(57)【要約】【課題】ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができるようにする。【解決手段】撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部と、撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく第１の合焦位置の信頼度を算出し、第１の合焦位置の信頼度が高い場合の第２焦点検出部の開始位置を、第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の第２焦点検出部の開始位置よりも、第１の合焦位置の近くに設定する設定部とを備える。本技術は、例えば、撮像装置等に適用できる。【選択図】図１
2016206310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、
前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する設定部と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内において位相差を検出した画素数に基づいて算出する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内の輝度レベルに基づいて算出する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内において位相差を検出した画素数と、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内の輝度レベルに基づいて算出する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域のサイズに基づいて算出する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域と中央部の輝度比に基づいて算出する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部とを備える撮像装置が、
前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する
撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像装置およびその制御方法に関し、特に、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができるようにする撮像装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置のオートフォーカス（以下、単にAF（Autofocus）とも称する）方式として、位相差検出方式のAF（位相差AF）と、コントラスト方式のAF（コントラストAF）の両方を備えたハイブリッドAF方式を採用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ハイブリッドAF方式では、像高の高い位置にフォーカスウィンドウが設定された場合、高いパフォーマンスが出せないことがあった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、像高の高い位置においてケラレの影響が信頼度を低下させることから、ケラレ成分を補正することで像高の高い位置でも焦点検出精度を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５６８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、ケラレ成分のみで信頼性を判断しているため、低照度での性能劣化が考えられる。
【０００７】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の第１の側面の撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する設定部とを備える。
【０００９】
本技術の一側面の撮像装置の制御方法は、複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部とを備える撮像装置が、前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する。
【００１０】
本技術の一側面においては、複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部とを備える撮像装置において、前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度が算出され、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置が、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定される。
【００１１】
撮像装置は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本技術の一側面によれば、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができる。
【００１３】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】ハイブリッドAF制御を説明する図である。
【図３】AF制御部の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】信頼度関数テーブルを説明する図である。
【図５】スキャン範囲定義関数テーブルを説明する図である。
【図６】位相差個数ゲインgain2の効果を説明する図である。
【図７】ROI輝度ゲインgain3の効果を説明する図である。
【図８】調整関数テーブルを説明する図である。
【図９】AF制御処理を説明するフローチャートである。
【図１０】AF制御部の第１の変形例の詳細構成を示すブロック図である。
【図１１】ROIサイズゲインgain2’の効果を説明する図である。
【図１２】第１の変形例におけるAF制御処理を説明するフローチャートである。
【図１３】AF制御部の第２の変形例の詳細構成を示すブロック図である。
【図１４】シェーディングゲインgain3’の効果を説明する図である。
【図１５】第２の変形例におけるAF制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
【００１６】
＜１．撮像装置のブロック図＞
図１は、本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１７】
図１の撮像装置１１は、例えば撮像機能を有するデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどで構成される。
【００１８】
撮像装置１１は、撮像レンズ２１、撮像素子２２、AFE（Analog Front End）部２３、信号処理部２４、操作部２５、主要制御部２６、記録部２７、表示部２８、画像出力部２９、AF制御部３０、およびレンズドライバ３１を有している。
【００１９】
撮像装置１１は、オートフォーカス（以下、単にAF（Autofocus）とも称する）の機能として、位相差検出方式のAF（位相差AF）と、コントラスト方式のAF（コントラストAF）の両方を備えたハイブリッドAF機能を備える。
【００２０】
撮像レンズ２１は、複数のレンズなどからなり、被写体から入射した光を集光して撮像素子２２の撮像面へと導く。具体的には、撮像レンズ２１は、レンズ５１、絞り５２、フォーカスレンズ５３、ズームレンズ５４、シャッタ５５、およびフォーカスレンズ駆動モータ５６を有している。特に、レンズ５１、フォーカスレンズ５３、およびズームレンズ５４は、撮像レンズ２１の撮像光学系を構成している。また、フォーカスレンズ５３は、１枚のレンズから構成されてもよいし、複数枚のレンズから構成されてもよい。
【００２１】
被写体から入射した光は、レンズ５１、絞り５２、フォーカスレンズ５３、ズームレンズ５４、およびシャッタ５５を介して撮像素子２２に入射する。シャッタ５５は、例えば主要制御部２６の制御に従って開閉し、撮像素子２２の露光を行う。
【００２２】
また、フォーカスレンズ駆動モータ５６は、レンズドライバ３１により駆動され、フォーカスレンズ５３を撮像光学系の光軸方向に移動させることで被写体にフォーカス（ピント）を合わせる。すなわち、ピント調節が行われる。
【００２３】
撮像素子２２は、複数の画素が行列状に配列された撮像面を有するCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやCCD（Charge Coupled Device）等からなり、撮像レンズ２１を介して被写体から入射した光を撮像面で受光する。撮像素子２２は、被写体からの光を光電変換することで得られた画像をAFE部２３に供給する。
【００２４】
ここで、撮像素子２２の撮像面には、鑑賞対象となる被写体の画像を撮像するための撮像画素と、像面位相差方式のオートフォーカスに用いられ、被写体の光像の位相差を検出するための位相差検出画素とが設けられている。位相差検出画素は、撮像面において複数の撮像画素の間に離散的に配置されている。
【００２５】
位相差検出画素には、例えば撮像レンズ２１の瞳領域を左右の２つの分割領域に分割したとすると、左の分割領域から入射する光束を受光する位相差検出画素（タイプA）と、右の分割領域から入射する光束を受光する位相差検出画素（タイプB）とが設けられている。
【００２６】
タイプAとタイプBの位相差検出画素（以下、位相差検出画素対とも称する。）から得られる、分割領域ごとの被写体の像（画像）、つまり瞳分割した像の位相差（像間の距離）に基づいてデフォーカス量を算出することができる。位相差AFは、このデフォーカス量に基づいてオートフォーカス制御を行う。
【００２７】
一方、コントラストAFは、フォーカスレンズ５３を移動させながら撮像される複数枚の画像の輝度値から、画像毎にコントラスト評価値を算出して、コントラスト評価値が最大となる画像を撮像したレンズ位置をフォーカス位置と判断する方式である。
【００２８】
撮像素子２２は、撮像して得られた画像信号をAFE部２３に供給する。
【００２９】
AFE部２３は、撮像素子２２から供給された画像信号に対してA/D（Analog/Digital）変換等を行って、信号処理部２４に供給する。
【００３０】
信号処理部２４は、AFE部２３から供給された画像信号に対してデモザイクやガンマ補正などの各種の信号処理を施して主要制御部２６に供給する。また、信号処理部２４は、位相差検出画素の画素信号を、その周辺の画素の画素信号で補間する補間処理なども行う。信号処理部２４は、必要に応じて各種の信号処理を施した後の画像信号を主要制御部２６に供給する。
【００３１】
操作部２５は、例えばボタンやタッチパネルなどからなり、ユーザの操作に応じた信号を主要制御部２６に供給する。例えば、操作部２５は、タッチパネルによりユーザによって指定されたフォーカスウィンドウの位置情報を主要制御部２６に供給する。
【００３２】
主要制御部２６は、操作部２５から供給される信号に応じて撮像装置１１全体の動作を制御する。例えば、主要制御部２６は、信号処理部２４から供給された画像信号をAF制御部３０に供給したり、記録部２７や表示部２８に供給したりする。また、主要制御部２６は、記録部２７から所定の画像信号を読み出して画像出力部２９に供給する。
【００３３】
記録部２７は、例えば、半導体メモリなどの、撮像装置１１に着脱可能なリムーバブルメディアなどからなり、主要制御部２６から供給された画像信号を記録したり、記録している画像信号を主要制御部２６に供給する。
【００３４】
表示部２８は、例えば液晶表示パネルなどからなり、主要制御部２６から供給された画像信号に基づいて画像を表示する。画像出力部２９は、主要制御部２６から供給された画像信号を無線または有線により、外部の装置に出力する。
【００３５】
AF制御部３０は、主要制御部２６から供給される、撮像素子２２で撮像して得られた画像（の信号）に基づいて、フォーカス制御を行う。AF制御部３０には、撮像素子２２で撮像して得られた画像（の信号）とともに、その画像を撮像したときに撮像素子２２で設定されたゲイン値gain1（以下、撮像ゲインgain1という。）が供給される。
【００３６】
また、AF制御部３０には、フォーカスをする際の注目領域ROI（（Region Of Interest））を表すROI情報も供給される。ROI情報は、例えば、タッチパネルによりユーザによって指定されたフォーカスウィンドウの位置情報や、顔検出アルゴリズムにより検出された撮像画像内の顔領域を示す情報などである。
【００３７】
AF制御部３０は、主要制御部２６から供給された画像信号、撮像ゲインgain1、及びROI情報に基づいて、フォーカスレンズ５３の移動位置や移動量、移動方向などを表すAF制御信号をレンズドライバ３１に供給する。また、AF制御部３０は、ズームレンズ５４の移動位置や移動量、移動方向などを表すズーム制御信号もレンズドライバ３１に供給する。
【００３８】
レンズドライバ３１は、AF制御部３０から供給されたAF制御信号に基づいてフォーカスレンズ駆動モータ５６を制御し、フォーカスレンズ５３を移動させる。また、レンズドライバ３１は、AF制御部３０から供給されたズーム制御信号に基づいてフォーカスレンズ駆動モータ５６を制御し、ズームレンズ５４も移動させる。
【００３９】
撮像装置１１は、以上のように構成されている。
【００４０】
＜２．ハイブリッドAF制御の説明＞
図２を参照して、ハイブリッドAF制御について簡単に説明する。
【００４１】
撮像装置１１のAF制御部３０は、撮像素子２２により得られた画像信号に含まれる位相差検出画素の位相差から、デフォーカス量を算出する。そして、AF制御部３０は、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ５３の目標位置Xtを算出する。目標位置Xtは、検出された位相差に基づく被写体のピント位置（合焦位置）である。
【００４２】
次に、AF制御部３０は、目標位置Xtを中心とする所定の範囲をコントラストAFのスキャン範囲RGに設定する。
【００４３】
そして、ステップＳ１として、撮像装置１１は、スキャン範囲RGの一方の端部、例えば、現在位置Xcに近い側の位置X1まで、フォーカスレンズ５３を移動させる。
【００４４】
次に、ステップＳ２として、撮像装置１１は、位置X1から他方の端部である位置X2まで、所定の時間間隔（移動間隔）で複数枚の画像を撮像し、撮像された各画像についてコントラスト評価値を算出する。
【００４５】
ステップＳ３として、撮像装置１１は、算出された各画像のコントラスト評価値のうち、最も高い評価値が得られた画像のレンズ位置を、ピント位置に決定し、決定されたピント位置へ、フォーカスレンズ５３を移動させる。
【００４６】
撮像装置１１では、以上のように、位相差AFとコントラストAFの両方を用いて、被写体にピントを合わせることができる。
【００４７】
このとき、撮像装置１１は、撮像素子２２により得られた画像信号に含まれる撮像素子２２のセンサノイズに基づいて、位相差検出結果の信頼度（検出精度）を算出し、信頼度に応じて、コントラストAFのスキャン範囲RGを調整するように構成されている。
【００４８】
＜３．AF制御部の詳細構成＞
図３は、AF制御部３０の詳細構成を示すブロック図である。
【００４９】
AF制御部３０は、信頼度検出部４１、位相差検出部４２、位相差個数ゲイン算出部４３、ROI輝度ゲイン算出部４４、コントラスト検出部４５、及び、スキャン設定部４６を有する。
【００５０】
主要制御部２６から供給された画像信号とROI情報は、信頼度検出部４１、位相差検出部４２、位相差個数ゲイン算出部４３、ROI輝度ゲイン算出部４４、コントラスト検出部４５、及びスキャン設定部４６に供給される。主要制御部２６から供給された撮像ゲインgain1は、スキャン設定部４６に供給される。
【００５１】
信頼度検出部４１は、主要制御部２６から供給された撮像画像の注目領域ROIのコントラスト（輝度値）から、位相差AFによるフォーカス制御を行うことができるか否かを判断するための信頼度Reを検出（算出）する。
【００５２】
信頼度検出部４１は、例えば図４に示されるような信頼度Reを算出するための信頼度関数R(x)のテーブル（信頼度関数テーブル）を保持している。信頼度関数R(x)は、撮像画像のコントラストが低いほど、信頼度Reが小さくなる関係を有する。
【００５３】
信頼度検出部４１は、信頼度関数R(x)に基づいて、主要制御部２６から供給された撮像画像の注目領域ROIのコントラストに対応する信頼度Reを算出する。算出された信頼度Reは、スキャン設定部４６に供給される。スキャン設定部４６では、図５を参照して後述するように、信頼度検出部４１で算出された信頼度Reに基づいて、第１のスキャン範囲RG1が決定される。
【００５４】
位相差検出部４２は、注目領域ROI内の位相差検出画素の画素信号に基づいて位相差を検出し、検出結果をスキャン設定部４６に供給する。また、スキャン設定部４６は、検出した位相差に基づいて、デフォーカス量を算出し、デフォーカス量から目標位置Xtを算出（検出）する。
【００５５】
位相差個数ゲイン算出部４３は、信頼度Reに基づいて決定された第１のスキャン範囲RG1を調整するためのパラメータである、位相差個数ゲインgain2を算出する。
【００５６】
位相差を検出するためには、タイプAとタイプBの位相差検出画素の画素値が、所定の閾値以上の画素差分を有している必要がある。また、所定の閾値以上の画素差分を有している位相差検出画素対の個数は多いほど、検出した位相差の信頼度は高くなる。
【００５７】
そこで、位相差個数ゲイン算出部４３は、注目領域ROI内の位相差画素のなかで、所定の閾値以上の画素差分を有する画素（以下、有効位相差画素とも称する。）の個数を検出し、以下の式（１）により、注目領域ROI内の有効位相差画素の個数に基づく位相差個数ゲインgain2を算出する。
位相差個数ゲインgain2＝−２０×ｌｏｇ（検出有効位相差画素個数／基準有効位相差画素個数）
・・・・・・（１）
式（１）の基準有効位相差画素個数は、基準となる有効位相差画素の個数（固定値）である。
【００５８】
ROI輝度ゲイン算出部４４は、信頼度Reに基づいて決定された第１のスキャン範囲RG1を調整するためのパラメータである、ROI輝度ゲインgain3を算出する。注目領域ROI内の輝度値が低いほど画像信号に含まれるノイズ成分が大きくなる（S/N比が低い）。反対に、注目領域ROI内の輝度値が高いほどノイズ成分は小さくなり、検出した位相差の信頼度は高くなる。
【００５９】
そこで、ROI輝度ゲイン算出部４４は、注目領域ROI内の平均輝度（以下、ROI輝度ともいう。）を算出し、以下の式（２）により、ROI輝度に基づくROI輝度ゲインgain3を算出する。
ROI輝度ゲインgain3＝−２０×ｌｏｇ（ROI輝度／基準輝度）
・・・・・・（２）
式（２）の基準輝度は、基準となる輝度（固定値）である。
【００６０】
コントラスト検出部４５は、主要制御部２６から供給される画像信号とROI情報に基づいて、注目領域ROI内の画素の輝度値から、コントラスト評価値を算出し、ピント位置を検出する。
【００６１】
スキャン設定部４６は、例えば図５に示されるような、信頼度Reと第１のスキャン範囲RG1との関係を示すスキャン範囲定義関数RG(ｙ)のテーブル（スキャン範囲定義関数テーブル）を保持している。スキャン範囲定義関数RG(ｙ)は、信頼度Reが小さいほど、第１のスキャン範囲RG1が広くなる関係を有する。スキャン設定部４６は、スキャン範囲定義関数RG(ｙ)を参照して、信頼度検出部４１から供給された信頼度Reに基づいて、第１のスキャン範囲RG1を決定する。
【００６２】
また、スキャン設定部４６は、撮像画像に含まれるノイズ量に応じて、位相差検出に基づいて決定された第１のスキャン範囲RG1を調整する。
【００６３】
撮像画像に含まれるノイズは、（１）撮像ゲイン、（２）位相差検出画素個数、（３）画像の輝度値、のそれぞれに対して、次のような関係がある。
（１）撮像ゲインが高いほど、ノイズは大きい
（２）位相差検出画素個数が大きいほど、ノイズは小さい
（３）画像の輝度値が低いほど、ノイズは大きい
【００６４】
そこで、スキャン設定部４６は、主要制御部２６から供給された撮像ゲインgain1、位相差個数ゲインgain2、及びROI輝度ゲインgain3を用いて、次式（３）により、ノイズゲインgainを計算する。
gain＝gain1＋gain2＋gain3                            ・・・・・・（３）
【００６５】
図６に示されるように、位相差個数ゲインgain2は、注目領域ROI内の有効な位相差画素の個数が２倍に増えると、１２dB相当のS/N比の改善となるので、撮像ゲインgain1（＝２４dB）のみを考慮した場合よりも、スキャン範囲RGを狭めることができる。
【００６６】
また、図７に示されるように、ROI輝度ゲインgain3は、注目領域ROI内の平均輝度が２倍に増えると、６dB相当のS/N比の改善となるので、撮像ゲインgain1（＝２４dB）のみを考慮した場合よりも、スキャン範囲RGを狭めることができる。
【００６７】
スキャン設定部４６は、例えば図８に示されるような、式（３）により算出されたノイズゲインgainに対応して、第１のスキャン範囲RG1を調整するための修正係数αを定義した調整関数α(gain)のテーブル（調整関数テーブル）に基づいて、修正係数αを決定する。
【００６８】
調整関数α(gain)は、ノイズゲインgainが小さくなるほど、修正係数αが小さくなるような特徴を有する。この調整関数α(gain)のテーブルは、スキャン設定部４６の内部に記憶されている。
【００６９】
スキャン設定部４６は、決定された修正係数αを第１のスキャン範囲RG1に乗算することにより、第２のスキャン範囲RG2を決定する。即ち、RG2=α*RG1により、第１のスキャン範囲RG1を調整した第２のスキャン範囲RG2が決定される。
【００７０】
スキャン設定部４６は、デフォーカス量に基づいて算出した目標位置Xtと、第２のスキャン範囲RG2とから、コントラストAFのスキャン開始位置（図２で説明した位置X1）とスキャン停止位置（図２で説明した位置X2）を算出し、レンズドライバ３１にフォーカスレンズ５３を移動させるAF制御信号を出力する。例えば、目標位置Xtが第２のスキャン範囲RG2の中心となるように、第２のスキャン範囲RG2の両端のレンズ位置（図２で説明した位置X1とX2）が算出される。
【００７１】
＜AF制御処理＞
図９のフローチャートを参照して、AF制御部３０によるAF制御処理について説明する。図９の処理が開始される時点では、撮像素子２２で撮像された画像の画像信号とROI情報が、主要制御部２６から供給されているものとする。
【００７２】
初めに、ステップＳ２１において、信頼度検出部４１は、撮像画像の注目領域ROIのコントラストから、位相差AFによるフォーカス制御を行うことができるか否かを判断するための信頼度Reを検出する。例えば、信頼度Reは、撮像画像の注目領域ROIのコントラスト（被写体コントラスト）に基づいて、図４に示される信頼度関数R(x)から求めることができる。
【００７３】
ステップＳ２２において、スキャン設定部４６は、ステップＳ２１で検出された信頼度Reが所定の閾値以上であるか否かを判定することにより、位相差AFを使用することができるかを判定する。
【００７４】
ステップＳ２２で、位相差AFを使用することができると判定された場合、処理はステップＳ２３に進み、スキャン設定部４６は、図５のスキャン範囲定義関数RG(ｙ)を参照し、信頼度Reに基づいて、第１のスキャン範囲RG1を決定する。
【００７５】
ステップＳ２４において、位相差検出部４２は、注目領域ROI内の位相差検出画素の画素信号に基づいて位相差を検出する。
【００７６】
ステップＳ２５において、位相差検出部４２は、検出した位相差に基づいて、デフォーカス量を算出し、デフォーカス量から目標位置Xtを算出する。
【００７７】
ステップＳ２６において、スキャン設定部４６は、主要制御部２６から供給された撮像ゲインgain1を取得する。なお、この撮像ゲインgain1を取得する処理は、後述するステップＳ２９の処理より前に実行すればよく、例えば、AF制御処理の最初に行っても良い。
【００７８】
ステップＳ２７において、位相差個数ゲイン算出部４３は、注目領域ROI内の位相差画素のなかで、所定の閾値以上の画素差分を有する画素の個数（有効位相差画素個数）を算出し、上述した式（１）により、注目領域ROI内の有効位相差画素個数に基づく位相差個数ゲインgain2を算出する。
【００７９】
ステップＳ２８において、ROI輝度ゲイン算出部４４は、注目領域ROI内の平均輝度（ROI輝度）を算出し、上述した式（２）により、ROI輝度に基づくROI輝度ゲインgain3を算出する。
【００８０】
ステップＳ２７の位相差個数ゲインgain2の算出と、ステップＳ２８のROI輝度ゲインgain3の算出は、逆の順番で実行しても良いし、同時に実行しても良い。
【００８１】
ステップＳ２９において、スキャン設定部４６は、第１のスキャン範囲RG1を調整した第２のスキャン範囲RG2を決定する。
【００８２】
具体的には、スキャン設定部４６は、撮像ゲインgain1、位相差個数ゲインgain2、及びROI輝度ゲインgain3を用いて、式（３）によりノイズゲインgainを計算する。そして、スキャン設定部４６は、図８に示したような調整関数α(gain)のテーブルに基づいて、ノイズゲインgainに対応する修正係数αを決定し、RG2=α*RG1を算出することにより、第２のスキャン範囲RG2を決定する。
【００８３】
ステップＳ３０において、スキャン設定部４６は、ステップＳ２５で算出した目標位置Xtと、第２のスキャン範囲RG2とに基づいて、コントラストフォーカス動作を行わせる。即ち、スキャン設定部４６は、目標位置Xtと第２のスキャン範囲RG2とから、コントラストAFのスキャン開始位置とスキャン停止位置を算出し、レンズドライバ３１にフォーカスレンズ５３を移動させるAF制御信号を出力する。その後、コントラスト検出部４５において、スキャン開始位置からスキャン停止位置までの間に撮像された複数枚の画像のコントラスト評価値が逐次算出され、最も高い評価値が得られた画像のレンズ位置がピント位置に決定される。そして、決定されたピント位置へ、フォーカスレンズ５３が移動して終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ２２で、位相差AFを使用することができないと判定された場合、処理はステップＳ３１に進み、スキャン設定部４６は、ピント位置が必ず含まれるように予め広めに設定されたスキャン範囲RG3に対して、コントラストフォーカス動作を行わせる。このスキャン範囲RG3は、ハイブリッドAF制御で設定されるスキャン範囲RG1及びRG2よりも大きな範囲となる。
【００８５】
以上により、AF制御処理が終了する。
【００８６】
本技術を適用した撮像装置１１のAF制御処理によれば、位相差AFとコントラストAFを併用するハイブリッドAFにおいて、位相差検出結果の信頼度に応じて、スキャン範囲RGを最適に設定することができる。
【００８７】
具体的には、位相差検出結果の信頼度を、注目領域ROI内の有効位相差個数に基づいて判断するので、例えば、注目領域ROIがレンズシェーディングにより暗くなった画角周辺部に設定された場合であっても、最適に設定されたスキャン範囲RGにより、ピント位置を検出することができる。
【００８８】
また、位相差検出結果の信頼度を、注目領域ROI内の輝度レベル（例えば、平均輝度）に基づいて判断するので、例えば、レンズシェーディングにより暗くなった輝度レベル、画角中心の明るい輝度レベルなど、輝度レベルに応じて最適にスキャン範囲RGを設定し、ピント位置を検出することができる。
【００８９】
位相差検出結果の信頼度に応じて、スキャン範囲RGを最適に設定することにより、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができる。
【００９０】
注目領域ROI内の有効位相差画素個数が多い場合や、注目領域ROI内の平均輝度が高い場合には、スキャン範囲RGは最初のスキャン範囲RG1よりも狭めるように制御されるため、フォーカス速度（ピント検出にかかる時間）も向上させることができる。
【００９１】
なお、上述した実施の形態では、位相差検出結果の信頼度を、注目領域ROI内の有効な位相差画素の個数に基づく指標と、注目領域ROI内の平均輝度に基づく指標の２つを採用したが、どちらか一方のみを採用してもよい。その場合でも、採用した一方の効果により、最適なスキャン範囲RGを設定し、ピント位置を検出することができる。
【００９２】
＜第１の変形例＞
次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。
【００９３】
図１０は、AF制御部３０の第１の変形例の詳細構成を示すブロック図である。
【００９４】
図１０において、上述した図３と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００９５】
図１０に示される第１の変形例のAF制御部３０においては、図３のAF制御部３０における位相差個数ゲイン算出部４３に代えて、ROIサイズゲイン算出部６１が設けられている。
【００９６】
ROIサイズゲイン算出部６１は、位相差個数ゲイン算出部４３が算出する、注目領域ROI内の有効位相差画素個数に基づく位相差個数ゲインgain2の代わりに、注目領域ROIのサイズ（ROIサイズ）に基づくROIサイズゲインgain2’を算出する。
【００９７】
具体的には、ROIサイズゲイン算出部６１は、次式（４）により、ROIサイズゲインgain2’を算出する。
ROIサイズゲインgain2’＝−２０×ｌｏｇ（ROIサイズ／基準ROIサイズ）
・・・・・・（４）
式（４）の基準ROIサイズは、基準となるROIサイズ（固定値）である。
【００９８】
図１１に示されるように、例えば、ROIサイズが３２０ｘ３２０の領域から、６４０ｘ６４０の領域に変更された場合には、１２dBのS/N比が改善されるので、位相差検出結果の信頼度が向上し、スキャン範囲RGを狭めることができる。
【００９９】
＜第１の変形例におけるAF制御処理＞
図１２は、AF制御部３０の第１の変形例におけるAF制御処理のフローチャートを示している。
【０１００】
図１２のAF制御処理は、図９で説明したAF制御処理に対して、ステップＳ４７の処理が異なる。換言すれば、図１２のステップＳ４１乃至Ｓ４６及びＳ４８乃至Ｓ５１は、図９のステップＳ２１乃至Ｓ２６及びＳ２８乃至Ｓ３１と、それぞれ対応するので、その説明は省略する。
【０１０１】
上述した図９のステップＳ２７では、位相差個数ゲイン算出部４３が、式（１）により、注目領域ROI内の有効位相差画素個数に基づく位相差個数ゲインgain2を算出したのに対して、第１の変形例のステップＳ４７においては、ROIサイズゲイン算出部６１が、式（４）によるROIサイズゲインgain2’を算出する。
【０１０２】
ステップＳ４９の第２のスキャン範囲RG2を決定する処理では、スキャン設定部４６は、位相差個数ゲインgain2の代わりにROIサイズゲインgain2’を用いて、
gain＝gain1＋gain2’＋gain3
により、ノイズゲインgainを計算する。
【０１０３】
第１の変形例のAF制御処理によれば、位相差検出結果の信頼度を、注目領域ROI内の有効位相差画素個数に代わるものとして、注目領域ROIのサイズ（ROIサイズ）に基づいて判断することにより、スキャン範囲RGを最適に設定し、ピント位置を検出することができる。
【０１０４】
従って、位相差検出結果の信頼度に応じて、スキャン範囲RGを最適に設定することにより、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができる。
【０１０５】
＜第２の変形例＞
図１３は、AF制御部３０の第２の変形例の詳細構成を示すブロック図である。
【０１０６】
図１３においても、上述した図３と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【０１０７】
図１３に示される第２の変形例のAF制御部３０においては、図３のAF制御部３０におけるROI輝度ゲイン算出部４４に代えて、シェーディングゲイン算出部７１が設けられている。
【０１０８】
シェーディングゲイン算出部７１は、ROI輝度ゲイン算出部４４が算出する、ROI輝度に基づくROI輝度ゲインgain3の代わりに、画角中央部の平均輝度に対する注目領域ROIの平均輝度の比に基づくシェーディングゲインgain3’を算出する。
【０１０９】
具体的には、シェーディングゲイン算出部７１は、次式（５）により、シェーディングゲインgain3’を算出する。
シェーディングゲインgain3’＝−２０×ｌｏｇ（ROI輝度／画角中央部平均輝度）
・・・・・・（５）
式（５）の画角中央部平均輝度は、基準となる、撮像領域（画角）中央付近の所定領域内の平均輝度（固定値）である。
【０１１０】
図１４に示されるように、シェーディングの影響により、画角の周辺付近の輝度が中央付近の２５％程度になることもある。注目領域ROIが中央部に設定された場合には、周辺部に設定された場合と比較して１２dBの性能改善が可能となる。
【０１１１】
＜第２の変形例におけるAF制御処理＞
図１５は、AF制御部３０の第２の変形例におけるAF制御処理のフローチャートを示している。
【０１１２】
図１５のAF制御処理は、図９で説明したAF制御処理に対して、ステップＳ６８の処理が異なる。換言すれば、図１５のステップＳ６１乃至Ｓ６７及びＳ６９乃至Ｓ７１は、図９のステップＳ２１乃至Ｓ２７及びＳ２９乃至Ｓ３１と、それぞれ対応するので、その説明は省略する。
【０１１３】
上述した図９のステップＳ２８では、ROI輝度ゲイン算出部４４が、式（２）により、ROI輝度に基づくROI輝度ゲインgain3を算出したのに対して、第２の変形例のステップＳ６８においては、シェーディングゲイン算出部７１が、式（５）によるシェーディングゲインgain3’を算出する。
【０１１４】
ステップＳ６９の第２のスキャン範囲RG2を決定する処理では、スキャン設定部４６は、ROI輝度ゲインgain3の代わりにシェーディングゲインgain3’を用いて、
gain＝gain1＋gain2＋gain3’
により、ノイズゲインgainを計算する。
【０１１５】
第２の変形例のAF制御処理によれば、位相差検出結果の信頼度を、注目領域ROI内の平均輝度（ROI輝度）に代わるものとして、画角中央部の平均輝度に対する注目領域ROIの平均輝度の比に基づいて判断することにより、スキャン範囲RGを最適に設定し、ピント位置を検出することができる。
【０１１６】
従って、位相差検出結果の信頼度に応じて、スキャン範囲RGを最適に設定することにより、ハイブリッドAF方式の焦点検出精度を向上させることができる。
【０１１７】
なお、図示は省略するが、AF制御部３０の第３の変形例として、位相差個数ゲイン算出部４３に代えて、ROIサイズゲイン算出部６１を設け、かつ、ROI輝度ゲイン算出部４４に代えて、シェーディングゲイン算出部７１を設けた構成とすることも可能である。
【０１１８】
上述した実施の形態では、撮像素子２２を構成する複数の画素として、撮像画素と位相差画素があり、位相差検出画素は複数の撮像画素の間に離散的に配置されているものとした。即ち、位相差検出画素は、撮像画素とは別個に配置される構成としたが、撮像素子２２を構成する全ての画素を撮像画素で構成し、例えば、複数画素（例えば、２×２の４画素）に対して１つのオンチップレンズを形成するようにして、同一のオンチップレンズに入射された光を受光する第１の画素と第２の画素を、位相差検出画素対としてもよい。
【０１１９】
図１の撮像装置１１は、複数の画素が行列状に配列された撮像素子２２と、位相差検出画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置（目標位置Xt）を検出する第１焦点検出部（位相差検出部４２）と、撮像素子２２で撮像された画像のコントラストに基づいて第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部（コントラスト検出部４５）と、撮像素子２２で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく第１の合焦位置の信頼度を算出し、第１焦点検出部による焦点検出の信頼度が高い場合の第２焦点検出部のスキャン範囲RGを、信頼度が高くない場合のスキャン範囲RGよりも狭く設定する設定部とを備える。
【０１２０】
スキャン範囲RGではなく、コントラストAFによるスキャンを開始する開始位置（例えば、位置X1）で表現すれば、図１の撮像装置１１は、複数の画素が行列状に配列された撮像素子２２と、位相差検出画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置（目標位置Xt）を検出する第１焦点検出部（位相差検出部４２）と、撮像素子２２で撮像された画像のコントラストに基づいて第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部（コントラスト検出部４５）と、撮像素子２２で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく第１の合焦位置の信頼度を算出し、第１の合焦位置の信頼度が高い場合の第２焦点検出部の開始位置を、信頼度が高くない場合の第２焦点検出部の開始位置よりも、第１の合焦位置の近くに設定する設定部とを備える。
【０１２１】
本技術は、撮像装置への適用に限られるものではない。即ち、撮像機能を有する携帯端末装置など、その他の電子機器全般に対して適用可能である。
【０１２２】
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１２３】
例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【０１２４】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【０１２５】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１２６】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１２７】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
【０１２８】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、
前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部と、
前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する設定部と
を備える撮像装置。
（２）
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内において位相差を検出した画素数に基づいて算出する
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内の輝度レベルに基づいて算出する
前記（１）に記載の撮像装置。
（４）
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内において位相差を検出した画素数と、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域内の輝度レベルに基づいて算出する
前記（１）に記載の撮像装置。
（５）
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域のサイズに基づいて算出する
前記（１）または（３）に記載の撮像装置。
（６）
前記設定部は、前記ノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を、前記撮像素子で撮像された画像の注目領域と中央部の輝度比に基づいて算出する
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（７）
複数の画素が行列状に配列された撮像素子と、前記撮像素子の画素対から得られる位相差に基づいて第１の合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記撮像素子で撮像された画像のコントラストに基づいて、第２の合焦位置を検出する第２焦点検出部とを備える撮像装置が、
前記撮像素子で撮像された画像に含まれるノイズ量に基づく前記第１の合焦位置の信頼度を算出し、前記第１の合焦位置の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記第１の合焦位置の信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１の合焦位置の近くに設定する
撮像装置の制御方法。
【符号の説明】
【０１２９】
１１  撮像装置，  ２２  撮像素子，  ３０  AF制御部，  ３１  レンズドライバ部，  ４１  信頼度検出部，  ４２  位相差検出部，  ４３  位相差個数ゲイン算出部，  ４４  ROI輝度ゲイン算出部，  ４５  コントラスト検出部，  ４６  スキャン設定部，  ６１  ROIサイズゲイン算出部，  ７１  シェーディングゲイン算出部
【図１】
2016206310.tif 000003
【図２】
2016206310.tif 000004
【図３】
2016206310.tif 000005
【図４】
2016206310.tif 000006
【図５】
2016206310.tif 000007
【図６】
2016206310.tif 000008
【図７】
2016206310.tif 000009
【図８】
2016206310.tif 000010
【図９】
2016206310.tif 000011
【図１０】
2016206310.tif 000012
【図１１】
2016206310.tif 000013
【図１２】
2016206310.tif 000014
【図１３】
2016206310.tif 000015
【図１４】
2016206310.tif 000016
【図１５】
2016206310.tif 000017