数をそれぞれ示している。図１６において、周波数重み付け情報（ＦＷ）は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に対応した値を有し、それをＦＷ（ｎ）（１≦ｎ≦４）と表す。すなわち、空間周波数Ｆ１の周波数重み付け係数ＦＷ（１）、空間周波数Ｆ２の周波数重み付け係数ＦＷ（２）、空間周波数Ｆ３の周波数重み付け係数ＦＷ（３）、空間周波数Ｆ４の周波数重み付け係数ＦＷ（４）として示している。
【０１３４】
本実施形態では、前述のとおり、空間周波数が高いほど合焦位置に対する寄与度が大きくなるため、より大きな重み付けを行うように係数を設定する。本実施形態において、周波数重み付け係数は、以下の式（７）で表される関係を有する。
【０１３５】
ＦＷ１（＝０）＜ＦＷ２＜ＦＷ３＜ＦＷ４  …  （７）
周波数重み付け係数の大きさは、デフォーカスＭＴＦの極大値近傍の山形の形状の広がりの程度に応じて決めればよい。例えば、空間周波数に対して、半値幅の逆数に比例するように周波数重み付け係数を設定すればよい。また、デフォーカスＭＴＦの極大値近傍の山形の形状の広がりが、所定値以上大きい場合、図１６中のＦＷ１のように周波数重み付け係数を０としてもよい。これは、対応する空間周波数のＭＴＦは、デフォーカスによりほとんど変化せず、撮影画像で認識される合焦位置やＡＦが検出する合焦位置に対して、寄与度が大きくないためである。
【０１３６】
一般に、被写体の空間周波数分布は、図１５（ａ）に示されるように、低い空間周波数に多くの成分が分布していることが多い。このため、前述の処理を通じて撮影画像の評価帯域Ｗ１、ＡＦ評価帯域Ｗ２は、低い空間周波数が、高い空間周波数よりも大きな重み付けがされることが多い。本実施形態では、評価する信号が占める成分は多くても、合焦位置に対する寄与度が小さい低い空間周波数の成分は、周波数重み付け係数を小さくすることにより対応する。反対に、評価する信号が占める成分は少なくても、合焦位置に対する寄与度が大きい高い空間周波数の成分は、周波数重み付け係数を大きくすることにより対応する。
【０１３７】
また本実施形態では、周波数重み付け情報は、常に同じ組み合わせの値を用いるように構成しているが、撮影レンズやＦ値やズーム、フォーカス状態などの撮影状態に応じて、変更してもよい。撮影レンズごとに変更する場合、周波数重み付け情報をレンズユニット１００から取得してもよい。
【０１３８】
図１３のステップＳ３０４において、カメラＭＰＵ１２５（算出手段１２５ｇ）は、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）、すなわち空間周波数に関する補正値を算出する。カメラＭＰＵ１２５は、最良像面検出手段に相当する。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）の算出を行うに際し、撮影画像の合焦位置（Ｐ＿ｉｍｇ）とＡＦが検出する合焦位置（Ｐ＿ＡＦ）を、デフォーカスＭＴＦ情報と、評価帯域Ｗ１、Ｗ２、周波数重み付け係数ＦＷを用いて、以下の式（８）、（９）により算出する。
【０１３９】
Ｐ＿ｉｍｇ＝ＭＴＦ＿Ｐ（１）×Ｗ１（１）×ＦＷ（１）＋ＭＴＦ＿Ｐ（２）×Ｗ１（２）×ＦＷ（２）＋ＭＴＦ＿Ｐ（３）×Ｗ１（３）×ＦＷ（３）＋ＭＴＦ＿Ｐ（４）×Ｗ１（４）×ＦＷ（４）  …  （８）
Ｐ＿ＡＦ＝ＭＴＦ＿Ｐ（１）×Ｗ２（１）×ＦＷ（１）＋ＭＴＦ＿Ｐ（２）×Ｗ２（２）×ＦＷ（２）＋ＭＴＦ＿Ｐ（３）×Ｗ２（３）×ＦＷ（３）＋ＭＴＦ＿Ｐ（４）×Ｗ２（４）×ＦＷ（４）  …  （９）
式（８）、（９）では、図１４（ｂ）に示される空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値情報に関し、図１３のステップＳ３０１、Ｓ３０２で算出された撮影画像やＡＦの評価帯域の重み付け、および、ステップＳ３０３で取得された周波数重み付けを行う。これにより、撮影画像の合焦位置（Ｐ＿ｉｍｇ）とＡＦが検出する合焦位置（Ｐ＿ＡＦ）が算出される。ステップＳ３０４において、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）は、以下の式（１０）により算出される。
【０１４０】
ＢＰ３＝Ｐ＿ＡＦ−Ｐ＿ｉｍｇ  …  （１０）
式（１０）により、撮影画像の合焦位置とＡＦが検出する合焦位置の間で発生しうる誤差を補正するためのベストピント補正値（ＢＰ補正値）を補正することができる。
【０１４１】
このように本実施形態において、制御装置（カメラＭＰＵ１２５）は、取得手段１２５ｄ、決定手段１２５ｅ、設定手段１２５ｆ、および、算出手段１２５ｇを有する。取得手段１２５ｄは、空間周波数特性に関する第１の情報を取得する。決定手段１２５ｅは、撮像用信号の第１の評価帯域および焦点検出用信号の第２の評価帯域に関する第２の情報を決定する。設定手段１２５ｆは、空間周波数特性に応じた重み付けに関する第３の情報を設定する。算出手段１２５ｇは、第１の情報、第２の情報、および、第３の情報に基づいて、空間周波数に関する補正値（空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３））を算出する。
【０１４２】
好ましくは、第１の情報は、被写体の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する情報を含む。また好ましくは、第１の情報は、撮影光学系の焦点状態を変化させた際の空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値（ピーク値）に関する情報を含む。
【０１４３】
好ましくは、第２の情報は、被写体の評価周波数に関する情報を含む。また好ましくは、第２の情報は、被写体像の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、および、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性を用いて決定された情報を含む。また、第２の情報は、撮像素子から出力された撮像用信号および焦点検出用信号の空間周波数特性、および、撮像用信号の感度および焦点検出用信号の処理に用いられるデジタルフィルタに関する空間周波数特性を用いて決定された情報を含む。なお、第２の情報は、これらの情報の少なくとも一つを用いて決定することができる。
【０１４４】
好ましくは、第３の情報は、空間周波数が高いほど大きな重み付けを行う（重み付け係数を決定する）ように設定された情報を含む。また好ましくは、第３の情報は、所定の空間周波数よりも低い空間周波数に関する重み付けがゼロになるように設定された情報を含む。また好ましくは、第３の情報は、空間周波数ごとの焦点状態を変化させた際の空間周波数特性の半値幅が小さいほど大きな重み付けを行う（重み付け係数を決定する）ように設定された情報を含む。
【０１４５】
好ましくは、算出手段１２５ｇは、第１の情報、第２の情報、および、第３の情報に基づいて、撮像用信号に基づく第１の合焦位置（Ｐ＿ｉｍｇ）および焦点検出用信号に基づく第２の合焦位置（Ｐ＿ＡＦ）を算出する。そして算出手段１２５ｇは、第１の合焦位置と第２の合焦位置との差に基づいて補正値（空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３））を算出する。また好ましくは、制御装置（カメラＭＰＵ１２５）は、補正値を用いて補正された合焦位置に基づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御手段１２５ｈを有する。本実施形態では、撮像装置１０はカメラ本体１２０とレンズユニット１００とから構成されるため、カメラＭＰＵ１２５のフォーカス制御手段１２５ｈは、レンズＭＰＵ１１７を介して、フォーカスレンズ１０４を制御する。
【０１４６】
前述のとおり、撮影画像の合焦位置は、被写体の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性、信号生成時の空間周波数特性、鑑賞時の周波数毎の感度を示す空間周波数特性などにより変化する。また撮影画像の合焦位置は、撮影画像に施される画像処理内容などによっても変化する。
【０１４７】
本実施形態では、撮影画像の生成される過程に遡って空間周波数特性を算出することにより、高精度に撮影画像の合焦位置を算出することができる。例えば、撮影画像を記録する際の記録サイズや画像処理で行われる超解像処理、シャープネス、表示サイズなどによって、撮影画像の合焦位置を変更する。また、撮影画像の記録後に、どの程度の画像サイズや拡大率で鑑賞されるか、または、鑑賞する際の鑑賞距離などが事前にわかる場合、鑑賞者の評価帯域に影響を与える。画像サイズが大きくなるほど、また、鑑賞距離が短くなるほど、鑑賞者の評価帯域は、高周波成分に重きを置いた特性とする。これにより、撮影画像の合焦位置も変更される。
【０１４８】
好ましくは、記録用信号（撮像用信号）の第１の評価帯域は、記録用信号の撮像素子の画素の間隔および撮像素子内で行われる記録用信号の信号加算処理に応じて変更される。また好ましくは、記録用信号の第１の評価帯域は、撮像素子内で行われる記録用信号の信号間引き処理および記録用信号に行われる画像処理内容に応じて変更される。また好ましくは、記録用信号の第１の評価帯域は、記録用信号の画像サイズおよび記録用信号の表示サイズに応じて変更される。また好ましくは、記録用信号の第１の評価帯域は、記録用信号の鑑賞距離および記録用信号の画像の明るさに応じて変更される。
【０１４９】
同様に、好ましくは、焦点調節用信号（焦点検出用信号）の第２の評価帯域は、焦点調節用信号の撮像素子の画素の間隔に応じて変更される。また好ましくは、焦点調節用信号の第２の評価帯域は、撮像素子内で行われる記録用信号の信号加算処理、撮像素子内で行われる記録用信号の信号間引き処理、焦点調節用信号に行われるフィルタ処理内容に応じて変更される。
【０１５０】
一方、ＡＦが検出する合焦位置も同様に、被写体の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性、信号生成時の空間周波数特性、ＡＦ評価に用いるデジタルフィルタ空間周波数特性などにより変化する。本実施形態では、ＡＦに用いられる信号が生成される過程に遡って空間周波数特性を算出することにより、高精度にＡＦが検出する合焦位置を算出することができる。例えば、第１の読み出しモードで、ＡＦを行う際にも柔軟に対応できる。この場合、信号生成時の空間周波数特性を、第１の読み出しモードに対応した特性に変更して、ＡＦ評価帯域Ｗ２を算出すればよい。
【０１５１】
また、本実施形態で説明した撮像装置は、交換レンズ式一眼レフカメラであるため、レンズユニット１００の交換が可能である。交換が行われた場合、撮影光学系ごとに、各空間周波数に対応したデフォーカスＭＴＦ情報を、カメラ本体１２０に送信し、撮影画像の合焦位置やＡＦが検出する合焦位置を算出する。このため、交換レンズ（レンズユニット１００）ごとに高精度な補正値の算出を行うことができる。レンズユニット１００は、デフォーカスＭＴＦ情報だけでなく、撮影光学系の空間周波数特性などの情報もカメラ本体１２０に送信してもよい。その情報の活用方法は、前述のとおりである。同様に、カメラ本体１２０を交換した場合、画素ピッチや光学的ローパスフィルタの特性などが変わることがある。前述のとおり、そのような場合でも、カメラ本体１２０の特性に合わせた補正値が算出されるため、高精度に補正を行うことができる。
【０１５２】
前述の説明では、主に補正値の計算を、カメラＭＰＵ１２５で行っているが、計算手段はこれに限定されるものではない。例えば、レンズＭＰＵ１１７で補正値の計算を行ってもよい。その場合、カメラＭＰＵ１２５からレンズＭＰＵ１１７に対して、図１５を参照して説明した各種情報を送信し、レンズＭＰＵ１１７内においてデフォーカスＭＴＦ情報などを用いて補正値の算出を行ってもよい。その場合、図１のステップＳ２４において、カメラＭＰＵ１２５から送信された合焦位置に対して、レンズＭＰＵ１１７が補正を施してレンズ駆動を行えばよい。
【０１５３】
本実施形態において、焦点検出に用いる信号の特性（縦横、色、空間周波数帯域）に着目して、ＡＦ用の補正値を算出している。そのため、ＡＦの方式によらず、同様の方法で、補正値の算出を行うことができる。ＡＦ方式ごとに、補正方法、補正に用いるデータを有する必要がないため、データの記憶容量、演算負荷の低減を行うことができる。
【０１５４】
［その他の実施形態］
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、撮像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およびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
【０１５５】
本実施形態の撮像装置は、焦点検出誤差である撮影画像と焦点検出結果の焦点状態との差分を補正することにより、より高精度なフォーカス制御が可能である。このため本実施形態によれば、高精度なフォーカス制御が可能な制御装置、撮像装置、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。
【０１５６】
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】
【０１５７】
１２５    カメラＭＰＵ（制御装置）
１２５ｄ  取得手段
１２５ｅ  決定手段
１２５ｆ  設定手段
１２５ｇ  算出手段
【図１（ａ）】
0006429546.tif 000002
【図１（ｂ）】
0006429546.tif 000003
【図２】
0006429546.tif 000004
【図３】
0006429546.tif 000005
【図４】
0006429546.tif 000006
【図５】
0006429546.tif 000007
【図６】
0006429546.tif 000008
【図７】
0006429546.tif 000009
【図８】
0006429546.tif 000010
【図９】
0006429546.tif 000011
【図１０】
0006429546.tif 000012
【図１１】
0006429546.tif 000013
【図１２（ａ）】
0006429546.tif 000014
【図１２（ｂ）】
0006429546.tif 000015
【図１３】
0006429546.tif 000016
【図１４】
0006429546.tif 000017
【図１５】
0006429546.tif 000018
【図１６】
0006429546.tif 000019