JP2019086580A - 焦点調節装置、焦点調節方法、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差検出方式や撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御において、繰り返し被写体でのボケ合焦を防ぎ、精度の高い好適なフォーカシングを実現する。【解決手段】焦点調節装置は、撮像素子の出力信号から被写体像の焦点検出結果に応じた位相差を有する対の位相差像信号を取得して、取得した対の位相差像信号における所定の領域を用いて、フォーカスレンズの位置を制御する焦点検出情報を生成する（Ｓ４０１）。焦点検出情報の信頼性に関する信頼性評価値を算出する（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）。対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られるフォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する（Ｓ４０６，Ｓ４０７）。候補が複数あると判定した場合、所定の領域を可変して相対的に大きくした場合の記焦点検出情報を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する（Ｓ４０７）。偽合焦となるフォーカスレンズの位置であると判定した場合には、信頼性評価値を低下させる（Ｓ４０８，Ｓ４０９）。【選択図】図４

Description

本発明は、位相差検出方式による焦点検出を行う焦点調節技術に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置には、被写体像を撮像するための撮像素子からの出力信号を用いて位相差検出方式による焦点検出を行う撮像面位相差検出方式を採用するものがある。撮像面位相差検出方式を含む位相差検出方式では、被写体像が周期的パターンを有すると、合焦状態が得られる候補となるフォーカスレンズの位置（以下、合焦候補位置という）が複数検出される場合がある。

この場合、複数の合焦候補位置のうち真に合焦状態が得られる１つの合焦位置を特定することは位相差検出方式では原理的に難しい。そのため、真に合焦状態が得られる１つの合焦位置ではないレンズ位置で、誤って合焦していると判定する偽合焦が発生することにより、ボケ合焦した画像が生成される場合が存在する。

特許文献１には、被写体像が周期的パターンを有する場合に、真の合焦位置を特定する撮像装置が開示されている。即ち、複数の合焦候補位置までのデフォーカス量（焦点検出情報）をそれぞれ算出し、これらデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズをそれぞれの合焦候補位置に駆動して評価値を取得する。そして、最も高い評価値が得られた合焦候補位置を真の合焦位置として特定する。

特開２０１５−０５５６３５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された方法では、例えば図１１に示すように、被写体像が周期的パターンを有する場合に、真の合焦位置の近傍ではない（ぼけが大きい）合焦候補位置でもデフォーカス量を算出する。

このときに算出されるデフォーカス量は信頼度（精度）が低く、これに基づいてフォーカスレンズを駆動すると、合焦候補位置とは異なる位置にフォーカスレンズが移動するおそれがある。そして、合焦候補位置とは異なるフォーカスレンズの位置で取得された評価値を用いて合焦位置を特定しても、精度良く真の合焦位置を特定できない可能性がある。

デフォーカス量の信頼度を高めるためにデフォーカス量の算出とフォーカスレンズの駆動とを繰り返すことも可能である。しかし、真の合焦位置の特定までに時間を要したりフォーカスレンズが複数回異なる方向に移動したりして、フォーカス制御の応答性や品位が低下する。

そこで、本発明は、複数の合焦候補位置が存在する場合でも、偽合焦によるボケ合焦が発生せず、真の合焦位置で合焦可能な焦点調節技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の焦点調節装置は、撮像素子の出力信号から被写体像の焦点検出結果に応じた位相差を有する対の位相差像信号を取得して、取得した前記対の位相差像信号における所定の領域を用いて、フォーカスレンズの位置を制御する焦点検出情報を生成する生成手段と、前記焦点検出情報の信頼性に関する信頼性評価値を算出する評価値算出手段と、前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定手段と、前記候補判定手段が前記候補が複数あると判定した場合、前記所定の領域を可変して相対的に大きくした場合の前記焦点検出情報を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定手段と、を備え、前記評価値算出手段は、前記偽合焦判定手段が偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定した場合には、前記信頼性評価値を低下させることを特徴とする。

本発明によれば、位相差検出方式や撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御において、繰り返し被写体でのボケ合焦を防ぎ、精度の高い好適なフォーカシングを実現することができる。

本発明の焦点調節装置を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 撮像面位相差方式の画素構成を説明する図である。 撮影処理について説明するフローチャート図である。 図３のステップＳ３０２における自動焦点検出処理について説明するフローチャート図である。 撮像面位相差ＡＦにおいて、ぼけの度合が大きい状態から合焦点付近までフォーカスレンズを駆動する際の相関変化量を例示したグラフ図である。 標準偏差の閾値の算出例を説明するフローチャート図である。 Ｄｅｆ３σＴＨ２と振幅ＰＢとの関係を示すグラフ図である。 デフォーカス量の選択処理を説明するフローチャート図である。 偽の合焦位置付近にフォーカスレンズがある場合に相当する標準領域の相関波形を例示するグラフ図である。 逆山判定について説明するフローチャート図である。 繰り返し被写体における逆山判定時の対の位相差像信号を説明するグラフ図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の焦点調節装置を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

本実施形態のデジタルカメラは、図１に示すように、カメラ本体２０の正面側に、交換式のレンズユニット１０が着脱可能に装着される。

レンズユニット１０は、固定レンズ（１群レンズ）１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３、絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５、レンズ制御部１０６、及びレンズ操作部１０７を備えている。固定レンズ１０１、絞り１０２、及びフォーカスレンズ１０３により撮影光学系を構成している。

絞り１０２は、絞り駆動部１０４によって駆動され、後述する撮像素子２０１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、フォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、後述する撮像素子２０１に結像する焦点の調節を行う。絞り駆動部１０４及びフォーカスレンズ駆動部１０５は、レンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口量及びフォーカスレンズ１０３の位置を決定する。

レンズ操作部１０７によってユーザの操作があった場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１０６は、レンズユニット１０全体の制御を司る。レンズ制御部１０６は、例えば後述するカメラ制御部２１２から受信した制御命令や制御情報に応じて絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５の制御を行い、また、レンズ制御情報をカメラ制御部２１２に送信する。

次に、カメラ本体２０について説明する。カメラ本体２０は、レンズユニット１０の撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得できるように構成されている。カメラ本体２０は、バス２１、撮像素子２０１、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２、画像入力コントローラ２０３、ＡＦ信号処理部２０４、表示制御部２０５、表示部２０６、記録媒体制御部２０７、及び記録媒体２０８を備える。また、カメラ本体２０は、ＳＤＲＡＭ２０９、ＲＯＭ２１０、フラッシュＲＯＭ２１１、カメラ操作部２１４、及びカメラ制御部２１２を備え、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３を含んで構成されている。

撮像素子２０１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成され、レンズユニット１０の撮影光学系を通過した光束を撮像面上に結像させ、フォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷に変換する。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部２１２の指令に従ってタイミングジェネレータ２１５から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子２０１から順次読み出される。

図２は、撮像面位相差方式の画素構成を説明する図である。撮像素子２０１は、撮像面位相差ＡＦを行うために、図２に示すように、一つの画素に２つのフォトダイオードを保持している。光束をマイクロレンズで分離し、この２つのフォトダイオードで結像することで、撮像用とＡＦ用の２つの信号が取り出せるようになっている。２つのフォトダイオードの信号を加算した信号（Ａ＋Ｂ）が撮像信号であり、個々のフォトダイオードの信号（Ａ，Ｂ）がＡＦ用の２つの像信号になっている。ＡＦ用信号を基に、ＡＦ信号処理部２０４で２つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種信頼性情報を算出する。

撮像素子２０１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は、撮像信号を画像入力コントローラ２０３に出力し、撮像面位相差ＡＦ用の信号をＡＦ信号処理部２０４に出力する。

画像入力コントローラ２０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力された撮像信号をＳＤＲＡＭ２０９に格納する。ＳＤＲＡＭ２０９に格納した画像信号は、バス２１を介して表示制御部２０５によって表示部２０６に表示される。また、撮像信号の記録を行うモード時には、記録媒体制御部２０７によって記録媒体２０８に記録される。また、バス２１を介して接続されたＲＯＭ２１０には、カメラ制御部２１２が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納され、フラッシュＲＯＭ２１１には、ユーザ設定情報等のカメラ本体２０の動作に関する各種設定情報等が格納されている。

ＡＦ信号処理部２０４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力されたＡＦ用の２つの像信号を基に、相関演算を行い、像ずれ量、信頼性情報（二像一致度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。そして、ＡＦ信号処理部２０４は、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラ制御部２１２へ出力する。

カメラ制御部２１２は、取得した像ずれ量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部２０４に通知する。例えば、像ずれ量が大きい場合に相関演算を行う領域を広く設定したり、コントラスト情報に応じてバンドパスフィルタの種類を変更したりする。

なお、本実施形態は撮像信号及び２つのＡＦ用像信号の計３つの信号を撮像素子２０１から取得しているが、これに限定されない。撮像素子２０１の負荷を考慮し、例えば撮像信号と一つのＡＦ用像信号の計２つを取り出し、撮像信号とＡＦ用信号の差分を取ることでもう一つのＡＦ用像信号を生成するような制御にしても良い。

カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０全体の制御を司る。カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０の処理だけでなく、カメラ操作部２１４からの入力に応じて電源のオン／オフ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録映像の確認等のユーザが操作した種々のカメラ機能を実行する。また、カメラ制御部２１２は、レンズユニット１０のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、レンズユニット１０の制御命令や制御情報を送り、また、レンズユニット１０の情報を取得する。カメラ制御部２１２にあるＡＦ制御部２１３は、被写体に対しての合焦制御を行う。

次に、図３を参照して、撮影処理について説明する。図３は、撮影処理を説明するフローチャート図である。図３の各処理は、ＲＯＭ２１０等の記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭに展開されてカメラ制御部２１２のＣＰＵ等により実行される。

図３において、ステップＳ３０１では、カメラ制御部２１２は、不図示のレリーズボタンが半押し操作等されてレリーズスイッチ（ＳＷ１）がオンであるか否かを判定し、オンであれば、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により自動焦点検出処理を行い、ステップＳ３０３に進む。ここでの自動焦点検出処理については図４を用いて後述する。

ステップＳ３０３では、カメラ制御部２１２は、焦点検出情報を取得し、ステップＳ３０２で算出された焦点検出結果が合焦範囲にあるか否かを判定し、合焦範囲にある場合は、ステップＳ３０５に進み、合焦範囲にない場合は、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４では、カメラ制御部２１２は、レンズ制御部１０６を介してフォーカスレンズ駆動部１０５に対してフォーカスレンズ１０３の駆動命令を送信し、ステップＳ３０２に戻る。これにより、ステップＳ３０２で算出した焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ１０３の駆動制御が行われる。

ステップＳ３０５では、カメラ制御部２１２は、不図示のレリーズボタンが全押し操作等されてレリーズスイッチ（ＳＷ２）がオンであるか否かを判定し、オンであれば、ステップＳ３０６に進み、オンでなければ、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７では、カメラ制御部２１２は、不図示のレリーズボタンが半押し操作等されてレリーズスイッチ（ＳＷ１）がオンであるか否を判定し、オンであれば、ステップＳ３０５に戻り、オンでなければ、処理を終了する。

ステップＳ３０６では、カメラ制御部２１２は、撮影動作を行いステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、カメラ制御部２１２は、撮像した画像データを記録媒体２０８に記録し、処理を終了する。

次に、図４を参照して、図３のステップＳ３０２における自動焦点検出処理について説明する。

図４において、ステップＳ４０１では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３によりＡＦ信号処理部２０４に撮像素子２０１から取得した対の位相差像信号に対する相関演算を行わせる。そして、ＡＦ制御部２１３は、ＡＦ信号処理部２０４から受け取った相関量が極小値となるシフト量Ｓｈｉｆｔである像ずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。このとき、対の位相差像信号における使用領域を広くした標準領域(Ｍｉｄｄｌｅ)と使用領域を狭くした狭小領域(Ｎａｒｒｏｗ)で相関演算を行う。

Ｍｉｄｄｌｅでは、低域用・中域用・高域用と周波数帯域の異なる３種類のフィルタを用いた相関演算を行い、低域用・中域用・高域用の３種類のデフォーカス量を算出する。Ｎａｒｒｏｗでは、中域用・高域用と周波数帯域の異なる２種類のフィルタを用いた相関演算を行い、中域用・高域用の２種類のデフォーカス量を算出する。

また、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、ＡＦ信号処理部２０４に対の位相差像信号の相関量をシフト量Ｓｈｉｆｔごとに算出し、ＡＦ信号処理部２０４から受け取ったシフト量Ｓｈｉｆｔごとの相関量の波形を生成して、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、二像の相関変化量を算出する。

図５は、撮像面位相差ＡＦにおいて、ぼけの度合が大きい状態から合焦点付近までフォーカスレンズ１０３を駆動する際の相関変化量を例示したグラフ図である。図５において、横軸は被写体のぼけの度合を表し、縦軸は相関変化量ＭＡＸＤＥＲを表す。相関変化量ＭＡＸＤＥＲは、次式（１）で算出することができる。

ＭＡＸＤＥＲ（ｋ）＝（ＣＯＲ［ｋ−３］−ＣＯＲ［ｋ−１］）−（ＣＯＲ［ｋ−２］−ＣＯＲ［ｋ］） …（１）
上式（１）のｋは位置を特定するための整数の変数であり、ＣＯＲ［ｋ］は位置ｋでの二像の相関量である。このとき、カメラ制御部２１２は、ステップＳ４０１と同様に、ＡＦ制御部２１３により、フィルタの周波数帯域が異なる低域用・中域用・高域用の３種類の相関変化量ＭＡＸＤＥＲを算出し、ステップＳ４０３に進む。図５に示すように、撮像面位相差ＡＦでは、ぼけの度合が大きい状態から合焦位置付近に近づくにつれて、相関変化量ＭＡＸＤＥＲの値が相対的に大きくなることが分かる。

ステップＳ４０３では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、相関変化量ＭＡＸＤＥＲを基にデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σを算出し、ステップＳ４０４に進む。デフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σは、次式（２）を用いて算出することができる。

Ｄｅｆｏｃｕｓ３σ＝ Ｋ ×（Ａ×ＭＡＸＤＥＲ＾Ｂ） …（２）
上式（２）のＫは像ずれ量をデフォーカス量に変換する変換係数であり、ＡとＢは相関変化量ＭＡＸＤＥＲから像ずれ量の標準偏差に変換する変換式の係数である。このとき、ステップＳ４０２で算出された周波数帯域の異なる低域用・中域用・高域用の３種類の相関変化量ＭＡＸＤＥＲを代入することで、３種類のデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σを算出する。

ステップＳ４０４では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、デフォーカス量の信頼性を表す信頼性評価値Ｒｅｌを算出するために、算出されたデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σの閾値を算出し、ステップＳ４０５に進む。信頼性評価値Ｒｅｌは、信頼性の高い順に信頼性評価値Ｒｅｌ３、信頼性評価値Ｒｅｌ２、信頼性評価値Ｒｅｌ１、信頼性評価値Ｒｅｌ０の４段階で決定される。

ここで、信頼性評価値Ｒｅｌが信頼性評価値Ｒｅｌ３のときは、デフォーカス量の信頼性が高いため、合焦可能な条件とする。また、信頼性評価値Ｒｅｌが信頼性評価値Ｒｅｌ２のときは、過去ｍフレーム分のデフォーカス量と現在のフレームで算出したデフォーカス量を加算平均し、結果が所定値以下となる場合に合焦可能な条件とする。

さらに、信頼性評価値Ｒｅｌ１は算出されたデフォーカス量の方向は合っていることを意味し、また、信頼性評価値Ｒｅｌ０はデフォーカス量としての信頼性が最も低いことを意味し、それぞれ合焦できない条件とする。信頼性評価値Ｒｅｌ１、信頼性評価値Ｒｅｌ０のときには、算出されたデフォーカス量を使用せず、ある一定量フォーカスレンズ１０３を駆動させるサーチ駆動を行う。

算出されたデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σが標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ１を超える場合にはＲｅｌ０を選択する。また、算出されたデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σが標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ２を超え、標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ１以下の場合にはＲｅｌ１を選択する。そして、算出されたデフォーカス量の標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σが標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ３を超え、標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ２以下の場合にはＲｅｌ２を選択し、その他の場合はＲｅｌ３を選択する。

ここで、図６を参照して、標準偏差Ｄｅｆｏｃｕｓ３σの閾値の算出例を説明する。図６において、ステップＳ６０１では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ１を算出し、ステップＳ６０２に進む。Ｄｅｆ３σＴＨ１は、あらかじめ決められた値を設定する。ステップＳ６０２では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ２を算出し、ステップＳ６０３に進む。Ｄｅｆ３σＴＨ２は、Ｄｅｆ３σＴＨ１よりも小さい値を設定する。

ステップＳ６０３では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、中域用のデフォーカス量に対する標準偏差閾値を算出しているか否かを判定し、かつ絞り値Ｆが所定値Ｆ＿ＴＨ以上かを判定する。そして、中域用のデフォーカス量に対する標準偏差閾値を算出し、かつ絞り値Ｆが所定値Ｆ＿ＴＨ以上であれば、ステップＳ６０４に進み、そうでなければ、ステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０４では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、像信号の最大値と最小値の差分である振幅ＰＢを基にＤｅｆ３σＴＨ２を可変にし、ステップＳ６０５に進む。図７は、Ｄｅｆ３σＴＨ２と振幅ＰＢとの関係を示すグラフ図である。振幅ＰＢは被写体輝度に応じて変わる値であり、値が小さい場合には被写体輝度が低いため、振幅ＰＢが小さい場合にはＤｅｆ３σＴＨ２を大きくすることにより信頼性評価値Ｒｅｌを上げることができる。

ステップＳ６０５では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、標準偏差閾値Ｄｅｆ３σＴＨ３を算出し、処理を終了する。Ｄｅｆ３σＴＨ３は、Ｄｅｆ３σＴＨ２よりも小さい値を設定する。このようにすることにより、小絞りにおける低輝度被写体の撮影時において合焦率を高めることが可能になる。

図４に戻って、ステップＳ４０５では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、算出されたデフォーカス量の信頼性を表す信頼性評価値Ｒｅｌを算出（評価値算出）し、ステップＳ４０６に進む。ここでは、ステップＳ４０４で算出したＤｅｆ３σＴＨ１、Ｄｅｆ３σＴＨ２、Ｄｅｆ３σＴＨ３に基づき、ステップＳ４０１で算出した各フィルタの周波数帯域用デフォーカス量に対する信頼性評価値をＭｉｄｄｌｅとＮａｒｒｏｗそれぞれの信号領域で算出する。

ステップＳ４０６では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、ステップＳ４０１で算出したデフォーカス量の選択を行う。ここで、ＡＦ枠（測距枠）の設定が小枠／拡大モードに設定されている場合は、中域用・高域用の２種類のデフォーカス量とステップＳ４０５で算出した信頼性を基に１つのデフォーカス量を選択する。なお、複数のフィルタ、例えば中域用のフィルタで算出したデフォーカス量を中Ｄｅｆ、高域用のフィルタで算出したデフォーカス量を小Ｄｅｆとする。

ここで、図８を参照して、デフォーカス量の選択処理の一例を説明する。図８において、ステップＳ８０１では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへの引き継ぎ判定を行ってステップＳ８０２に進む。ここでの判定は、中Ｄｅｆと小Ｄｅｆのデフォーカス量差とそれぞれのデフォーカス量に対する信頼性評価値Ｒｅｌを基に判定が行われる。

ステップＳ８０２では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、中Ｄｅｆから小Ｄｅｆへ引き継げたか否かを調べ、引き継げた場合には、ステップＳ８０３に進み、引き継げなかった場合は、ステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０３では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、使用するデフォーカス量として小Ｄｅｆを選択して処理を終了し、図４のステップＳ４０７に進む。ステップＳ８０４では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、使用するデフォーカス量として中Ｄｅｆを選択して処理を終了し、図４のステップＳ４０７に進む。

図４に戻って、ステップＳ４０７では、カメラ制御部２１２は、繰り返し被写体において、図１１に示すような対の位相差像信号における逆の山が重なっていること（ボケ）を判定する逆山判定を行う。図９は、図１１に示す偽の合焦位置付近にフォーカスレンズ１０３がある場合に相当する標準領域(Ｍｉｄｄｌｅ)の相関波形を例示しており、横軸はシフト量Ｓｈｉｆｔを表し、縦軸は相関量ＣＯＲを表す。

シフト量Ｓｈｉｆｔは、その値が大きいほど二像の波形のずれが大きく、被写体像のぼけが大きいことを表す。また、相関量ＣＯＲは、その値が小さいほどＡＦセンサから出力される焦点検出演算に用いる二像の波形の一致度が良いことを表す。焦点検出の際には、相関量ＣＯＲが極小になる部分から合焦点となるシフト量Ｓｈｉｆｔが算出される。図９に示すような偽の合焦位置で合焦し、ボケ画像が生成されてしまうことを防ぐためにＭｉｄｄｌｅでの逆山判定を行う。

ここで、図１０を参照して、逆山判定（偽合焦判定）について説明する。図１０において、ステップＳ１００１では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、Ｍｉｄｄｌｅの中Ｄｅｆにおける相関量ＣＯＲの極小値が２つ（複数）存在するか否かを調べる候補判定を行う。そして、Ｍｉｄｄｌｅの中Ｄｅｆにおける相関量ＣＯＲの極小値が２つ存在する場合は、ステップＳ１００２に進み、２つ存在しない場合は、ステップＳ１００５に進む。なお、本実施形態では、中Ｄｅｆの相関量ＣＯＲを用いるが、大Ｄｅｆや小Ｄｅｆの相関量ＣＯＲを用いてもよい。

ステップＳ１００２では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、被写体の鮮鋭度を評価するために、鮮鋭度評価値Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢを算出する。像の鮮鋭度Ｓｈａｒｐｎｅｓｓは、次式（３）を用いて算出することができる。

Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ＝Σ（Ｓ［ｋ＋１］−Ｓ［ｋ］）² ／Σ（Ｓ［ｋ＋１］−Ｓ［ｋ］） …（３）
ただし、ｋは、位置を特定するための整数の変数であり、Ｓ［ｋ］は、位置ｋにおける位相差像信号の信号値である。上式（３）から算出された像の鮮鋭度Ｓｈａｒｐｎｅｓｓを用いて鮮鋭度評価値Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢを算出し、Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢが所定値以下であればステップＳ１００３に進み、所定値を超えていれば、ステップＳ１００５に進む。

ステップＳ１００３では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、相関変化量ＭＡＸＤＥＲを極大値から極小値まで積分した相関変化積分量ＭＡＸＤＥＲ＿ＥＸを相関量ＣＯＲの極小値においてそれぞれ算出する。そして、算出した値の小さい方Ｍｉｎから大きい方Ｍａｘを割った値（Ｍｉｎ／Ｍａｘ）が所定値以下であるか否かを判定し、値（Ｍｉｎ／Ｍａｘ）が所定値以下の場合は、ステップＳ１００６に進み、所定値を超えている場合は、ステップＳ１００４に進む。

ステップＳ１００４では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、二像の波形の一致度を表すに像一致度ＦＮＣＬＶＬを相関量ＣＯＲの極小値においてそれぞれ算出する。そして、算出した値の小さい方Ｍｉｎから大きい方Ｍａｘを割った値（Ｍｉｎ／Ｍａｘ）が所定値以下であるか否かを判定し、値（Ｍｉｎ／Ｍａｘ）が所定値以下であれば、ステップＳ１００６に進み、所定値を超えている場合は、ステップＳ１００５に進む。

ステップＳ１００５では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、逆山判定は偽であると判定し、処理を終了して図４のステップＳ４０８に進む。ステップＳ１００６では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、逆山判定は真であると判定し、処理を終了して図４のステップＳ４０８に進む。

図４に戻って、ステップＳ４０８では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、ステップＳ４０７でのＭｉｄｄｌｅの逆山判定が真であり、かつステップＳ４０５で算出された信頼性評価値ＲｅｌがＲｅｌ２以上（所定値以上）であるか否かを判定する。そして、ステップＳ４０７でのＭｉｄｄｌｅの逆山判定が真であり、かつステップＳ４０５で算出された信頼性評価値ＲｅｌがＲｅｌ２以上である場合は、ステップＳ４０９に進み、そうでない場合は、判定が偽であるとして処理を終了する。

ステップＳ４０９では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ制御部２１３により、ステップＳ４０５で算出された信頼性評価値Ｒｅｌを低下させてＲｅｌ１にし、処理を終了する。このようにすることにより、フォーカスレンズ１０３をサーチ駆動させて、ボケ合焦が発生する位置でフォーカスレンズ１０３を止めずに通り過ぎることができるようになる。このため、真の合焦位置で合焦することが可能となる。その結果、画像がボケたまま合焦してしまう弊害を防ぎ、精度良く合焦できる撮影シーンを増やすことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、位相差検出方式や撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御において、繰り返し被写体でのボケ合焦を防ぎ、精度の高い好適なフォーカシングを実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、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。

１０ レンズユニット
２０ カメラ本体
１０３ フォーカスレンズ
１０５ フォーカスレンズ駆動部
１０６ レンズ制御部
２０４ ＡＦ信号処理部
２１０ ＲＯＭ
２１２ カメラ制御部
２１３ ＡＦ制御部

Claims (9)

1. 撮像素子の出力信号から被写体像の焦点検出結果に応じた位相差を有する対の位相差像信号を取得して、取得した前記対の位相差像信号における所定の領域を用いて、フォーカスレンズの位置を制御する焦点検出情報を生成する生成手段と、
   前記焦点検出情報の信頼性に関する信頼性評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定手段と、
   前記候補判定手段が前記候補が複数あると判定した場合、前記所定の領域を可変して相対的に大きくした場合の前記焦点検出情報を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定手段と、を備え、
   前記評価値算出手段は、前記偽合焦判定手段が偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定した場合には、前記信頼性評価値を低下させることを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記評価値算出手段は、前記対の位相差像信号の相関量の変化量を示す評価値から算出した前記焦点検出情報の標準偏差を基に、前記信頼性評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記評価値算出手段は、前記信頼性評価値が所定値以上の場合に、前記信頼性評価値を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節装置。
4. 前記候補判定手段は、被写体像が周期的パターンを有する場合に取得される前記対の位相差像信号を用いて前記候補が複数あるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 前記生成手段は、帯域の異なる複数のフィルタによる処理を行うことで複数の焦点検出情報を生成し、
   前記偽合焦判定手段は、前記帯域の異なる複数のフィルタのうち、所定のフィルタの帯域による処理を行うことで生成された焦点検出情報を用いて判定を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
6. 前記偽合焦判定手段は、所定の測距枠を設定したときに判定を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
7. 前記偽合焦判定手段は、前記生成手段により得られた像一致度や相関変化量を基に判定を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
8. 撮像素子の出力信号から被写体像の焦点検出結果に応じた位相差を有する対の位相差像信号を取得して、取得した前記対の位相差像信号における所定の領域を用いて、フォーカスレンズの位置を制御する焦点検出情報を生成する生成ステップと、
   前記焦点検出情報の信頼性に関する信頼性評価値を算出する評価値算出ステップと、
   前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定ステップと、
   前記候補判定ステップで前記候補が複数あると判定された場合、前記所定の領域を可変して相対的に大きくした場合の前記焦点検出情報を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定ステップと、を備え、
   前記評価値算出ステップは、前記偽合焦判定ステップで偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定された場合は、前記信頼性評価値を低下させることを特徴とする焦点調節方法。
9. 焦点調節装置を備える撮像装置であって、
   前記焦点調節装置として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。

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