JP2016148823A - 焦点検出装置及びその制御方法、撮像装置、プログラム、並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】デフォーカスマップ作成時間を短縮する。【解決手段】焦点検出装置は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束から被写体の一対の像信号を検出し、当該一対の像信号を相対的にシフトさせて得られる位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段と、複数の焦点検出領域から前記デフォーカス量に基づき前記撮影光学系の焦点状態を検出するための所定の焦点検出領域を選択する選択手段と、前記複数の焦点検出領域について焦点検出領域ごとにデフォーカス量を求め、デフォーカスマップを作成するデフォーカスマップ作成手段と、前記デフォーカスマップの作成時に、前記所定の焦点検出領域との相対位置に基づいて、前記複数の焦点検出領域に対してシフト範囲を設定する設定手段と、を有する。【選択図】図１１

Description

本発明は、位相差検出方式を用いて焦点検出を行う技術に関する。

従来、ＡＦ（オートフォーカス）機能を提供するカメラの焦点検出装置として、いわゆる位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。このような焦点検出装置では、複数の焦点検出領域を持ち、各焦点検出領域について位相差を検出し、検出した位相差に基づいて焦点検出領域ごとのデフォーカス量を表すデフォーカスマップを作成する技術が知られている。作成されたデフォーカスマップは焦点検出領域の選択および評価測光の重み付けに用いられる。

そして、特許文献１では、デフォーカスマップを焦点検出領域の選択に用いて、被写体が動体である場合、デフォーカスマップを作成するエリアを限定することで、高速化を実現している。

特許第４０１１７３８号公報

しかしながら、上記特許文献１では、被写体が動体である場合に、デフォーカスマップを作成するエリアを限定して高速化しているため、画面の一部のデフォーカスマップしか得られない。このため、デフォーカスマップを評価測光などに用いるのに不十分な場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、画面全体のデフォーカスマップが得られ、かつデフォーカスマップ作成時間を短縮できる焦点検出技術を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束から被写体の一対の像信号を検出し、当該一対の像信号を相対的にシフトさせて得られる位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段と、複数の焦点検出領域から前記デフォーカス量に基づき前記撮影光学系の焦点状態を検出するための所定の焦点検出領域を選択する選択手段と、前記複数の焦点検出領域について焦点検出領域ごとにデフォーカス量を求め、デフォーカスマップを作成するデフォーカスマップ作成手段と、前記デフォーカスマップの作成時に、前記所定の焦点検出領域との相対位置に基づいて、前記複数の焦点検出領域に対してシフト範囲を設定する設定手段と、を有する。

本発明によれば、画面全体のデフォーカスマップが得られ、かつデフォーカスマップ作成時間を短縮することができる。

本発明に係る実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図。 図１の焦点検出ユニットとカメラ制御部の構成を示すブロック図。 被写体とＡＦフレームの位置関係を例示する図。 本実施形態のデジタルカメラによるＡＦ動作を示すフローチャート。 図４のステップＳ４０１における焦点検出処理を示すフローチャート。 焦点検出処理における像信号を示す図。 相関演算におけるシフト量ごとの相関量を示す図。 図４のステップＳ４０２におけるＡＦフレームグループ決定処理を示すフローチャート。 第１ＡＦフレームとＡＦフレームグループとの関係を示す図。 図４のステップＳ４０３におけるシフト量算出処理を示すフローチャート。 評価測光における評価値とデフォーカス量との関係を示す図。 ＡＦフレームグループと被写体との位置関係を例示する図。 図４のステップＳ４０４におけるデフォーカスマップ作成処理を示すフローチャート。 ＡＦフレームとＢＰ値との関係を示す図。

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。

［実施形態１］以下、本発明を、静止画や動画を撮影可能なレンズ交換式の一眼レフデジタルカメラなどの撮像装置に適用した実施形態について説明する。なお、本発明は、レンズ交換式の一眼レフカメラに限定されず、レンズユニットとカメラ本体が一体的に構成されたコンパクトカメラなどにも適用可能である。

＜装置構成＞図１を参照して、本発明に係る実施形態の撮像装置の構成および機能の概略について説明する。

図１において、本実施形態の撮像装置としてのデジタルカメラ（以下、カメラ）１００は、カメラ本体３０と、当該カメラ本体３０に対して交換可能に構成されたレンズユニット２０とを含む。レンズユニット２０とカメラ本体３０は、レンズマウント４０を介して接続される。

レンズユニット２０は、撮影レンズ２１と、絞り２２と、レンズ制御部１と、レンズ駆動ユニット２と、絞り駆動ユニット３と、繰り出し位置検出ユニット４と、メモリ５とを備える。撮影レンズ２１は、光軸方向に移動することで、焦点調節を行うためのフォーカスレンズを含む。また、変倍を行うためのズームレンズを含んでもよい。撮影レンズ２１は、レンズ駆動ユニット２によって駆動される。絞り２２は、絞り駆動ユニット３によって駆動され、後述する撮像素子１０１への入射光量を制御する。なお、撮影レンズ２１と絞り２２により、撮影光学系が構成される。

レンズ制御部１は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ）、ＲＡＭ、入出力回路、タイマー回路などを含み、１つまたは複数のハードウェア回路から構成される。レンズ制御部１は、ＣＰＵがメモリ５に格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開し、実行することにより、レンズユニット２０の全体の動作を制御する。

メモリ５は、レンズユニット２０の制御プログラムや各種パラメータを記憶する電気的に消去・書き込み可能なＥＥＰＲＯＭなどが用いられる。また、メモリ５には、オートフォーカスに必要な光学情報テーブルが記憶されている。

レンズ駆動ユニット２は、レンズ制御部１からの制御信号に応じて、撮影レンズ２１を駆動する。

絞り駆動ユニット３は、レンズ制御部１からの制御信号に応じて、絞り２２を駆動する。

繰り出し位置検出ユニット４は、レンズ鏡筒の繰り出し位置を検出する。

カメラ本体３０は、カメラ制御部６と、焦点検出ユニット７と、シャッター駆動ユニット８と、操作部１０と、測光ユニット１１とを備える。また、カメラ本体３０は、メインミラー１２と、サブミラー１３と、ピント板１４と、ペンタミラー１５と、ファインダー１６と、表示部１７と、撮像素子（イメージセンサ）１０１と、第１シャッタースイッチ１８と第２シャッタースイッチ１９とを備える。

カメラ制御部６は、ＣＰＵ（またはＭＰＵ）、ＲＡＭ、入出力回路、タイマー回路などを含み、１つまたは複数のハードウェア回路から構成される。メモリ２３は、カメラ１００の制御プログラムや各種パラメータを記憶する電気的に消去・書き込み可能なＥＥＰＲＯＭなどが用いられる。

また、カメラ制御部６は、レンズマウントを介してレンズ制御部１に通信可能に接続され、レンズ制御部１からレンズ位置情報を取得したり、レンズ駆動及び交換レンズごとに固有の光学情報を取得可能である。また、カメラ制御部６は、撮影レンズ２１や絞り２２の駆動命令をレンズ制御部１に送信可能である。

カメラ制御部６は、ＣＰＵがメモリ２３に格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開し、実行することにより、カメラ１００の全体の動作を制御する。ここで、プログラムとは、後述する焦点検出処理の制御シーケンスを実行するためのプログラムを含んでいる。なお、カメラ本体３０には、メモリーカードなどの記録媒体が装着可能であり、記録媒体には撮影された画像データなどが記録される。なお、記録媒体は、カメラ１００に内蔵されたメモリ２３と同一の構成としてもよい。

表示部１７はＬＣＤなどの表示パネルであり、カメラ１００の動作モードに応じた情報、例えば撮影モードならば撮影時の設定情報、撮影前のプレビュー画像や撮影後の確認用画像などを表示する。

焦点検出ユニット７は、図２で後述する焦点検出センサ１０７を備え、カメラ制御部６からの制御信号に応じて、位相差検出方式による焦点検出処理を行う。また、焦点検出ユニット７は、焦点検出センサ１０７からの信号読み出し完了通知をカメラ制御部６に送出する。

シャッター駆動ユニット８は、カメラ制御部６からの制御信号に応じて、不図示のメカニカルシャッターを駆動する。

操作部１０は、カメラ１００の設定や動作モードなどを変更するためのユーザ操作を受け付けるダイヤルやボタンなどの入力手段であり、例えば連続撮影速度（連写速度）やシャッター速度、絞り値などの撮影時の設定や、カメラ１００を撮影モードや再生モードなどに切り替える指示を行う。

測光ユニット１１は、不図示の測光センサを備え、カメラ制御部６からの制御信号に応じて、カメラ本体３０に設けられた不図示のレリーズボタンが半押しされたときに、ペンタミラー１５からの光束に基づき測光センサ（不図示）を介して測光処理を行う。測光センサは、フォトダイオードなどの光電変換素子や信号処理回路などを有し、被写体像の輝度レベルに関する信号を出力し、その出力信号はカメラ制御部６に送出される。

メインミラー１２は、レンズユニット２０を介して入射された光束を上方へ折り返し、ピント板１４に被写体像を結像させる機能を有する。ピント板１４に結像される倒立逆像はペンタミラー１５により正立正像に復元・反射されてファインダー１６へ導かれる。これにより、光学ファインダーとして機能する。ペンタミラー１５を透過した一部の光は、測光ユニット１１へ導かれる。

また、メインミラー１２に入射した光束の一部は透過し、透過した光がサブミラー１３を介して焦点検出ユニット７へ導かれる。そして、不図示のレリーズボタンが全押しされた撮影指示状態となると、メインミラー１２及びサブミラー１３が退避して、レンズユニット２０を介して入射される被写体像がイメージセンサ１０１に結像される。

第１シャッタースイッチ１８は、不図示のレリーズボタンの半押し（撮影準備指示）によりオンとなり、カメラ制御部６に第１シャッタースイッチ信号を出力する。カメラ制御部６は、第１シャッタースイッチ信号を受けて、イメージセンサ１０１を制御することによりＡＦ（オートフォーカス）処理やＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理等の動作を開始する。

また、第２シャッタースイッチ１９は、不図示のレリーズボタンの操作完了、いわゆる全押し（撮影指示）によりオンとなり、カメラ制御部６に第２シャッタースイッチ信号を出力する。カメラ制御部６は、第２シャッタースイッチ信号を受けて、イメージセンサ１０１からの信号読み出しから記録媒体に画像データを書き込むまでの一連の撮影処理の動作を開始する。

＜焦点検出ユニット＞次に、図２を参照して、図１の焦点検出ユニット７の構成および機能について説明する。

図２において、レンズユニット２０から入射してメインミラー１２を透過した光束の一部は、サブミラー１３により下方へ向けて反射され、焦点検出ユニット７へ導かれる。焦点検出ユニット７は、視野マスク１０２、赤外線カットフィルタ１０３、フィールドレンズ１０４、絞り１０５、二次結像レンズ１０６、焦点検出センサ１０７、複数の反射ミラー１０８ａ〜１０８ｃを備える。

焦点検出センサ１０７は、フォトダイオードなどの光電変換素子からなる一対のラインセンサや信号処理回路を有し、撮影レンズ２１の一対の瞳領域を通過した光束から被写体の一対の像信号を検出し、カメラ制御部６に送出する。本実施形態では、一対のラインセンサから出力される一対の像信号をＡ像、Ｂ像とする。

カメラ制御部６は、焦点検出部１１１、ＡＦフレーム選択部１１２、ＡＦフレームグループ決定部１１３、評価測光部１１４、デフォーカスマップ作成部１１５、被写体倍率算出部１１６を有する。

＜評価測光＞次に、図３を参照して、上述したカメラ制御部６の評価測光部１１４による測光処理としてデフォーカスマップを用いた評価測光方法について説明する。

図３の点線で示した枠は測光センサの各センサブロックである。

測光センサはセンサブロックごとに測光値を検出し、カメラ制御部６へ送出する。カメラ制御部６は評価測光部１１４において、得られた測光値を用いて適切な露光量に制御するため評価測光を行う。

評価測光とは、ＡＦフレーム（焦点検出領域）ごとに評価値を算出し、各ＡＦフレームの評価値と測光値とに基づいて、絞り２２およびシャッターを駆動して最終的な露出を決定するための測光方式である。本実施形態では、評価値は各ＡＦフレームごとに求められるデフォーカス量から算出される値とする。

ＡＦフレームに対応していない測光センサのセンサブロックも存在するが、全てのセンサブロックの測光値の平均値に露出を合わせる露出制御などで用いられる。

図３は中央のＡＦフレーム３２を用いてＡＦ動作を行うシーンを説明する図である。ＡＦフレーム選択処理の詳細については図５で後述するが、選択されたＡＦフレーム３２は、ユーザもしくはカメラ制御部６が主被写体であると判断した被写体を捕捉している。したがって、主被写体である中央に位置する男性とその隣に位置する女性に露出を合わせることが望まれる。露出を決定するための評価測光では、全てのＡＦフレームに対してデフォーカス量を算出し、主被写体の近傍に位置する被写体の評価値を高くする一方、主被写体から離れた被写体の評価値を低くする。このように、全ＡＦフレームに評価値を与え、評価値が高いＡＦフレームに対応する測光センサのセンサブロックの測光値に重みを付けることで適切な露出制御を行うことができる。

この評価測光を、主被写体である男性と女性が同じ被写体距離で平行に並んでいる図３を具体例として説明する。主被写体を捕捉しているＡＦフレーム３１、３７、４１、４２、５３、５７、６１におけるデフォーカス量は、焦点検出に用いたＡＦフレーム３２のデフォーカス量と同じ値となるため評価値を高くする。一方で、ＡＦフレーム４７、５１で捕捉している人や、左側に位置する木は背景であるため、これらの被写体に対応するＡＦフレームで検出されるデフォーカス量は、ＡＦフレーム３２のデフォーカス量とは大きく異なる。よって、このようなＡＦフレームに対しては評価値を低くすることで、背景の測光値に影響されにくく、主被写体に露出制御を合わせることができる。

＜ＡＦ（オートフォーカス）動作＞次に、図４を参照して、本実施形態のカメラ１００によるＡＦ動作について説明する。

なお、ＡＦ動作は、後述する焦点検出処理における検出結果に基づいて、カメラ制御部６が合焦位置まで撮影レンズ２１（フォーカスレンズ）の駆動を制御する。

また、本実施形態のＡＦ動作は、カメラ制御部６とレンズ制御部１とが協働して実現される。図４のＡＦ動作を行う制御シーケンスは、第１シャッタースイッチ１８がオンされると開始され、カメラ制御部６のＣＰＵがメモリ２３から読み出したプログラムをＲＡＭに展開して実行することで実現される。

ステップＳ４０１では、カメラ制御部６は、第１シャッタースイッチ１８がオンされ、第１シャッタースイッチ信号が入力されたことにより焦点検出部１１１において焦点検出処理を行う。詳細は図５で後述する。

ステップＳ４０２では、カメラ制御部６はＡＦフレームグループ決定部１１３において、ステップＳ４０１で決定した第１ＡＦフレームの位置に基づき、全ＡＦフレームについてＡＦフレームグループに分類する。詳細は図８で後述する。

ステップＳ４０３では、カメラ制御部６は、ステップＳ４０２で分類したＡＦフレームグループごとにステップＳ４０１で決定した第１ＡＦフレームのデフォーカス量を基準として、評価測光の評価値と、撮影レンズ２１の焦点距離情報と被写体距離情報から求められる被写体倍率とに基づいてデフォーカスマップ作成時のシフト量を算出する。詳細は図１０で後述する。

ステップＳ４０４では、カメラ制御部６はデフォーカスマップ作成部１１５において、ステップＳ４０１で焦点検出処理が行われていないＡＦフレームについて、ステップＳ４０３で算出したシフト量、および、ステップＳ４０１で算出した第１ＡＦフレームのデフォーカス量を用いて焦点検出を行い、デフォーカスマップを作成する。詳細は図１３で後述する。

ステップＳ４０５では、カメラ制御部６は、ステップＳ４０１で算出したデフォーカス量に応じて、レンズ制御部１に制御信号を出力し、レンズ制御部１はレンズ駆動ユニット２により撮影レンズ２１を合焦位置に駆動する。

＜焦点検出処理＞次に、図５を参照して、図４のステップＳ４０１における焦点検出処理について説明する。

ステップＳ５０１では、カメラ制御部６は、ＡＦモードが任意一点モードであるか否かを判定し、任意一点モードであった場合はステップＳ５０３に進み、そうでない場合はステップＳ５０２に進む。

ＡＦモードは、ユーザにより選択される一点モード、領域拡大モード、ＡＦフレーム自動選択モードのいずれかを含み、ユーザが焦点状態を検出するＡＦフレームを任意に選択可能である。任意一点モード、領域拡大モード、および自動選択モードにおける各処理の詳細は後述する。

（任意一点モード）
ステップＳ５０３からＳ５０７は任意一点モードにおける焦点検出処理である。任意一点モードは、ユーザが複数のＡＦフレームから任意のＡＦフレームを１つ選択し、選択したＡＦフレームの焦点状態を検出する処理である。

ステップＳ５０３では、カメラ制御部６のＡＦフレーム選択部１１２は、ユーザが複数のＡＦフレームから任意に選択したＡＦフレームを任意一点のＡＦフレームとして設定する。図３ではＡＦフレーム３２を任意一点のＡＦフレームとする。

ステップＳ５０４では、カメラ制御部６は、焦点検出ユニット７に信号電荷の蓄積指示を出力する。焦点検出センサ１０７は、信号蓄積指示に応じて信号蓄積動作を開始し、必要な信号が蓄積されると蓄積動作を終了する。信号蓄積動作を行う焦点検出センサ１０７のラインは任意一点のＡＦフレームに関わらず、全てのラインについて蓄積動作を行う。

ステップＳ５０５では、カメラ制御部６は、焦点検出センサ１０７が蓄積した信号のうち、ステップＳ５０３で選択された任意一点のＡＦフレームに対応するラインから一対の像信号をＡ像、Ｂ像として取得する。

ステップＳ５０６では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０５で取得したＡ像とＢ像に基づき、第１相関演算を行う。

以下に、図６を参照して、第１相関演算におけるＡ像、Ｂ像のシフト波形と相関量の演算方法について説明する。

ここで、焦点検出センサ１０７から取得した像信号をシフトさせた波形をシフト波形と呼び、第１相関演算を行う像信号は、ステップＳ５０５で読み出した像信号である。

図６（ａ）はシフト量がゼロの場合のシフト波形であり、図６（ｂ）はシフト量が１ｂｉｔの場合のシフト波形、図６（ｃ）はシフト量が２ｂｉｔの場合のシフト波形をそれぞれ示している。シフト量は、例えばＢ像を固定して、Ａ像を左右方向にシフトすることで制御される。

相関演算式（１）を用いて、シフト量ｋｂｉｔでの相関量Ｃ（ｋ）を演算する。

Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ（ｉ−ｋ）−Ｂ（ｉ）｜・・・（１）
本実施形態では、シフト量は±４ｂｉｔとし、シフト量ゼロを含めて９個のシフト波形をＲＡＭに記憶する。

各シフト波形のＡ像、Ｂ像の差分面積（図６（ａ）〜（ｃ）の斜線部の面積）を相関量Ｃとし、各シフト波形の相関量Ｃが最も小さくなるときのシフト量がＡ像とＢ像の位相差に対応する。

このように、図６（ａ）の像信号に対して、シフト量を±４ｂｉｔでシフトさせた場合の相関量Ｃを図７（ａ）に示す。シフト量ｋが−２ｂｉｔの相関量が最も小さい値となっているが、極小値は点線で示すようにシフト量ｋが−２ｂｉｔと−３ｂｉｔの間にある。そこで、シフト量ｋ＝−２ｂｉｔとその近傍の相関量から補間演算することで位相差検出の分解能を上げる。ここでは、シフト量ｋが−１ｂｉｔ、−２ｂｉｔ、−３ｂｉｔ、−４ｂｉｔの４つの相関量Ｃを用いて補間演算を行う。

上述した第１相関演算は、撮影レンズ２１を合焦位置へ駆動するための演算であるため、焦点位置が大きくずれている場合も焦点状態を検出する必要がある。したがって、説明を容易化するために、シフト量ｋを±４ｂｉｔとした場合を例示しているが、装着されているレンズにおける焦点検出可能な最大のシフト範囲で像信号のシフトを行う。

図５のフローチャートに戻り、ステップＳ５０７では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０６で求めた任意一点のＡＦフレームにおける第１相関演算結果に係数を乗じてデフォーカス量を算出し、任意一点のＡＦフレームにおけるデフォーカス量を第１デフォーカス量とする。また、第１デフォーカス量を求めたＡＦフレームを第１ＡＦフレームとする。

以上が、任意一点モードにおける焦点検出処理である。

ステップＳ５０２では、カメラ制御部６は、ＡＦモードが領域拡大モードであるか否かを判定し、領域拡大モードである場合はステップＳ５０８に進み、そうでない場合はステップＳ５１３に進む。

（領域拡大モード）
ステップＳ５０８からＳ５１２は領域拡大モードにおける焦点検出処理である。領域拡大モードは、ユーザが選択した任意一点のＡＦフレームと、この任意一点のＡＦフレーム近傍のＡＦフレームの焦点状態を検出する処理である。

ステップＳ５０８では、カメラ制御部６のＡＦフレーム選択部１１２は、ユーザにより複数のＡＦフレームから選択された任意一点のＡＦフレームと、この任意一点のＡＦフレーム近傍のＡＦフレームを領域拡大ＡＦフレームとして設定する。ここで、図３を用いて領域拡大ＡＦフレームの選択方法について説明する。ユーザが選択した任意一点のＡＦフレームをＡＦフレーム３２とすると、ＡＦフレーム３２の上下方向および左右方向に隣接するＡＦフレーム２７、３１、３３、３７と、任意一点のＡＦフレームを領域拡大ＡＦフレームとして設定する。

ステップＳ５０９では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０４と同様に、焦点検出ユニット７に信号電荷の蓄積指示を出力し、焦点検出センサ１０７は、信号蓄積指示に応じて信号蓄積動作を行う。信号蓄積動作を行う焦点検出センサ１０７のラインは領域拡大ＡＦフレームに関わらず、全てのラインについて蓄積動作を行う。

ステップＳ５１０では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０５と同様に、焦点検出センサ１０７が蓄積した信号のうち、ステップＳ５０８で選択された領域拡大ＡＦフレームに対応するラインから一対の像信号を読み出し、Ａ像、Ｂ像を取得する。

ステップＳ５１１では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０６と同様に、ステップＳ５１０で取得したＡ像とＢ像に基づき、第１相関演算を行う。

ステップＳ５１２では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０７と同様に、ステップＳ５１１で求めた領域拡大ＡＦフレームにおける第１相関演算結果に係数を乗じてデフォーカス量を算出し、領域拡大ＡＦフレームにおけるデフォーカス量を第１デフォーカス量とする。また、第１デフォーカス量を求めたＡＦフレームを第１ＡＦフレームとする。

ここで、領域拡大ＡＦフレームのデフォーカス量から第１デフォーカス量を決定する方法について説明する。選択された領域拡大ＡＦフレームのデフォーカス量の信頼性が高い場合は、選択された領域拡大ＡＦフレームのデフォーカス量を第１デフォーカス量とする。一方、選択された領域拡大ＡＦフレームのデフォーカス量の信頼性が低い場合は、領域拡大ＡＦフレームで信頼性が高いデフォーカス量のうち、最も至近側を示すデフォーカス量を第１デフォーカス量とする。このデフォーカス量の信頼性については、例えば、信頼性が高い場合には相関演算を行うための像信号の振幅が十分であり、Ａ像、Ｂ像の波形が同様の形になることから、一対の像信号の波形を比較することで判断できる。

以上が、領域拡大モードにおける焦点検出処理である。

（ＡＦフレーム自動選択モード）
ステップＳ５１３からＳ５１６はＡＦフレーム自動選択モードにおける焦点検出処理である。ＡＦフレーム自動選択モードは、全てのＡＦフレームの焦点状態を検出する処理である。

ステップＳ５０２で領域拡大モードでない場合は、ユーザがＡＦフレームを選択しないため、ＡＦフレーム自動選択モードとなる。

ステップＳ５１３では、カメラ制御部６のＡＦフレーム選択部１１２は、焦点状態を検出するための所定のＡＦフレームとして全てのＡＦフレームを設定し、焦点検出ユニット７に信号電荷の蓄積指示を出力する。焦点検出センサ１０７は、信号蓄積指示に応じて全てのラインについて信号蓄積動作を行う。

ステップＳ５１４では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０５と同様に、焦点検出センサ１０７が蓄積した全ＡＦフレームに対応するラインから一対の像信号を読み出し、Ａ像、Ｂ像を取得する。

ステップＳ５１５では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０６と同様に、ステップＳ５１４で取得したＡ像、Ｂ像に基づき、第１相関演算を行う。

ステップＳ５１６では、カメラ制御部６は、ステップＳ５０７と同様に、ステップＳ５１５で求めた全ＡＦフレームにおける第１相関演算結果に係数を乗じてデフォーカス量を算出する。また、カメラ制御部６は、算出した全ＡＦフレームのデフォーカス量で信頼性が高いデフォーカス量のうち、最も至近側を示すデフォーカス量を第１デフォーカス量とし、第１デフォーカス量を求めたＡＦフレームを第１ＡＦフレームとする。

以上のように、焦点検出処理では、任意一点モード、領域拡大モード、ＡＦフレーム自動選択モードのいずれにおいても、レンズ駆動の目標値である第１デフォーカス量Ｄｅｆｏｃｕｓが決定される。

＜ＡＦフレームグループ決定処理＞次に、図８を参照して、図４のステップＳ４０２におけるＡＦフレームグループ決定処理について説明する。

ＡＦフレームグループ決定処理では、例えば図９（ａ）に示すように全てのＡＦフレームをＦｉｅｌｄ０、Ｆｉｅｌｄ１、Ｆｉｅｌｄ２、Ｆｉｅｌｄ３のいずれかのＡＦフレームグループに分類する。図９（ａ）は任意一点モードでＡＦフレーム３２が任意一点のＡＦフレームとして選択された場合を例示している。各ＡＦフレームグループは、任意一点のＡＦフレーム３２がＦｉｌｅｄ０、ＡＦフレーム３２の周囲のＡＦフレームがＦｉｌｅｄ１（右斜線）、Ｆｉｌｅｄ１の周囲のＡＦフレームがＦｉｅｌｄ２（左斜線）、Ｆｉｌｅｄ０〜Ｆｉｌｅｄ２以外のＡＦフレームがＦｉｅｌｄ３として分類される。

ステップＳ８０１では、カメラ制御部６は、各ＡＦフレームのうち最初にＡＦフレームグループに分類するＡＦフレーム［ｉ］としてｉ＝０を設定する。図９では左上のＡＦフレーム［０］に対応する。

ステップＳ８０２では、カメラ制御部６は、ステップＳ８０１もしくは、後述するステップＳ８１１で設定したＡＦフレーム［ｉ］をＡＦフレームグループに分類するＡＦフレームとして設定する。

ステップＳ８０３では、カメラ制御部６は、ステップＳ８０２で設定したＡＦフレーム［ｉ］について、図５の焦点検出処理におけるステップＳ５０７、Ｓ５１２、Ｓ５１６のいずれかで第１デフォーカス量Ｄｅｆｏｃｕｓが算出されているか否かを判定する。判定の結果、デフォーカス量が算出されている場合はステップＳ８０４に進み、算出されていない場合はステップＳ８０５に進む。

ステップＳ８０４では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］をＦｉｅｌｄ０に分類するため、Ｆｉｅｌｄ＝Ｆｉｅｌｄ０を代入する。

ステップＳ８０５では、カメラ制御部６は、ステップＳ８０２で設定したＡＦフレーム［ｉ］が第１ＡＦフレームに隣接しているか否かを判定する。ここでは、隣接しているＡＦフレームは、第１ＡＦフレームに対して縦・横・斜めいずれかの方向に対し、１ＡＦフレーム以内に存在するＡＦフレームとする。ＡＦフレーム［ｉ］が第１ＡＦフレームに隣接している場合はステップＳ８０６に進み、隣接していない場合はステップＳ８０７に進む。

ステップＳ８０６では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］をＦｉｅｌｄ１に分類するため、Ｆｉｅｌｄ＝Ｆｉｅｌｄ１を代入する。

ステップＳ８０７では、カメラ制御部６は、ステップＳ８０２で設定したＡＦフレーム［ｉ］について、第１ＡＦフレーム近傍のＡＦフレームであるか否かを判定する。ここでは、第１ＡＦフレーム近傍のＡＦフレームは、第１ＡＦフレームに対して縦・横・斜めのいずれかの方向に対し、３ＡＦフレーム以内に存在するＡＦフレームを近傍のＡＦフレームとする。ＡＦフレーム［ｉ］が第１ＡＦフレーム近傍に存在している場合はステップＳ８０８に進み、存在していない場合はステップＳ８０９に進む。

ステップＳ８０８では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］をＦｉｅｌｄ２に分類するため、ＦｉｅｌｄにＦｉｅｌｄ２を代入する。

ステップＳ８０９では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］をＦｉｅｌｄ３に分類するため、ＦｉｅｌｄにＦｉｅｌｄ３を代入する。

ステップＳ８１０では、カメラ制御部６は、全ＡＦフレームについていずれかのＡＦフレームグループに分類したか否かを判定し、全ＡＦフレームの分類が完了した場合は処理を終了し、完了していない場合はステップＳ８１１に進む。例えば、全ＡＦフレームを６５点とすると、ｉ≧６４である場合は、全てのＡＦフレームについていずれかのＡＦフレームグループに分類したとしてＡＦフレームグループ決定処理を終了する。一方、ｉ＜６４である場合は、全てのＡＦフレームについていずれかのＡＦフレームグループに分類が完了していないとして、分類が完了していないＡＦフレームについて、ＡＦフレームグループを分類するためステップＳ８１１へ進む。

ステップＳ８１１では、カメラ制御部６は、次のＡＦフレーム［ｉ］についてＡＦフレームグループを決定するため、ｉにｉ＋１を代入する。

以上の処理を全ＡＦフレームについて行い、図９（ａ）に示すように全ＡＦフレームをいずれかのＡＦフレームグループに分類する。図９（ａ）では、中央のＡＦフレーム３２が第１ＡＦフレームとして選択されているため、この第１ＡＦフレームに対して１ＡＦフレーム以内のＡＦフレームがＦｉｅｌｄ１に分類され、Ｆｉｅｌｄ１を除く３ＡＦフレーム以内のＡＦフレームがＦｉｅｌｄ２に分類される。

次に、図９（ｂ）に示す第１ＡＦフレームがＡＦフレーム４２のように、全ＡＦフレーム中の端に位置するＡＦフレームが選択された場合について説明する。

ＡＦフレーム４２は全ＡＦフレームの中で最も下方に位置するＡＦフレームであるため、Ｆｉｅｌｄ１に分類されるＡＦフレームは、第１ＡＦフレームから１ＡＦフレーム以内に存在するＡＦフレームであるＡＦフレーム３６、３７、３８、４１、４２となる。これは、第１ＡＦフレームがＡＦフレーム３２である図９（ａ）よりも、Ｆｉｅｌｄ１に分類されるＡＦフレームが少数となる。Ｆｉｅｌｄ２についてもＦｉｅｌｄ１と同様である。また、Ｆｉｅｌｄ３はＦｉｅｌｄ１、Ｆｉｅｌｄ２に分類されるＡＦフレームが少なくなった分、Ｆｉｅｌｄ３に分類されるＡＦフレームは多くなる。

以上説明したように、全てのＡＦフレームをいずれかのＡＦフレームグループに分類し、分類したＡＦフレームグループごとに後述するシフト量を算出して後述するデフォーカスマップを作成する。

＜シフト量算出処理＞次に、図１０を参照して、図４のステップＳ４０３におけるシフト量算出処理について説明する。

シフト量算出処理では、ステップＳ４０２で分類された各ＡＦフレームグループごとにシフト量を算出する。

ステップＳ１００１では、カメラ制御部６は、レンズ制御部１からレンズ情報として撮影レンズ２１の焦点距離情報ｂと被写体距離情報ａを取得する。

ステップＳ１００２では、カメラ制御部６は被写体倍率算出部１１６において、ステップＳ１００１で取得した焦点距離情報ｂと被写体距離情報ａとを用いて式（２）から被写体倍率ｍを算出する。

ｍ＝ｂ／ａ・・・（２）
ステップＳ１００３では、カメラ制御部６は、ステップＳ１００２で算出した被写体倍率ｍを閾値と比較し、閾値よりも大きい場合はステップＳ１００４に進み、閾値以下の場合はステップＳ１００５に進む。

ステップＳ１００４では、カメラ制御部６は、閾値よりも大きい被写体倍率ｍを第１被写体倍率として、Ｆｉｅｌｄ１におけるシフト量の設定を行う。

ステップＳ１００５では、カメラ制御部６は、第１閾値以下の被写体倍率ｍを第２被写体倍率として、Ｆｉｅｌｄ１におけるシフト量の設定を行う。

ここで、第１被写体倍率と第２被写体倍率は、第１被写体倍率＞第２被写体倍率とする。

すなわち、ステップＳ１００４〜Ｓ１００５では、カメラ制御部６は、各ＡＦフレームごとに分類されたＡＦフレームグループごとにシフト量を設定する。このシフト量の設定方法について図１１（ａ）を用いて詳細に説明する。

図１１（ａ）の横軸はデフォーカス量であり、図５で決定した第１デフォーカス量Ｄｅｆｏｃｕｓに対する各ＡＦフレームごとのデフォーカス量の相対値を示している。したがって、第１デフォーカス量が原点となる。縦軸は評価測光における評価値である。

図１１（ａ）は評価測光の評価値を求めるための評価値グラフを示している。評価値グラフは、各ＡＦフレームと第１ＡＦフレームとの相対位置、および、第１デフォーカス量との相対値と評価値との相関関係を示したグラフである。この評価値グラフから全ＡＦフレームについて評価値を決定する。

まずＦｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームについての評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１に着目する。Ｆｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームの評価値は実線で描かれた評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１から算出される。Ｆｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームのデフォーカス量は、第１デフォーカス量と同じ横軸が原点の場合が最も評価値が高く、原点から離れるにしたがって、評価値は小さくなる。デフォーカス量が一定値以上離れた場合には評価値は０となるため、評価値を決定する上で、評価値が０以上である範囲のみデフォーカス量が分かればよい。したがって、評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１が０以上の範囲であるＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅで評価値が有効となり、シフト量をＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとする。

次にＦｉｅｌｄ２に分類されたＡＦフレームは、Ｆｉｅｌｄ１よりも第１ＡＦフレームに対して離れた位置に存在する。そのため、破線で描かれた評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ２は、評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１と比較して、デフォーカス量が同じ場合でも評価値は小さい値となる。また、評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１と同様に評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ２では、第１デフォーカス量と同じ横軸が原点の場合が最も評価値が高く、原点から離れるにしたがい、評価値は小さくなる。評価値が０以上の範囲となるＦｉｅｌｄ２に分類されたＡＦフレームのシフト量をα・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとする。

Ｆｉｅｌｄ３に分類されたＡＦフレームは、Ｆｉｅｌｄ２よりも第１ＡＦフレームに対して離れた位置に存在する。そのため、点線で描かれた評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ３は、評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ２と比較して、デフォーカス量が同じ場合でも評価値は小さい値となる。評価値が０以上の範囲となるＦｉｅｌｄ３に分類されたＡＦフレームのシフト量をβ・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとする。

ここでＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅの係数α、βの関係は、１＞α＞βである。したがって、シフト量はＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅ＞α・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅ＞β・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとなり、Ｆｉｅｌｄ１、Ｆｉｅｌｄ２、Ｆｉｅｌｄ３の順でシフト量は狭くなる。

図１０のフローチャートに戻り、ステップＳ１００４では、カメラ制御部６は、第１被写体倍率である場合のＦｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームグループのシフト量を設定する。ここでは、前述したように第１被写体倍率における評価値が有効である範囲としてＳＨＩＦＴ＿ＲａｎｇｅにＮを代入する。被写体倍率ごとに決定するＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅに代入する値については後述する。

ステップＳ１００６では、カメラ制御部６は、Ｆｉｅｌｄ２に分類されたＡＦフレームグループについてシフト量の設定を行う。Ｆｉｅｌｄ２のシフト量はステップＳ１００４で設定したＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅに係数αを乗じた、α・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとする。

ステップＳ１００７では、カメラ制御部６は、Ｆｉｅｌｄ３に分類されたＡＦフレームグループについてシフト量の設定を行う。Ｆｉｅｌｄ３のシフト量はステップＳ１００４で設定したＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅに係数βを乗じた、β・ＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅとする。

次に、被写体倍率ごとに決定するＳＨＩＦＴ＿Ｒａｎｇｅについて図１１（ｂ）および図１２を用いて説明する。

図１１（ｂ）は図１１（ａ）と同様に横軸はデフォーカス量であり、図５で決定された第１デフォーカス量Ｄｅｆｏｃｕｓに対する各ＡＦフレームのデフォーカス量の相対値を示している。縦軸は評価測光における評価値である。

図１２（ａ）は被写体倍率が大きい場合、図１２（ｂ）は被写体倍率が小さい場合のＡＦフレームと被写体との関係をそれぞれ示し、第１ＡＦフレームはいずれもＡＦフレーム３２とする。

被写体倍率が大きい図１２（ａ）では、Ｆｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームは主被写体を捉えているため、Ｆｉｅｌｄ１に分類されているＡＦフレーム全てに対して高い評価値を与えることが望ましい。ところが、第１ＡＦフレームであるＡＦフレーム３２で捉えているのは主被写体の顔の中央部分であるのに対して、ＡＦフレーム３３は主被写体の耳の部分を捉えているため、ＡＦフレーム３２のデフォーカス量と差が生じてしまい、ＡＦフレーム３３の評価値が低くなってしまう。そこで、図１１（ｂ）の実線で描かれた評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１のグラフに示すように、被写体倍率が大きい場合は、デフォーカス量にしたがって評価値が減少する傾きを小さくする。これにより、第１デフォーカス量から離れているＡＦフレームに関しても高い評価値を与えることが可能となり、評価測光において、主被写体に対して適切な露出に合わせることができる。

一方で、被写体倍率が小さい図１２（ｂ）では、Ｆｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームのうち、主被写体を捉えているＡＦフレームはＡＦフレーム３２、ＡＦフレーム３７のみである。そのため、主被写体を捉えていないＡＦフレーム２６、２７、２８、３１、３３、３６、３８に関しては低い評価値を与えることが望ましい。よって、図１１（ｂ）の点線で描かれた評価値グラフ＠Ｆｉｅｌｄ１に示すように、被写体倍率が小さい場合は、デフォーカス量にしたがって評価値が減少する傾きを大きくすることで、主被写体を捉えていないＡＦフレームに対して評価値を低くする。これにより、相対的に主被写体を捉えているＡＦフレームの評価値が高くなり、主被写体に適切な露出に合わせることができる。また、デフォーカス量にしたがって評価値が減少する傾きを大きくすることで、シフト量を狭めることになるため、後述する第２相関演算の演算量が少なくなり、演算処理の高速化が図れる。

図１０のフローチャートに戻り、ステップＳ１００５では、カメラ制御部６は、第２被写体倍率である場合のＦｉｅｌｄ１に分類されたＡＦフレームグループのシフト量の設定を行う。ここでは、前述したように第２被写体倍率の場合において、評価値が有効である範囲としてＳｈｉｆｔ＿ＲａｎｇｅにＭを代入する（Ｍ＜Ｎ）。

ステップＳ１００６、Ｓ１００７では、被写体倍率が第２被写体倍率である場合も第１被写体倍率の場合と同様の処理を行う。

上述したシフト量算出処理では、ＡＦフレームグループごとに被写体倍率と評価測光における評価値とに基づいてシフト量（シフト範囲）を設定する。

＜デフォーカスマップ作成処理＞次に、図１３を参照して、図４のステップＳ４０４におけるデフォーカスマップ作成処理について説明する。

デフォーカスマップ作成処理では、ステップＳ４０３で算出したＡＦフレームグループごとのシフト量に基づいて、後述する第２相関演算を行い、全ＡＦフレームについてデフォーカス量を算出する。

ステップＳ１３０１では、カメラ制御部６は、各ＡＦフレームのうち最初にデフォーカス量を算出するＡＦフレーム［ｉ］としてｉ＝０を設定する。

ステップＳ１３０２では、カメラ制御部６は、ステップＳ１３０１もしくは、後述するステップＳ１３１０で設定したＡＦフレーム［ｉ］について、図８で分類したＡＦフレームグループがＦｉｅｌｄ０であるか否かを判定する。ＡＦフレーム［ｉ］がＦｉｅｌｄ０である場合はステップＳ１３０９へ進み、それ以外の場合はステップＳ１３０３に進む。

ステップＳ１３０３では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］がＦｉｅｌｄ１であるか否かを判定する。ＡＦフレーム［ｉ］がＦｉｅｌｄ１である場合はステップＳ１３０４に進み、それ以外の場合はステップＳ１３０５へ進む。

ステップＳ１３０４では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲を決定する。

ＡＦフレーム［ｉ］はＦｉｅｌｄ１に分類されているため、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲は式（３）により決定する。

シフト範囲＝｛Ｄｅｆｏｃｕｓ±（Ｓｈｉｆｔ＿Ｒａｎｇｅ）／２｝／ｄ・・・（３）
ここで、ＤｅｆｏｃｕｓはステップＳ５０７で算出した第１デフォーカス量、Ｓｈｉｆｔ＿ＲａｎｇｅはステップＳ１００４またはＳ１００５で算出した評価値の有効範囲である。ｄは相関演算で算出した位相差をレンズ駆動量であるデフォーカス量に換算するための係数である。ＤｅｆｏｃｕｓやＳｈｉｆｔ＿Ｒａｎｇｅはデフォーカス量であるため、位相差を示すｂｉｔに換算するため、ｄで除算している。

次に、レンズ特性および焦点検出ユニット７の取り付けによって生じる焦点位置のずれを考慮した場合について説明する。

まず、焦点検出センサ１０７の検出結果と撮影レンズ２１のベストピント位置について図１４を用いて説明する。

焦点検出センサ１０７は撮影レンズ２１の一部を通過した光束から焦点を検出するのに対して、撮像素子１０１は撮影レンズ２１の全域を通過した光束を用いる。このため、撮像素子１０１はレンズの球面収差により焦点検出センサ１０７の検出結果に対して撮影レンズ２１のベストピント位置が異なる。

この異なる焦点位置を補正値であるＢＰ値を用いて補正する。ＢＰ値はレンズごとに異なるため、レンズ制御部１からレンズ情報を取得する必要がある。

ＢＰ値はＡＦフレームのうち中央に位置するＡＦフレームでは小さく、周辺に位置するＡＦフレームほど大きくなる特性がある。

このようにＡＦフレームごとに異なるＢＰ値を持つため、第２相関演算では、第１ＡＦフレームに対するＢＰ値の差分を考慮する必要がある。よって、ＡＦフレーム［ｉ］に対応するＢＰ値をＢＰ［ｉ］、第１ＡＦフレームに対応するＢＰ値をＢＰ１とし、シフト範囲に（ＢＰ［ｉ］−ＢＰ１）の項が追加される。

次に、焦点検出ユニット７の取り付け誤差について説明する。

焦点検出ユニット７における、図２のフィールドレンズ１０４、絞り１０５、二次結像レンズ１０６、焦点検出センサ１０７などの取り付けや、二次結像レンズ１０６の製造誤差などによってデフォーカス量にオフセットが生じてしまう。この取付誤差を補正値であるδ値を用いて補正する。

上記δ値はＢＰ値と同様にＡＦフレームごとに異なる誤差が生じるため、第２相関演算では、第１ＡＦフレームに対するδ値の差分を考慮する必要がある。よって、ＡＦフレーム［ｉ］に対応するδをδ［ｉ］、第１ＡＦフレームに対応するδをδ１とするとシフト範囲に＋（δ［ｉ］−δ１）の項が追加される。

また、ＢＰ値およびδ値はデフォーカス量であるため、位相差を示すｂｉｔに換算するため、ｄで除算する。

上記ＢＰ値やδ値を考慮した場合のシフト範囲を式（４）に示す。

シフト範囲＝｛Ｄｅｆｏｃｕｓ＋（ＢＰ［ｉ］−ＢＰ１）＋（δ［ｉ］−δ１）±（Ｓｈｉｆｔ＿Ｒａｎｇｅ）／２｝／ｄ・・・（４）
ここで、位相差をデフォーカス量に換算するための係数ｄは全てのＡＦフレームにおいて同一の値であるとする。

式（４）では、第１ＡＦフレームにおいて算出した第１デフォーカス量の位置を基準とし、図１０で算出したシフト量を加算して、ＢＰ値、δ値の差分を考慮した範囲をシフト範囲としている。

図１３のフローチャートに戻り、ステップＳ１３０５では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］がＦｉｅｌｄ２であるか否かを判定する。ＡＦフレーム［ｉ］がＦｉｅｌｄ２である場合はステップＳ１３０６に進み、それ以外の場合はＡＦフレームグループがＦｉｅｌｄ３であるとしてステップＳ１３０７に進む。

ステップＳ１３０６では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲を決定する。

ＡＦフレーム［ｉ］はＦｉｅｌｄ２に分類されているため、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲の式（５）により決定する。

シフト範囲＝｛Ｄｅｆｏｃｕｓ＋（ＢＰ［ｉ］−ＢＰ１）＋（δ［ｉ］−δ１）±α・（Ｓｈｉｆｔ＿Ｒａｎｇｅ）／２｝／ｄ・・・（５）
ステップＳ１３０７では、カメラ制御部６は、ＡＦフレームグループがＦｉｅｌｄ３として、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲を決定する。

ＡＦフレーム［ｉ］はＦｉｅｌｄ３に分類しているため、ＡＦフレーム［ｉ］のシフト範囲の式（６）により決定する。

シフト範囲＝｛Ｄｅｆｏｃｕｓ＋（ＢＰ［ｉ］−ＢＰ１）＋（δ［ｉ］−δ１）±β・（Ｓｈｉｆｔ＿Ｒａｎｇｅ）／２｝／ｄ・・・（６）
ステップＳ１３０８では、カメラ制御部６は、ＡＦフレーム［ｉ］について第２相関演算を行い、デフォーカスマップ作成のためのデフォーカス量を算出する。

第２相関演算では、ステップＳ１３０４、Ｓ１３０６、Ｓ１３０７で算出したシフト範囲を適用して、第１相関演算と同様の演算を行う。例えば±２ｂｉｔの範囲でシフトさせた場合の相関量Ｃを図７（ｂ）に示す。

図７（ｂ）では、Ｄｅｆｏｃｕｓと（ＢＰ［ｉ］−ＢＰ１）、および（δ［ｉ］−δ１）から０ｂｉｔの位置を基準として±２ｂｉｔの範囲でシフトさせ、相関量の極小値を求める。

なお、第１デフォーカス量とＢＰ値、およびδ値から基準とする値は、切り上げ、もしくは切り下げをして整数値として扱うものとする。

このようにして得られたＡＦフレーム［ｉ］の第２相関演算の結果に係数を乗じてデフォーカス量を算出する。

また、第２相関演算ではシフト範囲を限定しているため、相関量の極小値を求めることができず、デフォーカス量が算出できないＡＦフレームが存在する可能性がある。

しかしながら、シフト範囲が限定されたことでデフォーカス量が算出できないＡＦフレームは、第１デフォーカス量から離れているため、焦点状態を検出する第１ＡＦフレームが捉えている被写体とは別の被写体を捉えているとしデフォーカスをＮＧとする。デフォーカスをＮＧとしたＡＦフレームについては、前述した評価測光における評価値は０とする。

上述した第２相関演算は、評価測光に用いられるデフォーカスマップ作成のための演算処理であるため、シフト範囲を評価測光に必要な範囲に限定し、演算処理に要する時間を短縮している。デフォーカスマップ作成に用いるデフォーカス量には高い精度は求められないため、さらに演算時間を短縮するために、第２相関演算では補間演算を行わなくてもよい。

ステップＳ１３０９では、カメラ制御部６は、全ＡＦフレームについてデフォーカス量を算出したか否かを判定し、全ＡＦフレームのデフォーカス量の算出が完了した場合は処理を終了し、完了していない場合はステップＳ１３１０に進む。例えば、全ＡＦフレームを６５点とすると、ｉ≧６４である場合は、全てのＡＦフレームについてステップＳ５０７、Ｓ５１２、Ｓ５１６、Ｓ１３０８のいずれかでデフォーカス量を算出したため、デフォーカスマップ作成処理を終了する。一方、ｉ＜６４である場合は、デフォーカス量の算出が完了していないＡＦフレームがあるとして、次のＡＦフレームについてデフォーカス量を算出するためステップＳ１３１０へ進む。

ステップＳ１３１０では、カメラ制御部６は、次のＡＦフレームについてデフォーカス量を算出するため、ｉにｉ＋１を代入する。

以上の処理を全ＡＦフレームについて行い、全てのＡＦフレームについてデフォーカス量を算出し、デフォーカスマップ作成処理を終了する。

その後、カメラ制御部６は、作成されたデフォーカスマップと図１１の評価値グラフとに基づいて各ＡＦフレームごとに評価値を決定し、決定した評価値と測光センサにより検出された測光値とに基づいて評価測光を行う。

上述したデフォーカスマップ作成処理によれば、全ＡＦフレームについてデフォーカスマップが得られ、かつデフォーカスマップ作成時間を短縮することができる。

上述した実施形態では、焦点検出センサ１０７による検出結果を用いてデフォーカスマップを作成する方法を説明したが、焦点検出センサ１０７を用いた処理に限らず、撮像素子（イメージセンサ）１０１による検出結果を用いた、いわゆる像面位相差ＡＦにも適用できる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

また、本発明はデジタルカメラのような撮影を主目的とした機器に限定されず、携帯電話、パーソナルコンピュータ（ラップトップ型、デスクトップ型、タブレット型など）、ゲーム機など、撮像装置を内蔵もしくは外部接続する任意の機器に適用可能である。従って、本明細書における「撮像装置」は、撮像機能を備えた任意の電子機器を包含することが意図されている。

１…レンズ制御部、６…カメラ制御部、７…焦点検出ユニット、２０…レンズユニット、３０…カメラ本体、１０７…焦点検出センサ、１１１…焦点検出部、１１２…ＡＦフレーム選択部、１１５…デフォーカスマップ作成部

Claims (15)

1. 撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束から被写体の一対の像信号を検出し、当該一対の像信号を相対的にシフトさせて得られる位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段と、
   複数の焦点検出領域から前記撮影光学系の焦点状態を検出するための所定の焦点検出領域を選択する選択手段と、
   前記複数の焦点検出領域について焦点検出領域ごとにデフォーカス量を求め、デフォーカスマップを作成するデフォーカスマップ作成手段と、
   前記デフォーカスマップの作成時に、前記所定の焦点検出領域との相対位置に基づいて、前記複数の焦点検出領域に対してシフト範囲を設定する設定手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記所定の焦点検出領域との相対位置に基づいて、前記複数の焦点検出領域のグループを決定するグループ決定手段と、
   前記デフォーカスマップに基づいて焦点検出領域ごとに評価値を設定し、当該評価値と測光値に応じて被写体の露出を決定する評価測光手段とを更に有し、
   前記設定手段は、前記焦点検出領域のグループごとに前記シフト範囲を設定する際に、前記評価測光手段で評価値が有効となる範囲に前記シフト範囲を限定し、
   前記デフォーカスマップ作成手段は、前記限定されたシフト範囲で像信号をシフトさせることでデフォーカス量を求めることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記撮影光学系が有するレンズの焦点距離情報と被写体距離情報とから被写体倍率を算出する倍率算出手段を更に有し、
   前記設定手段は、前記被写体倍率に応じて前記評価値が有効となる範囲に前記シフト範囲を限定することを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
4. 前記評価値が有効となる範囲は、前記評価値が０以上となる範囲であることを特徴とする請求項２または３に記載の焦点検出装置。
5. 前記評価値は全ての焦点検出領域に対して設定され、前記所定の焦点検出領域に近い領域は大きく、前記所定の焦点検出領域から離れた領域では小さくなるように設定されることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
6. 前記設定手段は、前記所定の焦点検出領域に近い領域は広く、前記所定の焦点検出領域から離れた領域は狭くなるように前記シフト範囲を設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
7. 前記像信号を相対的にシフトさせたときの像信号の差分を相関量として、当該相関量が最も小さくなるときのシフト量から前記位相差が得られ、
   前記相関量が最も小さくなるときのシフト量は、その近傍の相関量を用いた補間演算により求められることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
8. 前記設定手段は、前記所定の焦点検出領域に設定されるシフト範囲を基準として全ての焦点検出領域に対してシフト範囲を設定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
9. 前記基準となるシフト範囲は、前記撮影光学系のレンズごとの焦点位置の誤差と、前記焦点検出手段を構成する焦点検出センサの取付誤差とに応じて補正されることを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
10. 前記レンズごとの焦点位置の誤差に関する補正値は、前記焦点検出領域のうち中央に位置する焦点検出領域では小さく、周辺に位置する焦点検出領域ほど大きくなる特性を有することを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
11. 前記焦点検出手段は、前記一対の像信号を検出する焦点検出センサを有し、
    前記評価測光手段は、被写体を測光する測光センサを有し、前記測光センサにより検出された測光値を用いて前記被写体の露出を決定する評価測光を行うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
12. 撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出装置の制御方法であって、
    前記撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束から被写体の一対の像信号を検出し、当該一対の像信号を相対的にシフトさせて得られる位相差からデフォーカス量を求めるステップと、
    複数の焦点検出領域から前記撮影光学系の焦点状態を検出するための所定の焦点検出領域を選択するステップと、
    前記複数の焦点検出領域について焦点検出領域ごとにデフォーカス量を求め、デフォーカスマップを作成するステップと、
    前記デフォーカスマップの作成時に、前記所定の焦点検出領域との相対位置に基づいて、前記複数の焦点検出領域に対してシフト範囲を設定するステップと、を有することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
13. レンズユニットが交換可能な撮像装置であって、
    前記撮像装置に装着されたレンズユニットの焦点状態を検出し、前記レンズユニットを合焦位置に制御する制御部を有し、
    前記制御部は、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載された焦点検出装置の各手段を含むことを特徴とする撮像装置。
14. コンピュータを、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載された焦点検出装置または請求項１３に記載された撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
15. コンピュータを、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載された焦点検出装置または請求項１３に記載された撮像装置の各手段として機能させるためのプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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