(57)【要約】【課題】  被写体が動体である場合に、被写体への追従性を向上させた像面位相差ＡＦを行うこと。【解決手段】  像面位相差ＡＦにおいて、撮像素子上に結像された画像における被写体を含むように、焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定手段と、被写体の位置および大きさの少なくともいずれかが変化しているか否かを検出する検出手段と、検出結果に応じて、焦点検出領域を第１の方向に分割することで、複数の分割領域に分割する分割手段と、分割領域ごとに、各分割領域に含まれる対の光電変換素子からそれぞれ出力された信号を前記第１の方向に別々に加算して得られた一対の信号から相関量を求め、更に焦点検出領域ごとに加算した相関量に基づいて、焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、分割手段は、被写体の位置及び大きさの少なくともいずれかが変化している場合に、変化していない場合よりも分割領域の分割数を少なくする。【選択図】  図１
2017129788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定手段と、
前記被写体の位置および大きさの少なくともいずれかが変化しているか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記焦点検出領域を予め決められた第１の方向に分割することで、複数の分割領域に分割する分割手段と、
前記分割領域ごとに、各分割領域に含まれる前記第１の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算すると共に、前記各分割領域に含まれる前記第２の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算し、加算して得られた一対の信号を互いにシフトしながら相関量を求め、求めた前記分割領域ごとの相関量を前記焦点検出領域ごとに加算した相関量に基づいて、前記焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、
前記分割手段は、前記被写体の位置及び大きさの少なくともいずれかが変化している場合に、変化していない場合よりも前記分割領域の分割数を少なくすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記焦点検出手段は、前記被写体の大きさが予め決められた第１の閾値よりも大きいか否かを検出し、前記被写体の大きさが前記第１の閾値よりも大きい場合に、前記焦点検出画素から出力された信号を、前記第１の方向と垂直な第２の方向に間引きまたは加算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】
前記被写体の位置が変化している場合、前記設定手段は、前記被写体の位置の移動量が予め決められた第２の閾値より小さい場合に、前記第２の閾値以上の場合よりも、設定する前記焦点検出領域の数を少なく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】
前記焦点検出手段は、前記検出手段により検出された前記被写体の位置の大きさの変化量が予め決められた第３の閾値よりも小さい場合に、前記シフトする範囲を、前記第３の閾値以上の場合よりも狭い範囲に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する一対の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定手段と、
前記被写体の位置が変化している場合に、前記被写体の位置の移動量を検出する検出手段と、
前記焦点検出領域ごとに、各焦点検出領域に含まれる前記焦点検出画素から出力された信号に基づいて、前記焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、
前記設定手段は、前記被写体の位置の移動量が予め決められた第１の閾値よりも小さい場合に、前記第１の閾値以上の場合よりも、設定する前記焦点検出領域の数を少なくすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
前記焦点検出手段は、前記一対の光電変換素子からそれぞれ出力された信号を互いにシフトしながら相関量を求めることにより焦点検出を行い、
前記検出手段は、更に、前記被写体の大きさが変化しているか否かを検出し、
前記検出手段により検出された前記被写体の大きさの変化量が予め決められた第２の閾値よりも小さい場合に、前記シフトする範囲を、前記第２の閾値以上の場合よりも狭い範囲に設定することを特徴とする請求項５に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記焦点検出手段による焦点検出結果を、フォーカスレンズを駆動するための駆動量に変換する変換手段を更に有し、
前記変換手段は、前記フォーカスレンズを含む撮像光学系の情報を用いて、前記駆動量を補正する処理を行うことが可能であって、前記被写体の位置および大きさの少なくともいずれかが変化している場合に、当該補正を行わないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する一対の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定手段と、
前記被写体の大きさが変化しているか否かを検出する検出手段と、
前記焦点検出領域ごとに、前記一対の光電変換素子からそれぞれ出力された信号を互いにシフトしながら相関量を求めることにより前記焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、
前記焦点検出手段は、前記検出手段により検出された前記被写体の大きさの変化量が予め決められた閾値よりも小さい場合に、前記シフトする範囲を、前記閾値以上の場合よりも狭い範囲に設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
前記撮像素子と、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点検出装置と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出方法であって、
設定手段が、前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定工程と、
検出手段が、前記被写体の位置および大きさの少なくともいずれかが変化しているか否かを検出する検出工程と、
分割手段が、前記検出工程における検出結果に応じて、前記焦点検出領域を予め決められた第１の方向に分割することで、複数の分割領域に分割する分割工程と、
焦点検出手段が、前記分割領域ごとに、各分割領域に含まれる前記第１の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算すると共に、前記各分割領域に含まれる前記第２の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算する第１の加算工程と、
前記焦点検出手段が、前記分割領域ごとに、加算して得られた一対の信号を互いにシフトしながら相関量を求める演算工程と、
前記焦点検出手段が、求めた前記分割領域ごとの相関量を前記焦点検出領域ごとに加算する第２の加算工程と、
前記焦点検出手段が、前記加算した相関量に基づいて、前記焦点検出を行う焦点検出工程と、を有し、
前記分割工程において、前記被写体の位置及び大きさの少なくともいずれかが変化している場合に、変化していない場合よりも前記分割領域の分割数を少なくすることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１１】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する一対の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出方法であって、
設定手段が、前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定工程と、
検出手段が、前記被写体の位置が変化している場合に、前記被写体の位置の移動量を検出する検出工程と、
焦点検出手段が、前記焦点検出領域ごとに、各焦点検出領域に含まれる前記焦点検出画素から出力された信号に基づいて、前記焦点検出を行う焦点検出工程と、を有し、
前記設定工程において、前記被写体の位置の移動量が予め決められた第１の閾値よりも小さい場合に、前記第１の閾値以上の場合よりも、設定する前記焦点検出領域の数を少なくすることを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１２】
撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する一対の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出方法であって、
設定手段が、前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定工程と、
検出手段が、前記被写体の大きさが変化しているか否かを検出する検出工程と、
焦点検出手段が、前記焦点検出領域ごとに、前記一対の光電変換素子からそれぞれ出力された信号を互いにシフトしながら相関量を求めることにより前記焦点検出を行う焦点検出工程と、を有し、
前記焦点検出工程では、前記検出工程において検出された前記被写体の大きさの変化量が予め決められた閾値よりも小さい場合に、前記シフトする範囲を、前記閾値以上の場合よりも狭い範囲に設定することを特徴とする焦点検出方法。
【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、及び撮像装置に関し、更に詳しくは、撮像面位相差検出方式のオートフォーカス制御を行う焦点検出装置及び方法、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）方式の一つとして、位相差検出方式（以下、「位相差ＡＦ」と記す。）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二分割し、二分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、一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」と記す。）を検出する。このようにして求めた像ずれ量から、撮影レンズのピント方向のずれ量（以下、「デフォーカス量」と記す。）を求め、フォーカスレンズを制御する。
【０００３】
また、撮像素子に位相差検出機能を付与することで、専用の焦点検出用センサを不要とするとともに、高速に位相差ＡＦを実現する像面位相差ＡＦが提案されている。像面位相差ＡＦでは、撮像素子の画素の光電変換部を二分割して瞳分割機能を付与し、二分割された光電変換部の出力を個別に処理することで焦点検出を行うとともに、二分割された光電変換部の合算出力を画像信号として用いている。
【０００４】
特許文献１には、像面位相差ＡＦにおいて、焦点検出用信号の加算方法に関する構成が開示されており、被写体の位置が変化したか否かを検出し、検出結果に基づいて、焦点検出用信号のフレーム加算する数を変更している。また、特許文献２では、焦点検出用信号のノイズを抑えるために、輝度加算数と相関演算後の相関量波形を加算する数とを設定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４７９３８号公報
【特許文献２】特開２０１４−３２２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の構成では、焦点検出用信号を時間方向、空間方向に加算することで、焦点検出用信号のノイズを抑え、焦点検出精度の向上を図っているが、演算時間については考慮されていない。そのため、高い精度で焦点検出を行う場合に、演算時間がかかることがあるという課題がある。特に、被写体に対して追従あるいは予測する場合には、時間方向におけるサンプリングが必要なため、演算時間の短縮が求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、被写体が動体である場合に、被写体への追従性を向上させた像面位相差方式の焦点検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、撮像光学系の異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子から出力された信号を用いて、位相差方式の焦点検出を行う本発明の焦点検出装置は、前記撮像素子に結像された画像における被写体を含むように、前記焦点検出を行う１つ以上の焦点検出領域を設定する設定手段と、前記被写体の位置および大きさの少なくともいずれかが変化しているか否かを検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に応じて、前記焦点検出領域を予め決められた第１の方向に分割することで、複数の分割領域に分割する分割手段と、前記分割領域ごとに、各分割領域に含まれる前記第１の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算すると共に、前記各分割領域に含まれる前記第２の光電変換素子から出力された信号を前記第１の方向に加算し、加算して得られた一対の信号を互いにシフトしながら相関量を求め、求めた前記分割領域ごとの相関量を前記焦点検出領域ごとに加算した相関量に基づいて、前記焦点検出を行う焦点検出手段と、を有し、前記分割手段は、前記被写体の位置及び大きさの少なくともいずれかが変化している場合に、変化していない場合よりも前記分割領域の分割数を少なくする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被写体が動体である場合に、被写体への追従性を向上させた像面位相差方式の焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における焦点検出装置を搭載した撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における撮像装置の撮影動作を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態における撮像素子の構成を説明するための図。
【図４】第１の実施形態における撮影レンズの瞳分割を説明するための図。
【図５】位相差検出用信号及び像ずれ量の一例を示す図。
【図６】像ずれ量からデフォーカス量へ変換する原理を説明するための図。
【図７】第１の実施形態における焦点検出領域の一例を示す図。
【図８】第１の実施形態における動体の位置を予測する方法を説明するための図。
【図９】第１の実施形態における焦点検出領域の設定方法を示すフローチャート。
【図１０】第１の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート。
【図１１】第１の実施形態に係る焦点制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態における焦点検出領域の設定方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態における撮像装置の構成について説明する。なお、本発明における撮像装置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体メモリ、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、ビデオカメラやデジタル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。
【００１３】
図１に示すように、撮像装置１００内の各部は、バス１６０を介して接続され、ＣＰＵ１５１により制御される。撮像装置１００は、１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画素を複数含む撮像素子１４１を有し、撮像素子１４１が出力する画像信号を用いて位相差方式の焦点検出（位相差ＡＦ）を行う焦点検出装置を搭載している。
【００１４】
なお、第１の実施形態の焦点検出装置は、撮影レンズ１０１（撮像光学系）を介して得られた光学像を撮影可能に構成された撮像装置１００本体と、撮像装置１００本体に着脱可能な撮影レンズ１０１とから構成される撮像システムに適用される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、撮影レンズが撮像装置本体と一体的に設けられた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、及び、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る。絞り制御部１０５は、ＣＰＵ１５１の指令に従い、絞りモータ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節を行う。ズーム制御部１１３は、ズームモータ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。
【００１６】
また、フォーカス制御部１３３は、フォーカスモータ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、通常複数のレンズで構成される。
【００１７】
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画素部を含む。画素部は、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、後述するように２つの光電変換素子（受光領域）が配置された構成を有している。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）として整えられる。
【００１８】
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を、撮像信号処理部１４２から取得する。そして、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を求める。また、位相差ＡＦ処理部１３５は、求め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）を算出する。デフォーカス量は、像ずれ量に換算係数を掛けることにより算出される。なお、像ずれ量の検出、デフォーカス量の算出の各動作は、ＣＰＵ１５１の指令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。
【００１９】
位相差ＡＦ処理部１３５は、算出した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、ずれ量に基づいて、フォーカスモータ１３２を駆動する駆動量を決定する。そして、フォーカス制御部１３３及びフォーカスモータ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。
【００２０】
一方、撮像信号処理部１４２から出力される画像データは、撮像制御部１４３にも送られ、一時的にＲＡＭ１５４に蓄積される。ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは、画像圧縮伸張部１５３にて圧縮された後、記録媒体１５７に記録される。
【００２１】
これと並行して、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは、画像処理部１５２に送られる。画像処理部１５２は、第１の光電変換素子及び第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、画像データに対して、例えば、画像表示に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、モニタディスプレイ１５０に送られて画像表示される。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モニタディスプレイ１５０が所定時間だけ撮影画像を表示することで、操作者は撮影画像を確認することができる。
【００２２】
また、画像処理部１５２は、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データを参照し、顔検出などの被写体認識を行うことが可能である。この被写体認識技術には公知の検出技術を適用することができるが、その一例として、テンプレートマッチングを用いて、顔、体などの形状に特徴のある部位を画像から探し出し、類似度が高ければ被写体とみなす手法などがある。これらの被写体認識の各動作は、ＣＰＵ１５１の指令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で実行するように構成してもよい。
【００２３】
スイッチやダイヤル、釦等により構成される操作部１５６は、操作者が撮像装置１００への指示を行うために用いられ、撮影モードや再生モード、撮影及び再生を実行する際の各種機能の選択及び切り替え等を設定することができる。操作部１５６から入力された操作指示信号は、バス１６０を介してＣＰＵ１５１に送られる。
【００２４】
撮影モード時には、ＣＰＵ１５１は、操作部１５６からの指示、あるいは、一時的にＲＡＭ１５４に蓄積された画像データの信号の大きさに基づいて、撮像素子１４１の蓄積時間を決定する。同様に、ＣＰＵ１５１は、操作部１５６からの指示、あるいは、一時的にＲＡＭ１５４に蓄積された画像データの信号の大きさに基づいて、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、及び、絞り１０３に設定する絞り値を決定する。
【００２５】
撮像制御部１４３は、ＣＰＵ１５１から蓄積時間、ゲインの設定値の指示を受け取って撮像素子１４１及び撮像信号処理部１４２を制御し、絞り制御部１０５は、絞り値の指示を受け取って絞り１０３を制御する。
【００２６】
バッテリ１５９は、電源管理部１５８により適切に管理され、撮像装置１００の全体に安定した電源供給を行う。フラッシュメモリ１５５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。
【００２７】
操作者の操作により撮像装置１００が起動し、電源ＯＦＦ状態から電源ＯＮ状態へ移行すると、フラッシュメモリ１５５に格納された制御プログラムがＲＡＭ１５４の一部に読み込まれる。ＣＰＵ１５１は、ＲＡＭ１５４に読み込まれた制御プログラムに従って、撮像装置１００の動作を制御する。
【００２８】
次に、図２を参照して、撮像装置１００の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。図２の各ステップは、ＣＰＵ１５１の制御プログラムに従った指令に基づいて行われる。
【００２９】
撮像装置１００の電源がＯＮにされ、撮影モードになると、ＣＰＵ１５１は撮影動作を開始する。まず、Ｓ１０１において、撮像装置１００のフラグや制御変数などを初期化し、Ｓ１０２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。
【００３０】
次に、Ｓ１０３において、ＣＰＵ１５１は操作者により電源ＯＦＦ操作が行われたか否かを検出する。Ｓ１０３にて電源ＯＦＦ操作が検出された場合、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、ＣＰＵ１５１は、撮像装置１００の電源をＯＦＦ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い、撮像装置１００の撮影動作を終了する。
【００３１】
一方、Ｓ１０３において電源ＯＦＦ操作が検出されない場合、Ｓ１０５に進み、ＣＰＵ１５１は、焦点検出処理を行う。続いて、Ｓ１０６において、フォーカス制御部１３３は、Ｓ１０５で行われた焦点検出処理により決定された駆動方向、速度、及び、位置に従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焦点制御処理を行う。なお、Ｓ１０５で行われる焦点検出処理及びＳ１０６で行われる焦点制御処理の詳細については、後述する。
【００３２】
続いてＳ１０７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。そして、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画像処理を施して、画像信号の出力及び被写体認識を行う。
【００３３】
次にＳ１０８において、ＣＰＵ１５１は、操作者により操作部１５６に含まれる記録ボタン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、Ｓ１０３へ戻る。一方、記録中である場合には、Ｓ１０９に進む。
【００３４】
Ｓ１０９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、画像圧縮伸張部１５３により圧縮処理され、記録媒体１５７に記録される。そして、Ｓ１０３へ戻り、上述の各ステップを繰り返す。
【００３５】
次に、第１の実施形態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。
【００３６】
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）及び光電変換素子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。なお、本実施形態では、撮像素子１４１の全ての画素が２つの光電変換素子３０−１，３０−２に分割された焦点検出画素の構成を有する場合について説明するが、本発明はこれに限られるものではない。位相差ＡＦを行うことができるように、少なくとも一部の画素が焦点検出画素の構成を有していればよい。
【００３７】
オンチップマイクロレンズ３１（以下、「マイクロレンズ」と呼ぶ。）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。
【００３８】
図３（ｂ）は、撮像素子１４１が有する画素配列の一部を示す平面図である。撮像素子１４１は、図３（ａ）に示す構成を有する一画素を複数配列することで形成される。また、各画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタ３３が交互に配置され、４画素で一組の画素ブロック４０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にそれぞれ対応している。
【００３９】
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の射出瞳の異なる領域を通過した一対の光束を受光するように構成されている。
【００４０】
光電変換素子３０−１は、主に、撮影レンズ１０１の射出瞳のうち図３（ｃ）中の右側の領域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の射出瞳のうち図３（ｃ）中の左側の領域を透過する光束を受光する。
【００４１】
続いて、図４を参照して、撮影レンズ１０１の射出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の射出瞳５０を示す図である。
【００４２】
図４において、射出瞳５０の右側の領域５１−１は、光電変換素子３０−１の感度領域に対応する瞳領域（以下、「Ａ像瞳」と記す。）であり、左側の領域５１−２は、光電変換素子３０−２の感度領域に対応する瞳領域（以下、「Ｂ像瞳」と記す。）である。点５２−１，５２−２は、それぞれ、Ａ像瞳５１−１およびＢ像瞳５１−２の重心位置を示している。
【００４３】
第１の実施形態において撮影動作を行う場合、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３０−１，３０−２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。
【００４４】
一方、第１の実施形態にかかる焦点検出処理を行う場合、各画素ブロック４０内における４つの光電変換素子３０−１からの出力を積算することにより、一つの焦点検出信号を取得する。そして、各画素ブロック４０の焦点検出信号を横（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。
【００４５】
同様に、各画素ブロック４０内における４つの光電変換素子３０−２からの出力を積算することにより、一つの焦点検出信号を取得する。そして、各画素ブロック４０の焦点検出信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。このようにして生成されたＡ像信号及びＢ像信号により、一対の位相差検出用信号が生成される。
【００４６】
続いて、図５を参照して、Ａ像信号及びＢ像信号（位相差検出用信号）について説明する。図５（ａ）は、位相差検出用信号を説明するための図であり、縦軸は位相差検出用信号の信号レベル、横軸は画素位置をそれぞれ示している。生成したＡ像信号及びＢ像信号の像ずれ量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。
【００４７】
撮影レンズ１０１が合焦状態の場合、Ａ像信号及びＢ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。
【００４８】
そこで、像ずれ量Ｘを算出するため、Ａ像信号及びＢ像信号に対して相関演算を行う。この相関演算では、Ａ像信号及びＢ像信号の一方を１画素ずつシフトさせながら、相関量を演算し、相関量が最大となるシフト量が像ずれ量Ｘとして算出される。
【００４９】
この相関演算を行う際に、図５（ａ）で得られた、Ａ像信号及びＢ像信号の画素値を予め決められた比率で間引いた上で（以下、「水平画素間引き」と呼ぶ。）相関演算を行うことが可能である。間引いて演算を行うことにより、演算精度は低下するものの、演算の高速化が可能となる。
【００５０】
図５（ｂ）は、Ａ像信号及びＢ像信号をシフトさせていった時の相関量（以下、「相関量波形」と呼ぶ。）を示す図である。図５（ｂ）において、横軸はシフト量（単位は画素）、縦軸はその時のＡ像信号とＢ像信号の相関量を示している。相関演算はＣＰＵ１５１で行われる。相関量を算出する際、Ａ像信号及びＢ像信号を重ねて、それぞれ対応する信号同士を比較し、小さい方の値の累積を取得する。なお、大きい方の値の累積を取得しても良い。また、これらの値の差分を取得しても良い。累積値は、相関を指し示す指標となり、小さい方の値の累積を取得した場合には、累積値が最も大きい時が相関が最も高い時である。なお、大きい方の値の累積を取得した場合、または差分を取得した場合、累積値が最も小さい時が相関の最も高い時となる。
【００５１】
このようにして得られた累積値（相関量）に基づいて、位相差ＡＦ処理部１３５は、相関量が最大となるシフト量、即ち、像ずれ量Ｘを検出する。そして、像ずれ量Ｘから撮影レンズ１０１のデフォーカス量を求め、撮影レンズ１０１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。
【００５２】
次に、図６を参照して、相関演算により算出された像ずれ量Ｘからデフォーカス量へ変換する概念について説明する。図６は、撮影レンズ１０１及び撮像素子１４１を含む光学系を示す図である。被写体６０に対する予定結像面の位置ｐ０の光軸ＯＡ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。
【００５３】
係数Ｋは、Ａ像瞳５１−１とＢ像瞳５１−２の重心位置５２−１，５２−２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Ｘが変化する。この位置ｐ１から位置ｐ２への移動量と、像ずれ量Ｘの変化量とから、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である。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。
【００５４】
次に、図７を参照して、第１の実施形態の焦点検出方法にて用いられる焦点検出領域の設定方法について説明する。図７は、焦点検出領域の一例を示す図である。
【００５５】
本第１の実施形態では、図７（ａ）に示すように、撮像画角７０内の適切な位置に、適切な大きさの焦点検出領域７１を設ける。この焦点検出領域７１は、被写体に応じて適切な個数、設けられ、各焦点検出領域７１において焦点検出を行う。例えば、被写体として顔を捉え、この顔に焦点を追従させたい場合には、顔認識による検出結果に基づいて、検出された顔の付近に、適切な位置、大きさの焦点検出領域７１を設ける。更に、顔の周囲にも焦点検出領域７１を複数設けることにより、顔が画面内で動いた場合の焦点検出が可能となる。なお、焦点検出対象となる被写体は顔に限定されず、ユーザ操作によって指定される被写体や範囲を対象としてもよい。
【００５６】
また、第１の実施形態の各焦点検出領域７１は、図７（ｂ）に示すように、図中縦方向（第１の方向）に分割した分割領域７２〜７６に分割されている。そして分割領域７２〜７６それぞれにおいて、位相差ＡＦ処理部１３５は、輝度ライン加算数Ｌ１分の輝度ライン加算を行った位相差検出用信号を生成し、焦点検出を行う。
【００５７】
全ての分割領域７２〜７６の相関演算を行うことにより、分割数Ｌ２分の相関量波形を得る。この分割数Ｌ２分の相関量波形を加算することにより、最終的な焦点検出領域７１における相関量波形を取得する。
【００５８】
そして、この焦点検出領域７１における相関量波形から相関量が最大になる像ずれ量Ｘを算出する。本実施形態においては、分割数Ｌ２は最も多い場合で、焦点検出領域７１内に含まれる画素ブロック４０の図中縦方向の数分であり、分割数によって、焦点検出領域７１内の輝度ライン加算数Ｌ１と分割数Ｌ２の比率を制御することができる。
【００５９】
焦点検出領域７１内の輝度ライン加算数Ｌ１を増やし、分割数Ｌ２を減らすことで、相関演算を行う回数を減らし、演算の高速化が可能となるが、輝度ライン加算することにより、細かい模様の被写体に対する演算精度は低下する。
【００６０】
第１の実施形態では、顔などの主要な被写体（以下、「主被写体」と記す。）が検出されている場合に、主被写体に焦点を合わせ続けるために、撮像画角７０中の主被写体の位置に対して焦点検出を行い、焦点検出の結果を連続的に用いることで、動体に追従した焦点調節を行う。
【００６１】
図８は、焦点検出の結果（合焦位置）を連続的に用いて動体の位置を予測する方法を説明するための図である。横軸は時間を示し、縦軸は各時間における合焦位置を示している。時間経過と合焦位置の過程から、主被写体が次にどの位置にいるかを予測することが可能である。また、この予測結果に基づいてフォーカスレンズ１３１を調節することにより、主被写体が動いている場合でも、焦点を合わせ続ける制御が可能である。しかしながら、焦点検出領域が複数あり、各焦点検出領域に演算時間がかかってしまうと、１回の焦点検出にかかる時間が長くなる。合焦位置の時間方向のサンプリングが粗くなることにより、動体の動きを予測する精度が低下してしまう場合がある。
【００６２】
そこで、第１の実施形態では、動体の動きを予測するモードに入った場合に、焦点検出領域の設定を変更することで、１回の焦点検出にかかる時間を短くする。
【００６３】
以下、図９を参照して、第１の実施形態における焦点検出領域の設定方法について説明する。図９の各ステップは、ＣＰＵ１５１により実施される。
【００６４】
まずＳ２０１において、各焦点検出領域７１の初期設定を行う。ここでは一例として、初期値として、輝度ライン加算数Ｌ１を８（即ち、２画素ブロック分）、分割数Ｌ２を１２、水平画素間引き無しに設定する。続いてＳ２０２において、被写体検知を行う。この被写体検知は、画像処理部１５２で行われる顔検出などの被写体認識によって行われる。
【００６５】
Ｓ２０３では、検知した被写体が動体か否かを判別する。この判別は、被写体認識の結果を時間方向に数回確認することにより、撮影したい被写体である主被写体が動いているか否かを判別することによりなされる。具体的には、主被写体の位置及び大きさの少なくともいずれかが時間方向で変化している場合に、動体であると判別する。この判別に、焦点検出結果の過去数回の結果を参照するようにしても良い。時間方向に変化が見られる場合には、被写体は動体であると判断し、時間方向に変化がない場合には、被写体は動体ではないと判断する。Ｓ２０３において、被写体が動体でないと判断された場合には、処理を終了する。
【００６６】
一方、Ｓ２０３において、被写体が動体であると判断された場合、Ｓ２０４へ進み、輝度ライン加算数Ｌ１を１６（４画素ブロック分）、分割数Ｌ２を６に設定する。このように、各焦点検出領域７１内の輝度ライン加算数Ｌ１を増やし、分割数Ｌ２を減らすことで、相関演算を行う回数を減らし、演算時間を短くする。これにより、動体に追従するために、時間方向の焦点検出のサンプリングを多くすることができる。
【００６７】
次にＳ２０５において、Ｓ２０２で検出した被写体の水平方向のサイズが２００画素（第１の閾値）より大きいか否かを判別する。２００画素以下（第１の閾値以下）の場合は処理を終了し、２００画素より大きい場合は、Ｓ２０６へ進む。
【００６８】
Ｓ２０６では、水平画素間引きを行うように設定する。この時、得られた輝度波形から、例えば、１画素とばしの画素データを用いて、相関演算を行う。このようにすることにより、演算時間を短くする。なお、画素データ量を減らすために水平方向（第２の方向）に間引きを行うものとして説明したが、水平方向に加算することにより画素データ量を減らすようにしても構わない。上記のようにして焦点検出領域の設定が終了すると、処理を終了する。
【００６９】
続いて、図１０を参照して、図２のＳ１０５で行われる第１の実施形態における焦点検出処理について説明する。図１０の各ステップは、ＣＰＵ１５１、位相差ＡＦ処理部１３５、及び、フォーカス制御部１３３により実施され、図２のＳ１０５で行われる。
【００７０】
焦点検出が開始されると、まずＳ３０１において、図９を参照して説明した焦点検出領域設定処理を行う。次に、焦点検出に用いる位相差検出用信号を取得するため、ＣＰＵ１５１及び撮像制御部１４３は撮像素子１４１を制御して所定の蓄積時間に従って、電荷蓄積（露光）を行う（Ｓ３０２）。所定の蓄積時間が経過すると（Ｓ３０３でＹＥＳ）、Ｓ３０４において、各焦点検出領域７１の光電変換素子３０−１，３０−２から、画素値の読み出しを行う。
【００７１】
次にＳ３０５において、ＣＰＵ１５１は、各焦点検出領域７１の所定画素数分の読み出しが完了したか否かを判定する。所定画素数分の読み出しが完了していない場合はＳ３０４に戻り、所定画素数分の読み出しが終了するまでＳ３０４〜Ｓ３０５を繰り返す。
【００７２】
所定画素数分の読み出しが完了すると、Ｓ３０６において、フォーカス制御部１３３は、分割数Ｌ２に分割して、図７に示すような各焦点検出領域７１の分割領域の内の最初の１領域分の、輝度加算した位相差検出用信号に対し、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。
【００７３】
そしてＳ３０７において、ＣＰＵ１５１（フォーカス制御部１３３または位相差ＡＦ処理部１３５）は相関演算を行い、図５に示したような相関量波形を算出し、Ｓ３０８において、算出した相関量波形を加算する。
【００７４】
Ｓ３０９において、分割数Ｌ２分の相関演算及び加算を行ったか否かを判定し、分割数Ｌ２分の相関演算及び加算が完了していない場合、Ｓ３０６に戻り、次の分割領域における相関演算を行う。以後、焦点検出領域７１に含まれる全分割領域の相関演算及び加算が完了するまで、Ｓ３０６〜Ｓ３０９を繰り返す。
【００７５】
Ｓ３０９において、分割数Ｌ２分の相関演算及び加算を行ったと判定されると、Ｓ３１０に進み、加算された相関量から、相関が最も高くなるシフト量、即ち、像ずれ量Ｘの算出を行う。なお、ここでの像ずれ量算出は、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することを含む。このシフト量と補間値との和が像ずれ量Ｘとなる。このように、ＣＰＵ１５１及び位相差ＡＦ処理部１３５は、光電変換素子３０−１，３０−２それぞれから独立して得られた信号値を用いた相関演算を行って像ずれ量を算出する。
【００７６】
続いてＳ３１１において、ＣＰＵ１５１（または、フォーカス制御部１３３または位相差ＡＦ処理部１３５）は、算出した像ずれ量Ｘの信頼性を評価する。この信頼性は、像信号のコントラストや２つの像信号の一致度などに基づいて算出される。
【００７７】
続いて、Ｓ３１２において、ＣＰＵ１５１（または、フォーカス制御部１３３または位相差ＡＦ処理部１３５）は、算出された信頼性の評価値に基づいて、信頼できる像ずれ量Ｘが得られたか否かを判定する。この信頼性判定では、例えば、Ｓ３１１で算出した信頼性の評価値が所定の閾値よりも大きいか否かに従って、所定値より大きい場合は信頼できると判定し、所定値以下の場合は信頼できないと判定する。なお、Ｓ３１２には、相関演算が苦手とする被写体か否かの判定も含む。
【００７８】
信頼性があると判定された場合、Ｓ３１３において、ＣＰＵ１５１（フォーカス制御部１３３または位相差ＡＦ処理部１３５）は、算出された像ずれ量Ｘに係数Ｋを掛けることにより、デフォーカス量Ｄｅｆを算出する。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。
【００７９】
一方、Ｓ３１２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、位相差ＡＦを行わず（Ｓ３１４）、位相差ＡＦを行えない旨をモニタディスプレイ１５０に表示して操作者に通知する。
【００８０】
Ｓ３１５において、画角７０内に設定された全焦点検出領域７１に対して、演算が完了したか否かを確認する。演算が完了していない場合には、Ｓ３０６へ戻り、以後、全焦点検出領域７１の演算が完了するまでＳ３０６〜Ｓ３１５を繰り返す。
【００８１】
Ｓ３１５において演算が完了した場合、焦点検出処理を終了して、本処理を呼び出したメインルーチンに戻る。
【００８２】
次に、図１１を参照して、第１の実施形態で行われる焦点制御処理について説明する。図１１に示される各ステップは、ＣＰＵ１５１及びフォーカス制御部１３３により実施され、図２のＳ１０６で行われる。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。そして、フォーカス制御部１３３は、ＣＰＵ１５１の指令に基づいて、フォーカスモータ１３２の制御を行う。
【００８３】
焦点制御が開始されると、Ｓ４０１において、フォーカス制御部１３３は、図１０を参照して説明した焦点検出処理により算出されたデフォーカス量を取得する。
【００８４】
そして、Ｓ４０２において、フォーカス制御部１３３は、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。なお、このレンズ駆動量の算出には、レンズ駆動方向と速度の算出も含まれる。
【００８５】
続いて、Ｓ４０３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を判定する。Ｓ４０３においてデフォーカス量の絶対値が所定値以下ではないと判定された場合、Ｓ４０４に進む。
【００８６】
Ｓ４０４では、フォーカスレンズ１３１の位置は合焦位置（合焦点）ではないと見なされ、Ｓ４０２で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、処理を終了する。以後、図２に示されるフローに従って、焦点検出とフォーカスレンズ駆動を繰り返す。
【００８７】
一方、Ｓ４０３において、デフォーカス量の絶対値が所定値以下であると判定された場合、Ｓ４０５に進む。このとき、フォーカスレンズ位置は合焦点にあると見なされ、Ｓ４０５にてレンズ駆動を停止し、処理を終了する。以後、図２に示されるフローに従ってＳ１０５で焦点検出を行い、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を駆動する。
【００８８】
上述した焦点検出及び焦点制御の動作は、図２のフローに示される通り、電源をＯＦＦにされるまで、図９、図１０、図１１のフローを繰り返すことで、被写体に合焦するように複数回行われる。
【００８９】
以上のように本第１の実施形態によれば、被写体が動体であるか否かを判別し、焦点検出領域の輝度ライン加算数及び分割数の比率を制御することにより、演算を高速化することが可能となる。被写体が動体である場合には、演算の高速化によって、時間方向のサンプリングを増やすことにより、予測の精度を向上させ、動体に追従して焦点調節を行うことができる。
【００９０】
なお、上述した第１の実施形態における数値は一例である。例えば、図９のＳ２０５において、被写体の水平方向のサイズが２００画素より大きいか否かのみを判別し、水平画素間引きする、しないの設定を行ったが、サイズの判別を複数段で行うようにし、サイズに応じて、間引きの程度を変更する構成としても良い。
【００９１】
また、移動量に応じて、輝度ライン加算数Ｌ１、分割数Ｌ２のそれぞれについて、上限、下限を設けるようにしてもよい。
【００９２】
また、図９において、主被写体が動体であるか否かに基づいて輝度ライン加算数Ｌ１と分割数Ｌ２を変更する方法について述べたが、この時、図１０のＳ３０６において、異なるフィルタを用いるなど、前処理を変更してもよい。
【００９３】
また、図１０のＳ３１３において、デフォーカス量を算出する際に、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場合があるが、被写体が動体である場合には、後補正処理を行わないようにしても良い。この後補正処理には、よりピントを合わせるために、撮影レンズ１０１の焦点距離などの情報やＦ値などの撮影設定に関する情報を用いて、デフォーカス量に加減する補正値を算出するなどの処理が含まれる。そのため、補正値算出にかかる演算時間がそのまま焦点検出にかかる演算時間に加わってしまう。一方、被写体は動き続けているため、よりピントを合わせるための補正値算出を行っても、被写体の位置は変わっている可能性が高い。被写体が動体である場合には、後補正処理を行わないようにすることで、演算の高速化を行っても良い。
【００９４】
また、第１の実施形態では、撮像素子１４１がベイヤー配列のカラーフィルタにより覆われているものとしたが、カラーフィルタの配列はこれに限られるものではない。また、各画素ブロックにおける４画素の光電変換素子３０−１，３０−２をそれぞれ積算するものとして説明したが、積算せずに、各画素の光電変換素子３０−１，３０−２からそれぞれ得られる画素信号を、上述した焦点検出制御に用いても良い。
【００９５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態における焦点検出領域の設定方法について説明する。第１の実施形態では、動体を検出したか否か、またその被写体の大きさに応じて、焦点検出領域の輝度ライン加算数、分割数を設定する方法について説明した。これに対し、第２の実施形態では、繰り返し焦点検出を行う中で、被写体の画面内、光軸の移動に応じて、焦点検出領域の数、及び、相関演算時のシフト範囲を変更する方法について説明する。
【００９６】
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成及び処理内容については、同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００９７】
図１２を参照して、第２の実施形態における、焦点検出領域の設定方法について説明する。図１２の各ステップは、ＣＰＵ１５１により実施され、図１０のＳ３０１において行われる。
【００９８】
まずＳ５０１において、各焦点検出領域７１の初期設定を行う。ここでは一例として、初期値として、焦点検出領域７１の設定個数を２０個に設定する。また、相関演算時のシフト範囲（図５（ｂ）のＡ像信号及びＢ像信号をシフトさせて相関量を算出する範囲）を１００に設定する。続いてＳ５０２において、被写体検知を行う。この被写体検知は、画像処理部１５２で行われる顔検出などの被写体認識によって行われる。
【００９９】
Ｓ５０３において、検知した被写体が動体か否かを判別し、被写体が動体でない場合は処理を終了する。一方、被写体が動体である場合、Ｓ５０４へ進み、主被写体の画面中の移動量が所定値（第２の閾値、または第１の閾値）より小さいか否かを判定する。画面中の移動量の算出には、被写体認識の結果の時間方向の差を利用する。前回被写体認識を行った時の主被写体位置を記憶しておき、今回被写体認識の主被写体位置を比較する。そして、例えば１００画素以上離れている場合に、主被写体の画面中の移動量が所定値以上（第２の閾値以上、または第１の閾値以上）と判別し、１００画素未満の場合に、主被写体の画面中の移動量が所定値より小さいと判別する。
【０１００】
Ｓ５０４において、主被写体の画面中の移動量が所定値以上の場合は、Ｓ５０６に進む。一方、主被写体の画面中の移動量が所定値より小さい場合は、Ｓ５０５に進み、焦点検出領域７１の設定個数を４に設定する。これは、主被写体の画面中の移動量が小さい場合には、多くの焦点検出領域７１を設けなくても、次に被写体がいると予測される位置をカバーできるためである。そのため、焦点検出領域７１の数を減らすことにより、１回の焦点検出にかかる演算時間を短くすることができる。
【０１０１】
次に、Ｓ５０６において、主被写体の光軸方向の移動量が所定値（第３の閾値、または第２の閾値）より小さいか否かを判定する。光軸方向の移動量の算出には、焦点検出結果の過去数回の結果を参照する。前回焦点検出を行った時の焦点検出結果を記憶しておき、今回の焦点検出における主被写体位置と比較する。あるいは、前回の焦点調節時のフォーカスレンズ１３１のレンズ位置と、今回の焦点調節時のレンズ位置を比較しても良い。これが、デフォーカス量にして３ｍｍ以上離れている場合に、主被写体の光軸方向の移動量が所定値以上（第３の閾値以上、または第２の閾値以上）と判定し、３ｍｍ未満の場合に、主被写体の光軸の移動量が所定値より小さいと判定する。
【０１０２】
Ｓ５０６において、主被写体の光軸方向の移動量が所定値以上の場合は、処理を終了し、所定値より小さい場合は、Ｓ５０７に進む。Ｓ５０７において、焦点検出領域７１における相関演算におけるシフト範囲を、移動量が所定値以上の場合よりも狭い範囲、例えば５０画素に設定する。これは、主被写体の光軸方向の移動量が小さい場合には、相関演算のシフト範囲を広く設けなくても、次に被写体が存在すると予測される位置をカバーできるためである。そのため、相関演算のシフト範囲を狭くすることにより、１回の焦点検出にかかる演算時間を短くすることができる。
【０１０３】
以上のように、本第２の実施形態によれば、被写体が動体であるか否かを判別し、動きの大きさに応じて焦点検出領域数及び相関演算のシフト範囲を制御することにより、演算を高速化することができる。被写体が動体である場合には、演算の高速化によって、時間方向のサンプリングを増やすことにより、予測の精度を向上させ、動体に追従して焦点調節を行うことが可能になる。
【０１０４】
なお、上述した第２の実施形態における数値は一例である。例えば、Ｓ１３０５において、主被写体の画面中の移動量が所定値より大きいか否かのみを判別し、焦点検出領域７１の個数の設定を行ったが、移動量に応じて、焦点検出領域の数を段階的に設定する構成としても良い。
【０１０５】
また、第１の実施形態で説明したように輝度ライン加算数Ｌ１、分割数Ｌ２のそれぞれについて、上限、下限を設けるようにしてもよい。
【０１０６】
以上、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及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１：撮影レンズ、１３１：フォーカスレンズ、１３３：フォーカス制御部、１３５：位相差ＡＦ処理部、１４１：撮像素子、１４３：撮像制御部、１５１：ＣＰＵ、１５６：操作部
【図１】
2017129788.tif 000003
【図２】
2017129788.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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