(57)【要約】【課題】本発明は、撮像素子から得られた１対の像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う際に、焦点検出条件に応じて適切に信号増幅を行って高精度な焦点検出を行焦点検出装置を提供する。【解決手段】デジタルカメラでは、処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する。一方、処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する。そして、算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う。【選択図】図１０
2016038428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出手段と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出手段と、
動作モードを判定する判定手段と、
前記判定手段により処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、前記第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定手段により処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出手段と、
前記デフォーカス量検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記像信号は、前記撮像手段で撮像された１フレームに含まれる像信号または前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる像信号であることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出手段と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出手段と、
動作モードを判定する判定手段と、
前記判定手段により処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、前記第１の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定手段により処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
前記像信号は、前記撮像手段で撮像された１フレームに含まれる像信号または前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる像信号であることを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出手段と、
前記撮像手段のフレームレートを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記フレームレートが所定のフレームレート未満であると判定された場合には、前記第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定手段により前記フレームレートが所定のフレームレート以上であると判定された場合には、前記第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出手段と、
前記デフォーカス量検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出手段と、
前記撮像手段のフレームレートを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記フレームレートが所定のフレームレート未満であると判定された場合には、前記第１の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定手段により前記フレームレートが所定のフレームレート以上であると判定された場合には、前記第２の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出手段と、
現在設定されている絞り値が前フレームから変化したかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記絞り値が変化したと判定された場合には、前記第１の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定手段により前記絞り値が変化していないと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出手段と、
前記撮像手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出手段と、
前記デフォーカス量検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出手段と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出手段と、
前記撮像手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
撮像手段に入射する光束を分割して結像させるように構成され、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する焦点センサと、
前記１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出手段と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出手段と、
前記撮像手段とは異なる測光手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出手段と、
前記デフォーカス量検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
前記焦点検出手段による焦点検出はコンティニュアスＡＦモードの時に行われることを特徴とする請求項７乃至１０に記載の焦点検出装置。
【請求項１２】
前記加算の回数が所定回数以上の場合には、所定回数分の古いデータを削除することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置を搭載したことを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段を備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出工程と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出工程と、
動作モードを判定する判定工程と、
前記判定工程により処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、前記第１の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定工程により処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出工程と、
前記デフォーカス量検出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１５】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段を備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出工程と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出工程と、
動作モードを判定する判定工程と、
前記判定工程により処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、前記第１の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定工程により処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１６】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段を備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出工程と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出工程と、
前記撮像手段のフレームレートを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記フレームレートが所定のフレームレート未満であると判定された場合には、前記第１の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定工程により前記フレームレートが所定のフレームレート以上であると判定された場合には、前記第２の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出工程と、
前記デフォーカス量検出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１７】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段を備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出工程と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出工程と、
前記撮像手段のフレームレートを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記フレームレートが所定のフレームレート未満であると判定された場合には、前記第１の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定工程により前記フレームレートが所定のフレームレート以上であると判定された場合には、前記第２の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１８】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段を備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出工程と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出工程と、
現在設定されている絞り値が前フレームから変化したかを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記絞り値が変化したと判定された場合には、前記第１の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定工程により前記絞り値が変化していないと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１９】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段とを備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出工程と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出工程と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定工程により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出工程と、
前記デフォーカス量検出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項２０】
複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段とを備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を加算平均する第１の算出工程と、
前記撮像手段で撮像された複数フレームに含まれる、１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って算出した相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出する第２の算出工程と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行い、前記判定工程により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項２１】
撮像手段に入射する光束を分割して結像させるように構成され、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する焦点センサと、前記撮像手段とは異なる測光手段の出力から顔の有無および検出された顔のサイズを検出する顔検出手段とを備える焦点検出装置の焦点検出方法であって、
前記１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出工程と、
前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出工程と、
前記顔検出手段による検出結果から所定の条件を満足するかを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記所定の条件として顔が検出され且つ検出された顔のサイズが閾値以上であると判定された場合には、前記第１の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定工程により前記所定の条件を満たしていないと判定された場合には、前記第２の算出工程により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出工程と、
前記デフォーカス量検出工程により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程とを備えることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項２２】
請求項１４乃至２１のいずれか１項に記載の焦点検出方法を焦点検出装置または撮像装置に実行させるためのコンピュータに読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置及び方法、並びにプログラム、撮像装置に関し、特に、焦点検出装置及び方法、並びにプログラム、撮像装置に関し、特に、撮像装置における焦点検出装置および自動焦点検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体像の光束を射出瞳面で分割して、それぞれを１対のラインセンサの各々に結像させ、ラインセンサで光電変換された各像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う位相差検出方式の焦点検出装置が提案されている。例えば、特許文献１では、１対のラインセンサから得られる１対の像信号について、一方の像信号に対して他方の像信号を所定量ずつシフトさせたときのシフト量ごとの相関量を演算して記憶する。そして、記憶されている複数の相関量を対応するシフト量ごとに加算して加算相関量を求め、その加算相関量を用いて焦点検出を行うことを特徴とする。
【０００３】
また、撮像素子の一部の画素に焦点検出用の画素を離散的に設けて、被写体像の光束を射出瞳面で分割した光束を、それぞれ対応する１対の焦点検出用の画素に結像させ、上述した位相差検出方式で焦点検出を行う撮像装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、離散的に焦点検出用画素が配置された複数対の焦点検出用の画素列を備え、焦点検出用の画素列が並ぶ方向と直交する方向に、別の１対の焦点検出用の画素列が隣接して配置される撮像素子が提案されている。このような撮像素子において、被写体像に含まれるノイズが大きいと判定した場合は、隣接する同種類の像信号を近い配置の画素同士が加算されるよう画素単位で加算し、加算した像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う。被写体像に含まれるノイズが大きくないと判定した場合は、１対の焦点検出用の画素列ごとに独立して算出された各位相差を平均して、その平均位相差に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする。
【０００５】
特許文献２と同様、撮像素子の一部に焦点検出用画素を設けて、複数のフレームにおける１対の焦点検出用の画素列を同一画素同士で加算した加算画素列を生成し、１対の加算画素列の位相差に基づいて焦点検出を行う撮像装置が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８８８０８４号明細書
【特許文献２】特許第５２０２２８９号明細書
【特許文献３】特開２０１２−２２０９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のように、複数の相関量を対応するシフト量ごとに加算して加算相関量を求め、その加算相関量を用いて焦点検出を行う場合、条件によっては不具合が生じるおそれがある。例えば、元の１対のラインセンサにおける像信号にノイズが多く混入していると、ノイズの影響による疑似相関が表れてしまうため、疑似相関の結果を複数加算しても、正しい相関結果を得ることができない。
【０００８】
また、上記特許文献３のように、複数のフレームにおける１対の焦点検出用の画素列を同一画素同士で加算して、その加算された１対の画素列の位相差に基づいて焦点検出を行う場合も、条件によっては不具合が生じるおそれがある。例えば、被写体あるいは撮像装置が動いてしまい、被写体像の輪郭がフレーム毎に異なる場合、同一画素同士で加算しても、輪郭を示す被写体像の信号が増幅されず、かえって加算することで輪郭が滲んだような信号が得られる。この場合、相関演算で求められる位相差にばらつき誤差が乗りやすくなり、結果として焦点検出精度が劣化してしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、撮像素子から得られた１対の像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う際に、焦点検出条件に応じて適切に信号増幅を行って高精度な焦点検出を行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、複数の画素の一部に互いに対をなす焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から１対の像信号を出力する撮像手段と、前記１対の像信号から相関演算を行って相関量を算出し、算出した相関量を加算する第１の算出手段と、前記１対の像信号に対して、対応する画素同士で像信号を加算し、加算した像信号から相関演算を行って相関量を算出する第２の算出手段と、動作モードを判定する判定手段と、前記判定手段により処理負荷の重い動作モードと判定された場合には、前記第１の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出し、前記判定手段により処理負荷の軽い動作モードと判定された場合には、前記第２の算出手段により算出された相関量から得た位相差に基づいて合焦位置までのデフォーカス量を算出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子から得られた１対の像信号の位相差に基づいて焦点検出を行う際に、焦点検出条件に応じて適切に信号増幅を行って高精度な焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】図１における撮像部の画素面の態様を示す模式図である。
【図３】図２における第１の焦点検出画素Ｓ１の構造を示す図である。
【図４】図２における第２の焦点検出画素Ｓ２の構造を示す図である。
【図５】ピントが合ったときの第１の焦点検出画素Ｓ１と第２の焦点検出画素Ｓ２の像信号の位相差を示す図である。
【図６】ピントが合う前の第１の焦点検出画素Ｓ１と第２の焦点検出画素Ｓ２の像信号の位相差を示す図である。
【図７】一対のラインセンサにおける被写体像の位相差とレンズの焦点位置のデフォーカス量との関係を示す図である。
【図８】デフォーカス量が小さいときのラインセンサに投影される被写体像を表した模式図である。
【図９】デフォーカス量が大きいときのラインセンサに投影される被写体像を表した模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第６の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第７の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第９の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２０】焦点検出センサの詳細を示す図である。
【図２１】本発明の第９の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第１０の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【００１５】
図１において、デジタルカメラは、レンズ部１００とカメラ部２００からなる。レンズ部１００は、不図示のマウント部のレンズ装着機構を介してカメラ部２００に着脱可能に取り付けられている。マウント部には、電気接点ユニット１０８が設けられている。この電気接点ユニット１０８には、通信クロックライン、データ転送ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子がある。これらにより、レンズ部１００とカメラ部２００が通信可能になっている。
【００１６】
レンズ部１００には、撮像光学系を構成し、フォーカスやズームを行うレンズ群１０１、入射光線を制御する絞り１０２が設けられている。また、レンズ群１０１のズームやフォーカスを行うためのステッピングモータからなる駆動系、及び駆動系を制御するレンズ駆動ユニット１０３が設けられている。レンズ駆動ユニット１０３などは焦点制御手段を構成する。
【００１７】
また、レンズ部１００には、絞り１０２の開口を制御する絞り制御ユニット１０４と、レンズ群１０１のズーム、フォーカス、絞りの各種光学設計値が記録された光学情報記録部１０６が設けられている。
【００１８】
レンズ駆動ユニット１０３、絞り制御ユニット１０４、および光学情報記録部１０６は、レンズ部１００全体の動作を制御するＣＰＵからなるレンズコントローラ１０５に接続されている。
【００１９】
また、レンズ部１００には、レンズ駆動ユニット１０３に内包されたステッピングモータの位相波形を、レンズ駆動ユニット１０３からレンズコントローラ１０５を通じて取得してレンズの位置情報を検出するレンズ位置検出部１０７が設けられている。
【００２０】
カメラ部２００は、レンズ部１００と電気接点ユニット１０８を介して通信を行い、レンズ群１０１のズームやフォーカス、絞り１０２の開口について制御要求を送信し、制御結果を受信する。
【００２１】
入射光線は、レンズ群１０１及び絞り１０２を介して、カメラ部２００内における不図示の光電変換素子及び現像演算を行うプロセッサからなる撮像部２１３へ導かれる。撮像部２１３では、入射した被写体像を光電変換して現像演算することで撮像データが得られる。
【００２２】
また、カメラ部２００には、カメラ部２００へ操作入力を行うための操作スイッチ２１４が設けられている。操作スイッチ２１４は、２段ストロークタイプのスイッチで構成されている。１段目のスイッチ（ＳＷ１）は、撮像信号を用いた測光や焦点検出など撮影準備動作を開始させるためのスイッチである。２段目のスイッチ（ＳＷ２）は、静止画を取得するため、撮像部２１３で電荷蓄積及び電荷読み出しといった撮影動作を開始させるためのスイッチである。
【００２３】
撮像部２１３は、１対の焦点検出用画素列を複数有する撮像素子である。１対の焦点検出用画素列から光電変換して得られた１対の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されているメモリ２１６に一時記憶される。メモリ２１６に一時記憶された１対の被写体像の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されている画素加算部２１７へ送られる。
【００２４】
画素加算部２１７は、１対の焦点検出用画素列から得られた１対の像信号に対して、位置的に対応する画素から得られた像信号を、加算カウンタ２１８でカウントされた回数が所定回数に達するまで加算する。加算された１対の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されている相関演算部２１９へ送られ、相関演算により像シフト量ごとの相関量が算出される。算出された相関量は、カメラコントローラ２１５と接続されている相関量加算部２２０で、加算カウンタ２１８で回数をカウントしながら、所定回数だけ加算される。加算された相関量は、位相差検出部２２１で最も相関量が高くなる位相差が算出される。
【００２５】
デフォーカス量検出部２２２は、位相差検出部２２１で算出された位相差とレンズ部１００の光学特性に基づいて、公知の位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。算出されたデフォーカス量は、デフォーカス量加算部２２３へ送られ、加算カウンタ２１８で回数をカウントしながら、所定回数だけ加算される。
【００２６】
カメラコントローラ２１５は、電気接点ユニット１０８を介してレンズコントローラ１０５と制御情報を送受信し、デフォーカス量検出部２２２あるいはデフォーカス量加算部２２３で算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズ群１０１の焦点位置を制御する。
【００２７】
本実施形態におけるデジタルカメラは、撮像部２１３で撮像された被写体像や各種の操作状況を表示する表示部２２４と、撮像部２１３の動作を後述する２つの動作モード、ライブビューモードあるいは動画記録モードに切り替えるための操作部２２５を備える。また、デジタルカメラでは、電源投入とともにライブビューモードが自動で設定され、撮像部２１３で撮像を開始して、撮像した被写体像が現像演算されて表示部２２４で表示される。撮像部２１３で撮像された静止画や動画は、所定のデータフォーマットで記録部２２６に記録される。
【００２８】
次に、撮像部２１３における画素の配置について説明する。
【００２９】
撮像部２１３は、記録表示のための被写体像を得る撮像画素と、後述する位相差検出方式の焦点検出を行うための焦点検出画素とを備える。撮像画素と焦点検出画素が配置された撮像部２１３の態様を図２に示す。
【００３０】
図２において、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタが配置された通常の撮像画素である。また、Ｓ１，Ｓ２は第１および第２の焦点検出画素であり、撮像画素とは光学特性が異なる。第１および第２の焦点検出画素（Ｓ１，Ｓ２）は、それぞれ離散的な１ラインで対をなしており、そのラインの対を単位にして焦点検出エリアが構成される。第１および第２の焦点検出画素（Ｓ１，Ｓ２）の対が上下に２つ配置されており、それぞれ第１の焦点検出エリアおよび第２の焦点検出エリアを構成する。
【００３１】
図２に示すように、焦点検出画素は撮像部２１３に離散的に一列に並んでおり、第１の焦点検出画素Ｓ１の列と第２の焦点検出画素Ｓ２の列が対をなすように近接して配置される。
【００３２】
図３は、図２における第１の焦点検出画素Ｓ１の構造を示す図である。
【００３３】
図３において、第１の焦点検出画素Ｓ１の光入射側には、マイクロレンズ３０１が形成されている。３０２は、マイクロレンズ３０１を形成するための平面を構成する平滑層である。３０３は遮光層であり、第１の焦点検出画素Ｓ１の光電変換領域３０４の中心０に対して一方向に偏心した絞り開口部を有する。
【００３４】
図４は、図２における第２の焦点検出画素Ｓ２の構造を示す図である。
【００３５】
図４において、第２の焦点検出画素Ｓ２の光入射側には、マイクロレンズ４０１が形成されている。４０２は、マイクロレンズ４０１を形成するための平面を構成する平滑層である。４０３は遮光層であり、第２の焦点検出画素Ｓ２の光電変換領域４０４の中心０に対して、第１の焦点検出画素Ｓ１とは反対方向に偏心した絞り開口部を有する。
【００３６】
図３および図４に示す構成によれば、撮像光学系を第１の焦点検出画素Ｓ１から見た場合と第２の焦点検出画素Ｓ２から見た場合とで、撮像光学系の瞳が対称に分割されたことと等価になる。
【００３７】
図２において、第１の焦点検出画素Ｓ１および第２の焦点検出画素Ｓ２を含む行には、撮像素子の画素数が多くなるにつれて近似した２像が形成されるようになる。撮像光学系が被写体に対してピントが合っている状態では、第１の焦点検出画素Ｓ１で形成される一列の像信号と、第２の焦点検出画素Ｓ２で形成される一列の像信号は互いに一致する。これに対して、撮像光学系のピントがずれているならば、第１の焦点検出画素Ｓ１で形成される一列の像信号と、第２の焦点検出画素Ｓ２で形成される一列の像信号には、位相差が生じる。そして、その位相差の方向は前ピン状態と後ピン状態とで逆になる。
【００３８】
図５は、ピントが合ったときの第１の焦点検出画素Ｓ１と第２の焦点検出画素Ｓ２の像信号の位相差を示す図であり、図６は、ピントが合う前の第１の焦点検出画素Ｓ１と第２の焦点検出画素Ｓ２の像信号の位相差を示す図である。
【００３９】
図５および図６において、両焦点検出画素Ｓ１，Ｓ２を互いに近づけて、それぞれをＡ，Ｂの点として示している。なお、撮像画素については省略している。
【００４０】
被写体上の特定点からの光束は、焦点検出画素Ａに対応する分割瞳を通って該焦点検出画素Ａに入射する光束ΦＬａと、焦点検出画素Ｂに対応する分割瞳を通って該焦点検出画素Ｂに入射する光束ΦＬｂとに分割される。これら２つの光束は、被写体上の同一点から入射しているため、撮像光学系のピントが合った状態では、図５に示すように、同一のマイクロレンズを通過して撮像素子上の１点に到達する。したがって、第１の焦点検出画素Ａ（Ｓ１）からなる一列の像信号と、第２の焦点検出画素Ｂ（Ｓ２）からなる一列の像信号は互いに一致する。
【００４１】
しかしながら、図６に示すように、ｘだけピントがずれている状態では、光束ΦＬａ，ΦＬｂのマイクロレンズへの入射角の変化分だけ両光束ΦＬａ，ΦＬｂの到達位置が互いにずれる。したがって、第１の焦点検出画素Ａ（Ｓ１）からなる一列の像信号と、第２の焦点検出画素Ｂ（Ｓ２）からなる一列の像信号には、位相差が生じる。
【００４２】
図７は、ラインセンサａ及びラインセンサｂからなる一対のラインセンサにおける被写体像の位相差とレンズ群１０１の焦点位置のデフォーカス量との関係を示す図である。
【００４３】
図７に示すように、位相差が大きくなるにつれてデフォーカス量が単調に増加する。また、位相差の向きとデフォーカス量の向き（至近側／無限側）が対応する。
【００４４】
図８は、デフォーカス量が小さいときのラインセンサに投影される被写体像を表した模式図、図９は、デフォーカス量が大きいときのラインセンサに投影される被写体像を表した模式図である。
【００４５】
瞳面で分割された光線がラインセンサ上に２次結像された被写体像であるＡ像及びＢ像は、それぞれ、ラインセンサａ及びラインセンサｂの光軸中心位置に対してオフセットを持って結像している。また、Ａ像とＢ像の各オフセットは光軸中心に対して対称である。
【００４６】
図８はデフォーカス量が小さい場合を示しており、図９はデフォーカス量が大きい場合を示している。図９における光軸中心位置に対するオフセットが、図８のそれに比べて大きくなっている。このように、レンズ群１０１の焦点位置のデフォーカス量に応じて、ラインセンサａとラインセンサｂにそれぞれ結像される２つの被写体像の位相差が変化する。位相差は、公知の手法によりデフォーカス量に変換することができ、さらにデフォーカス量とレンズ群１０１の倍率関係に基づき、公知の手法により被写体までの距離を算出することもできる。  次に、位相差検出方式による焦点検出結果を加算平均することによる、焦点検出結果の信頼性向上について説明する。
【００４７】
位相差検出方式による焦点検出では、カメラのフォーカス状態と被写体像の合焦位置との差分が検出される。焦点検出で得られるデフォーカス量が、例えば低輝度で十分な信号が得られていない場合、被写体像の信号に含まれるノイズの比率が高まるために信号に歪みが生じて、位相差を算出する際の相関演算に誤差が生じる。その結果、デフォーカス量にばらつきが生じて誤差が生じる。例えば、ノイズレベルより被写体像の信号レベルの方が大きい場合、焦点検出画素で得られる被写体像の信号は、ノイズによる変形が軽微なため、１対の被写体像の信号に基づくデフォーカス量は比較的正しい。この場合、同一条件で複数のデフォーカス量の結果を加算平均することで、デフォーカス量のばらつきを抑えることができ、焦点検出精度を向上できる。一方、被写体像の信号レベルよりノイズレベルの方が大きい場合、焦点検出画素で得られる被写体像の信号は、ノイズによる変形が著しく、１対の被写体像の信号に基づくデフォーカス量は、被写体像に無関係の誤った結果を示す。この場合、同一条件で複数のデフォーカス量の結果を加算平均しても、被写体像によらない結果の平均をとるため、結果サンプルをいくら増やしても正しい焦点検出結果が得られない。
【００４８】
そこで、本実施形態では、ノイズレベルより被写体像の信号レベルが低くなる低輝度といった被写体条件において、デフォーカス量の加算平均の手法を用いず、後述する別の手法で信頼性を向上させるように制御する。
【００４９】
本実施形態におけるデジタルカメラは、撮像部２１３で撮像した被写体像を表示部２２４に適宜表示する。表示する動作モードは２種類あり、静止画を撮影するために構図を確認する目的で表示するライブビューモードと、動画を撮影する動画記録モードを有する。
【００５０】
動画記録モードは、記録部２２６が常時記録状態となるため、ライブビューモードと比べてカメラコントローラ２１５の処理負荷が増大する。このため、動画記録モード時には、焦点検出処理といった他の処理を軽負荷にすることが好ましい。
【００５１】
図１０は、本発明の第１の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【００５２】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【００５３】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【００５４】
ステップＳ１００１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１００２へ進む。
【００５５】
ステップＳ１００２では、カメラコントローラ２１５は、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１００３へ進む。
【００５６】
ステップＳ１００３では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１００２で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１００４へ進む。
【００５７】
ステップＳ１００４では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で動画記録モードが選択されていて、記録部２２６へ動画記録がなされているか判定する。処理負荷の重い動画記録中である場合は、後述する処理負荷の比較的軽い方法を行うために、ステップＳ１００５へ進む。一方、動画記録中でない場合は、ステップＳ１００９へ進む。
【００５８】
ステップＳ１００５では、ステップＳ１００３で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１００６へ進む。
【００５９】
ステップＳ１００６では、相関量加算部２２０がステップＳ１００５で算出した相関量を相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。このように、相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量の値を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１１０７へ進む。
【００６０】
ステップＳ１００７では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１００８へ進む。
【００６１】
ステップＳ１００８では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、所定回数の加算処理を終えているかを判定する。一方、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１０１１へ進む。
【００６２】
一方、ステップＳ１００８で加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ１００２に戻る。これは、所定回数の加算ができるよう、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列のうち、まだ像信号を取得していない画素列から像信号を取得し、残る１対の像信号に対して、上述したステップの処理を同様に行うためである。
【００６３】
ステップＳ１００９では、画素加算部２１７は、ステップＳ１００３で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号に対して、位置的に対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対して個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１０１０へ進む。
【００６４】
ステップＳ１０１０では、ステップＳ１００９で加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１００７へ進む。
【００６５】
ステップＳ１０１１では、ステップＳ１００６あるいはステップＳ１０１０で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１０１２へ進む。
【００６６】
ステップＳ１０１２では、算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【００６７】
本第１の実施形態によれば、処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、処理負荷のいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【００６８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【００６９】
上記第１の実施形態では、処理負荷が高いモード時に、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、相関量の状態で加算することで、焦点検出の信頼性を向上させていた。本発明の第２の実施形態では、相関量の状態で加算する代わりに、相関量から算出されるデフォーカス量の状態で加算するものである。
【００７０】
図１１は、本発明の第２の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【００７１】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【００７２】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【００７３】
ステップＳ１１０１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１１０２へ進む。
【００７４】
ステップＳ１１０２では、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１１０３へ進む。
【００７５】
ステップＳ１１０３では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１１０２で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１１０４へ進む。
【００７６】
ステップＳ１１０４では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で動画記録モードが選択されていて、記録部２２６へ動画記録がなされているか判定する。処理負荷の重い動画記録中である場合は、後述する処理負荷の比較的軽い方法を行うために、ステップＳ１１０５へ進む。一方、動画記録中でない場合は、ステップＳ１１１０へ進む。
【００７７】
ステップＳ１１０５では、ステップＳ１１０３で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１１０６へ進む。
【００７８】
ステップＳ１１０６では、ステップＳ１１０５で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１１０７へ進む。
【００７９】
ステップＳ１１０７では、算出したデフォーカス量をデフォーカス量加算部２２３が加算平均する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。デフォーカス量の値を加算平均するだけなので、加算平均にかかる処理負荷が非常に軽くできる。また、デフォーカス量を加算平均することで、仮にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算平均後、ステップＳ１１０８へ進む。
【００８０】
ステップＳ１１０８では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１１０９へ進む。
【００８１】
ステップＳ１１０９では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、所定回数の加算処理を終えているかを判定する。加算カウンタのカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１１１３へ進む。
【００８２】
一方、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ１１０２に戻る。これは、所定回数の加算ができるよう、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列のうち、まだ像信号を取得していない画素列から像信号を取得し、残る１対の像信号に対して、上述したステップの処理を同様に行うためである。
【００８３】
ステップＳ１１１０では、画素加算部２１７は、ステップＳ１１０３で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号に対して、位置的に対応する画素から得られる像信号を加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対して個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１１１１へ進む。
【００８４】
ステップＳ１１１１では、ステップＳ１１１０で加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１１１２へ進む。
【００８５】
ステップＳ１１１２では、ステップＳ１１１１で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、相関量に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１１０８へ進む。
【００８６】
ステップＳ１１１３では、ステップＳ１１０７あるいはステップＳ１１１２で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【００８７】
本第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、処理負荷のいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【００８８】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【００８９】
上記第１の実施形態では、撮像部２１３で撮像された１フレームに含まれる、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号、あるいはその像信号から算出される相関量を加算し、その加算した結果を用いて焦点検出を行っている。
【００９０】
本発明の第３の実施形態では、撮像部２１３で複数のフレームを撮像し、撮像した各フレームで得られる１対の焦点検出画素列から得られた像信号、あるいはその像信号から算出される相関量を、フレームを跨いて加算するものである。
【００９１】
図１２は、本発明の第３の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【００９２】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【００９３】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【００９４】
ステップＳ１２０１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１２０２へ進む。
【００９５】
ステップＳ１２０２では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１２０３へ進む。
【００９６】
ステップＳ１２０３では、カメラコントローラ２１５は、撮像部２１３における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１２０４へ進む。
【００９７】
ステップＳ１２０４では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１２０３で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１２０５へ進む。
【００９８】
ステップＳ１２０５では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で動画記録モードが選択されていて、記録部２２６へ動画記録がなされているか判定する。処理負荷の重い動画記録中である場合は、後述する処理負荷の比較的軽い方法を行うために、ステップＳ１２０６へ進む。一方、動画記録中でない場合は、ステップＳ１２１０へ進む。
【００９９】
ステップＳ１２０６では、ステップＳ１２０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１２０７へ進む。
【０１００】
ステップＳ１２０７では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号から算出された相関量を相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量加算部２２０が加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。このように、異なるフレームで個々に算出した相関演算の像ずらし量ごとの相関量を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１１０８へ進む。
【０１０１】
ステップＳ１２０８では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１２０９へ進む。
【０１０２】
ステップＳ１２０９では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定回数の加算処理を終えているかを判定する。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１２１２へ進む。
【０１０３】
一方、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、所定回数の加算ができるよう、次フレームにおける１対の焦点検出画素列で得られる像信号を取得して、上述したステップの処理を同様に行うために、ステップＳ１２０２に戻る。
【０１０４】
ステップＳ１２１０では、画素加算部２１７は、ステップＳ１２０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号に対して、それぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１２１１へ進む。
【０１０５】
ステップＳ１２１１では、ステップＳ１２１０にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１２０８へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１２１２では、ステップＳ１２０７あるいはステップＳ１２１１で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１２１３へ進む。
【０１０７】
ステップＳ１２１３では、算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【０１０８】
本第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、処理負荷のいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０１０９】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【０１１０】
上記第２の実施形態では、撮像部２１３で撮像された１フレームに含まれる、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号、またはその像信号から算出されるデフォーカス量を加算し、その加算した結果を用いて焦点検出が行われる。
【０１１１】
本発明の第４の実施形態では、撮像部２１３で複数のフレームを撮像し、撮像した各フレームで得られる１対の焦点検出画素列から得られた像信号、あるいはその像信号から相関量の算出を経て算出されるデフォーカス量を、フレームを跨いて加算するものである。
【０１１２】
図１３は、本発明の第４の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０１１３】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０１１４】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【０１１５】
ステップＳ１３０１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１３０２へ進む。
【０１１６】
ステップＳ１３０２では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１３０３へ進む。
【０１１７】
ステップＳ１３０３では、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１３０４へ進む。
【０１１８】
ステップＳ１３０４では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１３０３で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１３０５へ進む。
【０１１９】
ステップＳ１３０５では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で動画記録モードが選択されていて、記録部２２６へ動画記録がなされているか判定する。処理負荷の重い動画記録中である場合は、後述する処理負荷の比較的軽い方法を行うために、ステップＳ１３０６へ進む。一方、動画記録中でない場合は、ステップＳ１３１１へ進む。
【０１２０】
ステップＳ１３０６では、ステップＳ１３０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１３０７へ進む。
【０１２１】
ステップＳ１３０７では、ステップＳ１３０６で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、相関量に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１３０８へ進む。
【０１２２】
ステップＳ１３０８では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号からそれぞれ算出したデフォーカス量をデフォーカス量加算部２２３が加算平均する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。異なるフレームで個々に算出したデフォーカス量の値を加算平均するだけなので、加算平均にかかる処理負荷が非常に軽くできる。また、デフォーカス量を加算平均することで、仮にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算平均後、ステップＳ１３０９へ進む。
【０１２３】
ステップＳ１３０９では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１３１０へ進む。
【０１２４】
ステップＳ１３１０では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定回数の加算処理を終えているかを判定する。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１３１４へ進む。
【０１２５】
一方、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、所定回数の加算ができるよう、次フレームにおける１対の焦点検出画素列で得られる像信号を取得して、上述したステップの処理を同様に行うために、ステップＳ１３０２に戻る。
【０１２６】
ステップＳ１３１１では、ステップＳ１３０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出処理の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１３１２へ進む。
【０１２７】
ステップＳ１３１２では、ステップＳ１３１１にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１３１３へ進む。
【０１２８】
ステップＳ１３１３では、ステップＳ１３１２で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１３０９へ進む。
【０１２９】
ステップＳ１３１４では、ステップＳ１３０８あるいはステップＳ１３１３で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【０１３０】
本第４の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、処理負荷のいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０１３１】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【０１３２】
上記第３の実施形態では、カメラ部２００の処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択していた。
【０１３３】
しかしながら、像信号の各画素を加算する方式の信頼性向上手法では、被写体が移動したり、デジタルカメラがぶれたりした場合に、被写体像が多重になったり輪郭に尾を引くような像になったりして、焦点検出に適した加算ができない。そこで、本発明の第５の実施形態では、撮像部２１３が撮像するフレームレートに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択するものである。
【０１３４】
本第５の実施形態におけるデジタルカメラは、上記第１の実施形態におけるデジタルカメラに対して、操作部２２５が後述する撮像部２１３の撮像フレームレートの切り替え操作を行える点が異なる。具体的には、デジタルカメラは、撮像部２１３で撮像する間隔、つまりフレームレートを複数備える。例えば、２４．０，２９．２７，５９．９４［フレーム／秒］の各フレームレートで撮像される撮像モードを備える。２４．０［フレーム／秒］の撮像モード（以降、「２４ｐモード」と称す。）は、主に映画撮影向けのフレームレートであり、撮像部２１３の画素の各行を読み飛ばしなく順次読み出す。２９．２７［フレーム／秒］の撮像モード（以降、「３０ｐモード」と称す。）は、主にパーソナル・コンピュータのディスプレイで表示するのに適したフレームレートであり、撮像部２１３の画素の各行を読み飛ばしなく順次読み出す。５９．９４［フレーム／秒］の撮像モード（以降、「６０ｉモード（登録商標）」と称す。）は、テレビ受像機で表示するのに適したフレームレートである。この６０ｉモード（登録商標）は、撮像部２１３の画素の各行を１つ飛ばしで読出し、結果として奇数行と偶数行のいずれかのみで構成されるフレームが、交互に得られる。撮像モードの変更は、操作部２２５にて不図示のメニューに従いユーザーの操作入力によりなされる。
【０１３５】
図１４は、本発明の第５の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０１３６】
デジタルカメラでは、電源オン後に、撮像フレームレートを変更する撮像モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０１３７】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【０１３８】
ステップＳ１４０１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１４０２へ進む。
【０１３９】
ステップＳ１４０２では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１４０３へ進む。
【０１４０】
ステップＳ１４０３では、カメラコントローラ２１５は、撮像部２１３における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１４０４へ進む。
【０１４１】
ステップＳ１４０４では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１４０３で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１４０５へ進む。
【０１４２】
ステップＳ１４０５では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で設定されている撮像モードのフレームレートが所定のフレームレート以上か判定する。所定のフレームレート未満の場合は、被写体が移動したり、デジタルカメラがぶれたりすることで、被写体像の像信号を加算した際に、被写体像が多重になったり輪郭に尾を引くような像になる可能性が高い。この場合、焦点検出に適した加算ができなくなってしまうことから、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い手法を行うために、ステップＳ１４０６へ進む。
【０１４３】
一方、ステップＳ１４０５で撮影モードのフレームレートが所定のフレームレート以上であれば、焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い像信号を得るために、ステップＳ１４１０へ進む。
【０１４４】
ステップＳ１４０６では、ステップＳ１４０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１４０７へ進む。
【０１４５】
ステップＳ１４０７では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号から算出した相関量を相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量加算部２２０が加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。このように、異なるフレームで個々に算出された相関演算の像ずらし量ごとの相関量を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１１０８へ進む。
【０１４６】
ステップＳ１４０８では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１４０９へ進む。
【０１４７】
ステップＳ１４０９では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定回数の加算処理を終えているかを判定する。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１４１２へ進む。
【０１４８】
一方、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、所定回数の加算ができるよう、次フレームにおける１対の焦点検出画素列で得られる像信号を取得して、上述したステップの処理を同様に行うために、ステップＳ１４０２に戻る。
【０１４９】
ステップＳ１４１０では、ステップＳ１４０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１４１１へ進む。
【０１５０】
ステップＳ１４１１では、ステップＳ１４１０にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１４０８へ進む。
【０１５１】
ステップＳ１４１２では、ステップＳ１４０７あるいはステップＳ１４１１で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１４１３へ進む。
【０１５２】
ステップＳ１４１３では、算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【０１５３】
上記第５の実施形態によれば、撮像フレームレートに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、フレームレートのいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０１５４】
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【０１５５】
上記第５の実施形態では、撮像フレームレートが所定フレームレート閾値より低い場合に、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、相関量の状態で加算することで、焦点検出の信頼性を向上させていた。本発明の第６の実施形態では、相関量の状態で加算する代わりに、相関量から算出されるデフォーカス量の状態で加算するものである。
【０１５６】
図１５は、本発明の第６の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０１５７】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０１５８】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されて、焦点検出命令が発生することにより処理が開始される。
【０１５９】
ステップＳ１５０１では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１５０２へ進む。
【０１６０】
ステップＳ１５０２では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１５０３へ進む。
【０１６１】
ステップＳ１５０３では、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１５０４へ進む。
【０１６２】
ステップＳ１５０４では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１５０３で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１５０５へ進む。
【０１６３】
ステップＳ１５０５では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５で設定されている撮像モードのフレームレートが所定のフレームレート以上か判定する。所定のフレームレート未満の場合は、被写体が移動したり、デジタルカメラがぶれたりすることで、被写体像の像信号を加算した際に、被写体像が多重になったり輪郭に尾を引くような像になる可能性が高い。この場合、焦点検出に適した加算ができなくなってしまうことから、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い手法を行うために、ステップＳ１５０６へ進む。
【０１６４】
一方、ステップＳ１５０５で撮影モードのフレームレートが所定のフレームレート以上であれば、焦点検出の信頼性を向上させる効果の高い、像信号を加算する手法を行うために、ステップＳ１５１１へ進む。
【０１６５】
ステップＳ１５０６では、ステップＳ１５０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１５０７へ進む。
【０１６６】
ステップＳ１５０７では、ステップＳ１５０６で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１５０８へ進む。
【０１６７】
ステップＳ１５０８では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号から算出された相関量を相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量加算部２２０が加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。異なるフレームで個々に算出した相関演算の像ずらし量ごとの相関量を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、相関演算の像ずらし量ごとに対応するよう相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算平均後、ステップＳ１５０９へ進む。
【０１６８】
ステップＳ１５０９では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１５１０へ進む。
【０１６９】
ステップＳ１５１０では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定の加算数だけ加算処理を終えているかを判定する。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、レンズ群１０１のフォーカス制御を行う動作に進めるため、ステップＳ１５１４へ進む。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、所定回数の加算ができるよう、次フレームにおける１対の焦点検出画素列で得られる像信号を取得して、上述したステップの処理を同様に行うために、ステップＳ１５０２に戻る。
【０１７０】
ステップＳ１５１１では、ステップＳ１５０４で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１５１２へ進む。
【０１７１】
ステップＳ１５１２では、ステップＳ１５１１にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１５１３へ進む。
【０１７２】
ステップＳ１５１３では、ステップＳ１５１２で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１５０９へ進む。
【０１７３】
ステップＳ１５１４では、ステップＳ１５０８あるいはステップＳ１５１３で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御が完了することでＡＦ動作が終了となる。
【０１７４】
本第６の実施形態によれば、上記第５の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、撮像フレームレートに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、フレームレートのいかんにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０１７５】
［第７の実施形態］
本発明の第７の実施の形態に係る撮像装置は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【０１７６】
上記第３の実施形態では、カメラ部２００の処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択していた。
【０１７７】
しかしながら、屋外の撮影において、晴れたり曇ったりする変化が頻繁に繰り返されることで、被写体の輝度が大きく変化する場合、絞り１０２の開口が頻繁に制御される可能性がある。この場合、焦点検出に用いる像信号の各画素を加算する手法だと、１対の像信号の基線長が絞り変化によって相対的に変化してしまうため、焦点検出に適した加算ができない。そこで、第７の実施形態におけるデジタルカメラでは、絞り１０２の変動状況によって、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択するものである。
【０１７８】
本第７の実施形態におけるデジタルカメラは、上記第３の実施形態におけるデジタルカメラに対して、連続的に焦点検出を行い続けるコンティニュアスＡＦモードを有し、操作部２２５への操作入力によってモードの入／切が切り替えできる点が異なる。
【０１７９】
図１６は、本発明の第７の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０１８０】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０１８１】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されることにより処理が開始される。
【０１８２】
ステップＳ１６０１では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５の操作入力によって、コンティニュアスＡＦモードに入れられているか判定する。モードに入っていればステップＳ１６０２へ進む。一方、モードに入っていなければ、動作を終了する。
【０１８３】
ステップＳ１６０２では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１６０３へ進む。
【０１８４】
ステップＳ１６０３では、カメラコントローラ２１５は、絞り１０２で現在設定されている絞り値を、絞り状況の変化を監視するため、一時記憶する。記憶後、ステップＳ１６０４へ進む。
【０１８５】
ステップＳ１６０４では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１６０５へ進む。
【０１８６】
ステップＳ１６０５では、撮像部２１３における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１６０６へ進む。
【０１８７】
ステップＳ１６０６では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１６０５で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１６０７へ進む。
【０１８８】
ステップＳ１６０７では、カメラコントローラ２１５は、絞り１０２の絞り値が前フレームから変化しているか判定する。絞り値が変化している場合、１対の像信号の位相差の検出にあたり、合焦時に生じる位相差である基線長が変化する。被写体像の像信号を加算した際に、異なる基線長の被写体像を重ねるため、絞り値の変化に応じた被写体像の位相ずれが生じて、被写体像が多重になってしまい、焦点検出に適した加算ができなくなってしまう。そこで、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い手法を行うために、ステップＳ１６０８へ進む。
【０１８９】
一方、ステップＳ１６０７で絞り値が変化していなければ、焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い像信号を得るために、ステップＳ１６１１へ進む。
【０１９０】
ステップＳ１６０８では、ステップＳ１６０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１６０９へ進む。
【０１９１】
ステップＳ１６０９では、ステップＳ１６０８で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１６１０へ進む。
【０１９２】
ステップＳ１６１０では、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる手法を用いるために、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号からそれぞれ算出したデフォーカス量をデフォーカス量加算部２２３が加算平均する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。異なるフレームで個々に算出したデフォーカス量の値を加算平均するだけなので、加算平均にかかる処理負荷が非常に軽くできる。また、デフォーカス量を加算平均することで、仮にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算平均後、ステップＳ１６１４へ進む。
【０１９３】
ステップＳ１６１１では、被写体やデジタルカメラの移動を考慮する必要がなく効果の高い手法を用いるために、ステップＳ１６０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８がカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１６１２へ進む。
【０１９４】
ステップＳ１６１２では、ステップＳ１６１１にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１６１３へ進む。
【０１９５】
ステップＳ１６１３では、ステップＳ１６１２で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１６１４へ進む。
【０１９６】
ステップＳ１６１４では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定の加算数だけ像信号が取得できているかを判定する。加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数以上であれば、ステップＳ１６１５へ進み、所定回数分の過去のフレームの古いデータを削除する。削除する古いデータの種類は、ステップＳ１００９で過去に算出されたデフォーカス量、あるいはステップＳ１００５乃至ステップＳ１００６で過去に得られた補正済みの焦点検出用の１対の像信号である。削除後、ステップＳ１６１７へ進む。
【０１９７】
ステップＳ１６１４において、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ１６１６へ進み、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１６１７へ進む。
【０１９８】
ステップＳ１６１７では、ステップＳ１６１０あるいはステップＳ１６１３で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御後、ステップＳ１６１８へ進む。
【０１９９】
ステップＳ１６１８では、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるか否かを判定するため、ＳＷ１の押下状況を判定する。ＳＷ１が解放されずに押下し続けられていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるため、ステップＳ１６０３へ戻る。ＳＷ１が解放されていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作が終了となる。
【０２００】
本第７の実施形態によれば、撮像部２１３における焦点検出画素列に結像する各光線において、絞り１０２の絞り値の変化によって各光線の基線長が変化しているか否かを確認できる。また、確認された結果に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができ、絞り値の変化の有無にかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２０１】
［第８の実施形態］
上記第３の実施形態では、カメラ部２００の処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択していた。
【０２０２】
しかしながら、像信号の各画素を加算する方式の信頼性向上手法では、被写体が移動したり、デジタルカメラがぶれたりした場合に、被写体像が多重になったり輪郭に尾を引くような像になったりして、焦点検出に適した加算ができない。特に、人物を被写体にした場合において、さらにその人物の顔の大きさが大きい場合、人物の移動による構図変化は大きいと考えられる。そこで、本発明の第８の実施形態では、撮像部２１３で得られる被写体像から顔を検出して、その顔の大きさを算出する手段を備え、検出された顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択するものである。
【０２０３】
図１７は、本発明の第８の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【０２０４】
図１７に示すデジタルカメラは、図１に示すデジタルカメラに対して、撮像部２１３で得られる被写体像から顔を検出して、その顔の大きさを算出する顔検出部２２７が追加されている点が異なる。
【０２０５】
図１８は、本発明の第８の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０２０６】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０２０７】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されることにより処理が開始される。
【０２０８】
ステップＳ１８０では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５の操作入力によって、コンティニュアスＡＦモードに入れられているか判定する。モードに入っていればステップＳ１８０２へ進む。一方、モードに入っていなければ、動作を終了する。
【０２０９】
ステップＳ１８０２では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ１８０３へ進む。
【０２１０】
ステップＳ１８０３では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ１８０４へ進む。
【０２１１】
ステップＳ１８０４では、撮像部２１３で得られた１フレームの撮像信号に人物の顔が含まれているか顔検出部２２７が検出し、また顔が含まれている場合はさらに顔検出部２２７がその顔サイズを検出する。顔検出の有無や検出された顔の大きさといった顔情報は、後述する処理で顔の大きさの変化を監視するため、一時記憶される。記憶後、ステップＳ１８０５へ進む。
【０２１２】
ステップＳ１８０５では、撮像部２１３における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ１８０６へ進む。
【０２１３】
ステップＳ１８０６では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ１８０５で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ１８０７へ進む。
【０２１４】
ステップＳ１８０７では、カメラコントローラ２１５は、所定の条件を満足するか否か、すなわち顔が検出されていてその顔の大きさが所定の閾値以上か判定する。顔が検出されていてその顔の大きさが閾値以上である場合は、人物の移動による構図変化が大きいと考えられる。このまま被写体像の像信号を加算した際に、異なる位置の顔が重ねられるため、被写体像が多重になってしまい、焦点検出に適した加算ができない。この場合は、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い手法を行うために、ステップＳ１８０８へ進む。
【０２１５】
一方、ステップＳ１８０７で顔が検出されていない場合、あるいは顔が検出されているもののその顔の大きさが閾値未満である場合は、焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い像信号を得るために、ステップＳ１８１１へ進む。
【０２１６】
ステップＳ１８０８では、ステップＳ１８０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１８０９へ進む。
【０２１７】
ステップＳ１８０９では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号から算出された相関量を相関量加算部２２０が加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。相関量の値を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１８１２へ進む。
【０２１８】
ステップＳ１８１０では、被写体やデジタルカメラの移動を考慮する必要がなく効果の高い手法を用いるために、ステップＳ１８０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ１８１１へ進む。
【０２１９】
ステップＳ１８１１では、ステップＳ１８１０にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ１８１２へ進む。
【０２２０】
ステップＳ１８１２では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定回数の像信号が取得できているかを判定する。加算カウンタのカウント値ｎが所定回数以上であれば、ステップＳ１８１３へ進み、所定回数分の過去のフレームの古いデータを削除する。削除する古いデータの種類は、ステップＳ１８０９で過去に算出されたデフォーカス量、あるいはステップＳ１８０５乃至ステップＳ１８０６で過去に得られた補正済みの焦点検出用の１対の像信号である。削除後、ステップＳ１８１５へ進む。一方、加算カウンタのカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ１８１４へ進み、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ１８１５へ進む。
【０２２１】
ステップＳ１８１５では、ステップＳ１８０９あるいはステップＳ１８１１で算出された像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ１８１６へ進む。
【０２２２】
ステップＳ１８１６では、ステップＳ１８１５で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御後、ステップＳ１８１７へ進む。
【０２２３】
ステップＳ１８１７では、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるか否かを判定するため、ＳＷ１の押下状況を判定する。ＳＷ１が解放されずに押下し続けられていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるため、ステップＳ１８０３へ戻る。一方、ＳＷ１が解放されていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作が終了となる。
【０２２４】
本第８の実施形態によれば、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の有無や顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２２５】
上記第８の実施形態では、顔を検出して、その顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させていた。しかし、これに限らず、顔を検出してその顔サイズを撮像される度に監視して、顔の大きさが前フレームから変化しているか検出し、変化の有無あるいは程度に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させる構成でもよい。なお、このような構成の場合、デジタルカメラの動作は、基本的に上記第８の実施形態と同様であるが、図１８におけるステップＳ１８０７が、顔の大きさが前フレームから変化しているか、あるいは所定閾値以上の変化があるか、という判定になる。
【０２２６】
上述の動作を行うことにより、上記第８の実施形態と同様の効果が得られるようになる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の大きさが変化して人物が移動しているかの判定に基づき、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２２７】
また、上記第８の実施形態では、顔を検出して、その顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させていた。しかし、これに限らず、顔を検出した検出数に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させてもよい。
【０２２８】
また、本変形例のデジタルカメラの動作は、基本的に上記第８の実施形態と同様の動作である。しかし、上記第８の実施形態の動作を説明した図１８における、ステップＳ１８０７の動作が変わり、顔の検出数が所定閾値以上かという判定である。
【０２２９】
上述の動作を行うことにより、上記第８の実施形態と同様の効果が得られるようになる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の検出数が所定閾値以上であれば集合写真と推測して、人物の移動が少ないと判定する。一方、顔の検出数が所定閾値未満であれば、少人数のポートレート写真と推測して、人物の移動の可能性があると判定する。このように、検出された顔の数に基づいて、人物の移動の可能性を判定して、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２３０】
［第９の実施形態］
本発明の第９の実施形態では、撮像部２１３に有する１対の焦点検出画素列から得られる像信号を、複数フレーム分それぞれ取得して、各像信号あるいは各像信号から個々に算出された相関量を加算していた。しかし、これに限らず、撮像部２１３とは別に、撮像部２１３へ入射する光束を途中で光路分割して、独立した焦点検出センサへ結像させる構成であっても、同様の加算動作を行え、同様の効果を得ることができる。
【０２３１】
図１９は、本発明の第９の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【０２３２】
図１９において、デジタルカメラは、レンズ部１００とカメラ部２００からなる。レンズ部１００は、不図示のマウント部のレンズ装着機構を介してカメラ部２００に着脱可能に取り付けられている。マウント部には、電気接点ユニット１０８が設けられている。この電気接点ユニット１０８には、通信クロックライン、データ転送ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子がある。これらにより、レンズ部１００とカメラ部２００が通信可能になっている。
【０２３３】
レンズ部１００には、撮像光学系を構成し、フォーカスやズームを行うレンズ群１０１、入射光線を制御する絞り１０２が設けられている。また、レンズ群１０１のズームやフォーカスを行うためのステッピングモータからなる駆動系、及び駆動系を制御するレンズ駆動ユニット１０３が設けられている。レンズ駆動ユニット１０３などは焦点制御手段を構成する。
【０２３４】
また、レンズ部１００には、絞り１０２の開口を制御する絞り制御ユニット１０４と、レンズ群１０１のズーム、フォーカス、絞りの各種光学設計値が記録された光学情報記録部１０６が設けられている。
【０２３５】
レンズ駆動ユニット１０３、絞り制御ユニット１０４、および光学情報記録部１０６は、レンズ部１００全体の動作を制御するＣＰＵからなるレンズコントローラ１０５に接続されている。
【０２３６】
また、レンズ部１００には、レンズ駆動ユニット１０３に内包されたステッピングモータの位相波形を、レンズ駆動ユニット１０３からレンズコントローラ１０５を通じて取得してレンズの位置情報を検出するレンズ位置検出部１０７が設けられている。
【０２３７】
カメラ部２００は、レンズ部１００と電気接点ユニット１０８を介して通信を行い、レンズ群１０１のズームやフォーカス、絞り１０２の開口について制御要求を送信し、制御結果を受信する。
【０２３８】
入射光線は、レンズ群１０１及び絞り１０２を介して、カメラ部２００内のクイックリターンミラー２０３に導かれる。クイックリターンミラー２０３は、撮影光路内に、光軸に対して斜めに配置されている。そして、クイックリターンミラー２０３がアップまたはダウンすることにより、被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第１の位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２の位置とに移動が可能である。
【０２３９】
クイックリターンミラー２０３の中央部はハーフミラーになっており、クイックリターンミラー２０３が第１の位置にダウンしているときには、被写体からの光束の一部が該ハーフミラー部を透過する。そして、この透過した光束は、クイックリターンミラー２０３の背面側に設けられたサブミラー２０４で反射される。サブミラー２０４で反射された光束は、焦点検出に不要な光束をカットする視野マスク２０５、赤外カットフィルタ２０６、フィールドレンズ２０７、焦点検出用の絞り２０８、２次結像レンズ２０９を経て、焦点検出装置の焦点検出センサ２１０上に結像する。この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、レンズ群１０１の焦点位置を検出することができる。
【０２４０】
以上のように、本実施形態では、１対の複数画素列を複数有するセンサが、被写体からの光線を撮像面へ結像させる１次結像系の途中で光路分割された２次結像系に設けられている。
【０２４１】
一方、クイックリターンミラー２０３で反射された光束は、ピント面に設けられたファインダスクリーン２０２、ペンタプリズム２０１、接眼レンズ２１１により構成されるファインダ光学系を介して、撮影者の目に至る。また、測光部２１２が、ペンタプリズム２０１で折り曲げられた光束を斜めから観察するように配置され、光束のうち２次元の撮影平面に相当する領域内で、さらに複数に分割された区分領域ごとに測光が行われる。上記区分領域の各測光結果は、ＣＰＵからなりカメラ部２００の全体を制御するカメラコントローラ２１５へ出力される。
【０２４２】
クイックリターンミラー２０３が第２の位置にアップした際には、レンズ部１００からの光束は、不図示の光電変換素子及び現像演算を行うプロセッサからなる撮像部２１３へ至る。撮像部２１３では、入射した被写体像を光電変換して現像演算することで撮像データが得られる。
【０２４３】
また、カメラ部２００へ操作入力を行うための操作スイッチ２１４が設けられている。操作スイッチ２１４は、２段ストロークタイプのスイッチで構成されており、１段目のスイッチ（ＳＷ１）は、測光や焦点検出など撮影準備動作を開始させるためのスイッチである。２段目のスイッチ（ＳＷ２）は、静止画を取得するため、撮像部２１３で電荷蓄積及び電荷読み出しといった撮影動作を開始させるためのスイッチである。
【０２４４】
また、撮像部２１３には１対の焦点検出用画素列を複数有し、１対の焦点検出用画素列から光電変換して得られた１対の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されているメモリ２１６に一時記憶される。メモリ２１６に一時記憶された１対の被写体像の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されている画素加算部２１７へ送られ、撮像部２１３上の位置的に対応する画素単位で所定回数だけ加算される。加算状況は加算カウンタ２１８で数えられ、画素加算部２１７は、加算カウンタが所定回数に達するまで加算する。加算された１対の像信号は、カメラコントローラ２１５と接続されている相関演算部２１９へ送られ、相関演算により像シフト量ごとの相関量が算出される。算出された相関量は、カメラコントローラ２１５と接続されている相関量加算部２２０で、加算カウンタ２１８で回数をカウントしながら、所定回数だけ加算される。加算された相関量は、位相差検出部２２１で最も相関量が高くなる位相差が算出される。デフォーカス量検出部２２２は、算出された位相差とレンズ部１００の光学特性に基づいて、公知の位相差検出方式の焦点検出方法によりデフォーカス量が算出される。算出されたデフォーカス量は、デフォーカス量加算部２２３へ送られ、加算カウンタ２１８で回数をカウントしながら、所定回数だけ加算される。カメラコントローラ２１５は、電気接点ユニット１０８を介してレンズコントローラ１０５と制御情報を送受信し、デフォーカス量検出部２２２あるいはデフォーカス量加算部２２３で算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズ群１０１の焦点位置を制御する。
【０２４５】
また、本実施形態のデジタルカメラは、撮像部２１３で撮像された被写体像や各種の操作状況を表示する表示部２２４と、撮像部２１３の動作を後述する２つの動作モード、ライブビューモードあるいは動画記録モードに切り替えるための操作部２２５を備える。
【０２４６】
本実施形態におけるデジタルカメラでは、電源投入とともにライブビューモードが自動で設定され、撮像部２１３で撮像を開始して、撮像した被写体像が現像演算されて表示部２２４で表示される。また、撮像部２１３で撮像された静止画や動画は、所定のデータフォーマットで記録部２２６に記録される。
【０２４７】
本実施形態におけるデジタルカメラは、連続的に焦点検出を行い続けるコンティニュアスＡＦモードを有し、操作部２２５への操作入力によってモードの入／切が切り替えできる。
【０２４８】
図２０は、焦点検出センサ２１０の詳細を示す図であり、瞳面で分割された２つの被写体像（以後、一方を「Ａ像」、他方を「Ｂ像」とも呼ぶ。）の位相差を検出するために焦点検出センサ内に配置されたラインセンサの配置が示されている。
【０２４９】
図２０において、Ａ像が結像するラインセンサａと、Ｂ像が結像するラインセンサｂが、焦点検出センサ２１０上に左右に配置されている。得られたＡ像とＢ像について相関演算を行うことにより、被写体像の位相差が算出される。
【０２５０】
焦点検出センサ２１０には、１対の複数画素列が複数設けられている。複数備わる焦点検出センサ２１０の各画素は、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）やＣＣＤ（電荷結合素子）から構成される。レンズ群１０１等を介して焦点検出センサ２１０上に結像した被写体像は、各画素により光電変換され、電気信号（被写体像信号）の列に変換される。
【０２５１】
図２１は、本発明の第９の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０２５２】
デジタルカメラは、あらかじめ電源が投入されているものとする。
【０２５３】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されることにより処理が開始される。
【０２５４】
ステップＳ２１０１では、カメラコントローラ２１５は、操作部２２５の操作入力によって、コンティニュアスＡＦモードに入れられているか判定する。モードに入っていればステップＳ２１０２へ進む。一方、モードに入っていなければ、動作を終了する。
【０２５５】
ステップＳ２１０２では、カメラコントローラ２１５は、加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ２１０３へ進む。
【０２５６】
ステップＳ２１０３では、測光部２１２で被写体像を撮像して撮像信号を取得する。測光部２１２で得られた撮像信号は、その輝度積分値に基づいて公知の測光演算がなされる。また、測光部２１２で得られた撮像信号は、顔検出部２２７へ送られる。上記処理の後、ステップＳ２１０４へ進む。
【０２５７】
ステップＳ２１０４では、測光部２１２で得られた１フレームの撮像信号に人物の顔が含まれているか顔検出部２２７が検出し、また顔が含まれている場合はさらに顔検出部２２７がその顔サイズを検出する。顔検出の有無や検出された顔の大きさといった顔情報は、後述する処理で顔の大きさの変化を監視するため、一時記憶される。記憶後、ステップＳ２１０５へ進む。
【０２５８】
ステップＳ２１０５では、焦点検出センサ２１０における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ２１０６へ進む。
【０２５９】
ステップＳ２１０６では、カメラコントローラ２１５は、ステップＳ２１０５で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ２１０７へ進む。
【０２６０】
ステップＳ２１０７では、カメラコントローラ２１５は、所定の条件を満足するか否か、すなわち顔が検出されていてその顔の大きさが所定の閾値以上か判定する。顔が検出されていてその顔の大きさが閾値以上である場合は、人物の移動による構図変化が大きいと考えられる。このまま被写体像の像信号を加算した際に、異なる位置の顔が重ねられるため、被写体像が多重になってしまい、焦点検出に適した加算ができなくなってしまう。この場合は、焦点検出センサ２１０が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い手法を行うために、ステップＳ２１０８へ進む。
【０２６１】
一方、ステップＳ２１０７で顔が検出されていない場合、あるいは顔が検出されているもののその顔の大きさが閾値未満である場合は、焦点検出の信頼性を向上させる効果が高い像信号を得るために、ステップＳ２１１１へ進む。
【０２６２】
ステップＳ２１０８では、ステップＳ２１０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ２１０９へ進む。
【０２６３】
ステップＳ２１０９では、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号から算出された相関量を相関量加算部２２０が加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。相関量の値を加算するだけなので、加算にかかる処理負荷を比較的軽くできる。また、相関量を加算することで、仮に値にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ２１１２へ進む。
【０２６４】
ステップＳ２１１０では、被写体やデジタルカメラの移動を考慮する必要がなく効果の高い手法を用いるために、ステップＳ２１０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ２１１１へ進む。
【０２６５】
ステップＳ２１１１では、ステップＳ２１１０にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ２１１２へ進む。
【０２６６】
ステップＳ２１１２では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定回数の像信号が取得できているかを判定する。加算カウンタのカウント値ｎが所定回数以上であれば、ステップＳ２１１３へ進み、所定回数分の過去のフレームの古いデータを削除する。削除する古いデータの種類は、ステップＳ２１０９で過去に算出されたデフォーカス量、あるいはステップＳ２１０５乃至ステップＳ２１０６で過去に得られた補正済みの焦点検出用の１対の像信号である。削除後、ステップＳ２１１５へ進む。一方、加算カウンタのカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ２１１４へ進み、加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ２１１５へ進む。
【０２６７】
ステップＳ２１１５では、ステップＳ２１０９あるいはステップＳ２１１１で算出された像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ２１１６へ進む。
【０２６８】
ステップＳ２１１６では、ステップＳ２１１５で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御後、ステップＳ２１１７へ進む。
【０２６９】
ステップＳ２１１７では、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるか否かを判定するため、ＳＷ１の押下状況を判定する。ＳＷ１が解放されずに押下し続けられていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるため、ステップＳ２１０３へ戻る。一方、ＳＷ１が解放されていれば、コンティニュアスＡＦモードの動作が終了となる。
【０２７０】
上述の動作を行うことにより、撮像部２１３へ入射する光束を途中で光路分割して、独立した焦点検出センサへ結像させる構成であっても、上記第８の実施形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の有無や顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２７１】
［第１０の実施形態］
本発明の第１０の実施の形態に係る撮像装置は、その構成が上記第８の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第８の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第８の実施の形態と異なる点のみを説明する。
【０２７２】
上記第４の実施形態では、カメラ部２００の処理負荷の重い動画記録モード時と処理負荷の軽い他モードの時とで、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択していた。ここで、像信号の各画素を加算する方式の信頼性向上手法では、被写体が移動したり、デジタルカメラがぶれたりした場合に、被写体像が多重になったり輪郭に尾を引くような像になったりして、焦点検出に適した加算ができない。特に、人物を被写体にした場合において、さらにその人物の顔の大きさが大きい場合、人物の移動による構図変化は大きいと考えられる。そこで、上記実施形態に限らず、撮像部２１３で得られる被写体像から顔を検出して、その顔の大きさを算出する手段を備え、検出された顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を選択するようにしてもよい。
【０２７３】
図２２は、本発明の第１０の実施形態におけるデジタルカメラのＡＦ動作の流れを示すフローチャートである。本処理は、カメラコントローラ２１５が各部を制御することにより実現される。
【０２７４】
デジタルカメラでは、電源オン後に、動作モードがライブビューモードに自動的に設定されて、撮像部２１３で撮像を連続的に行いつつ、撮像された被写体像が表示部２２４で表示されているものとする。
【０２７５】
まず、操作スイッチ２１４のＳＷ１が押下されることにより処理が開始される。
【０２７６】
ステップＳ２２０１では、操作部２２５の操作入力によって、コンティニュアスＡＦモードに設定されているか判定する。コンティニュアスＡＦモードに設定されていればステップＳ２２０２へ進む。一方、コンティニュアスＡＦモードに設定されていなければ、本処理を終了する。
【０２７７】
ステップＳ２２０２では、各種の演算結果の加算回数を数えるカメラコントローラ２１５に内包された加算カウンタ２１８のカウント値ｎを０に初期化する。初期化後、ステップＳ２２０３へ進む。
【０２７８】
ステップＳ２２０３では、撮像部２１３で被写体像を撮像し、１フレームの撮像信号を取得する。取得後、ステップＳ２２０４へ進む。
【０２７９】
ステップＳ２２０４では、撮像部２１３で得られた被写体像１フレームの撮像信号に人物の顔が含まれているか顔検出部２２７が検出し、また顔が含まれている場合はさらに顔検出部２２７がその顔サイズを検出する。顔検出の有無や検出された顔の大きさといった顔情報は、後述する処理ステップで顔の大きさの変化を監視するため、一時記憶される。記憶後、ステップＳ２２０５へ進む。
【０２８０】
ステップＳ２２０５では、撮像部２１３における１対の焦点検出画素列から得られた像信号を取得する。取得後、ステップＳ２２０６へ進む。
【０２８１】
ステップＳ２２０６では、ステップＳ２２０５で取得した１対の像信号に対して、黒レベル補正や撮像光学系の周辺光量落ちなど各種の信号レベル変動を抑える補正処理を行う。補正処理後、ステップＳ２２０７へ進む。
【０２８２】
ステップＳ２２０７では、カメラコントローラ２１５は、所定の条件を満足するか否か、すなわち顔が検出されていてその顔の大きさが所定の閾値以上か判定する。顔が検出されていてその顔の大きさが閾値以上である場合は、人物の移動による構図変化が大きいと考えられる。このまま被写体像の像信号を加算した際に、異なる位置の顔が重ねられるため、被写体像が多重になってしまい、焦点検出に適した加算ができない。この場合は、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号を加算しないようにすることが望ましい。そこで、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる手法が用いられる、ステップＳ２２０８へ進む。
【０２８３】
ステップＳ２２０７で顔が検出されていない場合、あるいは顔が検出されているもののその顔の大きさが閾値未満である場合は、焦点検出の信頼性を向上させる効果の高い、像信号を加算する手法を行うために、ステップＳ２２１１へ進む。
【０２８４】
ステップＳ２２０８では、ステップＳ２２０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ２２０９へ進む。
【０２８５】
ステップＳ２２０９では、ステップＳ２２０８で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ２２１０へ進む。
【０２８６】
ステップＳ２２１０では、像信号の加算なく焦点検出の信頼性を向上させる手法を用いるために、異なるフレームにおける同じ焦点検出画素列の像信号からそれぞれ算出したデフォーカス量をデフォーカス量加算部２２３が加算平均する。本実施形態では、加算カウンタ２１８が所定回数に達するまで加算が行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。異なるフレームで個々に算出したデフォーカス量の値を加算平均するだけなので、加算平均にかかる処理負荷が非常に軽くできる。また、デフォーカス量を加算平均することで、仮にばらつきが含まれていても加算数に応じてばらつきが収まるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算平均後、ステップＳ２２１４へ進む。
【０２８７】
ステップＳ２２１１では、被写体やデジタルカメラの移動を考慮する必要がなく効果の高い手法を用いるために、ステップＳ２２０６で補正処理が行われた焦点検出用の１対の像信号を、画素加算部２１７がそれぞれ対応する画素同士で加算する。本実施形態では、加算は加算カウンタ２１８が所定回数に達するまで行われるが、初回の処理では加算対象がないためカウントだけなされる。１対の像信号における各画素に対してフレームを跨いて個別に加算処理を行うため、加算にかかる処理負荷が比較的重くなってしまう。しかし、像信号を対応する画素同士で加算することで、後段の相関演算に用いる像信号に混入するノイズ成分が効果的に抑制されるため、焦点検出に用いる位相差の信頼性を高めることができる。加算後、ステップＳ２２１２へ進む。
【０２８８】
ステップＳ２２１２では、ステップＳ２２１１にてフレームを跨いで加算した１対の像信号から相関演算部２１９が相関演算を行い、像ずらし量ごとの相関量を算出する。算出後、ステップＳ２２１３へ進む。
【０２８９】
ステップＳ２２１３では、ステップＳ２２１２で得られた像ずらし量ごとの相関量から位相差検出部２２１が最も相関量が高い位相差を算出する。そして、その位相差に基づいて、デフォーカス量検出部２２２が現在の焦点位置から被写体の合焦位置までのデフォーカス量を算出する。算出方法は、公知の位相差検出方式の焦点検出で行われているものであり、最も相関量の高い位相差に撮像光学系に基づく所定の係数を掛けてデフォーカス量に変換するといった演算となる。算出後、ステップＳ２２１４へ進む。
【０２９０】
ステップＳ２２１４では、加算カウンタ２１８のカウント値ｎが、撮像部２１３が複数有する１対の焦点検出画素列から得られた像信号に対して、フレームを跨いで所定の加算数だけ像信号が取得できているかを判定する。加算カウンタのカウント値ｎが所定回数以上であれば、ステップＳ２２１５へ進み、所定回数分の過去のフレームの古いデータを削除する。削除する古いデータの種類は、ステップＳ１００９で過去に算出されたデフォーカス量、あるいはステップＳ１００５乃至ステップＳ１００６で過去に得られた補正済みの焦点検出用の１対の像信号である。削除後、ステップＳ２２１７へ進む。一方、加算カウンタのカウント値ｎが所定回数未満であれば、ステップＳ２２１７へ進み、演算結果の加算回数を数えるカメラコントローラ２１５に内包された加算カウンタ２１８のカウント値ｎに１を加算して更新する。更新後、ステップＳ２２１７へ進む。
【０２９１】
ステップＳ２２１７では、ステップＳ２２１０あるいはステップＳ２２１３で得られたデフォーカス量に基づいて、レンズコントローラ１０５を介して、レンズ群１０１の焦点位置が制御される。制御後、ステップＳ２２１８へ進む。
【０２９２】
ステップＳ２２１８では、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるか否かを判定するため、ＳＷ１の押下状況を確認する。ＳＷ１が解放されずに押下し続けられていれば（ステップＳ２２１８でＮＯ）、コンティニュアスＡＦモードの動作を続けるため、ステップＳ２２０３へ戻る。一方、ＳＷ１が解放されていれば（ステップＳ２２１８でＹＥＳ）、本処理を終了する。
【０２９３】
上述の動作を行うことにより、上記第８の実施形態と同様の効果が得られるようになる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の有無や顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２９４】
上記第１０の実施形態では、顔を検出して、その顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させていた。しかし、これに限らず、顔を検出してその顔サイズを撮像される度に監視して、顔の大きさが前フレームから変化しているか検出し、変化の有無あるいは程度に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させてもよい。この場合、本変形例のデジタルカメラの構成は、上記第１０の実施形態と同様の構成である。
【０２９５】
また、本変形例のデジタルカメラの動作は、基本的に上記第１０の実施形態と同様の動作である。しかしながら、図２２におけるステップＳ２２０７の動作が変わり、顔の大きさが前フレームから変化しているか、あるいは所定閾値以上の変化があるか、という判定である。
【０２９６】
上述の動作を行うことにより、上記第１０の実施形態と同様の効果が得られるようになる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の大きさが変化して人物が移動しているかの判定に基づき、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０２９７】
また、上記第１０の実施形態では、顔を検出して、その顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させていた。しかし、これに限らず、顔を検出した検出数に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させてもよい。
【０２９８】
また、本変形例のデジタルカメラの動作は、基本的に上記第８の実施形態と同様の動作である。しかしながら、図２２におけるステップＳ２２０７の動作が変わり、顔の検出数が所定閾値以上かという判定である。
【０２９９】
上述の動作を行うことにより、上記第１０の実施形態と同様の効果が得られるようになる。具体的には、被写体が人物かどうか顔検出を行い、顔の検出数が所定閾値以上であれば集合写真と推測して、人物の移動が少ないと判定する。一方、顔の検出数が所定閾値未満であれば、少人数のポートレート写真と推測して、人物の移動の可能性があると判定する。このように、検出された顔の数に基づいて、人物の移動の可能性を判定して、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させることができる。このため、人物の被写体が移動するか否かにかかわらず、高精度な焦点検出を実現できる。
【０３００】
また、上記第１０の実施形態では、顔を検出して、その顔の大きさに応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させていた。しかし、これに限らず、選択の切れ目が目立たないよう、選択変更前後の手法で得られたデフォーカス量を所定比率で加算平均して、加算平均した結果に基づいてフォーカス制御してもよい。
【０３０１】
このような動作を行うことにより、特に動画記録時のコンティニュアスＡＦにおける焦点検出に伴う被写体像の急変を緩和でき、画像品位を高めることができる。
【０３０２】
また、上記第１０の実施形態では、像信号の加算か相関量の加算という手法を用いていた。また、第１０の実施形態では、像信号の加算かデフォーカス量の加算平均という手法を用いていた。しかし、これに限らず、像信号の加算、相関量の加算、デフォーカス量の加算平均の各手法でぞれぞれの結果を出力し、撮像部２１３の撮像設定、測光部２１２の露出設定、顔検出部２２７のいずれかに比較用の閾値を設定し、その閾値との大小を比較してもよい。さらに、各手法のうち少なくとも２種類の結果を取得して、それぞれの閾値と大小を比較して、比較結果に応じて、異なる焦点検出結果の信頼性向上手法を適切に選択させるようにしてもよい。
【０３０３】
上述の動作を行うことにより、撮像設定、露出設定、被写体検出状況に応じて、焦点検出の信頼性向上手法を適切に選択できる。
【０３０４】
上記第１〜第１０の実施形態および変形例では、本発明を撮像装置に適用した場合について説明したが、焦点検出装置に適用してもよいことは云うまでもない。
【０３０５】
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】
【０３０６】
１００  レンズ部
１０７  レンズ位置検出部
２００  カメラ部
２１０  焦点検出センサ
２１３  撮像部
２１５  カメラコントローラ
２１７  画素加算部
２１９  相関演算部
２２０  相関量加算部
２２１  位相差検出部
【図１】
2016038428.tif 000003
【図２】
2016038428.tif 000004
【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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【図１４】
2016038428.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2016038428.tif 000018
【図１７】
2016038428.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2016038428.tif 000021
【図２０】
2016038428.tif 000022
【図２１】
2016038428.tif 000023
【図２２】
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