CN105516582A - 摄像装置以及摄像装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供小型且轻量的摄像装置以及摄像装置的控制方法，能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度地拍摄运动的被摄体的。该摄像装置的控制方法具有：运算步骤(S25)，根据与多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度；AF区选择步骤(S21、S27)，选择与多个子区对应地计算的可靠度较高的子区的数量较多的AF区；以及对焦控制步骤(S33、S43)，使用测距数据进行焦点调节，其中，该测距数据是通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的。

Description

摄像装置以及摄像装置的控制方法
技术领域
本发明涉及使用形成在摄像元件上的相位差检测像素对摄影被摄体的位置进行测距，从而能够高速且高精度地进行自动对焦的摄像装置以及摄像装置的控制方法。
背景技术
数字相机的高功能化备受瞩目，性能也日趋进步。根据各种功能，能够不依赖于摄影者的技巧而拍摄高质量的照片。自动对焦功能也是这些功能之一。为了准确地拍摄运动的被摄体，需要正确地对被摄体的位置进行测距，并根据测距出的信息预测被摄体位置，对镜头进行驱动。
自动对焦方式可大致分为主动方式和被动方式。主动方式是如下方式：从相机向被摄体照射红外线等，并根据由被摄体反射的信号，测定到被摄体的距离。该方式被用于一部分数字摄像机等，但是，在镜头更换式数字相机等中使用的情况较少。另一方面，被动方式是根据通过摄像镜头的光束进行测距的方式，可分为相位差方式和对比度方式。
对比度方式(以下，称作对比度AF)被广泛用于袖珍数字相机或镜头更换式数字相机，是如下方式：一边使对焦透镜的位置沿光轴方向移动一边从摄像元件读出图像信号，按照每帧，根据图像信号计算对比度值(AF评价值)，探索对比度值的最大值，将获得最大值的对焦透镜位置作为对焦位置。
相位差方式是如下方式：将摄像镜头的光光瞳分割为一对区域，检测穿过所分割的光瞳区域的光束所形成的一对像的相对的位置变化，从而检测对焦位置。该相位差方式存在具有专用的检测单元的方式(以下，称作专用单元方式)(参照日本公开专利平8－211284号公报(以下，称作专利文献1)、日本公开专利平7－110435号公报(以下，称作专利文献2))和在制造摄像元件的过程中在摄像元件上形成像素的方式，该像素检测相位差(以下，称作摄像面相位差方式)(日本公开专利2008－134413号公报(以下，称作专利文献3)、日本公开专利2008－147821号公报(以下，称作专利文献4)。相位差方式多数用于镜头更换式数字相机。
对比度方式为了检测对焦位置，需要一边改变透镜位置一边在不同的定时拍摄的图像数据，与此相对，相位差方式能够根据从一次曝光中取得的图像数据检测对焦位置。因此，相位差方式适用于拍摄运动的被摄体。此外，在相位差方式的专用单元方式中，需要在相机内部具有专用的检测单元，所以在该方式中，相机主体大而重。因此，能够正确地拍摄运动的被摄体，并且适用于小型、轻量的相机主体的方式为摄像面相位差方式。
在摄像面相位差方式中，在摄像元件上形成相位检测像素。即，代替摄像像素而形成相位差检测像素，所以，如果在摄像元件上密集地配置相位差检测像素，则摄影图像的画质劣化变得显著，不适合在数字相机中使用。因此，为了尽可能地减小对摄影图像的影响，期望形成在摄像元件上的相位差检测像素粗且离散地配置。
但是，如果将相位差检测像素离散地配置在摄像元件上，则会产生由微细的图案的被摄体或被摄体的移动等摄像面上的被摄体的微小变化时的测距偏差带来的(左右开口的光量差等)AF精度的下降。因此，尤其是在通过连续AF(以下，简略称作C-AF)对运动的被摄体进行测距的情况下，由于测距偏差而在动体预测运算结果中也会产生偏差(误差)，所以，被拍摄的图像的对焦精度下降。因此，期望通过抑制每一次测距的偏差，防止由于C-AF导致的被拍摄的图像的对焦精度下降。
使用图9A和图9B，说明对焦精度的下降。图9A、图9B示出了摄影时的被摄体位置和测距结果。图9A示出了被摄体正在从无限远侧朝向最近侧运动。即，图像1表示时刻T1的被摄体像，图像2表示时刻T2的被摄体像。被摄体像由于从无限远侧朝向最近侧运动而逐渐变大。图像1、2中的3×3的框1a、2a表示各自的AF区。在各自的AF区中，检测散焦量并计算被摄体的对焦位置。
图9B示出横轴取被摄体位置，纵轴取根据所检测的散焦量而计算出的对焦时的透镜位置。根据图9B可知，在被摄体位于无限远侧的情况下，表示透镜的对焦位置的值较小，随着被摄体靠近最近而增大，在最近处变为最大。在图9B所示的例子中，在被摄体位置L1、L2、L3，透镜位置从其他位置偏移较大，这是起因于测距偏差。该测距偏差由于将相位差检测像素配置在摄像元件上时的配置方法、被摄体的图案、被摄体的位置等而产生。如果在根据这些数据进行动体预测时存在测距偏差，则由于偏差的影响，预测精度下降，对焦精度下降。
在前述的专利文献1中，在使用了AF专用单元的自动对焦方式中，对被摄体的多个部分进行焦点检测，根据求出的多个像偏移量的检测结果，考虑被摄体的进深的存在，进行焦点检测结果的显示或者摄影镜头的驱动。在该专利文献1中公开了将光电输出分割为多个部分从而计算多个像偏移量。但是，在专利文献1中，无法应对如在被摄体中存在微细的图案的情况，或被摄体移动的情况等在摄像面上发生微小变化时产生的测距偏差。
在专利文献2中公开了，将摄影范围分割为多个区域，按照每个区域，计算对比度，求出存在主要被摄体的区域。然而，虽然在该专利文献2中虽然使用了对比度，但是在主要被摄体的检测中使用，在测距偏差的抑制中不使用。
在专利文献3中公开了，为了确保摄像面相位差方式的AF精度，在缩小了光圈的情况下，根据光圈值分别选择光电转换部，其中，该光电转换部生成涉及一对像列的各电荷信号。但是，在该专利文献3中，无法应对如在被摄体中存在微细的图案的情况下、或被摄体移动的情况下等在摄像面上发生微小变化时产生的测距偏差。
在专利文献4中公开了，在摄像面相位差方式中为了抑制由于光圈值而引起的AF精度的下降，根据光圈值选择遮光率不同的像素。但是，在该专利文献4记载的AF方式中，无法抑制测距偏差。
发明内容
本发明正是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使在使用相位差检测方式作为自动对焦的方式的情况下，也能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度拍摄运动的被摄体的小型且轻量的摄像装置以及摄像装置的控制方法。
本发明的摄像装置具有形成有相位差检测像素的摄像元件，使用多个AF区进行自动对焦，该摄像元件对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号，其中，上述多个AF区分别具有对AF区内进行分割而得到的多个子区，所述摄像装置具有：运算部，其根据与上述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度；AF区选择部，其计算与上述多个子区对应的相关运算的可靠度，选择上述可靠度较高的子区的数量较多的AF区；动体预测运算部，其使用如下的测距数据进行动体预测运算，其中，该测距数据是通过基于所选择的上述AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的；以及对焦控制部，其根据上述动体预测运算的结果进行焦点调节。
本发明的摄像装置的控制方法，该摄像装置具有摄像元件，将多个AF区分别分割为多个子区，使用上述多个AF区进行自动对焦，其中，该摄像元件对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号，其中，所述摄像装置的控制方法具有：运算步骤，根据与上述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度；AF区选择步骤，选择与上述多个子区对应地计算出的上述可靠度更高的子区的数量较多的AF区；以及对焦控制步骤，使用测距数据进行焦点调节，其中，该测距数据是通过基于所选择的上述AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的。
根据本发明，能够提供一种即使在使用相位差检测方式作为自动对焦的方式的情况下，也能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度拍摄运动的被摄体的小型且轻量的摄像装置以及摄像装置的控制方法。
附图说明
图1是示出本发明一个实施方式的相机的主要电气结构的框图。
图2是示出本发明的一个实施方式的相机的摄像元件的像素的配置的俯视图。
图3是示出本发明一个实施方式的相机中的AF区和AF子区的位置的图。
图4是示出本发明一个实施方式的相机中的像素相加值和AF子区的关系的图表。
图5是示出本发明的一个实施方式的相机的主要动作的流程图。
图6是示出本发明的一个实施方式的相机的测距点选择/重新选择处理的流程图。
图7是示出本发明的一个实施方式的相机的目标区确认的流程图。
图8A和图8B是说明在本发明的一个实施方式的相机中的可靠性的判断的曲线图。
图9A和图9B是说明通过C-AF对被摄体进行测距时的测距偏差的图。
具体实施方式
以下，作为本发明一个实施方式，说明将本发明应用于数字相机(以下简称作相机)的例子。该相机具有形成有相位差检测像素的摄像部，并使用多个AF区域进行自动对焦，该摄像部通过对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割并进行光电转换，从而生成焦点检测信号。
此外，该相机通过摄像部将被摄体像转换为图像数据，并根据该转换的图像数据，在配置于主体背面的显示部上对被摄体像进行实时取景显示。用户通过观察实时取景显示，确定构图和快门时机。在释放操作时，将图像数据记录到记录介质。在选择再现模式时，能够在显示部上对记录在记录介质中的图像数据进行再现显示。
此外，当设定了该相机的C-AF(连续自动对焦)模式时，每次从摄像部输出图像数据时，按照每个AF区计算散焦量(以下，只要没有预先声明，散焦量也包含散焦方向)，在进行了释放操作时，根据最新的散焦量，使对焦透镜移动到对焦位置。此外，在按照每个AF区计算散焦量时，根据来自进一步对AF区进行了划分的AF子区的可靠性等值，进行AF区的选择。
图1是示出本发明的一个实施方式的相机的主要电气结构的框图。本实施方式的相机为镜头更换式相机，由相机主体30和可安装于该相机主体30的摄影镜头10构成。另外，当然可以将摄影镜头10和相机主体30一体地构成。
在摄影镜头10内设置有用于形成被摄体像的由对焦透镜11和变焦透镜13等构成的光学透镜。对焦透镜11可通过对焦透镜驱动部17沿光轴方向移动，并通过移动来变更被摄体像的焦点位置。变焦透镜13可通过变焦透镜驱动部19沿光轴方向移动，并通过移动来变更摄影镜头的焦距。
光圈15配置在对焦透镜11和变焦透镜13等光学透镜的光轴上。该光圈15通过光圈驱动部21使开口直径可变，控制通过光学透镜的被摄体光束的光量。
对焦透镜驱动部17、变焦透镜驱动部19和光圈驱动部21与镜头侧系统控制器20连接。该镜头侧系统控制器(以下，称作镜头侧CPU)20具有CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)等，并按照在存储装置(未图示)中存储的程序，遵循来自相机主体30的系统控制器50(以下，称作主体侧CPU)的指示，控制摄影镜头10内的各部，并向相机主体30输出各种信息。
镜头侧通信控制部23与镜头侧CPU20连接。该镜头侧通信控制部23经由设置于相机主体30内的主体侧镜头控制部51和通信通道25，进行数据或控制信号的输入输出。
在相机主体30内，在光学透镜的光轴上且摄像元件33的前表面侧设置有机械快门31。机械快门31通过机械快门驱动部41进行开闭驱动，控制被摄体光束的通过时间。通过了对焦透镜11和变焦透镜13等光学透镜、光圈15的被摄体光束通过打开状态的机械快门31，被引导至摄像元件33。然后，在响应来自主体侧CPU50的摄影指示而暂时关闭了机械快门31后，再次打开，在经过手动设定或自动设定的曝光时间后，关闭机械快门31。通过主体侧CPU50控制该曝光时间。
摄像元件33具有矩阵状配置多个受光元件而成的光电面，通过了光学透镜的被摄体像被在光电面上成像，并被光电转换。在摄像元件33的各受光元件的前表面马赛克状地配置有RGB各色的滤色器。摄像元件33与摄像元件驱动部43连接，与从摄像元件驱动部43供给的垂直传输时钟信号和水平传输时钟信号同步地读出按照每个像素蓄积的电荷，并作为图像信号输出到CDS(CorrelatedDoubleSampling：相关双采样)35。根据从摄像元件驱动部给出的电子快门驱动信号，控制各像素中的电荷的曝光时间。将使用图2对摄像元件33的像素配置进行后述。
CDS35为相关双采样电路(CorrelatedDoubleSamplingCircuit)，进行从摄像元件33输出的图像信号的噪声去除，并进行增益调整，输出到AMP37。AMP37放大图像信号，输出到A/D变換器39。A/D变換器39将模拟的图像信号转换成数字图像数据，输出到主体侧CPU50。
存储器45具有可电改写的非易失性存储器或易失性存储器，存储用于使该相机动作的程序、各种调整数据等，还临时存储各种标志或图像数据等。
AE(AutoExposure：自动曝光)处理部47根据来自摄像元件33的图像生成用的摄像像素的图像数据，计算被摄体像的亮度，输出到主体侧CPU50。AF(AutoFocus：自动对焦)处理部49根据来自摄像元件33的相位差检测像素的图像数据，计算散焦量，输出到主体侧CPU50。
UI(UserInterface：用户界面)控制部53具有未图示的开关、按钮、拨盘和触摸画面等，检测这些开关等的状态，并输出到主体侧CPU50。在使用者通过开关等用户界面进行了相机操作后，主体侧CPU50根据来自UI控制部53的输出，进行整个相机的控制。
LCD(LiquidCrystalDisplay：液晶显示器)57为使用了液晶组合物的平面状的薄型显示装置，配置于相机主体30的背面等。此外，EVF(ElectronicViewFinder：电子取景器)59能够经由目镜部，观察小型的液晶显示器等显示装置。LCD57和EVF59根据来自显示控制部55的图像数据，进行实时取景图像、再现图像、其他信息图像的显示。另外，除液晶以外，LCD57也可以为有机EL等显示面板。
图像处理部61对来自摄像元件33的图像数据进行处理，生成用于在LCD57或EVF59进行实时取景显示的图像数据。此外，在摄影时生成保存用的图像数据，此外在运动图像摄影时的情况下，生成运动图像数据。
压缩解压缩部63对由图像处理部61进行了图像处理的图像数据进行JPEG等圧缩处理，此外被记录介质67记录，并进行所读出的图像数据的解压缩处理。
记录介质67为可电改写的非易失性的外部存储器，通过记录介质控制部65进行记录和读出。在记录介质67中记录通过图像处理部61和压缩解压缩部63生成的保存用图像数据。
主体侧CPU50按照存储在存储器45中的程序，控制相机主体30内和摄影镜头10内的各部，并进行整个相机系统的控制。
此外，主体侧CPU50与AF处理部49协作，作为运算部发挥作用，该运算部根据分别与多个子区对应的焦点检测信号进行相关运算，并输出可靠度(例如，参照图5的S5、图6的S25)。
此外，主体侧CPU50作为AF区选择部发挥作用，该AF区选择部选择与多个AF子区对应地计算出的可靠度更高的AF子区的数量较多的AF区(例如，参照图6的S21～S27)。
此外，主体侧CPU50作为动体预测运算部发挥作用，该动体预测运算部使用测距数据进行动体预测运算，其中，该测距数据是通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的(例如，参照图5的S15)。此外，该动体预测运算部计算基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算的可靠度，并根据该可靠度和多个AF区中的未被选择的AF区的可靠度，再次选择AF区(例如，参照图5的S7、图6)。此外，该动体预测运算部通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算，计算测距数据，在测距数据的绝对值大于规定值的情况下，再次选择AF区(例如，参照图6的S45、图7的S51)。根据被摄体的移动速度，设定上述规定值(例如，参照图7的S51)。此外，动体预测运算部在未被选择的AF区的可靠度高于所选择的AF区的可靠度的情况下，再次选择未被选择的AF区(例如，参照图7的S53～S59)。
此外，主体侧CPU50作为对焦控制部发挥作用，该对焦控制部与镜头侧CPU20等协作，根据动体预测运算的结果，进行焦点调节。
接着，使用图2，说明摄像元件33的像素配置。摄像元件33为R、Gr、Gb、B的拜耳排列，在Gr像素的一部分中配置有相位差检测像素。在图2的例子中，施加了阴影的像素为相位差检测像素。其中，施加了向右上的阴影的相位差检测像素(图中的(x4、y5)、(x8、y5)、(x12、y5)、(x16、y5)、(x20、y5)、……)为右开口的相位差检测像素，施加了向右下倾斜的阴影的相位差检测像素(图中的(x4、y9)、(x8、y9)、(x12、y9)、(x16、y9)、(x20、y9)、……)为左开口的相位差检测像素。
此外，按照每个标注在图2的摄像元件33中的粗线框34a、34b、34c、……，使右开口的相位差检测像素和左开口的相位差检测像素成对，分别沿垂直方向相加，作为AF区的信号。即，在粗线框34a内，右开口的相位差检测像素输出为像素(x4、y5)、(x6、y13)、(x4、y21)、……的输出的相加值，此外，左开口的相位差检测像素输出为像素(x4、y9)、(x6、y17)、(x4、y25)、……的输出的相加值。同样，按照每个粗线框34b、34c、34d、……，计算右开口和左开口的相位差检测像素输出值。
接着，使用图3，说明AF区和AF子区。在图3的左侧示出在摄影时显示在LCD57或EVF59的AF区58。AF区60设置有多个，将摄影画面分割为矩形，在各个AF区60中计算散焦量。在图3所示的例子中，AF区60将矩形纵向分割为5份，横向分割为5份，整体上分割为25份。
图3的右侧所示的AF区60A为多个AF区60中的一个，并示出一个AF区60A进一步被分割为多个AF子区60a～60p的情况。即，一个AF区60A将矩形纵向分割为3份，横向分割为5份，整体上由部分60a～60p这15个部分构成。而且，第1AF子区由部分60a、60b、60c、60f、60g、60h六个部分构成。第2AF子区由部分60b、60c、60d、60g、60h、60i六个部分构成。第3AF子区由部分60c、60d、60e、60h、60i、60j六个部分构成。
同样使用下侧的两级，设定第4～第6AF子区。这样，各AF区由将各部分重复地纵向分为两个部分，横向分为三个部分的共计六个AF子区构成。另外，AF区60和AF子区60A的分割方法为一种例示，也可以通过除此以外的方法进行分割。多个AF区60分别与AF子区60A同样地被分割。
如图2所示，在各AF区60中存在作为摄影用的像素而使用的摄像像素和为了AF用而使用的相位差检测像素，选择性地使用从摄像元件33读出的像素值中的、配置在AF运算中预先确定出的位置的相位差检测像素。
图4在曲线图中表示对于一个AF区60内的相位差检测像素，在图3所示的每个粗框内沿垂直方向将像素值相加而得的值。图4的左侧的曲线图为将相位差检测像素中的右开口检测用的像素输出相加而得的值，图4的右侧为将左开口检测用的像素输出相加而得的值。在图4中，仅示出一个AF区内的三个AF子区。
接着，使用图5至图7所示的流程图，说明本实施方式的相机的动作。这些流程图根据存储在存储器45中的程序，由主体侧CPU50控制相机内的各部而执行。
另外，在本流程图中，设定了C-AF模式，仅记载了1R保持时的动作。在C-AF模式中，在用户半按下释放按钮期间，通过摄像元件33重复取得图像数据，所取得的图像数据在AF处理部49的运算中被使用。此外，1R保持时是指如下情况：用户首先半按下释放按钮并完成了第一次焦点调节动作(AF处理部49的运算和对焦环驱动)的处理后，用户继续进行释放按钮的半按下。
在进入图5所示的1R序列(第二次以后)的流程后，首先进行0R/2R检测(S1)。0R为用户的手指从释放按钮离开的情况，2R为用户从半按下释放按钮的状态进一步压入的情况。在该步骤中，根据来自UI控制部53的释放按钮的状态信号进行判定。在该判定结果为检测出了0R或者2R的情况下，由于不是1R保持时，所以结束该1R序列(第二次以后)，迁移到未图示的0R序列或者2R序列等其他状态(S17)。
在步骤S1中的判定结果为没有检测出0R或2R的情况下，进行相位差数据的读出(S3)。这里，从摄像元件33读出相位差检测像素的像素值。另外，也可以从摄像元件33读出包含相位差检测像素的像素值，并从其中仅提取相位差检测像素的像素值，此外也可以在像素值的读出时，选择性地仅读出相位差检测像素的像素值。
在步骤S3中进行了相位差数据的读出后，接着进行测距运算前处理(S5)。这里，作为测距运算的前处理，进行照度校正处理、相关运算、可靠性判定。在照度校正处理中，为了使透镜的像高-照度分布平均化，对右开口和左开口的像素值进行校正。
关于步骤S5的测距运算前处理中的相关运算，根据右开口(基准信号)和左开口(参照信号)的图像，使用每个AF区的像素相加值，通过公知的方法计算相关值。例如，相关运算为了削减运算量，使用了如下方法：针对基准信号扫描参照信号，计算参照信号上的各位置的类似度，检测最大类似度的位置。如果将基准信号设为B(i)，将参照信号设为R(i)，则类似度S(i)通过下述(1)进行计算。可以将类似度S(i)为极小值的参照信号的扫描位置视作基准信号和参照信号的相关性最高且最大类似的位置。这里，按照每个AF子区，进行相关运算。
S ( i ) = Σ i = 1 N - 1 | B ( i ) - R ( i ) | - - - ( 1 )
在步骤S5的测距运算前处理中的可靠性判定处理中，按照每个AF子区，进行像素的饱和判定(在像素值饱和的情况下，无可靠性)、对比度不足判定(在像素值的最大值和最小值的差为规定值以下的情况下，无可靠性)、单调性判定(在像素值相对于像素位置单调増加、单调减少的情况下，无可靠性)、相关运算结果判定(在类似度S(i)的极小值大于规定值的情况下，无可靠性)等，评价相关运算结果的可靠性，按照每个AF子区，设定表示是否存在可靠性(OK)的标志。另外，为了削减存储器容量，不存储而是丢弃在上述各种可靠性判定处理中运算出的结果的数值数据。
在步骤S5中进行了测距运算前处理后，接着进行测距点选择/重新选择处理(S7)。这里，在设定了使用多个AF区的AF模式的情况下，在捕捉正在拍摄的被摄体的AF区中，选择测距精度较高的(可靠性较高的)区域。将使用图6对该测距点选择/重新选择处理的详细动作进行后述。
在步骤S7中进行了测距点选择/重新选择后，接着进行测距运算处理(S9)。这里，使用来自在步骤S7中重新选择出的测距点(AF区)的相位差检测像素的像素值，进行散焦量运算或散焦调整等处理。
在步骤S9中进行了测距运算处理后，进行测距NG判定(S11)。这里，根据在步骤S9计算出的相关运算结果的可靠性，判定是否为测距NG。即，相关运算结果的可靠性使用例如相关值的最小值附近的斜率或相关值的最小值等公知的可靠性的判定方法。在该判定结果为测距NG的情况下，迁移到1R序列(第一次)，进入未图示的1R序列(第一次)的流程。另外，作为进入1R序列(第一次)的流程的条件，也可以为对测距NG的连续的次数进行计数，设为测距NG连续固定次数以上的情况。
另一方面，在步骤S11中的判定结果为不是测距NG的情况下，进行对焦判定(S13)。这里，在步骤S9中计算出的散焦量比规定值小的情况下，判定为对焦。
在步骤S13中进行了对焦判定后，接着进行镜头驱动(LD)控制(S15)。在步骤S13中的判定结果为对焦的情况下，不进行镜头驱动。另一方面，在不是对焦的情况下，根据在步骤S9中计算出的散焦量，将对焦透镜11驱动到对焦位置。在对焦位置的计算时，在根据重复运算出的多个散焦量判定出被摄体为动体的情况下，根据重复运算出的多个散焦量进行动体预测，从而进行对焦位置的计算。在进行了朝向该对焦位置的镜头驱动控制后，返回步骤S1，重复前述的动作。另外，为了削减运算，也可以在散焦量的绝对值大于固定值以上的情况下，向根据散焦量计算的对焦位置进行镜头驱动控制。
接着，使用图6所示的流程图，说明步骤S7中的测距点选择/重新选择处理。这里，为了检测可靠性较高的AF区，并使用该AF区确定AF目标，而进行以下的处理。
在进入图6的测距点选择/重新选择处理的流程后，在步骤S21～S27中，进行可靠性较高的AF区的检测。首先，进行可靠性OK子区数的设定(S21)。在构成AF区的多个AF子区中，在可靠性较高的AF子区的数量比作为规定阈值的设定数大的情况下，判定为该AF区的可靠性较高(可靠性OK)。而且，在步骤S21中，在判定为可靠性OK时，设定作为阈值而使用的可靠性较高的AF子区的数量。在图3所示的例子中，由于AF子区的数量为6，所以在该情况下，6为能够设定的最大的数量。如果数量较大，则可靠性判断变得严格，另一方面，如果数量较小，则可靠性判断较松。这里，将所设定的AF子区数设为Rn。
在步骤S21中进行了可靠性OK子区数的设定后，接着进行对比度值运算(按照每个基准和参照像素列进行计算)(S23)。在该步骤中，首先，根据来自摄像元件33的相位差检测像素的像素值，按照每个基准信号(例如，右开口)和参照信号(例如，左开口)，求取最大值和最小值，计算该最大值和最小值的差分作为对比度值。如果将这里计算出的基准信号的对比度值设为Bc，将参照信号的对比度值设为Rc，则每个区域的对比度值Ac通过下述(2)计算。
Ac＝min(Bc，Rc)……(2)
这里，min()是指选择输入值(这里为Bc和Rc)的最小值。这里计算出的对比度值Ac在目标区确认处理(参照S45)中使用。
在步骤S23中进行了对比度值的运算后，接着进行具有设定数以上个数的可靠性OK的AF子区的AF区的检测(S25)。这里，参照属于各AF区的AF子区的可靠性是否为OK的标志(在步骤S5中设定)，检测可靠性OK的AF子区的数量比在步骤S21中所设定的数量多的AF区。
在步骤S25中，将AF区内的可靠性OK的AF子区的数量比设定数多的AF区作为有效区域，在后级的处理(步骤S29以下)中使用。另一方面，将AF区内的可靠性OK的AF子区的数量为设定数以下的数量的AF区作为无效区域，不在后级的处理中使用。
在步骤S25中进行了设定数以上的可靠性OK的AF区的检测后，接着进行是否为全区NG的判定(S27)。这里，根据步骤S25中的检测结果进行判定。在该判定结果为针对全部AF区的可靠性OK的数量不满足设定值的情况下，返回步骤S21，缩小AF子区数Rn，再次进行处理。
在步骤S27中的判定结果不是全区NG的情况下，接着进行两像间隔运算(S29)。这里，对于在步骤S25中被判定为可靠性OK的AF区，使用摄像元件33的相位差检测像素的像素值，由AF处理部49按照每个AF子区，进行相关运算，并根据该结果计算两像间隔。另外，根据对将基准信号(例如，右开口)的波形和参照信号(例如，左开口)的波形错开几像素量后一致进行运算而求出的移位量(扫描位置)，来计算两像间隔。
前述的测距可靠性评价值如下进行定义。测距可靠性评价值AFr使用对比度值Ac和相关运算的极小值Fmin，通过下述(3)计算。
AFr＝Ac/Fmin……(3)
图8A和图8B是对基准信号(例如，右开口)和参照信号(例如，左开口)的类似度(相关值)进行运算，横轴表示基准信号与参照信号的移位量，纵轴表示类似度的曲线图。在基准信号和参照信号的波形类似的情况下，如图8A所示，极小值Fmin取较小的值，成为陡峭的曲线。另一方面，在基准信号和参照信号的波形不类似的情况下，如图8B所示，极小值Fmin取较大的值，成为平缓的曲线。
所以，在对比度值Ac较大且极小值Fmin较小的情况下，测距可靠性评价值AFr为较大的值。另一方面，在对比度值Ac较小且极小值Fmin较大的情况下，测距可靠性评价值AFr为较小的值。
这样，在步骤S25中，使用毎个AF子区的对比度值Ac和相关运算的极小值Fmin，计算测距可靠性评价值AFr。在后述的处理中，使用计算出的测距可靠性评价值AFr。
在步骤S29中进行了两像间隔运算后，接着进行计算散焦量的子区的提取(S31)。这里，使用测距可靠性评价值AFr，进行AF子区的提取。例如，对于可靠性OK的AF子区，将测距可靠性评价值AFr为规定值以上的较大值的AF子区作为提取区。评价在步骤S31中所提取的AF子区的测距可靠性评价值AFr，确定用于计算散焦量的AF子区。在例如存在多个可靠性OK的AF子区的情况下，在某个AF子区的测距可靠性评价值AFr比另一个AF子区大的情况下，选择测距可靠性评价值AFr比较大的AF子区。另外，AF子区的选择不限于上述的方法，也可以对测距可靠性评价值AFr的大小关系进行评价而确定。
在步骤S31中提取了计算散焦量的AF子区后，接着进行散焦量运算(S33)。这里，对于所提取的AF子区，通过公知的方法，根据两像间隔计算散焦量。
在步骤S33中对散焦量进行了运算后，接着判定最近散焦位置(S35)。这里，使用在步骤S33中针对所提取出的AF子区计算出的散焦量来进行判定。该最近散焦位置判定对各AF区的散焦量进行比较，在判断为散焦量与另一个AF区相比极其大且靠近最近的情况下，将该AF区判断为错误测距而从以后的处理中排除。如上所述，确定可选择的AF区和不可选择的AF区。该可选择的AF区在以后的处理中也为可选择的AF区。
在步骤S35中进行了最近散焦位置判定后，接着判定在可选择的AF区中是否存在上次选择的AF区(S37)。这里，判断在残留的AF区中是否存在上次选择的AF区。即，在步骤S27中，可靠性较低的AF区被排除，进而在步骤S31中可靠性较低的AF子区被排除，进而在步骤S35中存在错误测距的可能性的AF区的散焦量被排除。因此，在步骤S37中，成为关于残留的可靠性较高的AF区的判定。另外，为了该判定，将上次选择的AF区临时存储在存储器45中。
在步骤S37中的判定结果为存在上次选择的AF区的情况下，对上次选择的AF区进行重新选择(S41)。在步骤S21～S35中的处理中，测距的可靠性较低的AF区被去除。在进行步骤S37中的判定时，在由于可靠性较高而残留的AF区中存在上次选择的AF区的情况下，考虑C-AF模式的持续性，再次选择该上次选择的AF区。
另一方面，在步骤S37中的判定结果为在可选择的AF区中不存在上次选择的AF区的情况下，选择中央优先区(S39)。在该情况下，由于上次选择的AF区不是可选择的AF区，根据预先确定的中央优先等的顺序，选择AF区。另外，除中央优先以外，也可以按照可选择的AF区内的最近距离优先等其他基准进行选择。
在步骤S39或者S41中选择了AF区后，接着确定目标区(S43)。目标区为实际上为了进行AF动作而决定采用的AF区。例如，在S39中选择的AF区有时存在多个，从其中将一个AF区被确定为目标。
在步骤S43中确定了目标区后，接着进行目标区确认处理(S45)。目标区确认处理抑制由在使用多个AF区的模式中产生的目标区的错误选择导致的测距偏差。通过在目标区确定后实施该处理，判定所确定的目标区是否合适。使用图7，说明该目标区确认处理的详细动作。在进行了目标区确认处理后，返回原来的流程。
这样，在测距点选择/重新选择处理的流程中，首先，按照每个AF区，检测AF子区的可靠性为OK的数量，将该OK的AF子区的数量为设定数以上的AF区作为测距点的候补(S21～S27)。而且，提取可靠性较高的AF区，计算散焦量(S29～S33)，如果在可选择的AF区中存在上次选择的AF区，则选择该AF区，在不存在的情况下，按照中央优先等预先确定的基准来选择AF区。因此，能够重视上次选择的AF区，并能够选择可靠性较高的AF区。
接着，使用图7所示的流程图，说明步骤S45中的目标区确认处理。
在进入目标区确认处理的流程后，首先判定目标区的散焦量是否为阈值以上(S51)。该阈值被设定为与假定的速度的被摄体的移动范围相当的值，在示出散焦量为该阈值以上的情况下，由于与以异常的高速进行移动的被摄体相当，所以能够视作错误测距。这里，对在步骤S43中所确定的目标区中计算出的散焦量的绝对值与阈值进行比较，并进行判定。在该判定结果为散焦量不为阈值以上的情况下，如果根据上次进行假设，则由于被判断为在距离范围内存在被摄体且可靠性较高，所以进行不变更而使用在步骤43中所确定的目标区，结束目标区确认处理的流程。
在步骤S51中的判定结果为目标区的散焦量为阈值以上的情况下，在步骤S53～S59中，如果存在更高精度的AF区，则变更为该AF区。但是，在可选择多个AF区的情况下进行。
首先，进行比较区的设定(S53)。这里，在步骤S27(否)-S35中所确定的可选择的AF区中，将没有作为目标区而采用的AF区设定为比较区。
在步骤S53中设定了比较区后，接着进行测距可靠性评价值计算(S55)。这里，在AF目标区和被设定为比较区的各AF区中，计算测距可靠性评价值AFr。
在步骤S55中计算出测距可靠性评价值后，接着，判定是否存在可靠性更高即精度更高的AF区(S57)。这里，对AF目标区和比较区的测距可靠性评价值AFr进行比较，判定是否存在具有比AF目标区中的测距可靠性评价值AFr更高的测距可靠性评价值AFr的AF区。
在步骤S57中的判定结果为存在可靠性更高即精度更高的AF区的情况下，从比较区中再次进行区选择(S59)。这里，在进行步骤S57中的判定时，作为目标区，选择可靠性较高的即精度较高的AF区。在对AF区进行了重新选择后，返回原来的流程。另一方面，在步骤S57中的判定结果为不存在精度更高的AF区的情况下，不重新选择AF目标区，而是返回原来的流程。
这样，在目标区确认处理的流程中，在目标区的散焦量为阈值以上的情况下(S51为“是”)，对AF目标区的测距可靠性评价值AFr与其他的具有可靠性的AF区的测距可靠性评价值AFr进行比较，在AF目标区的测距可靠性评价值AFr为最大的情况下，在不变更的情况下直接使用AF目标区，另一方面，在存在可靠性的AF区中的AF区中具有最大值的情况下，例如置换为该AF区(S53～S59)。因此，能够使用测距可靠性更高的AF区的测距结果，并能够抑制测距偏差。
如以上所说明，本发明的一个实施方式中的相机具有摄像元件33，多个AF区60分别被分割为多个AF子区(参照图3)，使用多个AF区进行自动对焦，其中，该摄像元件33通过对来自摄影光学系统(对焦透镜11等)的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号。而且，具有：运算步骤，根据与多个AF子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度(图5的S5、图6的S25)；AF区选择步骤，计算与多个AF子区对应的相关运算的可靠度，选择可靠度较高的AF子区的数量较多的AF区(图6的S21、S25、S27)；对焦控制步骤，使用测距数据进行焦点调节，其中，该测距数据是通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的(图6的S33、S43、图5的S15)。因此，能够抑制测距偏差，并通过连续AF高精度地拍摄运动的被摄体。
另外，在本发明的一个实施方式中，在摄像元件上配置相位差检测像素，进行通过相位差法进行的焦点检测。但是，不限于此，当然也可以设置相位差检测用的专用的传感器。
此外，在本发明的一个实施方式中，虽然在设定为C-AF模式的情况下，通过动体预测进行了焦点检测，但是，也可以不进行动体预测，而是单纯地根据相位差法的焦点检测结果，进行焦点调节。
此外，在本发明的各实施方式中，与主体侧CPU50分开地构成AE处理部47、AF处理部49、显示控制部55、图像处理部61、压缩解压缩部63，但是，当然也可以由软件构成各部件的全部或者一部分，通过主体侧CPU50执行。
此外，在本实施方式中，作为用于拍摄的设备，使用数字相机进行了说明，但是作为相机，可以是数字单反相机和袖珍数字相机，可以是摄像机、摄影机这样的动态图像用的相机，并且当然可以是内置在移动电话、智能手机、便携信息终端PDA(PersonalDigitalAssist：个人数字助理)、个人计算机(PC)、平板型计算机、游戏设备等中的相机。无论哪种设备，只要是通过相位差法进行焦点检测的设备，即可应用本发明。
并且，关于本说明书中说明的技术中主要利用流程图说明的控制，多数情况下能够利用程序进行设定，有时也收纳在记录介质或记录部中。关于记录在该记录介质、记录部中的记录方法，可以在产品出厂时进行记录，也可以利用发布的记录介质，还可以经由因特网进行下载。
此外，关于权利要求、说明书和附图中的动作流程，为了方便，使用“首先”、“接着”等表现顺序的语言进行了说明，但在没有特别进行说明的场所，不是指必须按该顺序进行实施。
本发明不原样限定为上述各实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内对结构要素进行变形并具体化。此外，能够通过上述实施方式公开的多个结构要素的适当组合形成各种发明。例如，可以删除实施方式所示的全部结构要素中的几个结构要素。并且，可适当组合不同实施方式的结构要素。

Claims (10)

1.一种摄像装置，其具有形成有相位差检测像素的摄像元件，使用多个AF区进行自动对焦，该摄像元件对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号，其中，
所述多个AF区分别具有对AF区内进行分割而得到的多个子区，
所述摄像装置具有：
运算部，其根据与所述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度；
AF区选择部，其选择所述可靠度较高的子区的数量较多的AF区，其中，该可靠度是与所述多个子区对应地计算出的；
动体预测运算部，其使用如下的测距数据进行动体预测运算，其中，该测距数据是通过基于所述选择的AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的；以及
对焦控制部，其根据所述动体预测运算的结果，进行焦点调节。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述动体预测运算部计算基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算的可靠度，根据该可靠度和所述多个AF区中的未被选择的AF区的可靠度，再次对AF区进行选择。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
所述动体预测运算部通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算，计算测距数据，在所述测距数据大于规定值的情况下，再次对AF区进行选择。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，
所述规定值是根据被摄体的移动速度而被设定的。
5.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，
在所述未被选择的AF区的可靠度高于所述选择的AF区的可靠度的情况下，所述动体预测运算部再次对所述未被选择的AF区进行选择。
6.一种摄像装置的控制方法，该摄像装置具有摄像元件，多个AF区分别被分割为多个子区，该摄像装置使用所述多个AF区进行自动对焦，其中，该摄像元件对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割而进行光电转换，从而生成焦点检测信号，所述摄像装置的控制方法具有：
运算步骤，根据与所述多个子区分别对应的焦点检测信号进行相关运算，输出可靠度；
AF区选择步骤，选择所述可靠度较高的子区的数量较多的AF区，其中，该可靠度是与所述多个子区对应地计算出的；以及
对焦控制步骤，使用如下的测距数据进行焦点调节，其中，该测距数据是通过基于所述选择的AF区的焦点检测信号的相关运算而计算出的。
7.根据权利要求6所述的摄像装置的控制方法，其中，
在所述AF区选择步骤中，计算基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算的可靠度，根据该可靠度和所述多个AF区中的未被选择的AF区的可靠度，再次对AF区进行选择。
8.根据权利要求7所述的摄像装置的控制方法，其中，
在所述AF区选择步骤中，通过基于所选择的AF区的焦点检测信号的相关运算，计算测距数据，在所述测距数据大于规定值的情况下，再次对AF区进行选择。
9.根据权利要求8所述的摄像装置的控制方法，其中，
所述规定值是根据被摄体的移动速度而被设定的。
10.根据权利要求7所述的摄像装置的控制方法，其中，
在所述AF区选择步骤中，在所述未被选择的AF区的可靠度高于所述选择的AF区的可靠度的情况下，再次对所述未被选择的AF区进行选择。
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