JP2015060047A - 撮像装置及び焦点検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手ぶれ等による像ぶれを低減させるためにレンズを駆動しているときのＡＦ制御を高い精度で行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像光学系１０１により結像された光学像を撮像素子１０４により画像信号に変換する撮像装置において、ぶれ検出部１０７により検出された撮像装置の像ぶれを第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３を駆動して低減させる。光学条件判定１０９が第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性及び位置情報とＡＦ枠情報とからＡＦ枠における撮像光学系１０１の光学特性の変化量を算出し、算出した光学特性の変化量に基づき撮像光学系１０１がＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあるか否かを判定し、撮像光学系１０１がＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあるとき、システム制御部１０６がＡＦ枠情報に基づき合焦動作を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、撮影者の手ぶれ等による像ぶれを低減可能な撮像装置に関し、特に、像ぶれを低減させているときのＡＦ（オートフォーカス）動作における合焦精度を高める技術に関する。

コンパクトデジタルカメラやデジタル一眼レフレックスカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置では、撮影者の手ぶれ等に起因して像ぶれが発生してしまうという問題がある。近年、これらの撮像装置の多くは、像ぶれを軽減するための手ぶれ補正機構を搭載している。手ぶれ補正機構として、例えば、被写体の結像に用いられる複数のレンズのうちの一部のレンズを手ぶれによる撮像装置のぶれ量に基づいて駆動させることにより、像ぶれを軽減させる機構が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、像ぶれを低減させるためのレンズの駆動範囲を大きく超えてしまうような手ぶれが生じた場合、上記特許文献１の技術では像ぶれの軽減効果は得られ難く、像ぶれが生じた状態でＡＦ（オートフォーカス）を行った場合、合焦精度が低下するおそれがある。そこで、撮影前の合焦位置を検出する一連のＡＦ合焦サーチ動作を手ぶれ量に応じて制御することで、手ぶれによる誤合焦を低減させる撮像装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−２４９２７６号公報 特開２００８−１０７６６５号公報

上記特許文献１に記載された技術のように、一部のレンズの光軸をシフト駆動させて結像位置をシフトさせることにより、手ぶれ等によって発生する像ぶれを軽減させた場合、レンズの光学特性がシフトしてしまう場合がある。特に、ＡＦ動作等の合焦動作を行う場合、レンズの光学特性のうちで特に合焦に影響を及ぼす光学特性の変化が生じてしまうと、適切な合焦或いはＡＦ動作を行うことが困難になる場合がある。

また、上記特許文献２に記載された技術では、単に手ぶれ量（即ち、撮像装置のぶれ量）に応じて合焦動作を制御するため、レンズの光学特性に変化が生じるということを加味すると、適切に合焦位置を検出することができていない可能性がある。

本発明は、手ぶれ等による像ぶれを低減させるためにレンズを駆動しているときのＡＦ制御を高い精度で行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、撮像光学系により結像された光学像を撮像素子により画像信号に変換する撮像装置であって、前記撮像装置のぶれ情報を検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段が検出した前記撮像装置のぶれ情報に基づき、前記撮像光学系を構成する少なくとも１つ以上の光学部材を駆動させる駆動手段と、被写体までのＡＦを行い、ＡＦ枠情報を算出するＡＦ手段と、前記被写体に対する前記撮像光学系の合焦を行う合焦手段と、前記駆動手段により駆動された前記少なくとも１つ以上の光学部材の光学特性及び位置情報と、前記ＡＦ手段により求められたＡＦ枠情報とから前記ＡＦ枠における前記撮像光学系の光学特性の変化量を算出し、算出した前記光学特性の変化量に基づき前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定されたときに、前記ＡＦ手段が算出したＡＦ枠情報に基づき前記合焦手段による合焦を行う制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮像光学系を構成するレンズを駆動させるときに、レンズの収差による画質劣化がＡＦ制御に及ぼす影響が低減されるように、手ぶれ等の撮像装置のぶれに応じてレンズを駆動する。これにより、撮像光学系の光学条件が変化した場合でも、高い精度でＡＦ制御を行うことができるようになり、ピンぼけのない画像を得ることができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るＡＦ処理のフローチャートである。 図１の撮像装置が備える第１のぶれ補正レンズの光学特性を示す図である。 図１の撮像装置が備える第２のぶれ補正レンズの光学特性を示す図である。 第１の撮像装置において第１のぶれ補正レンズが傾いたときの結像面の変化の様子を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＡＦ処理のフローチャートである。 撮像装置の撮像光学系において、無限遠点光源からの光束が理想光学系により一点に集光される様子を示す図である。 撮像装置の撮像光学系において、光軸上の物点からの光束が理想光学系の後方で像点を結ぶ様子を示す図である。 撮像装置の撮像光学系における像面湾曲収差のＦ値依存の傾向を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。図１に示す撮像装置は、具体的には、撮像素子による光電変換を用いて画像を取得するコンパクトデジタルカメラやデジタル一眼レフレックスカメラ、デジタルビデオカメラ等（以下「デジタルカメラ等」という）である。

撮像装置は、撮像光学系１０１、撮像素子１０４、画像信号処理部１０５、システム制御部１０６、ぶれ検出部１０７、ＡＦ部１０８、光学条件判定部１０９、光学系制御部１１０及びミラー１１１を備える。

被写体の光学像を形成する撮像光学系１０１は、第１のぶれ補正レンズ１０２と、第２のぶれ補正レンズ１０３と、不図示のフォーカスレンズ及びズームレンズを有する。なお、撮像光学系１０１は、結像に用いられる光学部材等を更に有する場合もあるが、それらは本発明の中心となるものではないため、説明を省略する。

撮像光学系１０１を通じて撮像素子１０４に結像された被写体の光学像は、撮像素子１０４（例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ）によって画像信号に変換される。そして、撮像素子１０４から出力される画像信号（アナログ電気信号）は、画像信号処理部１０５へ送られる。画像信号処理部１０５は、受信した画像信号に、Ａ／Ｄ変換、ホワイトバランス調整、色（輝度・色差信号）変換、γ補正等を施す。こうして画像信号処理部１０５で得られた静止画像や動画像は、記憶媒体（不図示）に記憶される。

ぶれ検出部１０７は、例えば、角速度センサであって、撮像装置の動きに関する情報を検出し、撮像装置の動きによって生じる３軸（ヨー、ロール、ピッチ）周りの角速度を検出し、検出結果をぶれ情報としてシステム制御部１０６に出力する。システム制御部１０６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されるマイクロコンピュータであり，撮像装置全体の動作を制御する。例えば、システム制御部１０６は、ぶれ検出部１０７からのぶれ情報に基づいて、撮像光学系１０１を駆動させるために必要な駆動情報を光学系制御部１１０へ提供する。光学系制御部１１０は、システム制御部１０６から受け取った駆動情報に基づいて、撮像光学系１０１の駆動に必要な駆動信号を撮像光学系１０１の駆動系（不図示）へ供給する。

撮像光学系１０１を通る撮影光束（被写体からの反射光）の一部は、ミラー１１１によってＡＦ部１０８へ導かれる。ＡＦ部１０８は、予め定められたタイミングで、ＴＴＬ２次結像位相差検出方式により被写体（ＡＦ枠，ＡＦ領域）までの距離を測定する。ＡＦ部１０８は、コリメートレンズ及びセパレートレンズにより射出瞳を分割し、各光束を再び結像させ、その２像間の距離により被写体までの距離を算出し、その結果（ＡＦ枠情報）をシステム制御部１０６へ送る。

光学条件判定部１０９は、ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件に撮像光学系１０１があるか否かを判定する。光学条件判定部１０９は、システム制御部１０６から送られてくる第１のぶれ補正レンズ１０２と第２のぶれ補正レンズ１０３に関する光学特性及びレンズ位置情報と、ＡＦ枠情報とに基づき、この判定を行う。この判定結果はＡＦ部１０８へ送られ、ＡＦ部１０８は判定結果に基づいて、被写体までの距離を算出する。

図２は、第１実施形態に係るＡＦ処理のフローチャートである。図２に示す各処理は、システム制御部１０６が直接に実行し、又は、システム制御部１０６の制御下にある各部がシステム制御部１０６からの指令に従って実行する。システム制御部１０６における各種の演算処理は、ＣＰＵがＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、実現される。

先ず、ステップＳ２０１において、ぶれ検出部１０７が撮像装置のぶれ量を検出し、その検出結果をぶれ情報としてシステム制御部１０６へ送る。すると、ステップＳ２０２において、システム制御部１０６は、受信したぶれ情報に基づき、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の駆動量を決定する。

ステップＳ２０２では、システム制御部１０６は、ぶれ検出部１０７から得たぶれ情報と撮像光学系１０１の現在の焦点距離とに基づき、撮像装置のぶれに起因する像ずれを低減させるように撮像光学系１０１を駆動すべく、駆動情報を光学系制御部１１０に送る。ここでは、光軸に垂直な平面内で近似される像の撮像装置のぶれに起因した移動量に対して像ずれが生じる前の像位置に合わせるべく、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光軸をシフトさせることで像ずれを軽減させるものとする。システム制御部１０６の制御下で、光学系制御部１１０から第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の駆動系（不図示）へ、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光軸をシフトさせるための駆動信号が送られる。

続くステップＳ２０３において、光学条件判定部１０９が、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学条件及びレンズ位置情報とＡＦ枠情報とに基づき、ＡＦ枠における光学特性の変化量（像面湾曲収差の量；ＣＯＦ１）を算出する。

図３は、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学特性を示す図であり、光学特性として像面湾曲収差が示されている。図３の横軸には、理想結像面からの光軸方向の距離が取られており、縦軸には結像面における像高が取られている。なお、理想結像面は、撮像光学系１０１の構造により決まる。

グラフ３０１は、両軸の交わる点を基準として、各像高位置における理想結像面からのずれ量を正負で表したものである。なお、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学特性は、撮像装置の記憶部（不図示）に予め格納されており、システム制御部１０６により読出可能となっているか又はシステム制御部１０６に記憶されている。図３には、ＡＦ枠位置３０２が、像面内位置に換算した位置で示されている。光学条件判定部１０９は、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学特性及びレンズ位置情報とＡＦ枠情報とから、ＡＦ枠位置３０２における光学特性の変化量である像面湾曲収差の量“ＣＯＦ１”を算出する。

その後、ステップＳ２０４において、光学条件判定部１０９が、第２のぶれ補正レンズ１０３の光学条件及びレンズ位置情報とＡＦ枠情報とに基づき、ＡＦ枠における光学特性の変化量（像面湾曲収差の量；ＣＯＦ２）を算出する。

図４は、第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性を示す図であり、図３と同様に、光学特性として像面湾曲収差が示されている。図４の横軸には、理想結像面からの光軸方向の距離が取られており、縦軸には結像面における像高が取られている。グラフ４０１は、両軸の交わる点を基準として、各像高位置における理想結像面からのずれ量を正負で表したものである。なお、第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性は、ステップＳ２０３で述べたように、撮像装置の記憶部（不図示）に予め格納されており、システム制御部１０６により読出可能となっているか又はシステム制御部１０６に記憶されている。図４には、ＡＦ枠位置４０２が、像面内位置に換算した位置で示されている。光学条件判定部１０９は、第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性及びレンズ位置情報とＡＦ枠情報から、ＡＦ枠位置４０２における光学特性の変化量である像面湾曲収差の量“ＣＯＦ２”を算出する。

次に、ステップＳ２０５において、光学条件判定部１０９は、ステップＳ２０３，Ｓ２０４で求めたＣＯＦ１，ＣＯＦ２に基づき、ＡＦ可能な光学条件にあるか否かを判定する。この判定は、予め決められた閾値Ｔｈを用い、ＣＯＦ１及びＣＯＦ２が閾値Ｔｈの範囲内に収まっているか否かにより行われる。閾値Ｔｈは、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性の変化（本実施形態では、像面湾曲収差の変化）がＡＦ結果に大きな影響を及ぼさない範囲で予め決められており、記憶部（不図示）又はシステム制御部１０６に格納されている。閾値Ｔｈは、システム制御部１０６により光学条件判定部１０９に送られる。

光学条件判定部１０９の判定結果に基づき、システム制御部１０６は、ＣＯＦ１及びＣＯＦ２が共に閾値Ｔｈ以下である場合（Ｓ２０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０６へ進める。また、ＣＯＦ１及びＣＯＦ２が共に閾値Ｔｈ以下でない場合（Ｓ２０５でＮＯ）、本処理を終了させる。

ステップＳ２０６では、ＡＦ部１０８がＡＦ演算を実行する。ＡＦ部１０８は、被写体までの距離を一般的な２次結像位相差検出方式により算出する。つまり、撮像光学系１０１を通る撮影光束は、コリメートレンズ及びセパレートレンズを用いて、射出瞳を分割するように光束分離される。分離された光束は、光電変換素子を備えたセンサ上に２つの像を２次結像させ、センサから得られる結像情報を含む信号に含まれる２つの像の像間距離に基づき、三角測量の原理で被写体までの距離が算出される。なお、２つの像間の距離を、システム制御部１０６から送られてくるＡＦ枠情報に対応した領域について算出することにより、ＡＦしたい領域（ピントを合わせたい領域）における被写体までの距離を算出することができる。算出された被写体までの距離は、ＡＦ結果として、ＡＦ部１０８からシステム制御部１０６に送られる。

続くステップＳ２０７において、システム制御部１０６は、ＡＦ部１０８から送られてきたＡＦ結果に基づき、撮像光学系１０１を構成するフォーカスレンズ（不図示）を駆動するための駆動情報を光学系制御部１１０へ送る。これによりフォーカスレンズが駆動され、被写体に対する合焦（焦点検出）が行われる。これにより、本処理は終了となる。

以上の説明の通り、撮像装置では、ぶれ検出部１０７によって得られたぶれ情報に基づいて駆動される第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３によって、ＡＦ枠における光学特性が変化する。そこで、本実施形態では、光学条件判定部１０９に、光学特性の変化量に基づいて現在の撮像光学系１０１の状態がＡＦに適しているかを判定させている。これにより、不適切な光学条件下（ＡＦを行うにあたってＡＦ結果に影響を及ぼしてしまうような光学条件下）において誤ってＡＦを行ってしまうことによる、ＡＦ誤動作を低減させることができる。

なお、上記実施形態では、ステップＳ２０５において、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学特性の変化量（ＣＯＦ１）及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性の変化量（ＣＯＦ２）が予め定められた閾値Ｔｈ以内であるかを判定した。しかし、これに限定されず、同様の効果を得る別の判定方法を用いてもよい。例えば、第１のぶれ補正レンズ１０２の光学特性の変化量（ＣＯＦ１）と第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性の変化量（ＣＯＦ２）を加算した値が予め決められた閾値以内であるかを判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ステップＳ２０６において、ＡＦ部１０８は、ＴＴＬ２次結像位相差検出方式によるＡＦを行うとしたが、ＡＦ方法はこれに限定されるものではなく、デジタルカメラ等で用いられるコントラスト検出方式を用いてもよい。なお、コントラスト検出方式では、入力信号である画像信号に対してハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等の空間フィルタ処理を施し、コントラスト値を算出する。そして、ＡＦ枠における被写体のコントラスト値が常に最大値となるようにフォーカスレンズを繰り出すことにより、高精度に被写体に対してＡＦ動作を行う。

コントラスト検出方式にとっても、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性の変動によって結像の状態が変化することは、フォーカシングの誤動作の原因となる。よって、コントラスト検出方式を用いる場合でも、第１のぶれ補正レンズ１０２と第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性の変化量を光学条件判定部１０９で判定することにより、精度よくＡＦを行うことができる。

さらに、上記実施形態では、ステップＳ２０５，Ｓ２０６において、光学条件判定部１０９の判定の結果、ＡＦ可能と判定されたときにＡＦを行うとした。しかし、これに限定されず、例えば、ステップＳ２０５の判定結果にかかわらずにＡＦを行っておき、ＡＦ可能と判定されたときにＡＦ結果を用い、ＡＦ不可と判定されたときにＡＦ結果を放棄するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、手ぶれによる像ぶれを補正するために、撮像光学系１０１は第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３を構成に含み、それぞれの光学特性の変化量からＡＦ可能か否かの判定を行うとした。しかし、このような構成に限定されず、撮像光学系１０１が手ぶれによる像ぶれを補正するために１つの光学部材（例えば、第１のぶれ補正レンズ１０２のみ）を有する構成であっても、ステップＳ２０５，２０６の処理を同様に用いることができる。即ち、本実施形態の特徴は、撮像光学系１０１を構成する像ぶれ補正用の光学部材についての、ぶれ検出部１０７で検出されたぶれ情報に基づく光学特性の変化量に基づいてＡＦ可能か否かを判定し、ＡＦ動作を行う（又は既に行ったＡＦ結果を参照する）ものである。よって、ぶれ補正レンズを１つしか含まない構成であっても、上記実施形態と同様の処理を行うことにより、同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、光学特性として像面湾曲収差の変化量を取り上げた。但し、これに限定されることなく、例えば、ぶれ補正レンズの駆動により光軸が傾いてしまうような場合でも同様に適用することが可能である。

図５は、第１のぶれ補正レンズ１０２が傾いてしまったときの結像面の変化の様子を模式的に示す図である。図５の横軸には、理想結像面からの光軸方向の距離を取っており、縦軸には、画角垂直方向を取っている。第１のぶれ補正レンズ１０２の光軸が、光軸を含み、且つ、光軸を通り画角垂直方向の軸を含む平面内において傾いたときの結像面が、結像面５０１として示されている。この場合、ＡＦ部１０８のＡＦ枠における被写体が理想結像面から離れた位置に結像することとなり、この状態でＡＦを行うと誤差が生じてしまうため、結像面の位置の変化量を予め定められた閾値と比較して、ＡＦ可否の判定を行う構成とする。これにより、上記実施形態と同じ効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、光学特性の変化量を予め決められた閾値Ｔｈと比較することによりＡＦ可能か否かの判定を行った（ステップＳ２０５）。これに対して、第２実施形態では、ステップＳ２０５に代えて、ＡＦ可能か否かの判定の精度を更に高める判定方法を採用する。

図６は、第２実施形態に係るＡＦ処理のフローチャートである。図６のフローチャートでは、図２のフローチャートの処理と同じ処理については、同じステップ番号（Ｓ２０１〜Ｓ２０４，Ｓ２０６，Ｓ２０７）を付して、ここでの説明を省略する。

図２のフローチャートのステップＳ２０５に代えて実施するステップＳ６０１では、光学条件判定部１０９は、ＡＦ枠内の光学特性の変化量が焦点深度内に位置しているか否かを判定する。つまり、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の駆動により生じた光学特性の変化が、人が見てピントが合っていると感じる範囲内か否かを判定する。これにより、被写体に対してフォーカスレンズの位置を寸分の狂いもなく合わせることはできなくとも、実質的に得られる画像信号（より厳密には、画像信号を所定のフォーマットに変換した後の画像信号）として、ピントの合っている画像が得ることができる。

ＡＦ枠内の光学特性の変化量が焦点深度内に位置しているか否かを判定するための焦点深度の計算方法について、以下に説明する。図７は、撮像装置において、無限遠点光源からの光束が理想光学系により一点に集光される様子を示す図である。光軸７０１は理想光学系の光軸であり、主面７０２は理想光学系の主面であり、主点７０３は光軸と主面が交わる点であり、焦点７０４は無限遠点光源からの光束が理想光学系により集光して形成される焦点である。このとき、レンズのＦ値は、下記数１式の通りに定義される。数１式において、“Ｄ”は理想光学系の有効口径であり、“ｆ”は主点から焦点までの距離（焦点距離）である。

図７の位置関係からＦ値を記述し直すと、下記数２式の通りとなる。数２式において、“θ”は、無限遠点光源からの光束が焦点に集光されるときの頂角である。

図８は、光軸上の物点８０１からの光束が理想光学系の後方で像点８０２を結ぶ様子を示す図である。光軸上の物点８０１から出た光束が像点８０２に集光するときの頂角を“φ”とすると、像点より“ｘ”だけ後方における位置での光束の径“ｄ”は、下記数３式で与えられる。

一般的に、デジタルカメラ等の撮像光学系では、マクロレンズ等の特殊なレンズである場合を除いて、最大撮影倍率は低く設計されており、焦点距離と像距離とが近接した値となっているため、θ≒φ、とみなすことができる。また、Ｆ値は、一般的にＦ＝２〜２２の範囲で使われることから、θもφも十分小さいとみなすことができる。これらの関係から、下記数４式が得られる。

なお、θとφが共に十分小さいとは、例えば、理想結像系で考えたとき、Ｆ＝２ではθとφは約３％の差となり、Ｆ＝５．６ではθとφは僅か０．４％の差となることを指す。一般的なデジタルカメラで使用されるＦ値の範囲では、上記数４式による近似は現実的である。上記数２式及び数３式を数４式によりまとめると、下記数５式が得られる。

撮像光学系１０１で決定される像円の径から求められる許容錯乱円を“ｄｍａｘ”とすると、片側の焦点深度“ｘｍａｘ”は、数５式から下記数６式の通りに求められる。

ここで、許容錯乱円ｄｍａｘは、撮像光学系１０１の像円の径と撮像素子１０４のサイズに基づき、撮像装置の設計の際に一意に決定されるものであり、ピントが合っているとみなせる最大の光束径である。よって、像点８０２を中心に光軸方向に前後ｘｍａｘまでの距離（＝焦点深度２ｘｍａｘ）以内に像点がずれても、ピントが合っているとみなすことができる。

従って、ステップＳ６０１では、ステップＳ２０３，Ｓ２０４で求めたＡＦ枠における光学特性の変化量ＣＯＦ１，ＣＯＦ２の合算量（つまり、結像位置の理想結像面からのズレ量）が焦点深度２ｘｍａｘに入っているか否かが判定される。ＣＯＦ１とＣＯＦ２の合算量が焦点深度２ｘｍａｘに入っている場合（Ｓ６０１でＹＥＳ）、処理はステップＳ２０６へ進められ、ＡＦが実施されることとなる。一方、ＣＯＦ１とＣＯＦ２の合算量が焦点深度２ｘｍａｘに入っていない場合（Ｓ６０１でＮＯ）、ＡＦ結果に基づいて撮像光学系１０１の構成するフォーカスレンズを駆動してＡＦ枠内の被写体にピントを合わせたつもりでも、ピントが合っていないこととなる。そのため、ＡＦ部１０８に対するＡＦ動作は許可されず、本処理は終了となる。

上記説明の通り、本実施形態では、撮像光学系１０１を構成する第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の駆動によって光学特性が変化した場合でも、精度よくＡＦを行い、厳密に合焦条件の判定を行うことができる。

なお、本実施形態で取り上げた像面湾曲収差は、撮像光学系１０１を構成する不図示の絞り（アイリス）の状態によって、特性が変化することが知られている。図９は、像面湾曲収差のＦ値依存の傾向を模式的に示す図である。曲線９０１は、Ｆ値がＦ＝２のときの像面湾曲収差の変化の様子を示しており、曲線９０２は、Ｆ値がＦ＝５．６のときの像面湾曲収差の様子を示している。このように、撮像光学系１０１の絞りの状態によって光学特性が変わる場合には、第１のぶれ補正レンズ１０２及び第２のぶれ補正レンズ１０３の光学特性をＦ値と絞りの状態毎に、例えば、記憶部（不図示）記憶しておく。そして、ステップＳ６０１の判定では、撮像装置で設定されているＦ値と絞りの状態に基づき、記憶部に記憶された像面湾曲収差の変化に関するデータを参照する。これにより、ＡＦ可能か否かの判定を精度よく行うことができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明に係る撮像装置として、コンパクトデジタルカメラ等を取り上げたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、撮像素子を用いて撮影を行う機能を有する電子機器、例えば、カメラ付き携帯電話（スマートフォン）、カメラ付きゲーム機、カメラ付きパーソナルコンピュータ（タブレットコンピュータ）等にも適用が可能である。

本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１０１ 撮像光学系
１０２ 第１のぶれ補正レンズ
１０３ 第２のぶれ補正レンズ
１０４ 撮像素子
１０５ 画像信号処理部
１０６ システム制御部
１０７ ぶれ検出部
１０８ ＡＦ部
１０９ 光学条件判定部
１１０ 光学系制御部

Claims (12)

1. 撮像光学系により結像された光学像を撮像素子により画像信号に変換する撮像装置であって、
   前記撮像装置のぶれ情報を検出するぶれ検出手段と、
   前記ぶれ検出手段が検出した前記撮像装置のぶれ情報に基づき、前記撮像光学系を構成する少なくとも１つ以上の光学部材を駆動させる駆動手段と、
   被写体までのＡＦを行い、ＡＦ枠情報を算出するＡＦ手段と、
   前記被写体に対する前記撮像光学系の合焦を行う合焦手段と、
   前記駆動手段により駆動された前記少なくとも１つ以上の光学部材の光学特性及び位置情報と、前記ＡＦ手段により求められたＡＦ枠情報とから前記ＡＦ枠における前記撮像光学系の光学特性の変化量を算出し、算出した前記光学特性の変化量に基づき前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定されたときに、前記ＡＦ手段が算出したＡＦ枠情報に基づき前記合焦手段による合焦を行う制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学特性は、ＡＦ枠における像面湾曲収差であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光学特性とは、前記撮像光学系の構造により決定される結像面の変化であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記光学特性は、予め前記制御手段に記憶されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記光学特性を記憶する記憶手段を備え、
   前記制御手段は前記記憶手段から前記光学特性を読み出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記ＡＦ手段は、前記撮像光学系を通る光に基づき、２次結像位相差検出方式により前記ＡＦ枠情報を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記ＡＦ手段は、前記撮像素子から出力される画像信号からコントラスト値を算出し、
   前記合焦手段は、前記コントラスト値が常に最大値となるように前記撮像光学系を構成するフォーカスレンズを制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記ＡＦ手段は、予め決められたタイミングで前記ＡＦ枠情報を算出し、
   前記制御手段は、前記判定手段により前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定されたときの前記ＡＦ枠情報を使用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記ＡＦ手段は、前記判定手段により前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定されたときに、前記ＡＦ枠情報を算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記判定手段は、前記少なくとも１つ以上の光学部材の駆動によって生じる前記光学特性の変化量が予め定められた閾値以下であるときに、前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記判定手段は、前記少なくとも１つ以上の光学部材の駆動によって生じる前記光学特性の変化量が焦点深度内に収まっているときに、前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 撮像光学系により結像された光学像を撮像素子により画像信号に変換する撮像装置における焦点検出方法であって、
    被写体までのＡＦを行い、ＡＦ枠情報を算出するＡＦステップと、
    前記撮像装置のぶれ情報を検出するぶれ検出ステップと、
    前記ぶれ検出ステップで検出された前記撮像装置のぶれ情報に基づき、前記撮像光学系を構成する少なくとも１つ以上の光学部材を駆動させる駆動ステップと、
    前記駆動ステップにより駆動された前記少なくとも１つ以上の光学部材の光学特性及び位置情報と、前記ＡＦステップにより求められたＡＦ枠情報とに基づいて前記ＡＦ枠における前記撮像光学系の光学特性の変化量を算出し、算出した前記光学特性の変化量に基づき前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより前記撮像光学系が前記ＡＦ枠に対してＡＦ可能な光学条件にあると判定されたときに、前記ＡＦステップを実行し、算出されたＡＦ枠情報に基づき前記被写体に対する前記撮像光学系の合焦を行う制御ステップとを有することを特徴とする焦点検出方法。