JP2018010023A - 合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差の算出精度を高めることのできる合焦制御装置、レンズ装置、撮像装置、合焦制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】デジタルカメラは、複数の位相差検出用画素５２Ａから出力された信号群と、複数の位相差検出用画素５２Ｂから出力された信号群との位相差を算出する位相差算出部１１ａと、この位相差に対応する駆動量にしたがいフォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部１１ｃと、時刻ｔ（ｎ）において算出された位相差を駆動量に変換するための係数ａ（ｎ）と、この駆動量にしたがってフォーカスレンズが移動を開始した後の時刻ｔ（ｎ＋１）におけるフォーカスレンズの時刻ｔ（ｎ）からの移動量とこの駆動量との差Δｍ（ｎ＋１）とに基づき時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差の予測値を算出する位相差予測部１１ｂと、を備える。位相差算出部１１ａは、相関演算結果と予測値に基づいて位相差を算出する。【選択図】図８

Description

本発明は、合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機等の撮像機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。

これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式（例えば特許文献１〜３参照）が採用されている。位相差ＡＦ方式は、高速処理が可能なため、撮像素子により被写体を連続して撮像する動画撮像時には有効な方式である。

特許文献１には、過去複数回の位相差検出方式により求めたデフォーカス量に基づいて、現在のフォーカスレンズ位置を予測する撮像装置が記載されている。

特許文献２には、撮影時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及び所定時間であるレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて像面位置の変化量を求め、像面位置の目標位置を算出する撮像装置が記載されている。

特許文献３には、過去複数回の位相差検出方式により求めたデフォーカス量に基づいて、被写体の移動速度を検出する撮像装置が記載されている。

特開２０１０−００８５０７号公報 特開２０１１−０５９３８４号公報 特開２００１−００４９１０号公報

位相差ＡＦ方式では、撮像レンズの瞳領域の異なる部分に対応する一対の信号群の相関演算を行い、相関演算によって求めた一対の信号群の相関値が最小となるときの一対の信号群のずれ量を位相差として決定し、この位相差に基づいてフォーカスレンズを駆動する。しかし、主要被写体のコントラストが低い場合、主要被写体の輝度が低い場合、フォーカスレンズの移動中に位相差を算出する場合等には、一対の信号群の相関値が小さくなる位相差が複数存在することになり、正しい位相差を判定するのが難しくなる。間違った位相差を判定してしまうと、フォーカスレンズが合焦位置に達しなかったり、フォーカスレンズが合焦位置を超えてしまったり、といった現象が生じ、フォーカスレンズがいつまでたっても合焦位置に到達できなくなる場合もある。

特許文献１〜３に記載された撮像装置は、相関演算の結果に基づいて決まるデフォーカス量を用いてフォーカスレンズ位置や像面位置を予測するものであり、位相差の算出精度を高めるための方法は開示されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、位相差の算出精度を高めて位相差ＡＦ方式によるフォーカスレンズの駆動を精度よく行うことのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出部と、上記位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出部により算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、上記位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出するものである。

本発明の合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出部と、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出部と、上記第一の位相差算出部又は上記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出部又は上記第二の位相差算出部により算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、上記第一の位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測部により算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出部により算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測部により算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出部により算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部を更に備え、上記レンズ駆動制御部は、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させるものである。

本発明のレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。

本発明の撮像装置は、上記合焦制御装置を備えるものである。

本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、上記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出するものである。

本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第三の信号検出部とペアを構成する上記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、上記レンズ駆動制御ステップでは、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させるものである。

本発明の合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、上記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出するプログラムである。

本発明の合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第三の信号検出部とペアを構成する上記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、上記レンズ駆動制御ステップでは、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させるプログラムである。

本発明によれば、位相差の算出精度を高めて位相差ＡＦ方式によるフォーカスレンズの駆動を精度よく行うことのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。 図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。 図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。 撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。 図２に示すシステム制御部１１が合焦制御プログラムを実行することで発現する機能ブロックを示す図である。 図１に示すシステム制御部１１の動作を説明するためのフローチャートである。 図８のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理を説明するための図である。 図９の時刻ｔ（０）の状態から時刻ｔ（１）に変化したときの動作を説明するための図である。 ＡＦの連続駆動を説明する図である。 ＡＦの間欠駆動を説明する図である。 位相差とフォーカスレンズの駆動量との対応関係を示す図である。 図１に示すシステム制御部１１の変形例を示す図である。 図１４に示すシステム制御部１１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。 動く被写体にピントを合わせ続ける場合のフォーカスレンズの位置と実際の合焦位置（被写体位置）との関係を説明する図である。 システム制御部１１Ａの動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第三の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第三の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第四の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１Ａの動作の第四の変形例を説明するためのフローチャートである。 図１に示すデジタルカメラの撮像素子５のＡＦエリア５３の変形例を示す図である。 図２４に示す位相差検出用画素５２ＬＲだけを抽出した図である。 図１に示すデジタルカメラの撮像素子５を、図２４に示すＡＦエリアを含む撮像素子に変更した構成のデジタルカメラにおけるシステム制御部１１の動作を説明するためのフローチャートである。 図２６に示すフローチャートにおけるステップＳ６１の詳細を示すフローチャートである。 図２５に示すステップＳ６１の変形例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。 図２９のカメラシステムの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図１に示すデジタルカメラは、焦点調節のためのフォーカスレンズ及びズーム倍率変更のためのズームレンズ等を含む撮像レンズ１と、絞り２と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ本体に固定されるものであってもよい。

撮像レンズ１と絞り２は撮像光学系を構成し、撮像光学系はフォーカスレンズを少なくとも含む。このフォーカスレンズは、撮像光学系の焦点を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズで構成される。フォーカスレンズが撮像光学系の光軸方向に移動することで焦点調節が行われる。

レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。

デジタルカメラ本体は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子５と、撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子５を駆動し、レンズ装置４０を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

システム制御部１１は、プロセッサとＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリにより構成される。システム制御部１１は、ＲＯＭに記憶された合焦制御プログラムを実行することで、後述する各機能を実現する。

さらに、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮像画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。

メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。

撮像素子５は、一方向である行方向Ｘと行方向Ｘに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置される受光面５０を有する。この受光面５０には、焦点を合わせる対象となるエリアであるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設けられている。

ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。

受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、ＡＦエリア５３は、受光面５０に隙間無く設けてあってもよい。

図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。

ＡＦエリア５３には、画素５１が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。

図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１ともいう）には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１ともいう）には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１ともいう）には“Ｂ”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。

ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素５１）が位相差検出用画素５２となっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１と、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに最も近い同色のＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。

図４は、図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。

図４に示すように、位相差検出用画素５２は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの２種類の画素を含む。

位相差検出用画素５２Ａは、撮像レンズ１の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部である。

位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部である。

なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮像レンズ１を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。

各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。

撮像用画素５１の開口の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。ここでいう右方向は、図３で示す行方向Ｘの一方の方向であり、左方向は行方向Ｘのもう一方の方向である。

図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部（ＰＤ）に対して右に偏心している。図５に示すように、光電変換部の片側を遮光膜によって覆うことにより、遮光膜で覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。

この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。

なお、撮像素子５は、撮像レンズ１の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部とのペアを複数有する構成であればよく、図２〜図５に示した構成に限らない。

例えば、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割して、一方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ｂとした構成であってもよい。

図６は、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。

図６の構成では、撮像素子５においてＲを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｒ１と位相差検出用画素Ｒ２としている。また、撮像素子５においてＧを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｇ１と位相差検出用画素Ｇ２としている。さらに、撮像素子５においてＢを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｂ１と位相差検出用画素Ｂ２としている。

この構成では、位相差検出用画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１がそれぞれ第一の信号検出部となり、位相差検出用画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２がそれぞれ第二の信号検出部となる。第一の信号検出部と第二の信号検出部からは独立に信号を読み出すことができる。そして、第一の信号検出部と第二の信号検出部の信号を加算すると、位相差のない通常の撮像用信号を得られる。つまり、図６の構成では、全ての画素を、位相差検出用画素と撮像用画素との両方として用いることができる。

図７は、図２に示すシステム制御部１１が合焦制御プログラムを実行することで発現する機能ブロックを示す図である。システム制御部１１は、ＲＯＭに記憶されている合焦制御プログラムを実行することで、位相差算出部１１ａと、位相差予測部１１ｂと、レンズ駆動制御部１１ｃと、して機能する。

位相差算出部１１ａは、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある複数の位相差検出用画素５２Ａから出力された第一の信号群と、この位相差検出用画素５２Ａとペアを組む位相差検出用画素５２Ｂから出力された第二の信号群との相関演算の結果に少なくとも基づいて、第一の信号群と第二の信号群の行方向Ｘにおけるずれ量である位相差を算出する。

相関演算とは、具体的には、複数の位相差検出用画素５２Ａから出力される第一の信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、この位相差検出用画素５２Ａとペアを構成する位相差検出用画素５２Ｂから出力される第二の信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータを行方向Ｘに“ｄ”ずらしたときの２つのデータの相関値を演算する処理を言う。相関値は、以下の式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｓ［ｄ］によって求めることができる。相関値が小さいほど、２つのデータの一致度は高いことを示す。

２つのデータのずらし量ｄを横軸にとり、２つのデータの相関値である面積Ｓ［ｄ］を縦軸にとったときの相関値の変化を示すグラフのことを相関カーブといい、この相関カーブが相関演算の結果となる。この相関カーブには、少なくとも１つの谷部が含まれるため、相関カーブに含まれる谷部のいずれかに対応するずらし量ｄが、第一の信号群と第二の信号群の行方向Ｘでの位相差として算出される。

レンズ駆動制御部１１ｃは、レンズ制御部４を介してレンズ駆動部８に指令を送り、位相差算出部１１ａにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがってレンズ駆動部８にフォーカスレンズを駆動させる。

位相差とフォーカスレンズの駆動量との対応関係を示す情報は、デジタルカメラの製造時に予め求められており、システム制御部１１のＲＯＭに記憶されている。レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差に対応する駆動量をＲＯＭから読み出し、読みだした駆動量をレンズ駆動部８に伝達する。レンズ駆動部８は、伝達された駆動量だけ、フォーカスレンズを移動させる。

位相差予測部１１ｂは、フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において位相差算出部１１ａにより算出された第一の位相差をフォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、この駆動量にしたがってフォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻におけるフォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とこの駆動量との差と、に基づいて、第二の時刻における位相差の予測値を算出する。

位相差算出部１１ａは、任意の時刻において取得した第一の信号群及び第二の信号群の相関演算の結果と、位相差予測部１１ｂによって算出された、この時刻における位相差の予測値とに基づいて、この時刻における位相差を算出する。

図８は、図１に示すシステム制御部１１の動作を説明するためのフローチャートである。図８の動作は、例えば動画撮像中に位相差ＡＦ方式による合焦制御を継続して行う例を示している。

動画撮像モードに設定されると、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ）（ｎの初期値は０）において撮像素子５から出力された第一の信号群と第二の信号群の相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいて時刻ｔ（ｎ）における位相差ｐ（ｎ）を算出する（ステップＳ１）。

ここで、ｔ（ｎ）の意味は、演算するときの時系列の順番が“ｎ”であり、ｔ（ｎ）はｎ番目の時間を表すものとする。例えば、ある時間をｔ（０）＝０として、次に相関演算を行なう信号を取得したときの時間が０．５秒後であるなら、ｔ（１）＝０．５となる。

位相差算出部１１ａは、例えば、相関演算によって得た相関カーブの全ての谷部を構成する相関値のうち、この全ての谷部を構成する相関値の平均値との差が所定値以上となる谷部を特定し、この谷部に対応するずらし量ｄを位相差ｐ（ｎ）として算出する。このような谷部が１つに特定できない場合、位相差算出部１１ａは、谷部が１つに特定できるまでステップＳ１の処理を繰り返す。

次に、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差算出部１１ａによって算出された位相差ｐ（ｎ）に対応するフォーカスレンズの駆動量ｍ（ｎ）をＲＯＭから読み出す（ステップＳ２）。そして、レンズ駆動制御部１１ｃは、読みだした駆動量ｍ（ｎ）にしたがったフォーカスレンズの駆動をレンズ駆動部８に開始させる（ステップＳ３）。

レンズ駆動部８の駆動によってフォーカスレンズが移動を開始すると、位相差予測部１１ｂは、位相差ｐ（ｎ）を駆動量ｍ（ｎ）に変換するための係数ａ（ｎ）を算出し、算出した係数ａ（ｎ）を位相差ｐ（ｎ）の算出時刻ｔ（ｎ）と関連付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ４）。

係数ａ（ｎ）は、｛ｐ（ｎ）／ｍ（ｎ）｝、又は、｛ｍ（ｎ）／ｐ（ｎ）｝の演算によって求めることができる。以下では、係数ａ（ｎ）＝｛ｍ（ｎ）／ｐ（ｎ）｝として説明する。

図９は、図８のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理を説明するための図である。

図９では、時刻ｔ（０）においてフォーカスレンズの位置がｘ（０）にある。図９の右側に示す図は、時刻ｔ（０）での相関演算の結果を示す図である。相関カーブには複数の谷部が存在し、この複数の谷部のうちの最も小さい谷部に対応する位相差−ｐ（０）がステップＳ１にて算出される。そして、この位相差−ｐ（０）に対応する駆動量ｍ（０）が決まると、この駆動量ｍ（０）にしたがってフォーカスレンズが移動を開始する。また、位相差−ｐ（０）と駆動量ｍ（０）から係数ａ（０）が算出されて、時刻ｔ（０）と関連付けて記憶される。

図８に戻り、ステップＳ３でフォーカスレンズが移動を開始して、時刻がｔ（ｎ＋１）になった時点で、位相差予測部１１ｂは、時刻ｔ（ｎ）から時刻ｔ（ｎ＋１）までのフォーカスレンズの移動量ｘ（ｎ＋１）と駆動量ｍ（ｎ）との差Δｍ（ｎ＋１）を算出する（ステップＳ５）。

次に、位相差予測部１１ｂは、差Δｍ（ｎ＋１）を係数ａ（ｎ）を用いて位相差に変換し、この位相差を時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差の予測値として算出する（ステップＳ６）。位相差予測部１１ｂは、具体的には、Δｍ（ｎ＋１）をａ（ｎ）で除算することで予測値ｐｆ（ｎ＋１）を算出する。

予測値ｐｆ（ｎ＋１）が算出されると、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ＋１）において撮像素子５から出力された第一の信号群と第二の信号群の相関演算を行い、この相関演算の結果と、予測値ｐｆ（ｎ＋１）とに基づいて、時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差ｐ（ｎ＋１）を算出する（ステップＳ７）。

例えば、位相差算出部１１ａは、相関演算によって得た相関カーブの全ての谷部の中から、真の位相差に対応する谷部を特定するにあたり、予測値ｐｆ（ｎ＋１）の情報を利用する。具体的には、全ての谷部に対応する位相差のうち、位相差の予測値ｐｆ（１）に最も近い値を、最終的な位相差ｐ（ｎ＋１）として算出する。

図１０は、図９の時刻ｔ（０）の状態から時刻ｔ（１）に変化したときの動作を説明するための図である。時刻ｔ（１）では、時刻ｔ（０）の状態に対し、フォーカスレンズがｘ（０）からｘ（１）の位置に移動している。そして、Δｍ（１）／ａ（０）の演算により、予測値ｐｆ（１）が算出されている。

図１０の右側には、時刻ｔ（１）において撮像素子５から出力された第一の信号群と第二の信号群の相関演算の結果を示す相関カーブを示している。

フォーカスレンズが移動している状態では、撮像される像が流れているため、この状態で相関演算を行うと、図１０に示すように複数の谷部同士の相関値に差が生じにくくなる。

複数の谷部がほぼ同じ相関値になっていると、時刻ｔ（１）の時点で誤った位相差を算出する可能性があり、本来到達すべき合焦位置よりも手前でフォーカスレンズが止まるアンダーシュートや、フォーカスレンズが本来到達すべき合焦位置を超えてしまうオーバーシュートが発生し、動作が不安定となる。

そこで、位相差算出部１１ａは、図１０に示す相関カーブの谷部に対応する位相差のうち、位相差の予測値−ｐｆ（１）に最も近い値を最終的な位相差ｐ（ｎ＋１）として算出する。これにより、位相差の算出精度を高めて、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を防ぐ。

図８の説明に戻り、ステップＳ７で位相差ｐ（ｎ＋１）が算出されると、ｎが（ｎ＋１）に更新された後、ステップＳ２以降の処理が再び行われる。図１０の例で説明すると、時刻ｔ（１）の後は、レンズ駆動部８に設定された駆動量ｍ（０）がリセットされて、位相差ｐ（１）に対応する駆動量ｍ（１）にしたがってフォーカスレンズが移動を始めることになる。

以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、図８で説明した動作により、位相差の算出精度を高めることができる。図８に示すように、フォーカスレンズを駆動中に相関演算を行う連続駆動の場合には、この相関演算の結果に基づいて算出した位相差に誤りがあるとフォーカスレンズの動きが不安定になる。

図１１は連続駆動を説明する図である。図１１に示すように、連続駆動では、位相差の誤算出が発生すると、オーバーシュートやアンダーシュートが発生したり、フォーカスレンズが目標位置付近で移動を繰り返すハンチングが発生したりしてしまう。

図１２に示すように、フォーカスレンズの駆動を開始してからフォーカスレンズが停止した時点で相関演算を行って位相差を算出し、この位相差に基づいてフォーカスレンズの駆動を開始する動作を繰り返す間欠駆動を行うことで、ハンチングの発生を多少は抑制することができる。

しかし、図１３に示すように、位相差とフォーカスレンズの駆動量との対応関係は、位相差が大きいほど比例関係が崩れる傾向にある。このため、図１２に示す間欠駆動であっても、大ボケとなっていて位相差が大きい状態では、オーバーシュートやアンダーシュートが発生する可能性がある。また、被写体の輝度が低くノイズが相対的に多くなる場合や、被写体の空間周波数が高い場合等は、間欠駆動であっても、相関カーブが図１０に示すようになる場合があり、オーバーシュートやアンダーシュートが発生する可能性がある。

これに対し、図８に示す動作によれば、任意の時刻における相関演算の結果と、この時刻における位相差の予測値とに基づいて、この時刻における位相差を精度よく算出することができる。このため、連続駆動中のオーバーシュート、アンダーシュート、及びハンチングの発生を防ぐことができる。

また、被写体の輝度が低くノイズが相対的に多くなる場合、被写体の空間周波数が高い場合、及び位相差が大きい場合等でも、位相差を精度よく算出することができるため、同様に、オーバーシュート、アンダーシュート、及びハンチングの発生を防ぐことができる。

図１４は、図１に示すシステム制御部１１の変形例を示す図である。図１４に示すシステム制御部１１Ａは、予測誤差算出部１１ｄが追加された点を除いては図７と同じ構成である。この予測誤差算出部１１ｄも、ＲＯＭに記憶された合焦制御プログラムをプロセッサが実行することで発現する機能ブロックである。

図１４に示すシステム制御部１１Ａの予測誤差算出部１１ｄは、位相差予測部１１ｂにより算出された予測値ｐｆ（ｎ＋１）と相関演算の結果とに基づいて算出された位相差ｐ（ｎ＋１）と、予測値ｐｆ（ｎ＋１）との差である予測誤差Δｐ（ｎ＋１）を算出し、ＲＡＭに記憶する。

システム制御部１１Ａの位相差予測部１１ｂは、係数ａ（ｎ）と、差Δｍ（ｎ＋１）と、時刻ｔ（ｎ）で予測誤差算出部１１ｄにより算出されて記憶された予測誤差Δｐ（ｎ）とに基づいて、予測値ｐｆ（ｎ＋１）を算出する。

図１５は、図１４に示すシステム制御部１１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。図１５において図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ６の後、位相差予測部１１ｂは、ＲＡＭに予測誤差が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

予測誤差がＲＡＭに記憶されていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）はステップＳ７の処理が行われる。ステップＳ７の後、予測誤差算出部１１ｄは、ステップＳ７で算出された位相差ｐ（ｎ＋１）と、ステップＳ７での位相差の算出に用いられた予測値ｐｆ（ｎ＋１）との差である予測誤差Δｐ（ｎ＋１）を以下の式（２）又は式（３）により算出する。そして、予測誤差算出部１１ｄは、予測誤差Δｐ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の後は、ステップＳ８の処理が行われ、その後、ステップＳ２に処理が戻る。

予測誤差Δｐ（ｎ＋１）＝｛位相差ｐ（ｎ＋１）｝−｛予測値ｐｆ（ｎ＋１）｝ ・・（２）
予測誤差Δｐ（ｎ＋１）＝｛予測値ｐｆ（ｎ＋１）｝−｛位相差ｐ（ｎ＋１）｝ ・・（３）

ステップＳ８の処理が少なくとも１度行われると、ステップＳ１１の判定がＹＥＳとなる。ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合、位相差予測部１１ｂは、ステップＳ６で算出された予測値ｐｆ（ｎ＋１）を、時刻ｔ（ｎ＋１）の１つ前の時刻ｔ｛（ｎ＋１）−１｝と関連付けてＲＡＭに記憶されている予測誤差Δｐ｛（ｎ＋１）−１｝に基づいて補正する（ステップＳ１２）。

予測誤差Δｐ（ｎ＋１）が式（２）により算出したものであれば、位相差予測部１１ｂは、予測値ｐｆ（ｎ＋１）にΔｐ｛（ｎ＋１）−１｝を加算することで、補正後の予測値ｐｆ（ｎ＋１）を得る。

予測誤差Δｐ（ｎ＋１）が式（３）により算出したものであれば、位相差予測部１１ｂは、予測値ｐｆ（ｎ＋１）からΔｐ｛（ｎ＋１）−１｝を減算することで、補正後の予測値ｐｆ（ｎ＋１）を得る。

ステップＳ１２の後は、ステップＳ７に移行し、位相差算出部１１ａは、ステップＳ１２で補正後の予測値ｐｆ（ｎ＋１）と、時刻ｔ（ｎ＋１）での相関演算の結果とに基づいて、時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差ｐ（ｎ＋１）を算出する。

以上のように、システム制御部１１Ａは、時刻ｔ（１）で算出した予測値ｐｆ（１）と、この予測値ｐｆ（１）を用いて算出した位相差ｐ（１）との差である予測誤差Δｐ（１）を用いて、次の時刻ｔ（２）で算出する予測値ｐｆ（２）を補正するため、予測値ｐｆ（２）の精度を上げることができ、より正確に位相差を算出することが可能となる。

図１６は、動く被写体にピントを合わせ続ける場合のフォーカスレンズの位置と実際の合焦位置（被写体位置）との関係を説明する図である。

図１６に示すように、主要被写体が一定方向に移動しており、合焦位置が時間と共に遠ざかっている場合を考える。この場合、時刻ｔ（０）で位相差ｐ（０）を算出し、時刻ｔ（１）において、この位相差ｐ（０）に対応する駆動量でフォーカスレンズが移動完了しても、時刻ｔ（１）には合焦位置が更に遠くに移動しているため、主要被写体にピントを合わせることができない。その後の時刻ｔ（２）においても同様である。

このように、動く被写体に対しては、位相差の予測値に近い位相差に基づいてフォーカスレンズを駆動しているにも関わらず、その位相差が真の位相差からずれて、予測値の精度が低下する可能性がある。予測値の精度が低下すると、アンダーシュート、オーバーシュート、及びハンチング動作が発生しやすくなる。

図１５に示した動作によれば、位相差を算出する時刻ｔ（ｎ＋１）の前の時刻ｔ（ｎ）で記憶しておいた予測誤差の情報を用いて、時刻ｔ（ｎ＋１）での位相差の予測値を算出することができるため、動く被写体であっても、予測値の精度を高めて、より正確な位相差の算出が可能となる。この結果、アンダーシュート、オーバーシュート、及びハンチング動作を防ぐことができる。

なお、図１５の説明では、ステップＳ１２において、常に、予測誤差を用いて予測値を補正するものとした。しかし、予測誤差が小さい場合には、ステップＳ１２の処理を省略してステップＳ７に移行するようにしてもよい。図１５の動作では、予測誤差を徐々に小さくしていくことが可能なため、予測誤差がある程度まで小さくなった時点で、ステップＳ１２の処理を省略することで、演算量の削減が可能となる。

図１７は、システム制御部１１Ａの動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。図１７において図１５と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。また、図を簡略化するため、図１５に示したステップＳ２〜ステップＳ６は１つの処理ブロックとして図示している。

ステップＳ７の後は、ステップＳ１３の処理が行われる。ステップＳ１３の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ１３で算出した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）の絶対値が第一の閾値ｔｈ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＮＧカウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の後はステップＳ８に処理が移行する。

ステップＳ１４の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＮＧカウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＮＧカウンタのカウント値が第二の閾値ｔｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ１７）。第二の閾値ｔｈ２は２以上の自然数を適宜設定する。ステップＳ１７の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ８に処理が移行する。

ステップＳ１７の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差算出部１１ａに対し、ステップＳ７で算出した位相差ｐ（ｎ＋１）の補正を指示する。この指示にしたがい、位相差算出部１１ａは、ステップＳ７で算出した位相差ｐ（ｎ＋１）を、ＲＡＭに記憶されている過去の予測誤差に基づいて補正する（ステップＳ１８）。

具体的には、位相差算出部１１ａは、位相差ｐ（ｎ＋１）に、前の時刻ｔ（ｎ）で求めた予測値ｐ（ｎ）の予測誤差Δｐ（ｎ）を加算又は減算することで、補正後の位相差ｐ（ｎ＋１）を得る。

予測誤差Δｐ（ｎ）が式（２）により算出したものであれば、位相差算出部１１ａは、位相差ｐ（ｎ＋１）にΔｐ（ｎ）を加算することで、補正後の位相差ｐ（ｎ＋１）を得る。予測誤差Δｐ（ｎ）が式（３）により算出したものであれば、位相差算出部１１ａは、位相差ｐ（ｎ＋１）からΔｐ（ｎ）を減算することで、補正後の位相差ｐ（ｎ＋１）を得る。

ステップＳ１８の後はステップＳ８の処理が行われ、その後、ステップＳ１８で補正後の位相差ｐ（ｎ＋１）に基づいてフォーカスレンズの駆動が行われる。

例えば図１６に示したように、被写体位置にフォーカスレンズの位置が追い付いていない状況では、予測誤差が第一の閾値ｔｈ１を超える状態が第二の閾値ｔ２回以上連続することになる。このような場合に、相関演算の結果と予測誤差とに基づいて算出した位相差を、直前に求められた予測誤差によって補正することで、動く被写体であっても高精度に焦点を合わせることが可能となる。

図１７のステップＳ１８では、位相差ｐ（ｎ＋１）を算出した時刻ｔ（ｎ＋１）の直前の時刻における予測誤差を用いて位相差ｐ（ｎ＋１）を補正するものとした。この変形例として、位相差ｐ（ｎ＋１）を算出した時刻ｔ（ｎ＋１）よりも前の複数の時刻における予測誤差を用いて位相差ｐ（ｎ＋１）を補正してもよい。

例えば、位相差ｐ（ｎ＋１）を補正するにあたり、時刻ｔ（ｎ）と時刻ｔ（ｎ−１）のそれぞれで算出された予測誤差の平均を算出し、この平均値を位相差ｐ（ｎ＋１）に対して加算又は減算することで、補正を行ってもよい。平均をとる予測誤差の数は、例えば第二の閾値ｔｈ２と同じにすればよい。これにより、より精度の高い位相差算出が可能となる。

図１８及び図１９は、システム制御部１１Ａの動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。図１８において図１５と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ１３の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ１３で算出した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）の絶対値が第三の閾値ｔｈ３未満となるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ２７）。

ステップＳ２７の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値が第四の閾値ｔｈ４以上となるか否かを判定する（ステップＳ２８）。第四の閾値ｔｈ４は２以上の自然数を適宜設定する。

ステップＳ２８の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を許可する制御を行う（ステップＳ２９）。具体的には、ステップＳ８に処理を戻し、ステップＳ２以降の処理を行ってフォーカスレンズの駆動を継続させる。

ステップＳ２１の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップ２２）。ステップＳ２２の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を禁止する制御を行う（ステップＳ２３）。具体的には、レンズ駆動制御部１１ｃは、レンズ駆動部８にフォーカスレンズの駆動を停止する指示を出す。

ステップＳ２３の後、レンズ駆動制御部１１ｃはｎを（ｎ＋１）に更新し（ステップＳ２４）、その後、ステップＳ２と同じ処理であるステップＳ２５の処理を行う。ステップＳ２５の後は、ステップＳ３と同じ処理であるステップＳ２６の処理が行われ、その後、ステップＳ５に処理が移行する。

第二の変形例では、予測誤差が第三の閾値ｔｈ３以上の場合には、フォーカスレンズの駆動が停止される。動画撮像中に位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う場合、デジタルカメラの前を物体が横切ったり、手ブレや被写体ブレ等でＡＦエリア５３内に意図しない物体が入り込んだりすると、その状況の変化にフォーカスレンズが反応して動いてしまう。

第二の変形例では、このような状況の変化を予測誤差の大きさで判断し、予測誤差が大きいときにはフォーカスレンズの駆動を強制的に停止させる。このため、意図しない被写体によってフォーカスレンズが動くのを防ぐことができる。

なお、第二の変形例の効果は、予測値を用いないで位相差を算出した場合でも得ることが可能である。このため、図１８のステップＳ７において、位相差算出部１１ａは、予測値ｐ（ｎ＋１）を使用せずに、相関演算の結果だけで位相差ｐ（ｎ＋１）を算出してもよい。

図２０及び図２１は、システム制御部１１Ａの動作の第三の変形例を説明するためのフローチャートである。図２０において図１５と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ１３の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ７において実施された相関演算の結果の信頼度が第五の閾値ｔｈ５を超えるか否かを判定する（ステップＳ３０）。

相関演算の結果の信頼度は、ＡＦエリアに結像する被写体像が低輝度である場合や、ＡＦエリアに結像する被写体像が低コントラストである場合や、ＡＦエリアに結像する被写体像の空間周波数が高い場合等に低下する。このため、例えば、レンズ駆動制御部１１ｃは、ＡＦエリア内の各画素から出力される信号の輝度平均を算出し、輝度平均値が所定値以上の場合に相関演算の信頼度が第五の閾値ｔｈ５を超えると判定し、輝度平均値が所定値未満の場合に相関演算の信頼度が第五の閾値ｔｈ５以下と判定する。

または、レンズ駆動制御部１１ｃは、ＡＦエリアの通常画素によって撮像された被写体像のコントラスト又は空間周波数を算出し、コントラスト又は空間周波数が所定値以上の場合に相関演算の信頼度が第五の閾値ｔｈ５を超えると判定し、コントラストが所定値未満の場合に相関演算の信頼度が第五の閾値ｔｈ５以下であると判定する。信頼度判定の方法は、これらに限らず、公知の方法を用いればよい。

ステップＳ３０の判定がＹＥＳのとき、ステップＳ３１以降の処理が行われ、ステップＳ３０の判定がＮＯのとき、ステップＳ４１以降の処理が行われる。

ステップＳ４１において、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ１３で算出した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）の絶対値が第六の閾値ｔｈ６未満となるか否かを判定する。

ステップＳ４１の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ４７）。

ステップＳ４７の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値が第七の閾値ｔｈ７以上となるか否かを判定する（ステップＳ４８）。第七の閾値ｔｈ７は２以上の自然数を適宜設定する。

ステップＳ４８の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を許可する制御を行う（ステップＳ４９）。具体的には、ステップＳ８に処理を戻し、ステップＳ２以降の処理を行ってフォーカスレンズの駆動を継続させる。

ステップＳ４１の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップ４２）。ステップＳ４２の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を禁止する制御を行う（ステップＳ４３）。ステップＳ４８の判定がＮＯのときも、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ４３においてフォーカスレンズの駆動を禁止する制御を行う。具体的には、レンズ駆動制御部１１ｃは、レンズ駆動部８にフォーカスレンズの駆動を停止する指示を出す。

ステップＳ４３の後、レンズ駆動制御部１１ｃはｎを（ｎ＋１）に更新し（ステップＳ４４）、その後、ステップＳ２と同じ処理であるステップＳ４５の処理を行う。ステップＳ４５の後は、ステップＳ３と同じ処理であるステップＳ４６の処理が行われる。ステップＳ４６の後はステップＳ５に処理が移行する。

ステップＳ３１において、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ１３で算出した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）の絶対値が閾値ｔｈ９未満となるか否かを判定する。閾値ｔｈ９は閾値ｔｈ６よりも大きい値である。

ステップＳ３１の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ３７）。

ステップＳ３７の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値が閾値ｔｈ１０以上となるか否かを判定する（ステップＳ３８）。閾値ｔｈ１０は２以上の自然数を適宜設定する。閾値ｔｈ１０は閾値ｔｈ７よりも小さい値である。

ステップＳ３８の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を許可する制御を行う（ステップＳ３９）。具体的には、ステップＳ８に処理を戻し、ステップＳ２以降の処理を行ってフォーカスレンズの駆動を継続させる。

ステップＳ３１の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測ＯＫカウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップ３２）。ステップＳ３２の後、又は、ステップＳ３８の判定がＮＯのとき、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を禁止する制御を行う（ステップＳ３３）。具体的には、レンズ駆動制御部１１ｃは、レンズ駆動部８にフォーカスレンズの駆動を停止する指示を出す。

ステップＳ３３の後、レンズ駆動制御部１１ｃはｎを（ｎ＋１）に更新し（ステップＳ３４）、その後、ステップＳ２と同じ処理であるステップＳ３５の処理を行う。ステップＳ３５の後は、ステップＳ３と同じ処理であるステップＳ３６の処理が行われる。ステップＳ３６の後はステップＳ５に処理が移行する。

相関演算結果の信頼度が低い場合は、フォーカスレンズの駆動を停止する構成が通常考えられる。この構成に対し、第三の変形例によれば、相関演算結果の信頼度が低いと判断できる被写体条件（低輝度、低コントラスト、高周波数）であっても、予測誤差が連続して小さい値になっている場合には位相差ＡＦ方式による合焦制御が行われることになる。予測誤差が連続して小さい値になっているということは、算出されている位相差の精度はある程度高いと判断することができる。このため、このような場合にはフォーカスレンズの駆動を継続することで、位相差ＡＦを行うことのできる被写体条件を広げることができる。

また、第三の変形例によれば、相関演算結果の信頼度が高い場合には、第二の変形例で説明した効果を得ることができる。また、第三の変形例では、閾値ｔｈ９を第六の閾値ｔｈ６よりも大きくすることで、相関演算結果の信頼度が高い場合に、予測ＯＫカウントがカウントアップされる条件を緩くしている。このため、相関演算の信頼度が高い場合には、ある程度予測誤差が大きくてもフォーカスレンズの駆動が継続される可能性を高めることができ、わずかな被写体の変化によってフォーカスレンズの駆動が停止されてしまうのを防ぐことができる。

また、第三の変形例では、第七の閾値ｔｈ７を閾値ｔｈ１０よりも大きくすることで、相関演算結果の信頼度が低い場合に、フォーカスレンズ駆動を許可する条件を厳しくしている。このように、信頼度が低いと判定される状況では、フォーカスレンズの駆動を許可するための判定基準を厳しくすることで、合焦精度が低下するのを防ぐことができる。

なお、第三の変形例の効果は、予測値を用いないで位相差を算出した場合でも得ることが可能である。このため、図２０のステップＳ７において、位相差算出部１１ａは、予測値ｐ（ｎ＋１）を使用せずに、相関演算の結果だけで位相差ｐ（ｎ＋１）を算出してもよい。

図２２及び図２３は、システム制御部１１Ａの動作の第四の変形例を説明するためのフローチャートである。図２２において図１５と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。ステップＳ７の後、予測誤差算出部１１ｄは、ステップＳ６で算出した予測値ｐｆ（ｎ＋１）と、ステップＳ７で算出した位相差ｐ（ｎ＋１）とを比較し、両者の符合が逆になっているか否かを判定する。

予測誤差算出部１１ｄは、両者の符合が逆になっていることを示す逆符号情報と、両者の符合が同じになっていることを示す同符号情報とのいずれかを、予測値ｐｆ（ｎ＋１）と位相差ｐ（ｎ＋１）の誤差を示す予測誤差Δｐ（ｎ＋１）として生成し、生成した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１３ａ）

ステップＳ１３ａの後、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ１３ａで算出した予測誤差Δｐ（ｎ＋１）が逆符号情報であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。

ステップＳ５１の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、符号逆カウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップ５２）。ステップＳ５２の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を許可する制御を行う（ステップＳ５３）。具体的には、ステップＳ８に処理を戻し、ステップＳ２以降の処理を行ってフォーカスレンズの駆動を継続させる。

ステップＳ５１の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、符号逆カウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ５４）。ステップＳ５４の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、符号逆カウンタのカウント値が第八の閾値ｔｈ８以上となるか否かを判定する（ステップＳ５５）。第八の閾値ｔｈ８は２以上の自然数を適宜設定する。ステップＳ５５の判定がＮＯであればステップＳ５３に処理が移行する。

ステップＳ５５の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、フォーカスレンズの駆動を禁止する制御を行う（ステップＳ５６）。具体的には、レンズ駆動制御部１１ｃは、レンズ駆動部８にフォーカスレンズの駆動を停止する指示を出す。

ステップＳ５６の後、レンズ駆動制御部１１ｃはｎを（ｎ＋１）に更新し（ステップＳ５７）、その後、ステップＳ２と同じ処理であるステップＳ５８の処理を行う。ステップＳ５８の後は、ステップＳ３と同じ処理であるステップＳ５９の処理が行われる。ステップＳ５９の後はステップＳ５に処理が移行する。

このように、予測値と位相差の符号が逆になる状態が連続する場合には、フォーカスレンズの駆動を禁止することで、ハンチングが発生していた場合でも、これを即座になくして安定動作を実現することが可能となる。

なお、第四の変形例の効果は、予測値を用いないで位相差を算出した場合でも得ることが可能である。このため、図２２のステップＳ７において、位相差算出部１１ａは、予測値ｐ（ｎ＋１）を使用せずに、相関演算の結果だけで位相差ｐ（ｎ＋１）を算出してもよい。

図２４は、図１に示すデジタルカメラの撮像素子５のＡＦエリア５３の変形例を示す図である。図２４に示すＡＦエリア５３では、Ｇ画素の一部が、位相差検出用画素５２ＬＲと位相差検出用画素５２ＵＤになっている。

位相差検出用画素５２ＬＲは、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂを含み、位相差検出用画素５２ＬＲだけを抽出した拡大図は図４と同じである。位相差検出用画素５２ＵＤは、位相差検出用画素５２Ｃと位相差検出用画素５２Ｄを含み、位相差検出用画素５２ＬＲだけを抽出した拡大図を図２５に示す。

図２５は、図２４に示す位相差検出用画素５２ＬＲだけを抽出した図である。図２５に示すように、ＡＦエリア５３には、列方向Ｙに並ぶ位相差検出用画素５２Ｃと位相差検出用画素５２Ｄのペアが、行方向Ｘに複数配列されてなるペア行が少なくとも１つ含まれる。

位相差検出用画素５２Ｃの開口（図２５の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｃの光電変換部の中心に対し上側に偏心している。また、位相差検出用画素５２Ｄの開口（図２５の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｄの光電変換部の中心に対して下側に偏心している。ここでいう上方向は、列方向Ｙの一方の方向であり、下方向は列方向Ｙのもう一方の方向である。

この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ｃからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ｃに対して列方向Ｙに同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｄからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における列方向Ｙの位相差を検出することができる。

このように、変形例の撮像素子５は、撮像レンズ１の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部（位相差検出用画素５２Ａ）と、第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部（位相差検出用画素５２Ｂ）とのペアを複数有する。

変形例の撮像素子５は、更に、撮像レンズ１の瞳領域の列方向Ｙに並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第三の信号検出部（位相差検出用画素５２Ｃ）と、第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第四の信号検出部（位相差検出用画素５２Ｄ）とのペアを複数有する。

以下では、図２５の複数の位相差検出用画素５２Ｃから出力される信号群を第三の信号群といい、図２５の複数の位相差検出用画素５２Ｄから出力される信号群を第四の信号群という。

図２６は、図１に示すデジタルカメラの撮像素子５を、図２４に示すＡＦエリアを含む撮像素子に変更した構成のデジタルカメラにおけるシステム制御部１１の動作を説明するためのフローチャートである。図２６において、図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

動画撮像モードに設定されると、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ）（ｎの初期値の０）において、撮像素子５から出力された第一の信号群と第二の信号群の第一の相関演算を行い、この第一の相関演算の結果に基づいて時刻ｔ（ｎ）における位相差ｐ（ｎ）（以下、位相差ｐｈ（ｎ）という）を算出する。また、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ）において撮像素子５から出力された第三の信号群と第四の信号群の第二の相関演算を行い、この第二の相関演算の結果に基づいて時刻ｔ（ｎ）における位相差ｐ（ｎ）（以下、位相差ｐｖ（ｎ）という）を算出する（ステップＳ６０）。位相差算出部１１ａは、算出した位相差ｐｈ（ｎ），位相差ｐｖ（ｎ）を時刻ｔ（ｎ）と関連付けてＲＡＭに記憶する。位相差ｐｈ（ｎ）は第一の位相差に対応し、位相差ｐｖ（ｎ）は第二の位相差に対応する。

位相差算出部１１ａは、例えば、相関演算によって得た相関カーブの全ての谷部を構成する相関値のうち、この全ての谷部を構成する相関値の平均値との差が所定値以上となる谷部を特定し、この谷部に対応するずらし量ｄを位相差として算出する。このような谷部が特定できない場合、位相差算出部１１ａはエラー出力を行う。

ステップＳ６０の後、レンズ駆動制御部１１ｃは、時刻ｔ（ｎ）で算出された２種類の位相差ｐ（ｎ）のいずれかを選択する（ステップＳ６１）。その後、レンズ駆動制御部１１ｃは、選択した位相差ｐ（ｎ）に対応する駆動量ｍ（ｎ）を読み出す（ステップＳ６２）。ステップＳ６２の後は、ステップＳ３〜ステップＳ６の処理が行われ、その後、ステップＳ６３の処理が行われる。

ステップＳ６３において、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ＋１）において撮像素子５から出力された第一の信号群と第二の信号群の第一の相関演算を行い、この第一の相関演算の結果と、ステップＳ６で算出された予測値ｐｆ（ｎ＋１）とに基づいて、図８のステップＳ７と同様の方法で、時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差ｐｈ（ｎ＋１）を算出する。位相差算出部１１ａは、算出した位相差ｐｈ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する。

次に、予測誤差算出部１１ｄは、位相差ｐｈ（ｎ＋１）と予測値ｐｆ（ｎ＋１）との差である予測誤差Δｐｈ（ｎ＋１）を算出し、予測誤差Δｐｈ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ６４）。

次に、位相差算出部１１ａは、時刻ｔ（ｎ＋１）において撮像素子５から出力された第三の信号群と第四の信号群の第二の相関演算を行い、この第二の相関演算の結果と、ステップＳ６で算出された予測値ｐｆ（ｎ＋１）とに基づいて、図８のステップＳ７と同様の方法で、時刻ｔ（ｎ＋１）における位相差ｐｖ（ｎ＋１）を算出する（ステップＳ６５）。位相差算出部１１ａは、算出した位相差ｐｖ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する。

次に、予測誤差算出部１１ｄは、位相差ｐｖ（ｎ＋１）と予測値ｐｆ（ｎ＋１）との差である予測誤差Δｐｖ（ｎ＋１）を算出し、予測誤差Δｐｖ（ｎ＋１）を時刻ｔ（ｎ＋１）と関連付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ６６）。ステップＳ６６の後は、ステップＳ８にてｎが（ｎ＋１）に更新された後、ステップＳ６１に処理が戻る。

図２７は、図２６に示すフローチャートにおけるステップＳ６１の詳細を示すフローチャートである。

レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｈ（ｎ）がＲＡＭに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ６１０）。ステップＳ６１０の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｖ（ｎ）がＲＡＭに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ６１１）。

ステップＳ６１１の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｖ（ｎ）を選択し（ステップＳ６１２）、処理を終了する。ステップＳ６１１の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、ステップＳ６０に処理を戻す。

ステップＳ６１０の判定がＹＥＳのとき、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｖ（ｎ）がＲＡＭに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ６１３）。ステップＳ６１３の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｈ（ｎ）を選択し（ステップＳ６１４）、処理を終了する。

ステップＳ６１３の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、予測誤差Δｐｈ（ｎ）と予測誤差Δｐｖ（ｎ）がＲＡＭに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ６１５）。

ステップＳ６１５の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、位相差ｐｖ（ｎ）と位相差ｐｈ（ｎ）のうち、予め設定されたもの（例えば予めユーザによって指定されたもの）を選択し（ステップＳ６１６）、処理を終了する。

ステップＳ６１５の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは、Δｐｈ（ｎ）がΔｐｖ（ｎ）以下となるか否かを判定する（ステップＳ６１７）。

ステップＳ６１７の判定がＹＥＳであれば、レンズ駆動制御部１１ｃはステップＳ６１４の処理を行い、ステップＳ６１７の判定がＮＯであれば、レンズ駆動制御部１１ｃは位相差ｐｖ（ｎ）を選択し（ステップＳ６１８）、処理を終了する。

以上のように、１回の撮像で２種類の相関演算結果を得ることができる構成では、２種類の相関演算結果のうちの信頼性が高い方を選択して、選択した相関演算結果に基づくフォーカスレンズの駆動を行うのがよい。

図２６及び図２７に示したように、行方向Ｘの位相差ｐｈ（ｎ）しか算出できていない場合や、列方向Ｙの位相差ｐｖ（ｎ）しか算出できていない場合には、この算出できた位相差を選択し、フォーカスレンズ駆動を行えばよい。一方で、行方向Ｘの位相差ｐｈ（ｎ）と列方向Ｙの位相差ｐｖ（ｎ）が両方算出できていた場合には、どちらを使用すべきか判定する必要がある。そこで、図２６に示すように、予測値との誤差が相対的に小さくなっている方向の位相差を用いてフォーカスレンズ駆動を行うことで、精度の高い合焦制御が可能となる。

なお、図２６及び図２７で説明した動作の効果は、予測値を用いないで位相差を算出した場合でも得ることが可能である。このため、図２６のステップＳ６３において、位相差算出部１１ａは、予測値ｐ（ｎ＋１）を使用せずに、第一の相関演算の結果だけで位相差ｐｈ（ｎ＋１）を算出してもよい。

また、図２６のステップＳ６５において、位相差算出部１１ａは、予測値ｐ（ｎ＋１）を使用せずに、第二の相関演算の結果だけで位相差ｐｖ（ｎ＋１）を算出してもよい。

ただし、予測値を用いない場合は、位相差の算出自体ができない（相関値が最小となる位相差を決定できない）可能性が高くなるため、予測値を用いて位相差を算出する構成が好ましい。

図２８は、図２５に示すステップＳ６１の変形例を示すフローチャートである。図２８において図２７と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。図２８において図２７と異なる点は、ステップＳ６１７がステップＳ６１７ａに変更されている点のみである。

ステップＳ６１７ａにおいて、レンズ駆動制御部１１ｃは、ＲＡＭに記憶されている過去複数の予測誤差Δｐｈ（ｎ）の第一の積算値（ΣΔｐｈ（ｎ））を算出し、ＲＡＭに記憶されている過去複数の予測誤差Δｐｖ（ｎ）の第二の積算値（ΣΔｐｖ（ｎ））を算出する。そして、レンズ駆動制御部１１ｃは、算出した２つの積算値を比較し、ΣΔｐｈ（ｎ）がΣΔｐｖ（ｎ）以下であれば（ステップＳ６１７ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ６１４にて位相差ｐｈ（ｎ）を選択する。

レンズ駆動制御部１１ｃは、ΣΔｐｈ（ｎ）がΣΔｐｖ（ｎ）よりも大きければ（ステップＳ６１７ａ：ＮＯ）、ステップＳ６１８にて位相差ｐｖ（ｎ）を選択する。

このように、レンズ駆動制御部１１ｃは、過去に算出された予測誤差Δｐｈ（ｎ），Δｐｖ（ｎ）の積算値の比較によって、どの方向の位相差をフォーカスレンズの駆動に利用するかを決める。このようにすることで、図２７の動作と比較して、より真の位相差に近い位相差を選択することが可能となり、合焦精度を高めることができる。

図２４〜図２８で説明した変形例においては、位相差算出部１１ａが第一の位相差算出部と第二の位相差算出部として機能する。また、Δｐｈ（ｎ）が第一の予測誤差に対応し、Δｐｖ（ｎ）が第二の予測誤差に対応する。

以上説明したデジタルカメラにおいて、システム制御部１１とシステム制御部１１Ａが、合焦制御装置として機能する。ここまではデジタルカメラを例にしたが、例えば放送用のカメラシステムにおいても本発明を適用可能である。

図２９は、本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。このカメラシステムは、放送用や映画用等の業務用のカメラシステムに好適である。

図２９に示すカメラシステムは、レンズ装置１００と、レンズ装置１００が装着される撮像装置としてのカメラ装置３００とを備える。

レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１１１と、ズームレンズ１１２，１１３と、絞り１１４と、マスターレンズ群１１５と、を備え、これらが被写体側から順に並べて配置されている。

フォーカスレンズ１１１、ズームレンズ１１２，１１３、絞り１１４、及びマスターレンズ群１１５は、撮像光学系を構成する。撮像光学系は、少なくともフォーカスレンズ１１１を含む。

レンズ装置１００は、更に、反射面１１６ａを含むビームスプリッタ１１６と、ミラー１１７と、集光レンズ１１８、セパレータレンズ１１９、及び撮像素子１２０を含むＡＦユニット１２１と、を備える。撮像素子１２０は、二次元状に配置された複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等のイメージセンサである。

ビームスプリッタ１１６は、光軸Ｋ上で絞り１１４とマスターレンズ群１１５との間に配置されている。ビームスプリッタ１１６は、撮像光学系に入射し絞り１１４を通過した被写体光の一部（例えば被写体光の８０％）をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り（例えば被写体光の２０％）を光軸Ｋに対して直交する方向に反射面１１６ａにて反射させる。ビームスプリッタ１１６の位置は図２９に示したものに限らず、光軸Ｋ上で撮像光学系の最も被写体側にあるレンズよりも後ろに配置されていればよい。

ミラー１１７は、ビームスプリッタ１１６の反射面１１６ａで反射された光の光路上に配置されており、この光を反射させてＡＦユニット１２１の集光レンズ１１８に入射させる。

集光レンズ１１８は、ミラー１１７で反射した光を集光する。

セパレータレンズ１１９は、図２９中の破線内に拡大正面図を示すように、撮像光学系の光軸を挟んで一方向（図２９の例では水平方向）に並べた配置された２つのレンズ１９Ｒ及びレンズ１９Ｌから構成される。

集光レンズ１１８によって集光された被写体光は、これら２つのレンズ１９Ｒ，１９Ｌの各々を通過して、撮像素子１２０の受光面（複数の画素が配置された面）の異なる位置に結像する。つまり、撮像素子１２０の受光面には、一方向にずれた一対の被写体光像と、一方向に直交する方向にずれた一対の被写体光像とが結像する。

ビームスプリッタ１１６、ミラー１１７、集光レンズ１１８、及びセパレータレンズ１１９は、撮像光学系を通して被写体光像を撮像するカメラ装置３００の撮像素子３１０に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、この被写体光の一部を除いた残りを撮像素子１２０に入射させる光学素子として機能する。なお、ミラー１１７を削除し、ビームスプリッタ１１６で反射された光を集光レンズ１１８に直接入射させる構成であってもよい。

撮像素子１２０は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、受光面に結像した２つの被写体光像の各々に応じた画像信号を出力する。つまり、撮像素子１２０は、撮像光学系によって結像される１つの被写体光像に対し、水平方向にずれた一対の画像信号を出力する。撮像素子１２０としてエリアセンサを使うことで、ラインセンサを用いる構成と比較して、ラインセンサ同士の位置を精密に合わせる難しさを回避することができる。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の画像信号の一方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち一方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部を構成している。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の画像信号の他方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち他方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部を構成している。

ここでは撮像素子１２０をエリアセンサとしているが、撮像素子１２０の代わりに、第一の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置し、第二の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置した構成であってもよい。

カメラ装置３００は、レンズ装置１００の光軸Ｋ上に配置されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子３１０と、撮像素子３１０により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部３２０と、を備える。

レンズ装置１００のブロック構成は、図１のレンズ装置と同様であり、フォーカスレンズを駆動する駆動部と、この駆動部を制御するシステム制御部と、を備える。そして、このシステム制御部が、合焦制御プログラムを実行し、位相差算出部１１ａ、位相差予測部１１ｂ、レンズ駆動制御部１１ｃ、予測誤差算出部１１ｄとして機能する。ただし、システム制御部に入力される第一の信号群と第二の信号群は、撮像素子１２０の第一の信号検出部及び第二の信号検出部から出力される信号である。このカメラシステムでは、レンズ装置１００のシステム制御部が合焦制御装置として機能する。

業務用のカメラシステムは、動画撮像が基本の使い方となる。このため、図１〜図２８で説明したデジタルカメラのシステム制御部１１，１１Ａによる合焦制御が特に有効となる。

図２９に示すセパレータレンズ１１９を、図３０に示すセパレータレンズ１１９Ａに変更することで、図２４で説明した第三の信号検出部と第四の信号検出部を撮像素子１２０に持たせることができる。

セパレータレンズ１１９Ａは、撮像光学系の光軸を挟んで一方向（図３０の例では水平方向）に並べた配置された２つのレンズ１９Ｒ及びレンズ１９Ｌと、撮像光学系の光軸を挟んで一方向と直交する方向（図３０の例では垂直方向）に並べた配置された２つのレンズ１９Ｕ及びレンズ１９Ｄとから構成されている。

以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出部と、上記位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出部により算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、上記位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記相関演算の結果は、上記第一の信号群と上記第二の信号群を上記一方向にずらしていったときの上記第一の信号群と上記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、上記位相差算出部は、上記任意の時刻における上記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向へのずらし量のうち上記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記位相差予測部は、上記差を、上記係数を用いて位相差に変換することで上記予測値を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記位相差予測部により算出された予測値と上記相関演算の結果に基づいて算出された位相差と、その予測値と、の差である予測誤差を算出する予測誤差算出部を更に備え、上記位相差予測部は、上記係数と上記差と上記第一の時刻において算出された上記予測誤差とに基づいて上記予測値を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記位相差予測部は、上記差を上記係数を用いて変換した位相差に対し、上記予測誤差を加算又は減算して上記予測値を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出部と、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出部と、上記第一の位相差算出部又は上記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出部又は上記第二の位相差算出部により算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、上記第一の位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出部は、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測部により算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出部により算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測部により算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出部により算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部を更に備え、上記レンズ駆動制御部は、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記第一の信号群と上記第二の信号群の相関演算の結果は、上記第一の信号群と上記第二の信号群とを上記一方向にずらしていったときの上記第一の信号群と上記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、上記第一の位相差算出部は、上記任意の時刻における上記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向へのずらし量のうち、上記予測値に最も近い値を上記第一の位相差として算出し、上記第三の信号群と上記第四の信号群の相関演算の結果は、上記第三の信号群と上記第四の信号群とを上記一方向に直交する方向にずらしていったときの上記第三の信号群と上記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、上記第二の位相差算出部は、上記任意の時刻における上記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、上記予測値に最も近い値を上記第二の位相差として算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記位相差予測部は、上記差を、上記係数を用いて位相差に変換することで上記予測値を算出する合焦制御装置。

開示されたレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるレンズ装置。

開示された撮像装置は、上記合焦制御装置を備える撮像装置。

開示された合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、上記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記相関演算の結果は、上記第一の信号群と上記第二の信号群とを上記一方向にずらしていったときの上記第一の信号群と上記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、上記位相差算出ステップでは、上記任意の時刻における上記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向へのずらし量のうち、上記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記位相差予測ステップでは、上記差を、上記係数を用いて位相差に変換することで上記予測値を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記位相差予測ステップにより算出された予測値と上記相関演算の結果に基づいて算出された位相差と、その予測値と、の差である予測誤差を算出する予測誤差算出ステップを更に備え、上記位相差予測ステップでは、上記係数と上記差と上記第一の時刻において算出された上記予測誤差とに基づいて上記予測値を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記位相差予測ステップでは、上記差を上記係数を用いて変換した位相差に対し、上記予測誤差を加算又は減算して上記予測値を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第三の信号検出部とペアを構成する上記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、上記レンズ駆動制御ステップでは、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記第一の信号群と上記第二の信号群の相関演算の結果は、上記第一の信号群と上記第二の信号群とを上記一方向にずらしていったときの上記第一の信号群と上記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、上記第一の位相差算出ステップでは、上記任意の時刻における上記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向へのずらし量のうち、上記予測値に最も近い値を上記第一の位相差として算出し、上記第三の信号群と上記第四の信号群の相関演算の結果は、上記第三の信号群と上記第四の信号群とを上記一方向に直交する方向にずらしていったときの上記第三の信号群と上記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、上記第二の位相差算出ステップでは、上記任意の時刻における上記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する上記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、上記予測値に最も近い値を上記第二の位相差として算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記位相差予測ステップでは、上記差を、上記係数を用いて位相差に変換することで上記予測値を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、上記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記位相差を算出するプログラムである。

開示された合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記瞳領域の上記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、上記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて上記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記複数の第一の信号検出部とペアを構成する上記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第一の信号群と上記第二の信号群の上記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、上記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記複数の第三の信号検出部とペアを構成する上記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、上記第三の信号群と上記第四の信号群の上記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、上記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において上記第一の位相差算出ステップ又は上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を上記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、その位相差に対応する駆動量にしたがって上記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における上記フォーカスレンズの上記任意の位置からの移動量とその駆動量との差と、に基づいて、上記第二の時刻における上記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、上記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第一の位相差を算出し、上記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における上記相関演算の結果と、上記任意の時刻において上記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて上記第二の位相差を算出し、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第一の予測誤差と、上記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差とその予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、上記レンズ駆動制御ステップでは、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差よりも大きい場合に、上記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させ、上記第一の予測誤差が上記第二の予測誤差以下の場合に、上記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で上記フォーカスレンズを駆動させるプログラムである。

本発明は、特に動画撮像を主とする放送用のテレビカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。

１ 撮像レンズ
５ 撮像素子
５２Ａ，５２Ｂ 位相差検出用画素
１１ システム制御部
１１ａ 位相差算出部
１１ｂ 位相差予測部
１１ｃ レンズ駆動制御部
１１ｄ 予測誤差算出部

Claims (20)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出部と、
   前記位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、
   前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出部により算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、
   前記位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記位相差を算出する合焦制御装置。
2. 請求項１記載の合焦制御装置であって、
   前記相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群を前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、
   前記位相差算出部は、前記任意の時刻における前記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち前記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御装置。
3. 請求項１又は２記載の合焦制御装置であって、
   前記位相差予測部は、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御装置。
4. 請求項１又は２記載の合焦制御装置であって、
   前記位相差予測部により算出された予測値と前記相関演算の結果に基づいて算出された位相差と、当該予測値と、の差である予測誤差を算出する予測誤差算出部を更に備え、
   前記位相差予測部は、前記係数と前記差と前記第一の時刻において算出された前記予測誤差とに基づいて前記予測値を算出する合焦制御装置。
5. 請求項４記載の合焦制御装置であって、
   前記位相差予測部は、前記差を前記係数を用いて変換した位相差に対し、前記予測誤差を加算又は減算して前記予測値を算出する合焦制御装置。
6. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、
   前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出部と、
   前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出部と、
   前記第一の位相差算出部又は前記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、
   前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出部又は前記第二の位相差算出部により算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、を備え、
   前記第一の位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記第一の位相差を算出し、
   前記第二の位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記第二の位相差を算出し、
   前記位相差予測部により算出された予測値に基づいて前記第一の位相差算出部により算出された位相差と当該予測値との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測部により算出された予測値に基づいて前記第二の位相差算出部により算出された位相差と当該予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部を更に備え、
   前記レンズ駆動制御部は、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差よりも大きい場合に、前記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差以下の場合に、前記第一の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御装置。
7. 請求項６記載の合焦制御装置であって、
   前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、
   前記第一の位相差算出部は、前記任意の時刻における前記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第一の位相差として算出し、
   前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関演算の結果は、前記第三の信号群と前記第四の信号群とを前記一方向に直交する方向にずらしていったときの前記第三の信号群と前記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、
   前記第二の位相差算出部は、前記任意の時刻における前記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第二の位相差として算出する合焦制御装置。
8. 請求項６又は７記載の合焦制御装置であって、
   前記位相差予測部は、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載の合焦制御装置と、
   前記撮像光学系と、を備えるレンズ装置。
10. 請求項１〜８のいずれか１項記載の合焦制御装置を備える撮像装置。
11. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、
    前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第一の信号検出部とペアを構成する前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、
    前記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
    前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、
    前記位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記位相差を算出する合焦制御方法。
12. 請求項１１記載の合焦制御方法であって、
    前記相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、
    前記位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御方法。
13. 請求項１１又は１２記載の合焦制御方法であって、
    前記位相差予測ステップでは、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御方法。
14. 請求項１１又は１２記載の合焦制御方法であって、
    前記位相差予測ステップにより算出された予測値と前記相関演算の結果に基づいて算出された位相差と、当該予測値と、の差である予測誤差を算出する予測誤差算出ステップを更に備え、
    前記位相差予測ステップでは、前記係数と前記差と前記第一の時刻において算出された前記予測誤差とに基づいて前記予測値を算出する合焦制御方法。
15. 請求項１４記載の合焦制御方法であって、
    前記位相差予測ステップでは、前記差を前記係数を用いて変換した位相差に対し、前記予測誤差を加算又は減算して前記予測値を算出する合焦制御方法。
16. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、
    前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第一の信号検出部とペアを構成する前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、
    前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第三の信号検出部とペアを構成する前記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、
    前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
    前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、
    前記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第一の位相差を算出し、
    前記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第二の位相差を算出し、
    前記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差と当該予測値との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差と当該予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、
    前記レンズ駆動制御ステップでは、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差よりも大きい場合に、前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差以下の場合に、前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御方法。
17. 請求項１６記載の合焦制御方法であって、
    前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、
    前記第一の位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第一の位相差として算出し、
    前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関演算の結果は、前記第三の信号群と前記第四の信号群とを前記一方向に直交する方向にずらしていったときの前記第三の信号群と前記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、
    前記第二の位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第二の位相差として算出する合焦制御方法。
18. 請求項１６又は１７記載の合焦制御方法であって、
    前記位相差予測ステップでは、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御方法。
19. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
    前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第一の信号検出部とペアを構成する前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、
    前記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
    前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、
    前記位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記位相差を算出する合焦制御プログラム。
20. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
    前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第一の信号検出部とペアを構成する前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、
    前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第三の信号検出部とペアを構成する前記第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、
    前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
    前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、を備え、
    前記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第一の位相差を算出し、
    前記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第二の位相差を算出し、
    前記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差と当該予測値との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測ステップにより算出された予測値に基づいて前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差と当該予測値との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出ステップを更に備え、
    前記レンズ駆動制御ステップでは、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差よりも大きい場合に、前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の予測誤差が前記第二の予測誤差以下の場合に、前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御プログラム。

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