(57)【要約】【課題】遠近混在被写体に対するＡＦの安定性とライブビューの見栄えとを両立することが可能な焦点調節装置及び焦点調節方法を提供すること。【解決手段】ＡＦ制御回路１３０２は、複数の焦点検出領域のうちの中領域又は大領域の画像信号に基づく評価値を算出して合焦に向かうフォーカスレンズの駆動方向を判断する。また、ＡＦ制御回路１３０２は、複数の焦点検出領域のうちの小領域の画像信号に基づく評価値を算出してフォーカスレンズの駆動方向を判断する。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、第１の方向と逆の第２の方向に第１の回数より少ない第２の回数だけフォーカスレンズを微小駆動させたときの第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定し、第２の評価値の変化が単調変化ではない場合に第２の評価値に基づいて焦点調節を行う。【選択図】図１
2017129613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、
前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、
前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断するとともに、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、
前記方向判断部により判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定し、前記第２の評価値の変化が単調変化ではない場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記方向判断部は、複数の前記第２の焦点検出領域のそれぞれについて算出された複数の前記第２の評価値のそれぞれに基づいて前記フォーカスレンズの駆動方向を判断し、
前記制御部は、複数の前記第２の評価値のそれぞれで判断された前記駆動方向のうち、至近方向を示す駆動方向の数が所定数以上であるときに、前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、
前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、
前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断するとともに、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、
前記方向判断部により判断された方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化から遠近混在被写体の有無を判定し、前記遠近混在被写体がある場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の方向が無限方向である場合は、前記フォーカスレンズを無限方向に２回、微小駆動した後に前記第２の方向である至近方向に１回、微小駆動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の方向が至近方向である場合は、前記フォーカスレンズを至近方向に複数回微小駆動させながら前記方向判断部による前記駆動方向の判断を実行させ、前記方向判断部で判断された駆動方向が至近方向から無限方向に変化した後で、前記第２の方向である無限方向に１回、微小駆動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項６】
前記第２の方向への前記フォーカスレンズの駆動量は、前記第１の方向への前記フォーカスレンズの駆動量よりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項７】
被写体状況の変化を検出する被写体状況検出部をさらに具備し、
前記制御部は、前記被写体状況検出部によって被写体状況の変化が検出された場合に、前記第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項８】
前記被写体状況検出部は、前記撮像素子からの画像信号に基づくコントラストの変化又は動きベクトルの変化に基づいて、前記被写体状況の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
【請求項９】
前記被写体状況検出部は、前記焦点調節装置の姿勢の変化に基づいて前記被写体状況の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
【請求項１０】
前記被写体状況検出部は、前記焦点調節装置の姿勢の情報を取得して姿勢変化の有無を判定する姿勢変化判定部をさらに備え、姿勢変化情報に基づいて、前記被写体状況の変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２の評価値の変化が単調変化である場合に前記第１の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項１２】
フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子からの前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、
前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、
前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、
前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、
前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定することと、
前記第２の評価値の変化が単調変化ではない場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことと、
を具備することを特徴とする焦点調節方法。
【請求項１３】
フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子からの前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、
前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、
前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、
前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、
前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化から遠近混在被写体の有無を判定することと、
前記遠近混在被写体がある場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことと、
を具備することを特徴とする焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置及び焦点調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に備えられた撮影レンズの自動焦点調節技術として、コントラストＡＦ方式が知られている。コントラストＡＦ方式は、撮影レンズを介して撮像素子で受光された光束に応じて生成された画像信号から算出される評価値に基づいてフォーカスレンズの焦点調節を行う方式である。コントラストＡＦ方式では、合焦に向かうフォーカスレンズの駆動方向を判断するために、例えばウォブリング駆動が行われる。ウォブリング駆動は、フォーカスレンズを至近及び無限方向に微小駆動しつつ、至近方向に駆動したときと無限方向に駆動したときの評価値を比較することによって合焦に向かうフォーカスレンズの駆動方向を判断する技術である。
【０００３】
一方、コントラストＡＦ方式では、遠近に被写体が混在しているようなシーンにおいて、目的の被写体とは異なる被写体にフォーカスレンズが合焦してしまう可能性がある。遠近に被写体が混在しているシーンにおいても適切な焦点調節が行われるようにするための技術が例えば特許文献１及び特許文献２において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７５７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、動画撮影のときにはＡＦ中であってもライブビュー表示がされ、そのライブビュー表示と同等の像が動画として記録される。ここで、ＡＦのためのレンズ駆動がされている間のライブビューの見栄えは、レンズが停止している間のライブビューに比べてよくなく、特にレンズ駆動が反転を繰り返すような動作においてはピントのちらつきが発生しやすい。したがって、特に、動画ＡＦ時にはなるべくレンズ駆動の反転の回数を少なくすることが好ましい。一方で遠近に被写体が混在しているシーンにおいても安定して焦点調節が行われるようにすることも重要である。
【０００６】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、遠近混在被写体に対するＡＦの安定性とライブビューの見栄えとを両立することが可能な焦点調節装置及び焦点調節方法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】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断するとともに、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、前記方向判断部により判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定し、前記第２の評価値の変化が単調変化ではない場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする。
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断するとともに、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、前記方向判断部により判断された方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化から遠近混在被写体の有無を判定し、前記遠近混在被写体がある場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の第３の態様の焦点調節方法は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子からの前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化が単調変化であるかを判定することと、前記第２の評価値の変化が単調変化ではない場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うこととを具備することを特徴とする。
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明の第４の態様の焦点調節方法は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子からの前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、前記撮像素子における前記光束が受光される領域に、少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、前記複数の焦点検出領域のうちの第１の焦点検出領域の画像信号に基づく第１の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、前記複数の焦点検出領域のうちの前記第１の焦点検出領域よりも小さい少なくとも１つの第２の焦点検出領域の画像信号に基づく第２の評価値に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、前記第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に第１の回数だけ、前記第１の方向と逆の第２の方向に前記第１の回数より少ない第２の回数だけ前記フォーカスレンズを微小駆動させたときの前記第２の評価値の変化から遠近混在被写体の有無を判定することと、前記遠近混在被写体がある場合に前記第２の評価値に基づいて焦点調節を行うこととを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、遠近混在被写体に対するＡＦの安定性とライブビューの見栄えとを両立することが可能な焦点調節装置及び焦点調節方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に焦点調節装置の適用例としての撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】大領域、中領域、小領域のそれぞれについて示す図である。
【図３】動画ＡＦ時の処理の概要を示す図である。
【図４】ステップフェーズにおける全体処理について示すフローチャートである。
【図５】方向判断処理の概念図である。
【図６】方向判断処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】方向判断演算処理について示すフローチャートである。
【図８】遠近混在状態でないときの時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す図である。
【図９】ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について示すフローチャートである。
【図１０】遠近混在判定用方向判断演算処理について示すフローチャートである。
【図１１】遠近混在状態であるときの時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す図である。
【図１２】個々の焦点検出領域の方向判断処理について示すフローチャートである。
【図１３】ＨＰＦの優先順位判定処理に用いられるテーブルを示す図である。
【図１４】全体の方向判断処理について示すフローチャートである。
【図１５】焦点検出領域の優先順位判定処理に用いられるテーブルを示す図である。
【図１６】フォーカス状態の状態遷移図である。
【図１７】フォーカス状態更新処理について示すフローチャートである。
【図１８】コントラスト変化検出処理について説明するための図である。
【図１９】現在のフォーカス状態と、判定の内容と、フォーカス状態の遷移先とを対応付けたテーブルを示す図である。
【図２０】合焦付近判定処理について説明するための図である。
【図２１】遠近混在判定処理について示すフローチャートである。
【図２２】小領域方向判断結果確認処理について示すフローチャートである。
【図２３】レンズ駆動指令処理について示すフローチャートである。
【図２４】フォーカス状態とステップ係数との対応を示すテーブルを示す図である。
【図２５】ステップ方向設定処理について示すフローチャートである。
【図２６】探索フェーズの状態遷移図である。
【図２７】遠近混在探索駆動指令処理について示すフローチャートである。
【図２８】初回駆動指令処理について示すフローチャートである。
【図２９】順駆動指令処理について示すフローチャートである。
【図３０】反転駆動指令処理において用いられるテーブルを示す図である。
【図３１】探索フェーズの状態とレンズ駆動との関係を示した図であって、初回駆動指令処理時の駆動方向が「Ｆａｒ」方向であったときの図である。
【図３２】探索フェーズの状態とレンズ駆動との関係を示した図であって、初回駆動指令処理時の駆動方向が「Ｎｅａｒ」方向であったときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焦点調節装置の適用例としての撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。撮像装置は、デジタルカメラ及びスマートフォンといった機器の他、フォーカスレンズを有する各種の撮像装置を含む。
【００１４】
図１に示すように、撮像装置１００は、撮影レンズ１０２と、焦点調節機構１０４と、絞り１０６と、絞り駆動機構１０８と、シャッタ１１０と、シャッタ駆動機構１１２と、撮像素子１１４と、撮像素子インターフェイス（ＩＦ）回路１１６と、ＲＡＭ１１８と、表示素子１２０と、表示素子駆動回路１２２と、タッチパネル１２４と、タッチパネル駆動回路１２６と、記録メディア１２８と、システムコントローラ１３０と、操作部１３２と、ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４と、ジャイロセンサ回路１３６とを有している。
【００１５】
撮影レンズ１０２は、図示しない被写体からの光束を撮像素子１１４の受光面に導くための光学系である。撮影レンズ１０２は、フォーカスレンズを有している。フォーカスレンズは、撮影レンズ１０２の焦点位置を変化させるためのレンズである。撮影レンズ１０２は、ズームレンズとして構成されていてもよい。また、撮影レンズ１０２は、撮像装置１００に対して着脱自在に構成されていてもよい。
【００１６】
焦点調節機構１０４は、フォーカスレンズを駆動するための駆動機構を有している。焦点調節機構１０４は、システムコントローラ１３０のＡＦ制御回路１３０２の制御に従ってフォーカスレンズをその光軸方向（図示一点鎖線方向）に駆動する。
【００１７】
絞り１０６は、撮影レンズ１０２を介して撮像素子１１４に入射する光束の量を調節する。
【００１８】
絞り駆動機構１０８は、絞り１０６を駆動するための駆動機構を有している。絞り駆動機構１０８は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って絞り１０６を駆動する。
【００１９】
シャッタ１１０は、撮像素子１１４の受光面を遮光状態又は露光状態とするように構成されている。シャッタ１１０は、撮像素子１１４の受光面を遮光している時間によって撮像素子１１４の露光時間を調節する。
【００２０】
シャッタ駆動機構１１２は、シャッタ１１０を駆動するための駆動機構を有している。シャッタ駆動機構１１２は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従ってシャッタ１１０を駆動する。
【００２１】
撮像素子１１４は、撮影レンズ１０２を介して導かれた光束を受光するための受光面を有している。撮像素子１１４の受光面には、２次元状に配置された複数の画素が設けられている。また、受光面の光入射側には、カラーフィルタが設けられている。このような撮像素子１１４は、受光面において受光された光束に応じた電気信号（以下、画像信号という）を生成する。
【００２２】
撮像素子ＩＦ回路１１６は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って撮像素子１１４を駆動する。また、撮像素子ＩＦ回路１１６は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って、撮像素子１１４で得られた画像信号を読み出す。そして、撮像素子ＩＦ回路１１６は、読み出した画像信号に対してＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理及びＡＧＣ（自動利得制御）処理等のアナログ処理を施す。さらに、撮像素子ＩＦ回路１１６は、アナログ処理した画像信号に基づくデジタル信号（以下、画像データという）を生成する。
【００２３】
ＲＡＭ１１８は、例えばＳＤＲＡＭであり、ワーク領域を有している。ワーク領域は、撮像装置１００の各部で発生したデータを一時記憶しておくための記憶領域である。
【００２４】
表示素子１２０は、例えば液晶ディプレイ（ＬＣＤ）である。表示素子１２０は、各種の画像を表示する。表示素子駆動回路１２２は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１から入力された画像データに基づいて表示素子１２０を駆動する。
【００２５】
タッチパネル１２４は、表示素子１２０の表示画面上に一体的に形成されており、表示画面上へのユーザの指等の接触位置を検出する。タッチパネル駆動回路１２６は、タッチパネル１２４を駆動するとともに、タッチパネル１２４からの接触検出信号をシステムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１に出力する。ＣＰＵ１３０１は、接触検出信号から、ユーザの表示画面上への接触操作を検出し、その接触操作に応じた処理を実行する。
【００２６】
記録メディア１２８は、例えばメモリカードである。記録メディア１２８には、動画撮影動作によって得られた動画ファイルが記録される。
【００２７】
システムコントローラ１３０は、撮像装置１００の動作を制御するための制御回路として、ＣＰＵ１３０１と、ＡＦ制御回路１３０２と、ＡＥ制御回路１３０３と、画像処理回路１３０４と、顔認識回路１３０５と、動画記録回路１３０６とを有している。システムコントローラ１３０と同様の機能は、ソフトウェアによって実現されてもよい。
【００２８】
ＣＰＵ１３０１は、絞り駆動機構１０８、シャッタ駆動機構１１２、表示素子駆動回路１２２、タッチパネル駆動回路１２６等のシステムコントローラ１３０の外部の各ブロック、及びシステムコントローラ１３０の内部の各制御回路の動作を制御する。
【００２９】
焦点検出装置としてのＡＦ制御回路１３０２は、コントラストＡＦ方式によってＡＦ処理を制御する。ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域設定部の機能と、方向判断部の機能と、制御部との機能を有している。ＡＦ制御回路１３０２は、画像データに対して焦点検出領域を設定する。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカスレンズの駆動に伴って撮像素子１１４を介して逐次に得られる焦点検出領域の画像データから評価値を算出する。評価値は、例えば焦点検出領域における画像データをハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ）することによって得られる。また、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値に基づいて合焦に向かうフォーカスレンズの駆動方向を判断し、方向判断結果に従ってフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。
【００３０】
ＡＥ制御回路１３０３は、画像データ等から得られる被写体輝度に基づいてＡＥ処理を制御する。
【００３１】
画像処理回路１３０４は、画像データに対する各種の画像処理を行う。画像処理としては、色補正処理、ガンマ（γ）補正処理、圧縮処理等が含まれる。また、画像処理回路１３０４は、圧縮されている画像データに対する伸張処理も施す。
【００３２】
顔認識回路１３０５は、例えばテンプレートマッチングを用いて、画像データにおける人物の顔を認識する。顔の認識結果に基づいてＡＦ処理及びＡＥ処理が行われ得る。
【００３３】
動画記録回路１３０６は、動画記録の動作を制御する。
【００３４】
操作部１３２は、ユーザによって操作される各種の操作部材である。操作部１３２としては、例えば、レリーズボタン、動画ボタン、モードボタン、選択キー、電源ボタン等が含まれる。レリーズボタンは、静止画撮影の指示をするための操作部材である。動画ボタンは、動画撮影の指示をするための操作部材である。モードボタンは、撮像装置１００の撮影設定を選択するための操作部材である。選択キーは、例えばメニュー画面上での項目の選択や決定をするための操作部材である。電源ボタンは、撮像装置の電源をオン又はオフするための操作部材である。
【００３５】
ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４は、ＣＰＵ１３０１が種々の処理を実行するためのプログラムコードを記憶している。また、ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４は、撮影レンズ１０２、絞り１０６、及び撮像素子１１４等の動作に必要な制御パラメータ、並びに画像処理回路１３０４での画像処理に必要な制御パラメータ等の、各種の制御パラメータを記憶している。
【００３６】
ジャイロセンサ回路１３６は、撮像装置１００の姿勢変化を検出するセンサである。ジャイロセンサ回路１３６は、例えば撮像装置１００に発生した角速度を検出することによって撮像装置１００の姿勢変化を検出する。
【００３７】
以下、本実施形態に係る焦点検出装置の適用例としての撮像装置１００の動作を説明する。以下で説明する動作は、動画記録時のＡＦ処理である動画ＡＦ時の動作である。勿論、撮像装置１００は、静止画記録も可能に構成されていてもよい。
【００３８】
本実施形態において、評価値は、画面内に対して設定された複数の焦点検出領域である大領域、中領域、小領域のそれぞれに対して算出される。図２は、大領域、中領域、小領域のそれぞれについて示す図である。大領域２０２は、演算の負荷等を考慮して決定された所定のサイズを有するように画面内に設定される。中領域２０４は、大領域２０２と少なくとも一部において重なっており、かつ、大領域２０２よりも小さいサイズを有するように画面内に設定される。小領域２０６は、大領域２０２及び中領域２０４の両方と少なくとも一部において重なっており、かつ、中領域２０４よりも小さいサイズを有するように画面内に設定される。図２では、大領域２０２は、画面中央に設定されている。また、中領域２０４は、大領域２０２の内部に設定されている。さらに、小領域２０６は、中領域２０４の上段左側、上段中央、上段右側、中段左側、中段中央、中段右側、下段左側、下段中央及び下段右側にそれぞれ設定されている。図２においては、それぞれの小領域には、（１）−（９）の番号が付されている。
【００３９】
図３は、本実施形態における動画ＡＦ時の処理の概要を示す図である。本実施形態における撮像装置による動画ＡＦ時の処理では、状態が「ステップ（ｓｔｅｐ）フェーズ」、「サーチフェーズ」、「待機フェーズ」からなる３つの制御フェーズの間で遷移する。ステップフェーズは、至近方向と無限方向のうちの何れかの方向（第１の方向）への微小量のフォーカスレンズの相対駆動と第１の方向の逆方向（第２の方向）への微小量のフォーカスレンズの相対駆動とを併用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動するフェーズである。ステップフェーズの詳細については後で詳しく説明する。サーチフェーズは、フォーカスレンズを至近方向又は無限方向に連続駆動させながらフォーカスレンズを合焦位置まで駆動するフェーズである。待機フェーズは、フォーカスレンズを駆動せずに処理を待機するフェーズである。
【００４０】
ステップフェーズでは、フォーカスレンズのレンズ位置が合焦位置から遠いと判定されたとき、すなわち、評価値のピーク位置が遠いと判定されたとき、制御フェーズはサーチフェーズに遷移する。サーチフェーズに遷移することによって、フォーカスレンズは素早く合焦位置付近へと移動する。一方、ステップフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判定されたとき、すなわち、評価値のピークが検出されたと判定されたとき、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。また、ステップフェーズにおいて、フォーカスレンズが端点位置に達したと判定されたときも、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。
【００４１】
サーチフェーズでは、レンズ位置が合焦位置付近だと判定されたとき、すなわち、評価値のピーク付近であると判断されたとき、制御フェーズはステップフェーズに遷移する。この後、ステップ駆動によって、フォーカスレンズは合焦位置まで移動させられる。一方、サーチフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判定されたとき、すなわち、評価値がピークとなって安定した状態にあると判定されたとき、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。
【００４２】
待機フェーズでは、撮像装置１００の動きの検出があったときや、画像のコントラストの変化、顔情報の変化等があったとき、すなわち、撮像装置又は被写体の状況の変化が検出されたとき、制御フェーズはステップフェーズに遷移する。このとき、フォーカスレンズを合焦状態とするようにステップ駆動が開始される。
【００４３】
以下、ステップフェーズについてさらに説明する。図４は、ステップフェーズにおける全体処理について示すフローチャートである。図４の処理は、例えばユーザによって動画ボタンが押された後、ＡＦ制御回路１３０２によって動画記録の１フレーム毎に行われる処理である。以下で説明する処理は、ＣＰＵ１３０１等のＡＦ制御回路１３０２以外の回路によって行われてもよい。また、特定の回路だけでなく、分散処理によって行われてもよい。
【００４４】
ステップＳ１において、ＡＦ制御回路１３０２は、端点判断処理を行う。端点判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在のフォーカスレンズの位置が端点位置であるか否かを判断する。現在のフォーカスレンズの位置が至近側又は無限側の端点位置であると判断されたときに、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させるか又はステップフェーズのままとするかを判断する。例えば、ステップフェーズの実行回数が所定回数を超えても合焦に至らなかった場合には、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させると判断する。待機フェーズにおいて、被写体状況の変化が検出されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップフェーズに遷移させる。被写体状況の変化は、例えばコントラストの変化、動きベクトルの変化又は撮像装置１００の動きの変化である。
【００４５】
現在のフォーカスレンズの位置が端点位置でないと判断されたとき又はステップフェーズを継続すると判断されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップＳ２に移行させる。ステップＳ２において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断処理を行う。合焦判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカスレンズが合焦に至ったか否かを判断する。フォーカスレンズが合焦に至ったか否かは、評価値の絶対値又は評価値の変化率によって判断される。ＡＦ制御回路１３０２は、例えば、評価値の絶対値が閾値以上となったとき又は評価値の変化率が閾値を超えるある範囲内となったときに、フォーカスレンズが合焦に至ったと判断する。この場合、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させる。
【００４６】
フォーカスレンズが合焦に至っていないと判断されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップＳ３に移行させる。ステップＳ３において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断処理を行う。方向判断処理は、焦点検出領域の全体としてのフォーカスレンズの駆動方向を判断する処理である。方向判断処理の詳細については後で説明する。
【００４７】
ステップＳ４において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態更新処理を行う。その後、処理はステップＳ５に移行する。フォーカス状態更新処理は、現在の動画ＡＦにおけるフォーカス状態を更新する処理である。本実施形態ではフォーカス状態に応じた異なる処理が行われる。フォーカス状態更新処理の詳細については後で説明する。
【００４８】
ステップＳ５において、ＡＦ制御回路１３０２は、レンズ駆動処理を行う。その後、処理はステップＳ６に移行する。レンズ駆動処理は、合焦のためのレンズ駆動を行う処理である。レンズ駆動処理の詳細については後で説明する。
【００４９】
ステップＳ６において、ＡＦ制御回路１３０２は、サーチ遷移判断処理を行う。その後、図４の処理は終了する。サーチ遷移判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、過去からの方向判断結果の履歴とレンズ駆動の履歴等から、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させるか否かを判断する。例えば、ステップフェーズにおけるフォーカスレンズの駆動方向の反転回数が閾値を超えたと判定されたとき、ＡＦ制御回路１３０２は、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させると判断する。サーチフェーズにおいて、フォーカスレンズの位置が合焦位置付近であると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップフェーズに遷移させる。また、サーチ遷移判断処理において、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させないと判断されたときには、処理はステップＳ１に戻る。
【００５０】
次に、方向判断処理を説明する。図５は、方向判断処理の概念図である。フォーカスレンズの駆動すべき方向は、大領域２０２と、中領域２０４と、９個の小領域２０６との焦点検出領域のそれぞれにおいて得られた方向判断結果に基づいて決定される。１１個の焦点検出領域のそれぞれでは、図５に示すように、３種類のハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ）によって得られた評価値に基づいてフォーカスレンズの駆動方向が判断される。このように、本実施形態における方向判断処理は、階層的に行われる。以下では、３種類のＨＰＦを、カットオフ周波数が低いものから順にＨＰＦ１、ＨＰＦ２及びＨＰＦ３と言うこととする。
【００５１】
図６は、方向判断処理の一例を示すフローチャートである。まず、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理を行う。焦点検出領域は、例えば右上の小領域から左下の小領域の順で選択され、その後に中領域、大領域の順で選択される。焦点検出領域の選択順は、異なる選択順であってもよい。
【００５２】
それぞれの焦点検出領域に対するループ処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれのＨＰＦに対するループ処理を行う。ＨＰＦは、例えばＨＰＦ１、ＨＰＦ２、ＨＰＦ３の順で選択される。ＨＰＦの選択順は、異なる選択順であってもよい。
【００５３】
それぞれのＨＰＦに対する処理の開始であるステップＳ１１において、ＡＦ制御回路１３０２は、遠近混在状態であるか否かを判定する。遠近混在状態とは、現在の選択中の焦点検出領域に複数の距離の異なる被写体が混在している疑いのある状態である。ステップＳ１１では、後で説明する探索フェーズにおいて「遠近混在判定」とされたときに遠近混在状態であると判定される。ステップＳ１１において、遠近混在状態でないと判定されたときには、処理はステップＳ１２に移行する。ステップＳ１１において、遠近混在状態であると判定されたときには、処理はステップＳ１３に移行する。
【００５４】
ステップＳ１２において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断演算処理を行う。方向判断演算処理について説明する。図７は、方向判断演算処理について示すフローチャートである。ステップＳ２１において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されているか否かを判定する。一例では、遠近混在状態でないときの方向判断の演算には、少なくとも２フレーム分の評価値が必要である。ステップＳ２１において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていないと判定されたときには、図７の処理は終了する。ステップＳ２１において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていると判定されたときには、処理はステップＳ２２に移行する。
【００５５】
ステップＳ２２において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理を行う。その後、処理はステップＳ２３に移行する。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理は、２フレーム分の評価値Afval[n-1]及びAfval[n]（ｎはフレーム番号）の差分、すなわち以下の（式１）のAfval_dltを演算する処理である。
Afval_dlt＝Afval[n]−Afval[n-1]      （式１）
図８は、遠近混在状態でないときの時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す。後で説明する反転駆動が行われない通常のコントラストＡＦ方式では、フォーカスレンズを同一方向に移動させながら評価値が順次取得される。このため、被写体のコントラストが正しく捉えられており、かつ、フォーカスレンズが合焦付近にないときには、評価値は、図８に示すように、時間の経過、すなわちフォーカスレンズの位置の変化に伴って単調増加又は単調減少する。
【００５６】
ステップＳ２３において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理を行う。その後、図７の処理は終了する。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理は、現在の選択中の焦点検出領域におけるフォーカスレンズの駆動方向を判断するための処理である。ステップＳ２３のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について説明する。図９は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について示すフローチャートである。
【００５７】
ステップＳ３１において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「不定」に初期化する。
【００５８】
ステップＳ３２において、ＡＦ制御回路１３０２は、被写体のコントラストが十分であるか否かを判定する。例えば、評価値の大きさが閾値以上であれば、被写体のコントラストが十分であると判定される。ステップＳ３２において、被写体のコントラストが十分でないと判定されたときには、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。この場合、方向判断結果は「不定」のままである。ステップＳ３２において、被写体のコントラストが十分であると判定されたときには、処理はステップＳ３３に移行する。
【００５９】
ステップＳ３３において、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値の差分Afval_dltの絶対値及び符号から方向判断を行う。まず、評価値の差分Afval_dltの絶対値が予め定められた方向判断基準値を超えるある範囲外であるときには、方向判断は確定されない。この場合には、方向判断結果は「不定」のままである。一方、評価値の差分Afval_dltの絶対値が方向判断基準値を超えるある範囲内であって、評価値の差分Afval_dltの符号が正であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と同方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「無限から至近（Ｎｅａｒ）」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「至近から無限（Ｆａｒ）」である。さらに、評価値の差分Afval_dltの絶対値が方向判断基準値によって定まる範囲内であって、評価値の差分Afval_dltの符号が負であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と逆方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｆａｒ」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｎｅａｒ」である。ステップＳ３３において、方向判断結果が「不定」であると判定されたときには、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。ステップＳ３３において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３４に移行する。ステップＳ３３において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３５に移行する。
【００６０】
ステップＳ３４において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。ステップＳ３５において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｆａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。
【００６１】
ここで、図６の説明に戻る。図６のステップＳ１３において、ＡＦ制御回路１３０２は、遠近混在判定用方向判断演算処理を行う。遠近混在判定用判断演算処理は、被写体が遠近混在被写体の疑いがあると判定されたときの処理である。遠近混在判定用方向判断演算処理について説明する。図１０は、遠近混在判定用方向判断演算処理について示すフローチャートである。ステップＳ４１において、ＡＦ制御回路１３０２は、パラメータ設定処理を行う。パラメータ設定処理として、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に適したパラメータの設定を行う。このパラメータは、例えば方向判断基準値である。例えば、小領域では評価値が不安定になり易いので、小領域における方向判断の閾値はより方向判断が確定されにくくなるように設定される。これにより、小領域における方向判断誤りの可能性が低減される。
【００６２】
ステップＳ４２において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されているか否かを判定する。一例では、遠近混在状態であるときの方向判断の演算には、少なくとも３フレーム分の評価値が必要である。ステップＳ４２において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていないと判定されたときには、図１０の処理は終了する。ステップＳ４２において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていると判定されたときには、処理はステップＳ４３に移行する。
【００６３】
ステップＳ４３において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理を行う。その後、処理はステップＳ４４に移行する。遠近混在状態であるときに行われるステップＳ４３のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理では、以下の（式２）の演算が行われる。
Afval_dlt＝Afval[n]−Afval[n-1]×2＋Afval[n-2]      （式２）
図１１は、遠近混在状態であるときの時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す。後で説明するが、遠近混在状態では、３フレームのうちの１フレームでフォーカスレンズの駆動方向が反転される。このため、被写体のコントラストが正しく捉えられているときには、評価値は、図１１に示すように、時間の経過、すなわちフォーカスレンズの位置の変化に伴って増減する。（式２）においてAfval[n-1]が２倍されているのは、図１１に示すような評価値の増減の傾向を明確に判断できるようにするためである。ここで、図１１は、評価値は、減少、増加の順で変化しているが、増加、減少の順で変化する場合もある。
【００６４】
ステップＳ４４において、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値の差分Afval_dltに信頼性があるか否かを判定する。例えば、評価値の差分Afval_dltが方向判断基準値を超えるある範囲内であれば信頼性があると判定される。ステップＳ４４において、信頼性がないと判定されたときには、図１０の処理は終了する。ステップＳ４４において、信頼性があると判定されたときには、処理はステップＳ４５に移行する。
【００６５】
ステップＳ４５において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理を行う。その後、処理はステップＳ４６に移行する。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理は、ステップＳ２３のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理と同様にして行われる。したがって、説明を省略する。
【００６６】
ステップＳ４６において、ＡＦ制御回路１３０２は、選択中の焦点検出領域が小領域であるか否かを判定する。ステップＳ４６において、選択中の焦点検出領域が小領域でないと判定されたときには、図１０の処理は終了する。ステップＳ４６において、選択中の焦点検出領域が小領域であると判定されたときには、処理はステップＳ４７に移行する。
【００６７】
ステップＳ４７において、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域存在判定処理を行う。その後、図１０の処理を終了する。小領域存在判定処理について説明する。前述したように、遠近混在状態では、小領域において被写体のコントラストが正しく捉えられているときには、３フレームのうちの１フレームで評価値は増加から減少に変化するか又は減少から増加に変化する。したがって、３フレームの評価値が単調増加又は単調減少しているときには、撮像装置又は被写体が不安定な状態であり、現在の選択中の小領域における現在の選択中のＨＰＦでは被写体のコントラストが正しく捉えられていないと判断することができる。このような方向判断結果が採用されてしまうと、誤った被写体に合焦してしまう可能性がある。したがって、小領域存在判定処理により、３フレームの評価値が単調増加又は単調減少しているような方向判断結果を「不定」にする。具体的には、以下の２つの条件のうちの何れかを満たしたときに、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の小領域における現在の選択中のＨＰＦによる方向判断結果を「不定」にする。一方、以下の２つの条件のうちの何れも満たしていないときに、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の小領域における現在の選択中のＨＰＦによる方向判断結果を変更しない。  
（１）Afval[n]＞Afval[n-1]、かつ、Afval[n-1]＞Afval[n-2]
（２）Afval[n]＜Afval[n-1]、かつ、Afval[n-1]＜Afval[n-2]
【００６８】
ここで、図６の説明に戻る。ステップＳ１２の方向判断演算処理又はステップＳ１３の遠近混在判定用方向判断演算処理の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれのＨＰＦに対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、現在の選択中の焦点検出領域についてのすべてのＨＰＦの結果に対してステップＳ１１−Ｓ１３の処理が終了したと判定されたときには、それぞれのＨＰＦに対するループ処理は終了する。この場合、処理はステップＳ１４に移行する。一方、現在の選択中の焦点検出領域についてのすべてのＨＰＦの結果に対してステップＳ１１−Ｓ１３の処理が終了していないと判定されたときには、ＨＰＦの切り替え後、処理はステップＳ１１に戻る。
【００６９】
ステップＳ１４において、ＡＦ制御回路１３０２は、選択中の焦点検出領域の方向判断処理を行う。その後、処理はそれぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定に移行する。焦点検出領域全体の方向判断処理について説明する。図１２は、個々の焦点検出領域の方向判断処理について示すフローチャートである。ステップＳ５１において、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦの優先順位判定処理を行う。その後、処理は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定に移行する。
【００７０】
ＨＰＦの優先順位判定処理は、例えば図１３に示すテーブルに従って行われる。図１３において、「○」は、対応するＨＰＦの結果を用いて方向判断が確定されたことを示す。また、「同一」は、他のＨＰＦの結果に基づく方向判断結果と同一の方向判断結果となったことを示す。
【００７１】
図１３の例では、ＡＦ制御回路１３０２は、まず、ＨＰＦ３の結果を用いて方向判断が確定されているか否かを判定する。ＨＰＦ３の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ３による方向判断結果を採用する。
【００７２】
ＨＰＦ３による方向判断が確定されていないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一であるか否かを判定する。ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果を採用する。
【００７３】
ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されたか否かを判定する。ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果を採用する。ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されていないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ１の結果を用いて方向判断が確定されたか否かを判定する。ＨＰＦ１の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ１による方向判断結果を採用する。
【００７４】
このように、図１３の例では、カットオフ周波数が高いＨＰＦの結果に基づく方向判断結果を重視するように優先順位が設定されている。これは、カットオフ周波数が高いＨＰＦの結果に基づく方向判断結果は、撮影画像がより高周波成分をより多く含む合焦付近では、より精度が高いためである。
【００７５】
ここで、図６の説明に戻る。ステップＳ１４の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、すべての焦点検出領域に対してステップＳ１１−Ｓ１４の処理が終了したと判定されたときには、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理は終了する。この場合、処理はステップＳ１５に移行する。一方、すべて焦点検出領域に対してステップＳ１１−Ｓ１４の処理が終了していないと判定されたときには、焦点検出領域の切り替え後、処理はステップＳ１１に戻る。
【００７６】
ステップＳ１５において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断処理を行う。これにより、方向判断処理は終了する。その後、処理は、図４のステップＳ４に移行する。全体の方向判断処理について説明する。図１４は、全体の方向判断処理について示すフローチャートである。ステップＳ６１において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の優先順位判定処理を行う。その後、図１４の処理は終了する。
【００７７】
焦点検出領域の優先順位判定処理は、例えば図１５に示すテーブルに従って行われる。図１５に示すテーブルにおいては、小領域の、また、中央に近い「Ｎｅａｒ」の結果を優先するように優先順位が設定されている。ただし、小領域についての方向判断結果は、以下の条件のすべてを満たしているときにしか考慮されない。  
（１）追尾中でない  
（２）顔検出中でない  
（３）デジタルテレコン中でない  
（４）ムービーテレコン中でない  
（５）ジャイロセンサ回路１３６の出力取得中でない  
（６）（方向判断結果が「Ｎｅａｒ」の小領域にのみ適用）現在のフォーカスレンズの位置が光学至近よりも至近位置にない  
（７）後で説明する遠近混在判定処理においてフォーカス状態が「遠近混在」であると判定されている  
（８）被写体が点光源でない
【００７８】
図１５の例では、ＡＦ制御回路１３０２は、まず、小領域（５）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。小領域（５）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（８）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。小領域（８）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（４）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。以下同様に、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（６）、小領域（２）、小領域（７）、小領域（９）、小領域（１）、小領域（３）、中領域の順に方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。
【００７９】
中領域についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（５）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。小領域（５）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（８）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。小領域（８）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（４）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。以下同様に、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（６）、小領域（２）、小領域（７）、小領域（９）、小領域（１）、小領域（３）、中領域の順に方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。
【００８０】
中領域についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、大領域についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、大領域についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「不定」に決定する。
【００８１】
このように、図１５の例では、小領域、中領域、大領域の順に優先順位が高く設定されている。これは、小領域であれば、遠近混在被写体の影響を低減することができるためである。また、小領域同士では、中央ほど優先順位が高く、上よりも下の方で優先順位が高く設定されている。これは、中央に注目する被写体が配置されるように構図が決定されることが多く、また、画像の上よりも下の方に注目する被写体があることが多いためである。また、画像の上よりも下の方に、手前側の被写体が存在することが多いためである。
【００８２】
次に、フォーカス状態更新処理について説明する。動画ＡＦでは、パン又はチルトといったユーザによる撮像装置１００の移動操作のような焦点調節に影響を与え得る変化がある。また、撮像装置１００は移動していなくても、被写体のコントラストの変化や被写体の移動といった焦点調節に影響を与え得る被写体状態の変化もある。フォーカス状態更新処理では、これらの撮像装置１００の状態の変化や被写体状態の変化から、現在のフォーカス状態が図１６の状態遷移図の中の何れかの状態に更新される。図１６の例では、フォーカス状態は、「パン中」、「動きベクトル」、「通常」、「遠近混在」、「不明」、「合焦付近」の何れかを含む。「パン中」は、ジャイロセンサ回路１３６の出力によって撮像装置１００のパン移動（撮像装置１００を地表に対して平行な方向に略等速移動させるユーザ操作）又はチルト移動（撮像装置１００を地表に対して垂直な方向に略等速移動させるユーザ操作）が検出されている状態である。「動きベクトル」は、動きベクトルの変化から被写体の移動が検出されている状態である。「通常」は、被写体が遠近混在被写体でない通常被写体であると判定された状態である。「遠近混在」は、被写体が遠近混在被写体であると判定された状態である。「不明」は、被写体が遠近混在被写体であるか通常被写体であるかが判定されていない状態である。「合焦付近」は、フォーカスレンズの位置が合焦付近にあると判定された状態である。図１６に示すように、フォーカス状態が「パン中」又は「動きベクトル」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「不明」に遷移し得る。フォーカス状態が「不明」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「遠近混在」或いは「通常」に遷移し得る。フォーカス状態が「遠近混在」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「通常」に遷移し得る。フォーカス状態が「通常」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「合焦付近」に遷移し得る。また、全てのフォーカス状態において、評価値変化が大きいときには、「不明」に遷移し得る。
【００８３】
図１７は、フォーカス状態更新処理について示すフローチャートである。ステップＳ７１において、ＡＦ制御回路１３０２は、ジャイロ判定処理を行う。ジャイロ判定処理は、フォーカス状態更新処理において最も優先順位の高い処理である。ジャイロ判定処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、ジャイロセンサ回路１３６の出力から撮像装置１００がパン移動又はチルト移動しているか否かを判定する。例えば、パン方向（地表に平行な方向）の移動を検出するジャイロセンサ回路１３６の出力からパン方向への略等速移動が検出されたときには、パン移動していると判定される。また、チルト方向（地表に垂直な方向）の移動を検出するジャイロセンサ回路１３６の出力からチルト方向への略等速移動が検出されたときには、チルト移動していると判定される。撮像装置１００がパン移動又はチルト移動していると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「パン中」に遷移させる。その後、図１７の処理は終了する。撮像装置１００がパン移動もチルト移動もしていないと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、現在のフォーカス状態が「パン中」であるか否かを判定する。現在のフォーカス状態が「パン中」であると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図１７の処理は終了する。現在のフォーカス状態が「パン中」でないと判定されたときには、処理はステップＳ７２に移行する。
【００８４】
ステップＳ７２において、ＡＦ制御回路１３０２は、コントラスト変化検出処理を行う。コントラスト変化検出処理は、ステップ駆動によらない評価値の変化を検出するための処理である。ここで、コントラスト変化検出処理では、大領域の評価値の変化が判定される。コントラスト変化検出処理では、図１８に示すように、コントラストを示す値である評価値Afval[n]の一定値以上の減少が一定期間継続したか否かが判定される。そして、評価値Afval[n]の一定値以上の減少が一定期間継続したと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図１７の処理は終了する。評価値Afval[n]の一定値以上の減少がない又は評価値Afval[n]の減少が一定期間継続していないと判定されたときには、処理はステップＳ７３に移行する。なお、評価値Afval[n]の減少のみで判定が行われるのは、フォーカスレンズの駆動による評価値Afval[n]の増加によって評価値Afval[n]が変化していると判定されないようにするためである。
【００８５】
ステップＳ７３において、ＡＦ制御回路１３０２は、動きベクトル判定処理を行う。動きベクトル判定処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、複数フレームの画像データから一定の大きさを超える動きベクトルが検出されたか否かを判定する。一定の大きさを超える動きベクトルが検出されたと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「動きベクトル」に遷移させる。その後、図１７の処理は終了する。一定の大きさを超える動きベクトルが検出されていないと判定されたときには、処理はステップＳ７４に移行する。
【００８６】
ステップＳ７４において、ＡＦ制御回路１３０２は、マトリクス判定処理を行う。マトリクス判定処理では、現在のフォーカス状態によって異なる判定が行われる。そして、この判定の結果に従ってフォーカス状態が更新される。図１９は、現在のフォーカス状態と、判定の内容と、フォーカス状態の遷移先とを対応付けたテーブルを示す図である。図１９の例では、現在のフォーカス状態が「通常」であるときには、合焦付近判定処理が行われる。合焦付近判定処理では、フォーカス状態は、「合焦付近」に遷移し得る。また、現在のフォーカス状態が「遠近混在」であるときには、通常被写体判定処理が行われる。通常被写体判定処理では、フォーカス状態は、「通常」に遷移し得る。また、現在のフォーカス状態が「不明」であるときには、遠近混在判定処理が行われる。遠近混在判定処理では、フォーカス状態は、「遠近混在」又は「通常」に遷移し得る。
【００８７】
合焦付近判定処理について説明する。合焦付近判定処理は、ステップフェーズにおける駆動方向の履歴と評価値の変化とからフォーカスレンズが合焦位置に近づいているかを判定する処理である。合焦付近判定処理では、以下の４つの条件をすべて満たすか否かが判定される。  
（１）同一の駆動方向のステップ駆動が一定回数以上行われている  
（２）対象の焦点検出領域の方向判断基準値に対する評価値の変化が閾値以上である  
（３）対象の焦点検出領域の現在のＨＰＦ１の結果が閾値以上である  
（４）対象の焦点検出領域の方向判断結果はＨＰＦ３の結果が採用されている
【００８８】
合焦付近判定処理では、（１）−（４）の条件をすべて満たすと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「合焦付近」に遷移させる。その後、図１７の処理は終了する。図２０は、（１）−（４）の条件を満たしているときのレンズ位置及び評価値の状態の一例を示している。図２０のグラフの横軸はフレーム番号を示している。図２０の上のグラフの縦軸はレンズ位置ＬＤＰを示し、下のグラフの縦軸は評価値Afval[n]を示している。
【００８９】
また、合焦付近判定処理では、（１）―（４）の条件をすべて満たさないと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」のままにする。その後、図１７の処理は終了する。
【００９０】
通常被写体判定処理について説明する。通常被写体判定処理は、被写体が通常被写体であるか又は遠近混在被写体であるか否かを判定する処理である。通常被写体判定処理においては、中領域と小領域の方向判断結果が同一であるフレームが連続しているときには、被写体は通常被写体であると判定される。
【００９１】
具体的な処理として、ＡＦ制御回路１３０２は、通常被写体判定処理を行う毎に、現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であるか否かを判定する。図１５からも分かるように、方向判断処理においては、小領域の方向判断結果は中領域の方向判断結果よりも重視される。したがって、現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であれば、中領域と小領域の方向判断結果が同一であると考えることができる。
【００９２】
現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、カウント値general_sbj_cntをカウントアップする。カウント値general_sbj_cntは、中領域と小領域の方向判断結果が同一であるフレームの連続数を示すカウント値である。カウント値general_sbj_cntは、例えばステップフェーズの開始時及びフォーカス状態の更新時に更新される。カウント値general_sbj_cntのカウントアップ後、ＡＦ制御回路１３０２は、カウント値general_sbj_cntが閾値以上であるか否かを判定する。カウント値general_sbj_cntが閾値以上であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。カウント値general_sbj_cntをカウントアップしていないとき又はカウント値general_sbj_cntが閾値未満であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「遠近混在」のままにする。その後、図１７の処理は終了する。
【００９３】
遠近混在判定処理について説明する。遠近混在判定処理は、フォーカス状態が「不明」であるときに、被写体が通常被写体であるのか又は遠近混在被写体であるのかを判定するための処理である。図２１は、遠近混在判定処理について示すフローチャートである。ステップＳ８１において、ＡＦ制御回路１３０２は、遠近混在判定処理を実施するか否かを判定する。以下の条件をすべて満たすときには、遠近混在判定処理を実施すると判定される。  
（１）フォーカスレンズの駆動による像倍率変動が大きくない  
（２）絞り１０６が絞り込まれていない  
（３）被写界深度が深くない  
（４）フォーカスレンズの無限端から至近端までの像面距離が単位デフォーカス像面移動量（フォーカスレンズが単位距離だけ移動したときの像面上での像の移動量）と比較して長くない  
（５）後で説明する探索フェーズの状態が「遠近混在判定」となっている
ステップＳ８１において遠近混在判定処理を実施しないと判定されたときに、処理はステップＳ８２に移行する。ステップＳ８１において遠近混在判定処理を実施すると判定されたときに、処理はステップＳ８５に移行する。
【００９４】
ステップＳ８２において、ＡＦ制御回路１３０２は、被写体を通常被写体と確定するか否かを判定する。ステップＳ８２においては、後で説明する探索フェーズの状態が「通常被写体確定」となっているときに、被写体を通常被写体と確定すると判定される。ステップＳ８２において被写体を通常被写体と確定すると判定されたときに、処理はステップＳ８３に移行する。ステップＳ８２において被写体を通常被写体と確定しないと判定されたときに、処理はステップＳ８４に移行する。
【００９５】
ステップＳ８３において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。その後、図２１の処理は終了する。このとき、図１７の処理も終了する。ステップＳ８４において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図２１の処理は終了する。このとき、図１７の処理も終了する。
【００９６】
ステップＳ８５において、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域方向判断結果確認処理を行う。図２２は、小領域方向判断結果確認処理について示すフローチャートである。ステップＳ９１において、ＡＦ制御回路１３０２は、至近方向小領域カウントを０に初期化する。至近方向小領域カウントは、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」である小領域の数を示すカウント値である。
【００９７】
続いて、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの小領域に対するループ処理を行う小領域は、例えば右上の小領域から左下の小領域の順で選択される。小領域の選択順は、異なる選択順であってもよい。
【００９８】
ステップＳ９２において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ９２において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときに、処理はステップＳ９３に移行する。ステップＳ９２において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないと判定されたときには、処理は小領域に対するループ処理の終了判定に移行する。
【００９９】
ステップＳ９３において、ＡＦ制御回路１３０２は、至近方向小領域カウントを１だけ増加させる。その後、処理は小領域に対するループ処理の終了判定に移行する。
【０１００】
ステップＳ９２又はＳ９３の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの小領域に対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、すべての小領域に対してステップＳ９２−Ｓ９３の処理が終了したと判定されたときには、それぞれの小領域に対するループ処理は終了する。その後、図２２の処理は終了する。
【０１０１】
ここで、図２１の説明に戻る。ステップＳ８６において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の被写体が遠近混在状態であるか否かを判定する。例えば、至近方向小領域カウントの値が閾値（例えば過半数）よりも大きいときには、現在の被写体が遠近混在状態であると判定される。方向判断結果「Ｎｅａｒ」の小領域が多いということは、中領域又は大領域で見たときに複数の被写体が混在している状態であると考えることができる。ステップＳ８６において、現在の被写体が遠近混在状態でないと判定されたときには、処理はステップＳＳ８７に移行する。ステップＳ８６において、現在の被写体が遠近混在状態であると判定されたときには、処理はステップＳＳ８８に移行する。
【０１０２】
ステップＳ８７において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。その後、図２１の処理は終了する。このとき、図１７の処理も終了する。ステップＳ８８において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「遠近混在」に遷移させる。その後、図２１の処理は終了する。このとき、図１７の処理も終了する。
【０１０３】
次に、レンズ駆動処理について説明する。図２３は、レンズ駆動指令処理について示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態によるステップ係数の選択処理を行う。ステップ係数の選択処理では、フォーカス状態によってレンズ駆動の際のステップ量を決めるためのステップ係数が選択される。図２４は、フォーカス状態とステップ係数との対応を示すテーブルを示す図である。ステップ係数は、図２４に示すように、デフォーカス量及び像倍率変動量として表されている。デフォーカス量及び像倍率変動量は、レンズ駆動の際のライブビューの見えに関連する量である。したがって、デフォーカス量又は像倍率変動量に基づいてステップ量を決定することにより、ＡＦの追従性とライブビューの見えを両立させることが可能である。
【０１０４】
図２４において、フォーカス状態が「通常」であるときのデフォーカス量は、他のフォーカス状態よりも大きな値である１Ｆδから４Ｆδ（Ｆ：Ｆナンバー、δ：許容錯乱円径）の間の値で設定され得る。また、フォーカス状態が「通常」であるときの像倍率変動量は、他のフォーカス状態よりも大きな値に設定されている。フォーカス状態が「通常」である場合には、まだ合焦付近ではなく像がボケている可能性が高いため、ステップ量をある程度に大きくしてもライブビューの見えは悪くならない。したがって、選択されるデフォーカス量及び像倍率変動量は他のフォーカス状態のものよりも大きな値に設定される。これにより、ＡＦの追従性が向上する。
【０１０５】
一方、フォーカス状態が「合焦付近」、「パン中」、「遠近混在」のときには、合焦精度が重視されるためにステップ量は小さく設定される。また、フォーカス状態が「不明」のときには、固定のステップ量でレンズ駆動が行われる。
【０１０６】
ステップＳ１０２において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ量算出処理を行う。ステップ量算出処理では、ステップＳ１０１で選択されたデフォーカス量及び像倍率変動量のそれぞれがステップ量に変換される。ステップ量は、例えば焦点調節機構１０４がフォーカスレンズを駆動する際のパルス数として表される。ステップ量は、例えばＡＦ制御回路１３０２に予め記憶されているデフォーカス量からステップ量を求めるための変換式及び像倍率変動量からステップ量を求めるための変換式に基づいて算出される。ステップ量の算出後、ＡＦ制御回路１３０２は、２つのステップ量のうちの何れか小さいほうを最終的なステップ量として採用する。
【０１０７】
ステップＳ１０３において、ＡＦ制御回路１３０２は、最大値クリップ処理を行う。例えば、ステップ量は、例えばＡＦ制御回路１３０２に予め記憶されているデフォーカス量等のパラメータにステップ係数を掛けたものとして算出される。このため、算出されるステップ量は焦点調節機構１０４に設定可能な最大のステップ量よりも大きくなる可能性がある。したがって、最大値クリップ処理では、算出されたステップ量が焦点調節機構１０４に設定可能な最大値よりも大きいときには、算出されたステップ量は最大値にクリップされる。
【０１０８】
ステップＳ１０４において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態は「不明」であるか否かを判定する。ステップＳ１０４において、フォーカス状態は「不明」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０４において、フォーカス状態は「不明」であると判定されたときには、処理はステップＳ１０６に移行する。
【０１０９】
ステップＳ１０５において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向設定処理を行う。その後、図２３の処理は終了する。ステップ方向設定処理について説明する。図２５は、ステップ方向設定処理について示すフローチャートである。ステップＳ１１１において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ１１１において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１１２に移行する。ステップＳ１１１において、方向判断結果が「Ｆａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１１３に移行する。
【０１１０】
ステップＳ１１２において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｆａｒ」とするように焦点調節機構１０４に指令を発する。その後、処理はステップＳ１１６に移行する。
【０１１１】
ステップＳ１１３において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ１１１において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１１４に移行する。ステップＳ１１３において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１１５に移行する。
【０１１２】
ステップＳ１１４において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、処理はステップＳ１１６に移行する。
【０１１３】
ステップＳ１１５において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を前回のステップ方向設定処理で設定された方向と同じに設定する。その後、処理はステップＳ１１６に移行する。ステップＳ１１５の処理は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「不定」であるときの処理である。
【０１１４】
ステップＳ１１６において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してステップ量及びステップ方向を含むレンズ駆動指令を発する。その後、図２５の処理は終了する。焦点調節機構１０４は、ＡＦ制御回路１３０２からの指令を受けてフォーカスレンズを駆動する。
【０１１５】
ここで、図２３の説明に戻る。ステップＳ１０６において、ＡＦ制御回路１３０２は、遠近混在探索駆動指令処理を行う。遠近混在探索駆動指令処理について説明する。遠近混在探索駆動指令処理は、フォーカス状態が「不明」のときの探索フェーズ中に行われる処理である。図２６は、探索フェーズの状態遷移図を示す。探索フェーズでは、状態が「初回」、「順駆動」、「反転駆動待ち」、「通常被写体確定」、「遠近混在判定」の間で遷移する。遠近混在探索駆動指令処理の初回、すなわちフォーカス状態が「不明」となった直後の遠近混在探索駆動指令処理では、状態は「初回」に遷移する。「初回」では、現在の焦点検出領域の全体の方向判断結果に従ってレンズ駆動が行われる。「初回」からは、状態は、「順駆動」に遷移し得る。「順駆動」では、前回のレンズ駆動の結果に従ってレンズ駆動が行われる。「順駆動」からは、状態は、「反転駆動待ち」又は「通常被写体確定」に遷移し得る。「反転駆動待ち」では、３フレームに１回の反転駆動を行うか否かが判定される。「反転駆動待ち」からは、状態は、「通常被写体確定」又は「遠近混在判定」に遷移し得る。状態が「遠近混在判定」となると、前述の遠近混在判定処理が行われ得る。また、状態が「通常被写体確定」となると、前述の遠近混在判定処理のステップＳ８３において、フォーカス状態は「通常」に遷移する。
【０１１６】
図２７は、遠近混在探索駆動指令処理について示すフローチャートである。ステップＳ１２１において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の状態が「初回」、「順駆動」、「反転駆動待ち」の何れであるかを判定する。ステップＳ１２１において、現在の状態が「初回」であると判定されたときに、処理はステップＳ１２２に移行する。ステップＳ１２１において、現在の状態が「順駆動」であると判定されたときに、処理はステップＳ１２３に移行する。ステップＳ１２１において、現在の状態が「反転駆動待ち」であると判定されたときに、処理はステップＳ１２４に移行する。
【０１１７】
ステップＳ１２２において、ＡＦ制御回路１３０２は、初回駆動指令処理を行う。その後、図２７の処理は終了する。初回駆動指令処理について説明する。図２８は、初回駆動指令処理について示すフローチャートである。ステップＳ１３１において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。ここで、遠近混在探索駆動指令処理は、フォーカス状態が「不明」のときに行われる。前述したように、方向判断処理においてフォーカス状態が「不明」のときには、小領域における方向判断結果は焦点検出領域の全体の方向判断結果として採用されない。したがって、初回駆動指令処理で判断される方向判断結果は、中領域又は大領域の方向判断結果に基づいているものである。小領域の方向判断結果は、その撮像装置１００の状態変化及び被写体の状態変化の影響を受けやすい。したがって、撮像装置１００の状態変化や被写体状態の変化の生じている可能性のあるフォーカス状態が「不明」のときのレンズ駆動時には、小領域の方向判断結果を採用しないこととしている。ステップＳ１３１において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１３２に移行する。ステップＳ１３１において、方向判断結果が「Ｆａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１３３に移行する。
【０１１８】
ステップＳ１３２において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｆａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１３８に移行する。焦点調節機構１０４は、ＡＦ制御回路１３０２からの指令を受けてフォーカスレンズを「Ｆａｒ」方向に駆動する。このときのステップ量は、デフォーカス量によって設定される。例えば、ステップ量は、０．７Ｆδに対応したステップ量である。
【０１１９】
ステップＳ１３３において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ１３３において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１３４に移行する。ステップＳ１３１において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１３５に移行する。
【０１２０】
ステップＳ１３４において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１３８に移行する。焦点調節機構１０４は、ＡＦ制御回路１３０２からの指令を受けてフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動する。このときのステップ量は、方向判断結果が「Ｆａｒ」のときと同様にデフォーカス量によって設定される。
【０１２１】
ステップＳ１３５において、ＡＦ制御回路１３０２は、前回、レンズ駆動が行われているか否か、すなわち、今回の初回駆動指令処理が動画ＡＦの開始後の２回目以後の初回駆動指令処理であるか否かを判定する。ステップＳ１３５において、前回、レンズ駆動が行われていると判定されたときには、処理はステップＳ１３６に移行する。ステップＳ１３５において、前回、レンズ駆動が行われていないと判定されたときには、処理はステップＳ１３７に移行する。
【０１２２】
ステップＳ１３６において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対し、フォーカスレンズを前回の駆動方向と同方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。すなわち、ＡＦ制御回路１３０２は、前回の駆動方向が「Ｆａｒ」方向であるときにはフォーカスレンズを「Ｆａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発し、前回の駆動方向が「Ｎｅａｒ」方向であるときにはフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１３８に移行する。焦点調節機構１０４は、ＡＦ制御回路１３０２からの指令を受けてフォーカスレンズを駆動する。このときのステップ量は、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」のときと同様にデフォーカス量によって設定される。
【０１２３】
ステップＳ１３７において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｆａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１３８に移行する。方向判断結果が「不定」であるので、フォーカスレンズはとりあえずの方向としての「Ｆａｒ」方向に駆動される。ステップＳ１３７において、フォーカスレンズは「Ｎｅａｒ」方向に駆動されてもよい。
【０１２４】
ステップＳ１３８において、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「順駆動」に遷移させる。その後、図２８の処理は終了する。これにより、次回の図２７のステップＳ１２１の判定において、処理はステップＳ１２３に分岐することになる。
【０１２５】
ここで、図２７の説明に戻る。ステップＳ１２３において、ＡＦ制御回路１３０２は、順駆動指令処理を行う。その後、図２７の処理は終了する。順駆動指令処理について説明する。図２９は、順駆動指令処理について示すフローチャートである。ステップＳ１４１において、ＡＦ制御回路１３０２は、順方向駆動条件を満たしているか否かを判定する。順方向駆動条件を満たしているときとは、以下の条件の何れかを満たしているときである。  
（１）今回の方向判断結果と前回の方向判断結果とが同一である
（２）今回の方向判断結果が「不定」である
ステップＳ１４１において、順方向駆動条件を満たしていると判定されたときには、処理はステップＳ１４２に移行する。ステップＳ１４１において、順方向駆動条件を満たしていないと判定されたときには、処理はステップＳ１４４に移行する。
【０１２６】
ステップＳ１４２において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対し、フォーカスレンズを前回の駆動方向と同方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１４３に移行する。
【０１２７】
ステップＳ１４３において、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「反転駆動待ち」に遷移させる。その後、図２９の処理は終了する。これにより、次回の図２７のステップＳ１２１の判定において、処理はステップＳ１２４に分岐することになる。ステップＳ１４３の処理は、３フレームに１回の反転駆動を行うための処理である。
【０１２８】
ステップＳ１４４において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対し、フォーカスレンズを前回の駆動方向と逆方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。その後、処理はステップＳ１４５に移行する。
【０１２９】
ステップＳ１４５において、ＡＦ制御回路１３０２は、反転駆動の回数が閾値を超えたか否かを判定する。ステップＳ１４５において、反転駆動の回数が閾値を超えたと判定されたときには、処理はステップＳ１４６に移行する。ステップＳ１４５において、反転駆動の回数が閾値を超えていないと判定されたときには、処理はステップＳ１４７に移行する。
【０１３０】
ステップＳ１４６において、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「通常被写体確定」に遷移させる。その後、図２９の処理は終了する。反転駆動の回数が多いということは、撮像装置１００の状態が不安定であったり、被写体状態が不安定であったりして方向判断の性能がよくないことを意味している。この場合には、ＡＦ制御回路１３０２は、高精度の処理が必要な遠近混在被写体に対する処理を継続するのではなく、高精度の処理を必要としない通常被写体に対する処理に切り替える。このために、探索フェーズの状態は「通常被写体確定」に遷移される。これにより、前述の遠近混在判定処理において、フォーカス状態は「通常」に遷移される。その後、処理は、通常被写体に対する処理に切り替えられる。
【０１３１】
ステップＳ１４７において、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「順駆動」のままにする。ステップＳ１４８において、ＡＦ制御回路１３０２は、反転駆動の回数のカウントを１だけ増加させる。その後、図２９の処理は終了する。
【０１３２】
ここで、図２７の説明に戻る。ステップＳ１２４において、ＡＦ制御回路１３０２は、反転駆動指令処理を行う。その後、図２７の処理は終了する。反転駆動指令処理について説明する。反転駆動指令処理では、今回の方向判断結果と前回の駆動方向とに基づいて、今回の駆動方向、ステップ量（駆動量）、探索フェーズの状態がそれぞれ決定される。図３０は、反転駆動指令処理において用いられるテーブルを示す図である。
【０１３３】
図３０において、今回の方向判断結果が「Ｆａｒ」であり、かつ、前回の駆動方向が「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。このときのステップ量は、前回の駆動時の所定数倍（図３０では１．５倍）とする。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「遠近混在判定」に遷移させる。その後、反転駆動処理は終了する。なお、図３０ではステップ量を前回の駆動時の１．５倍としているが、条件に応じて、たとえば、１．３倍や１．７倍等に変更してもよい。たとえば、装着した交換レンズから通信により取得した交換レンズのフォーカスレンズ駆動に関するバックラッシュ量や、被写体の安定性の条件に応じて変更してもよい。バックラッシュ量が大きい場合や、被写体の安定性が低いと判定される場合には、より大きな数値である１．７倍とする。
【０１３４】
図３０において、今回の方向判断結果が「Ｆａｒ」であり、かつ、前回の駆動方向が「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｆａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。このときのステップ量は、前回の駆動時の所定数倍（図３０では１．５倍）とする。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「遠近混在判定」に遷移させる。その後、反転駆動処理は終了する。
【０１３５】
図３０において、今回の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であり、かつ、前回の駆動方向が「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。このときのステップ量は、前回の駆動時の所定数倍（図３０では１．５倍）とする。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「遠近混在判定」に遷移させる。その後、反転駆動処理は終了する。
【０１３６】
図３０において、今回の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であり、かつ、前回の駆動方向が「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを「Ｎｅａｒ」方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。このときのステップ量は、前回の駆動時と同じにする。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「反転駆動待ち」のままにする。その後、反転駆動処理は終了する。
【０１３７】
図３０において、今回の方向判断結果が「不定」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してフォーカスレンズを前回の駆動方向と同方向に駆動させるレンズ駆動指令を発する。このときのステップ量は、前回の駆動時と同じにする。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、探索フェーズの状態を「通常被写体確定」に遷移させる。その後、反転駆動処理は終了する。
【０１３８】
図３１は、探索フェーズの状態とレンズ駆動との関係を示した図であって、初回駆動指令処理時の駆動方向が「Ｆａｒ」方向であったときの図である。ここで、図３１の実線は、小領域のコントラストカーブを示している。図３１では、１つの小領域のコントラストカーブが代表として示されている。また、図３１の破線は、中領域又は大領域のコントラストカーブを示している。
【０１３９】
遠近に被写体が混在している場合、中領域又は大領域では、距離の異なる複数の被写体のコントラストが捉えられてしまうために、コントラストカーブは無限側による傾向がある。一方、小領域では、それぞれの被写体のコントラストを捉えることができるので、中領域又は大領域に比べてコントラストカーブは至近側による傾向がある。
【０１４０】
初回駆動指令処理における駆動方向が「Ｆａｒ」方向である場合、図３１に示すように、遠近混在被写体の影響を受けている中領域又は大領域のコントラストが捉えられている可能性がある。この場合、次回の方向判断処理における方向判断結果も「Ｆａｒ」になる可能性が高い。このとき、順駆動指令処理において順方向駆動条件が満たされることになり、フォーカスレンズは「Ｆａｒ」方向に駆動される。そして、探索フェーズの状態は「反転駆動待ち」になる。このため、次の反転駆動指令処理においては、駆動方向は「Ｎｅａｒ」に反転される。そして、探索フェーズの状態は「遠近混在判定」になる。これにより、遠近混在判定処理が実施され、フォーカス状態は「遠近混在」になる。したがって、次回の方向判断処理においては小領域のコントラストも考慮され、フォーカスレンズは小領域のコントラストカーブを捉えられるよう駆動される。
【０１４１】
このような駆動では、３フレームに１回しか反転駆動が行われないのでウォブリングのように毎フレームの反転駆動が行われる場合に比べてライブビューの見えの悪化が低減される。
【０１４２】
図３２は、探索フェーズの状態とレンズ駆動との関係を示した図であって、初回駆動指令処理時の駆動方向が「Ｎｅａｒ」方向であったときの図である。ここで、図３２の実線は、小領域のコントラストカーブを示している。また、図３２の破線は、中領域又は大領域のコントラストカーブを示している。
【０１４３】
初回駆動指令処理における駆動方向が「Ｎｅａｒ」方向である場合、図３２に示すように、小領域のコントラストカーブが捉えられている可能性がある。この場合、次回の方向判断処理における方向判断結果も「Ｎｅａｒ」になる可能性が高い。このとき、順駆動指令処理において順方向駆動条件が満たされることになり、フォーカスレンズは「Ｎｅａｒ」方向に駆動される。そして、探索フェーズの状態は「反転駆動待ち」になる。図３２の例では、次の反転駆動指令処理においても駆動方向は「Ｎｅａｒ」のままである。また、探索フェーズの状態は「反転駆動待ち」のままである。この場合は、遠近混在判定処理が実施されず、小領域の評価値は考慮されずにフォーカスレンズの駆動が継続されるが、小領域の合焦位置は中領域又は大領域よりも至近側にある傾向であるため、結果的に小領域の合焦位置に寄り付くことができる。
【０１４４】
このような駆動では、余計な反転駆動が行われないのでウォブリングのように毎フレームの反転駆動が行われる場合に比べてライブビューの見えの悪化が低減される。さらに、「Ｎｅａｒ」方向の駆動が優先されることにより、小領域のコントラストカーブのピーク位置にフォーカスレンズが駆動され易くなる。このため、小領域の評価値による方向判断もし易くなる。
【０１４５】
以上説明したように本実施形態では、第１の方向へのフォーカスレンズの微小駆動と第２の方向へのフォーカスレンズの微小駆動とを組み合わせてＡＦが行われる。このとき、第２の方向へのフォーカスレンズの駆動回数を第１の方向へのフォーカスレンズの駆動回数よりも少なくすることにより、毎フレームの反転駆動が行われるよりもライブビューの見えを改善することが可能である。
【０１４６】
また、遠近混在被写体の対策としては、小領域のコントラストを評価することが好ましい反面、小領域のコントラストは、撮像装置１００の変化や被写体の変化等による影響を受けやすい。このため、本実施形態では、第１の方向への第１の回数の駆動が行われ、その後に第２の方向への第２の回数の駆動が行われた後で小領域存在判定処理が行われる。つまり、本実施形態では、第１の方向への第１の回数の駆動の際には中領域又は大領域の方向判断結果が採用され、第２の方向への第２の回数の駆動の際に小領域存在判定処理によって小領域の方向判断結果が採用されるべきであるかが判定される。小領域のコントラストが正しく捉えられている場合には評価値の変化は単調変化とならないという性質から、小領域の方向判断結果が採用されるべきであるか否かを判定することが可能である。これにより、毎フレームの反転駆動を行わなくても、遠近混在被写体に対しても安定してフォーカスレンズを合焦させることが可能である。
【０１４７】
さらに、小領域のコントラストカーブは、至近側によりやすいという性質を利用して、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」である間は「Ｎｅａｒ」方向への駆動を優先することにより、反転駆動の回数を減らしつつ、より小領域のコントラストカーブが捉えやすくなる。
【０１４８】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、前述の実施形態では、ステップフェーズにおける第１の方向への駆動回数（第１の回数）は２回、第２の方向への駆動回数（第２の回数）は１回である。しかしながら、第１の回数のほうが第２の回数よりも多ければ、第１の回数及び第２の回数は適宜設定され得る。例えば、第１の回数を３回、第２の回数を１回とすることによって、４フレームに１回の反転駆動が行われるように構成されていてもよい。
【０１４９】
また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。
【０１５０】
また、上述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
【０１５１】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１５２】
１００  撮像装置、１０２  撮影レンズ、１０４  焦点調節機構、１０６  絞り、１０８  絞り駆動機構、１１０  シャッタ、１１２  シャッタ駆動機構、１１４  撮像素子、１１６  撮像素子ＩＦ回路、１１８  ＲＡＭ、１２０  表示素子、１２２  表示素子駆動回路、１２４  タッチパネル、１２６  タッチパネル駆動回路、１２８  記録メディア、１３０  システムコントローラ、１３２  操作部、１３４  ＦｌａｓｈＲｏｍ、１３６  ジャイロセンサ回路、１３０１  ＣＰＵ、１３０２  ＡＦ制御回路、１３０３  ＡＥ制御回路、１３０４  画像処理回路、１３０５  顔認識回路、１３０６  動画記録回路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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