JP5604160B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する焦点検出部を備えた撮像装置で、特に動画撮影可能な撮像装置に関するものである。

近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を用いて、被写体像を電気信号に変換し、この電気信号をデジタル化して記録するデジタルカメラ（ビデオカメラ及びスチールカメラを含む）が普及している。このようなデジタルカメラにおいては、撮像素子の撮像面に対応する領域中に複数の異なる焦点検出エリアを有し、それぞれの焦点検出エリアにおいて、そこに含まれる被写体のデフォーカス量を検出できるように構成されているものがある。

例えば、特許文献１に記載された撮像装置は、撮像素子の撮像面に対応する領域中に７個の異なる焦点検出エリアを有している。この撮像装置は、７個の焦点検出エリアの中からオートフォーカス（以下、「ＡＦ」ともいう）に用いる焦点検出エリアを自動的に選択するモードと、７個の焦点検出エリアの中から撮影者が選択した１個の焦点検出エリアを用いてＡＦを行うモードとの使い分けができるように構成されている。この特許文献１に係る撮像装置は、焦点検出エリアを自動的に選択するモードのときには合焦許容幅を広げることによって、合焦時間を短縮している。

特開２０００−２４９９０３号公報

従来より、合焦時間を短くすることが求められており、様々な工夫が施されている。その一例が特許文献１に係る撮像装置である。しかしながら、動画撮影においては、合焦時間は、必ずしも短い方がよいわけではない。例えば、合焦させる被写体を変更する場合などに、合焦動作を急速に行うと、観る者に慌ただしさや激しさ等の違和感を与えてしまう。また、撮影者が、ゆっくりと合焦させたい場合であっても、そのような画像を撮影できない。つまり、撮影者の意図どおりの画像を撮影することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、合焦動作中にユーザに違和感を与えることを防止すると共に、ユーザの意図した画像を取得できる撮像装置を提供することにある。

ここに開示された撮像装置は、被写体からの光を光電変換により電気信号に変換し画像信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子による受光と並行して、該被写体からの光の一部を受光して該光の位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する焦点検出部と、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズと、前記焦点検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを移動させて、該被写体に合焦させる制御部と、前記画像信号の被写体の中から、合焦させる被写体を選択するための選択手段とを備えている。そして、前記制御部は、所定の焦点変更条件が成立すると、前記フォーカスレンズを移動させて前記選択手段により選択された被写体に合焦させるように構成されており、該焦点変更条件が成立してから合焦するまでの合焦時間を、該フォーカスレンズの移動前に前記焦点検出部により検出したデフォーカス量に応じて調整する。

前記撮像装置によれば、合焦させる被写体に合焦させるのに要する合焦時間をデフォーカス量に応じて調節することができるため、合焦動作中にユーザに違和感を与えてしまうことを防止できると共に、ユーザの意図した画像を取得することができる。つまり、従来の画像装置では、合焦時間を短縮させることを重要視しているため、どんなときでも、急速に合焦し、合焦時間を調整することはできない。それに対して、前記撮像装置は、合焦時間を調整することができるため、或る時には合焦時間を長くしてみたり、また或る時には合焦時間を短くしてみたりすることができる。その結果、ユーザに違和感を与えることを防止できると共に、ユーザの意図した画像を取得することができる。

本発明の実施形態に係るカメラのブロック図である。 撮像ユニットの断面図である。 撮像素子の断面図である。 撮像素子の平面図である。 位相検出ユニットの平面図である。 変形例に係る撮像素子の断面図である。 撮影準備段階におけるオートフォーカスシーケンスのフローチャート図である。 ピントシフト制御のフローチャート図である。 ピントシフト制御時に画像表示部に表示される画像のイメージ図である。 第１のパンニング制御のフローチャート図である。 第１のパンニング制御時に画像表示部に表示される画像のイメージ図である。 第２のパンニング制御のフローチャート図である。 第３のパンニング制御のフローチャート図である。 第３のパンニング制御時に画像表示部に表示される画像のイメージ図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態》
本実施形態に係るカメラ１００は、図１に示すように、交換レンズ式の一眼デジタルカメラであり、主に、カメラシステムの主要な機能を有するカメラ本体４と、カメラ本体４に取り外し可能に装着された交換レンズ７とから構成されている。交換レンズ７は、カメラ本体４の前面に設けられたボディマウント４１に装着されている。ボディマウント４１には電気切片４１ａが設けられている。このカメラ１００が撮像装置を構成する。

−カメラ本体の構成−
カメラ本体４は、被写体像を撮影画像として取得する撮像ユニット１と、撮像ユニット１の露光状態を調節するシャッタユニット４２と、撮像ユニット１に入射する被写体像の赤外光除去とモアレ現象を軽減するためのＩＲカット兼ＯＬＰＦ（Optical Low Pass Filter）４３と、液晶モニタで構成され、撮影画像やライブビュー画像や各種情報を表示する画像表示部４４と、ボディ制御部５とを有している。このカメラ本体４が撮像装置本体を構成する。

また、カメラ本体４には、カメラシステムの電源のＯＮ／ＯＦＦ時に操作される電源スイッチ４０ａと、フォーカシング時およびレリーズ時に操作されるレリーズボタン４０ｂと、後述するピントシフトモードへ移行する時に操作されるピントシフトスイッチ４０ｃと、動画撮影モードにおいて動画像の記録開始及び停止時に操作されるＲＥＣボタン４０ｄとが設けられている。

電源スイッチ４０ａにより電源がＯＮ状態になると、カメラ本体４および交換レンズ７の各部に電源が供給される。

レリーズボタン４０ｂは、２段式であって、半押しすることで後述するオートフォーカスやＡＥ等を行う一方、全押しすることでレリーズが行われる。

ピントシフトスイッチ４０ｃは、後述する動画撮影時のピントシフトモードへのダイレクトコールスイッチ（複数の選択操作を必要とせず、一度の操作で所望のモードに直接設定できるスイッチ）である。

ＲＥＣボタン４０ｄは、後述する動画撮影モードにおける動画像の記録開始操作および記録終了操作を受け付けるための操作部材である。ＲＥＣボタン４０ｄが押されることにより、カメラ１００は動画像の記録を開始する。動画像の記録中にＲＥＣボタン４０ｄが再び押されることにより、カメラ１００は動画像の記録を終了する。

また、これらのスイッチ及びボタン４０ｃ〜４０ｄは、カメラ撮影機能を種々選択するメニュー内の選択項目であってもよいことは言うまでもない。

撮像ユニット１は、詳しくは後述するが、光電変換により被写体像を電気信号に変換するものである。この撮像ユニット１は、ブレ補正ユニット４５によって光軸Ｘに直交する平面内で移動可能に構成されている。

画像表示部４４には、タッチパネルが設けられている。タッチパネルは、ユーザからの操作によりそれに応じた出力信号を出力する。ユーザは、タッチパネルを操作することによって、画像表示部４４に表示された情報の選択等の操作を行うことができる。このタッチパネルを備えた画像表示部４４が選択手段及び表示手段を構成する。

ボディ制御部５は、ボディマイコン５０と、不揮発性メモリ５０ａと、シャッタユニット４２の駆動を制御するシャッタ制御部５１と、撮像ユニット１の動作を制御すると共に撮像ユニット１からの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する撮像ユニット制御部５２と、例えばカード型記録媒体や内部メモリである画像格納部５８からの画像データの読み出し及び該画像格納部５８への画像データの記録を行う画像読み出し/記録部５３と、画像読み出し/記録部５３を制御する画像記録制御部５４と、画像表示部４４の表示を制御する画像表示制御部５５と、カメラ本体４のブレにより生じる像ブレ量を検出するブレ検出部５６と、ブレ補正ユニット４５を制御する補正ユニット制御部５７とを含む。このボディ制御部５が制御部を構成する。

ボディマイコン５０は、カメラ本体４の中枢を司る制御装置であり、各種シーケンスの制御を行う。ボディマイコン５０には、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭが搭載されている。そして、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディマイコン５０は様々な機能を実現することができる。

このボディマイコン５０は、電源スイッチ４０ａ、レリーズボタン４０ｂ、ピントシフトスイッチ４０ｃ及びＲＥＣボタン４０ｄからの入力信号が入力されると共に、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等に対し制御信号を出力するように構成されており、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等にそれぞれの制御を実行させる。また、ボディマイコン５０は、後述するレンズマイコン８０とマイコン間通信を行う。

例えば、ボディマイコン５０の指示により、撮像ユニット制御部５２が撮像ユニットからの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する。ボディマイコン５０は、取り込んだ電気信号に所定の画像処理を施して画像信号を作成する。そして、ボディマイコン５０は、画像読み出し/記録部５３に画像信号を送信すると共に、画像記録制御部５４に画像の記録及び表示の指示を行って、画像格納部５８への画像信号の保存と画像表示制御部５５への画像信号の送信を行わせる。画像表示制御部５５は、送信されてきた画像信号に基づいて画像表示部４４を制御して、該画像表示部４４に画像を表示させる。

また、ボディマイコン５０は、詳しくは後述するが、レンズマイコン８０を介して被写体までの物点距離を検出するように構成されている。

不揮発性メモリ５０ａには、カメラ本体４に関する各種情報（本体情報）が格納されている。この本体情報には、例えば、カメラ本体４のメーカー名、製造年月日、型番、ボディマイコン５０にインストールされているソフトのバージョン、およびファームアップに関する情報などのカメラ本体４を特定するための型式に関する情報（本体特定情報）、カメラ本体４がブレ補正ユニット４５及びブレ検出部５６等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、ブレ検出部５６の型番および感度などの検出性能に関する情報、エラー履歴なども含まれている。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ５ａの代わりにボディマイコン５０内のメモリ部に格納されていてもよい。

ブレ検出部５６は、手ブレなどに起因するカメラ本体４の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、カメラ本体４が静止している状態での出力を基準としてカメラ本体４が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。

出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてボディマイコン５０に与えられる。

−交換レンズの構成−
交換レンズ７は、カメラ本体４内の撮像ユニット１に被写体像を結ぶための撮像光学系を構成しており、主に、フォーカシングを行うフォーカス調節部７Ａと、絞りを調節する絞り調節部７Ｂと、光路を調節することで像ブレを補正するレンズ用像ブレ補正部７Ｃと、ズーミングを行うズーム調整部７Ｄと、交換レンズ７の動作を制御するレンズ制御部８とを有している。

交換レンズ７は、レンズマウント７１を介して、カメラ本体４のボディマウント４１に取り付けられている。また、レンズマウント７１には、交換レンズ７がカメラ本体４に取り付けられてときにボディマウント４１の電気切片４１ａと電気的に接続される電気切片７１ａが設けられている。

フォーカス調節部７Ａは、フォーカスを調節するフォーカスレンズ群７２で構成されている。フォーカスレンズ群７２は、交換レンズ７の規格として定められた最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間で光軸Ｘ方向に移動可能である。また、フォーカスレンズ群７２は、後述するコントラスト検出方式による合焦位置検出の場合、合焦位置を挟んで光軸Ｘ方向前後に移動可能である必要があるため、前述の最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間よりもさらに光軸Ｘ方向前後に移動可能なレンズシフト余裕区間を有している。

尚、フォーカスレンズ群７２は、必ずしも複数のレンズで構成される必要はなく、１枚のレンズで構成されていてもよい。

絞り調節部７Ｂは、絞りまたは開放を調節する絞り部７３で構成されている。この絞り部７３が光量調節部を構成する。

レンズ用像ブレ補正部７Ｃは、ブレ補正レンズ７４と、ブレ補正レンズ７４を光軸Ｘに直行する平面内で移動させるブレ補正レンズ駆動部７４ａとを有している。

ズーム調整部７Ｄは、ズームを調節するズームレンズ群７５で構成されている。ズームレンズ群７５は、交換レンズ７の規格として定められた広角位置から望遠位置までの区間で光軸Ｘ方向に移動可能である。尚、ズームレンズ群７５は、必ずしも複数のレンズで構成される必要はなく、１枚のレンズで構成されていてもよい。

レンズ制御部８は、レンズマイコン８０と、不揮発性メモリ８０ａと、フォーカスレンズ群７２の動作を制御するフォーカスレンズ群制御部８１と、フォーカスレンズ群制御部８１の制御信号を受けてフォーカスレンズ群７２を駆動するフォーカス駆動部８２と、絞り部７３の動作を制御する絞り制御部８３と、交換レンズ７のブレを検出するブレ検出部８４と、ブレ補正レンズ駆動部７４ａを制御するブレ補正レンズユニット制御部８５と、ズームレンズ群７５の動作を制御するズームレンズ群制御部８６と、ズームレンズ群制御部８６の制御信号を受けてズームレンズ群７５を駆動するズーム駆動部８７とを有する。

レンズマイコン８０は、交換レンズ７の中枢を司る制御装置であり、交換レンズ７に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン８０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、様々な機能を実現することができる。例えば、レンズマイコン８０は、ボディマイコン５０からの信号に基づいてレンズ用像ブレ補正装置（ブレ補正レンズ駆動部７４ａ等）を補正可能状態または補正不能状態に設定する機能を有している。また、レンズマウント７１に設けられた電気切片７１ａとボディマウント４１に設けられた電気切片４１ａとの接触により，ボディマイコン５０およびレンズマイコン８０は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。

また、不揮発性メモリ８０ａには、交換レンズ７に関する各種情報（レンズ情報）が格納されている。このレンズ情報には、例えば、交換レンズ７のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン８０にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などの交換レンズ７を特定するための型式に関する情報（レンズ特定情報）、交換レンズ７がブレ補正レンズ駆動部７４ａ及びブレ検出部８４等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、像ブレを補正するための手段を搭載している場合は、ブレ検出部８４の型番および感度などの検出性能に関する情報、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの型番および最大補正可能角度などの補正性能に関する情報（レンズ側補正性能情報）、像ブレ補正を行うためのソフトのバージョンなどが含まれている。

さらに、レンズ情報には、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動に必要な消費電力に関する情報（レンズ側消費電力情報）およびブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動方式に関する情報（レンズ側駆動方式情報）も含まれている。尚、不揮発性メモリ８０ａは、ボディマイコン５０から送信された情報を格納可能である。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ８０ａの代わりに、レンズマイコン８０内のメモリ部に格納されていてもよい。

フォーカスレンズ群制御部８１は、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置検出部８１ａと、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を検出する相対位置検出部８１ｂとを有している。絶対位置検出部８１ａは、交換レンズ７の筐体におけるフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出するものである。絶対位置検出部８１ａは、例えば、数ｂｉｔの接触型エンコーダ基板とブラシとによって構成され、絶対位置を検出可能に構成されている。相対位置検出部８１ｂは、それのみではフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出することができないが、フォーカスレンズ群７２の移動方向は検出可能であり、例えば二相エンコーダを用いている。二相エンコーダは回転パルスエンコーダや、ＭＲ素子、ホール素子など、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の位置に応じて等しいピッチで２値の信号を交互に出力するものが２つ設けられており、これらのピッチの位相をずらすように設置されている。レンズマイコン８０は、相対位置検出部８１ｂの出力からフォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を算出する。絶対位置検出部８１ａおよび相対位置検出部８１ｂは、フォーカスレンズ位置検出部の一例である。

ズームレンズ群制御部８６は、ズームレンズ群７５の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置検出部８６ａと、ズームレンズ群７５の光軸方向の相対位置を検出する相対位置検出部８６ｂとを有している。絶対位置検出部８６ａは、交換レンズ７の筐体におけるズームレンズ群７５の絶対位置を検出するものである。絶対位置検出部８６ａは、例えば、数ｂｉｔの接触型エンコーダ基板とブラシとによって構成され、絶対位置を検出可能に構成されている。相対位置検出部８６ｂは、それのみではズームレンズ群７５の絶対位置を検出することができないが、ズームレンズ群７５の移動方向は検出可能であり、例えば二相エンコーダを用いている。二相エンコーダは回転パルスエンコーダや、ＭＲ素子、ホール素子など、ズームレンズ群７５の光軸方向の位置に応じて等しいピッチで２値の信号を交互に出力するものが２つ設けられており、これらのピッチの位相をずらすように設置されている。レンズマイコン８０は、相対位置検出部８６ｂの出力からズームレンズ群７５の光軸方向の相対位置を算出する。絶対位置検出部８６ａおよび相対位置検出部８６ｂは、ズームレンズ位置検出部の一例である。

ブレ検出部８４は、手ブレなどに起因する交換レンズ７の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、交換レンズ７が静止している状態での出力を基準として交換レンズ７が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。

出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてレンズマイコン８０に与えられる。

ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部（図示せず）を備える。移動量検出部は、ブレ補正レンズ７４の実際の移動量を検出する検出部である。ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部からの出力に基づいて、ブレ補正レンズ７４を帰還制御している。

尚、カメラ本体４及び交換レンズ７の両方にブレ検出部５６，８４とブレ補正装置４５、７４ａを搭載した例を示したが、カメラ本体４及び交換レンズ７の何れかにブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていてもよく、何れにもブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていない場合であってもよい（その場合は、前述のブレ補正に関するシーケンスを排除すればよい）。

−撮像ユニットの構成−
撮像ユニット１は、図２に示すように、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子１０と、撮像素子１０を保持するためのパッケージ３１と、位相差検出方式の焦点検出を行うための位相差検出ユニット２０とを有している。

撮像素子１０は、インターライン型ＣＣＤイメージセンサであって、図３に示すように、半導体材料で構成された光電変換部１１と、垂直レジスタ１２と、転送路１３と、マスク１４と、カラーフィルタ１５と、マイクロレンズ１６とを有している。

光電変換部１１は、基板１１ａと、基板１１ａ上に配列された複数の受光部（画素ともいう）１１ｂ，１１ｂ，…とを有している。

基板１１ａは、Ｓｉ（シリコン）ベースで構成されている。詳しくは、基板１１ａは、Ｓｉ単結晶基板又はＳＯＩ（Silicon On Insulator wafer）で構成されている。特に、ＳＯＩ基板は、Ｓｉ薄膜とＳｉＯ２薄膜のサンドイッチ構造をなし、エッチングの処理などにおいてＳｉＯ２層で反応をとめることが可能であり、安定した基板加工を行う上で有利である。

また、受光部１１ｂは、フォトダイオードで構成されていて、光を吸収して電荷を発生する。受光部１１ｂ，１１ｂ，…は、基板１１ａ上において行列状に配列された微小な方形の画素領域内にそれぞれ設けられている（図４参照）。

垂直レジスタ１２は、受光部１１ｂごとに設けられており、受光部１１ｂに蓄積された電荷を一時蓄積する役割を有する。つまり、受光部１１ｂに蓄積された電荷は、垂直レジスタ１２に転送される。垂直レジスタ１２に転送された電荷は、転送路１３を介して水平レジスタ（図示省略）に転送され、増幅器（図示省略）に送られる。増幅器に送られた電荷は、増幅され電気信号として取り出される。

マスク１４は、受光部１１ｂを被写体側に露出させる一方、垂直レジスタ１２及び転送路１３を覆うように設けられていて、垂直レジスタ１２及び転送路１３に光が入射することを防止している。

カラーフィルタ１５及びマイクロレンズ１６は、各受光部１１ｂに対応して前記微小な方形の画素領域ごとに設けられている。カラーフィルタ１５は、特定の色だけを透過させるためのものであり、原色フィルタ又は補色フィルタが用いられる。本実施形態では、図４に示すように、いわゆるベイヤー型の原色フィルタが用いられている。すなわち、撮像素子１０全体としては、２行２列に隣接する４つのカラーフィルタ１５，１５，…（又は４つの画素領域）を１つの繰り返し単位としたときに、該繰り返し単位中において、一方の対角方向に２つの緑のカラーフィルタ（即ち、緑色の可視光波長域に対して緑色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｇが配列され、他方の対角方向に赤のカラーフィルタ（即ち、赤色の可視光波長域に対して赤色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｒと青のカラーフィルタ（即ち、青色の可視光波長域に対して青色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｂとが配列されている。全体として緑のカラーフィルタ１５ｇ，１５ｇ，…が縦横に１つおきに配置されている。

マイクロレンズ１６は、光を集光して受光部１１ｂに入射させるものである。このマイクロレンズ１６によって受光部１１ｂを効率良く照射できる。

このように構成された撮像素子１０においては、マイクロレンズ１６，１６，…によって集光された光は、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに入射し、各カラーフィルタに応じた色の光だけが該カラーフィルタを透過して、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に照射する。各受光部１１ｂは、光を吸収して電荷を発生する。この各受光部１１ｂで発生した電荷は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。つまり、受光部１１ｂ，１１ｂ，…からは、各カラーフィルタに対応した色の受光光量が出力として得られる。

こうして、撮像素子１０は、その撮像面全体における受光部１１ｂ，１１ｂ，…で光電変換を行うことによって、撮像面に形成された被写体像を電気信号に変換する。

ここで、基板１１ａには、照射された光を透過させる透過部１７，１７，…が複数形成されている。本実施形態では、３つの透過部１７，１７，１７が、基板１１ａの短手方向中央位置において長手方向に並んで形成されている。透過部１７は、基板１１ａにおける受光部１１ｂが設けられている面とは反対側の面（以下、単に裏面ともいう）１１ｃを切削、研磨又はエッチングにより凹状に陥没させることによって形成されており、周辺部よりも薄く形成されている。さらに詳しくは、透過部１７は、最も薄肉になっている陥没面１７ａと、該陥没面１７ａと裏面１１ｃとを繋ぐ傾斜面１７ｂ，１７ｂとを有している。尚、透過部１７は、３つに限られるものではない。例えば、９個の透過部１７，１７，…を３×３のマトリックス状に配列してもよいし、１６個の透過部１７，１７，…を４×４のマトリックス状に配列してもよい。

この基板１１ａにおける透過部１７を光が透過する程度の厚みに形成することによって、光電変換部１１に照射された光のうち該透過部１７に照射された光の一部は電荷に変換されずに該光電変換部１１を透過する。例えば、透過部１７における基板１１ａの厚みを２〜３μｍに設定することによって、近赤外光より長波長側を約５０％透過させることができる。

また、傾斜面１７ｂ，１７ｂは、透過部１７を透過する際に該傾斜面１７ｂで反射する光が後述する位相差検出ユニット２０のコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…へ向かわない角度に設定されている。こうすることで、後述するラインセンサ２４ａに実像でない像が形成されることを防止している。

この透過部１７が、撮像素子１０に入射する光を透過、即ち、通過させる薄肉部を構成する。ここで、少なくとも本明細書においては、「通過」は「透過」を含む概念である。

このように構成された撮像素子１０は、パッケージ３１に保持されている（図２参照）。このパッケージ３１が保持部を構成する。

詳しくは、パッケージ３１は、平板状の底板３１ａにフレーム３２が設けられていると共に、四方には立壁３１ｂ，３１ｂ，…が設けられている。撮像素子１０は、立壁３１ｂ，３１ｂ，…により四方を覆われるようにして、フレーム３２にマウントされると共に、フレーム３２に対してボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。

また、パッケージ３１の立壁３１ｂ，３１ｂ，…の先端には、撮像素子１０の撮像面（受光部１１ｂ，１１ｂ，…が設けられている面）を覆うようにカバーガラス３３が取り付けられている。このカバーガラス３３によって、撮像素子１０の撮像面はゴミの付着などから保護されている。

ここで、パッケージ３１の底板３１ａには、撮像素子１０の透過部１７，１７，…に対応する位置に該透過部１７，１７，…と同じ個数だけ開口３１ｃ，３１ｃ，…が貫通形成されている。この開口３１ｃ，３１ｃ，…により、撮像素子１０を透過した光が、後述する位相差検出ユニット２０まで到達する。この開口３１ｃが通過部を構成する。

尚、パッケージ３１の底板３１ａには、必ずしも開口３１ｃが貫通形成される必要はない。すなわち、撮像素子１０を透過した光が位相差検出ユニット２０まで到達する構成であれば、底板３１ａに透明部若しくは半透明部を形成する等の構成であってもよい。

位相差検出ユニット２０は、撮像素子１０の背面側（被写体と反対側）に設けられて、撮像素子１０からの通過光を受光して位相差検出を行う。詳しくは、位相差検出ユニット２０は、位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する。この位相差検出ユニット２０が焦点検出部を構成する。

この位相差検出ユニット２０は、図２，図５に示すように、コンデンサレンズユニット２１と、マスク部材２２と、セパレータレンズユニット２３と、ラインセンサユニット２４ と、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４を取り付けるためのモジュール枠２５とを有している。コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、撮像素子１０の厚さ方向に沿って該撮像素子１０側からこの順で並んでいる。

コンデンサレンズユニット２１は、複数のコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を一体的にユニット化したものである。コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…は、透過部１７，１７，…と同じ数だけ設けられている。各コンデンサレンズ２１ａは、入射する光を集光するためのものであり、撮像素子１０を透過して拡がりつつある光を集光して、セパレータレンズユニット２３の後述するセパレータレンズ２３ａへと導く。各コンデンサレンズ２１ａは、入射面２１ｂが凸状に形成されていると共に、入射面２１ｂ近傍が円柱状に形成されている。

このコンデンサレンズ２１ａを設けることによって、セパレータレンズ２３ａへの入射角度が立つ（入射角が小さくなる）ため、セパレータレンズ２３ａの収差を抑えることができると共に、後述するラインセンサ２４ａ上の被写体像間隔を小さくすることができる。その結果、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａを小型化することができる。また、撮像光学系からの被写体像の焦点位置が撮像ユニット１から大きく外れたとき（詳しくは、撮像ユニット１の撮像素子１０から大きく外れたとき）、その像のコントラストが著しく下がるが、本実施形態によれば、コンデンサレンズ２１ａとセパレータレンズ２３ａによる縮小効果によりコントラストの低下を抑え、焦点検出範囲を広くすることもできる。尚、焦点位置近傍における高精度な位相差検出等の場合、セパレータレンズ２３ａやラインセンサ２４ａ等の寸法に余裕がある場合等においては、コンデンサレンズユニット２１を設けなくてもよい。

マスク部材２２は、コンデンサレンズユニット２１とセパレータレンズユニット２３との間に配設される。マスク部材２２は、各セパレータレンズ２３ａに対応する位置ごとに２つのマスク開口２２ａ，２２ａが形成されている。つまり、マスク部材２２は、セパレータレンズ２３ａのレンズ面を２つの領域に分割して、該２つの領域だけをコンデンサレンズ２１ａ側に露出させている。すなわち、マスク部材２２は、コンデンサレンズ２１ａにより集光された光を２つの光束に瞳分割して、セパレータレンズ２３ａへ入射させる。このマスク部材２２により隣り合う一方のセパレータレンズ２３ａからの有害光などが他方のセパレータレンズ２３ａに入らないようにすることができる。尚、このマスク部材２２は、設けなくともよい。

セパレータレンズユニット２３は、複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を有し、これら複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を一体的にユニット化したものである。セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、透過部１７，１７，…と同じ数だけ設けられている。各セパレータレンズ２３ａは、マスク部材２２を通過して入射してきた２つの光束を、同一の２つの被写体像としてラインセンサ２４ａ上に結像させる。

ラインセンサユニット２４は、複数のラインセンサ２４ａ，２４ａ，…と該ラインセンサ２４ａ，２４ａ，…を設置する設置部２４ｂとを有する。ラインセンサ２４ａ，２４ａ、…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、透過部１７，１７，…と同じ数だけ設けられている。各ラインセンサ２４ａは、撮像面上に結像する像を受光して電気信号に変換する。つまり、ラインセンサ２４ａの出力から、２つの被写体像の間隔を検出することができ、その間隔によって撮像素子１０に結像する被写体像の焦点のずれ量（即ち、デフォーカス量（Ｄｆ量））及び焦点がどちらの方向にずれているか（即ち、デフォーカス方向）を求めることができる（以下、これらＤｆ量及びデフォーカス方向等をデフォーカス情報ともいう）。

このように構成されたコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、モジュール枠２５に配設されている。

モジュール枠２５は、枠状に形成された部材であって、その内周には、内側に向かって突出する取付部２５ａが設けられている。取付部２５ａの撮像素子１０側には、階段状に第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃが形成されている。また、取付部２５ａの撮像素子１０と反対側には、第３取付部２５ｄが形成されている。

そして、撮像素子１０側から、モジュール枠２５の第２取付部２５ｃにマスク部材２２が取り付けられ、第１取付部２５ｂにコンデンサレンズユニット２１が取り付けられている。これらコンデンサレンズユニット２１及びマスク部材２２は、それぞれ第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃに取り付けられる際に、図２，５に示すように、周縁部がモジュール枠２５に嵌り込むように形成されており、それによりモジュール枠２５に対して位置決めされる。

一方、撮像素子１０の反対側から、モジュール枠２５の第３取付部２５ｄにセパレータレンズユニット２３が取り付けられている。第３取付部２５ｄには、コンデンサレンズユニット２１と反対側に突出する位置決めピン２５ｅと方向基準ピン２５ｆとが設けられている。一方、セパレータレンズユニット２３には、これら位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆにそれぞれ対応する位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃが形成されている。位置決めピン２５ｅと位置決め孔２３ｂとは嵌合するようにそれぞれの径が設定されている。一方、方向基準ピン２５ｆと方向基準孔２３ｃとは緩やかに嵌るようにそれぞれの径が設定されている。すなわち、セパレータレンズユニット２３は、位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃをそれぞれ第３取付部２５ｄの位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆに挿通させることによって、第３取付部２５ｄに取り付ける際の方向等の姿勢が規定されると共に、位置決め孔２３ｂと位置決めピン２５ｅとの嵌合によって第３取付部２５ｄに対して位置決めされる。こうして、セパレータレンズユニット２３が姿勢及び位置を決めて取り付けられたとき、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…の各レンズ面は、コンデンサレンズユニット２１の側を向くと共に、マスク開口２２ａ，２２ａと対向した状態になる。

こうして、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５に対して位置決めされた状態で取り付けられる。すなわち、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５を介して、互いの位置関係が位置決めされる。

そして、ラインセンサユニット２４が、セパレータレンズユニット２３の背面側（コンデンサレンズユニット２１と反対側）からモジュール枠２５に対して取り付けられる。このとき、ラインセンサユニット２４は、各セパレータレンズ２３ａを透過した光がラインセンサ２４ａに入射するように位置決めされた状態でモジュール枠２５に取り付けられる。

したがって、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４をモジュール枠２５に取り付けることによって、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…に入射した光が、該コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を透過して、マスク部材２２を介してセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…に入射し、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を透過した光がラインセンサ２４ａ，２４ａ，…上に結像するように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、マスク部材２２、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…がそれぞれ位置決めされた状態で配列される。

このように構成された撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とは、互いに接合される。詳しくは、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃと位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａとが、互いに嵌合するように構成されている。つまり、位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌め込んだ状態で、モジュール枠２５をパッケージ３１に接着する。こうすることで撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを互いに位置決めした状態で接合することができる。このように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…は、一体的にユニット化されると共に、ユニット化された状態でパッケージ３１に取り付けられる。

このとき、全ての開口３１ｃ，３１ｃ，…と全てのコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とを互いに嵌合するように構成してもよい。あるいは、そのうちのいくつかの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…だけを嵌合状態とし、残りの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とは緩やかに嵌るように構成してもよい。後者の場合には、最も撮像面中央に近いコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面内における位置決めを行い、さらに、撮像面中央から最も離れたコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面中央のコンデンサレンズ２１ａ及び開口３１ｃ回り（即ち、回転角度）の位置決めを行うことが好ましい。

こうして、撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを接合した結果、基板１１ａの背面側には、各透過部１７ごとに、コンデンサレンズ２１ａ、マスク部材２２の一対のマスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａが配置される。すなわち、撮像素子１０には、３つの透過部１７，１７，ｌ７が形成されているため、図２，５に示すように、コンデンサレンズ２１ａ、マスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａのセットが３セット設けられている。つまり、カメラ１００は、位相差検出を行うことができる焦点検出エリアを３つ有している。

尚、コンデンサレンズ２１ａ等のセット数は、透過部１７の個数に合わせて変更してもよい。また、後述するように基板１１ａの全面を薄く形成する場合には、基板１１ａの全面が透過部となるため、透過部とは関係なく、任意のセット数のコンデンサレンズ２１ａ等を設けてもよい。

このように、光を透過させるように構成した撮像素子１０に対して、撮像素子１０を収容するパッケージ３１の底板３１ａに開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側まで容易に到達させることができると共に、パッケージ３１の背面側に位相差検出ユニット２０を配設することによって、撮像素子１０を透過した光を位相差検出ユニット２０で受光する構成を容易に実現することができる。

また、パッケージ３１の底板３１ａに形成される開口３１ｃ，３１ｃ，…は撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側に通過させる構成であれば任意の構成を採用することができるが、貫通孔である開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光を減衰させることなくパッケージ３１の背面側まで到達させることができる。

また、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させることによって、開口３１ｃ，３１ｃ，…を利用して、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。尚、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を設けない場合は、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させるように構成すれば、同様に、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。

それと共に、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…にパッケージ３１の底板３１ａを貫かせて、基板１１ａに接近させて配設することができるため、撮像ユニット１をコンパクトに構成することができる。

尚、撮像素子１０においては、基板１１ａに透過部１７を形成する代わりに、基板１１ａ全体を光が透過する程度に薄く形成してもよい。このように構成された基板１１ａを用いる場合、撮像素子１０を裏面照射型撮像素子として利用することも考えられる。この場合、撮像素子１０は、表裏反転させて使用され、基板１１ａの裏面から光が入射し、表面から光が出射していく。そして、基板１１ａの表面に位置する受光部１１ｂで光電変換される。この裏面照射型においても、入射光が基板１１ａを透過するため、基板１１ａに対して光の出射側に位相差検出ユニット２０を配置することによって、基板１１ａを透過した光を用いて位相差検出を行うことができる。

さらに、撮像素子１０は、ＣＣＤイメージセンサに限られるものではなく、図６に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。

撮像素子２１０は、ＣＭＯＳイメージセンサであって、半導体材料で構成された光電変換部２１１と、トランジスタ２１２と、信号線２１３と、マスク２１４と、カラーフィルタ２１５と、マイクロレンズ２１６とを有している。

光電変換部２１１は、基板２１１ａと、フォトダイオードで構成された受光部２１１ｂ，２１１ｂ，…とを有している。各受光部２１１ｂごとに、トランジスタ２１２が設けられている。受光部２１１ｂで蓄積された電荷は、トランジスタ２１２で増幅され、信号線２１３を介して外部へ出力される。マスク２１４、カラーフィルタ２１５及びマイクロレンズ２１６は、前記マスク１４、カラーフィルタ１５及びマイクロレンズ１６と同様の構成である。

そして、基板２１１ａには、ＣＣＤイメージセンサと同様に、照射された光を透過させる透過部１７，１７，…が形成されている。透過部１７は、基板２１１ａにおける受光部２１１ｂが設けられている面とは反対側の面（以下、単に裏面ともいう）２１１ｃを切削、研磨又はエッチングにより凹状に陥没させることによって形成されており、周辺部よりも薄肉に形成されている。

また、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、トランジスタ２１２の増幅率を受光部２１１ｂごとに設定することができるため、各トランジスタ２１２の増幅率を各受光部１１ｂが透過部１７に対応する位置に位置するか否か、および、各受光部１１ｂに対応するカラーフィルタ１５の色の種類に基づいて設定することによって、透過部１７，１７，…に対応する部分の画像が、適切に撮影されないことを防止することができる。

−撮影基本シーケンス−
図７は、カメラ１００の電源が投入された後の、撮影準備段階におけるオートフォーカスシーケンスを示す。

まず、カメラ本体４の電源が投入されると（ステップＳａ１）、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２及びズームレンズ群７５を所定の初期位置へ移動させ、撮像素子１０の出力信号に基づいて測光を行うと共にホワイトバランスを取得し、ライブビュー画像の画像表示部４４への表示を開始する。その後（あるいは、それと並行して）、ボディ制御部５は、ステップＳａ２において、位相差検出が可能か否かの判定を行う。具体的には、ボディ制御部５は、ラインセンサ２４ａの出力信号に基づいて位相差の検出が可能か否かを判定する。このとき、ボディ制御部５は、できるだけ早く位相差検出を行えるようにするために、測光情報に基づいて、ラインセンサ２４ａのＳ／Ｎ比を十分に確保できる範囲で、ラインセンサ２４ａの感度と電荷蓄積時間を最適な状態に調整している。

ボディ制御部５は、位相差検出が可能と判定すると、検出された位相差に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動して合焦位置へ移動させ（ステップＳａ３）、その後、フォーカスレンズ群７２の駆動を停止する（ステップＳａ４）。そして、ボディ制御部５は、ステップＳａ５において、再び位相差検出を実施して合焦しているか否かを判定する。具体的には、ボディ制御部５は、位相差が所定の範囲内であれば、合焦していると判定する。合焦していなければ、ステップＳａ２へ戻り、再び位相差検出を行う。一方、合焦していればステップＳａ４へ戻る。このように、合焦していなければ、再度、ステップＳａ２へ戻ることによって、合焦状態の検出精度を向上させることができる。

一方、被写体像がローコントラストであったり、低輝度であったり、繰り返しパターンであったりする場合には、ボディ制御部５は、ステップＳａ２において位相差検出が不可能と判定する。この場合、ボディ制御部５は、ステップＳａ６へ進んで、いわゆるコントラスト検出方式の合焦動作を行う。詳しくは、ボディ制御部５は、ステップＳａ６においてフォーカスレンズ群７２のスキャン駆動を行う。スキャン駆動とは、撮像素子１０に投影された被写体像の特定部分のコントラストを検出し、そのコントラストに基づいて所定の焦点評価値を算出しながら、フォーカスレンズ群７２を一定方向へ駆動することをいう。ステップＳａ７では、ボディ制御部５は、焦点評価値のピーク値を検出したか否かを判定する。焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ群７２の位置が合焦位置である。ピーク値が検出された場合には、ボディ制御部５は、ステップＳａ３において、フォーカスレンズ群７２をピーク値を検出した位置まで移動させる。

その後、前述のステップＳａ４へ進む。つまり、位相差検出が不可能と判定されて、いわゆるコントラスト検出方式で合焦動作を行った場合であっても、次に合焦動作を行う必要がある場合には、再び、位相差検出が可能か否かを判定し、可能であれば、位相差検出方式で合焦動作を行う。位相差検出によれば、焦点位置の検出速度が速く且つ、デフォーカス方向がデフォーカス量と同時に判定できるため、可能な限り、位相差検出方式を優先する。

ステップＳａ７において、ピーク値が検出されないときは、ピーク位置がフォーカスレンズ群７２のスキャン駆動開始位置よりもステップＳａ６のスキャン駆動方向とは反対側に存在する可能性があるため、ステップＳａ８へ進み、フォーカスレンズ群７２の駆動方向を反転させてスキャン駆動を継続する。その後、ステップＳａ７へ戻る。そして、ピーク値が検出された場合には、前述の如く、ステップＳａ３へ進む。

このような撮影基本シーケンスを繰り返すことで、撮影トリガである、静止画撮影におけるレリーズボタン４０ｂの半押し操作、又は動画撮影におけるＲＥＣボタン４０ｄの操作があるまで、被写体に対し合焦を続ける。このオートフォーカス制御をコンティニュアスＡＦと呼ぶ。一方、静止画撮影においては、一度合焦した状態でフォーカスレンズ群７２の駆動を停止する。このオートフォーカス制御をワンショットＡＦと呼ぶ。これら静止画撮影におけるコンティニュアスＡＦとワンショットＡＦとは撮影者が適宜選択することができる。ここで、コンティニュアスＡＦの場合は、ステップＳａ４，ｓａ５が繰り返される。この繰り返し中に合焦状態から外れると、ステップＳａ２へ進み、前述のフローを繰り返す。一方、ワンショットＡＦの場合は、ステップＳａ５の後、ステップＳａ４でフォーカスレンズ群７２の駆動を停止して終了する。つまり、ワンショットＡＦの場合には、被写体に合焦した状態でフォーカスレンズ群７２の位置が保持（いわゆる、ＡＦロック）される。

続いて、レリーズボタン４０ｂの全押し、又はＲＥＣボタン４０ｄの操作があると、ボディ制御部５は、所定の撮影制御を行う。レリーズボタン４０ｂ又はＲＥＣボタン４０ｄの操作は、撮影基本シーケンスの途中のどの位置にでも割り込むことが可能である。

−動画撮影中のピントシフト制御−
次に、動画撮影中において、合焦させる被写体を変更する場合の合焦制御について図８，９を参照しながら説明する。ここで、現在合焦している被写体とは別の被写体に合焦させる（即ち、ピントを合わせる）ことをピントシフトと称し、そのように制御することをピントシフト制御と称する。図８は、図９の画像を動画撮影中に被写体Ａから被写体Ｂにピントを合わせる場合のフローチャートである。図９は、ピントが被写体Ａから被写体Ｂへシフトされるときに画像表示部４４に表示される画像を示す。

本実施形態では、前述の如く、撮像素子１０の撮像面内（即ち、画像表示部４４に表示される画面内）に３個の位相差検出による焦点検出エリアＡ１〜Ａ３を有している。画像表示部４４には、３つの焦点検出エリアＡ１〜Ａ３が破線で描かれた円で表示されている。ここで、被写体Ａが焦点検出エリアＡ１と重複し、被写体Ｂが焦点検出エリアＡ３と重複しており、被写体Ａに合焦している場合を考える。このとき、焦点検出エリアＡ１に対応するラインセンサ２４ａで検出された位相差に基づいて、被写体Ａに合焦している。

この被写体変更時のピントシフト制御は、ピントシフトスイッチ４０ｃの操作により開始される（ステップＳｂ１）。まず、ピントシフトスイッチ４０ｃがＯＮ操作されると、ボディ制御部５は、撮影者に合焦時間Ｔの確認を行う（ステップＳｂ２）。この合焦時間Ｔは、ピントシフトを開始させるための条件成立後、シフト先の被写体に合焦させるまでに要する時間である。操作者によりＯＫが入力されれば（即ち、合焦時間が現在の設定でよければ）、ステップＳｂ３へ進む一方、操作者によりＮＧが入力されれば（即ち、合焦時間を変更したければ）、ステップＳｂ１０へ進む。

ステップＳｂ１０において、ボディ制御部５は、画像表示部４４に、合焦時間変更画面を表示させ、撮影者に合焦時間Ｔを入力させる。ボディ制御部５は、撮影者に入力された時間を合焦時間Ｔに設定して、ステップＳｂ３へ進む。撮影者は、合焦時間Ｔを任意の時間に設定することが可能である。

ステップＳｂ３では、ボディ制御部５は、焦点検出エリアＡ１〜Ａ３のそれぞれにおいて、その中に存在する被写体に関するデフォーカス情報（デフォーカス量とデフォーカス方向）を取得する。具体的には、ボディ制御部５は、焦点検出エリアＡ１〜Ａ３のそれぞれに対応するラインセンサ２４ａ，２４ａ，…の出力に基づいてデフォーカス情報を取得する。尚、後述するように、現在設定されている焦点検出エリアのデフォーカス情報と、次に合焦させる被写体が存在する焦点検出エリアのデフォーカス情報だけがピントシフト制御に用いられるため、それらの焦点検出エリアのデフォーカス情報だけを取得するようにしてもよい。

続いて、ステップＳｂ４において、ボディ制御部５は、現在設定されている被写体に合焦させる。本実施形態では、合焦させる被写体として被写体Ａが設定されているため、被写体Ａに合焦させる。尚、被写体を設定するのではなく、焦点検出エリアが設定され、そのエリアに重複する被写体に合焦させるように構成されていてもよい。こうして、ピントシフトに向けた準備が完了する。

ステップＳｂ５において、ボディ制御部５は、ピントシフトを実行するトリガがあったか否かを判定する。詳しくは、焦点変更条件が成立することがトリガとなっている。本実施形態における焦点変更条件は、現在合焦している被写体とは別の被写体が選択されることである。被写体の選択は、画像表示部４４のタッチパネルの操作で行うことができる。すなわち、画像表示部４４のタッチパネル上で、別の被写体を単に押圧することで、その被写体を選択することができる。別の操作としては、現在合焦している被写体から別の被写体まで、画像表示部４４のタッチパネル上を指でなぞって該別の被写体で指を止めることによって、その被写体を選択することができる。ボディ制御部５は、ピントシフト制御時にタッチパネルからの出力信号に基づいて、いずれかの選択操作が検知されたときには、トリガがあった（すなわち、焦点変更条件が成立した）と判定して、ステップＳｂ６へ進む。一方、該トリガがないときには、ボディ制御部５は、ステップＳｂ３へ戻り、ステップＳｂ３〜Ｓｂ５を繰り返す。ここでは、被写体Ｂが選択された場合について説明する。

ステップＳｂ６においては、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２の移動量及び移動速度を算出する。詳しくは、ボディ制御部５は、ステップＳｂ３で求めた焦点検出エリアＡ１〜Ａ３のデフォーカス情報に基づいて、以下の式により、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出する。

Ｖ＝（次の被写体Ｂと重複する焦点検出エリア（Ａ３）のデフォーカス量）÷Ｋ値÷Ｔ
ここで、Ｋ値は、フォーカスレンズ群７２の移動量に対するピント位置の移動量の比を表す値であって、フォーカスレンズ群７２の光軸方向位置（以下、レンズ群の光軸方向位置を、単に「位置」ともいう）とズームレンズ群７５の位置とから光学的に決定される値である。具体的には、フォーカスレンズ群７２の位置は、フォーカスレンズ群制御部８１の絶対位置検出部８１ａ及び相対位置検出部８１ｂによって検出することができ、ズームレンズ群７５の位置は、ズームレンズ群制御部８６の絶対位置検出部８６ａ及び相対位置検出部８６ｂによって検出することができる。また、不揮発性メモリ５０ａには、フォーカスレンズ群７２の位置及びズームレンズ群７５の位置に対するＫ値の関係を規定したマップが格納されている。ボディ制御部５は、絶対位置検出部８１ａ及び相対位置検出部８１ｂからの検出信号、絶対位置検出部８６ａ及び相対位置検出部８６ｂからの検出信号、並びに不揮発性メモリ５０ａ内のマップとに基づいて、現在のフォーカスレンズ群７２及びズームレンズ群７５に対するＫ値を求める。このＫ値でシフト先の焦点検出エリア（Ａ３）のデフォーカス量を除することによって、そのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ群７２の移動量（詳しくは、デフォーカス量を零にするフォーカスレンズ群７２の移動量）を求めることができる。

そして、フォーカスレンズ群７２の移動量をさらに合焦時間Ｔで除することによって、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを求めることができる。この合焦時間Ｔは、ステップＳｂ５においてトリガとなった被写体の選択方法によって異なる。タッチパネルの単純な押圧操作によって別の被写体を選択した場合には、ステップＳｂ２で確認した合焦時間Ｔ又はステップＳｂ１０で設定した合焦時間Ｔを用いる。一方、タッチパネルをなぞることによって別の被写体を選択した場合には、現在合焦している被写体から別の被写体までの間を指でなぞるのに要した時間を合焦時間Ｔとして用いる。

こうして、シフト先の焦点検出エリア（Ａ３）のデフォーカス量と、前述のように求めたＫ値と、設定された合焦時間Ｔとによって、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを演算することができる。尚、不揮発性メモリ５０ａには、フォーカスレンズ群７２の位置、ズームレンズ群７５の位置、デフォーカス量及び合焦時間Ｔに対する、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖの関係を記録したマップを格納していてもよい。かかる場合、フォーカスレンズ群７２の位置、ズームレンズ群７５の位置、デフォーカス量及び合焦時間Ｔがわかると、フォーカスレンズ群７２の移動速度が決定される。あるいは、不揮発性メモリ５０ａには、フォーカスレンズ群７２の位置、ズームレンズ群７５の位置及びデフォーカス量に対する、フォーカスレンズ群７２の移動量の関係を記録したマップを格納していてもよい。該テーブルに基づいて、フォーカスレンズ群７２の移動量を取得した上で、該移動量を合焦時間Ｔで除することによって、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを求めることができる。さらには、不揮発性メモリ５０ａには、フォーカスレンズ群７２の位置、ズームレンズ群７５の位置、デフォーカス量及び合焦時間Ｔを変数とするフォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖの計算式を格納していてもよい。この場合であっても、フォーカスレンズ群７２の位置、ズームレンズ群７５の位置、デフォーカス量及び合焦時間Ｔがわかれば、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出することができる。すなわち、シフト先の焦点検出エリア（Ａ３）のデフォーカス量と合焦時間Ｔとを用いてフォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを求めることができる限りにおいては、任意の構成を採用することができる。

そして、ボディ制御部５は、ステップＳｂ７において、ステップＳｂ６で求めた移動速度Ｖでフォーカスレンズ群７２を、合焦時間Ｔだけ移動させる。ステップＳｂ６の説明からわかるように、フォーカスレンズ群７２が移動速度Ｖで合焦時間Ｔだけ移動すると、ピントシフト開始前に被写体Ｂに合焦すると予測された位置までフォーカスレンズ群７２が移動されることになる。被写体Ｂがカメラ１００に対して近づいたり、遠ざかったりしない限り、被写体距離はピントシフト制御の間にほとんど変化しない。そのため、ピントシフト前のデフォーカス量を用いたとしても、ピントシフト後の被写体Ｂにピントを合わせることができる。

その後、ボディ制御部５は、ステップＳｂ３と同様に、焦点検出エリアＡ１〜Ａ３のそれぞれにおいて、その中に存在する被写体に関するデフォーカス情報（デフォーカス量とデフォーカス方向）を取得する（ステップＳｂ８）。そして、ボディ制御部５は、焦点検出エリアＡ３における被写体Ｂのデフォーカス量が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳｂ９）。この閾値は、略零に近い値であって、合焦していると判断できる値である。デフォーカス量が所定の閾値未満であるときには、ピントシフト処理を終了する一方、デフォーカス量が所定の閾値以上であるときには、ステップＳｂ７へ戻る。

つまり、ステップＳｂ８，Ｓｂ９は、ピントシフト後に被写体Ｂに合焦しているか確認するステップである。そのため、ステップＳｂ８では、被写体Ｂが重複する焦点検出エリアＡ３のデフォーカス情報だけを取得してもよい。

尚、再度のステップＳｂ７では、ボディ制御部５は、現在のフォーカスレンズ群７２の位置及びズームレンズ群７５の位置に対応するＫ値を求め、そのＫ値とステップＳｂ８で求めたデフォーカス量とに基づいてフォーカスレンズ群７２の移動量を算出する。そして、ボディ制御部５は、算出した移動量だけフォーカスレンズ群７２を移動させる。このときのフォーカスレンズ群７２の移動速度は、ステップＳｂ６で求めた移動速度Ｖではなく、通常の合焦動作に用いられる移動速度（例えば、デフォーカス量が小さい領域では遅く、デフォーカス量が大きい領域では速くなるような、デフォーカス量に応じた移動速度）に設定されている。その後、ステップＳｂ８，Ｓｂ９を繰り返し、被写体Ｂに合焦したか否かを判定する。こうして、被写体Ｂに合焦するまで、ステップＳｂ７〜Ｓｂ９を繰り返す。

このピントシフト制御によれば、撮影者が設定した合焦時間Ｔで合焦するように、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖが調整される。すなわち、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを調整することによって、合焦時間Ｔを調整している。その結果、撮影者は作画意図に応じて、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖ、即ち、合焦時間Ｔを調整することができる。例えば、高速性を要求するようなスポーツを撮影する場合には、合焦時間Ｔを短く設定することによって、フォーカス速度を速くすることができる。また、ドラマや映画のように雰囲気のある動画像を撮影したい場合には、合焦時間Ｔを長く設定することによって、フォーカス速度を遅くすることができる。

つまり、従来の動画撮影では、コントラスト検出方式のＡＦによる合焦動作であるため、合焦中の被写体Ａから別の被写体Ｂへピントを変更する場合、サーチ動作（即ち、焦点評価値のピークを検出するためのスキャン駆動）が必要な上、合焦付近でピントの飛び越し（即ち、フォーカスレンズ群７２が合焦位置を行きすぎること）が発生する。そこで、サーチ動作やピントの飛び越しを回避すべく、位相差検出方式のＡＦによる合焦動作を採用することが考えられる。しかし、位相差検出方式のＡＦは焦点位置を瞬時に検出することができるものの、逆に合焦動作が速すぎて、撮影者の作画意図どおりの動画を撮影できない場合も起こり得る。

それに対して、本実施形態によれば、合焦させる被写体を変更する前に、次に合焦させる被写体に合焦させるためのフォーカスレンズ群７２の移動量（あるいは、それに関連する値）を検出しておき、変更先の被写体に合焦させるときには、合焦時間（合焦動作を開始してから完了するまでの時間）が予め設定した合焦時間Ｔとなるような移動速度でフォーカスレンズ群７２を移動させる。すなわち、現在合焦している被写体と次に合焦させる被写体との距離が離れている場合には、相対的に速いフォーカスレンズ群７２の移動速度で合焦動作を行うことができ、現在合焦している被写体と次に合焦させる被写体との距離が近い場合には、相対的に遅いフォーカスレンズ群７２の移動速度で合焦動作を行うことができる。このように次に合焦させる被写体のデフォーカス量に関わらず、例えば合焦時間を一定にすることによって、動画撮影時の撮影手法の選択肢を増やすことができる。その結果、撮影者の作画意図どおりの動画を撮影することができる。

尚、前記の説明では、次に合焦させる被写体を選択する際に、撮影者は被写体Ｂを直接選択しているが、これに限られるものではない。例えば、次に合焦させる被写体を選択するために、操作者が該被写体が重複する焦点検出エリアを選択するようにしてもよい。その場合、画像表示部４４には、被写体と共に焦点検出エリアを表す枠も表示すればよい。この場合、焦点検出エリアの選択は、焦点検出エリアに重複している被写体を選択することに等しく、撮影者は、間接的に、被写体を選択していると言うことができる。特に、焦点検出エリアが少ない場合には、位相差検出を行うことができる被写体を選択させることになるため、有効である。ただし、被写体が撮像面中のどこに位置しても、ほとんどの場合、何れかの焦点検出エリアと重複する程度に、焦点検出エリアが多い場合には、撮影者に焦点検出エリアを直接選択させることなく、前述の説明のように、次に合焦させる被写体を直接選択させるようにすればよい。そして、ボディ制御部５が、選択された被写体に最適な焦点検出エリアを選択し、その焦点検出エリアからのデフォーカス情報に基づいてピントシフト制御を行うようにすればよい。

−動画撮影中の第１のパンニング制御−
次に、動画撮影中において、パンニングに伴ってピントシフトを行う合焦制御について図１０，１１を参照しながら説明する。ここで、パンニング前に合焦している被写体とは別の被写体にピントを合わせる制御をパンニング制御と称する。

図１０は、図１１の画像の動画撮影中に、パンニング時に被写体Ａから被写体Ｂにピントを合わせる場合のフローチャートである。図１１は、パンニング時にピントが被写体Ａから被写体Ｂへシフトされるときに画像表示部４４に表示される画像を示す。

本実施形態では、前述の如く、撮像面内に３点の焦点検出エリアを有している。ピントシフト前では、被写体Ａは位相差焦点検出エリア１と重複し、被写体Ｂが焦点検出エリア３と合致重複いる。そして、被写体Ａに合焦している。この状態から、被写体Ｂが撮像面の中央に移動するようにカメラ１００をパンニングさせた後に、ピントシフト制御により被写体Ｂにピントを合わせていく。

第１のパンニング制御のシーケンスを、図１０を参照しながら具体的に説明する。

パンニング制御は、ピントシフトスイッチ４０ｃの操作により開始される（ステップＳｃ１）。ピントシフトスイッチ４０ｃが操作されると、ボディ制御部５は、撮影者に合焦時間Ｔの確認を行う（ステップＳｃ２）。この合焦時間Ｔの確認から、各焦点検出エリアＡ１〜Ａ３におけるデフォーカス情報の取得（ステップＳｃ３）、現在設定されている焦点検出エリアでの合焦動作（ステップＳｃ４）及び合焦時間Ｔの設定（ステップＳｃ１１）の処理は、前述の被写体変更時のステップＳｂ２〜Ｓｂ４，Ｓｂ１０と同様である。尚、この第１のパンニング制御と、前記ピントシフト制御と、後述の第２のパンニング制御と、後述の第３のパンニング制御とは、ピントシフトスイッチ４０ｃの操作内容によって選択可能に構成されている。ただし、ピントシフト制御及び第１〜第３のパンニング制御の選択は、ピントシフトスイッチ４０ｃの操作以外の方法で選択可能であってもよい。また、カメラ１００は、ピントシフト制御及び第１〜第３のパンニング制御の何れかの制御のみを実施可能に構成されていてもよい。

すなわち、ステップＳｃ４まで進むと、合焦時間Ｔの確認が完了し、焦点検出エリアＡ１に重複している被写体Ａに合焦した状態となる。その後、ステップＳｃ５において、ボディ制御部５は、撮影者による、次に合焦させる被写体の選択と該被写体の移動先と予測される焦点検出エリアの選択とがあったか否かを判定する。つまり、パンニング時のピントシフト制御においては、撮影者が、現在合焦している被写体とは別の、撮像面内の被写体を次の被写体として選択すると共に、その選択した被写体がパンニングにより撮像面内を相対移動して到達すると予測される、移動先の焦点検出エリアを選択する。これらの選択は、例えば、撮影者がタッチパネルを操作することによって行う。これら次の被写体の選択と移動先の焦点検出エリアの選択とがあったときは、ステップＳｃ６へ進む。一方、これらの選択が無い場合には、ステップＳｃ３へ戻り、ステップＳｃ３〜Ｓｃ５を繰り返す。尚、移動先の焦点検出エリアとして、現在合焦している被写体が重複している焦点検出エリア（図１１であれば、Ａ１）を選択してもよい。

ステップＳｃ６においては、前述のピントシフト制御のステップＳｂ６と同様の処理により、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出する。

続いて、ステップＳｃ７において、ボディ制御部５は、カメラ１００のパンニングにより被写体Ｂが相対移動して、移動先として選択された焦点検出エリアに入るか否かを判定する。本実施形態では、選択された焦点検出エリアは、Ａ２である。ボディ制御部５は、撮像素子１０により取得された画像情報に基づいて被写体Ｂの相対変位を認識し、被写体Ｂが選択された焦点検出エリアに入ったか否かを判定する。被写体Ｂが選択された焦点検出エリアＡ２に入ったときには、ステップＳｃ８へ進む一方、被写体Ｂが選択された焦点検出エリアＡ２に入っていないときには、ステップＳｃ７を繰り返す。つまり、第１のパンニング制御では、次の被写体が移動先として選択された焦点検出エリアに入ることが、ピントシフトを実行するトリガ、即ち、焦点変更条件の成立となる。尚、被写体が選択された焦点検出エリアに入ったか否かの判定は、撮影者が操作スイッチなどを操作することによる入力信号に基づいて判定してもよい。

被写体Ｂが選択された焦点検出エリアＡ２に入ったときには、ステップＳｃ８において、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２をステップＳｃ６で算出した移動速度Ｖで、ステップＳｃ３で求めたデフォーカス方向へ、設定した合焦時間Ｔだけ移動させる。その結果、ステップＳｃ３で求めた、ピントシフト前の被写体Ｂのデフォーカス量に基づいて、デフォーカス量が零となると予測される移動量だけフォーカスレンズ群７２が移動されることになる。被写体Ｂがカメラ１００に対して近づいたり、遠ざかったりしない限り、パンニングするだけでは被写体距離はほとんど変化しない。そのため、ピントシフト前のデフォーカス量を用いたとしても、パンニング後の被写体Ｂにピントを合わせることができる。

続いて、ステップＳｃ９において、ボディ制御部５は、焦点検出エリアＡ１〜Ａ３のそれぞれにおいて、その中に存在する被写体に関するデフォーカス情報（デフォーカス量とデフォーカス方向）を取得し、ステップＳｃ１０において、ステップＳｃ９で取得された被写体Ｂに対するデフォーカス量が所定の閾値未満か否かを判定する。これらは、ピントシフト制御のステップＳｂ８，Ｓｂ９と同様の内容である。すなわち、ピントシフト後に被写体Ｂに合焦しているか確認している。
この閾値は、デフォーカス量が略零、即ち、被写体Ｂに略合焦していると判定できる値に設定されている。そして、デフォーカス量が所定の閾値以上であれば、ステップＳｃ８に戻る。再度のステップＳｃ８では、ボディ制御部５は、現在のフォーカスレンズ群７２の位置及びズームレンズ群７５の位置に対応するＫ値を求め、そのＫ値とステップＳｃ９で求めたデフォーカス量とに基づいてフォーカスレンズ群７２の移動量を算出する。そして、ボディ制御部５は、算出した移動量だけフォーカスレンズ群７２を移動させる。このときのフォーカスレンズ群７２の移動速度は、ステップＳｃ６で求めた移動速度Ｖではなく、通常の合焦動作に用いられる移動速度（例えば、フォーカスレンズ群７の最高速度）に設定されている。その後、ステップＳｃ９，Ｓｃ１０を繰り返し、被写体Ｂに合焦したか否かを判定する。

そして、ステップＳｃ１０において、被写体Ｂに対するデフォーカス量が所定の閾値未満であると判定されると、被写体Ｂに合焦したと判断して、第１のパンニング制御を終了する。

このように、第１のパンニング制御によれば、パンニングする前に、次に合焦させる被写体に対するデフォーカス量（あるいは、それに関連する値）を検出しておき、パンニングが実行され、次に合焦させる被写体が撮像面内の所定の位置に到達したときに変更先の被写体に合焦させるときには、合焦時間が予め設定した合焦時間Ｔとなるような移動速度でフォーカスレンズ群７２を移動させる。すなわち、ピントシフト前の時点におけるデフォーカス量が大きい、即ち、ピントシフト前に合焦している被写体と次に合焦させる被写体との距離が離れている場合には、相対的に速いフォーカスレンズ群７２の移動速度で合焦動作を行うことができる。一方、ピントシフト前の時点におけるデフォーカス量が小さい、即ち、ピントシフト前に合焦している被写体と次に合焦させる被写体との距離が近い場合には、相対的に遅いフォーカスレンズ群７２の移動速度で合焦動作を行うことができる。このように、パンニング時であっても、次に合焦させる被写体に対するデフォーカス量に関わらず、例えば合焦時間を一定にすることによって、動画撮影時の撮影手法の選択肢を増やすことができる。その結果、動画像を観る者に合焦動作の慌ただしさ等を感じさせてしまうのを防止することができると共に、撮影者の作画意図どおりの動画を撮影することができる。

−第２のパンニング制御−
続いて、第２のパンニング制御について説明する。第２のパンニング制御は、第１のパンニング制御とは、ピントシフトの開始タイミングが異なる。図１２は、図１１の画像の動画撮影中に、パンニングしながら被写体Ａから被写体Ｂにピントを合わせる場合のフローチャートである。

ピントシフト前では、被写体Ａは位相差焦点検出エリア１と重複し、被写体Ｂが焦点検出エリア３と重複している。そして、被写体Ａに合焦している。この状態から、被写体Ｂが撮像面の中央に移動するようにカメラ１００をパンニングしながら、ピントシフト制御により被写体Ｂにピントを合わせていく。

詳しくは、ピントシフトスイッチ４０ｃが操作されてから（ステップＳｄ１）、現在設定されている焦点検出エリアでの合焦動作（ステップＳｄ４）までの処理、及び合焦時間の設定（ステップＳｃ１１）までの処理は、第１のパンニング制御のステップＳｃ２〜Ｓｃ４，Ｓｃ１１と同様である。

すなわち、ステップＳｄ４まで進むと、焦点検出エリアＡ１に重複している被写体Ａに合焦した状態となる。その後、ステップＳｄ５において、ボディ制御部５は、撮影者による、次に合焦させる被写体の選択があったか否かを判定する。つまり、パンニング時の第２のパンニング制御においては、撮影者は、次の被写体だけを選択し、移動先の焦点検出エリアは選択しない。この選択は、例えば、撮影者がタッチパネルを操作することによって行う。この新規被写体の選択が有ったときは、ステップＳｄ６へ進む。一方、この選択が無い場合には、ステップＳｄ３へ戻り、ステップＳｄ３〜Ｓｄ５を繰り返す。

ステップＳｄ６においては、第１のパンニング制御のステップＳｃ６と同様の処理により、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出する。

続いて、ステップＳｄ７において、ボディ制御部５は、カメラ１００のパンニングが開始されたかを判定する。ボディ制御部５は、撮像素子１０により取得された画像情報に基づいて被写体Ｂの相対変位を認識し、被写体Ｂの移動状態に基づいてパンニングの開始を判定する。例えば、ボディ制御部５は、被写体Ｂが所定の速度以上で所定の時間以上、移動した場合にパンニングが開始されたと判定する。つまり、第２のパンニング制御では、パンニングの開始が、ピントシフトを実行するトリガ、即ち、焦点変更条件の成立となる。尚、パンニングの開始は、画像情報に基づいて判定される場合に限られない。例えば、撮影者にパンニングを開始する時にスイッチ操作を要求し、撮影者により操作された操作スイッチからの入力信号に基づいてパンニングの開始を判定してもよい。

パンニングが開始されたときには、ステップＳｄ８へ進む一方、パンニングが開始されていないときには、ステップＳｄ６へ戻り、ステップＳｄ６，Ｓｄ７を繰り返す。ステップＳｄ７から戻ったステップＳｄ６においては、焦点検出エリアＡ３に重複している次の被写体Ｂのデフォーカス量を再度検出することが好ましい。その結果、パンニングが開始する直前の最新のデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出することができる。

パンニングが開始されたときには、ステップＳｄ８において、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２をステップＳｄ６で算出した移動速度Ｖで、ステップＳｄ３で求めたデフォーカス方向へ、設定した合焦時間Ｔだけ移動させる。その結果、ステップＳｄ３で求めた、ピントシフト前の被写体Ｂのデフォーカス量に基づいて、被写体Ｂのデフォーカス量が零となると予測される移動量だけフォーカスレンズ群７２が移動されることになる。被写体Ｂがカメラ１００に対して近づいたり、遠ざかったりしない限り、パンニングするだけでは被写体距離はほとんど変化しない。そのため、ピントシフト前のデフォーカス量を用いたとしても、パンニング後の被写体Ｂにピントを合わせることができる。

その後、ステップＳｄ９，Ｓｄ１０へ進む。これら、ステップＳｄ９，Ｓｄ１０の処理は、第１のパンニング制御のステップＳｃ９，Ｓｃ１０と同様である。

このように、パンニング時の第２のパンニング制御においては、パンニングが開始されるとピントシフトも開始される。つまり、パンニングに合わせて徐々に次の被写体へピントが合っていき、パンニングの開始から所定の合焦時間Ｔ経過後には次の被写体へピントが合うようになる。

−第３のパンニング制御−
続いて、第３のパンニング制御について図１３，１４を参照しながら説明する。第３のパンニング制御は、パンニング時にズーミングを行う点で、第１のパンニング制御と異なる。図１３は、図１４の画像の動画撮影中に、パンニング時に被写体Ａから被写体Ｂにピントを合わせ、且つ被写体Ｂが被写体Ａと同じ像倍率になるようにズーミング行う場合のフローチャートである。

ピントシフト前では、被写体Ａは位相差焦点検出エリア１と重複し、被写体Ｂが焦点検出エリア３と重複している。そして、被写体Ａに合焦している。この状態から、被写体Ｂが撮像面の中央に移動するようにカメラ１００をパンニングしながら被写体Ｂが被写体Ａと同じ像倍率になるようにズーミングを行い、その後、ピントシフト制御により被写体Ｂにピントを合わせていく。

詳しくは、ピントシフトスイッチ４０ｃが操作されてから（ステップＳｅ１）、各焦点検出エリアＡ１〜Ａ３におけるデフォーカス情報の取得（ステップＳｅ３）までの処理、及び合焦時間の設定（ステップＳｃ１１）までの処理は、第１のパンニング制御のステップＳｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ１１と同様である。

そして、ステップＳｅ４において、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２を移動させることによって、現在合焦に用いる焦点検出エリアとして設定されている焦点検出エリアＡ１に重複している被写体Ａに合焦させる。それに加えて、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２の位置及びズームレンズ群７５の位置に基づいて被写体Ａの像倍率を演算する。その後、ステップＳｅ５へ進む。

ステップＳｅ５の処理は、第１のパンニング制御のステップＳｃ５と同様である。すなわち、ボディ制御部５は、撮影者による、次に合焦させる被写体の選択と該被写体の移動先と予測される焦点検出エリアの選択とがあったか否かを判定する。そして、これら次の被写体の選択と移動先の焦点検出エリアの選択とがあったときは、ステップＳｅ６へ進む。一方、これらの選択が無い場合には、ステップＳｅ３へ戻り、ステップＳｅ３〜Ｓｅ５を繰り返す。

ステップＳｅ６では、ボディ制御部５は、第１のパンニング制御のステップＳｃ６と同様の処理により、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出する。ただし、このときに用いるＫ値は、被写体Ｂが、現在の被写体Ａと同じ像倍率となるようにズームレンズ群７５を移動させた場合のＫ値である。すなわち、被写体Ｂを現在の被写体Ａの像倍率と同じようにズーミングした場合における、被写体Ｂに合焦させるためのフォーカスレンズ群７２の移動量を求め、その移動量からフォーカスレンズ群７２の移動速度を算出している。

その後、ステップＳｅ７において、ボディ制御部５は、カメラ１００のパンニングにより被写体Ｂが相対移動して、移動先として選択された焦点検出エリアに入るか否かを判定する。この処理は、第１のパンニング制御のＳｃ７と同様である。つまり、第３のパンニング制御では、次の被写体が移動先として選択された焦点検出エリアに入ることが、ピントシフトを実行するトリガ、即ち、焦点変更条件の成立となる。

続いて、ステップＳｅ８において、ボディ制御部５は、ボディ制御部５は、フォーカスレンズ群７２をステップＳｅ６で算出した移動速度Ｖで、ステップＳｅ３で求めたデフォーカス方向へ、設定した合焦時間Ｔだけ移動させる。それに加えて、ボディ制御部５は、ズームレンズ群７５を、被写体Ｂが、パンニング前の被写体Ａの像倍率と同じになるように移動させる。ズーミングの開始タイミング及び完了タイミングがそれぞれ、合焦動作の開始タイミング及び完了タイミングと一致するように、ズームレンズ群７５の移動速度が設定されている。尚、このズーミングと合焦動作のタイミングは必ずしも一致しなくてもよい。すなわち、ズーミングは、開始及び完了のタイミングが合焦動作と前後にずれていてもよいし、合焦動作が完了した後又は合焦動作が開始する前にズーミングが行われてもよい。

その後、ステップＳｅ９，Ｓｅ１０へ進む。これら、ステップＳｅ９，Ｓｅ１０の処理は、第１のパンニング制御のステップＳｃ９，Ｓｃ１０と同様である。

このように、パンニング時の第３のパンニング制御においては、パンニングが行われた後、ズーミングとピントシフトとが並行して行われる。つまり、パンニングに合わせてズーミングが行われる構成において、ズーミング後のフォーカスレンズ群７２の移動量を考慮して、フォーカスレンズ群７２の移動速度が設定される。その結果、パンニングが完了してから所定の合焦時間Ｔ経過後には、次の被写体がパンニング前の被写体Ａと同じ像倍率までズーミングされると共に、次の被写体への合焦動作が完了する。

尚、ズーミングとピントシフトとは、必ずしも並行して行われなくてもよい。例えば、ズーミングの後にピントシフトが行われてもよい。また、第２のパンニング制御にズーミングを組み込んでもよい。すなわち、パンニングの開始と共に、ズーミング及び合焦動作が開始される構成であってもよい。

《その他の実施形態》
前記実施形態は、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、レンズ交換式カメラに係る構成であるが、レンズ一体型カメラ、いわゆるコンパクトデジタルカメラやビデオカメラでも、本実施形態と同様の構成を採用することができる。

また、前記実施形態は、撮像素子１０の透過光を用いて位相差検出を行うように構成されているが、これに限られるものではない。例えば、いわゆる外光式パッシブ位相差検出装置を用いて、パララックス誤差に基づいて位相差を検出する構成であってもよい。

さらに、前記実施形態では、ピントシフト前の合焦動作や、ピントシフト後の合焦確認においては、位相差検出による焦点検出を行っているが、これに限られるものではない。つまり、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出すべく、次の被写体のデフォーカス量を求めるとき以外は、位相差検出に限らず、コントラスト検出による焦点検出を行ってもよい。

さらにまた、前記実施形態では、合焦時間は、一定に設定されているが、これに限られるものではない。例えば、合焦時間を、デフォーカス量の関数で設定するようにして、合焦時間がデフォーカス量に応じて変化するように構成してもよい。また、デフォーカス量が小さいとき、大きいとき、及びそれらの中間のとき等、デフォーカス量を複数の領域に分けて、その領域ごとに異なる合焦時間を設定するように構成してもよい。つまり、フォーカスレンズ群７２が一定の速度（例えば、最高速度）で移動する場合と比較して、デフォーカス量が小さいときに合焦動作をゆっくり行うようにすれば、観る者に与える慌ただしさ等を軽減することができる。ただし、デフォーカス量が小さいときに合焦動作を速くすることを排除するものではない。フォーカスレンズ群７２の移動速度を調整して、合焦動作を調整できればよく、合焦動作をどのように設定するかは、撮影者が任意に設定できるように構成すればよい。そうすることで、撮影者の意図をより柔軟に反映した動画像を撮影することができる。

また、前記実施形態では、焦点検出エリアが３つ設けられているが、これに限られるものではない。例えば、撮像素子１０に、１６個の透過部１７，１７，ｌ７を形成すると共に、コンデンサレンズ２１ａ、マスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａのセットを１６セット設けるように構成してもよい。尚、透過部１７や、コンデンサレンズ２１ａ等のセットの個数は１６に限らず、任意の個数に設定することができる。焦点検出エリアの個数が少ない場合は、次に合焦させる被写体を選択したとしても、該被写体が焦点検出エリアに重複していない場合もある。この場合には、該被写体のデフォーカス量を検出することができず、フォーカスレンズ群７２の移動速度Ｖを算出することができない。このような場合には、焦点検出エリアを画像表示部４４に表示させる等して、撮影者に、焦点検出エリアと重複する被写体を選択させるようにする。一方、焦点検出エリアの個数が多い場合は、撮像面内の被写体は、ほとんどの場合が、何れかの焦点検出エリアと重複するため、ボディ制御部５は、選択された被写体と重複する焦点検出エリアを選択し、該焦点検出エリアのラインセンサ２４ａの出力から被写体のデフォーカス量を検出するようにすればよい。

また、前記実施形態では、被写体及び焦点検出エリアの選択を、画像表示部４４のタッチパネルを押圧操作することによって行っているが、これに限られるものではない。例えば、画像表示部４４に選択枠を表示させると共に、カメラ本体４に十字キー等の操作スイッチを設け、撮影が操作スイッチを操作することによって画像表示部４４の画面中の選択枠を移動させ、対象となる被写体又は焦点検出エリアを選択するようにしてもよい。かかる場合、画像表示部４４が表示手段を構成し、操作スイッチが操作手段を構成する。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する焦点検出部を備えた撮像装置であって、特に動画撮影可能な撮像装置について有用である。

１００ カメラ（撮像装置）
１０ 撮像素子
２０ 位相差検出ユニット（焦点検出部）
４４ 画像表示部（選択手段、表示手段）
５ ボディ制御部（制御部）
７２ フォーカスレンズ群（フォーカスレンズ）

Claims (13)

1. 被写体からの光を光電変換により電気信号に変換し画像信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子による受光と並行して、該被写体からの光の一部を受光して該光の位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する焦点検出部と、
   焦点位置を調節するためのフォーカスレンズと、
   前記焦点検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを移動させて、該被写体に合焦させる制御部と、
   前記画像信号の被写体の中から、合焦させる被写体を選択するための選択手段とを備え、
   前記制御部は、所定の焦点変更条件が成立すると、第１の被写体に合焦している状態から前記フォーカスレンズを移動させて前記選択手段により選択された被写体である第２の被写体に合焦させるように構成されており、該焦点変更条件が成立してから合焦するまでの合焦時間を、該フォーカスレンズの移動前であって前記第１の被写体に合焦しているときに前記焦点検出部により検出したデフォーカス量に応じて調整する撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記フォーカスレンズの移動速度を調整することによって前記合焦時間を調整するように構成されており、前記デフォーカス量が小さいときほど前記フォーカスレンズの移動速度が遅くなるように、該フォーカスレンズの移動速度を調整する撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記合焦時間が一定となるように調整する撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記焦点検出部は、前記撮像素子の撮像面中の異なる領域にそれぞれ対応した複数の焦点検出エリアを有し、前記被写体からの光の一部を該複数の位相差検出エリアで受光して該光の位相差検出を行うことによって各焦点検出エリアに対応する被写体に対するデフォーカス量をそれぞれ検出し、
   前記制御部は、前記合焦時間を、前記選択手段により選択された被写体に対応する前記位相差検出エリアにおけるデフォーカス量に応じて調整する撮像装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の撮像装置において、
   前記画像信号を表示する表示手段と、
   前記表示手段の表面に設けられたタッチパネルとをさらに備え、
   前記選択手段は、前記タッチパネルである撮像装置。
6. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の撮像装置において、
   前記画像信号を表示する表示手段と、
   前記表示手段に表示される選択枠を操作するための操作手段とをさらに備え、
   前記選択手段は、前記操作手段及び前記表示手段に表示された選択枠である撮像装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載の撮像装置において、
   ズームレンズをさらに備え、
   前記制御部は、被写体に合焦させるための前記フォーカスレンズの移動量を前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置と前記焦点検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて算出すると共に、前記合焦時間を該ズームレンズの位置と該フォーカスレンズの位置と該デフォーカス量に基づいて調整する撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記第１の被写体の像倍率を求めるように構成されており、前記第２の被写体に前記フォーカスレンズを移動させて合焦させるときには、該第２の被写体が該像倍率となるように前記ズームレンズを移動させる撮像装置。
9. 請求項８に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズとを並行して移動させる撮像装置。
10. 被写体からの光を光電変換により電気信号に変換し画像信号を生成する撮像素子と、
    前記撮像素子による受光と並行して、該被写体からの光の一部を受光して該光の位相差検出を行うことによって被写体のデフォーカス量を検出する焦点検出部と、
    焦点位置を調節するためのフォーカスレンズと、
    前記焦点検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを移動させて、該被写体に合焦させる制御部と、
    前記画像信号の被写体の中から、合焦させる被写体を選択するための選択手段とを備え、
    前記制御部は、パンニング操作が行われることを少なくとも１つの条件とする焦点変更条件が成立すると、前記フォーカスレンズを移動させて前記選択手段により選択された被写体に合焦させるように構成されており、該焦点変更条件が成立してから合焦するまでの合焦時間を、該フォーカスレンズの移動前に前記焦点検出部により検出したデフォーカス量に応じて調整する撮像装置。
11. 請求項１０に記載の撮像装置において、
    前記焦点検出部は、前記撮像素子の撮像面中の異なる領域にそれぞれ対応した複数の焦点検出エリアを有し、前記被写体からの光の一部を該複数の位相差検出エリアで受光して該光の位相差検出を行うことによって各焦点検出エリアに対応する被写体に対するデフォーカス量をそれぞれ検出し、
    前記選択手段は、前記焦点検出エリアを選択可能に構成されており、
    前記焦点変更条件は、前記選択手段により選択された被写体が前記選択手段により選択された焦点検出エリアにパンニング操作によって入ることである撮像装置。
12. 請求項１０に記載の撮像装置において、
    前記焦点変更条件は、パンニング操作が開始されることである撮像装置。
13. 請求項１０に記載の撮像装置において、
    ズームレンズをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記焦点変更条件の成立前に合焦している第１の被写体の像倍率を求め、
    前記焦点変更条件が成立すると、前記第１の被写体に合焦している状態から前記フォーカスレンズを移動させて、前記選択手段により選択された被写体である第２の被写体に合焦させると共に、該第２の被写体が前記像倍率となるように前記ズームレンズを移動させ、
    該第２の被写体に合焦させるための前記フォーカスレンズの移動量を前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置と前記焦点検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて算出すると共に、前記合焦時間を該ズームレンズの位置と該フォーカスレンズの位置と該デフォーカス量に基づいて調整する撮像装置。

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