JP2013025129A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点検出を適切に行なうことができる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】焦点調節レンズ３２を有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部２２と、撮像部２２の受光面に備えられ、撮像部２２による撮像中に、位相差を用いて光学系の焦点状態を検出する第１焦点検出部と、撮像部２２により出力された画像信号に基づいて、光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、光学系の焦点状態を検出する第２焦点検出部と、焦点調節レンズ３２を光軸方向に駆動させる駆動部３６と、第１焦点検出部に焦点状態の検出を行わせた結果、第１焦点検出部により焦点状態が検出できない場合に、駆動部３６に、焦点調節レンズ３２を現在のレンズ位置近傍で微小往復駆動させるウォブリング駆動を行わせながら、第１焦点検出部および第２焦点検出部に光学系の焦点状態の検出を行わせる制御部２１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

従来より、光学系の焦点調節を行なう際に、焦点調節精度を高めるために、まず、位相差検出方式により光学系の焦点状態の検出を行い、位相差検出方式による検出結果に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置近傍まで駆動し、次いで、合焦位置近傍において、コントラスト検出方式によって光学系の焦点状態の検出を行い、該コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置まで駆動する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−８４５４５号公報

しかしながら、従来技術では、まず、位相差検出方式による焦点検出を行い、これに続いて、コントラスト検出方式による焦点検出を行うものであるため、焦点検出に時間が掛かってしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点検出を適切に行なうことができる焦点検出装置を提供することにある。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

[１]本発明に係る焦点検出装置は、焦点調節レンズを有する光学系（３１，３２，３３）による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、前記撮像部の受光面に備えられ、前記撮像部による前記像の撮像中に、位相差を用いて前記光学系の焦点状態を検出する第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）と、前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出する第２焦点検出部（２２１）と、前記光学系の光軸方向に、前記焦点調節レンズ（３２）を駆動させる駆動部（３６）と、前記第１焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記第１焦点検出部により前記光学系の焦点状態が検出できない場合に、前記駆動部に、前記焦点調節レンズを現在のレンズ位置近傍で微小往復駆動させるウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせる制御部（２１）と、を備えることを特徴とする。

[２]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）および前記第２焦点検出部（２２１）に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が検出できなかった場合には、前記駆動部（３６）に、前記焦点調節レンズ（３２）を所定の方向に駆動させながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせるスキャン駆動を実行するように構成することができる。

[３]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が合焦状態にある状態から、前記光学系の焦点状態が検出できない状態に変化した場合に、前記駆動部（３６）にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせるように構成することができる。

[４]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズ（３２）の微小往復駆動幅を、前記光学系の絞り値に応じて設定するように構成することができる。

[５]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズ（３２）の微小往復駆動幅を、撮影モードに応じて設定するように構成することができる。

[６]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズ（３２）の駆動速度を、静止画撮影時よりも動画撮影時の方が遅い速度となるように設定するように構成することができる。

[７]本発明の焦点検出装置において、前記制御部（２１）が、前記第１焦点検出部（２２２ａ，２２２ｂ）に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が複数回連続して検出できない場合に、前記駆動部（３６）にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部（２２１）に前記光学系の焦点状態の検出を行わせるように構成することができる。

[８]本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光学系の焦点検出を適切に行なうことができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。 図３は、図２の焦点検出画素列２２ａ付近を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。 図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。 図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。 図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図８は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの大きさを説明するための図である。 図９は、従来の位相差検出モジュールに備えられているラインセンサを構成する各画素の大きさを説明するための図である。 図１０は、図３のＸ-Ｘ線に沿う断面図である。 図１１は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートある。 図１２は、本実施形態に係るサーチ動作における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。 図１３は、各撮影モードにおける、ウォブリング駆動幅およびウォブリング駆動速度の関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１により電気的に接続され、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などを行なうとともに、フォーカスレンズ３２の位置、絞り３４の開口径などのレンズ情報をカメラ制御部２１に送信する。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やカメラメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンや、動画撮影開始スイッチなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。また、操作部２８は、これらに加えて撮影モードの切換、具体的には、静止画モード／動画モードの切換や、静止画モードの中でも、静止画単写モード／静止画連写モードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２の焦点検出画素列２２ａ付近を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

また、撮像素子２２の撮像面には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所、三箇所、あるいは四箇所とすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、図３においては、１６個の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより、焦点検出画素列を構成する例を示しているが、焦点検出画素列を構成する焦点検出画素の数は、この例に限定されるものではない。

図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。

ここで、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは、図８に示すように、その構造上、撮像画素２２１と略同一のサイズとする必要があるため、撮像画素２２１と略同一のサイズ、すなわち、縦幅Ｌ１および横幅Ｌ２がともに、通常、１０μｍ以下程度の大きさに設定される。一方、従来の位相差検出モジュールに備えられるラインセンサ（位相差検出専用のセンサ）においては、図９に示すように、そのサイズに特に制約がないため、ラインセンサ５０の各画素５０ａの大きさは、通常、縦幅Ｌ３が数百μｍ程度、横幅Ｌ４が数十μｍ〜数百μｍ程度の大きさに設定されている。すなわち、従来のラインセンサ５０の各画素５０ａの大きさは、数百μｍ×数十μｍ〜数百μｍであるのに対し、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは、１０μｍ四方以下のサイズに設定されている。なお、図８は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素の大きさを説明するための図であり、図９は、従来の位相差検出モジュールに備えられているラインセンサを構成する各画素の大きさを説明するための図である。

なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。

ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図１０は、図３のＸ-Ｘ線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図１０においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図１０に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

なお、図１０において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。

また、図１０に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

図１０に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３３を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３３の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３３を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

次いで、本実施形態におけるカメラ１の動作例を、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下における動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。また、以下においては、静止画撮影モードのうち、単写撮影を行うモードが選択されている場合を例示して説明を行う。

まず、ステップＳ１では、カメラ制御部２１によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｄを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行なわれる。この場合、使用者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｄに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。そして、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ３では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することにより行われる。焦点評価値の算出は、使用者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ４では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ５に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ４を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、スルー画像の生成・表示、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、および焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。

ステップＳ５では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ６に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１５に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。

なお、ステップＳ５においては、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なうが、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ６に進み、逆に、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進むような構成としてもよい。

ステップＳ５において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１０に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。具体的には、ステップＳ１５では、ステップＳ３において位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出される。そして、レンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。

なお、本実施形態においては、レンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間においても、カメラ制御部２１は、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出を繰り返し行い、その結果、新たなデフォーカス量が算出された場合には、カメラ制御部２１は、新たなデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる。

また、ステップＳ１５においては、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理とともに、カメラ制御部２１により、スキャン動作禁止処理が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１により、スキャン動作禁止指令が、レンズ制御部３７に送出され、スキャン動作が禁止状態とされる。なお、スキャン動作については、後述する。

そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１７に進む。

一方、ステップＳ５において、デフォーカス量が算出できなかったと判定された場合、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には、ステップＳ６に進み、ステップＳ６では、カメラ制御部２１により、ウォブリング動作を実行するための処理が行われる。本実施形態のウォブリング動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置近傍において所定の駆動幅で、微小往復駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、フォーカスレンズ３２の駆動に併せて同時に行う動作である。すなわち、本実施形態のウォブリング動作は、現在のレンズ位置近傍で、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させながら、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを同時に実行する動作である。

ここで、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行う際におけるウォブリング駆動幅としては、特に限定されないが、本動作例のように静止画撮影を行う際には、被写界深度以上の所定の駆動幅に設定すればよい。また、被写界深度は、通常、絞り３４の絞り値に応じて変化するものであるため、本実施形態では、ウォブリング駆動幅は、絞り３４の絞り値に応じて設定するような構成とすることができる。具体的には、絞り３４の絞り値が開放側であるほど、ウォブリング駆動幅を小さく設定し、また、絞り３４の絞り値が絞り込み側であるほど、ウォブリング駆動幅を大きく設定することができる。また、ウォブリング駆動を行う際におけるウォブリング駆動速度は、特に限定されないが、たとえば、フォーカスレンズ３２が駆動可能な最大速度に設定することができる。さらに、ウォブリング駆動を行う際における駆動態様としては、無限遠側への駆動と、至近側への駆動を繰り返す２点ウォブリングでもよいし、あるいは、無限遠側への駆動を２回行い、次いで、至近側への駆動を２回行う動作を繰り返す３点ウォブリングのいいずれでもよいが、コントラスト検出方式により合焦位置を検出する際における検出精度が高いという観点より、３点ウォブリングが好ましい。

ステップＳ７では、カメラ制御部２１により、ウォブリング動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ８に進む。なお、ステップＳ７においては、上述したステップＳ５と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ８に進むこととする。

ステップＳ８では、カメラ制御部２１により、ウォブリング動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１６に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ９に進む。

ウォブリング動作を行った結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式でも、合焦位置の検出ができなかったと判定された場合には、ステップＳ９に進み、ステップＳ９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれる。本実施形態のスキャン動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２を、所定の駆動速度でスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。

具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿って、所定の駆動速度でスキャン駆動させる。なお、本実施形態においては、スキャン動作を行なう際における、フォーカスレンズ３２の駆動方向は、上述したウォブリング動作を実行した際における、位相差検出方式またはコントラスト検出方式による焦点検出結果に基づいて決定することができる。すなわち、ウォブリング動作を実行した際における、位相差検出方式またはコントラスト検出方式による焦点検出の結果、現在のレンズ位置よりも無限遠側に合焦位置が存在すると判断できる場合（たとえば、コントラス検出方式において、無限遠側に向かって焦点評価値が高くなる結果となった場合）には、スキャン動作を行なう際における、フォーカスレンズ３２の駆動方向を、無限遠方向とすることができる。あるいは、ウォブリング動作を実行した際における、位相差検出方式またはコントラスト検出方式による焦点検出の結果、現在のレンズ位置よりも至近側に合焦位置が存在すると判断できる場合（たとえば、コントラス検出方式において、至近側に向かって焦点評価値が高くなる結果となった場合）には、スキャン動作を行なう際における、フォーカスレンズ３２の駆動方向を、至近方向とすることができる。あるいは、ウォブリング動作を実行した際における、位相差検出方式またはコントラスト検出方式による焦点検出の結果、合焦位置の存在する方向が特定できなかった場合には、至近端位置から無限遠方向に向かって、あるいは、無限遠端位置から至近方向に向かってスキャン動作を実行すればよい。

また、スキャン動作を行なう際における、フォーカスレンズ３２の駆動速度としては、特に限定されないが、たとえば、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出に適した速度、具体的には、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が可能な速度のうち最大の速度、あるいは、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が可能な速度のうち最大の速度よりも所定速度遅い速度（たとえば、速度誤差や検出誤差等を考慮した速度のうち、最大の速度）とすることができる。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を所定の駆動速度で駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を所定の駆動速度で駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。

ステップＳ１０では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ１０においては、上述したステップＳ５と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１１に進むこととする。

ステップＳ１１では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１６に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、所定の駆動範囲について実行したか否かの判定が行われる。具体的には、スキャン動作における、フォーカスレンズ３２の駆動方向が無限遠方向である場合には、無限遠端位置までフォーカスレンズ３２が駆動した場合、あるいは、スキャン動作における、フォーカスレンズ３２の駆動方向が至近方向である場合には、至近端位置までフォーカスレンズ３２が駆動した場合に、所定の駆動範囲までスキャン動作を実行したと判定する。そして、所定の駆動範囲について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ１２を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２を、所定の駆動速度で駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、所定の駆動範囲について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１３に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１５に進み、上記と同様にして、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１７に進む。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１１において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１６に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１６では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が行なわれる。ここで、図１２に、スキャン動作の結果、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を表す図を示す。図１２に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３２は、図１２に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、無限遠側から至近側に向けてフォーカスレンズ３２を所定の駆動速度で駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。そして、フォーカスレンズ３２を、図１２に示すＰ１の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出されると（ステップＳ１１＝Ｙｅｓ）、スキャン動作を停止し、フォーカスレンズ３２を合焦位置（図１２中、Ｐ２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１６）が行なわれる。また、合焦駆動を行う際には、カメラ制御部２１により、スキャン動作を停止するとともに、スキャン動作禁止処理が行なわれる。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１１において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定され、コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置への駆動を行なう際には、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了するまでは、位相差検出方式による焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。すなわち、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された後においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合でも、位相差検出方式の結果に基づいたフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。これにより、フォーカスレンズ３２のハンチング現象を抑制することができる。

なお、上記においては、スキャン動作を実行した結果、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出された場合を例示して説明したが、上述したステップＳ６におけるウォブリング動作の結果、上述したステップＳ８において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出されたと判断された場合においても、同様にして、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１６）が行なわれる。

そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１７に進む。

なお、本実施形態のスキャン動作においては、上述したステップＳ１０〜Ｓ１２を繰り返し実行することで、フォーカスレンズ３２を、所定の駆動速度でスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を所定の間隔で同時に実行する。そして、上述したステップＳ１０〜Ｓ１２を繰り返し実行した結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のうち、先にデフォーカス量の算出、または合焦位置の検出ができた検出方式による、焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理を行なう。また、上述したように、本実施形態のスキャン動作においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたか否かを判断した（ステップＳ１０）後に、コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができたか否かの判断を行う（ステップＳ１１）ことで、位相差検出方式とコントラスト検出方式とで同時期にデフォーカス量の算出および合焦位置の検出ができた場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を、コントラスト検出方式による焦点検出結果よりも優先して、採用するものである。

そのため、本実施形態によれば、位相差検出方式により撮影光学系の焦点状態の検出がし難い場合（たとえば、反射率が同じで、異なる色の被写体を撮影する場合や、低輝度被写体を撮影する場合）や、コントラスト検出方式により撮影光学系の焦点状態の検出がし難い場合（たとえば、輝度が低い被写体を撮影する場合）のいずれの場合でも、撮影光学系の焦点検出を適切に行なうことができる。また、本実施形態によれば、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を同時に実行し、先に焦点検出ができた方式により、撮影光学系の焦点調節を行なうため、従来技術（すなわち、位相差検出方式により合焦位置近傍までフォーカスレンズ３２を駆動し、次いで、合焦位置近でコントラスト検出方式による合焦位置の検出を行う技術）と比較して、撮影光学系の焦点調節を短い時間で行なうことができる。

一方、ステップＳ１２において、所定の駆動範囲について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれ、次いで、ステップＳ１４に進み、非合焦処理が行なわれる。非合焦処理としては、たとえば、非合焦を示す表示を、電子ビューファインダ２６に表示するとともに、フォーカスレンズ３２を予め定められた所定の位置に駆動させることにより実行される。

また、ステップＳ１５、Ｓ１６において位相差検出方式またはコントラスト検出方式による結果に基づいて合焦位置までフォーカスレンズ３２の駆動を行った場合には、フォーカスレンズ３２の駆動が完了した後、ステップＳ１７に進み、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判定が行われる。シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされた場合には、ステップＳ１８に進み、被写体像の撮影（本撮影）が実行され、ステップＳ１に戻る。一方、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされていない場合には、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、カメラ制御部２１により、合焦位置までフォーカスレンズ３２の駆動を行った後、現在のレンズ位置において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ２０に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ６に戻り、再度、ウォブリング動作が実行される（ステップＳ６）。そして、ウォブリング動作を実行した結果、位相差検出方式またはコントンラスト検出方式により合焦位置が検出できた場合（ステップＳ７＝ＹｅｓまたはステップＳ８＝Ｙｅｓ）には、位相差検出方式またはコントンラスト検出方式による合焦駆動が行われ（ステップＳ１５、Ｓ１６）、ウォブリング動作により合焦位置が検出できなかった場合（ステップＳ７＝ＮｏおよびステップＳ８＝Ｎｏ）には、再度、スキャン動作（ステップＳ９〜Ｓ１２）が実行されることとなる。

なお、ステップＳ１９においても、上述したステップＳ５と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ６に戻り、再度、ウォブリング動作を実行することとする。また、ステップＳ１９においても、上述したステップＳ５と同様に、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なうが、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ６に戻り、逆に、直近の所定回数αのデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ２０に進むような構成としてもよい。

ステップＳ１９において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判断された場合には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０では、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。具体的には、位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上であった場合（たとえば、デフォーカス量の値が被写界深度を超えた値となった場合）に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。そして、ステップＳ２０において、光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１５に戻り、算出された最新のデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動する処理が行われる。一方、光学系の焦点状態が変化していないと判断された場合には、ステップＳ１７に戻り、再度、ステップＳ１７〜Ｓ２０の処理を繰り返し実行する。

なお、上述した動作例では、静止画撮影モードのうち、単写撮影を行うモードが選択されている場合を例示して説明したが、静止画撮影モードのうち、連射撮影を行うモードや動画撮影モードにおいても、同様に動作することができる。ここで、上述した動作例においては、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされた後に、上述したステップＳ６〜Ｓ２０の動作を実行するような構成としたが、たとえば、動画撮影モードにおいては、動画撮影ボタン（不図示）が押された後に、上述したステップＳ６〜Ｓ２０の動作を実行するような構成とすることができる。また、上述した動作例では、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされる前においては、フォーカスレンズ３２の駆動を行わないような構成としたが、シャッターレリーズボタンの半押しがされる前においても、上述したウォブリング動作、およびスキャン動作を実行するような構成とすることができる。

そして、本実施形態では、上述したウォブリング動作を行う際における、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動幅、およびウォブリング駆動速度を、図１３に示すように、各撮影モードにおいて適宜変化させることが好ましい。

たとえば、単写モードの静止画撮影時、すなわち、図１１に示す動作例において、シャッターレリーズボタンの半押しがされた後においては、ウォブリング動作時の見映えよりも合焦点探索を優先するために、ウォブリング駆動幅を被写界深度を超える幅とし、また、ウォブリング駆動速度を比較的速い速度、具体的には、フォーカスレンズ３２の最高駆動速度とすることができる。

また、連写モードの静止画撮影時、すなわち、連写モードが選択されており、シャッターレリーズボタンの全押しがされ、連写撮影が行われている時においては、合焦点探索を優先する一方で、連写撮影中には、合焦位置はほぼ変わらないことが多いため、ウォブリング駆動幅を被写界深度以内の幅とし、かつ、ウォブリング駆動速度を比較的速い速度、具体的には、フォーカスレンズ３２の最高駆動速度とすることができる。なお、連写モードにおいて、シャッターレリーズボタンの全押しがされる前であり、かつ、シャッターレリーズボタンの半押しがされた後は、ウォブリング駆動幅およびウォブリング駆動速度は、上述した単写モードの静止画撮影時と同様とすることができる。

あるいは、動画撮影時、すなわち、動画撮影モードにおいて、動画撮影ボタンが押された後においては、ウォブリング動作時の見映えを優先するとともに、フォーカスレンズ３２の駆動音の発生を防止するために、ウォブリング駆動幅を被写界深度以内の幅であり、かつ、連写撮影時よりも狭い幅とし、ウォブリング駆動速度を比較的遅い速度、具体的には、レンズ鏡筒３に記憶されている動画時のフォーカスレンズ３２の駆動速度（静音駆動対応速度）とすることができる。

さらに、スルー画像撮影時、すなわち、静止画撮影モードにおいて、シャッターレリーズボタンの半押しがされる前や、動画撮影モードにおいて、動画撮影ボタンが押される前においては、ウォブリング動作時の見映えよりも合焦点探索を優先するために、ウォブリング駆動幅を被写界深度を超える幅とし、また、ウォブリング駆動速度を比較的速い速度、具体的には、フォーカスレンズ３２の最高駆動速度とすることができる。

本実施形態においては、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出ができず、測距不可と判断された場合に、まず、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させながら、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを同時に実行し、ウォブリング駆動中に、位相差検出方式またはコントラスト検出方式により合焦位置の検出ができた場合には、フォーカスレンズ３２の合焦駆動を行う。その一方で、ウォブリング駆動中に、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式でも合焦位置の検出ができなかった場合には、フォーカスレンズ３２を、所定の駆動速度でスキャン駆動させながら、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行するスキャン動作を行う。そのため、フォーカスレンズ３２が合焦位置にある状態において、手ブレ等により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が一時的にできなかった場合でも、即座にスキャン動作に移行せずに、まず、ウォブリング動作を行うことで、ウォブリング動作中に、再度、合焦位置の検出を行うことができ（たとえば、合焦位置が変更していないにも拘わらず、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が一時的にできなかった場合でも、現在のレンズ位置が合焦位置にあることを確認でき）、これにより、必要以上にスキャン動作に移行し、これにより、焦点検出に要する時間が増大してしまうという不具合の発生を有効に防止することができる。そして、その結果として、本実施形態によれば、光学系の焦点検出を適切に行うことができる。

加えて、本実施形態によれば、スキャン動作を行う前に、ウォブリング動作を行うことで、ウォブリング動作により、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式でも合焦位置の検出ができなかった場合でも、ウォブリング動作中における、位相差検出方式またはコントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて、合焦位置の存在する方向を特定でき、そのため、スキャン動作を行う際に、フォーカスレンズ３２を、現在のレンズ位置から合焦位置の存在する方向に直接動かすことができ、そのため、スキャン動作に要する時間を短縮することができる。特に、合焦位置の存在する方向を特定できない場合には、フォーカスレンズ３２を、まず、無限遠端または至近端まで移動させた後に、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させる必要があるため、スキャン動作に要する時間が長くなってしまうという不具合がある一方で、本実施形態によれば、このような不具合を有効に解決できるものである。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態のカメラ１としては、特に限定されず、たとえば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (8)

1. 焦点調節レンズを有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部の受光面に備えられ、前記撮像部による前記像の撮像中に、位相差を用いて前記光学系の焦点状態を検出する第１焦点検出部と、
   前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出する第２焦点検出部と、
   前記光学系の光軸方向に、前記焦点調節レンズを駆動させる駆動部と、
   前記第１焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記第１焦点検出部により前記光学系の焦点状態が検出できない場合に、前記駆動部に、前記焦点調節レンズを現在のレンズ位置近傍で微小往復駆動させるウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が検出できなかった場合には、前記駆動部に、前記焦点調節レンズを所定の方向に駆動させながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせるスキャン駆動を実行することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記第１焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が合焦状態にある状態から、前記光学系の焦点状態が検出できない状態に変化した場合に、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせることを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズの微小往復駆動幅を、前記光学系の絞り値に応じて設定することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズの微小往復駆動幅を、撮影モードに応じて設定することを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせる際の前記焦点調節レンズの駆動速度を、静止画撮影時よりも動画撮影時の方が遅い速度となるように設定することを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記第１焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせた結果、前記光学系の焦点状態が複数回連続して検出できない場合に、前記駆動部にウォブリング駆動を行わせながら、前記第１焦点検出部および前記第２焦点検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせることを特徴とする焦点検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の焦点検出装置を備えた撮像装置。

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