(57)【要約】【課題】被写体像が周期性パターンを有する場合てあっても、高い合焦精度を得ることが可能な焦点調節装置を提供する。【解決手段】焦点調節装置を内蔵するデジタルカメラ２０は、交換レンズ２のフォーカスレンズ３の焦点調節を行うために検出エリアの被写体光の位相差を検出する位相差ＡＦセンサーユニット９と該センサーユニットの出力に基づいて焦点検出を行う第一焦点検出部１２と、撮像素子７の出力に基づいてイメージャＡＦによる焦点検出を行う第二焦点検出部１４と、焦点調節制御を行う制御部１６とを有しており、位相差ＡＦとイメージャＡＦとを組み合わせた焦点調節を行うが、被写体像に周期性パターンを含むことが検出された場合、イメージャＡＦのみに切り替えて焦点調節が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相差方式により焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、コントラスト方式により焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを有する焦点調節装置において、
焦点調節情報に基づいてレンズの焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて、被写体からの反射光が周期性パターンを有しているか否かを判定する周期性パターン判定手段と、
前記周期性パターン判定手段によって周期性パターンを有している被写体と判定された際に、前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて前記焦点調節手段を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記周期性パターン判定手段は、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて演算された極小値のうちの最も小さい第一の最小値と次に小さい第二の最小値との差が所定値よりも小さい場合に、被写体からの反射光が周期性パターンを有していると判断することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記周期性パターン判定手段によって周期性パターンを有していない被写体と判断された際に、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報と前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報とを組み合わせて焦点調節動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
複数の焦点検出領域の焦点状態を位相差方式により検出する第一の焦点検出手段と、
前記複数の焦点検出領域に対応する領域の焦点状態をコントラスト方式により検出する行う第二の焦点検出手段と、
焦点調節情報に基づいてレンズの焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて、前記複数の焦点検出領域のうちの検出可能な焦点検出領域の全てが周期性パターンを有しているか否かを判定する周期性パターン判定手段と、
前記周期性パターン判定手段によって前記検出可能な焦点検出領域の全てが周期性パターンを有していると判定された際には、前記第二の焦点検出手段から出力される全ての領域からの焦点検出情報に基づいて前記焦点調節手段を制御し、前記検出可能な焦点検出領域の少なくとも１つが周期性パターンを有していないと判定された際には、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報と前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報とを組み合わせて前記焦点調節手段を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
前記周期性パターン判定手段は、第一の焦点検出手段から出力される、前記複数の焦点検出領域のうちの検出可能な各焦点検出領域の焦点検出情報に基づいて演算するものであって、対象となった領域における極小値のうちの最も小さい第一の最小値と次に小さい第二の最小値との差が所定値よりも小さい場合に、その領域が周期性パターンを有していると判断することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラやヒデオカメラ等の焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、銀塩フィルム式、あるいは、デジタル式の交換レンズを適用するオートフォーカス（ＡＦ）一眼レフカメラのＡＦ機構としては、ＴＴＬ（Through The Lens）位相差ＡＦ等が用いられている。このＡＦ機構はカメラ本体にＡＦの為のデフォーカス検出機構が設けられ、交換レンズの焦点調節レンズをレンズ内もしくはカメラ内のモータ駆動により焦点調節動作が行われる。また、コンパクトデジタルカメラやビデオカメラ等では、撮像素子の信号の高周波成分によりコントラスト検知を行ういわゆるイメージャＡＦが行われている。上記ＴＴＬ位相差ＡＦとイメージャＡＦとを比較した場合、たとえば、ＴＴＬ位相差ＡＦはより高速であり、イメージャＡＦはより高精度であるといったようにそれぞれ特徴があり、用途に応じて使い分けられている。
【０００３】
特許文献１にはイメージャＡＦとＴＴＬ位相差ＡＦを組み合わせて焦点調節を行う技術が開示されており、この焦点調節では位相差ＡＦで粗調節を行った後にイメージャＡＦで徴調節を行っている。また、特許文献２には、同様に位相差ＡＦで粗調節を行った後にイメージャＡＦで徴調節を行う構成において、ＴＴＬ位相差ＡＦで合焦可能と判断され場合は、イメージャＡＦよりもＴＴＬ位相差ＡＦを優先して実行し、焦点調節の高速化を図っている。
【特許文献１】特開平７−４３６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例においては、以下のような問題点がある。すなわち、ＴＴＬ位相差ＡＦは、その構成上、周期性パターンに対しては正確な焦点検出ができないという欠点を有している。そして、従来例では、被写体が周期性パターンの場合の処理について言及されていない。従って、上記周期性パターンに対しては正確な焦点検出ができない。特許文献１ではＴＴＬ位相差ＡＦの粗調整により誤ったフォーカスレンズ位置にてイメージャＡＦを行うこととなり、その結果、正しい焦点調節ができないといった問題が生じる。また、特許文献２ではＴＴＬ位相差ＡＦで合焦可能と判断されることはない。
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものてあり、被写体像が周期性パターンを有する場合であっても、高い合焦精度を得ることが可能な焦点調節装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の焦点調節装置は、位相差方式により焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、コントラスト方式により焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを有する焦点調節装置において、焦点調節情報に基づいてレンズの焦点調節を行う焦点調節手段と、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて、被写体からの反射光が周期性パターンを有しているか否かを判定する周期性パターン判定手段と、前記周期性パターン判定手段によって周期性パターンを有している被写体と判定された際に、前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて前記焦点調節手段を制御する制御手段とを具備している。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の焦点調節装置は、請求項１に記載の焦点調節装置において、前記周期性パターン判定手段は、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて演算された極小値のうちの最も小さい第一の最小値と次に小さい第二の最小値との差が所定値よりも小さい場合に、被写体からの反射光が周期性パターンを有していると判断する。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の焦点調節装置は、請求項１に記載の焦点調節装置において、前記制御手段は、前記周期性パターン判定手段によって周期性パターンを有していない被写体と判断された際に、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報と前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報とを組み合わせて焦点調節動作を行う。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の焦点調節装置は、複数の焦点検出領域の焦点状態を位相差方式により検出する第一の焦点検出手段と、前記複数の焦点検出領域に対応する領域の焦点状態をコントラスト方式により検出する行う第二の焦点検出手段と、焦点調節情報に基づいてレンズの焦点調節を行う焦点調節手段と、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報に基づいて、前記複数の焦点検出領域のうちの検出可能な焦点検出領域の全てが周期性パターンを有しているか否かを判定する周期性パターン判定手段と、前記周期性パターン判定手段によって前記検出可能な焦点検出領域の全てが周期性パターンを有していると判定された際には、前記第二の焦点検出手段から出力される全ての領域からの焦点検出情報に基づいて前記焦点調節手段を制御し、前記検出可能な焦点検出領域の少なくとも１つが周期性パターンを有していないと判定された際には、前記第一の焦点検出手段からの焦点検出情報と前記第二の焦点検出手段からの焦点検出情報とを組み合わせて前記焦点調節手段を制御する制御手段とを具備する。
【００１０】
本発明の請求項５に記載の焦点調節装置は、請求項４に記載の焦点調節装置において、前記周期性パターン判定手段は、第一の焦点検出手段から出力される、前記複数の焦点検出領域のうちの検出可能な各焦点検出領域の焦点検出情報に基づいて演算するものであって、対象となった領域における極小値のうちの最も小さい第一の最小値と次に小さい第二の最小値との差が所定値よりも小さい場合に、その領域が周期性パターンを有していると判断する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、位相差方式による焦点検出とコントラスト方式による焦点検出とを組み合わせて焦点調節動作を行う焦点調節装置において、被写体が周期性パターンを有するか否かを検出し、周期性パターンを有する場合は、周期性パターンに弱い位相差方式を適用せず、周期性パターンに強いコントラスト方式による焦点調節を行うので、周期性パターンを有する被写体に対しても高い焦点調節精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。 
図１は、本発明の第一の実施形態の焦点調節装置を内蔵するデジタルカメラのブロック構成図である。
【００１３】
本実施形態のデジタルカメラ２０は、カメラボディ１と、カメラボディ１に着脱可能な交換レンズ２とからなる。
【００１４】
交換レンズ２は、焦点調節を行うためのフォーカスレンズ３を有し、光軸Ｏを有する撮影光学系とフォーカスレンズ３を光軸方向に駆動調節する焦点調節手段のレンズ駆動部４と、カメラボディ１との通信を行うとともにレンズ駆動部４をコントロールする焦点調節手段のレンズコントロール部５を内蔵している。
【００１５】
カメラボディ１にはフォーカスレンズ３を含む撮影光学系からの被写体光を受け、後述する撮像素子７側に透過し、かつ、位相差ＡＦセンサーユニット９側に反射するハーフミラー６と、ハーフミラー６の後方に配され、ハーフミラー６の透過光を受け、結像した被写体像を電気信号に変換する撮像素子７と、ハーフミラー６からの被写体光の反射光を受光する位相差ＡＦセンサーユニット９とが内蔵されている。さらに、カメラボディ１には、バックライトを内蔵した、電子ビューファインダー用のＬＣＤパネル１０と、ＬＣＤパネル１０を観察するためのファインダー光学系１１と、位相差ＡＦ方式を適用する第一焦点検出手段である第一焦点検出部１２と、撮像素子７の出力信号を処理する画像処理部１３と、画像処理部１３により生成されたファインダー用画像データによる画像を表示するＬＣＤパネル１０と、ＬＣＤパネル１０に表示されたファインダー用画像を観察するためのファインダー光学系１１と、イメージャＡＦ（コントラストＡＦ）方式を適用する第二焦点検出手段である第二焦点検出部１４と、カメラボディ１の全体を制御するＣＰＵ等からなる制御部１６と、レリーズ釦の押し下げ操作により１段目のレリーズ信号（１ＲＳＷ信号）と２段目のレリーズ信号（２ＲＳＷ信号）との撮影指示信号を出力するレリーズスイッチ１８と内蔵している。
【００１６】
なお、画像処理部１３は、撮像素子７の出力信号を処理し、画像のコントラスト情報を取り出すと共に、ホワイトバランス処理、Ｙ処理、カラーマトリックス処理等を行い、撮影画像データとファインダー用画像データとを生成する。
【００１７】
第一焦点検出部１２は、位相差ＡＦセンサーユニット９の出力から被写体像の位相差を検出し、焦点ずれ量を算出する。
【００１８】
第二焦点検出部１４は、撮像素子７の撮像信号に基づき、画像処理部１３で得られたコントラスト情報の履歴を判断し、合焦評価値を出力する。
【００１９】
制御部１６は、さらに、レンズコントロール部５を介してフォーカスレンズ３の焦点調節駆動を制御する焦点調節制御手段、および、第一焦点検出部１２の検出結果に基づき、被写体像データのの周期性パターンを判定する周期性パターン判定手段を内蔵している。
【００２０】
上述した構成を有する本実施形態のデジタルカメラ２０においては、電源オン後のレリーズ釦の押下に応じてレリーススイッチ１８の１段目がオンされると位相差ＡＦセンサーユニット９および第一焦点検出部１２による位相差ＡＦ、さらに、撮像素子７より取り込まれた被写体画像データに基づいた第二焦点検出部１４によるイメージャＡＦによる合焦処理が実行される。そして、２段目がオンされると、撮像素子７を介して被写体の撮像信号が取り込まれ、さらに、該撮像信号が被写体の撮影データに変換され、不揮発メモリ（不図示）等に記憶される。
【００２１】
デジタルカメラ２０における上述した位相差ＡＦおよびイメージャＡＦによる合焦処理は焦点調節装置により行われる。最初に上記位相差ＡＦにより焦点調節の粗調節が行われ、続いてイメージャＡＦにより最終的な焦点調節の微調節が行われるが、上記位相差ＡＦにて被写体像が周期性パターンを有しているかどうかの判定を行い、周期性パターンであると判定された場合には、イメージャＡＦのみによる焦点調節が実行される。
【００２２】
なお、位相差ＡＦのための第一焦点検出部１２とイメージャＡＦのための第二焦点検出部１４とにおける視野枠上の焦点検出領域（エリア）は、一致するように予め設定されている。
【００２３】
ここで、第一焦点検出部１２による位相差ＡＦにおける位相差検出の原理、および、位相差検出による周期性パターンの判定方法について、図２〜８を用いて説明する。 
図２は、図１のカメラボディに内蔵される位相差ＡＦセンサーユニットの基本的構成を示すブロック構成図である。図３は、図２の位相差ＡＦセンサーユニットの光電変換素子列と第一焦点検出部との位相差検出に関わる部分のブロック構成図である。図４は、光電変換素子列上のＡ像，Ｂ像の出力波形（ａ）と該波形を画素１ビットずつシフトさせた状態での波形（ｂ）とＡ像をシフトさせた状態でＡ，Ｂ像が最も一致した状態での波形（ｃ）とを示す図である。図５は、上記第一焦点検出部で求められた位相差量ｉと相関関数Ｆ（ｉ）の相関関係の一例を示す図である。図６は、理想的な周期性パターンである縞模様の被写体像を示す図である。図７は、図６の被写体像に対する相関関数Ｆ（ｉ）の変化を示す図である。図８は、相関関数Ｆ（ｉ）に複数の極小値が存在する場合の例を示す図である。
【００２４】
図２に示すようにカメラボディ１に内蔵される位相差ＡＦセンサーユニット９の基本的構成は、フォーカスレンズ３を含む撮影レンズによる被写体像が形成される想定結像面近傍に視野マスク３１とコンデンサレンズ３２を配し、その後方に多孔の絞りマスク３３Ａ，Ｂと２次結像レンズ３４Ａ，Ｂと、さらにその後方にＡＦセンサ３５である複数の光電変換素子列３５Ａ，Ｂとを配したものである。この構成によりフォーカスレンズ３上の異なる２つの瞳領域３６Ａ，Ｂを通過した光束による２つの被写体像をそれぞれ異なる光電変換素子列３５Ａ，Ｂ上に再結像し、この２つの被写体像の相対的位置関係がフォーカスレンズ３の合焦状態により変化することを利用して焦点検出を行う。
【００２５】
図３に示す光電変換素子列３５Ａ，Ｂは、図２に示した光電変換素子列であり、位相差ＡＦセンサーユニット９（図１）に含まれる。第一焦点検出部１２（図１）に含まれるＡ／Ｄ変換器４１は、光電変換素子列３５Ａ，Ｂ内の各画素からのアナログ出力をデジタル信号に変換する。演算部４２は、上記デジタル信号に基づいて後述する各種演算を行う。
【００２６】
上述した２つの被写体像の相対的位置関係である位相差は、その相関を求めることで得られる。図４の出力波形（ａ）に示す２つの被写体像（Ａ像、Ｂ像）の重ならない領域の面積Ｓ（Ａ像、Ｂ像の対応する画素の差の絶対値の総和）とし、一方の像（この例ではＡ像）を光電変換素子の１画素（１ビット）ずつシフトさせ、面積Ｓの最小値を求めていく。そして、図４の出力波形（ｃ）に示すようにＡ像とＢ像が一致すれば必然的に最小値となるので、最小値をもたらすシフト量がＡ像とＢ像の相対的ずれ量である位相差となる。これらの焦点検出装置では、２つの瞳領域の重心間隔が三角測量における基線長となり、光電変換素子上の相対的ずれ量である位相差に基づいて撮影レンズの焦点ずれ量を求めることができる。
【００２７】
また、第一焦点検出部１２に内蔵されているマイクロコンピュータからなる演算部４２により２つの像の位相差が求められ、この位相差によりフォーカスレンズ３の制御が行われる。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換された光電変換素子列３５Ａ，Ｂの出力値をそれぞれＬ（１），Ｌ（２），‥・，Ｌ（ｎ）およびＲ（１），Ｒ（２），・・・，Ｒ（ｎ）とし、ｊ画素ピッチ（画素×ピッチｐ）上で位相差という２つの像の相対的ずれ量（位相差量ｉとする）に対する像の一致度を示す評価値としての相関関数Ｆ（ｉ）は、
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で与えられる。
【００２９】
もし、光電変換素子列３５Ａ，Ｂ上の２つの像が相対的にｋ画素ピッチずれているとすれば、Ｆ（ｋ）＝０となる。ただし、前記各画素列の出力値が２つの光電変換素子列からの像信号の形が画素ノイズ等の影響で完全に同じになることは少ないので、通常、Ｆ（ｋ）＞０となる。
【００３０】
上述のようにｉとＦ（ｉ）とのデータは離散的なデータであるが、図５は、Ｆ（ｉ）を便宜上連続なグラフとして示している。ｉの所定の範囲において、Ｆ（ｉ）の最小値を求めた後、高精度の検出を行うために最小値の前後の相関関数値を用いて補間計算を行う。
【００３１】
以上、説明した位相差検出方式において、縞模様のような周期性パターンの被写体を焦点検出しようとした場合、極小値が複数存在する。図６は、理想的な縞模様であるが、このような周期性パターンの被写体に対し、（１）式で与えられる相関関数Ｆ（ｉ）を計算すると、ｉが縞模様のピッチだけ変化すると同じ相関関数値となり、相関関数自体も繰り返しデータとなってしまう。
【００３２】
従って、図７に示すように複数の極小値ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４が出現し、このうちのどれが真の位相差に相当するか判断することができない。実際には、縞模様のばらつきや画素ばらつき、ノイズ等のために複数の極小値には数値的な差が発生するので、単純に最小値を選択すると誤った検出となり、結果としてピントが合っていない写真となってしまう。
【００３３】
本実施例の焦点調節装置における上記周期性パターンの判定方法として、複数の極小値が存在する場合は、図８に示すように、複数の極小値のうちから最小値Ｆmin１と、次に小さい二番目の最小値Ｆmin２を求め、その差ΔＦmin（＝Ｆmin２−Ｆminｌ）を予め決められた判定値Ｚと比較し、ΔＦmin＜Ｚであれば、周期性パターンと判定する。
【００３４】
デジタルカメラ２０における上記焦点調節を含む撮影処理動作について、図９〜１１のフローチャートを用いて説明する。 
図９は、デジタルカメラ２０における撮影処理のフローチャートである。図１０は、図９の撮影処理における位相差検出処理時に呼び出されるサブルーチンの周期性パターン判定処理のフローチャートである。図１１は、図９の撮影処理中に呼び出されるサブルーチンのイメージャＡＦ処理のフローチャートである。
【００３５】
デジタルカメラ２０において、電源オンにより制御部１６の制御のもとで図９に示す撮影処理が開始される。電源スイッチ（図示せず）投入後、ステップＳ１でレリーズ釦の半押しでレリーズスイッチ１８の１段目スイッチ（１ＲＳＷ）がオンされ、撮影準備が指示されるのを待つ。上記１段目スイッチがオンされると、ステップＳ２に移行する。
【００３６】
ステップＳ２では位相差ＡＦセンサーユニット９による被写体像信号の位相差検出を実行する。詳しくは、位相差ＡＦセンサーユニット９からの出力信号が取得され、第一焦点検出部１２により焦点ずれ量が算出される。また、位相差検出可能か否か、検出の信頼性の高さ、被写体像が周期性パターンであるか（後述する図１０のサブルーチンの周期性パターン判定処理による）等の判定も同時に行われる。
【００３７】
ステップＳ３では、上記位相差検出において信頼性の高い焦点ずれ量が求められたか否か、言い換えれば、検出可能か否かを、フラグ等を参照して判別する。検出可能の場合はステップＳ４に移行し、検出可能ではない場合はステップＳ８に移行する。
【００３８】
ステップＳ４では、被写体像が周期性パターンであるか否かフラグを参照して判別する。周期性パターンの場合はステップＳ８に移行し、周期性パターンではない場合はステップＳ５に移行する。
【００３９】
ステップＳ５では、検出された焦点ずれ量が所定範囲内か否か判定する。この所定範囲は、この範囲内にあればイメージャＡＦにより十分に高精度かつ高速に合焦動作が行われるとして予め決められた数値の範囲である。所定範囲内ではない場合はステップＳ６に、所定範囲内の場合はステップＳ８にそれぞれ移行する。
【００４０】
ステップＳ６では、得られた焦点ずれ量から合焦状態にするためのフォーカスレンズ３の駆動量を算出する。ステップＳ７では、レンズ駆動を行う。すなわち、上記算出したレンズ駆動量を交換レンズ２内のレンズコントロール部５に送信し、レンズコントロール部５はレンズ駆動部４を制御してフォーカスレンズ３の駆動を行い、ステップＳ２に戻る。
【００４１】
上記ステップＳ８に移行した場合は、サブルーチンのイメージャＡＦ処理が呼び出され、イメージャＡＦを実行する。このイメージャＡＦ処理の内容は、図１１のフローチャートを参照して後で詳細に説明する。
【００４２】
ステップＳ９では、上記イメージャＡＦ動作の結果、合焦状態が得られたか否かを、フラグ等を参照して判別する。合焦となった場合はステップＳ１０に、合焦できなかった場合はステップＳ１１にそれぞれ移行する。
【００４３】
ステップＳ１０では、合焦状態となったことを示す合焦表示が、ＬＣＤパネル１０に表示される。また、ステップＳ１１では、非合焦状態であることを示す非合焦表示を行う。
【００４４】
ステップＳ１２においては、上記手順による合焦後にレリーズ釦の全押しでレリーズスイッチ１８の２段目スイッチ（２ＲＳＷオン）がオンされ、撮影が指示されると、通常の撮影シーケンスによる撮影が行われる。撮影終了後、ステップＳ１に戻る。
【００４５】
ここで、上記ステップＳ２の位相検出処理内でサブルーチンとして呼び出され、実行される周期性パターン判定処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
まず、ステップＳ２１にて周期性パターン判定フラグを初期化する。続いて、ステップＳ２２で上述した相関関数Ｆ（ｉ）の極小値が複数存在するか否か判定し、複数存在する場合はステップＳ２３に移行し、複数存在しない場合はそのまま終了する。
【００４７】
ステップＳ２３では上述したΔＦmin（＝Ｆmin２−Ｆminｌ）の値をチェックし、ΔＦmin＜Ｚであれば、ステップＳ２４に移行し、ΔＦmin＜Ｚでなければ、そのまま終了する。
【００４８】
ステップＳ２４では、被写体像が周期性パターンを含むと判定し、周期性パターンフラグをセットして本ルーチンを終了する。
【００４９】
次に上記ステップＳ８で呼び出されるサブルーチンのイメージャＡＦ処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
まず、ステップＳ３１で位相差ＡＦが実行済みであるか否かを判定する。位相差ＡＦが実行されている場合はステップＳ３２に、実行されていない場合、すなわち、位相差ＡＦを実行した結果、検出可能ではなかった場合（図９のステップＳ３でＮｏの場合）および周期性パターンであった場合（図９のステップＳ４でＹｅｓの場合）にはステップＳ３３にそれぞれ移行する。
【００５１】
ステップＳ３２では、イメージャＡＦのスキャン範囲を設定する。このスキャン範囲は、現在のフォーカスレンズ３の位置を中心位置とし、その前後、ΔＸに設定される。上記ΔＸは、イメージャＡＦにより十分に高精度かつ高速に合焦動作が行われるとして予め決められたスキャン範囲であり、交換レンズ２内のメモリに記憶されており読み出されて使用される。そして、このΔＸは、たとえば交換レンズ２の焦点距離、フォーカスレンズ３の位置（距離）、位相差検出の信頼性の高さ等のパラメータにより適宜変更される。
【００５２】
ステップＳ３３では、スキャン範囲をフォーカスレンズ可動域全域、すなわち最至近から無限までに設定する。これは、事前に位相差ＡＦが実行されていないため、合焦付近に位置していない可能性が高いためである。その後、ステップＳ３４に移行する。
【００５３】
ステップＳ３４では、現在位置から、スキャン範囲端の近い側にレンズコントロール部５を介してレンズ駆動部４を制御してフォーカスレンズ３を移動する。
【００５４】
ステップＳ３５では、移動後の位置でイメージャＡＦの評価値を取り込む。ステップＳ３６でステップＳ３５で取得した評価値とフォーカスレンズ３の位置を評価値履歴として記憶する。
【００５５】
ステップＳ３７では、評価値履歴を参照し、合焦点（評価値のピーク値）を通過したかを確認する。通過していればステップＳ４２へ、通過していなければステップＳ３８に進む。
【００５６】
ステップＳ３８では、ステップＳ３２またはＳ３３で設定されたスキャン範囲を全てスキャンし、終わったかどうかを判断し、終わっていればステップＳ４０へ移行するが、スキャンする領域が残っていればステップＳ３９に進み、レンズ駆動部４を制御してフォーカスレンズ３の位置を更新する。更新後、ステップＳ３５に戻る。
【００５７】
上記ステップＳ３５〜Ｓ３９の処理を繰り返すことでイメージャＡＦのピーク探索が行われる。
【００５８】
ステップＳ４２に移行した場合、評価値履歴からピーク位置を示した位置にレンズ駆動部４によってフォーカスレンズ３を移動する。ステップＳ４３でイメージャＡＦの結果であるピーク評価値を記憶して処理を終了後、メインルーチンに戻る。
【００５９】
一方、上述したようにステップＳ３８の判定で合焦点（ピーク値）を得ることなく、スキャン範囲での処理を終了したと判定された場合は（ステップＳ３８でＮＯの場合）、ステップＳ４０に進み、スキャン範囲の初期位置にフォーカスレンズ３を移動する。ステップＳ４１でイメージャＡＦが検出不能であったことをフラグ等に記憶して処理を終了し、メインルーチンに戻る。
【００６０】
上述のようにデジタルカメラ２０の焦点調節においては、基本的には位相差ＡＦにより焦点調節の粗調節が行われ、イメージャＡＦにより焦点調節の微調節が行われる。そして、被写体像が周期性パターンを有すると判定された場合には、イメージャＡＦにより焦点調節が行われる。
【００６１】
被写体像が周期性パターンであるか否かの判定は、図７に示すように相関関数Ｆ（ｉ）の状態により判断するが、単に複数の極小値があるというだけで判断すると、以下のように検出可能な被写体までも検出不能と判断してしまうことを防止している。例えば、遠近の被写体が混在するものの主要被写体が検出領域内の大部分を占めていて他の被写体が小さな影響しか及ぼさない場合である。本実施形態では、上述したようにΔＦｍｉｎが所定の判定値Ｚより小さい場合に周期性パターンであると判定する。
【００６２】
以上述べたように、イメージャＡＦとＴＴＬ位相差ＡＦを組み合わせて焦点調節を行う焦点調節装置において、被写体が周期性パターンを有するか否かを検出し周期性パターンを有する場合は、誤検出の可能性が高いＴＴＬ位相差ＡＦを行わずにイメージャＡＦによる焦点調節のみを行う。したがって、周期性パターンを有する被写体に対しても、高い焦点調節精度を得ることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、周期性パターンではなかった場合、位相差ＡＦにより粗調節を行い、イメージャＡＦで微調節を行っているが、これに限らず、位相差ＡＦによって焦点調節を行うようにしてもよい。
【００６４】
次に、本発明の第二の実施例の焦点調節装置を内蔵するデジタルカメラについて、図１２，１３を用いて説明する。
【００６５】
図１２は、本実施形態のデジタルカメラに適用される位相差ＡＦセンサーユニツトの構成を示す模式的斜視図である。図１３は、本実施形態のデジタルカメラにおける撮影処理のフローチャートである。
【００６６】
本実施形態のデジタルカメラは、前記第一の実施形態のデジタルカメラ２０に対してカメラボディに内蔵される位相差ＡＦセンサーユニツト５９（図１２）の構成および第一焦点検出部と制御部による焦点調節動作が異なる。他の構成は、第一の実施形態のデジタルカメラ２０と同様である。
【００６７】
図１２に示すように本実施形態のデジタルカメラにおける位相差ＡＦセンサーユニツト５９は、被写体像の撮影画面５６内に設定された複数の検出領域である焦点検出エリア５６ａ，５６ｂ，５６ｃに対して焦点調整状態を検出する。
【００６８】
この位相差ＡＦセンサーユニット５９は、ＡＦセンサー５５と焦点検出光学系５０とからなる。上記焦点検出光学系５０は、被写体側に配される視野マスク５１と、複数のコンデンサレンズ５２と、絞りマスク５３と、複数組の２次結像光学系５４とからなる。ＡＦセンサー５５は、複数の光電変換素子列５５ａ，５５ｂ，５５ｃで主要部が構成され、その出力データは第一焦点検出部１２に入力される。
【００６９】
撮影画面中に設定された複数の焦点検出エリアに対して被写体からの光束は、各焦点検出エリアに対応する複数のコンデンサレンズ５２および２次結像光学系５４で分割され、光電変換素子列５５ａ，５５ｂ，５５ｃ上に結像して位相差検出方式による焦点検出が行われる。
【００７０】
すなわち、撮影画面中の焦点検出エリアの被写体光はフォーカスレンズ３を含む撮影光学系を通過して、各焦点検出エリアに対応するコンデンサレンズ５２に入射する。コンテンサレンズ５２から射出された光は、各焦点検出エリアに対応する一対ずつ配置された２次結像光学系５４を通過する。そして、各一対の２次結像光学系５４が構成する２つの像は、それぞれ対応する光電変換素子列５５ａ，５５ｂ，５５ｃ上に結像する。
【００７１】
ＡＦセンサー５５からは光電変換素子列毎の像データが、第一焦点検出部１２に取り込まれる。
【００７２】
第一焦点検出部１２は、各光電変換素子列の一対の像の光強度分布から位相差量を算出し、各焦点検出エリアの焦点ずれ量を演算し、制御部１６に出力する。
【００７３】
なお、位相差ＡＦセンサーユニット５９による撮影画面内の複数の焦点検出エリアに対応する撮像素子７の撮像領域上のそれぞれの領域は、製造工程においてあらかじめ調整され対応つけられている。
【００７４】
そして、制御部１６は、全焦点検出エリアの焦点ずれ量に基づいて所定の選択アルゴリズムを用いて、１個の焦点ずれ量を選択、あるいは、加工して作成する。たとえば、最至近選択であれば、最も後ピンの焦点ずれ量を採用する。そして、制御部１６はレンズコントロール部５へ上記焦点ずれ量を送信する。
【００７５】
レンズコントロール部５は焦点ずれ量に基づいてレンズ駆動量を演算し、レンズ駆動部４によって交換レンズ２内のフォーカスレンズ３を駆動する。
【００７６】
また、撮影者によって不図示の操作部が操作され、複数の焦点検出エリア５６ａ，ｂ，ｃから特定の焦点検出エリアが選択された場合は、選択された焦点検出エリアについてのみ焦点ずれ量を求めればよい。
【００７７】
本実施形態のデジタルカメラにおける焦点調節を含む撮影処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００７８】
電源オンにともなって制御部１６の制御のもとで図１３に示す撮影処理が開始される。電源スイッチ（図示せず）が投入されると、ステップＳ５１でレリーズ釦の半押しにより、レリーズスイッチ１８の１段目スイッチ（１ＲＳＷ）がオンされ、撮影準備が指示されるまで待つ。該１段目スイッチがオンされると、ステップＳ５２に進み、全焦点検出領域における位相差検出を実行する。
【００７９】
詳しくは、位相差ＡＦセンサーユニット５９から信号を取得し、第一焦点検出部１２により焦点ずれ量を算出する。また、位相差検出可能か否か、検出の信頼性の高さ、被写体像が周期性パターンであるか等の判定も同時になされ、結果を検出領域毎にフラグ等に記憶される。
【００８０】
ステップＳ５３では、上記位相差検出において信頼性の高い焦点ずれ量が求められたか否か、すなわち、検出可能か否かを、フラグ等を参照して全領域について判別する。全領域について検出不能の場合は、ステップＳ６４に移行する。検出可能な領域があれば、ステップＳ５４に移行する。
【００８１】
ステップＳ５４では、被写体像が周期性パターンであるか否かフラグ等を、参照して位相差検出可能な全領域について判別する。位相差検出可能な全領域が周期性パターンの場合はステップＳ６４に移行する。周期性パターンではない領域が存在する場合はステップＳ５５に移行する。
【００８２】
ステップＳ５５では、全領域のうちで検出可能な領域かつ周期性パターンではない領域から焦点ずれ量が最も後ピンである最至近被写体の領域を選択する。
【００８３】
ステップＳ５６では、上記選択された焦点ずれ量が所定範囲内か否か判定する。上記所定範囲は、この範囲内にあればイメージャＡＦにより十分に高精度かつ高速に合焦動作が行われるとして予め決められた数値である。所定範囲内ではない場合はステップＳ５７に、所定範囲内の場合はステップＳ６０にそれぞれ移行する。
【００８４】
ステップＳ５７では、得られた焦点ずれ量から合焦状態にするためのフォーカスレンズ３の駆動量を算出する。ステップＳ５８では、レンズ駆動を行う。すなわち、上記算出したレンズ駆動量を交換レンズ２内のレンズコントロール部５に送信し、レンズコントロール部５はレンズ駆動部４を制御してフォーカスレンズ３の駆動を行う。
【００８５】
ステップＳ５９では、選択領域について再度位相差検出を行い、ステップＳ５７に移行する。
【００８６】
上述のように、全領域から選択された領域について、所定の焦点ずれ量範囲内に入るまで位相差検出を使用した焦点調節を行う。
【００８７】
上記ステップＳ６０に移行した場合、選択された領域でサブルーチンのイメージャＡＦを実行し、第二焦点検出部１４は、選択された焦点検出領域に対応する撮像素子７の撮像領域にて合焦評価値を算出して出力する。
【００８８】
なお、上記サブルーチンのイメージャＡＦの処理の内容は、図３に示したフローチャートの処理と同一である。
【００８９】
ステップＳ６１では、イメージャＡＦ動作の結果、合焦状態が得られたか否かを、フラグ等を参照して判別する。そして、合焦となった場合はステップＳ６２に、合焦できなかった場合はステップＳ６５にそれぞれ移行する。
【００９０】
ステップＳ６２では、合焦状態となったことを示す合焦表示をＬＣＤパネル１０に表示する。また、ステップＳ６５では、非合焦であることを示す非合焦表示をＬＣＤパネル１０に表示する。
【００９１】
ステップＳ６３において上記手順による合焦後、レリーズ釦の全押しでレリーズスイッチ１８の２段目スイッチ（２ＲＳＷオン）がオンされ、撮影が指示されると、通常の撮影シーケンスによる撮影が行われる。撮影終了後、ステップステップＳ５１に戻る。
【００９２】
ステップＳ６４に移行した場合、全検出領域にてイメージャＡＦを行う。そのイメージャＡＦの処理の内容は、図３のフローチャートの処理と同一であって、全領域についてピーク評価値のレンズ位置を検出し、最も至近側となるピーク評価値（レンズ位置）を選択して、フォーカスレンズ位置を設定する。このようにして最至近選択を行う。
【００９３】
以上、述べたように、本実施形態のデジタルカメラの場合、イメージャＡＦとＴＴＬ位相差ＡＦを組み合わせて焦点調節を行う焦点調節装置において、複数の焦点検出領域を有する場合に、被写体が周期性パターンを有するか否かを検出し、周期性パターンを有する場合は、周期性パターンではない焦点検出領域にてＴＴＬ位相差ＡＦを実行するので、誤検出によりピントがはずれることが回避できる。また、全領域について周期性パターンと検出した場合は、誤検出の可能性が高いＴＴＬ位相差ＡＦを行わずに全領域についてイメージャＡＦによる焦点調節のみを行う。したがって、周期性パターンを有する被写体に対しても、高い焦点調節精度を得ることができる。
【００９４】
この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明による焦点調節装置は、被写体像が周期性パターンを有する場合てあっても、高い合焦精度を得ることができる焦点調節装置として利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第一の実施形態の焦点調節装置を内蔵するデジタルカメラのブロック構成図である。
【図２】図１のカメラボディに内蔵される位相差ＡＦセンサーユニットの基本的構成を示すブロック構成図である。
【図３】図２の位相差ＡＦセンサーユニットの光電変換素子列と第一焦点検出部との位相差検出に関わる部分のブロック構成図である。
【図４】図２の位相差ＡＦセンサーユニットの光電変換素子列３５Ａ，Ｂ上のＡ像，Ｂ像の出力波形（ａ）と該波形を画素１ビットずつシフトさせた状態での波形（ｂ）とＡ像をシフトさせた状態でＡ，Ｂ像が最も一致した状態での波形（ｃ）とを示す図である。
【図５】図３の第一焦点検出部で求められた位相差量ｉと相関関数Ｆ（ｉ）の相関関係の一例を示す図である。
【図６】理想的な周期性パターンである縞模様の被写体像を示す図である。
【図７】図６の被写体像に対する図３の第一焦点検出部における相関関数Ｆ（ｉ）の変化を示す図である。
【図８】図３の第一焦点検出部における相関関数Ｆ（ｉ）に複数の極小値が存在する場合の例を示す図である。
【図９】図１のデジタルカメラにおける撮影処理のフローチャートである。
【図１０】図９の撮影処理における位相差検出処理時に呼び出されるサブルーチンの周期性パターン判定処理のフローチャートである。
【図１１】図９の撮影処理中に呼び出されるサブルーチンのイメージャＡＦ処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第二の実施形態のデジタルカメラに適用される位相差ＡＦセンサーユニツトの構成を示す模式的斜視図である。
【図１３】図１２のデジタルカメラにおける撮影処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
４  …レンズ駆動部（焦点調節手段）
５  …レンズコントロール部（焦点調節手段）
１２  …第一焦点検出部（第一の焦点検出手段）
１４  …第二焦点検出部（第二の焦点検出手段）
１６  …制御部（制御手段，周期性パターン判定手段）
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ
…焦点検出エリア（複数の検出領域）
Ｆ（ｉ）…相関関数（評価値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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