JP2016122210A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点状態を良好に検出することができる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】画像から特定の被写体を特定する特定部２１と、画像の第１領域における光学系の結像面と撮像素子の撮像面とのずれ量を検出する第１検出部２１と、画像の第１領域および第１領域以外の第２領域における被写体を撮像素子に結像させる焦点調節光学系の位置を検出する第２検出部２１と、特定の被写体が特定されない場合、第１領域を焦点調節光学系３２の位置を検出する領域とし、焦点調節光学系３２を移動させながら第１検出部および第２検出部により焦点調節光学系３２の位置を検出させ、特定の被写体が第１領域において特定されている場合、第１検出部２１または第２検出部２１により焦点調節光学系３２の位置を検出させ、特定の被写体が第２領域において特定されている場合、第２検出部２１により焦点調節光学系３２の位置を検出させる。
【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、撮影画面内の特定被写体を特定し、特定被写体に対応する位置において、光学系の焦点状態を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００７−２７９６０１号公報

しかしながら、従来技術では、特定被写体が特定されていない場合にも、位相差を用いた位相差検出方式による焦点検出と比べて焦点検出に要する時間が長い、コントラスト検出方式による焦点検出が行われるため、焦点検出に要する時間が長くなってしまう場合があった。

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、焦点調節光学系を有する光学系を介して入射した光を光電変換して信号を出力する、焦点検出画素と撮像画素とを有する撮像素子と、前記撮像素子から出力された信号に基づく画像から特定の被写体を特定する特定部と、前記撮像素子から出力された信号に基づく画像の第１領域における前記光学系の結像面と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を、前記焦点検出画素から出力される信号に基づいて検出する第１検出部と、前記撮像素子から出力された信号に基づく画像の第１領域および前記第１領域以外の第２領域における被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記撮像画素から出力される信号に基づいて検出する第２検出部と、前記特定部により特定の被写体が特定されない場合、前記第１領域を前記焦点調節光学系の位置を検出する領域とし、前記焦点調節光学系を移動させながら前記第１検出部および前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させ、前記特定部により特定の被写体が前記第１領域において特定されている場合、前記第１検出部または前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させ、前記特定部により前記特定の被写体が前記第２領域において特定されている場合、前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させる制御部と、を備える。

［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部は、前記第１領域における被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記第１検出部により検出できなかった場合、前記焦点調節光学系を移動させながら前記第１検出部および前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させるように構成することができる。

［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部は、前記第１検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出できた場合、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記焦点調節光学系を移動させ、前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出できた場合、前記第２検出部の検出結果に基づいて前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。

［４］上記焦点検出装置に係る発明において、前記第１検出部は、前記光学系の結像面と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を、前記焦点検出画素から出力される信号の位相差に基づいて検出し、前記第２検出部は、被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記撮像素子から出力される信号に基づく画像のコントラストに基づいて検出するように構成することができる。

［５］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部は、前記特定部により特定の被写体が特定されている場合、前記第１検出部または前記第２検出部に前記特定の被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を検出させるように構成することができる。

［６］上記焦点検出装置に係る発明において、前記撮像素子から出力された信号に基づく画像から被写体を選択する選択部を備え、前記特定部は、前記選択部で選択された被写体を追尾する被写体として特定するように構成することができる。

［７］上記焦点検出装置に係る発明において、表示部を備え、前記表示部は、前記第１領域を示す画像を、前記光学系を介して得られる画像に重畳して表示す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。

図１は、第１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における焦点検出位置を示す正面図である。 図３は、図２のIII部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、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図９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である。 図１０は、本実施形態において、特定被写体が特定されていない場合の焦点検出方法を説明するための図である。 図１１は、本実施形態において、特定被写体が特定されている場合の焦点検出方法を説明するための図である。 図１２は、ステップＳ１１５，Ｓ１２５のスキャン動作実行処理を示すフローチャートである。

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絞り値に応じた開口径が、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、設定された撮影絞り値に応じ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。

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、記録媒体であるメモリ２４に記録される。このようなメモリとして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。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。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や記録媒体であるメモリ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光学系の焦点状態の検出を行う。なお、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、オート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。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。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III部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（２２ａ〜２２ｅ）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〜２２ｅを構成する。

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８は、図３のVIII-VIII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３４の測距瞳３４１，３４２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８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８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３４１，３４２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３４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３４１，３４２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８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３４１，３４２の並び方向と一致している。

また、図８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３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）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８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３４１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３４１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３４２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３４２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３４１と測距瞳３４２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３４１と測距瞳３４２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３２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３２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３２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。

ここで、図２には、撮影画面内の第１領域と第２領域とを、撮像素子２２に対応させて表示している（なお、図２に示す一点鎖線で囲まれた領域が、第１領域であり、この第１領域の周囲に位置する外側の領域が第２領域である）。撮影画面の第１領域は、撮像素子２２のうち、撮像画素２２１と、焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂとを有する部分に対応しており、第１領域においては、光学系の焦点状態を位相差検出方式およびコントラスト検出方式により検出することが可能となっている。また、撮影画面の第２領域は、図２に示すように、撮影画面の第１領域の周囲に位置し、撮像素子２２のうち、撮像画素２２１のみを有する部分に対応している。そのため、第２領域においては、光学系の焦点状態をコントラスト検出方式のみにより検出することが可能となっている。

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、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、人物の顔領域を検出し、検出した人物の顔領域における焦点状態を検出するモードが選択されており、かつ、ワンショットモード、すなわち、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードが選択されている場合を例示して説明を行なう。

さらに、以下においては、図１０および図１１を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。ここで、図１０は、特定被写体が特定されていない場合の焦点検出方法を説明するための図であり、特定被写体が特定されていない場合において、電子ビューファインダ２６により表示される撮影画面の一例を示している。また、図１１は、特定被写体が特定されている場合の焦点検出方法を説明するための図であり、特定被写体が特定されている場合において、電子ビューファインダ２６により表示される撮影画面の一例を示している。

図１０および図１１に示す例では、図１０に示すように、撮影画面内に１６個の焦点検出エリアＡＦＰ（図１０中、破線で囲まれたエリア）が設定されており、１６個の全ての焦点検出エリアＡＦＰにおいて、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が可能となっている。なお、図１０では、１６個の焦点検出エリアＡＦＰを例示しているが、撮影画面に設定される焦点検出エリアＡＦＰの数は、１６個に限定されるものではなく、１５個以下とすることもできるし、１７個以上とすることもできる。また、図１０においては、説明の便宜のため、１６個の焦点検出エリアＡＦＰを破線で示しているが、本実施形態では、図１１に示すように、焦点検出エリアＡＦＰを撮影画面に表示しない構成とできる。

まず、ステップＳ１０１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、撮影者は被写体の画像を視認することが可能となる。また、本実施形態では、図１０および図１１に示すように、カメラ制御部２１により、撮影画面内の第１領域を示す第１領域マーク５０が被写体の像に重畳され、第１領域マーク５０が重畳されたスルー画像が、電子ビューファインダ２６により表示される。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Ｓ１０２では、カメラ制御部２１により、撮影画面を複数の領域に分割し、分割した各領域ごとに測光を行う多分割測光（マルチパターン測光）が行われ、撮影画面全体の輝度値Ｂｖが算出される。そして、カメラ制御部２１により、算出した撮影画面全体の輝度値Ｂｖに基づいて、撮影画面全体で適正露出が得られるように、受光感度Ｓｖ、露光時間Ｔｖ、および絞りＡｖが決定される。なお、本実施形態では、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを優先して変更し、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを変更するだけでは、撮影画面全体で適正露出が得られない場合に、絞りＡｖが変更される。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、撮像素子２２により撮像された撮像画像の中から人物の顔領域を検出する処理が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、予め記憶している人物の顔のテンプレート画像データ（基準画像データ）と、撮像された撮像画像とを比較することにより、撮像画像の中から人物の顔領域を検出することができる。たとえば、図１１に示す例では、第１領域を示す第１領域マーク５０の範囲内において、人物の顔領域Ａ，Ｂが検出され、第１領域を示す第１領域マーク５０の範囲を超えた範囲内において、人物の顔領域Ｃが検出される。なお、ステップＳ１０３の人物の顔領域の検出は、所定の間隔で繰り返し行われる。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で検出された人物の顔領域に、人物の顔領域を認識するための認識枠５２が重畳され、人物の顔領域に認識枠５２を重畳したスルー画像が、図１１に示すように、電子ビューファインダ２６により表示される。たとえば、図１１に示す例では、３人の人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃが検出されており、検出された全ての人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃに対して、各人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃの位置および大きさに合わせた認識枠５２が重畳される。

なお、ステップＳ１０３で人物の顔領域が検出されなかった場合には、撮影者により予め設定されている焦点検出エリアＡＦＰを示すマークを表示する構成としてもよいし、あるいは、撮影画面の中心において焦点検出を行うモードにおいては、撮影画面の中心の焦点検出エリアＡＦＰを示すマークを表示する構成としてもよい。また、このような焦点検出エリアを示すマークを表示しない構成としてもよい。

ステップＳ１０５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。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合は、ステップＳ１０６に進む。一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、ステップＳ１０２に戻り、露出制御と、人物の顔領域の検出とが繰り返し実行される。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、人物の顔領域が検出されているか否かの判定が行われる。人物の顔領域が検出されている場合には、検出された人物の顔領域における焦点状態を検出するために、ステップＳ１１６に進み、一方、人物の顔領域が検出されていない場合には、第１領域マーク５０の範囲内における焦点状態を検出するために、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、人物の顔領域が検出されていないため、カメラ制御部２１により、焦点検出を行うための領域が、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域に設定される。そして、続くステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、第１領域内に設定された複数の焦点検出エリアＡＦＰにおいて、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が行われる。たとえば、図１０に示す例では、第１領域内に１６個の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、１６個の全ての焦点検出エリアＡＦＰにおいて、デフォーカス量の算出が行われる。

ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、デフォーカス量が算出できたか否かの判断が行われる。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Ｓ１１０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Ｓ１１５に進む。なお、本実施形態では、第１領域マーク５０が示す範囲内に設定された複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、デフォーカス量が算出できた焦点検出エリアが１つでもある場合には、デフォーカス量が算出できたと判断されて、ステップＳ１１０に進み、一方、第１領域マーク５０が示す範囲内に設定された全ての焦点検出エリアＡＦＰでデフォーカス量が算出できない場合には、デフォーカス量が算出できないものと判断されて、ステップＳ１１５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は、デフォーカス量が算出できなかったものとして扱い、ステップＳ１１５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。

ステップＳ１１０では、デフォーカス量が算出できたと判断されているため、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０８のデフォーカス量の演算結果に基づいて、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰを決定する処理が行われる。たとえば、至近側の被写体に優先してピントを合わせる至近優先モードが選択されている場合には、カメラ制御部２１は、デフォーカス量が算出できた複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、最も至近側の焦点検出エリアＡＦＰを、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰとして決定する。また、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰの決定方法は、上記方法に限定されず、たとえば、デフォーカス量が算出できた複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、撮影画面の中心から最も近い焦点検出エリアＡＦＰを、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰとして決定することもできる。

そして、ステップＳ１１１では、図１０に示すように、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１０で決定された焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰに、焦点検出マーク５１が重畳され、電子ビューファインダ２６により表示される。これにより、本実施形態では、撮影者に、どの焦点検出エリアＡＦＰが、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰであるかを視認させることができる。

ステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１０で決定された、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰで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のに必要となるレンズ駆動量の算出が行われ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６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の駆動が行われる。

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Ｓ１１３に進み、合焦表示が行なわれ、次いで、ステップＳ１１４で、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。なお、ステップＳ１１３における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

また、ステップＳ１０９で、デフォーカス量が算出できないと判断された場合には、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を実行するスキャン動作実行処理が行なわれる。ここで、スキャン動作とは、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、同時に実行する動作である。以下においては、図１２を参照して、本実施形態に係るスキャン動作実行処理を説明する。なお、図１２は、本実施形態に係るスキャン動作実行処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１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われる。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に沿ってスキャン駆動させる。なお、スキャン駆動を行う方向は特に限定されず、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を、無限端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限端に向かって行なってもよい。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、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を駆動させながら、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。

また、スキャン動作を行う際には、第１領域内における焦点状態を検出するために、第１領域において、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式による焦点検出とを行う。すなわち、スキャン動作を行う際には、第２領域において、コントラスト検出方式による焦点検出を行わない。ただし、スキャン動作において、第１領域に加えて、第２領域においても、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成とすることもできる。

ステップＳ２０２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、第１領域において、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。第１領域において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ２０５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Ｓ２０３に進む。

ステップＳ２０３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、第１領域において、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。第１領域において、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Ｓ２１１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Ｓ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ２０２に戻り、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４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同時に実行するスキャン動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ２１５に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ２０２において、第１領域で、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、ステップＳ２０５に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作の停止処理が行なわれる。そして、ステップＳ２０６では、特定被写体が特定されているか否かの判断が行われる。図１０に示すように、特定被写体が特定されていない場合には、ステップＳ２０７に進み、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰが決定され、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰに、焦点検出マーク５１が重畳されて、電子ビューファインダ２６により表示される。なお、ステップＳ２０６で、特定被写体が特定されている場合には、図１１に示すように、既に、特定された特定被写体の位置において、焦点検出マーク５３が重畳されているため（詳細は後述する。）、そのまま、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、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が合焦位置まで駆動される。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Ｓ２０９に進み、合焦表示が行われた後、ステップＳ２１０で、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行われる。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ２０３において、第１領域で、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、ステップＳ２１１に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作の停止処理が行なわれる。そして、ステップＳ２１２では、ステップＳ２０６と同様に、特定被写体が特定されているか否かの判断が行われる。図１０に示すように、特定被写体が特定されていない場合には、ステップＳ２１３に進み、合焦位置が検出されたエリアに、焦点検出マーク５１が重畳されて、電子ビューファインダ２６により表示される。なお、ステップＳ２１２においても、ステップＳ２０６と同様に、特定被写体が特定されている場合には、特定被写体の位置において既に焦点検出マーク５３が重畳されているため、そのままステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１４では、第１領域で検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２が、合焦位置まで駆動される。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Ｓ２０９に進み、合焦表示が行われ、ステップＳ２１０で、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行われる。

一方、ステップＳ２０４において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、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Ｓ２１５に進む。ステップＳ２１５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Ｓ２１６に進み、カメラ制御部２１により、合焦不能表示が行われる。なお、合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

また、図９に戻り、ステップＳ１０６で、人物の顔領域が検出されていると判定された場合には、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で検出された人物の顔領域に基づいて、焦点調節を行うための特定被写体の特定が行われる。

たとえば、図１１に示すように、ステップＳ１０３において複数の人物の顔領域が検出された場合には、カメラ制御部２１は、これら複数の人物の顔領域のうち、大きさが最も大きい人物の顔領域を主要被写体であると判断し、大きさが最も大きい人物の顔領域を、焦点検出を行うための特定被写体として特定する。たとえば、図１１に示す例では、３人の人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃが検出されており、これら３人の人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃのうち、大きさが最も大きい顔領域Ｂが、焦点検出を行うための特定被写体として特定される。なお、特定被写体を特定する方法は、上記方法に限定されず、たとえば、複数の人物の顔領域のうち、撮影画面の中心から最も近くに位置する人物の顔領域を、焦点検出を行うための特定被写体として特定してもよいし、あるいは、人物の顔領域の大きさと撮影画面の中心からの位置との組み合わせに基づいて、特定被写体を特定してもよい。また、操作部２８を介して、撮影者により、複数の人物の顔領域の中から、焦点検出を行うための人物の顔領域が選択された場合には、撮影者により選択された人物の顔領域を、焦点検出を行うための特定被写体として特定してもよい。

ステップＳ１１７では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１６で特定された特定被写体の像に、特定被写体の位置を示す焦点検出マーク５３が重畳され、図１１に示すように、焦点検出マーク５３が重畳されたスルー画像が、電子ビューファインダ２６により表示される。これにより、電子ビューファインダ２６を介して、撮影者に、焦点検出を行うための特定被写体を視認させることができる。たとえば、図１１に示す例では、３人の人物の顔領域Ａ，Ｂ，Ｃのうち、撮影画面の中央に位置する顔領域Ｂが、焦点検出を行うための特定被写体として特定されているため、図１１に示すように、特定被写体として特定された顔領域Ｂの像に、焦点検出マーク５３が重畳される。なお、特定被写体を示す焦点検出マーク５３は、特定被写体が、第１領域マーク５０の示す範囲内を超えた範囲に存在する場合でも、特定被写体の像に重畳して表示される。たとえば、図１１に示す例において、特定被写体として特定された人物の顔領域が、顔領域Ｃである場合でも、特定被写体として特定された人物の顔領域Ｃの像に、焦点検出マーク５３が重畳される。

次いで、ステップＳ１１８では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１６で特定された特定被写体が、位相差検出方式により焦点検出が可能な第１領域内に存在するか否かの判断が行われる。特定被写体が第１領域内に存在すると判断された場合は、第１領域内の特定被写体の位置において、位相差検出方式による焦点検出を行うために、ステップＳ１１９に進む。一方、特定被写体が、コントラスト検出方式による焦点検出が可能な第２領域内に存在すると判断された場合には、第２領域内の特定被写体の位置において、コントラスト検出方式による焦点検出を行うため、ステップＳ１２１に進む。たとえば、図１１に示す例では、撮影画面の中央に位置する人物の顔領域Ｂが特定被写体として特定されているため、特定被写体が第１領域内に存在すると判断され、ステップＳ１１９に進む。また、図１１に示す例において、たとえば、撮影画面の右側に位置する人物の顔領域Ｃが特定被写体として特定されている場合には、特定被写体が第２領域内に存在すると判断され、ステップＳ１２１に進むこととなる。

ステップＳ１１９では、特定被写体が、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域内に存在していると判断されているため、第１領域内の特定被写体の位置に対応する焦点検出エリアＡＦＰにおいて、位相差検出方式による焦点検出が行われる。具体的には、まず、撮像素子２２により、光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、第１領域内の特定被写体の位置に対応する焦点検出エリアＡＦＰ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が行われる。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、算出した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、ステップＳ１０９と同様に、算出したデフォーカス量の信頼性の評価も行う。

そして、ステップＳ１２０では、ステップＳ１０９と同様に、ステップＳ１１９のデフォーカス量の演算結果に基づいて、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Ｓ１２２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Ｓ１２５に進む。なお、ステップＳ１２０においても、ステップＳ１０９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、デフォーカス量が算出できなかったものとして扱われる。

また、ステップＳ１１８で、焦点検出を行うための特定被写体が、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域に存在せずに、コントラスト検出方式による焦点検出が可能な第２領域に存在すると判断された場合には、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、カメラ制御部２１により、第２領域内に存在する特定被写体の位置において、コントラスト検出方式による焦点検出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔で駆動させながら、第２領域内に存在する特定被写体の位置において、焦点評価値を繰り返し算出することで、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として検出する。合焦位置を検出した後は、ステップＳ１２２に進む。

そして、ステップＳ１２２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１９で算出されたデフォーカス量、または、ステップＳ１２１で検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動するためのレンズ駆動量が算出され、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の駆動が行われる。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Ｓ１２３に進み、合焦表示が行われた後、ステップＳ１２４で、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行われる。

また、ステップＳ１２０で、第１領域内の特定被写体の位置で、デフォーカス量が算出できなかった場合には、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、ステップＳ１１５と同様に、スキャン動作実行処理が行われる。なお、ステップＳ１２５のスキャン動作実行処理においては、焦点調節を行うための特定被写体が特定されており、特定被写体に対応する位置に焦点検出マーク５３が表示されている。そのため、スキャン動作において、デフォーカス量が算出された場合や、合焦位置が検出された場合には、デフォーカス量が算出された焦点検出エリア、あるいは、合焦位置が検出された合焦エリアを示す焦点検出マークの表示は行われない（ステップＳ２０６＝Ｎｏ、ステップＳ２１２＝Ｎｏ）。

以上のように、本実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた際に、人物の顔などの特定被写体が特定されていない場合には、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域において、位相差検出方式による焦点検出が行われる。このように、本実施形態では、特定被写体が特定されていない場合に、コントラスト検出方式による焦点検出と比べて、焦点検出に要する時間が短い、位相差検出方式による焦点検出が行われるため、特定被写体が特定されていない場合における、焦点検出に要する時間を短縮することができ、動体などの被写体への追従性を向上することができる。

また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた際に、特定被写体が特定されている場合には、特定被写体の位置に拘わらず、特定被写体に対する焦点検出が行われる。具体的には、特定被写体が、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域に存在する場合には、第１領域に存在する特定被写体の位置において、位相差検出方式による焦点検出が行われ、一方、特定被写体が、コントラスト検出方式による焦点検出が可能な第２領域に存在する場合には、第２領域に存在する特定被写体の位置において、コントラスト検出方式による焦点検出が行われる。これにより、本実施形態では、特定被写体が特定された場合には、特定被写体が、第１領域に存在するか、あるいは第２領域に存在するかに拘わらず、特定被写体の位置において焦点状態を検出することができるため、特定被写体が特定された場合には、特定被写体にピントの合った画像を適切に撮像することができる。

なお、本実施形態では、特定被写体が、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域から、コントラスト検出方式による焦点検出が可能な第２領域へと移動した場合には、位相差検出方式による焦点検出から、コントラスト検出方式による焦点検出に切り替えて、焦点検出が行われる。また、反対に、特定被写体が、コントラスト検出方式による焦点検出が可能な第２領域から、位相差検出方式による焦点検出が可能な第１領域へと移動した場合にも、コントラスト検出方式による焦点検出から、位相差検出方式による焦点検出に切り替えて、焦点検出が行われる。

さらに、本実施形態では、第１領域において、位相差検出方式による焦点検出が可能であることに加えて、コントラスト検出方式による焦点検出も可能となっているが、第１領域においては、位相差検出方式による焦点検出が優先して行われる。このように、本実施形態では、第１領域において、位相差検出方式による焦点検出を優先して行うことで、焦点検出に要する時間を短縮することができ、動体などの特定被写体に対する追従性を向上することができる。

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、上述した実施形態では、特定被写体が特定されていない場合には、図１０に示すように、複数の焦点検出エリアＡＦＰの中から、焦点調節を行うための焦点検出エリアＡＦＰを決定し、決定した焦点検出エリアＡＦＰにおけるデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成を例示したが、この構成に特に限定されるものではなく、たとえば、複数の焦点検出エリアＡＦＰで算出された複数のデフォーカス量の平均値を算出し、算出したデフォーカス量の平均値に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。また、焦点検出エリアＡＦＰの撮影画面内の位置や、算出されたデフォーカス量の信頼性に応じて、デフォーカス量に重み付けを行い、重み付けしたデフォーカス量の平均値に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、人物の顔領域を検出し、検出した人物の顔領域を、焦点検出を行うための特定被写体として特定しているが、特定被写体は人物の顔領域に限定されず、たとえば、人物の目領域や動物の顔領域などを、特定被写体として特定することもできる。また、撮影者の手動操作により、あるいは、カメラ制御部２１による被写体認識処理により指定された対象に対応するテンプレート画像を生成し、撮影画像の中から、生成されたテンプレート画像との一致度が所定以上であるエリアの探索を行い、一致度が所定以上であるエリアを繰り返し認識する追尾動作が行われている場合には、該追尾動作において追尾対象とされた被写体を、特定被写体として特定する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、図１０に示すように、第１領域内に複数の焦点検出エリアＡＦＰが予め設定されており、特定被写体が、第１領域内に存在する場合には、第１領域内の特定被写体の位置に対応する焦点検出エリアＡＦＰにおいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、焦点検出エリアＡＦＰを予め設定することなく、特定被写体の位置に対応する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力に基づいて、特定被写体の位置におけるデフォーカス量を算出する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、スキャン動作を行う際に、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出された場合、あるいは、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は、スキャン動作を停止して、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、デフォーカス量が算出され、または、合焦位置が検出された場合でも、フォーカスレンズ３２が所定のスキャン範囲をスキャンするまでは、スキャン動作を続行し、所定のスキャン範囲をスキャンした後に、算出されたデフォーカス量や、検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、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
２８…操作部
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
５０…第１領域マーク
５１，５３…焦点検出マーク
５２…識別枠

Claims (8)

1. 焦点調節光学系を有する光学系を介して入射した光を光電変換して信号を出力する、焦点検出画素と撮像画素とを有する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力された信号に基づく画像から特定の被写体を特定する特定部と、
   前記撮像素子から出力された信号に基づく画像の第１領域における前記光学系の結像面と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を、前記焦点検出画素から出力される信号に基づいて検出する第１検出部と、
   前記撮像素子から出力された信号に基づく画像の第１領域および前記第１領域以外の第２領域における被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記撮像画素から出力される信号に基づいて検出する第２検出部と、
   前記特定部により特定の被写体が特定されない場合、前記第１領域を前記焦点調節光学系の位置を検出する領域とし、前記焦点調節光学系を移動させながら前記第１検出部および前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させ、
   前記特定部により特定の被写体が前記第１領域において特定されている場合、前記第１検出部または前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させ、前記特定部により前記特定の被写体が前記第２領域において特定されている場合、前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させる制御部と、を備える焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記第１領域における被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記第１検出部により検出できなかった場合、前記焦点調節光学系を移動させながら前記第１検出部および前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出させる焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記第１検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出できた場合、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記焦点調節光学系を移動させ、前記第２検出部により前記焦点調節光学系の位置を検出できた場合、前記第２検出部の検出結果に基づいて前記焦点調節光学系を移動させる焦点検出装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
   前記第１検出部は、前記光学系の結像面と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を、前記焦点検出画素から出力される信号の位相差に基づいて検出し、前記第２検出部は、被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を、前記撮像素子から出力される信号に基づく画像のコントラストに基づいて検出する焦点検出装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記特定部により特定の被写体が特定されている場合、前記第１検出部または前記第２検出部に前記特定の被写体を前記撮像素子に結像させる前記焦点調節光学系の位置を検出させる焦点検出装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
   前記撮像素子から出力された信号に基づく画像から被写体を選択する選択部を備え、
   前記特定部は、前記選択部で選択された被写体を追尾する被写体として特定する焦点検出装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の焦点検出装置であって、
   表示部を備え、
   前記表示部は、前記第１領域を示す画像を、前記光学系を介して得られる画像に重畳して表示する焦点検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

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