(57)【要約】【課題】高精度な焦点検出が可能な焦点検出装置を提供する。【解決手段】撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号に対して第１の相関演算を行い第１の相関量を算出し、一対の像信号に対して第１の相関演算とは異なる第２の相関演算を行い第２の相関量を算出する第１の算出手段（１５１ａ）と、第１の相関演算および第２の相関演算の信頼性を判定する判定手段（１５１ｂ）と、該信頼性に応じて、第１の相関量と第２の相関量の少なくとも１つに基づいて一対の像信号の像ずれ量を算出する第２の算出手段（１５１ｃ）と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2017146539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号を取得する取得手段と、
前記一対の像信号に対して第１の相関演算を行い第１の相関量を算出し、前記一対の像信号に対して前記第１の相関演算とは異なる第２の相関演算を行い第２の相関量を算出する第１の算出手段と、
前記第１の相関演算および前記第２の相関演算の信頼性を判定する判定手段と、
前記信頼性に応じて、前記第１の相関量と前記第２の相関量の少なくとも１つに基づいて前記一対の像信号の像ずれ量を算出する第２の算出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、
前記第１の相関演算の信頼性を示す値と前記第２の相関演算の信頼性を示す値が所定の範囲内にあり前記信頼性が等しいと判定されたとき、前記第１の相関量および前記第２の相関量を用いて前記像ずれ量を算出し、
前記第１の相関演算の信頼性を示す値と前記第２の相関演算の信頼性を示す値が所定の範囲外にあり前記第１の相関演算の信頼性の方が前記第２の相関演算の信頼性よりも高いと判定されたとき、前記第１の相関量を用いて前記像ずれ量を算出し、
前記第１の相関演算の信頼性を示す値と前記第２の相関演算の信頼性を示す値が所定の範囲外にあり前記第１の相関演算の信頼性よりも前記第２の相関演算の信頼性の方が高いと判定されたとき、前記第２の相関量を用いて前記像ずれ量を算出する、
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】
前記第１の相関量に基づいて前記一対の像信号の第１の一致度を算出し、前記第２の相関量に基づいて前記一対の像信号の第２の一致度を算出する第３の算出手段と、
複数の前記第１の相関量の差に基づく第１の相関変化量および複数の前記第２の相関量の差に基づく第２の相関変化量を算出する第４の算出手段と、
を有し、
前記判定手段は、
前記第１の一致度と、前記第２の一致度と、前記第１の相関変化量と、前記第２の相関変化量と、に基づいて、前記信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第４の算出手段は、
前記複数の第１の相関量の差から複数の第１の変位量を算出し、前記複数の第１の変位量の差から前記第１の相関変化量を算出し、
前記複数の第２の相関量の差から複数の第２の変位量を算出し、前記複数の第２の変位量の差から前記第２の相関変化量を算出する、
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】
前記判定手段は、
前記第１の一致度と前記第２の一致度の比と、前記第１の相関変化量と前記第２の相関変化量の比と、に基づいて、前記信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記第１の一致度と前記第２の一致度の比が１に対し第１の所定範囲内にあり、かつ、前記第１の相関変化量と前記第２の相関変化量の比が１に対し第２の所定範囲内にあるときは、前記第１の相関演算の信頼性と前記第２の相関演算の信頼性が等しいと判定し、
前記第１の一致度と前記第２の一致度の比が１より大きく第１の所定範囲外にあり、かつ、前記第１の相関変化量と前記第２の相関変化量の比が１より小さく第２の所定範囲外にあるときは、前記第１の相関演算の信頼性の方が前記第２の相関演算の信頼性よりも高いと判定し、
前記第１の一致度と前記第２の一致度の比が１より小さく第１の所定範囲外にあり、かつ、前記第１の相関変化量と前記第２の相関変化量の比が１より大きく第２の所定範囲外にあるときは、前記第１の相関演算の信頼性よりも前記第２の相関演算の信頼性の方が高いと判定する、
ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記判定手段は、
前記一対の像信号を相対的に変位させて得られる前記第１の相関量の第１の相関量波形と前記一対の像信号を相対的に変位させて得られる前記第２の相関量の第２の相関量波形とに基づいて前記信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記判定手段は、
前記第１の相関量波形と前記第２の相関量波形とを組み合わせた第３の相関量波形において、前記第１の相関量と前記第２の相関量の差から前記信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記判定手段は、
前記第１の相関量波形の重心と前記第２の相関量波形の重心との差から前記信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、
前記差の絶対値が所定値より小さいときは、前記第１の相関演算の信頼性と前記第２の相関演算の信頼性が等しいと判定する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の焦点検出装置。
【請求項１１】
前記第１の相関演算は、前記一対の像信号を所定量の偶数倍ごとに相対的に移動させながら前記第１の相関量を算出し、
前記第２の相関演算は、前記一対の像信号を前記所定量の奇数倍ごとに相対的に移動させながら前記第２の相関量を算出する、
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項１２】
撮像素子と、
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、を備えた撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えており、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部から前記撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号を取得するステップと、
前記一対の像信号に対して第１の相関演算を行い第１の相関量を算出し、前記一対の像信号に対して前記第１の相関演算とは異なる第２の相関演算を行い第２の相関量を算出するステップと、
前記第１の相関演算および前記第２の相関演算の信頼性を判定するステップと、
前記信頼性に応じて、前記第１の相関量と前記第２の相関量の少なくとも１つに基づいて前記一対の像信号の像ずれ量を算出するステップと、
を有することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の焦点検出方法の各ステップが記述されたコンピュータで実行可能なプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに、請求項１４に記載の焦点検出方法の各ステップを実行させるためのプログラムが記憶されたコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの撮像装置に搭載されているオートフォーカス（ＡＦ）方式のひとつとして、位相差検出方式（以下、位相差ＡＦとする）がある。位相差ＡＦでは、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割し、その２分割した光束を１組の焦点検出用センサにより、それぞれ受光する。そして、１組の焦点検出用センサから出力される信号のずれ量、すなわち光束の分割方向の相対的位置ずれ量（以下、像ずれ量とする）を検出する。そうすることにより、撮影レンズのピント方向のずれ量（以下、デフォーカス量とする）を算出し、フォーカスレンズの制御を行う。
【０００３】
特許文献１には、位相差検出方式において、１画素違いの連続した２種類の画素信号に対して、それぞれ相関演算を行ない、算出された２種類の相関量から２種類の像ずれ量を算出、平均化処理を行ったうえで焦点検出結果とする手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の構成では、２種類の相関量を算出する元の２種類の画素信号のうちどちらか一方のみにノイズなどの影響を受けた場合、２種類の相関量から算出、平均化処理された像ずれ量が大きくバラついてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、高精度な焦点検出が可能な焦点検出装置、撮像装置、焦点検出方法、プログラム、および、記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての焦点検出装置は、撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号に対して第１の相関演算を行い第１の相関量を算出し、一対の像信号に対して第１の相関演算とは異なる第２の相関演算を行い第２の相関量を算出する第１の算出手段と、第１の相関演算および第２の相関演算の信頼性を判定する判定手段と、該信頼性に応じて、第１の相関量と第２の相関量の少なくとも１つに基づいて一対の像信号の像ずれ量を算出する第２の算出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高精度な焦点検出が可能な焦点検出装置、撮像装置、焦点検出方法、プログラム、および、記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における撮像装置の撮像動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明における撮像素子の構成を説明するための図である。
【図４】本発明における撮影レンズの瞳分割を説明するための図である。
【図５】本発明における焦点検出領域を示す図である。
【図６】本発明における焦点検出領域の画素の配列を模式的に示す図である。
【図７】本発明における像信号および相関量波形の一例を示す図である。
【図８】本発明における撮像光学系を説明するための図である。
【図９】本発明における焦点検出装置の焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明における相関量波形形状判定動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明における信頼性判定動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明における焦点調節動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例２における相関量波形形状判定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１１】
（撮像装置のブロック図の説明）
まず、図１を参照して、本実施例における撮像装置の構成について説明する。図１は、撮像装置１００の構成を示すブロック図である。
【００１２】
撮像装置１００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定メモリ、光ディスクや磁気ディスクなどの各種メディアに記録可能なビデオカメラやスチルカメラなどであるが、これらに限定されるものではない。また、撮像装置１００内の各部は、バス１６０を介して接続され、メインＣＰＵ１５１（演算処理装置）により制御される。
【００１３】
撮像装置１００は、ひとつのマイクロレンズを共有する複数の光電変換素子を備えた撮像素子を有し、当該撮像素子が出力する画像信号を用いて位相差方式の焦点検出（撮像面位相差検出方式）を行う焦点検出装置を搭載している。
【００１４】
なお、本実施例の焦点検出装置は、撮像光学系（撮影レンズ）を介して得られた光学像を取得可能に構成された撮像装置（撮像装置本体）と、撮像装置本体に着脱可能な交換レンズ（撮影レンズ）と、から構成される撮像システムに適用される。しかし、本実施例はこれに限定されるものではなく、撮影レンズと撮像装置本体が一体となったレンズ一体型の撮像装置にも適用可能である。
【００１５】
撮影レンズ１０１は、第１の固定レンズ群１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、第２の固定レンズ群１２１、およびフォーカスレンズ１３１を備えたレンズユニットとして構成されている。
【００１６】
絞り制御部１０５は、ＣＰＵ１５１の指示に従い、絞りアクチュエータ１０４を介して絞り１０３を駆動することにより、絞り１０３の開口径を調整して撮影時の光量調整を行う。
【００１７】
ズーム制御部１１３は、ズームアクチュエータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動することにより、焦点距離を変更する。
【００１８】
フォーカス制御部１３３は、フォーカスアクチュエータ１３２を介してフォーカスレンズ１３１を駆動することにより、焦点調節状態（フォーカス状態）を制御する。フォーカスレンズ１３１は、焦点調節用レンズであり、図１には単レンズとして簡略的に示されているが、通常複数のレンズから構成されている。
【００１９】
上記光学部材で構成された撮影レンズ１０１により、撮像素子１４１上に結像される被写体像は、撮像素子１４１により電気信号に変換される。撮像素子１４１は、光電変換により被写体像（光学像）を電気信号に変換する光電変換素子である。撮像素子１４１は、横（水平）方向にｍ画素、縦（垂直）方向にｎ画素の受光素子のそれぞれが、後述のように２つの光電変換素子（受光領域）が配置されている構成となっている。
【００２０】
撮像素子１４１上に結像された被写体像を光電変換して得られた電気信号は、撮像信号処理部１４２により画像信号（画像データ）として処理される。
【００２１】
位相差ＡＦ処理部１３５は、２つの光電変換素子（第１の光電変換素子・第２の光電変換素子）から個別に（それぞれ独立して）出力された画像信号（信号値）を撮像信号処理部１４２より取得する取得部１３５ａを有する。換言すれば、取得部１３５ａは、撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号を取得する取得手段として機能する。位相差ＡＦ処理部１３５は、被写体からの光を分割して得られた像の分割方向における像ずれ量の検出（算出）を行う。また、位相差ＡＦ処理部１３５は、検出した像ずれ量に基づいて撮影レンズ１０１のピント方向のずれ量（デフォーカス量）の算出を行う。デフォーカス量は、像ずれ量に係数（換算係数）を掛けることによって算出することができる。なお、像ずれ量算出・デフォーカス量算出の各動作は、ＣＰＵ１５１の指示に基づいて行われる。また、これらの動作の少なくとも一部をＣＰＵ１５１またはフォーカス制御部１３３で実行するように構成してもよい。本実施例において、位相差ＡＦ処理部１３５およびＣＰＵ１５１は、撮像光学系の合焦位置を検出する焦点検出装置として機能する。
【００２２】
位相差ＡＦ処理部１３５は、算出されたずれ量（デフォーカス量）をフォーカス制御部１３３へ出力する。フォーカス制御部１３３は、撮影レンズ１０１のピント方向のずれ量に基づいて、フォーカスアクチュエータ１３２を駆動する駆動量を決定する。フォーカス制御部１３３およびフォーカスアクチュエータ１３２によるフォーカスレンズ１３１の移動制御により、ＡＦ制御が実現される。
【００２３】
撮像信号処理部１４２から出力される画像データは、撮像素子制御部１４３に送られ、一時的に一時記憶装置ＲＡＭ１５５に蓄積される。ＲＡＭ１５５に蓄積された画像データは、画像圧縮解凍部１５３にて圧縮された後、記録媒体１５８に記録される。
【００２４】
これと並行して、ＲＡＭ１５５に蓄積された画像データは、画像処理部１５２に送られる。画像処理部１５２（画像処理手段）は、第１の光電変換素子および第２の光電変換素子の加算信号を用いて得られた画像信号を処理する。画像処理部１５２は、例えば、画像データに対して最適なサイズへの縮小・拡大処理を行う。最適なサイズに処理された画像データは、表示部（ディスプレイ）１５０に送信され画像表示される。
【００２５】
これにより、操作者はリアルタイムで撮影画像を観察することができる。なお、画像の撮影直後には表示部１５０が所定時間だけ撮影画像を表示することで、操作者は撮影画像を確認することができる。
【００２６】
操作部１５７（操作スイッチ）は、操作者が撮像装置１００への指示を行うために用い、操作部１５７から入力されて操作指示信号は、バス１６０を介してＣＰＵ１５１に送信される。撮像素子制御部１４３は、ＣＰＵ１５１からの指示に基づき、撮像素子１４１の蓄積時間、撮像素子１４１から撮像信号処理部１４２へ出力するゲインの値の指示を受け取り、撮像素子１４１を制御する。表示操作部１５６は、モード設定キー、決定キー、取り消しキー等から構成され、操作者からのキー入力を受け付けるとともに、その結果をディスプレイやスピーカ等に出力する。
【００２７】
読出し専用メモリＲＯＭ１５４は、撮像装置１００の動作に必要な制御プログラムを記憶している。
【００２８】
操作者の操作により撮像装置１００が起動すると（電源オフ状態から電源オン状態へ移行すると）、読出し専用メモリＲＯＭ１５４に格納された制御プログラムがＲＡＭ１５５の一部に読込まれる（ロードされる）。ＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５５にロードされた制御プログラムに従って撮像装置１００の動作の制御を行う。
【００２９】
（撮像動作の説明）
次に、図２を参照して、撮像装置１００の焦点制御（焦点調節）を含む撮影動作について、説明する。図２は、撮像装置１００の撮影動作を示すフローチャートである。
【００３０】
図２の各ステップは、ＣＰＵ１５１の制御プログラムに従った指示に基づいて行われる。
【００３１】
まず、ステップＳ２０１において、撮像装置１００の電源がオンにされると、ＣＰＵ１５１は演算（制御）を開始する。つづいて、ステップＳ２０２において、フォーカスレンズ１３１などの光学部材（撮像光学部材）を初期位置に移動させる。
【００３２】
次に、ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１５１は操作者により電源オフ操作が行われたか否か（電源オフ操作の有無）を検出する。ステップＳ２０４にて電源オフ操作が検出された場合、ステップＳ２０５に進む。
【００３３】
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１５１は、撮像装置１００の電源をオフにするため、撮像光学部材を初期位置へ移動し、各種フラグや制御変数のクリアなどの後処理を行う。そして、ステップＳ２０６において、撮像装置１００の撮影動作（制御）を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ２０４にて電源オフ操作が検出されない場合、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１５１は、焦点検出処理を行う。
【００３５】
次に、ステップＳ２０８において、フォーカス制御部１３３は、ステップＳ２０７にて決定された駆動方向、速度、および位置にしたがってフォーカスレンズ１３１を駆動し、フォーカスレンズ１３１を所望の位置に移動させる。
【００３６】
次に、ステップＳ２０９において、撮像素子１４１は、本露光により被写体像を光電変換して撮像信号を生成する（撮像処理）。また、撮像信号処理部１４２は、光電変換により生成された撮像信号に所定の処理（画像処理）を施して画像信号の出力を行う。
【００３７】
次に、ステップＳ２１０において、ＣＰＵ１５１は、操作者により記録ボタン（操作部１５７）の押下がなされたか否かを検出し、記録中であるか否かを判定する。記録中でない場合には、ステップＳ２０４へ戻る。一方、記録中である場合には、ステップＳ２１１に処理を移す。
【００３８】
次に、ステップＳ２１１において、撮像信号処理部１４２から出力された画像信号（画像データ）は、画像圧縮解凍部１５３により圧縮処理され、記録媒体１５８に記録される。そして、ステップＳ２０４に戻り、前述の各ステップの処理を繰返す。
【００３９】
（撮像面位相差検出方法の説明）
次に、本実施例における位相差検出方法について説明する。まず、図３を参照して、撮像素子１４１の構成について説明する。
【００４０】
図３（ａ）は、瞳分割機能を有する撮像素子１４１の画素の構成図（断面図）である。各画素の光電変換素子３０は、２つの光電変換素子３０―１（第１の光電変換素子）および光電変換素子３０−２（第２の光電変換素子）に分割されており、瞳分割機能を有する。
【００４１】
マイクロレンズ３１（オンチップマイクロレンズ）は、光電変換素子３０に効率よく光を集める機能を有し、光電変換素子３０―１、３０−２の境界に光軸が合うように配置されている。また、各画素には、平坦化膜３２、カラーフィルタ３３、配線３４、および層間絶縁膜３５が設けられている。
【００４２】
図３（ｂ）は、撮像素子１４１が有する画素配列の一部を示す図（平面図）である。撮像素子１４１は、図３（ａ）に示す構成を有する１画素を複数配列することで形成される。また、撮像を行うため、各画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタ３３が交互に配列され、４画素で１組の画素ブロック４０、４１、４２を配列することで、所謂ベイヤー配列が構成されている。なお、図３（ｂ）において、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの下に示される「１」または「２」は、光電変換素子３０−１、３０−２のそれぞれに対応している。
【００４３】
図３（ｃ）は、撮像素子１４１の光学原理図であり、図３（ｂ）中のＡ―Ａ線で切断して得られた断面図の一部を示す。撮像素子１４１は、撮影レンズ１０１の予定結像面に配置されている。マイクロレンズ３１の作用により、光電変換素子３０−１、３０−２はそれぞれ、撮影レンズ１０１の瞳（射出瞳）の異なる位置（領域）を通過した１対の光束を受光するように構成されている。
【００４４】
光電変換素子３０−１は、主に撮影レンズ１０１の瞳のうち図３（ｃ）中の右側位置を透過する光束を受光する。一方、光電変換素子３０−２は、主に、撮影レンズ１０１の瞳の図３（ｃ）中の左側位置を透過する光束を受光する。
【００４５】
（撮影レンズの瞳の原理の説明）
続いて、図４を参照して、撮影レンズ１０１の瞳について説明する。図４は、撮像素子１４１から見た場合の、撮影レンズ１０１の瞳５０を示す図である。
【００４６】
５１−１は光電変換素子３０−１の感度領域（以下、Ａ像瞳とする）、５１−２は光電変換素子３０−２の感度領域（以下、Ｂ像瞳とする）である。５２−１、５２−２は、それぞれＡ像瞳およびＢ像瞳の重心位置である。
【００４７】
本実施例の撮像処理を行う場合、同一画素において同一色のカラーフィルタが配置された２つの光電変換素子の出力を加算することにより、画像信号を生成することが可能である。
【００４８】
一方、本実施例の焦点検出処理を行う場合、各画素ブロック内における光電変換素子３０−１に対応する光電変換素子からの出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号を取得する。そして、この信号を画素ブロック４０、４１、４２のように横（水平）方向に連続して取得することによりＡ像信号を生成することが可能である。
【００４９】
同様に、一画素ブロック内における光電変換素子３０−２に対応する光電変換素子からの出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号を取得する。そして、この信号を横方向の画素ブロックについて連続して取得することによりＢ像信号を生成することが可能である。Ａ像信号およびＢ像信号により、一対の位相差検出用信号が生成される。このように、本実施例の撮像素子は、１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えており、第１の光電変換部および第２の光電変換部から撮像光学系の焦点状態に応じた一対の像信号を出力する。
【００５０】
（焦点検出領域の説明）
図５は、本実施例の焦点検出方法にて用いられる焦点検出領域を示す図である。図５に示されるように、撮像画角６０に対して、適切な位置に焦点検出領域６１が設けられる。位相差ＡＦ処理部１３５は、焦点検出領域６１において、一対の位相差検出用信号を生成し、焦点検出を行う。なお、撮像画角６０上において、複数の焦点検出領域を設定することも可能である。本実施例では、撮像素子１４１を構成する全画素において２つの光電変換素子を設け、焦点検出領域から位相差検出用信号を生成する方法について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、焦点検出領域にのみ図３（ａ）に示される構造（分割画素構造）を有する撮像素子１４１を用いてもよい。
【００５１】
（ベイヤー配列の説明）
本実施例では図６に示すように、適度な範囲で図中縦方向に輝度ライン加算したものを用いる。図６の例では、縦方向にベイヤー配列における２画素ブロック分を用いて、加算平均することにより、焦点検出に用いる画像信号を生成している。なお、輝度ライン加算数は、任意に設定可能である。輝度ライン加算数が多いほど、焦点検出領域６１が画角に対して、縦方向に大きくなる。
【００５２】
（２つの像信号の像ずれ量の説明）
次に、図７を参照して、Ａ像信号およびＢ像信号（以下、まとめて像信号ともいう）について説明する。
【００５３】
図７（ａ）は、像信号を説明するための図であり、縦軸は像信号のレベル、横軸は画素位置をそれぞれ示している。生成した一対の位相差検出用信号の像ずれ量Ｘは、撮影レンズ１０１の結像状態（合焦状態、前ピン状態、または後ピン状態）に応じて変化する。
【００５４】
撮影レンズ１０１が合焦状態の場合、２つの像信号の像ずれ量は無くなる。一方、前ピン状態または後ピン状態の場合、異なる方向に像ずれ量が生じる。また、像ずれ量は、撮影レンズ１０１により被写体像が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離、いわゆるデフォーカス量と一定の関係を有する。
【００５５】
そこで、像ずれ量Ｘを算出するため、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、画素をシフトさせながら２つの像信号の相関量が演算され、相関が最も高くなる位置同士の差が像ずれ量として算出される。
【００５６】
図７（ｂ）は、像信号の画素をシフトさせていった時のシフト位置（ｋ）における２つの像信号の相関量Ｃｏｒ（ｋ）を並べた波形（以下、相関量波形とする）を示す図である。図７（ｂ）において、横軸は画素のシフト位置（ｋ）、縦軸はその時のＡ像信号とＢ像信号の相関量Ｃｏｒ（ｋ）を示している。
【００５７】
この像ずれ量Ｘから撮影レンズのデフォーカス量を求め、撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点調節を行う。
【００５８】
（像ずれ量からデフォーカス量への変換の説明）
図８を参照して、相関演算により算出された像ずれ量からデフォーカス量への変換について説明する。
【００５９】
図８は、撮影レンズ１０１および撮像素子１４１を含む光学系を示す図である。被写体８０に対する予定結像面の位置ｐ０の光軸上に焦点検出面の位置ｐ１がある。像ずれ量とデフォーカス量との関係は、光学系に応じて決定される。デフォーカス量は、像ずれ量Ｘに所定の係数Ｋ（換算係数）を掛けることにより算出することができる。
【００６０】
係数Ｋは、Ａ像瞳とＢ像瞳との重心位置に基づいて算出される。焦点検出面の位置ｐ１が位置ｐ２に移動した場合、位置ｐ０、ｑ２、ｑ３の三角形と位置ｐ０、ｑ２’、ｑ３’との三角形の相似に従って、像ずれ量が変化する。
【００６１】
このため、焦点検出面の位置ｐ２でのデフォーカス量を算出することが可能となる。ＣＰＵ１５１は、デフォーカス量に基づいて、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１３１の位置を算出する。
【００６２】
（焦点検出動作の説明）
次に、図９を参照して、本実施例における焦点検出装置による焦点検出動作について説明する。図９は、本実施例における焦点検出装置による焦点検出動作を示すフローチャートである。図９の各ステップは、ＣＰＵ１５１が制御プログラムを実行して各部を制御することにより実施され、図２中のステップＳ２０７に相当する。
【００６３】
まず、ステップＳ９０１において、焦点検出が開始される。焦点検出装置は、焦点検出に用いる像信号を取得するため、撮像素子１４１が被写体像を撮像して出力する撮像信号から画像信号が生成されるのをステップＳ９０２およびＳ９０３により待つ。ＣＰＵ１５１および撮像素子制御部１４３は、撮像素子１４１を制御し、所定の蓄積時間に従って電荷蓄積（露光）を行わせ（ステップＳ９０２）、蓄積が完了したと判断するまで蓄積動作を行わせる（ステップＳ９０３のＮ）。一方、蓄積が完了したと判断した場合（ステップＳ９０３のＹ）は、次のステップＳ９０４に移行する。ステップＳ９０４では、焦点検出領域での画像信号の画素値の読出しを行う。
【００６４】
次に、ステップＳ９０５において、ＣＰＵ１５１は、焦点検出領域にある所定画素数分の読み出しが完了したか否かを判定する。所定画素数分の読出しが完了していない場合、ステップＳ９０４に戻り、所定画素数分の読出しが終了するまでステップＳ９０４〜Ｓ９０５を繰返す。
【００６５】
次に、ステップＳ９０６において、像信号に前補正処理を行う。この前補正処理は、読み出した像信号に対する補正処理と、平均化フィルタ、エッジ強調フィルタなどの像信号のフィルタ処理とを含む。ステップＳ９０７において、ＣＰＵ１５１は像信号に対して相関演算を行い、算出された相関量から、相関が最も高くなるシフト量を算出し、像ずれ量の算出を行う。この相関演算に関しては、詳細を後述する。
【００６６】
なお、ここでの像ずれ量算出には、相関が最も高くなるシフト量と前後のシフト量での相関値を用いて、補間演算を行い、１シフト以内の補間値の算出を含む。このシフト量と補間値との和が像ずれ量Ｘとなる。
【００６７】
次に、ステップＳ９０８において、ＣＰＵ１５１はステップＳ９０７で算出された相関量波形の形状判定を行う。この相関量波形形状判定については詳細を後述する。
【００６８】
次に、ステップＳ９０９において、ＣＰＵ１５１は、算出した像ずれ量Ｘの信頼性を判定する信頼性判定を行う。この信頼性判定は、ステップＳ９０７の相関演算のおいて同時に算出される信頼性判定評価値に基づいて判定される。この信頼性判定については詳細を後述する。
【００６９】
次に、ステップＳ９１０において、ＣＰＵ１５１は、信頼性判定の結果に基づいて、信頼できる像ずれ量Ｘが得られたか否かを判定する。信頼性があると判定される場合、ステップＳ９１１において、ＣＰＵ１５１は、算出された像ずれ量Ｘに係数Ｋを掛けることにより（Ｄｅｆ＝Ｋ×Ｘの関係式により）、デフォーカス量Ｄｅｆの算出を行う。なお、このデフォーカス量を算出するにあたり、撮影レンズ１０１を被写体に対してよりピントを合わせるための後補正処理を行うようにしても良い。続いて、ステップＳ９１３において焦点検出を終了して本処理を呼び出したメインルーチンに戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ９１０において信頼性のある像ずれ量を検出できなかったと判定された場合は、ステップＳ９１２において位相差ＡＦを行わない（焦点検出エラー）。
【００７１】
続いて、ステップＳ９１３において、焦点検出を終了して、本処理を呼び出したメインルーチンに戻る。
【００７２】
（相関演算の説明）
次に、本実施例における焦点検出装置による相関演算についての説明を行う。
【００７３】
相関演算は各種方法が開示されており、特許文献１に具体的方法が詳しく説明されている。各種相関演算には、相関演算の演算子、相関量の極値の求め方、相関演算のシフト方法の処理に特徴がある。以下、本実施例で用いている処理について説明する。
【００７４】
まず、演算子について説明する。
【００７５】
本実施例では、相関演算の演算子として、「対応２信号の差の絶対値」（以下、差の絶対値とする）を用いて相関量を算出している。この「差の絶対値」は、２つの像信号を重ねて、対応する信号どうしを比較し、その差分の累積値となる。
【００７６】
相関量が上述の手法によって演算されると、得られたシフト毎の相関量から、相関が最も高い（本実施例では相関量が極小値をとる）シフト量を検知することができる。このシフト量は２つの被写体像の像ずれ量に対応しており、これから撮影レンズの焦点状態（デフォーカス量）が検出できる。
【００７７】
ただ、上記のように単純に相関が最高となるシフト量をもって像ずれ量とすると、検知できる像ずれ量は像信号の１シフトの整数単位でしか得ることができない。これをデフォーカス量に換算すると、デフォーカス量の分解能は比較的粗いものとなる。
【００７８】
そこで、１シフトの整数単位よりも細かい小数単位の分解能で相関が最高となる像ずれ量を検知する手法を用いる。その方法には大きく分けて２種類ある。１つは整数シフト単位の相関量から小数単位の相関量の極値を直接補間して算出する手法である（以下、直接補間法とする）。一方の手法は、１次導関数すなわち相関量の微分値がゼロとなる小数単位のシフトを補間して算出する手法である（以下、微分補間法とする）。
【００７９】
直接補間法では、シフト毎に演算された相関量が最小となるシフトと、その前後のシフトの計３点における相関量から、相関量が最小になるであろうと予想されるシフト量を、シフト単位よりも細かい尺度でもって補間して算出し、像ずれ量としている。
【００８０】
一方、微分補間法では、シフト毎に予め相関量の差分量を計算しておき、その差分量の符号が変化するシフトを検知する。そのシフトと隣のシフト２点の差分量から、差分量がゼロになるであろう、すなわち相関量が極値を取るであろうと予想されるシフト量を、シフト単位よりも細かい尺度でもって補間して算出している。本実施例では、直接補間法を用いる。
【００８１】
次に、相関演算におけるシフト方法について説明する。シフト方法は、特許文献１に記述されている「相互シフト」の手法を用いる。相互シフトは対応する２つの像信号の演算領域を対象にかつ相互にずらしていくシフト方法になっている。この相互シフトの方法は、２つの像信号を同時にずらしていくため、相関のシフトが２シフト単位にならざるを得ない。従って、演算し得るシフトは、…、−４、−２、０、＋２、＋４、…、となる。このように相互シフトの補間演算では、求めるべき相関量の極値の位置に対して、１シフト単位で行う方法よりも距離の離れたシフトでの相関量を使って算出することになる。その相関量の座標距離が離れると補間演算時の算出誤差が大きくなることが考えられる。
【００８２】
そこで、特許文献１では、相互シフトの場合に像信号の１画素違いの連続した２種類の演算画素数に対して演算を行う手法が提案されている。これは２種類（シフトが「…、−４、−２、０、−２、−４、…」と、「…、−５、−３，−１、＋１、＋３、＋５、…」）の相関量波形から、それぞれ像ずれ量を算出し、２つの像ずれ量を平均化処理したものを焦点検出結果としている。換言すれば、特許文献１では、一対の像信号に対して第１の相関演算（偶数シフト）を行い第１の相関量を算出し、一対の像信号に対して第１の相関演算とは異なる第２の相関演算（奇数シフト）を行い第２の相関量を算出する。すなわち、第１の相関演算では、一対の像信号を所定量の偶数倍ごとに相対的に移動させながら第１の相関量を算出し、第２の相関演算では、一対の像信号を所定量の奇数倍ごとに相対的に移動させながら前記第２の相関量を算出する。そして、第１の相関量から第１の像ずれ量を算出し、第２の相関量から第２の像ずれ量を算出する。その後、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量を平均化処理したものを焦点検出結果としている。以下、第１の相関量から算出した相関量波形を第１の相関量波形、第２の相関量から算出した相関量波形を第２の相関量波形とする。同じく、第１の相関量から算出した像ずれ量を第１の像ずれ量（Ｘ１）、第２の相関量から算出した像ずれ量を第２の像ずれ量（Ｘ２）とする。ここで、特許文献１では２種類の像ずれ量を算出後、一律平均化処理を行っている。これに対し、本実施例では、２種類の相関量波形の一方にノイズなどの影響が見受けられた場合に、２種類の相関量波形の特徴量から相関量波形の形状判定を行う。そして、該形状判定を用いることによって、平均化処理を行い焦点検出結果とするか、どちらか一方のみを焦点検出結果とするかの切替えを行うことができる。なお、本実施例において、第１の相関量の算出、および、第２の相関量の算出は、ＣＰＵ１５１の算出部１５１ａ（第１の算出手段）で行われるが、位相差ＡＦ処理部１３５で行われてもよい。同様に、相関量波形の形状判定（すなわち、第１の相関演算および第２の相関演算の信頼性の判定）は、ＣＰＵ１５１の判定部１５１ｂ（判定手段）で行われる。また、形状判定（信頼性）に応じて、焦点検出結果を算出することは、ＣＰＵ１５１の算出部１５１ｃ（第２の算出手段）で行われる。算出部１５１ｃは、形状判定（信頼性）に応じて、第１の相関量と第２の相関量の少なくとも１つに基づいて一対の像信号の像ずれ量を算出する。また、図１においては、算出部１５１ａ、判定部１５１ｂ、算出部１５１ｃ、および、後述の算出部１５１ｄ、算出部１５１ｅは、それぞれ別の部材で構成されているが、同じ部材で構成されてもよい。
【００８３】
（信頼性判定評価値の算出の説明）
像ずれ量Ｘの算出とともに、像信号波形および相関量波形から、後述の相関波形形状判定および信頼性判定で用いる評価値のひとつの算出を行う。以下、相関量を２つの像信号の差分の累積を取得した場合についての信頼性判定評価値の算出について説明する。なお、以下に示す説明は例示で他の周知の方法で信頼性判定評価値を算出しても良い。
【００８４】
信頼性は、被写体のコントラストの大きさや、２つの像信号の一致度、２つの像が最も一致する時の相関量変化量によって定義することができる。被写体のコントラストの大きさを表す指標として、像信号波形より、最大値（ピーク値）と最小値（ボトム値）の差分であるピークボトム値を算出する。ピークボトム値が大きいほど信頼性が高いことを示す。
【００８５】
また、図７（ｂ）における７０に示すように、２つの像信号の相関が最も高い場合に、相関量は極小となる。この時の相関量の大きさは、２つの像信号の相関が最も高い時の、２つの像信号の差分であり、２つの像信号の一致度Ｆを表す。この像一致度の値が小さいほど信頼性が高いことを示す。
【００８６】
図７（ｃ）は、相関変位量を並べた波形を示す図である。相関変位量ΔＣｏｒは図７（ｂ）に示す相関量波形から、たとえば１シフト飛ばしの相関量の差から（ΔＣｏｒ＝Ｃｏｒ（ｋ−１）−Ｃｏｒ（ｋ＋１）の関係式により）、算出する。図７（ｃ）において、横軸は画素のシフト位置ｋ、縦軸はその時の相関変位量ΔＣｏｒ（ｋ）を示している。前述の図７（ｂ）における７０に示すように、２つの像信号の相関が最も高い場合に、相関量は極小となるため、相関変位量波形は、相関変位量がプラスからマイナスになるポイント７１を有する。この相関変位量が０となるシフト位置ｋ付近での相関変位量の変化量を、２つの像が最も一致する時の相関変化量Ｍとして（Ｍ＝｜ΔＣｏｒ（ｋ−１）｜＋｜ΔＣｏｒ（ｋ）｜の関係式により）算出する。この算出された値が大きいほど信頼性が高いことを示す。
【００８７】
本実施例では、２つの相関量波形を持つため、その相関量波形それぞれにおいて信頼性判定評価値の算出を行う。以降、算出された像一致度を第１の像一致度（Ｆ１）、第２の像一致度（Ｆ２）とし、また算出された相関変化量を第１の相関変化量（Ｍ１）、第２の相関変化量（Ｍ２）とする。なお、本実施例において、第１の相関量に基づいて一対の像信号の第１の一致度を算出し、第２の相関量に基づいて一対の像信号の第２の一致度を算出する算出部１５１ｄ（第３の算出手段）は、ＣＰＵ１５１に設けられる。また、第１の相関変化量および第２の相関変化量を算出する算出部１５１ｅ（第４の算出手段）は、ＣＰＵ１５１に設けられる。算出部１５１ｅは、複数の第１の相関量の差から複数の第１の変位量を算出し、該複数の第１の変位量の差から第１の相関変化量を算出する。また、複数の第２の相関量の差から複数の第２の変位量を算出し、該複数の第２の変位量の差から第２の相関変化量を算出する。
【００８８】
（相関量波形形状判定の説明）
次に、図１０を参照して、本実施例における相関量波形形状判定について説明する。図１０は、本実施例における焦点検出装置による相関量波形の特徴量に関する波形形状判定を示すフローチャートである。また、図１０の各ステップは図９中のステップＳ９０８に相当し、ＣＰＵ１５１が制御プログラムを実行して、各部を制御することにより実施される。
【００８９】
また、本実施例では、波形形状判定の相関量波形の特徴量として、第１と第２の相関量波形の像一致度の比と第１と第２の相関変化量の比を用いて説明を行う。すなわち、本実施例において、判定部１５１ｂは、第１の像一致度と第２の像一致度の比と、第１の相関変化量と第２の相関変化量の比と、に基づいて、第１および第２の相関演算の信頼性を判定する。
【００９０】
まず、ステップＳ１００１において、相関量波形形状判定が開始される。
【００９１】
次に、ステップＳ１００２において、相関量波形の特徴量の算出を行う。第１と第２の相関量波形の像一致度の比と第１と第２の相関変化量の比を算出するための第１と第２の像一致度と第１と第２の相関変化量は、ステップＳ９０７の相関演算処理において像ずれ量Ｘの算出とともに算出されている。ＣＰＵ１５１は、まず、第１の像一致度と第２の像一致度との比Ｆｒａｔｉｏとして（Ｆｒａｔｉｏ＝Ｆ２／Ｆ１）を算出する。続いて、第１の相関変化量と第２の相関変化量との比Ｍｒａｔｉｏとして（Ｍｒａｔｉｏ＝Ｍ２／Ｍ１）を算出する。像一致度の比と相関変化量の比を算出した後は、ステップＳ１００３へ処理を移す。
【００９２】
次に、ステップＳ１００３において、ステップＳ１００２で算出された相関量波形形状を示す特徴量の判定を行う。ＣＰＵ１５１は第１の像一致度と第２の像一致度の比Ｆｒａｔｉｏの判定を行う。まず像一致度は本実施例で説明している相関演算においては、値が小さいほど信頼性が高いと判断できる。この時、第１の像一致度が第２の像一致度より大きい（Ｆ１＞Ｆ２）の場合、第２の像一致度の方を信頼性が高いと判断し、第１の像一致度と第２の像一致度の比Ｆｒａｔｉｏは１未満の値となる。次に、第１の像一致度が第２の像一致度より小さい（Ｆ１＜Ｆ２）の場合、第１の像一致度の方を信頼性が高いと判断し、像一致度の比Ｆｒａｔｉｏは１より大きい値となる。どちらも同じ（Ｆ１＝Ｆ２）の場合は、どちらも同じ信頼性となりＦｒａｔｉｏは１となる。ここでは、Ｆｒａｔｉｏが１近傍（１±所定値）の場合には、第１の相関量と第２の相関量の信頼性は同じと判断する。つづいて、ＣＰＵ１５１は第１の相関変化量と第２の相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏの判定を行う。相関変化量は本実施例で説明している相関演算においては、値が大きいほど信頼性が高いと判断できる。この時、第１の相関変化量が第２の相関変化量より大きい（Ｍ１＞Ｍ２）の場合、第１の相関変化量の方を信頼性が高いと判断し、第１の相関変化量と第２の相関変化量との比Ｍｒａｔｉｏは１未満の値となる。次に、第１の相関変化量が第２の相関変化量より小さい（Ｍ１＜Ｍ２）の場合、第２の相関変化量の方を信頼性が高いと判断し、相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏは１より大きい値となる。どちらも同じ（Ｍ１＝Ｍ２）の場合は、どちらも同じ信頼性となり、Ｍｒａｔｉｏは１となる。ここでは、Ｍｒａｔｉｏが１近傍（１±所定値）の場合には、第１の相関量と第２の相関量の信頼性は同じと判断する。換言すれば、判定部１５１ｂは、第１の像一致度（または第１の相関変化量）と第２の像一致度（または第２の相関変化量）が所定の範囲内にあるとき、第１および第２の相関演算の信頼性が等しい（同じ信頼性）と判定する。以下、第１の像一致度（または第１の相関変化量）を第１の相関演算の信頼性を示す値ともいい、第２の像一致度（または第２の相関変化量）を第２の相関演算の信頼性を示す値ともいう。また、第１および第２の相関演算の信頼性を示す値が所定の範囲外にあり、第１の像一致度が第２の像一致度より小さい（第１の相関変化量が第２の相関変化量より大きい）場合は、第１の相関演算の信頼性の方が第２の相関演算の信頼性よりも高いと判定する。また、第１および第２の相関演算の信頼性を示す値が所定の範囲外にあり、第１の像一致度が第２の像一致度より大きい（第１の相関変化量が第２の相関変化量より小さい）場合は、第１の相関演算の信頼性よりも第２の相関演算の信頼性の方が高いと判定する。
【００９３】
次に、ＣＰＵ１５１は、像一致度の比Ｆｒａｔｉｏの判定結果と相関変化量Ｍｒａｔｉｏの判定結果に基づき判定を行う。像一致度の比Ｆｒａｔｉｏが１近傍、相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏが１近傍の場合は、第１の相関量と第２の相関量どちらも使用するためステップＳ１００４へ処理を移す。換言すれば、判定部１５１ｂは、第１および第２の像一致度の比が１に対し第１の所定範囲内にあり、かつ、第１および第２の相関変化量の比が１に対し第２の所定範囲内にあるときは、第１および第２の相関演算の信頼性が等しいと判定する。ここで、第１の所定範囲と第２の所定範囲は同じであるが、異なっていてもよい。一方、像一致度の比Ｆｒａｔｉｏと相関変化量の比のどちらか一方もしくは両方とも１近傍でない場合は、ステップＳ１００５へ処理を移す。
【００９４】
次に、ステップＳ１００４において、ＣＰＵ１５１は第１の相関量と第２の相関量から算出された像ずれ量など各種数値を焦点検出結果として算出する。すなわち、判定部１５１ｂにより信頼性が等しい（同じ信頼性）と判定されたとき、算出部１５１ｃは第１の相関量および第２の相関量を用いて像ずれ量を算出する。算出後、ＣＰＵ１５１はステップＳ１００８へ処理を移し、相関量波形形状判定処理を終了し、本処理を呼び出したメインルーチンに処理を戻す。
【００９５】
次に、ステップＳ１００５において、ＣＰＵ１５１はステップ１１０２で算出した像一致度の比Ｆｒａｔｉｏと相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏから第１の相関量もしくは第２の相関量どちらを使用するかの判断を行う。ＣＰＵ１５１は像一致度の比Ｆｒａｔｉｏが１より大きく所定値以上の場合かつ相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏが１より小さく所定値以下の場合、第１の像一致度の方を信頼性が高いと判断し、ステップＳ１００６へ処理を移す。換言すれば、判定部１５１ｂは、第１および第２の像一致度の比が１より大きく第１の所定範囲外にあり、第１および第２の相関変化量の比が１より小さく第２の所定範囲外にあるときは、第１の相関演算の方が第２の相関演算の信頼性よりも高いと判定する。一方、像一致度の比Ｆｒａｔｉｏが１より小さく所定値以下の場合かつ相関変化量の比Ｍｒａｔｉｏが１より大きく所定値以上の場合、第２の像一致度の方を信頼性が高いと判断しステップＳ１００７へ処理を移す。換言すれば、判定部１５１ｂは、第１および第２の像一致度の比が１より小さく第１の所定範囲外にあり、第１および第２の相関変化量の比が１より大きく第２の所定範囲外にあるときは、第１の相関演算よりも第２の相関演算の信頼性の方が高いと判定する。この時、像一致度の比と相関変化量の比の傾向が相反することは同じ相関量波形から算出されているため可能性としては低いが、相反する場合は像一致度の比に基づいた判断にそって処理を行う。
【００９６】
次に、ステップＳ１００６において、ＣＰＵ１５１は第１の相関量から算出された像ずれ量など各種数値を焦点検出結果として設定する。すなわち、判定部１５１ｂにより第１の相関演算の信頼性の方が第２の相関演算の信頼性よりも高いと判定されたとき、算出部１５１ｃは第１の相関量を用いて像ずれ量を算出し焦点検出結果として設定する。設定後、ステップＳ１００８へ処理を移し、相関量波形形状判定処理を終了し、本処理を呼び出したメインルーチンへ処理を戻す。
【００９７】
次に、ステップＳ１００７において、ＣＰＵ１５１は第２の相関量から算出された像ずれ量など各種数値を焦点検出結果として設定する。すなわち、判定部１５１ｂにより第１の相関演算の信頼性よりも第２の相関演算の信頼性の方が高いと判定されたとき、算出部１５１ｃは第２の相関量を用いて像ずれ量を算出し焦点検出結果として設定する。設定後、ステップＳ１００８へ処理を移し、相関量波形形状判定処理を終了し、本処理を呼び出したメインルーチンへ処理を戻す。
【００９８】
本実施例では、相関量波形の波形形状判定に用いる相関量波形の特徴量として、像一致度の比と相関変化量の比としたが、どちらか一方のみでもよい。また、像一致度の差や相関変化量の差としてもよい。またステップＳ９０７の相関演算処理で算出される像ずれ量を用いてもよい。例えば、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値が０など偶数の整数に限りなく近い値を取る場合、シフトが−２，０，＋２などの偶数シフトの相関量の方が、相関量の最小値と補間演算から算出される極小値との差が小さい。そのため、補間演算の誤差が小さく、偶数シフトをとる相関量波形の信頼性が高いと判断できる。一方、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値が１など奇数の整数に限りなく近い値を取る場合は、シフトが−１，＋１などの奇数シフトの相関量の方が、相関量の最小値と補間演算から算出される極小値との差が小さい。そのため、奇数シフトをとる相関量波形の信頼性が高いと判断できる。従って、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値が整数に近い値となる場合には、偶数・奇数どちらかを判定すると、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量どちらを焦点検出結果にするかとするかの選択が可能となる。また補間演算後の極小値が０．５などの値になる場合には、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量との平均化処理をおこない焦点検出結果とするか、前述の像一致度と相関変化量の評価値の判断結果の組合せに基づいて、焦点検出結果をどれにするか選択してもよい。
【００９９】
（信頼性判定の説明）
次に、図１１を参照して、本実施例における焦点検出装置による信頼性判定について説明する。図１１は、本実施例における焦点検出装置による２つの像信号の一致度Ｆに基づく信頼性判定を示すフローチャートである。図１１の各ステップは図９中のステップＳ９０９に相当し、ＣＰＵ１５１が制御プログラムを実行して、各部を制御することにより実施される。
【０１００】
まず、ステップＳ１１０１において、信頼性判定が開始される。
【０１０１】
次に、ステップＳ１１０２において、２つの像信号の一致度に関する閾値を設定する。この閾値は例えば１０００というような定数でよいし、撮像素子の感度や被写体の輝度などの焦点検出条件に応じて動的な数値でもよい。
【０１０２】
次に、ステップＳ１１０３において、ＣＰＵ１５１は信頼性評価値すなわち像一致度Ｆが閾値に対して規格を満足しているかどうかの判定を行う。規格に対して満足している場合は、ステップＳ１１０４へ処理を移し、続いてステップＳ１１０４では焦点検出ＯＫとする。また規格に対して満足していない場合は、ステップＳ１１０５へ処理を移し、続いてステップＳ１１０５では焦点検出ＮＧとする。なお、ステップＳ１１０５での焦点検出ＮＧは、図９のステップＳ９１２と等価である。
【０１０３】
次に、ステップＳ１１０８において、信頼性判定を終了して、本処理を呼出したルーチンに処理を戻す。
【０１０４】
また、ここでは像一致度の信頼性判定について詳述したが、信頼性判定には像一致度の他にもある。例えば、ステップＳ９０８の相関量波形形状判定の特徴量のひとつの相関量変位量が規格に満足しているか否か、像信号のコントラストが十分に大きいか否か、相関演算が苦手とする被写体か否かの判定などを含む。
【０１０５】
（焦点調節動作の説明）
次に、図１２を参照して、本実施例における焦点検出装置の焦点制御動作（焦点調節動作）について説明する。
【０１０６】
図１２は、本実施例における焦点検出装置の焦点制御動作を示すフローチャートである。図１２に示される各ステップは、ＣＰＵ１５１およびフォーカス制御部１３３により実行され、図２中のステップＳ２０８に相当する。
【０１０７】
本実施例の焦点制御動作が開始されると、ＣＰＵ１５１は制御プログラムに従い、所定の演算を行う。続いて、フォーカス制御部１３３は、ＣＰＵ１５１の指示に基づいて、フォーカスアクチュエータ１３２の制御を行う。
【０１０８】
まず、ステップＳ１２０１にて焦点制御が開始される。
【０１０９】
次に、ステップＳ１２０２において、フォーカス制御部１３３は、図９に示される焦点検出処理で算出されたデフォーカス量を取得する。
【０１１０】
次に、ステップＳ１２０３において、フォーカス制御部１３３は、取得したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１３１の駆動量（レンズ駆動量）を算出する。また、このレンズ駆動量の算出には、レンズ駆動方向とレンズ駆動速度の算出も含まれている。
【０１１１】
次に、ステップＳ１２０４において、ＣＰＵ１５１（フォーカス制御部１３３）は、デフォーカス量の絶対値が所定値以下であるか否かの判定を行う。ステップＳ１２０４にてデフォーカス量の絶対値が所定値以下でない場合には、ステップＳ１２０６へ処理を移す。また、ステップＳ１２０４にてデフォーカス量の絶対値が所定値以下である場合には、ステップＳ１２０５へ処理を移す。
【０１１２】
次に、ステップＳ１２０４において、デフォーカス量の絶対値が所定値以下の場合、フォーカスレンズ１３１の位置は合焦点にあると見なされるため、続くステップＳ１２０５において、レンズ駆動を停止し、ステップＳ１２０７へ処理を移す。以降、図２に示される処理フローに従って焦点検出を行ない、デフォーカス量が再び所定値を超えた場合にはフォーカスレンズ１３１の駆動を行う。
【０１１３】
一方、ステップＳ１２０６において、フォーカスレンズ１３１の位置は合焦位置（合焦点）でないと見なされるため、ステップＳ１２０３にて算出されたレンズ駆動量に従ってフォーカスレンズ１３１を駆動し、ステップＳ１２０７へ処理を移す。以降、図２に示される処理フローに従って、焦点検出とフォーカスレンズ１３１の駆動を繰返す。
【０１１４】
撮像装置１００の動作は、図２に示される処理フロー通り、電源をオフにされるまで、図９、図１２の処理フローを繰返すことで、被写体に合焦するまで複数回の焦点検出を行う。
【０１１５】
以上のように、本実施例では、１画素違いの連続した２つの画素信号に対して、それぞれ相関演算を行い、２つの相関量波形の特徴量に基づく波形形状判定を行うことで、バラつきが少なくより精度の高い焦点検出結果を算出し、焦点制御を行うことができる。
【実施例２】
【０１１６】
次に、本発明の第２の実施例による、第１の相関量および第２の相関量の波形形状判定において、相関量波形の対称性を特徴量とした例について説明する。なお、本実施例において、実施例１と同一の内容に関しては、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１１７】
図１０と１３を参照して、本実施例の相関量波形形状における相関量波形の対称性と特徴量とした例について説明する。
【０１１８】
図１０は本発明における焦点検出装置による相関量波形の特徴量に関する波形形状判定を示すフローチャートである。図１３（ａ）は本実施例における２種類の相関量波形の一例である（以下、偶数シフトをとる相関量波形を第１の相関量波形、奇数シフトをとる相関量波形を第２の相関量波形とする）。本実施例では、一対の像信号を相対的に変位させて得られる第１の相関量の第１の相関量波形と、一対の像信号を相対的に変位させて得られる第２の相関量の第２の相関量波形と、に基づいて第１および第２の相関演算の信頼性を判定する。
【０１１９】
まず、ステップＳ１００２において、相関量波形の特徴量の算出を行う。第１の相関量波形と第２の相関量波形から図９のステップＳ９０７の相関演算処理において、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量が算出されている。次に、ＣＰＵ１５１は第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均化処理を行う。次に、ＣＰＵ１５１は第１の相関量波形と第２の相関量波形をシフトが順番になるよう、互い違いに入れ子状の相関量波形に並び替える。図１３（ｂ）は図１３（ａ）の第１の相関量波形と第２の相関量波形を入れ子状に並び替えたものである（この時の各シフト位置の相関量をＣｏｒ（−５）〜Ｃｏｒ（＋５）とする）。この入れ子状の相関量波形（第３の相関量波形）において、ＣＰＵ１５１は第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値を基準にしてシフト方向に左右にある各シフト位置の相関量の差の絶対値を算出する。図１３（ｂ）の相関量波形では、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値は０．５付近にある。この第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均値を基準として、左右の各シフト位置にある相関量の差を比較する。まず１つめのデータとして左側にＣｏｒ（０）、右側にＣｏｒ（１）があり、ＣＰＵ１５１はこれらの差の絶対値ＣｏｒＤｉｆｆ＝｜Ｃｏｒ（０）−Ｃｏｒ（１）｜の算出を行う。次に２つめのデータとして左側にＣｏｒ（−１）、右側にＣｏｒ（２）があり、同じくＣＰＵ１５１は差の絶対値の算出を行う。ＣＰＵ１５１は同様の処理を所定シフト分の相関量の差の絶対値を算出し、算出された中から最大値を算出し、これを相関量波形の対称性を示す指標とする。換言すれば、判定部１５１ｂは、第１の相関量波形と第２の相関量波形とを組み合わせた第３の相関量波形（入れ子状の相関量波形）において、第１の相関量と第２の相関量の差から第１および第２の相関演算の信頼性を判定する。ここで、該差の絶対値が所定値より小さいときは、第１および第２の相関演算の信頼性が等しいと判定する。
【０１２０】
次に、ステップＳ１００３において、ステップＳ１００２にて算出された相関量波形形状の示す特徴量の判定を行う。ＣＰＵ１５１は第１の相関量波形と第２の相関量波形からなる対称性を示す指標の判定を行う。この指標は０に近ければ近いほど対称性が高いと判定でき、所定値以下の場合には対称性があると判断する。また対称性がある場合、相関演算時に補間演算で算出される相関量波形の極値は、第１の相関量波形の極値と第２の相関量波形の極値が近い値になるはずである。この場合、第１の相関量波形と第２の相関量波形の信頼性はほぼ同じであると判断することができるため、第１の相関量と第２の相関量の双方から焦点検出結果を算出するため、ＣＰＵ１５１はステップＳ１００４へ処理を移す。一方、対称性を示す指標が所定値以上の場合、対称性が低いと判断し、ステップＳ１００５へ処理を移す。この場合、相関量波形の対称性を示す指標だけでは、第１の相関量と第２の相関量の信頼性どちらが高いかは判断できない。そのため、ステップＳ１００５では、実施例１で説明した第１の像一致度と第２の像一致度の比や第１の相関変化量と第２の相関変化量も同時に算出する。そして、ステップＳ１００５において、第１の相関量波形と第２の相関量波形のどちらかの信頼性が高いかどうかの判定を行い、以降の処理を実行する。
【０１２１】
以上のように、本実施例では、１画素違いの連続した２つの画素信号に対して、それぞれ相関演算を行い、２つの相関量波形の対称性を特徴量とし、その特徴量に基づく波形形状判定を行う。そうすることで、バラつきが少なくより精度の高い焦点検出結果を算出し、焦点制御を行うことができる。本実施例では、第１の相関量波形と第２の相関量波形を互い違いに入れ子状にした相関量波形から波形の対称性の指標を算出した。しかし、本発明はこれに限定されず、第１の相関量波形と第２の相関量波形において、それぞれ相関量の最小値から左右同じシフト数分の幅の相関量波形の重心を算出し、比較することによって相関量波形の対称性を判定してもよい。すなわち、判定部１５１ｂは、第１の相関量波形の重心と第２の相関量波形の重心との差から第１および第２の相関演算の信頼性を判定することもできる。ここで、該差の絶対値が所定値より小さいときは、第１および第２の相関演算の信頼性が等しいと判定する。
【０１２２】
また、焦点検出時にノイズの影響が発生しやすい条件、例えば撮像素子制御時のゲイン設定値、像信号の輝度コントラスト、相関演算時の輝度ライン加算数、相関量加算数などの指標がある。これらの指標に基づいて、ノイズの影響が発生しないと想定される条件では、本実施例における相関量波形形状判定を実施せず、第１の像ずれ量と第２の像ずれ量の平均化処理を行ない焦点検出結果とすることもできる。
【０１２３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【０１２４】
また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。
【０１２５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するための手順が記述されたコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。
【０１２６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。
【０１２７】
また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２９】
１３５  位相差ＡＦ処理部
１５１  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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