(57)【要約】      （修正有）【課題】焦点調節制御装置において、焦点状態の検出部を構成する画素領域を有効に利用してハイブリッドＡＦ（オートフォーカス）の応答性を向上させること。【解決手段】撮像装置は焦点検出光学系を構成する結像レンズ１３８および位相差検出部１３９を備える。ＡＦ信号処理部１３４は、撮像素子１４１からの撮像信号を処理して焦点調節用の評価値を算出する。フォーカス制御部１３３は、ＡＦ信号処理部１３４からの評価値および位相差検出部１３９の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いてフォーカスレンズ１３１を駆動して焦点調節制御を行う。パララックス調整により設定される主画素領域と、該領域を除く領域から選択した副画素領域により焦点状態検出が行われ、フォーカス制御部１３３は第１の制御モードで主画素領域による測定結果を用いて位相差ＡＦを行い、第２の制御モードでは副画素領域による測定結果を補助情報として撮像信号ＡＦを行う。【選択図】図１
2012247604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、焦点検出光学系および該焦点検出光学系を通した像を検出する複数の検出部を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子による撮像信号を処理して焦点調節用の評価値を算出する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの前記評価値、および前記複数の検出部の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いて焦点調節用レンズを駆動して焦点調節制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、第１の制御モードにて、前記複数の検出部の主画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いて焦点調節制御を行い、第２の制御モードでは、前記複数の検出部の副画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報、および前記焦点調節用の評価値から、前記焦点調節用レンズに係る合焦方向を判別して焦点調節制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記主画素領域は、パララックス調整により、前記撮像光学系に対する前記焦点検出光学系の視差に従って選択された複数の画素で構成され、前記副画素領域は前記主画素領域とは異なる画素領域から選択した画素で構成されることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記主画素領域は、前記検出部の中心位置から、前記撮像光学系に対する前記焦点検出光学系の視差に相当するずれ量をもって補正した位置を含む範囲内の画素で構成されることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記副画素領域は、前記主画素領域によって分割される前記検出部の画素領域のうち、画素数の多い領域から選択されることを特徴とする請求項２または３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記検出部は複数列のラインセンサによって構成され、前記主画素領域および前記副画素領域は異なる列のラインセンサの画素領域からそれぞれ選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記複数の検出部の副画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報により判別される合焦方向と、前記焦点調節用の評価値により判別される合焦方向とが一致するか否かを判定し、合焦方向が一致していると判定した場合に設定する判別回数の閾値を、合焦方向が一致していないと判定した場合に設定する判別回数の閾値よりも小さく設定して、前記焦点調節用レンズの合焦位置を探索することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、焦点検出光学系および該焦点検出光学系を通した像を検出する複数の検出部を備えた撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記撮像素子による撮像信号を処理して焦点調節用の評価値を算出する信号処理ステップと、
第１の制御モードでは、前記複数の検出部に設定した主画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いて焦点調節制御を行い、第２の制御モードでは、前記複数の検出部に設定した副画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報、および前記焦点調節用の評価値から、焦点調節用レンズを移動させる合焦方向を判別して焦点調節制御を行う制御ステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置の自動焦点調節制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）の方式としては、撮像信号を利用したコントラストＡＦ（撮像信号ＡＦともいう。）が一般的である。この方式では、撮像素子で得た映像信号の高周波成分を抽出し、焦点状態を示す信号としてＡＦ評価値を生成して、この値が最大となるようにフォーカスレンズの位置を制御する。
また、ハイブリッドＡＦでは、合焦精度の高いコントラストＡＦと、合焦の速い位相差ＡＦを組み合わせて使用する。位相差ＡＦでは、被写体までの距離を測距センサにより検出し、検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する。位相差ＡＦのうち外部測距方式の場合、測距センサの光学系が撮像光学系とは独立して設けられる。測距センサの光学系と撮像光学系の間にパララックスが生じるため、測距センサを撮像装置に組み付ける際には機械的な調整が必要であった。この機械的な調整の代わりに、測距センサを撮像装置に組み付けた時のパララックスデータを基に、測距に用いる画素を選択することで、調整を簡略化する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成では、測距に用いる画素とパララックスの調整用画素を含む領域を予め確保する必要があるため、測距センサが大きくなる傾向がある。また、一部の画素から得た検出距離を用いて位相差ＡＦが行われるため、他の画素に基づく検出距離の情報をハイブリッドＡＦの制御に生かせなかった。
そこで本発明は、焦点調節制御装置において、焦点状態の検出部を構成する画素領域を有効に利用してハイブリッドＡＦの応答性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、焦点検出光学系および該焦点検出光学系を通した像を検出する複数の検出部を備えた撮像装置であって、前記撮像素子による撮像信号を処理して焦点調節用の評価値を算出する信号処理手段と、前記信号処理手段からの前記評価値、および前記複数の検出部の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いて焦点調節用レンズを駆動して焦点調節制御を行う制御手段を備える。前記制御手段は、第１の制御モードにて、前記複数の検出部の主画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報を用いて焦点調節制御を行い、第２の制御モードでは、前記複数の検出部の副画素領域の出力から得られる焦点状態の検出情報、および前記焦点調節用の評価値から、前記焦点調節用レンズに係る合焦方向を判別して焦点調節制御を行う。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、焦点状態の検出部を構成する画素領域を有効に利用してハイブリッドＡＦの応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図２乃至８と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】焦点状態検出センサの構成例を示す（Ａ）図および位相差ＡＦにおける像信号を例示する（Ｂ）図である。
【図３】フォーカス制御部の構成例を示す図である。
【図４】焦点状態検出センサのレイアウトを例示する図である。
【図５】パララックスの補正方法を説明するための図である。
【図６】図７とともに焦点検出および焦点調節動作を説明するフローチャートであり、処理の前半部を示す図である。
【図７】図６に続く処理の後半部を示す図である。
【図８】撮像信号ＡＦ制御を説明するフローチャートである。
【図９】第２実施形態における焦点状態検出センサの構成例を示す図である。
【図１０】第２実施形態におけるパララックスの補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する撮像装置は被写体までの距離または撮像光学系に係る焦点状態検出量を取得して位相差ＡＦを行う機能と、撮像信号を処理して焦点調節用の評価値を算出してコントラストＡＦを行う機能を有する。
【０００９】
［第１実施形態］
図１は焦点調節制御装置を搭載した撮像装置の構成例を示す図である。ここで言う撮像装置は、被写体を撮影して動画や静止画のデータを、テープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスク等の各種メディアに記録する、いわゆるビデオカメラやデジタルスチルカメラ等を含む。装置内の各ユニットは、バス１６０を介して接続されており、各ユニットはメインＣＰＵ（中央演算処理装置）１５１によって制御される。
レンズユニット１０１は、固定１群レンズ１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、固定３群レンズ１２１、フォーカスレンズ１３１を含む。これらの光学部材を通して撮像素子１４１上に結像する被写体像は電気信号に変換される。ズーム制御部１１３はメインＣＰＵ１５１の指示に従い、ズームモータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動して焦点距離を変更する。また、フォーカスレンズ１３１はフォーカスモータ１３２によって駆動されて、焦点調節状態が制御される。フォーカスレンズ１３１は焦点調節用レンズであり、図１には単レンズで簡略的に示す。
撮像素子１４１上に結像されて光電変換された画像は、撮像信号処理部１４２で画像信号として整えられ、撮像信号（ＴＶＳ参照）がＡＦ信号処理部１３４に出力される。ＡＦ信号処理部１３４は、撮像信号ＴＶＳから測距ゲートにて画面内の一部のみを抽出し、不図示のバンドパスフィルタおよび検波部によってＡＦ評価値（ＦＶ参照）を示す信号を生成し、フォーカス制御部１３３へ出力する。ＡＦ評価値は、撮像信号を処理して得た焦点調節用の評価値であり、撮像信号ＡＦで使用される。ＡＦ信号処理部１３４は、撮像信号から被写体像のコントラスト状態を示す信号を生成する第１の焦点検出手段を構成する。
【００１０】
レンズユニット１０１の外部に設けられている焦点状態検出センサ１３０は、被写体からの光を分割して得た複数の像を検出する第２の焦点検出手段を構成する。結像レンズ１３８は焦点検出光学系を構成し、該レンズを通した像を位相差検出部１３９が検出する。焦点状態検出センサ１３０は、フォーカスレンズ１３１を合焦位置に移動させる制御に用いる焦点状態の検出情報として、撮像装置から被写体までの検出距離Ｌを示す信号を算出し、フォーカス制御部１３３へ出力する。フォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦによる検出距離Ｌと、前記ＡＦ評価値ＦＶに基づいてフォーカスモータ１３２を駆動する。フォーカスレンズ１３１の移動制御により、ＡＦ機能が実現される。
撮像信号処理部１４２の出力する画像データは撮像制御部１４３に送られ、一時的にＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１５４に蓄積される。ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは画像圧縮伸長部１５３にて圧縮された後で画像記録媒体１５７に記録される。これと並行して、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは、画像処理部１５２にて最適なサイズへの縮小・拡大処理が行われる。最適なサイズに処理された画像データはモニタディスプレイ１５０に送られて画像表示されることで、リアルタイムで撮影画像がユーザに提示される。また、撮影直後にはモニタディスプレイ１５０が所定時間だけ撮影画像を表示することで、ユーザは撮影画像を確認できる。
操作部１５６はユーザが装置への指示を行うために使用する。操作指示信号はバス１６０を介してメインＣＰＵ１５１に送られる。バッテリ１５９は、電源管理部１５８により適切に管理されて撮像装置全体に安定した電源供給を行う。フラッシュメモリ１５５には撮像装置の動作に必要な制御プログラムが記憶されている。ユーザ操作により撮像装置がＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ１５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ１５４の一部にロードされる。メインＣＰＵ１５１はＲＡＭ１５４にロードされたプログラムに従って動作制御を行う。
【００１１】
図２（Ａ）はレンズユニット１０１に対して外部に設けられた焦点状態検出センサ１３０の構成例を示す図である。
第１の検出部２０３と第２の検出部２０５は、基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。被写体２０１からの光のうち、第１の結像レンズ２０２を通った光は、第１の検出部２０３上に結像する。また、第２の結像レンズ２０４を通った光は第２の検出部２０５上に結像する。検出部２０３、２０５はそれぞれ９０個の画素から構成されるものとする。検出部２０３、２０５は不図示のＡＧＣ（自動利得制御）回路を有しており、該回路は検出部２０３、２０５の出力するデータのサンプリングおよびゲイン調整を行う。なお、各検出部を構成する画素から、ＡＧＣ回路で用いる画素を自由に設定できるものとする。
図２（Ｂ）は、検出部２０３、２０５の出力信号（以下、像信号という）を例示する。縦軸は像信号のレベルを表し、横軸は画素位置を表す。図中のグラフ曲線Ｐ１は検出部２０３の像信号を表し、グラフ曲線Ｐ２は検出部２０５の像信号を表す。
検出部２０３と２０５は基線長Ｂだけ離れているため、検出部２０３の像信号（Ｐ１参照）と検出部２０５の像信号（Ｐ２参照）は、画素数Ｘだけずれた信号となる。そこで、２つの像信号に対して相関演算が行われる。この相関演算では、画素をずらしながら２つの像信号の相関値が演算され、相関値が最大になる位置同士の差が像ずれ量Ｘとして算出される。相関演算はメインＣＰＵ１５１で行われ、検出部２０３、２０５に係る９０個の画素のうち、任意の３０画素に対して実行される。画素数を制限する理由は、画素数が多すぎると、いわゆる遠近競合での測距となり、精度が低下するためである。
像ずれ量Ｘと基線長Ｂ、結像レンズ２０２、２０４の焦点距離（ｆと記す）を用いて、三角測距の原理で被写体までの距離（被写体距離）Ｌは、「Ｌ＝Ｂ・（ｆ／Ｘ）」の関係式から求められる。被写体までの検出距離に基づいて、メインＣＰＵ１５１は被写体に対して合焦状態を得るためのフォーカスレンズ位置を算出する。この算出には計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。
【００１２】
図３はフォーカス制御部１３３の構成例を示す。
焦点状態検出センサ１３０は、撮像装置から被写体までの検出距離Ｌを示す情報（該検出距離に基づく合焦フォーカスレンズ位置の情報を含む）を、撮像信号ＡＦ制御部４０１とＡＦ方式選択部４１０に出力する。
ＡＦ信号処理部１３４は、ＡＦ評価値ＦＶの情報（現在のフォーカスレンズ位置の情報を含む）を、撮像信号ＡＦ制御部４０１とＡＦ方式選択部４１０に出力する。
撮像信号ＡＦ制御部４０１は、いわゆる微小駆動および山登り駆動の動作制御を行う。微小駆動の動作ではフォーカスレンズ１３１を微小量で駆動し、微小駆動する前の状態と、微小駆動後の状態とでＡＦ評価値ＦＶを比較する。ＡＦ評価値が増加している場合、フォーカスレンズ１３１をさらに同一方向に動かし、またＡＦ評価値が減少している場合にはフォーカスレンズ１３１を逆方向に動かす制御が実行される。この繰り返しにより、同一方向への連続した駆動の場合には、その方向に合焦点があると見なすことができる。また、山登り駆動の動作では、合焦方向の判別後に、フォーカスレンズ１３１を大きな移動量で動かす制御が実行される。
ＡＦ方式選択部４１０は、位相差ＡＦと撮像信号ＡＦを選択できるように切り換え部（図にはスイッチの記号で示す）４１１を制御することにより、ハイブリッドＡＦを実現している。検出距離Ｌに基づいてフォーカスレンズ１３１を駆動した場合、現在のフォーカスレンズ位置が検出距離Ｌに基づく合焦フォーカスレンズ位置と一致するならば、撮像信号ＡＦに切り換わる。また、撮像信号ＡＦのみでフォーカスレンズ１３１を駆動することも可能である。この際、検出距離Ｌを撮像信号ＡＦの補助情報として用いることができる。
【００１３】
図４は、焦点状態検出センサ１３０のレイアウトを表す図である。図中のｚ軸をレンズユニット１０１の光軸に平行な軸とし、これに直交する平面内にて左右方向にｘ軸を設定し、上下方向にｙ軸を設定する。
撮像装置を被写体側から見た正面にて、撮像光学系としてのレンズユニット１０１の左側には焦点状態検出センサ１３０が設置されている。ｘ軸方向にて、レンズユニット１０１の撮像面５０１と、代表例としての検出部２０３の検出面５０２が横列に並んで位置している。図４には撮像面５０１に対応する撮像画角５０３と、検出面５０２に対応するセンサ画角５０４を示す。図４（Ａ）では被写体側を見て撮像画角５０３の右側にセンサ画角５０４の一部がはみ出しており、図４（Ｂ）では撮像画角５０３の左側にセンサ画角５０４の一部がはみ出している。これらは一例であり、焦点状態検出センサ１３０を撮像装置本体にて正面右側や斜め上などに設置しても構わない。撮像面５０１および検出面５０２には各々のレンズを介して結像するため、撮像画角５０３、センサ画角５０４の被写体に対してそれぞれ逆像が得られる。
焦点状態検出センサ１３０は撮像光学系の外側に配置しているため、パララックスが生じる。理想的には、調整距離においてセンサ画角５０４の中心と撮像画角５０３の中心が一致することが望ましい。しかし実際には、焦点状態検出センサ１３０を撮像装置に取り付けて固定した際の機械的なずれによって、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、センサ画角５０４の中心が撮像画角５０３の中心から僅かにずれることがある。
【００１４】
図５はパララックスの調整方法を示す説明図であり、図４（Ａ）の場合に相当する。この調整は、以下の手順で行われる。
・焦点状態検出センサ１３０とレンズユニット１０１とのパララックスの程度を予め測定すること。
・検出部に係る画素から相関演算に用いる画素領域を選択すること。
検出部の画素領域のうち、撮像光学系に対する焦点検出光学系の視差に従って選択される第１の画素領域（主画素領域）が設定される。この画素領域の選択により、焦点状態検出センサ１３０を左右方向（ｘ軸方向）にずらすのと同等の調整を行える。
図５（Ａ）に示すように、撮像画角５０３の中心にコントラストを有する被写体（縦線参照）が使用され、これに対して焦点状態検出センサ１３０の検出部から像信号を取得する処理が実行される。像信号を図５（Ｂ）に例示する。縦軸は像信号のレベルを表し、横軸は画素位置（１乃至９０）を表す。太線で示すグラフ曲線Ｐは測定された像信号を例示し、細線で示すグラフ曲線Ｑはパララックスの無い場合を示す（そのピークは検出部の中心位置にあり、画素位置４５を中央とする）。
センサ画角５０４の中心と撮像画角５０３の中心がずれている分に応じて、像信号のピークが中心からずれて出力される。像信号のピークが中央から何画素分ずれているかを測定することでＡが求まり、これは補正ずれ量として不図示のメモリに記憶される。以降の被写体距離の測定では、センサ画角５０４の中心から補正ずれ量Ａの画素分だけずらした領域が相関演算に用いる領域として選択される。
【００１５】
本例では、焦点状態検出センサ１３０の検出部に係る９０個の画素の範囲内で、補正ずれ量Ａに応じて３０画素が、相関演算を行う領域（主画素領域）として選択される。主画素領域の３０画素は、焦点状態検出センサ１３０を装置に固定した際のパララックスの程度に応じて、左右方向にずれる。図５（Ａ）では、被写体側から撮像装置を見た場合に、左側にずれた状態を例示する。補正ずれ量Ａは最大で±３０画素まで可能である。これは、焦点状態検出センサ１３０の検出部の端から、主画素領域として３０画素分を確保できる最大のずらし量である。ｘ軸方向にて検出部の中心から補正ずれ量Ａに相当する画素分だけずらして主画素領域を選択した場合、残りの画素領域は２つに分割される（主画素領域の端部が検出部の端に来ない場合）。図５（Ｂ）の例では、主画素領域の右側に位置する領域が３０画素よりも多い領域となり、左側に位置する領域は３０画素よりも少ない領域となる。このうち、３０画素よりも多い領域からは、主画素領域に隣り合う３０画素分の第２の画素領域（副画素領域）が選択される。
以下では、主画素領域による測定結果から相関演算で算出した被写体までの距離を「被写体距離Ｌ１」とする。フォーカス制御部１３３は被写体距離Ｌ１に基づいて位相差ＡＦを行う。また、副画素領域による測定結果から相関演算で算出した被写体までの距離を「被写体距離Ｌ２」とする。主画素領域による測定で被写体距離Ｌ１が得られなかった場合、フォーカス制御部１３３は被写体距離Ｌ２を補助情報として、撮像信号ＡＦを行う。副画素領域を用いた被写体距離Ｌ２に関しては、大まかな被写体の位置を捉えられるため、撮像信号ＡＦでの合焦方向判別に用いることができる。撮像信号ＡＦにおける微小駆動の動作を省略し、あるいは微小駆動の回数を減らすことにより、撮像信号ＡＦにかかる時間を短縮できる。よって、全体としてハイブリッドＡＦに要する時間を短くすることができる。
【００１６】
図６および７は、本実施形態におけるＡＦ処理例を示すフローチャートである。
Ｓ７０１で処理が開始し、Ｓ７０２においてメインＣＰＵ１５１は初期設定を行う。本例では、モードを特定するＡＦＭＯＤ（変数）と、補助ＦＬＧ（フラグ）が用意されており、初期値としてＡＦＭＯＤＥに１が設定される。補助ＦＬＧは、撮像信号ＡＦで被写体距離Ｌ２を補助情報として用いるか否かを判定するためのフラグであり、初期値０に設定される。補助ＦＬＧが１を示す場合、撮像信号ＡＦで被写体距離Ｌ２を用いるものとする。
Ｓ７０３にて、前記の調整によって設定されてメモリに記憶されている補正ずれ量Ａを読み込む処理が行われる。Ｓ７０４では、焦点状態検出センサ１３０の検出部に係る９０個の画素のうち、（３１＋Ａ）から（６０＋Ａ）番目にかけての画素が主画素領域として選択され、ＡＧＣ領域に設定される。ＡＧＣ領域では、不図示のＡＧＣ回路による自動利得制御が行われる。Ｓ７０５にて、補正ずれ量Ａはゼロと比較され、正または負が判定される。補正ずれ量Ａが正値の場合、Ｓ７０６へ移行し、負値の場合にはＳ７０７へ移行する。なお、補正ずれ量Ａの正負は図５（Ｂ）の左右方向に対応する。Ｓ７０６では、主画素領域の左側の領域にて、（１＋Ａ）から（３０＋Ａ）番目にかけての画素が副画素領域に選択される。Ｓ７０７では、主画素領域の右側の領域にて、（６１＋Ａ）から（９０＋Ａ）番目にかけての画素が副画素領域に選択される。
Ｓ７０８で検出部の画素蓄積が開始し、ＡＧＣ領域における像信号のモニタリング処理が実行される。Ｓ７０９は、像信号が一定のレベルに達したか否かを確認することで、蓄積が終了したか否かを判定する処理である。画素の蓄積が終了した場合、Ｓ７１０へ移行し、蓄積が未終了の場合には、Ｓ７０８に戻る。Ｓ７１０にて、主画素領域および副画素領域の像信号がそれぞれ読み出され、Ｓ７１１では主画素領域と副画素領域の各々で相関演算が実行される。その結果、被写体距離Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ算出される。その際には、被写体距離Ｌ１、Ｌ２の信頼性を示す量（信頼度）が併せて算出される。信頼度は、像信号のコントラストおよび相関演算を行った際の像の一致度から算出される。これと同時に、ＡＦ信号処理部１３４はＡＦ評価値ＦＶを算出する。
【００１７】
図７に進み、Ｓ７１２では、主画素領域による被写体距離Ｌ１の信頼性が高いか否かが判定される。つまり、前記Ｓ７１１で算出した信頼度を所定の閾値と比較することで、信頼度が閾値を超える場合に信頼性が高いと判定される。信頼性が高い場合にはＳ７１８へ移行し、信頼性が高くない場合には、Ｓ７１３へ移行する。
Ｓ７１３では、副画素領域による被写体距離Ｌ２の信頼性が高いか否かが判定される。信頼度が閾値と比較されて、被写体距離Ｌ２の信頼性が高いと判定された場合にＳ７１４へ移行し、信頼性が高くないと判定された場合にはＳ７１５へ移行する。Ｓ７１４では、副画素領域による被写体距離Ｌ２を信頼できるものと見なし、補助ＦＬＧに１が設定された後、Ｓ７１６へ移行する。またＳ７１５では、被写体距離Ｌ２が信頼できないと判定されたため、補助ＦＬＧに０が設定された後、Ｓ７１６に進む。Ｓ７１６は、ＡＦＭＯＤＥが１であるか否かの判定処理である。ＡＦＭＯＤＥが１の場合、Ｓ７１７へ移行し、ＡＦＭＯＤＥが１でない場合にはＳ７１８へ移行する。Ｓ７１７にて、ＡＦＭＯＤＥの値が２に変更される。これは、副画素領域による被写体距離Ｌ２について位相差ＡＦでは用いずに、撮像信号ＡＦの補助情報として用いるためである。そしてＳ７１８に進み、ＡＦＭＯＤＥの値に応じて３つの条件分岐処理が実行される。ＡＦＭＯＤＥの値が１の場合（第１の制御モード）、位相差ＡＦによる合焦制御を行うためにＳ７２１へ移行する。また、ＡＦＭＯＤＥの値が２の場合（第２の制御モード）、撮像信号ＡＦによる合焦制御を行うためにＳ７３１へ移行する。ＡＦＭＯＤＥの値が３の場合（第３の制御モード）には、Ｓ７４１へ移行する。この場合、合焦動作が完了した状態から変化が起きたか否かが監視され、状態に変化があった場合、ＡＦＭＯＤＥの値を１または２に設定する処理が実行される。
【００１８】
まず、第１の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が１の場合）を説明する。Ｓ７２１にてフォーカス制御部１３３は、主画素領域による被写体距離Ｌ１と、現在のフォーカスレンズ位置に基づいてレンズ駆動方向と速度を決定する。次のＳ７２２では、被写体距離Ｌ１に対応する合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置が一致したか否かについて判定される。両者が一致したと判定された場合、Ｓ７２３へ移行し、不一致と判定された場合、Ｓ７５１へ移行する。Ｓ７２３にて、位相差ＡＦの後、合焦近傍にて撮像信号ＡＦを行うため、補助ＦＬＧに０が設定され、ＡＦＭＯＤＥに２が設定される。Ｓ７５１に進み、Ｓ７２１で決定されたレンズ駆動方向と速度でフォーカスモータ１３２が駆動され、フォーカスレンズ１３１が移動する。そして図６のＳ７０８に戻る。
次に第２の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が２の場合）を説明する。Ｓ７３１において、撮像信号ＡＦの制御が行われる。図８は撮像信号ＡＦ制御を説明するフローチャートである。
Ｓ８０１で処理が開始し、Ｓ８０２で微小駆動動作と合焦方向判別が行われる。Ｓ８０３は、補助ＦＬＧが１であるか否かの判定処理である。補助ＦＬＧが１の場合、Ｓ８０４へ移行し、補助ＦＬＧが０の場合にはＳ８０６へ移行する。Ｓ８０４では、Ｓ８０２で判別した合焦方向と、被写体距離Ｌ２に相当する合焦位置のある方向とが同一の方向であるか否かについて判定される。両者が同一方向である場合、Ｓ８０５へ移行し、同一方向でない場合にはＳ８０６へ移行する。Ｓ８０５では、合焦方向の判別回数の閾値（thと記す）が、α回に設定される。またＳ８０６では、閾値thがβ回に設定される。ここで、α＜βである。これは、位相差ＡＦと撮像信号ＡＦとで合焦位置の方向が一致する場合には、合焦方向判別を行う回数を少なくするためである。これにより、山登り動作へと素早く移行させることができる。
【００１９】
Ｓ８０７において、合焦方向の判別回数が閾値thと比較される。その結果、閾値th回以上に亘って連続して同一方向と判定された場合、Ｓ８０８へ移行し、それ以外の場合にはＳ８１０へ移行する。Ｓ８０８にて、山登り駆動の動作が行われ、フォーカス制御部１３３はフォーカスレンズ１３１の合焦位置を探索し、Ｓ８０９にて、ＡＦ評価値ＦＶがピークを通過したか否かを判定する。ＡＦ評価値がピークを通過した場合、Ｓ８１１へ移行し、ピークを通過していない場合にはＳ８０８へ戻り、山登り駆動を継続する。Ｓ８１１でフォーカス制御部１３３は、合焦位置を見つけたと判断し、ＡＦＭＯＤＥの値として３が設定された後、リターン処理となる。
Ｓ８０７からＳ８１０に進んだ場合、微小駆動の動作においてフォーカスレンズ位置が所定回数に亘って同一エリアを往復したかどうかが判定される。所定回数に亘る同一エリアの往復が判定された場合、Ｓ８１１へ移行し、当該判定が下されない場合にはＳ８１２へ移行する。Ｓ８１２において、合焦位置を見つけていないと判断され、ＡＦＭＯＤＥの値として２が設定された後、撮像信号ＡＦを継続するためにリターン処理となる。
【００２０】
次に第３の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が３の場合）を説明する。
図７のＳ７４１において、フォーカスレンズ１３１は、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置へと戻って停止する。Ｓ７４２でフォーカス制御部１３３はＡＦ評価値ＦＶが所定値（閾値）以上変化したか否かについて監視する。ＦＶの値が閾値以上変化した場合、Ｓ７４３へ移行し、閾値未満の場合、Ｓ７５１へ移行する。Ｓ７４３にて、被写体距離Ｌ１またはＬ２の検出距離が、合焦位置での値から変化したか否かについて判定される。検出距離の変化量が所定の閾値以上である場合、Ｓ７４４へ移行し、閾値未満の場合、Ｓ７４５へ移行する。Ｓ７４４では、被写体距離（検出距離）およびＡＦ評価値ＦＶがともに変化しているため、被写体像のボケ量が大きいと判断され、ＡＦＭＯＤＥの値として１が設定される。そしてＳ７５１へ移行する、また、Ｓ７４５では、ＡＦ評価値ＦＶは変化しているが、被写体距離（検出距離）は変化していないため、被写体像のボケ量が小さいと判断され、ＡＦＭＯＤＥの値として２が設定され、Ｓ７５１へ移行する。
以上のように、第１実施形態では、パララックス調整により選択した主画素領域以外に、副画素領域が選択される。すなわち、検出領域内で主画素領域を除く領域から副画素領域を選択し、主画素領域と副画素領域で被写体距離をそれぞれ測定することができる。よって、センサの大型化を伴わずに複数の測定結果が得られる。主画素領域を用いて十分な測定結果が得られた場合には、位相差ＡＦに従ってフォーカスレンズを駆動した後で撮像信号ＡＦが行われる。また、主画素領域による検出で十分な検出距離が得られなかった場合でも、副画素領域を用いた測定結果を撮像信号ＡＦの補助情報として利用できる。よって、撮像信号ＡＦの合焦にかかる時間を短縮でき、ハイブリッドＡＦとして、高速な合焦制御が実現可能となる。
【００２１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違のみを説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。
図９は第２実施形態に係る焦点状態検出センサ１３０の構成例を示す。検出部９０２は上段のラインセンサ９０５と下段のラインセンサ９０６から構成される。同様に、検出部９０４は上段のラインセンサ９０７と下段のラインセンサ９０８から構成される。被写体からの光のうち、第１の結像レンズ９０１を通過した光は第１の検出部９０２に到達する。また、被写体からの光のうち、第２の結像レンズ９０３を通過した光は第２の検出部９０４に到達する。
【００２２】
焦点状態検出センサ１３０を撮像装置に固定する際の機械的なずれは、横方向だけでなく、縦方向にも生じる。そのため、このような２次元的な広がりを持つ検出部に対して、縦方向において主画素領域と副画素領域が選択される。図１０（Ａ）は第２実施形態におけるパララックスの調整例を示す。ｘ、ｙ、ｚ軸の設定については図５と同様である。なお、図９には一方の検出部だけを示す。
ｘ軸方向に沿って、レンズユニット１０１の撮像面１００１と、焦点状態検出センサ１３０の検出部９０２の検出面１００２、１００３が配置される。検出面１００２は上段のラインセンサ９０５の検出面を表し、検出面１００３は下段のラインセンサ９０６の検出面を表す。図１０（Ａ）には、撮像画角１００４と、これに対してｘ軸方向にずれたラインセンサ画角１００５、１００６を例示する。ラインセンサ画角１００５は上段のラインセンサ９０５に対応する画角を表し、ラインセンサ画角１００６は下段のラインセンサ９０６に対応する画角を表す。パララックス調整時に撮像画角１００４の中心には、縦横にコントラストを有する被写体（十字線参照）を用いる。上段のラインセンサ９０５は、その画角１００５が撮像画角１００４のｙ軸方向におけるほぼ中央に位置しており、十字線の横線部を検出するため、ｘ軸方向に亘ってほぼ一様な像信号を出力する。また、下段のラインセンサ９０６は、その画角１００６が撮像画角１００４のｙ軸方向における中央よりも上方に位置しており、十字線の縦線上半部を検出するため、図５（Ｂ）と同様の像信号を出力する。図１０（Ｂ）に示すように、主画素領域、副画素領域におけるｘ軸方向の位置は、下段に位置するラインセンサの検出面１００３での像信号を用いて、第１実施形態の場合と同様に決定される。またｙ軸方向については、２列あるラインセンサのうち、一様な像信号を出力している上段のラインセンサ９０５の検出領域の一部が主画素領域として決定される。副画素領域は、下段のラインセンサ９０６の検出領域から決定される。主画素領域と副画素領域は、ｙ軸方向にて隣接した範囲に選択される。
第２実施形態では、横方向（ｘ軸方向）だけでなく、縦方向（ｙ軸方向）に対しても主画素領域、副画素領域を選択することができ、第１実施形態の場合と同様に図６および７に示すフローチャートに従って焦点調節制御が行われる。
【００２３】
［その他の変形例］
前記実施形態では、焦点状態検出センサの検出部に係る画素数を９０画素とし、そのうちで相関演算に用いる画素数を３０画素としているが、検出部の画素数、相関演算を行う画素数ともに任意に設定可能である。また、主画素領域を複数の領域とする場合でも、前記と同様に副画素領域を設定可能である。副画素領域については主画素領域と隣り合った画素領域でもよいし、主画素領域から所定数の画素分だけ離れた位置に副画素領域を設定してもよい。また、副画素領域に係る相関演算を行う前に、画素値が飽和していないかの確認や、画像のコントラストが十分得られているか否かの確認を行ってもよい。
焦点状態検出センサの検出部に複数列のラインセンサを用いる場合には、ラインセンサ毎に主画素領域と副画素領域を選択することができる。この場合、主画素領域での検出距離同士と、副画素領域での検出距離同士をそれぞれ平均し、最終的な被写体距離を決定して合焦制御を行えばよい。あるいは、被写体を捉えていると判断される、いずれか１つの主画素領域での検出距離と副画素領域での検出距離を選択して最終的な被写体距離を決定し、合焦制御を行ってもよい。
また、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。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（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（または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。
【符号の説明】
【００２４】
１０１  レンズユニット
１３０  焦点状態検出センサ
１３１  フォーカスレンズ
１３３  フォーカス制御部
１３４  ＡＦ信号処理部
１３８  結像レンズ
１３９  検出部
１４１  撮像素子
【図１】
2012247604.tif 000003
【図２】
2012247604.tif 000004
【図３】
2012247604.tif 000005
【図４】
2012247604.tif 000006
【図５】
2012247604.tif 000007
【図６】
2012247604.tif 000008
【図７】
2012247604.tif 000009
【図８】
2012247604.tif 000010
【図９】
2012247604.tif 000011
【図１０】
2012247604.tif 000012