JP2020101723A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差ＡＦを適切に継続することで高精度な焦点検出処理を可能とする撮像装置を提供すること。【解決手段】複数の焦点検出画素を備えた撮像素子と、撮像素子の第１の光電変換素子と第２の光電変換素子を用いた位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、撮像素子から所定のライン間隔の周期で焦点検出用の画像を読み出す焦点検出画像読み出し手段と、焦点検出用画像のコントラストを評価して焦点検出手段による検出結果の信頼性を判定する信頼性判定手段と、記録用画像における焦点検出用画像として用いられない領域のコントラスト評価を行う非焦点検出画像判定手段とを備え、信頼性判定手段により、焦点検出結果の信頼性が低い場合に、非焦点検出画像判定手段の結果からコントラスト評価値の高さに応じて、焦点検出手段を継続する期間を変動させることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置から得られる像に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出機能を備えた撮像装置に関する。

撮影レンズの焦点状態を検出する方式として、位相差検出方式（以下、位相差ＡＦという）がある。位相差ＡＦは、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される位相差検出用の画像信号のずれ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、合焦させるために必要な撮影レンズの駆動量を直接求めるものである。

特許文献１は、位相差検出に用いる信号を読み出す行と、位相差検出用いる信号でなく撮像用の信号を読み出す行とを、列方向に所定の行数ずつ混在させ、交互に読み出しを行うことを開示している。これにより、位相差検出に用いる信号を読み出す行が限定されるため、撮像素子からの１フレームの読み出し時間を短くすることができる。

特許文献２は、位相差ＡＦに加えて、画像データのコントラストを評価して焦点検出を行うコントラストＡＦを併用し、位相差ＡＦの検出結果の信頼性が低いと判断した場合にコントラスＡＦに切り替えることを開示している。

特開２０１６−１５６９５号公報 特開２０１６−７１２７５号公報

しかしながら、特許文献１では、位相差検出に用いる信号が画像全体から間引かれた状態で入力されるため、位相差ＡＦにおいて有益な情報、例えばコントラストの高いエッジのある領域が間引かれた領域に含まれる場合がある。それを検知できないため、周辺にいいコントラストをもつ被写体がいた場合にも、間引かれた領域によって位相差ＡＦで検出できない可能性がある。

また特許文献２では、上記問題を鑑みて、コントラストＡＦを併用するが、間引かれた領域にエッジ領域がある場合には被写体の移動やカメラ本体の移動により、位相差ＡＦで検出可能になる場合がある。しかしそれでも、コントラストＡＦに切り替えてしまい、合焦までの時間が長くなってしまう可能性がある。

そこで、本発明は、位相差ＡＦの適用性を判断し、高精度かつ高速な焦点検出処理を継続可能とする撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子と、
前記撮像素子から記録用画像を読み出す記録画像読み出し手段と、
前記撮像素子の第１の光電変換素子と第２の光電変換素子を用いた位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記撮像素子から所定のライン間隔の周期で焦点検出用の画像を読み出す焦点検出画像読み出し手段と、
前記焦点検出用画像のコントラストを評価して焦点検出手段による検出結果の信頼性を判定する信頼性判定手段と、
前記記録用画像における焦点検出用画像として用いられない領域のコントラスト評価を行う非焦点検出画像判定手段とを備え、
前記信頼性判定手段により、焦点検出結果の信頼性が低い場合に、前記非焦点検出画像判定手段の結果からコントラスト評価値の高さに応じて、前記焦点検出手段を継続する期間を変動させることを特徴とする。

本発明によれば、位相差ＡＦの適用性を判断し、高精度かつ高速な焦点検出処理を継続可能な撮像装置の提供を実現できる。

本実施例におけるシステム構成図 実施例１の焦点検出処理とフォーカス制御を示すフローチャート 本実施例における撮像素子の説明図 本実施例における撮影レンズの瞳を示す図 本実施例における焦点検出領域の画素加算と間引きを示す図 本実施例における信号および相関演算の説明図 本実施例における焦点検出領域を示す図 本実施例における光学系の説明図 実施例２の位相差ＡＦ継続期間決定方法を示すフローチャート

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜実施例１＞
まず、図１を参照して、本実施例における撮像装置の構成について説明する。図１には、本発明の実施例である撮像装置としてのデジタルカメラ（以下、カメラ本体という）１２０とカメラ本体１２０に着脱可能な交換レンズ（以下、レンズユニットという）１００とにより構成されるレンズ交換式デジタルカメラシステムの構成を示している。レンズユニット１００は、図１中に点線で示したマウントＭを介してカメラ本体１２０に機械的および電気的に接続される。

レンズユニット１００は、被写体側（図の左側）から順に配置された、第１レンズ群１０１、絞り兼シャッタ１０２、第２レンズ群１０３およびフォーカスレンズ群（以下、単にフォーカスレンズという）１０４を含む撮像光学系を有する。また、レンズユニット１００は、該撮像光学系の駆動およびその制御を行うレンズ駆動制御系を有する。

第１レンズ群１０１は、光軸方向ＯＡに移動可能に保持されている。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を変化させることで光量調節を行ったり、静止画撮像時に設定されたシャッタ秒時で開閉するシャッタ動作を行うことで後述する撮像素子１２２の露光量を制御したりする。絞り兼用シャッタ１０２と第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向ＯＡに移動可能に保持されている。第１および第２レンズ群１０１，１０３が光軸方向ＯＡに移動することにより、変倍が行われる。フォーカス素子としてのフォーカスレンズ１０４は、光軸方向ＯＡに移動して焦点調節を行う。レンズ駆動制御系は、ズームモータ１１１、絞りモータ１１２、フォーカスモータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７およびレンズメモリ１１８を含む。

ズーム駆動回路１１４はユーザのズーム操作に応じてズームモータ１１１を駆動する。ズームモータ１１１は、第１および第２レンズ群１０１，１０３を光軸方向ＯＡに移動させる。絞りシャッタ駆動回路１１５は、レンズＭＰＵ１１７からの絞りシャッタ制御信号を受けて絞りシャッタモータ１１２を駆動する。絞りシャッタモータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を変化させたり絞り兼用シャッタ１０２にシャッタ動作を行わせたりする。フォーカス駆動回路１１６は、レンズＭＰＵ１１７からのフォーカス制御信号を受けてフォーカスモータ１１３を駆動する。フォーカスモータ１１３は、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに移動させる。フォーカスモータ１１３は、フォーカスレンズ１０４の位置を検出するための不図示のフォーカス位置センサを備えている。

レンズＭＰＵ１１７は、レンズユニット１００に関する演算を行い、上記駆動回路１１４〜１１６を介してモータ１１１〜１１３の駆動を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、上記フォーカス位置センサからの出力を用いてフォーカスレンズ１０４の位置（以下、フォーカス位置という）を検出し、後述するカメラＭＰＵ１２５からの要求に応じてフォーカス位置の情報をカメラＭＰＵ１２５に送信する。レンズメモリ１１８は、カメラＭＰＵ１２５が行うオートフォーカス（ＡＦ）に必要な該レンズユニット１００に固有の光学情報を記憶している。

カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１と、撮像素子１２２と、カメラ駆動制御系とを有する。光学ローパスフィルタ１２１は、レンズユニット（撮像光学系）１００により形成された被写体像のうち不要な高周波成分をカットして偽色やモアレを軽減する。

撮像素子１２２は、横方向にｍ画素、縦方向にｎ画素の受光素子が配置されており、各受光素子は二つの光電変換素子（受光領域）が配置されている。詳細は後述する。

本実施例では、焦点調節のために撮像光学系の一部を構成するフォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに移動させるが、撮像素子１２２をフォーカス素子として光軸方向ＯＡに移動させて焦点調節を行ってもよい。

カメラ駆動制御系は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、位相差焦点検出部１２９およびコントラスト評価部１３０を有する。

撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の駆動（光電変換による電荷蓄積とその読み出し）を制御するとともに、各画素からの出力信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１２５に出力する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２における撮像用画素からの出力信号に対してγ変換およびカラー補間等の画像処理を行って画像データ信号を生成したり、該画像データ信号の圧縮処理を行ったりする。

カメラＭＰＵ１２５は、カメラ本体１２０に関する演算を行い、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、位相差焦点検出部１２９およびコントラスト評価部１３０を制御する。また、カメラＭＰＵ１２５は、マウントＭに設けられた信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と通信可能に接続されている。カメラＭＰＵ１２５は、レンズＭＰＵ１１７にフォーカス位置の取得要求やフォーカスレンズ１０４の駆動指令（フォーカス駆動指令）を送信したり、レンズＭＰＵ１１７からフォーカス位置の情報やレンズメモリ１１８に記憶された光学情報を受信したりする。

コンピュータとしてのカメラＭＰＵ１２５には、制御用のコンピュータプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、制御用の変数を記憶したＲＡＭ１２５ｂおよび各種パラメータを記憶したＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。カメラＭＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２５ａに格納されたコンピュータプログラムにより、後述するＡＦ処理（焦点検出およびその結果に基づくフォーカスレンズ１０４の移動の制御）を実行する。以下、ＡＦ処理において、フォーカスモータ１１３を介してフォーカスレンズ１０４を移動させることをフォーカス駆動という。また、カメラＭＰＵ１２５は、ＡＦ処理に際して、人物の顔を自動的に検出する、いわゆる顔認識処理も行うことができる。

表示器１２６は、ＬＣＤ等の表示素子により構成され、撮像モードに関する情報、撮像前のプレビュー画像、撮像後の確認用画像およびＡＦによる合焦完了を表示する画像等を表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮像トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。

カメラ本体１２０には、画像記録メモリ１２８の着脱が可能である。画像記録メモリ１２８は、撮像により取得された画像を記録する半導体メモリや光ディスク等の記録媒体である。

位相差焦点検出部１２９は、撮像素子１２２に設けられた二つの光電変換素子（第１の光電変換素子、第２の光電変換素子）から個別に出力された画像信号を用い、被写体からの光を分割して得られた像の分割方向における像ずれ量を算出する。すなわち位相差焦点検出部１２９は、第１の光電変換素子および第２の光電変換素子のそれぞれから独立して得られた信号値を用いた相関演算を行って像ずれ量を算出する像ずれ量算出手段であり、さらに算出した像ずれ量からデフォーカス量を演算する。デフォーカス量が所定値以下となる位置にフォーカスレンズ１０４を移動させることで、撮像光学系を被写体に対して合焦状態またはこれに近い状態とすることができる。

次に、本実施例における位相差検出方法について説明する。

まず、図３を参照して、撮像素子１２２の構成について説明する。図３（ａ）は、瞳分割機能を有する撮像素子１２２の画素の構成図（断面図）である。

光電変換素子３０は、一画素につき二つの光電変換素子３０−１（第１の光電変換素子）および光電変換素子３０−２（第２の光電変換素子）に分割されており、瞳分割機能を有する。マイクロレンズ３１（オンチップマイクロレンズ）は、光電変換素子３０に効率よく光を集める機能を有し、光電変換素子３０−１、３０−２の境界に光軸が合うように配置されている。また、一つの画素の内部には、平坦化膜３２、カラーフィルタ３３、配線３４、および、層間絶縁膜３５が設けられている。

図３（ｂ）は、撮像素子１２２の一部の構成図（平面図）である。

撮像素子１２２は、図３（ａ）に示される構成を有する一画素を複数配列することで形成される。また、撮像を行うため、各画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタ３３が交互に配置され、四画素で一組の画素ブロック４０、４１、４２を配列することで、所謂ベイヤー配列が構成されている。なお図３（ｂ）において、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの下に示される「１」または「２」は、光電変換素子３０−１、３０−２のそれぞれを表す数値である。

図３（ｃ）は、撮像素子１２２の光学原理図であり、図３（ｂ）中のＡ−Ａ線で切断して得られた断面図の一部を示す。

撮像素子１２２は、レンズユニット１００の予定結像面に配置されている。マイクロレンズ３１の作用により、光電変換素子３０−１、３０−２はそれぞれ、レンズユニット１００の瞳（射出瞳）の異なる位置（領域）を通過した一対の光束を受光するように構成されている。光電変換素子３０−１は、主に、レンズユニット１００の瞳のうち図３（ｃ）中の右側位置を透過する光束を受光する。一方、光電変換素子３０−２は、主に、レンズユニット１００の瞳の図３（ｃ）中の左側位置を透過する光束を受光する。

続いて、図４を参照して、撮像素子１２２の瞳について説明する。

図４は、撮像素子１２２から見た場合の、レンズユニット１００の瞳５０を示す図である。

５１−１は光電変換素子３０−１の感度領域（以下、「Ａ像瞳」という。）、５１−２は光電変換素子３０−２の感度領域（以下、「Ｂ像瞳」という。）である。５２−１、５２−２は、それぞれ、Ａ像瞳およびＢ像瞳の重心位置である。

本実施例の撮像処理を行う場合、同一画素において同一色のカラーフィルタが配置された二つの光電変換素子の出力を加算することにより、画像信号を生成することが可能である。一方、本実施例の焦点検出処理を行う場合、一画素ブロック内における光電変換素子３０−１に対応する光電変換素子からの出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号を取得する。

そして、この信号を画素ブロック４０、４１、４２のように横方向に連続して取得することによりＡ像信号を生成することが可能である。同様に、一画素ブロック内における光電変換素子３０−２に対応する光電変換素子からの出力を積算することにより、一画素の焦点検出信号を取得する。そして、この信号を横方向に連続して取得することによりＢ像信号を生成することが可能である。Ａ像信号およびＢ像信号により、一対の位相差検出用信号が生成される。

なお、本実施例では図５に示すように、適度な範囲で図中縦方向に画素加算（以下、画素ライン加算とする）を行ったものをＡ像信号、Ｂ像信号の一画素信号として取得する。図５（ａ）の例では、縦方向にベイヤー配列における２画素分を用いて、加算平均することにより、焦点検出に用いる画像信号を生成している。

さらに図５（ｂ）に示したものはセンサ全体６０に対して、図５（ａ）に示した画素加算したものを基本画素単位としてＡ像、Ｂ像の画像信号を出力する位相差検出用ライン６１（以下、ＤＡＦラインとする）と出力はしない非ＤＡＦライン６２の関係を表している。図５（ｂ）にあるように本実施例においては５本毎に１本、位相差検出用にＡ像とＢ像の画像信号を出力する。また合わせて記録用画像としてＡ像とＢ像とを加算したものは全ライン出力する。このようにして位相差検出用画像の出力を間引くことで、１フレームにかかる処理時間や処理負荷を減らして高フレームレートや多画素処理に対応できるようにしている。

続いて、図６を参照して、Ａ像信号およびＢ像信号（以下、まとめて「像信号」という。）について説明する。

図６（ａ）は、像信号の説明図であり、縦軸は像信号のレベル（値）、横軸は画素位置をそれぞれ示している。生成した一対の位相差検出用信号の像ずれ量Ｘは、レンズユニット１００の結像状態（合焦状態、前ピン状態、または、後ピン状態）に応じて変化する。レンズユニット１００が合焦状態の場合、二つの像信号の像ずれ量は無くなる。一方、前ピン状態または後ピン状態の場合、異なる方向の像ずれ量が生じる。また像ずれ量は、レンズユニット１００により被写体像が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離、いわゆるデフォーカス量と一定の関係を有する。この像ずれ量Ｘを算出するため、相関演算を行う。相関演算では、Ａ像信号およびＢ像信号の画素をシフトさせながら相関量が演算される。

図６（ｂ）は、像信号の画素をシフトさせていった時の相関量（以下、相関量波形という）を示す図である。図６（ｂ）において、横軸は画素のシフト量、縦軸はその時のＡ像信号とＢ像信号の相関量それぞれ示している。相関量が最大になる位置同士の差が像ずれ量として算出される。相関量を算出する際、二つの像信号を重ねて、それぞれ対応する信号同士を比較し、小さい方の値の累積を取得する。なお、大きい方の値の累積を取得しても良い。また、これらの値の差分を取得しても良い。累積は、相関を指し示す指標となり、小さい方の値の累積を取得した場合には、この値が最も大きいときが相関の高い時である。なお、大きい方の値の累積を取得した場合、または差分を取得した場合、この値が最も小さい時が相関の高い時となる。

この時、図６（ｃ）の像信号のように像信号の値が低い場合には、相関の高い箇所がわかりずらい。そのため図６（ｄ）のように相関量の変動が少なくなり、結果として算出される像ずれ量に対して誤差が大きくなってしまう可能性がある。

このような像信号は、低照度によって全体的に像信号が低い場合や、輝度の変化の大きいエッジ部分のない平坦な領域を撮影している場合に生じる。そのため、像信号の値すなわち輝度値によるコントラストの評価を行い、この評価値から算出した像ずれ量の信頼性を判断する。例えば、輝度値の一番高い値と低い値との差を求めて、この差が大きいほどコントラストがあるものとし、その際の像ずれ量は信頼度が高いと判断するといったようである。本実施例でもこの方法を用いるが、コントラストの評価方法はこれに限ったものではない。

次に、図８を参照して、相関演算により算出された像ずれ量からデフォーカス量への変換について説明する。

図８は、レンズユニット１００および撮像素子１２２を含む光学系を示す図である。

被写体７０に対する予定結像面の位置ｐ０の光軸ＯＡ上に焦点検出面の位置ｐ１がある。像ずれ量とデフォーカス量との関係は、光学系に応じて決定される。デフォーカス量は、像ずれ量Ｘに所定の係数Ｋ（換算係数）を掛けることにより算出することができる。係数Ｋは、Ａ像瞳とＢ像瞳との重心位置に基づいて算出される。

焦点検出面の位置ｐ１が位置ｐ２に移動した場合、位置ｐ０、ｑ２、ｑ３の三角形と位置ｐ０、ｑ２’、ｑ３’との三角形の相似に従って、像ずれ量が変化する。このため、焦点検出面の位置ｐ２でのデフォーカス量を算出することが可能である。メインＣＰＵ１５１は、デフォーカス量に基づいて、被写体に対して合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１３１の位置を算出する。

続いて、図７を参照して、本実施例の焦点検出方法において用いる焦点検出領域について説明する。

図７（ａ）は、焦点検出領域を示す図である。図７（ａ）に示されるように、撮像画角７０に対して、人物など注目被写体がいる場合には、その領域に合わせて焦点検出領域７１を設定する。図７（ａ）に示すように、人物の場合には顔の領域に合わせて設定されることが多い。

また図７（ｂ）（ｃ）は異なるフレームでの焦点検出領域内のＤＡＦライン６１について示したものである。あるフレームで図７（ｂ）のようにＤＡＦラインが配置されていた場合、顔の目や口、眉など周辺と輝度差がある前述のエッジ部分が多く含まれている。

そのため、このＤＡＦラインを用いた位相差検出による検出結果としては信頼性の高い結果が得られる。しかし、図７（ｃ）のようにＤＡＦラインに前記顔のエッジ部分がほとんど含まれない場合もありうる。この場合、エッジ部分がなく相関のある領域がわかりずらく、位相差検出によって得られる結果の信頼性は低くなり誤った結果となる可能性がある。

ただし、図７（ｂ）、（ｃ）のようにＤＡＦラインにどの領域が入るかはわずかな差であり、被写体移動や撮影画角の変化によって時系列的に変化する可能性が高いといえる。

そこで上記問題を鑑みて、本実施例では記録用画像側の非ＤＡＦラインに相当するラインのコントラスト情報を同時に参照する。例えば図７（ｃ）の場合には、ＤＡＦラインはエッジ部分が少ないが記録画像側の非ＤＡＦラインにエッジ部分が多分に含まれている。

この場合、焦点検出結果の信頼性は低く、この結果を用いたフォーカス制御はしない方がよいと判断する。それと同時に非ＤＡＦラインのコントラスト情報を参照すると非ＤＡＦラインはコントラストがある。つまり前述の通り、たまたまこのフレームではＤＡＦラインにコントラストがないだけで、上下のラインにはコントラストがあり被写体移動等によりＤＡＦラインにコントラストのある領域が入ってくる可能性がある（以下、この状態をＤＡＦライン可能見込み状態という）。そのため、現フレームで何かしらの手段や制御を講じなくても、次のフレームで信頼度の高い検出結果を得られる可能性が高いといえる。そこで本実施例では、ＤＡＦライン可能見込み状態である場合は一定期間、ＤＡＦラインでの位相差ＡＦを継続する。本実施例ではこの継続期間を５フレームとする。

ここで図２は本実施例における焦点検出処理とその結果からフォーカス制御を行うまでの制御を示したフローチャートである。

まずステップＳ２０１において、ＤＡＦラインを用いた焦点検出処理を行う。

次にステップＳ２０２において、ＤＡＦラインのコントラスト判定を行う。コントラスト判定方法は前述の輝度値の最大値と最小値の差を基に判定する。判定結果は、差の値に応じて段階的に評価してもよいが、簡単には閾値処理で状態判定してもよい。本実施例においては閾値以上か否かでコントラストの有無を判定するものとする。

ステップＳ２０３において記録画像の非ＤＡＦラインについてもステップＳ２０２同様のコントラスト判定を行う。

次にステップＳ２０４において、ＤＡＦラインのコントラスト判定の結果からコントラストがある場合には、ステップＳ２０５に進み、コントラストがなく信頼性が低いと判断された場合にはステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５では、焦点検出結果の信頼性が高いため、検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動する。

ステップＳ２０６において、非ＤＡＦラインのコントラスト判定より、コントラストがある場合にはステップＳ２０７に進み、ない場合にはステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、ＤＡＦラインにも非ＤＡＦラインにもコントラストがない状態であり、つまり被写体がボケている可能性がある。そのため、フォーカスレンズを動かして、フォーカスが合ってコントラストが出てくる領域がないかサーチする制御に入る。

ステップＳ２０８では、ＤＡＦラインにはコントラストがないが、非ＤＡＦラインにはコントラストがあるＤＡＦライン可能見込み状態である。そのため、次フレーム以降でＤＡＦラインで焦点検出できる可能性があるため、このフローを終了し再度次のフレームで焦点検出処理を行う。しかし、一定期間（本実施例では５フレーム）ＤＡＦライン可能見込み状態のまま、ＤＡＦラインにコントラストのある領域が入ってこない場合、ステップＳ２０９に進み、ズームレンズを動かして意図的に撮影画角を変動させて、ＤＡＦラインにコントラストのある領域が入るようにする。これは被写体やカメラが固定されており、前述の被写体移動や撮影画角の変動が受動的に待っていても起きない可能性があるためである。この画角の変動はズーム操作に限らず、シフトレンズを上下に動かして撮影画角をかえるなどの異なる方法をとっても構わない。

以上のように、本実施例では位相差ＡＦの検出結果の信頼性が低い場合に、間引かれた非焦点検出領域のコントラスト評価をし、位相差ＡＦの信頼度の高い検出が可能かを判断することで、高精度かつ高速な焦点検出処理を継続することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２におけるＤＡＦライン可能見込み状態での位相差ＡＦの継続期間の決定方法について説明する。実施例１では、一意に５フレームと定義したが、本実施例では動きベクトル検出手段とカメラ本体の動きを検出するカメラ変動検出手段を備え、その検出結果をもとに継続期間を変動させる。なお本実施例において、実施例１と同一の内容については、同一の符号を用いてその説明を省略する。

本実施例におけるＤＡＦライン可能見込み状態の継続期間は、動きベクトル検出結果において、動きベクトルが大きいほど、継続期間を長く設定する。またカメラ変動検出結果からカメラ本体の動きが大きいほど、継続期間を長く設定する。これは実施例１で説明した通り、この継続期間は被写体移動やカメラ本体の動きによってＤＡＦラインに入る領域が変化することを見込んだ期間である。そのため、被写体移動やカメラ本体の動きが大きい場合にはＤＡＦラインにエッジ部分などの領域が入り、位相差ＡＦで高精度に焦点検出ができる可能性が高いので継続期間を長くとるものとする。

逆に動きベクトルが小さく、かつカメラ本体の動きも小さい場合は、継続期間を設けない。これはカメラ本体を固定して撮影しており、かつ被写体も固定されている可能性が高く、ＤＡＦラインの領域変化が見込めない状況である可能性が高いためである。

図９は、本実施例におけるＤＡＦライン可能見込み状態である場合の位相差ＡＦ継続期間を決定する方法を示すフローチャートである。この処理は毎フレーム処理を行い、焦点検出処理より前に実施されているものとする。そしてＤＡＦライン可能見込み状態となった場合に、予め本フローチャートで算出した継続期間を利用するものとする。

まずステップＳ９０１において、動き検出ベクトル検出処理を行い、動きベクトルを検出する。

ステップＳ９０２において、カメラ変動検出処理を行い、カメラ本体の動きを検出する。

次にステップＳ９０３において、動きベクトル検出結果とカメラ変動検出結果を用いて、継続期間を算出する。本実施例における算出方法としては各動き量を撮影画像のライン数に換算し、ライン数３本以上の動きがあった場合には継続期間を６フレームに増やし、３本未満なら５フレームのまま、１本以下なら０とする。

以上のように、本実施例では位相差ＡＦの検出結果の信頼性が低い場合に、間引かれた非焦点検出領域のコントラスト評価をし、位相差ＡＦの信頼度の高い検出が可能かを判断し、位相差ＡＦを継続する。さらに継続期間を被写体移動量やカメラ本体の動き量に応じて適切に設定し、位相差ＡＦをできるだけ継続し、継続が難しい状況だと判断すれば処理を切り替えることで、高精度かつ高速な焦点検出処理を継続することができる。

１００ レンズユニット、１０１ 第１レンズ群、１０２ 絞り兼シャッタ、
１０３ 第２レンズ群、１０４ フォーカスレンズ群、
１２０ デジタルカメラ（撮像装置）

Claims (4)

1. 撮影レンズの異なる瞳領域を透過した対の光束を、それぞれ一つのマイクロレンズを共有する第１の光電変換素子および第２の光電変換素子で受光する複数の焦点検出画素を備えた撮像素子と、
   前記撮像素子から記録用画像を読み出す記録画像読み出し手段と、
   前記撮像素子の第１の光電変換素子と第２の光電変換素子を用いた位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記撮像素子から所定のライン間隔の周期で焦点検出用の画像を読み出す焦点検出画像読み出し手段と、
   前記焦点検出用画像のコントラストを評価して焦点検出手段による検出結果の信頼性を判定する信頼性判定手段と、
   前記記録用画像における焦点検出用画像として用いられない領域のコントラスト評価を行う非焦点検出画像判定手段と、
   を備え、前記信頼性判定手段により、焦点検出結果の信頼性が低い場合に、前記非焦点検出画像判定手段の結果からコントラスト評価値の高さに応じて、前記焦点検出手段を継続する期間を変動させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記信頼性判定手段、及び非焦点検出画像判定手段の結果より、前記位相差方式の焦点検出手段を継続すると判断した場合に、その継続期間を定める位相差継続期間判定手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. ズーム制御を行うズーム手段を備え、
   前記位相差継続期間を過ぎた場合に、前記ズーム手段によってズームを行い撮影画角を変動させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記記録用画像から動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、カメラ本体の動きを検出するカメラ変動検出手段を備え、
   前記位相差継続期間を前記動きベクトルの検出結果、及び前記カメラ変動検出結果のいずれか、または両方の結果に基づいて継続期間を変動させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。