JP2014142521A - 撮像装置およびその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】動画撮像において画像の品位を損なわないようにピント補正を制御する。
【解決手段】撮像装置１３８は、撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３のそれぞれにおいて、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を取得する焦点情報取得手段１２１と、該複数の焦点検出領域のうち選択された第１の焦点検出領域ｐ１において取得された焦点情報に基づいて撮影光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段１２１とを有する。フォーカス制御手段は、複数の焦点検出領域のうち第１の焦点検出領域とは異なる第２の焦点検出領域ｐ２，ｐ３において取得された焦点情報を用いて、該撮像装置の動きに対応する焦点情報補正量を求め、該焦点情報補正量を用いて第１の焦点検出領域にて取得された焦点情報を補正する。
【選択図】図７

Description

本発明は、デジタルカメラ等の動画撮像が可能な撮像装置に関し、特に位相差検出方式によるＡＦ（オートフォーカス）が可能な撮像装置に関する。

撮像装置には、特許文献１にて開示されているように、相対位置がずれたマイクロレンズと光電変換部とを有する画素を２次元配置した撮像素子を用いて位相差検出方式による焦点検出を行うものがある。また、特許文献２には、それぞれの光電変換部を２つに分割した複数の画素を用いて位相差検出方式の焦点検出と撮像とを行う撮像装置が開示されている。特許文献２にて開示された撮像装置では、焦点検出を行う画素と撮像を行う画素とが兼用されるため、撮像素子上の任意の領域で焦点検出を行うことができる。そして、位相差検出方式の焦点検出を行うことで、静止画撮像時だけでなく、動画撮像時においても常に被写体にピントを追従させるようピント補正（フォーカス制御）を行うことができる。

特開平０４−２６７２１１号公報 特開平０１−２１６３０６号公報

しかしながら、動画撮像においては常に被写体に対してピントを追従させることが画像の品位を高めるとは限らない。例えば、至近距離おいて風で揺れている花を動画撮像する場合に花に対して常にピントを追従させてしまうと、撮影光学系の像倍率の変化によって画像が歪んでしまう等、品位の高い動画の撮像を行えないおそれがある。つまり、使用者の手振れ等によって撮像装置が光軸方向に動くことにより発生するピント変動は補正することが好ましいが、被写体が動くことにより発生するピント変動は補正しない方が好ましい場合がある。

本発明は、動画撮像において画像の品位を損なわないようにピント補正を制御できるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮影光学系により形成された被写体像を撮像する。該撮像装置は、撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を取得する焦点情報取得手段と、該複数の焦点検出領域のうち選択された第１の焦点検出領域において取得された焦点情報に基づいて撮影光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有する。そして、フォーカス制御手段は、複数の焦点検出領域のうち第１の焦点検出領域とは異なる第２の焦点検出領域において取得された焦点情報を用いて、該撮像装置の動きに対応する焦点情報補正量を求め、該焦点情報補正量を用いて第１の焦点検出領域にて取得された焦点情報を補正することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御プログラムは、撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置のコンピュータに、撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を取得させるステップと、該複数の焦点検出領域のうち選択された第１の焦点検出領域において取得された焦点情報に基づいて撮影光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを含む処理を実行させるコンピュータプログラムである。そして、フォーカス制御ステップにおいて、コンピュータに、複数の焦点検出領域のうち第１の焦点検出領域とは異なる第２の焦点検出領域において取得された焦点情報を用いて、該撮像装置の動きに対応する焦点情報補正量を求めさせ、該焦点情報補正量を用いて第１の焦点検出領域にて取得された焦点情報を補正させることを特徴とする。

本発明によれば、使用者が意図しない撮像装置の動きによるピント変動は補正し、被写体の動きによるピント変動は補正しないようにすることができるため、画像の品位を損なわずに動画撮像を行うことができる。

本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例の撮像装置における撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図。 上記撮像素子の焦点検出用画素の平面図と断面図。 上記撮像素子の別の焦点検出用画素の平面図と断面図。 実施例の撮像装置にて行われる動画撮像処理を示すフローチャート。 上記動画撮像処理にて行われるＤｅｆ量補正処理を示すフローチャート。 上記Ｄｅｆ量補正処理を説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
（デジタルカメラの構成）
まず、図１を用いて、本発明の実施例である撮像装置としてのデジタルカメラの構成について説明する。撮像素子１０７を有するカメラ本体（以下、単にカメラという）１３８には、該カメラ本体１３８に対して取り外し可能な交換レンズ１３７が装着される。

交換レンズ１３７において、１０１は第１レンズ群であり、光軸方向に移動可能に保持されている。１０２は絞りであり、その開口径を変化させることで撮像時の光量調節を行う。１０３は第２レンズ群である。絞り１０２と第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に移動する。第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０３とが連動して移動することにより、変倍が行われる。１０５はフォーカスレンズとしての第３レンズ群であり、光軸方向に移動してフォーカシングを行う。第１〜第３レンズ群１０１，１０３，１０５および絞り１０２により撮影光学系（結像光学系）が構成される。撮影光学系の光軸ＡＸが延びる方向を、以下、光軸方向という。

１１１はズームアクチュエータであり、変倍時に不図示のカム筒を回動させて第１レンズ群１１１および第２レンズ群１０３を光軸方向に移動させる。１１２は絞りアクチュエータであり、絞り１０２を動作させてその開口径を変化させる。１１４はフォーカスアクチュエータであり、第３レンズ群１０５を光軸方向に移動させる。１３６はレンズ通信回路であり、交換レンズ１３７に関する情報をカメラ１３８（カメラ通信回路１３５）に送信したり、カメラ１３８に関する情報を受信したりする。交換レンズ１３７に関する情報には、変倍状態を示す第１および第２レンズ群１０１，１０２の位置情報、絞り１０２の開口径（絞り値）の情報および第３レンズ群１０５の位置情報等が含まれる。

カメラ１３８において、１０６は光学ローパスフィルタであり、撮像により生成される画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。

１０７はＣＭＯＳセンサとその周辺回路で構成される撮像素子である。撮像素子１０７は、横方向にｍ画素、縦方向にｎ画素が２次元配置された撮像面上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された２次元単板カラーセンサである。撮像素子１０７には、後述する複数の撮像用画素と、該撮像用画素に対して離散的に配置された複数の焦点検出用画像とが設けられている。撮像用画素は、被写体像の撮像による画像（画像信号）の生成に用いられる。また、焦点検出用画素は、後述する撮像面位相差ＡＦ（オートフォーカス）における焦点検出に用いられる。

１３９はシャッタユニットであり、静止画撮像時の露光時間を制御する。１４０はシャッタユニット１３９を動作させるシャッタアクチュエータである。１２１はコンピュータとしてのカメラＣＰＵであり、カメラ１３８における種々の動作の制御を司る。カメラＣＰＵ１２１には、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータおよび通信インターフェイス回路等が含まれている。カメラＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムに従って、カメラ１３８内の各回路を動作させ、測光、ＡＦ、撮像および記録等の一連の撮像動作を実行する。また、ＣＰＵ１２１は、ＡＦにおいて後述するＤｅｆ量補正処理を含むピント補正処理を行う。

１２４は撮像素子駆動回路であり、撮像素子１０７の光電変換動作を制御するとともに、撮像素子１０７から取得した撮像信号をＡ／Ｄ変換してカメラＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路であり、撮像素子１０７からの出力信号である撮像信号を用いて画像を生成するとともに、生成した画像に対するγ変換、カラー補間およびＪＰＥＧ圧縮等の処理を行う。

１２６はフォーカス駆動回路であり、後述する焦点検出の結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４の駆動を制御して、第３レンズ群１０５を光軸方向に移動させる。１２８は絞り駆動回路であり、絞りアクチュエータ１１２の駆動を制御して、絞り１０２の開口径を変化させる。１２９はズーム駆動回路であり、使用者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動して、第１および第２レンズ群１０１，１０３を光軸方向に移動させる。

１４５はシャッタ駆動回路であり、シャッタアクチュエータ１４０を駆動する。１３３はカメラ１３８に対して着脱が可能なフラッシュメモリであり、撮像により生成された記録用画像が記憶（保存）される。１４４はカメラ内メモリであり、カメラＣＰＵ１２１で行う演算に必要な各種データが保存される。

カメラＣＰＵ１２１は、撮像素子１０７を用いた位相差検出方式でのＡＦである撮像面位相差ＡＦを行う。撮像面位相差ＡＦでは、撮影光学系の瞳における互いに異なる２領域を通過した光束により形成された２つの像を、撮像素子１０７に設けられた一対の焦点検出用画素により光電変換して一対の像信号を得る。そして、焦点情報取得手段としてのカメラＣＰＵ１２１は、該一対の像信号に対して相関演算を行ってそれら一対の像信号の相対的な位置ずれを示す位相差を算出し、該位相差に基づいて、焦点情報としての撮影光学系のデフォーカス量を算出する。ここまでが、撮像面位相差ＡＦにおける焦点検出（焦点状態の検出）である。

さらに、フォーカス制御手段としてのカメラＣＰＵ１２１は、算出したデフォーカス量に基づいてフォーカス制御を行う。すなわち、算出したデフォーカス量から合焦状態を得るために第３レンズ群１０５を移動させる量（つまりは合焦位置）を算出し、該合焦位置に第３レンズ群１０５を移動させることで合焦状態を得る。ここまでが、撮像面位相差ＡＦにおけるフォーカスレンズ駆動である。カメラＣＰＵ１２１は、焦点情報取得手段およびフォーカス制御手段に相当する。

撮像面位相差ＡＦにおける焦点検出は、撮像画面内に設定された複数の焦点検出領域にて行われる。また、撮像面位相差ＡＦにおけるフォーカスレンズ駆動は、複数の焦点検出領域のうち所定のアルゴリズムにより自動的に又は使用者の操作に応じて選択された、主被写体に対応する１つの焦点検出領域（第１の焦点検出領域）での焦点検出結果に基づいて行われる。
（撮像用画素の構造）
図２（ａ）には、撮像素子１０７に設けられた撮像用画素を正面（光入射方向）から見て示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した撮像用画素をＡ−Ａ線で切断したときの断面構造を示している。ｘは垂直方向を、ｙは水平方向を、ｚは奥行き方向をそれぞれ示している。

本実施例では、図２（ａ）に示した２行×２列の４画素のうち対角位置にある２画素にＧ（緑色）の分光感度を持たせ、他の２画素のうち一方にＲ（赤色）の分光感度を、他方にＢ（青色）の分光感度をそれぞれ持たせたベイヤー配列を採用している。そしてこのベイヤー配列に従って２次元に繰り返し配置された複数の撮像用画素の間に、所定の配置規則に従って焦点検出用画素が離散的に配置される。

図２（ａ），（ｂ）には、撮像素子１０７の中央部に配置された２行×２列の撮像用画素を示している。図２（ｂ）において、ＭＬは各撮像用画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズであり、ＣＦ_ＲはＲ（Ｒｅｄ）用のカラーフィルタである。ＣＦ_ＧはＧ（Ｇｒｅｅｎ）用のカラーフィルタである。ＰＤはＣＭＯＳセンサの光電変換部である。ＣＬはＣＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影光学系を示している。

撮像用画素におけるオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、図２（ｂ）に示すように撮影光学系ＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。つまり、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤとは、マイクロレンズＭＬによって共役な関係となり、かつ光電変換部ＰＤの有効面積は大きく確保されている。なお、図２（ｂ）にはＲ画素に対して入射する光束を示したが、Ｇ画素およびＢ画素についても、Ｒ画素と同じように構成されている。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの撮像用画素の受光可能な領域の径は大きく、被写体からの光束を効率良く取り込んで、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させている。
（焦点検出用画素の構造）
図３（ａ）には、撮像素子１０７に設けられた第１の焦点検出用画素（以下、焦点検出用画素１という）を正面から見て示している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した焦点検出用画素１をＢ−Ｂ線で切断したときの断面構造を示している。焦点検出用画素１は、撮影光学系の射出瞳をｘ方向において分割する。

図３（ａ），（ｂ）には、撮像素子１０７の中央部に配置された２行×２列の画素であって、対角位置に配置された２つの焦点検出用画素１と別の対角位置に配置された２つの撮像用画素とを示している。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、輝度情報の主成分をなすＧ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。一方、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得するためのＲ画素もしくはＢ画素は多少の欠損が生じても画質劣化が認められにくい。そこで、本実施例では、ベイヤー配列における２行×２列の画素のうちＧ画素は撮像用画素として用い、Ｒ画素とＢ画素に相当する位置に焦点検出用画素１を配置している。このような２行×２列の画素を撮像素子１０７の全画素に対して所定の割合で離散的に配置している。図３（ａ）には、焦点検出用画素１をＳ_ＨＡとＳ_ＨＢで示している。

図３（ｂ）に示すマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、図２（ｂ）に示した撮像用画素のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤと同じものである。ただし、瞳分割を行うために、配線層ＣＬに形成された開口部ＯＰ_ＨＡ，ＯＰ_ＨＢはマイクロレンズＭＬの中心線に対してｘ方向にずれている。具体的には、焦点検出用画素Ｓ_ＨＡは、図３（ｂ）に示すように、その開口部ＯＰ_ＨＡがマイクロレンズＭＬの中心線に対して−ｘ方向（図中の右側）にずれているため、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち図中の左側の瞳領域ＥＰ_ＨＡを通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素Ｓ_ＨＢは、その開口部ＯＰ_ＨＢがマイクロレンズＭＬの中心線に対して＋ｘ方向（図中の左側）にずれているため、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち図中の右側の瞳領域ＥＰ_ＨＢを通過した光束を受光する。ＣＦ_Ｗは撮像用画素におけるカラーフィルタの代わりに配置された透明（白色）膜である。

ｘ方向に規則的に配列した複数の焦点検出用画素Ｓ_ＨＡで取得した像信号を像信号Ａとする。また、ｘ方向に規則的に配列した複数の焦点検出用画素Ｓ_ＨＢで取得した像信号を像信号Ｂとする。互いに対をなす像信号Ａと像信号Ｂの相対的なずれ量（位相差）から撮影光学系のデフォーカス量（以下、Ｄｅｆ量とも記す）を算出することができ、第３レンズ群１０５を該Ｄｅｆ量から算出された移動量だけ移動させることで、ＡＦを行うことができる。

図４（ａ）には、撮像素子１０７に設けられた第２の焦点検出用画素（以下、焦点検出用画素２という）を正面から見て示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した焦点検出用画素２をＣ−Ｃ線で切断したときの断面構造を示している。焦点検出用画素２も、撮影光学系の射出瞳をｘ方向において分割する。図４（ａ），（ｂ）には、撮像素子１０７の中央部に配置された２行×４列の焦点検出用画素２を示している。

図４（ｂ）に示すように、マイクロレンズＭＬは、２つに分割された光電変換部ＰＤＡ，ＰＤＢに対して１つずつ設けられている。１つのマイクロレンズＭＬと２分割された光電変換部ＰＤＡ，ＰＤＢとにより、図４（ａ）に示す２つの焦点検出用画素ＤＡ，ＤＢが構成される。

焦点検出用画素ＤＡは、図４（ｂ）に示すように、その光電変換部ＰＤＡがマイクロレンズＭＬの中心線に対して＋ｘ方向（図中の左側）にずれているため、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち図中の右側の瞳領域ＥＰ_ＤＡを通過した光束を受光する。一方、焦点検出用画素ＤＢは、その光電変換部ＰＤＢがマイクロレンズＭＬの中心線に対して−ｘ方向（図中の右側）にずれているため、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち図中の左側の瞳領域ＥＰ_ＤＢを通過した光束を受光する。ＣＦは撮像用画素におけるカラーフィルタの代わりに配置された透明（白色）膜である。

ｘ方向に規則的に配列した複数の焦点検出用画素ＤＡで取得した像信号を像信号Ａ′とする。また、ｘ方向に規則的に配列した複数の焦点検出用画素ＤＢで取得した像信号を像信号Ｂ′とする。互いに対をなす像信号Ａ′と像信号Ｂ′の相対的なずれ量（位相差）から撮影光学系のＤｅｆ量を算出することができ、第３レンズ群１０５を該Ｄｅｆ量から算出された移動量だけ移動させることで、ＡＦを行うことができる。
（動画撮像処理およびピント補正処理）
図５のフローチャートには、本実施例のデジタルカメラの動画撮像処理の流れを示している。この動画撮像処理は、カメラＣＰＵ１２１が、ＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラムである制御プログラムに従って実行する。

使用者によって不図示の撮像スタートスイッチが操作されると、ステップＳ００１にて動画撮像処理を開始する。この際、カメラＣＰＵ１２１は、カメラ通信回路１３５およびレンズ通信回路１３６を介して交換レンズ１３７内の不図示のレンズＣＰＵと通信を行い、交換レンズ１３７の状態を示すレンズ情報を取得する。さらに、カメラＣＰＵ１２１は、レンズＣＰＵから、ＡＦや撮像に必要な交換レンズ１３７の諸特性に関するデータを取得し、カメラ内メモリ１４４に保存する。

次にステップＳ００２では、カメラＣＰＵ１２１は、撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて撮像面位相差ＡＦにおける焦点検出を開始する。

そしてステップＳ００３では、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ００２での焦点検出の開始から所定時間Δｔの間、所定周期で各焦点検出領域にて得られる一対の像信号の位相差を算出し、該位相差からＤｅｆ量（焦点情報）であるＤｅｆ（ｐ，ｔ）を算出する。ここで、ｐはＤｅｆ量を算出した焦点検出領域の撮像画面内（撮像面上）での座標を示し、ｔは該Ｄｅｆ量を算出した時刻を示す。所定時間Δｔは、複数の焦点検出領域で算出されて蓄積されたＤｅｆ（ｐ，ｔ）のデータ数が、後述するＤｅｆ量補正処理にてＤｅｆ量を補正するために必要な数に到達する時間である。Ｄｅｆ量は、カメラ１３８が使用者の手振れ等によって光軸方向に動いた場合や被写体が風等の外力により又は自らカメラ１３８の光軸方向に動いた場合に変化する。こうして所定時間Δｔの間に所定周期で算出されたＤｅｆ（ｐ，ｔ）は、カメラ内メモリ１４４に記憶（蓄積）される。

次にステップＳ００４では、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ００２での焦点検出の開始から所定時間Δｔが経過したか否かを判定する。まだ所定時間Δｔが経過していない場合はステップＳ００３に戻って焦点検出（Ｄｅｆ（ｐ，ｔ）の算出と記憶）を続行する。一方、所定時間Δｔが経過した場合はステップＳ００５に進む。

なお、ステップＳ００４では、焦点検出が、Ｄｅｆ量補正処理にてＤｅｆ量を補正するために必要なＤｅｆ（ｐ，ｔ）のデータ数を取得可能な所定回数行われたか否かを判定してもよい。そして、焦点検出が（所定周期で）所定回数行われた場合、つまりは所定時間が経過した場合にステップＳ００５に進むようにしてもよい。

ステップＳ００５では、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ００３で複数の焦点検出領域にて算出および蓄積したＤｅｆ（ｐ，ｔ）のデータを用いてＤｅｆ量補正処理を行う。このＤｅｆ量補正処理については後述する。

次にステップＳ００６では、カメラＣＰＵ１２１は、主被写体に対応する焦点検出領域（第１の焦点検出領域）のＤｅｆ量であってＤｅｆ量補正処理により補正された又は補正されないままのＤｅｆ量から第３レンズ群１０５の移動量を算出する。そして、カメラＣＰＵ１２１は、該算出した移動量だけ第３レンズ群１０５を移動させる。ステップＳ００５でのＤｅｆ量補正処理とステップＳ００６での第３レンズ群１０５の移動処理によりピント補正処理が行われる。

図６のフローチャートには、ステップＳ００５で行われるＤｅｆ量補正処理の流れ（サブルーチン）を示している。

図６のステップＳ１０１では、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ００３で複数の焦点検出領域において算出および蓄積したＤｅｆ（ｐ，ｔ）を用いて、Ｄｅｆ量の補正が必要か否かを判定する。具体的には、カメラＣＰＵ１２１は、各焦点検出領域にて算出および蓄積したＤｅｆ（ｐ，ｔ）のピーク値Ｄｅｆ_ＭＡＸ（ｐ，ｔ）とボトム値Ｄｅｆ_ＭＩＮ（ｐ，ｔ）との差ＰＢ_ｐ＝Ｄｅｆ_ＭＡＸ（ｐ，ｔ）−Ｄｅｆ_ＭＩＮ（ｐ，ｔ）を算出する。そして、カメラＣＰＵ１２１は、該差ＰＢ_ｐが閾値Ｔｈ_ＰＢ以上か否かを判定する。

ＰＢ_ｐ＜Ｔｈ_ＰＢとなるのは、Ｄｅｆ量の変化が小さい場合かＤｅｆ量そのものが小さい（合焦状態に近い）場合である。この場合、カメラＣＰＵ１２１は、Ｄｅｆ量の補正は不要と判定して本サブルーチンを終了し、図５のステップＳ００６に進む。

一方、ＰＢ_ｐ≧Ｔｈ_ＰＢとなるのは、Ｄｅｆ量の変化が大きい場合である。この場合、カメラＣＰＵ１２１は、Ｄｅｆ量の補正が必要と判定してステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、カメラＣＰＵ１２１は、撮像画面内の複数の焦点検出領域において２つの焦点検出領域の組を全て作る。さらにカメラＣＰＵ１２１は、それぞれの組の２つの焦点検出領域にて算出および蓄積したＤｅｆ（ｐ，ｔ）とＤｅｆ（ｐ′，ｔ）との差であるΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′＝Ｄｅｆ（ｐ，ｔ）−Ｄｅｆ（ｐ′，ｔ）を算出する。例えば、図７（ａ）に示すように撮像画面内に３つの焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３が設けられている場合、カメラＣＰＵ１２１は、焦点検出領域ｐ１，ｐ２の組と、焦点検出領域ｐ１，ｐ３の組と、焦点検出領域ｐ２，ｐ３の組とを作る。そして、カメラＣＰＵ１２１は、ΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′として、ΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}，ΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}およびΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}を算出する。

次にステップＳ１０３では、カメラＣＰＵ１２１は、複数の焦点検出領域のうちＤｅｆ量の補正量（焦点情報補正量：以下、Ｄｅｆ補正量という）を算出するための焦点検出領域を選択する。具体的には、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ１０２で算出した各組の焦点検出領域でのＤｅｆ量の差ΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′が所定時間Δｔの間、継続して所定値である閾値Ｔｈ_ｄｅｆよりも小さいか否かを判定する。そして、複数の焦点検出領域のうちΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′が所定時間Δｔの間、継続して閾値Ｔｈ_ｄｅｆよりも小さい少なくとも２つの焦点検出領域（第２の焦点検出領域）を、Ｄｅｆ補正量を算出するための焦点検出領域として選択する。以下、これらＤｅｆ補正量を算出するための焦点検出領域を、補正量算出領域という。ΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′は、２つの第２の焦点検出領域で取得された第２の焦点情報間の差に相当する。

次にステップＳ１０４では、カメラＣＰＵ１２１は、ステップＳ１０３で選択された少なくとも２つの補正量算出領域のうち少なくとも１つの補正量算出領域でのＤｅｆ量（第２の焦点情報）からＤｅｆ補正量を算出する。そして、該Ｄｅｆ補正量を用いて主被写体に対応する焦点検出領域でのＤｅｆ量（第１の焦点情報）を補正する。いずれの補正量算出領域のＤｅｆ量も同じである場合はそれらのうち１つを用いて、それぞれの補正量算出領域のＤｅｆ量が異なる場合はそれらの平均値を用いる等してＤｅｆ補正量を算出する。Ｄｅｆ補正量の算出は、補正量算出領域における任意の時間ｔと時間ｔ＋１におけるＤｅｆ量の変化量であるΔＤｅｆ_{ｔ→ｔ＋１}＝Ｄｅｆ（ｐ，ｔ＋１）−Ｄｅｆ（ｐ，ｔ）を算出することで行い、この算出されたΔＤｅｆ_{ｔ→ｔ＋１}をＤｅｆ補正量とする。

図７（ａ），（ｄ）には、互いに異なるシーンを撮像する際の撮像画面内に３つの焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３が設けられている様子を示す。図７（ａ）において、焦点検出領域（第１の焦点検出領域）ｐ１は主被写体である可動物体としての花に重なり、他の焦点検出領域（第２の焦点検出領域）ｐ２，ｐ３は固定物体である塀に重なっている。一方、図７（ｄ）において、焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３はいずれも主被写体となり得る可動物体である花に重なっている。図７（ｂ），（ｅ）にはそれぞれ、図７（ａ），（ｄ）に示したシーンに対して３つの焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３で算出されたＤｅｆ（ｐ，ｔ）（ｐ＝ｐ１，ｐ２，ｐ３）の時間変化を示している。また、図７（ｃ），（ｆ）にはそれぞれ、図７（ｂ），（ｅ）に示したＤｅｆ（ｐ，ｔ）とＤｅｆ（ｐ′，ｔ）（ｐ，ｐ′＝ｐ１，ｐ２，ｐ３）との差ΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}，ΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}およびΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}を示している。
図７（ｃ）に示すΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}，ΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}およびΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}のうち所定時間Δｔの期間中に継続して閾値Ｔｈ_ｄｅｆよりも小さいのは、ΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}である。ΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}およびΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}は、Δｔの期間内（所定時間内）に何度か閾値Ｔｈ_ｄｅｆ以上（所定値以上）となる。このため、カメラＣＰＵ１２１は、補正量算出領域としてｐ２とｐ３を選択する。そして、これらｐ２とｐ３でのＤｅｆ量（第２の焦点情報）であるＤｅｆ（ｐ２，ｔ）とＤｅｆ（ｐ３，ｔ）のうち少なくとも一方を用いて、主被写体に対応する焦点検出領域ｐ１でのＤｅｆ量（第１の焦点情報）を補正するためのＤｅｆ補正量を算出する。

前述したように、図７（ａ）に示したシーンにおいては、焦点検出領域ｐ２，ｐ３は固定物体（塀）に重なっているため、Ｄｅｆ（ｐ２，ｔ）とＤｅｆ（ｐ３，ｔ）の変化はカメラ１３８の動きのみに起因するものである。一方、焦点検出領域ｐ１は風等によって動く可動物体（花）に重なっているため、Ｄｅｆ（ｐ１，ｔ）の変化はカメラ１３８の動きだけでなく可動物体の動きによるものも含んでいる。このため、ΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}とΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}が閾値Ｔｈ_ｄｅｆ以上であり、かつΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}が閾値Ｔｈ_ｄｅｆより小さい場合においては、Ｄｅｆ（ｐ１，ｔ）の変化はカメラ１３８の動きと可動物体の動きとによって生じたものとみなすことができる。

そして、この場合に、Ｄｅｆ（ｐ２，ｔ）とＤｅｆ（ｐ３，ｔ）のうち少なくとも１つを用いて、カメラ１３８の動きに対応したＤｅｆ補正量を算出し、該Ｄｅｆ補正量によりＤｅｆ（ｐ１，ｔ）を補正する。これにより、主被写体に対応する焦点検出領域ｐ１でのカメラ１３８の動きを反映した補正後のＤｅｆ量が得られる一方、該補正後のＤｅｆ量に主被写体の動きを反映しないようにすることができる。これにより、使用者が意図しないカメラ１３８の動きによるピント変動は補正し、主被写体の動きによるピント変動は補正しないようにすることができる。したがって、常に主被写体の動きに追従してピント補正（フォーカス制御）を行うことによる画像の品位の低下を回避しつつ良好な動画撮像を行うことができる。

これに対して、図７（ｄ）に示すようにいずれの焦点検出領域ｐ１，ｐ２，ｐ３も可動物体である花に重なり、それらの花が風等で動いている場合は、図７（ｅ）に示すようにＤｅｆ（ｐ，ｔ）（ｐ＝ｐ１，ｐ２，ｐ３）の変化が大きく、かつ規則性がほとんどない。したがって、図７（ｆ）に示すΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}，ΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}およびΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}のいずれも、所定時間Δｔの期間中、閾値Ｔｈ_ｄｅｆ以上となる。このような場合は、補正量算出領域がないものとしてＤｅｆ補正量の算出およびＤｅｆ量の補正は行わない。これにより、Ｄｅｆ量の補正に主被写体の動きを反映しないようにすることができるので、画像の品位を損なわずに良好な動画撮像を行うことができる。

なお、図６に示したステップＳ１０３において、カメラＣＰＵ１２１は、ΔＤｅｆ_ｐ−ｐ′が所定時間Δｔの間、継続して閾値Ｔｈ_ｄｅｆ「以下」か否かを判定してもよい。そして、図７（ａ）〜（ｃ）に示す例において、ΔＤｅｆ_{ｐ２−ｐ１}とΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ１}が閾値Ｔｈ_ｄｅｆ「より」大きく、かつΔＤｅｆ_{ｐ３−ｐ２}が閾値Ｔｈ_ｄｅｆ「以下」（所定値以下）の場合に、Ｄｅｆ補正量の算出とＤｅｆ量の補正を行うようにしてもよい。また、カメラ１３８の動きに対応してＤｅｆ量を補正し、主被写体の動きに対応したＤｅｆ量の補正を行わないようにするための判定および計算方法としては、上述した方法に限らず、様々な方法を用いてもよい。

また、上記実施例ではレンズ交換型のカメラについて説明したが、レンズ一体型のカメラやビデオカメラ等の撮像装置においても上記実施例にて説明したピント補正処理を適用することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

動画撮像において良好なピント補正を行うことができるデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置を提供できる。

１０７ 撮像素子
１２１ カメラＣＰＵ
ｐ１，ｐ２，ｐ３ 焦点検出領域

Claims (4)

1. 撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置であって、
   撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて、前記撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を取得する焦点情報取得手段と、
   前記複数の焦点検出領域のうち選択された第１の焦点検出領域において取得された前記焦点情報に基づいて前記撮影光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有し、
   前記フォーカス制御手段は、前記複数の焦点検出領域のうち前記第１の焦点検出領域とは異なる第２の焦点検出領域において取得された前記焦点情報を用いて、該撮像装置の動きに対応する焦点情報補正量を求め、該焦点情報補正量を用いて前記第１の焦点検出領域にて取得された前記焦点情報を補正することを特徴とする撮像装置。
2. 前記フォーカス制御手段は、
   少なくとも２つの前記第２の焦点検出領域においてそれぞれ取得された前記焦点情報間の差が所定時間の間、継続して所定値より小さく、かつ前記第１の焦点検出領域において取得された前記焦点情報と前記第２の焦点検出領域において取得された前記焦点情報との差が前記所定時間内において前記所定値以上になった場合に、前記少なくとも２つの第２の焦点検出領域のうち少なくとも１つにおいて取得された前記焦点情報の変化量を用いて前記焦点情報補正量を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記フォーカス制御手段は、少なくとも２つの前記第２の焦点検出領域においてそれぞれ取得された前記焦点情報間の差が所定時間の間、継続して所定値以下であり、かつ前記第１の焦点検出領域において取得された前記焦点情報と前記第２の焦点検出領域において取得された前記焦点情報との差が前記所定時間内において前記所定値より大きくなった場合に、前記少なくとも２つの第２の焦点検出領域のうち少なくとも１つにおいて取得された前記焦点情報の変化量を用いて前記焦点情報補正量を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置のコンピュータに、
   撮像画面内に設けられた複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて、前記撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を取得させるステップと、
   前記複数の焦点検出領域のうち選択された第１の焦点検出領域において取得された前記焦点情報に基づいて前記撮影光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを含む処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記フォーカス制御ステップにおいて、前記コンピュータに、前記複数の焦点検出領域のうち前記第１の焦点検出領域とは異なる第２の焦点検出領域において取得された前記焦点情報を用いて、該撮像装置の動きに対応する焦点情報補正量を求めさせ、該焦点情報補正量を用いて前記第１の焦点検出領域にて取得された前記焦点情報を補正させることを特徴とする撮像装置の制御プログラム。