JP6087714B2

JP6087714B2 - 撮像装置およびその制御方法

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Publication number: JP6087714B2
Application number: JP2013093050A
Authority: JP
Inventors: 隼中村
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Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2017-03-01
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Also published as: JP2014215476A

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特に撮像面位相差ＡＦによる焦点検出技術に関する。

近年、一眼レフカメラを代表とする撮像装置では、ライブビュー（ＬＶ）画面を見ながらの撮影（以下、ＬＶ撮影という）が多くなり、特に動画撮影ではＬＶ画面を見ながらの撮影が快適に行えることが求められている。

撮像装置の主な自動焦点検出（オートフォーカス：ＡＦ）方式として、位相差検出方式とコントラスト検出方式がある。
位相差検出方式では、撮像光学系における異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させて得られる一対の像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を求める。そして、デフォーカス量に相当する量だけフォーカスレンズを移動させれば、撮像光学系が被写体に合焦した状態となる（特許文献１参照）。しかし、位相差検出用のラインセンサに光束を結像する際には撮像素子への光路が遮られる一般的な構成では、ＬＶ撮影しながら位相差検出方式の焦点検出を行うことはできない。

一方、コントラスト検出方式では、撮像素子を用いて得られる撮像信号から生成したコントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を探索することによって合焦状態を得る（特許文献２参照）。コントラスト検出方式は、撮像信号を基に焦点検出を行うのでＬＶ撮影時のＡＦに適しており、近年、ＬＶ撮影時の最も主流なＡＦ方式である。しかし、コントラスト検出方式は、被写体に合焦させるためにフォーカスレンズを移動させる位置や方向を容易に判断できない。そのため、コントラスト検出方式は、合焦させるために時間を要したり、またフォーカスレンズを移動させる方向を間違えたり合焦位置を通り過ぎてしまったりすることがある。特に動画撮影時には、フォーカスレンズの移動中に撮影された画像も記録されるため、合焦状態に至るまでのフォーカスレンズの移動時間や移動動作は記録される動画の画質に影響する。

従って、動画撮影時におけるＡＦ制御では、合焦状態に至るまでのスピード（応答性）よりむしろ、記録画像に与える影響が小さい、高品位な焦点検出動作が求められている。そのため、ＬＶ撮影時にも高品位な焦点検出動作が可能な方式として、撮像面位相差検出方式が提案されている。撮像面位相差検出方式は、撮像素子から得られる１対の信号の位相差に基づいてデフォーカス量を求める方法である。

撮像面位相差検出方式を実現する方法として、撮像素子の撮像画素をマイクロレンズで瞳分割し、複数の焦点検出画素で受光することで、撮像と同時にデフォーカス量を検出する手法が提案されている。特許文献３においては、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオードを分割することによって、各々のフォトダイオードは撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。これによって、２つのフォトダイオードの出力から撮像面位相差検出方式による焦点検出が可能となる。撮像面位相差検出方式を用いることで、ＬＶ撮影時にもデフォーカス量を求めてフォーカスレンズの移動方向や移動量を知ることができるため、高速かつ高品位なフォーカスレンズの移動を行うことができる。撮像面位相差検出方式でＬＶ撮影を行う利点の一つは、常にデフォーカス量が検出可能なため、被写体が近づいたり遠ざかったりする様な、被写体距離が連続的変化するシーンにおいても、被写体の動きに対する合焦状態の追従性に優れることである。

動画撮影を行う場合に特徴的な焦点調整制御として、被写体が停止している場合は合焦した後にフォーカスレンズの駆動を停止し、被写体が動いたり変化したりしたらフォーカスレンズの駆動を再開（再起動）させる制御がある。焦点検出が不要な場合にはフォーカスレンズを駆動しないように制御することで、不要な焦点検出による動画像の画質低下を防ぐことができる。

また、フォーカスレンズの再起動についても、適切な判断が求められる。例えば、図１９（ａ）に示すように主被写体の距離が変化している場合には主被写体に対する合焦状態を維持するために再起動を行うべきだが、図１９（ｂ）に示すように主被写体の前を別の被写体が横切っている場合には、再起動しない方がよい。

特許文献４には、位相差検出方式で得られる測距情報、コントラスト検出方式の焦点検出情報、位相差検出方式に用いる像波形の情報などを用いて、フォーカスレンズの再起動判定を行う手法が提案されている。

特開平０９−０５４２４２号公報特開２００１−００４９１４号公報特開２００１−０８３４０７号公報特開２０１２−１２８３１６号公報

しかしながら、特許文献４のように撮像面位相差検出方式とコントラスト検出方式を併用して焦点検出制御を行う場合、それぞれの方式で用いる焦点検出用評価値を生成する必要があるため、電気回路やカメラの処理負荷が増大するという問題がある。さらに、複数の方式を併用して焦点検出制御するため、処理が複雑であり、管理や開発に係る工数が増大しやすい。また、動画撮影時にコントラスト検出方式を使用して焦点検出を行うと、特にフォーカスレンズの駆動速度の自由度が低いレンズユニットを使用した場合に、不用意なハンチング等の品位の悪い駆動の原因となり得る。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、撮像面位相差検出方式を用いた焦点検出動作において、簡便な構成で適切な再起動判定を実現することを目的とする。

上述の目的は、位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する取得手段と、像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、検出手段で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、フォーカスレンズの駆動を停止している状態における検出手段による予め定めた複数回のデフォーカス量検出により、予め定めた量以上のデフォーカス量が閾値の回数以上検出された場合に、フォーカスレンズの駆動を開始するようにフォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置によって達成される。

このような構成により、本発明によれば、撮像面位相差検出方式を用いた焦点検出動作において、簡便な構成で適切な再起動判定を実現することができる。

実施形態に係る撮像装置の一例としてのレンズ交換式カメラの機能構成例を示すブロック図非撮像面位相差検出方式および撮像面位相差検出方式の画素構成例を示す図第１の実施形態における撮像処理を示すフローチャート第１の実施形態における初期化処理を示すフローチャート第１の実施形態における動画撮影処理を示すフローチャート第１の実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート第１の実施形態における焦点状態検出処理で取り扱う焦点検出範囲と焦点検出領域の一例を模式的に示した図図７に示す焦点検出領域から得られる像信号の例を示す図図８に示す像信号のシフト量と相関量の関係例を示す図図８に示す像信号のシフト量と相関変化量ΔＣＯＲの関係例を示した図図５のＳ５０７におけるＡＦ処理を示すフローチャート図１１のＳ８０３におけるレンズ駆動設定処理を示すフローチャート図１１のＳ８０４におけるレンズ駆動処理を示すフローチャート図１３のＳ１００４のサーチ駆動処理を示すフローチャート図１４のＳ１１０２の駆動方向設定処理を示すフローチャート図５のＳ５０８におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート図１６のＳＳ７０５におけるＡＦ再起動閾値設定処理を示すフローチャート図１７のＳ１３０４におけるＡＦ再起動閾値調整処理を示すフローチャート再起動を直ちに行うべき状況と、再起動を行うべきでない状況を模式的に示した図本発明の第１の実施形態で設定するＡＦ再起動閾値の大きさとデフォーカス量の大きさとの関係の例を示す図本発明の第２の実施形態におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート

以下、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は単なる例示であり、本発明は実施形態に記載された構成に限定されない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の一例としてのレンズ交換式カメラの機能構成例を示すブロック図である。
本実施形態の撮像装置は交換可能なレンズユニット１０及びカメラ本体２０から構成されている。レンズ全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、レンズユニット１０を含めたカメラシステム全体の動作を統括するカメラ制御部２１２とは、レンズマウントに設けられた端子を通じて相互に通信可能である。

まず、レンズユニット１０の構成について説明する。固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３は撮影光学系を構成する。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、フォーカスレンズ１０３の位置に応じて撮像光学系の合焦距離が変化する。絞り駆動部１０４、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の開口量や、フォーカスレンズ１０３の位置を決定する。なお、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３の位置関係は図１の構成に限定されない。また、固定レンズ１０１とフォーカスレンズ１０３は各々１枚のレンズで図示されているが、複数のレンズから成るレンズ群であってもよい。

レンズ操作部１０７は、ＡＦ／ＭＦモードの切り替え、撮影距離範囲の設定、手ブレ補正モードの設定など、ユーザがレンズユニット１０の動作に関する設定を行うための入力デバイス群である。レンズ操作部１０７が操作された場合、レンズ制御部１０６が操作に応じた制御を行う。

レンズ制御部１０６は、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を制御し、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の構成について説明する。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。
撮像素子２０１はＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される。レンズユニット１０の撮影光学系から入射した光束は撮像素子２０１の受光面上に結像し、撮像素子２０１に配列された画素に設けられたフォトダイオードにより、入射光量に応じた信号電荷に変換される。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が出力する駆動パルスより、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。

本実施形態の撮像素子２０１は、一つの画素に２つのフォトダイオードが構成されており、撮像面位相差検出方式による自動焦点検出（以下、撮像面位相差ＡＦと呼ぶ）に用いる像信号を生成可能である。図２（ａ）は、撮像面位相差ＡＦに対応していない画素の構成、図２（ｂ）は、撮像面位相差ＡＦに対応した画素の構成の例を模式的に示している。なお、ここではいずれの場合もベイヤ配列の原色カラーフィルタが設けられているものとする。撮像面位相差ＡＦに対応した図２（ｂ）の画素構成では、図２（ａ）における１画素が水平方向に２分割されており、ＡＢ２つのフォトダイオード（受光領域）が設けられている。なお、図２（ｂ）に示した分割方法は一例であり、他の方法を用いたり、画素によって異なる分割方法が適用されたりしてもよい。

各画素に入射する光束をマイクロレンズで分離し、画素に設けられた２つのフォトダイオードで受光することで、１つの画素で撮像用とＡＦ用の２つの信号が取得できる。つまり、画素内の２つのフォトダイオードＡ，Ｂ（Ａ画素、Ｂ画素）のそれぞれで得られる信号（Ａ，Ｂ）がＡＦ用の２つの像信号であり、加算信号（Ａ＋Ｂ）が撮像信号である。なお、通常の位相差検出ＡＦで用いる１対の像信号が複数の画素を有するラインセンサの１対により生成されるように、撮像面位相差ＡＦで用いる１対の像信号も、複数のＡ画素と複数のＢ画素の出力から得られる。ＡＦ用信号を基に、後述する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、像ずれ量や各種の信頼性情報を算出する。

ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は、撮像素子２０１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号に対し、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、撮像面位相差ＡＦ用の信号をＡＦ信号処理部２０４にそれぞれ出力する。

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バス２１を介してＳＤＲＡＭ２０９に格納する。ＳＤＲＡＭ２０９に格納された撮像信号は、バス２１を介して表示制御部２０５によって読み出され、表示部２０６に表示される。また、撮像信号の記録を行う動作モードでは、ＳＤＲＡＭ２０９に格納された撮像信号は記録媒体制御部２０７によって記録媒体２０８に記録される。

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ており、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つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。ＡＦ信号処理部２０４は、算出した像ずれ量および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、ＡＦ信号処理部２０４が求めた像ずれ量や信頼性情報を基に、必要に応じてＡＦ信号処理部２０４の設定を変更する。例えば、像ずれ量が所定量以上の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。相関演算の詳細については、図７から図９（ｂ）を用いて後述する。

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信号を撮像素子２０１から取得しているが、このような方法に限定されない。撮像素子２０１の負荷を考慮し、例えば撮像信号と１つのＡＦ用像信号の計２信号を取り出し、撮像信号とＡＦ用信号の差分をもう一つのＡＦ用像信号として用いてもよい。

カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０内の各機能ブロックと情報をやり取りして制御を行う。カメラ制御部２１２はカメラ本体２０内の処理だけでなく、カメラ操作部２１４からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、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、ユーザが操作したさまざまな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の制御命令・制御情報をレンズ制御部１０６に送ったり、またレンズユニット１０の情報をレンズ制御部１０６から取得したりする。また、カメラ制御部２１２は、後で説明するように、再起動判定部２１３で用いる再起動判定用の閾値を設定する。

カメラ制御部２１２は例えば１つ以上のプログラマブルプロセッサであり、例えばＲＯＭ２１０に記憶された制御プログラムを実行することで、レンズユニット１０を含めたカメラシステム全体の動作を実現する。

再起動判定部２１３は、カメラ制御部２１２の機能の１部を示しており、フォーカスレンズ１０３の駆動が停止されている状態から、駆動を開始（または再開）すべきかどうかを判定する。被写体に合焦した状態であるとカメラ制御部２１２が判定すると、カメラ制御部２１２はレンズユニット１０内のレンズ制御部１０６及びフォーカスレンズ駆動部１０５を介して、フォーカスレンズ１０３の駆動を停止させる。その後、再起動判定部２１３は、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開（再起動）させるかどうかを、ＡＦ信号処理部２０４の情報を基に判定する。再起動判定部２１３がフォーカスレンズ１０３を再起動させることを判定した場合、レンズユニット１０内のレンズ制御部１０６及びフォーカスレンズ駆動部１０５を介して、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開する。

従来、デジタルカメラは主に静止画撮影に用いられ、動画撮影はビデオカメラを用いるのが一般的であったが、近年ではデジタルカメラの動画撮影機能に対する需要が高まっている。動画ＡＦ制御を行う場合には、フォーカスレンズの駆動中も画像が記録されるため、フォーカスレンズの駆動品位が特に重要である。より具体的には、撮影される動画像の画質、特に合焦度合いの時間的な変動が小さくなるようにフォーカスレンズを駆動することが重要である。

フォーカスレンズの駆動品位を高めるための制御の一つとして、被写体に合焦したと判断されると、その後、焦点検出を再度行う必要があると判断されるまでフォーカスレンズの駆動を停止させる方法がある。例えば、被写体が変わったり、合焦度合いが閾値以下に低下したりした場合に、焦点検出を再度行う必要があると判断する。

合焦した状態でもフォーカスレンズを停止させずに駆動し続けた場合、合焦した被写体に変化がないにもかかわらず、合焦位置を変化させてしまうことを回避できる。例えば撮影範囲が少し動いて被写体の低コントラスト部のようなデフォーカスの検出精度が悪くなりやすい部分を撮影した場合や、合焦した被写体と撮像装置の間を他の被写体が横切った場合などに、誤ったフォーカスレンズの駆動が発生しやすい。

動画撮影時に被写体に合焦したと判断したら一度フォーカスレンズを停止し、被写体が変化したと判断した場合にフォーカシング（フォーカスレンズの駆動）を再開するように制御することで、無駄なフォーカシングを抑えることができる。

フォーカスレンズの駆動の再開を判定するための情報として、主被写体との距離に関する情報を用いることができる。距離に関する情報は、デフォーカス量であってよいが、他の情報であってもよい。例えば検出されたデフォーカス量が焦点深度以内であれば、デフォーカス量が変化しても再起動は不要と判定し、焦点深度外のデフォーカス量が所定時間にわたって検出されたら主被写体との距離が有意に変化したと判定することができる。しかしながら、例えば図１９（ｂ）に示したような、主被写体と撮像装置との間を通過する被写体に反応して距離の変化を検出してしまうと、フォーカスレンズの駆動を停止させた効果が得られない。そのため、主被写体との距離が有意に変化したことが十分な確からしさで判断できた場合に再起動の実行を決定すべきである。図１９（ｂ）と同様の問題が生じる他の例としては、撮影時の手ブレ等で焦点検出領域が主被写体でなく背景を撮影してしまった場合がある。

一方、フォーカスレンズを停止した状態から主被写体が近づいたり遠ざかったりした場合には、合焦状態をできるだけ維持できるよう、再起動を早期に実施したい。本実施形態では、フォーカスレンズ１０３を停止状態から駆動状態にする（再起動する）に当たり、再起動判定部２１３が、検出されたデフォーカス量から、主被写体との距離が、再起動すべきであるほど移動したのか否かを判断する。また、再起動判定部２１３は、焦点検出領域が主被写体以外の被写体を捉えたのかどうかについても判断する。

そして、主被写体との距離が再起動すべきであるほど移動したことが検出されれば被写体の移動に追従してフォーカスレンズの移動ができるようにする。一方、主被写体との距離が再起動すべきであるほど移動していないことが検出されれば、フォーカスレンズの停止状態を維持するために、再起動の開始時期を遅らせる。なお、主被写体が変化した場合も後者に該当することがあり得るので、焦点検出領域が主被写体以外の被写体を捉えたと判断される場合であっても再起動は行う。再起動判定部２１３の動作に関する詳細はカメラ本体２０の制御を説明するフローチャートを用いて後述する。

次に、カメラ本体２０の動作について、図３から図１４を用いて説明する。
図３はカメラ本体２０の撮影処理の手順を示すフローチャートである。Ｓ３０１でカメラ制御部２１２は初期化処理を行い、Ｓ３０２へ処理を進める。初期化処理の詳細については図４で後述する。Ｓ３０２でカメラ制御部２１２は、カメラ本体２０の撮影モードが動画撮影モードか静止画撮影モードか判定し、動画撮影モードである場合はＳ３０３へ、静止画撮影モードである場合はＳ３０４へ処理を進める。Ｓ３０３でカメラ制御部２１２は動画撮影処理を行い、Ｓ３０５へ処理を進める。Ｓ３０３の動画撮影処理の詳細については図５で後述する。Ｓ３０２で静止画撮影モードであればＳ３０４でカメラ制御部２１２は静止画撮影処理を行いＳ３０５へ処理を進める。Ｓ３０４の静止画撮影処理の詳細については省略する。

Ｓ３０３で動画撮影処理、若しくはＳ３０４で静止画撮影処理を行った後に進むＳ３０５でカメラ制御部２１２は、撮影処理が停止されたかどうかを判断し、停止されていない場合はＳ３０６へ処理を進め、停止された場合は撮影処理を終了する。撮影処理が停止されたときとは、カメラ操作部２１４を通じてカメラ本体２０の電源が切断されたときや、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われたときである。Ｓ３０５で撮影処理が停止されていないと判断した後に進むＳ３０６でカメラ制御部２１２は、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されている場合はＳ３０１へ、変更されていない場合はＳ３０２へ、処理を戻す。撮影モードが変更されていなければカメラ制御部２１２は現在の撮影モードの処理を継続して行い、撮影モードが変更された場合はＳ３０１で初期化処理を行った上で変更された撮影モードの処理を行う。

次に、図３のＳ３０１の初期化処理について図４のフローチャートを用いて説明する。Ｓ４０１でカメラ制御部２１２はカメラの各種初期値設定を行いＳ４０２へ処理を進める。撮影処理を開始または撮影モードが変更された時点におけるユーザ設定や撮影モード等の情報を基に、カメラ制御部２１２は初期値を設定する。Ｓ４０２、Ｓ４０３でカメラ制御部２１２は本実施形態で使用するフラグを初期化する。Ｓ４０２でカメラ制御部２１２は合焦停止フラグをオフにしてＳ４０３へ処理を進める。Ｓ４０３でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグをオフにして処理を終了する。

Ｓ４０２で初期化する合焦停止フラグは、動画撮影中に合焦したと判定しレンズを停止している場合はオン、合焦しておらずフォーカスレンズ１０３を駆動している場合はオフの値を有する。合焦停止フラグのオン／オフを切り替えることで、現在フォーカスレンズを駆動している状態なのか、停止している状態なのかが判別できる。Ｓ４０３で初期化するサーチ駆動フラグは、レンズを駆動する際、撮像面位相差検出方式で検出したデフォーカス量が信頼できる場合にはオフ、信頼できない場合にはオンの値を有する。

デフォーカス量が信頼できる場合とは、デフォーカス量の精度が確かであると判断できる場合だけでなく、デフォーカス方向が確かであると判断できる場合のように、信頼性がある程度より高い状態である。例えば、主被写体に対して合焦に近い状態であると判断できる場合や、すでに合焦している状態である。このような状態ではデフォーカス量を信頼し、デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動する。

一方、デフォーカス量が信頼できない場合とは、デフォーカスの量及び方向（例えばデフォーカス量の符号で表される）がいずれも確かであると判断できない場合、すなわち信頼性がある程度より低い状態である。例えば、主被写体が大きくボケている状態のようにデフォーカス量が正しく算出できないような状態である。この場合にはデフォーカス量を信頼してフォーカスレンズを駆動すると、撮影される動画の画質に影響するので、サーチ駆動（デフォーカス量とは無関係にフォーカスレンズを一定方向に所定量ずつ駆動し被写体を探す駆動）を行う。

次に図３のＳ３０３の動画撮影処理について図５を用いて説明する。Ｓ５０１からＳ５０４でカメラ制御部２１２は、動画記録に関する制御を行う。Ｓ５０１でカメラ制御部２１２は動画記録スイッチがオンされているかどうかを判断し、オンされている場合はＳ５０２へ処理を進め、オンされていない場合はＳ５０５へ処理を進める。Ｓ５０２でカメラ制御部２１２は、現在動画記録中かどうかを判断し、動画記録中でない場合はＳ５０３で動画記録を開始してＳ５０５へ処理を進め、動画記録中である場合はＳ５０４で動画記録を停止してＳ５０５へ処理を進める。本実施形態においては動画記録スイッチを押下するごとに動画の記録開始と停止を行うが、記録開始と停止とで異なるボタンを用いたり、切り替えスイッチ等を用いたりといった他の方式によって記録開始と停止を行っても構わない。

Ｓ５０５でカメラ制御部２１２は焦点状態検出処理を行い、Ｓ５０６へ処理を進める。焦点状態検出処理は、カメラ制御部２１２及びＡＦ信号処理部２０４による、撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス情報及び信頼性情報を取得する処理であり、詳細は図６を用いて後述する。Ｓ５０５で焦点状態検出処理を行った後に進むＳ５０６でカメラ制御部２１２は、現在合焦停止中かどうかを判断し、合焦停止中でない場合はＳ５０７へ処理を進め、合焦停止中である場合はＳ５０８へ処理を進める。合焦停止中かどうかは、先述した合焦停止フラグのオン／オフによって判断することができる。Ｓ５０６で合焦停止中でないと判断した場合に進むＳ５０７でカメラ制御部２１２は、ＡＦ処理を実施し動画撮影処理を終了する。Ｓ５０７はＳ５０５で検出した情報を基にＡＦ制御を行うもので、詳細は図１１を用いて後述する。Ｓ５０６で合焦停止中だと判断した場合に進むＳ５０８でカメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動判定を行い動画撮影処理を終了する。Ｓ５０８は、合焦停止中から主被写体が移動したり変わったとして再度ＡＦ制御を開始するかどうかの判定を行うもので、詳細は図１６を用いて後述する。

次に図５のＳ５０５の焦点状態検出処理について図６を用いて説明する。まず、Ｓ６０１でＡＦ信号処理部２０４は、任意に設定した焦点検出範囲に含まれる画素からＡＦ用の１対の像信号を取得する。次に、Ｓ６０２でＡＦ信号処理部２０４は、取得した像信号間の相関量を算出する。続いて、Ｓ６０３でＡＦ信号処理部２０４はＳ６０２より算出した相関量から相関変化量を算出する。そしてＳ６０４でＡＦ信号処理部２０４は相関変化量からピントずれ量を算出する。またＳ６０５でＡＦ信号処理部２０４はピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性を算出する。これらの処理を、焦点検出範囲内に存在する焦点検出領域の数だけ行う。そして、Ｓ６０６でＡＦ信号処理部２０４は焦点検出領域ごとにピントずれ量をデフォーカス量に変換する。最後にＡＦ信号処理部２０４は、ＡＦに使用する焦点検出領域をＳ６０７で決定し、焦点状態検出処理を終了する。

図７から図９（ｂ）を用いて図６で説明した焦点状態検出処理をさらに詳細に説明する。
図７は焦点状態検出処理で取り扱う焦点検出範囲と焦点検出領域の一例を模式的に示した図である。
図７（ａ）は、撮像素子２０１の画素アレイ１５０１における焦点検出範囲１５０２の例を示している。シフト領域１５０３は、相関演算に必要な領域である。従って、焦点検出範囲１５０２とシフト領域１５０３とを合わせた領域１５０４が相関演算に必要な画素領域である。図中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれｘ軸方向の座標を表し、ｐおよびｑは画素領域１５０４の始点及び終点のｘ座標を、ｓおよびｔは焦点検出範囲１５０２の始点および終点のｘ座標を表す。

図７（ｂ）は焦点検出範囲１５０２を５つの焦点検出領域１５０５〜１５０９に分割した例を示す図である。本実施形態ではこのように焦点検出範囲を分割した焦点検出領域ごとにピントずれ量を算出し、最も信頼できるピントずれ量を用いる。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の焦点検出領域１５０５〜１５０９を連結した仮の焦点検出領域を示す図である。このように、焦点検出領域を連結した領域から算出したピントずれ量を用いても良い。焦点検出領域の配置の仕方、領域の広さ等は、ここで例示した構成に限られるものではなく、他の構成を用いてもよい。

図８は図７で設定した焦点検出領域１５０５〜１５０９に含まれる画素から取得したＡＦ用の像信号の例を示している。実線１６０１が像信号Ａ、破線１６０２が像信号Ｂである。
図８（ａ）は、シフト前の像信号の例を示している。
図８（ｂ）および（ｃ）は、図８（ａ）のシフト前の像波形に対しプラス方向およびマイナス方向にシフトした状態を示している。相関量を算出する際には、像信号Ａ１６０１および像信号Ｂ１６０２の両方を、矢印の方向に１ビットずつシフトする。続いて相関量ＣＯＲの算出法について説明する。

まず、図８（ｂ）および（ｃ）に示したように、像信号Ａ１６０１と像信号Ｂ１６０２のそれぞれを１ビットずつシフトし、その時の像信号Ａと像信号Ｂの差の絶対値の和を算出する。この時、シフト量をｉで表し、最小シフト量は図８中のｐ−ｓ、最大シフト量は図８中のｑ−ｔである。またｘは焦点検出領域１５０８の開始座標、ｙは焦点検出領域１５０８の終了座標である。これらを用い、焦点検出領域１５０８における相関量ＣＯＲは以下の式（１）によって算出することができる。

図９（ａ）はシフト量と相関量との関係例を示した図である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量を示す。相関量波形１７０１における極値付近１７０２、１７０３のうち、相関量が小さい方ほど、像信号Ａと像信号Ｂの一致度が高い。続いて相関変化量ΔＣＯＲの算出法について説明する。

まず、図９（ａ）の相関量波形から、１シフト飛ばしの相関量の差から相関変化量を算出する。シフト量をｉで表し、最小シフト量は図８中のｐ−ｓ、最大シフト量は図８中のｑ−ｔである。これらを用い、相関変化量ΔＣＯＲは以下の式（２）によって算出することができる。

図１０（ａ）はシフト量と相関変化量ΔＣＯＲの関係例を示した図である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。相関変化量波形１８０１で、１８０２、１８０３は相関変化量がプラスからマイナスになる周辺である。相関変化量が０となる状態ゼロクロスと呼び、像信号間の一致度が最も高く、ゼロクロス時のシフト量がピントずれ量となる。

図１０（ｂ）は図１０（ａ）の１８０２の部分を拡大したもので、１９０１は相関変化量波形１８０１の一部分である。図１０（ｂ）を用いてピントずれ量ＰＲＤの算出法について説明する。
ここで、ゼロクロス時のシフト量（ｋ−１＋α）は、整数部分β（＝ｋ−１）と小数部分αに分けられる。小数部分αは、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの相似の関係から、以下の式（３）によって算出することができる。

続いて整数部分βは、図１０（ｂ）中より以下の式（４）によって算出することができる。
β＝ｋ−１（４）
αとβの和からピントずれ量ＰＲＤを算出することができる。

また図１０（ａ）のようにゼロクロスとなるシフト量が複数が存在する場合は、ゼロクロスでの相関量変化の急峻性が大きいところを第１のゼロクロスとする。この急峻性はＡＦのし易さを示す指標で、値が大きいほどＡＦし易い点であることを示す。急峻性ｍａｘｄｅｒは以下の式（５）によって算出することができる。

以上のように、ゼロクロスが複数存在する場合は、急峻性によって第１のゼロクロスを決定する。続いてピントずれ量の信頼性の算出法について説明する。

信頼性は、上述した急峻性や、像信号Ａ、Ｂの一致度ｆｎｃｌｖｌ（以下、２像一致度と呼ぶ）によって定義することができる。２像一致度はピントずれ量の精度を表す指標で、値が小さいほど精度が良い。
図９（ｂ）は図９（ａ）の１７０２の部分を拡大したもので、２００１が相関量波形１７０１の一部分である。図９（ｂ）を用いて急峻性と２像一致度の算出法について説明する。
２像一致度ｆｎｃｌｖｌは以下の式（６）によって算出できる。

次に図５のＳ５０７のＡＦ処理について図１１のフローチャートを用いて説明する。ＡＦ処理は、合焦停止していない状態でのフォーカスレンズの駆動及び、合焦停止の判定を行う処理である。
Ｓ８０１でカメラ制御部２１２は、デフォーカス量の大きさが予め定めた量以下（ここでは焦点深度内とする）であり、かつデフォーカス量の信頼性が所定値より良い値を示しているかどうかを判断する。そして、カメラ制御部２１２は、この条件に該当する場合はＳ８０２へ処理を進め、そうでない場合はＳ８０３へ処理を進める。本実施形態では、Ｓ８０１で用いる閾値を焦点深度の１倍としているが、必要に応じて大きく設定したり、小さく設定したりしても構わない。Ｓ８０１で設定する信頼性の閾値は、少なくとも合焦精度が保証できる様な値を設定する。

Ｓ８０２でカメラ制御部２１２は、合焦停止フラグをオンにし、ＡＦ処理を終了する。先述したように、被写体に合焦したと判断した場合は、フォーカスレンズ１０３を駆動している状態から停止している状態に移行した後、フォーカスレンズ１０３を再度駆動（再起動）するか否かの再起動判定を、Ｓ５０６及びＳ５０８で行う。

Ｓ８０１でデフォーカス量が焦点深度内でない、またはデフォーカス量の信頼性が所定値より悪い場合に進むＳ８０３で、カメラ制御部２１２は、フォーカスレンズ１０３の駆動速度や駆動方法を決定し、処理をＳ８０４へ進める。Ｓ８０３のレンズ駆動設定の詳細は図１２を用いて後述する。Ｓ８０４でカメラ制御部２１２はフォーカスレンズ１０３の駆動処理を行いＡＦ処理を終了する。Ｓ８０４のレンズ駆動処理の詳細は図１３を用いて後述する。

次に図１１のＳ８０３のレンズ駆動設定について図１２のフローチャートを用いて説明する。本実施形態におけるレンズ駆動設定では、デフォーカス量の信頼性に応じたフォーカスレンズの駆動速度を設定する。
Ｓ９０１からＳ９０７では、レンズ駆動速度の設定及び、サーチ駆動移行カウンタの加算及びリセットを行う。Ｓ９０１では信頼性が所定値αより良い値か（信頼性が所定の信頼性より高いか）どうかを判断し、所定値αより良い値の場合はＳ９０２へ処理を進め、そうでない場合はＳ９０４へ処理を進める。Ｓ９０２でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動カウンタをリセットしてＳ９０３へ処理を進め、レンズ駆動速度Ａを設定して処理をＳ９０８へ進める。

Ｓ９０１で信頼性が所定値αより良い値でない（信頼性が所定の信頼性より高くない）場合に進むＳ９０４でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動移行カウンタを加算してＳ９０５に処理を進める。Ｓ９０５でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動移行カウンタの値が所定値以上かどうかを判断し、所定値以上である場合はＳ９０６へ、所定値以上でない場合はＳ９０７へ処理を進める。Ｓ９０５でサーチ駆動移行カウンタの値が所定値以上であると判断した場合に進むＳ９０６でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグをオンにしてＳ９０８へ処理を進める。一方、Ｓ９０５でサーチ駆動移行カウンタの値が所定値以上でないと判断された場合に進むＳ９０７でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズの駆動速度Ｚを設定して処理をＳ９０８へ進める。Ｓ９０３、Ｓ９０６、Ｓ９０７のいずれかの後に行うＳ９０８でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグがオンかどうかを判断し、オンである場合はＳ９０９へ処理を進め、オフである場合はレンズ駆動設定処理を終了する。Ｓ９０８でサーチ駆動フラグがオンだと判断した後に進むＳ９０９でカメラ制御部２１２は、レンズ駆動速度Ｓを設定し、レンズ駆動設定処理を終了する。

Ｓ９０１で設定する信頼性閾値αは、デフォーカスの方向と量のうち、少なくとも方向が信頼できると判定できる値に設定する。デフォーカス方向が信頼できる場合は、設定したレンズ駆動速度Ａでデフォーカス量を基にフォーカスレンズを駆動するようにする。一方、デフォーカス方向が信頼できないと判定される信頼性（αより悪い）が継続している場合は、サーチ駆動を行う。サーチ駆動とはデフォーカス量に関係なく、デフォーカス方向を設定してその方向に所定単位（ステップ駆動量）ずつ、フォーカスレンズをその駆動範囲内で駆動する方法である。

Ｓ９０１で、デフォーカス量の方向も信頼できない場合にはＳ９０４でサーチ駆動移行カウンタを加算し、Ｓ９０５でサーチ駆動移行カウンタの値が所定値以上になったかどうかを判定することで、継続して信頼性が低い状態である場合にのみサーチ駆動を行う。上述の通りサーチ駆動はデフォーカス量を使用しないため、一時的に大きくボケてしまうような品位の悪いフォーカスレンズの駆動を行う可能性がある。そこで、信頼性が低くなってもすぐにサーチ駆動に移行させないようにすることで、ノイズ等の一時的な要因によって不用意にサーチ駆動をしないようにしている。

Ｓ９０５でサーチ駆動移行カウンタの値が所定値以上となり、サーチ駆動に移行することを判断すると、カメラ制御部２１２はＳ９０６でサーチ駆動フラグをオンにし、Ｓ９０８を経てＳ９０９でサーチ駆動用のレンズ駆動速度Ｓを設定する。サーチ駆動速度Ｓには、駆動速度Ａよりも速い値を設定する。サーチ駆動移行カウンタが所定値に達する前にデフォーカス量の信頼性が所定値αより良い値になった場合、カメラ制御部２１２はＳ９０２でサーチ駆動移行カウンタをリセットする。また、デフォーカス量の信頼度が所定値αより悪いが、サーチ駆動移行カウンタの値が所定値に達していない場合に進むＳ９０７で設定するレンズ駆動速度Ｚには、駆動速度Ａより遅い、かつ十分に遅い（ゼロを含む）値を設定する。

図１２において設定するレンズ駆動速度には以下の関係がある。
Ｚ＜Ａ＜Ｓ（Ｚが最も遅く、Ｓが最も速い）
サーチ駆動を行うのはデフォーカス量の信頼性がデフォーカス方向も信頼できない低い状態が継続している場合であるため、主被写体は大きくボケていると考えられる。そのため、素早く合焦できるよう、Ｓ９０９で設定するサーチ駆動時のフォーカスレンズ駆動速度Ｓは、駆動速度Ａよりも速い値とする。

また、Ｓ９０１で信頼性が所定値αより悪く、Ｓ９０５でサーチ駆動に移行するか判断する間は、デフォーカス量を信じてフォーカスレンズ駆動させない方が良い。そのため、Ｓ９０７でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズの駆動速度Ｚとして、速度０（停止）もしくは駆動が目立たない程度の低い速度を設定する。これにより、デフォーカス量の信頼性が悪い場合に品位の悪いフォーカスレンズ駆動がなされることを防止している。

次に図１１のＳ８０４のレンズ駆動処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。レンズ駆動処理は、図１２を用いて説明したレンズ駆動設定処理によって設定した駆動速度や、サーチ駆動フラグなどの設定を基にフォーカスレンズ１０３を駆動する処理である。
Ｓ１００１でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグがオフかどうかを判断し、オフの場合はＳ１００２へ処理を進め、デフォーカス量を基に、レンズ駆動設定処理によって設定した駆動速度でフォーカスレンズを駆動し、レンズ駆動処理を終了する。また、サーチ駆動フラグがオンの場合はＳ１００３へ処理を進め、サーチ駆動処理を行いレンズ駆動処理を終了する。Ｓ１００３のサーチ駆動処理の詳細は図１４を用いて後述する。

次に図１３のＳ１００３のサーチ駆動処理について図１４のフローチャートを用いて説明する。サーチ駆動処理は、図１２のＳ９０６でサーチ駆動フラグがオンされた場合に行う処理であり、フォーカスレンズの駆動範囲内を、Ｓ９０９で設定された駆動速度で駆動する。

Ｓ１１０１でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動が初回かどうかを判断し、初回でない場合はＳ１１０３へ直接処理を進め、初回である場合はＳ１１０２で駆動方向設定を行ってからＳ１１０３へ処理を進める。サーチ駆動が初回である場合は、どちらにフォーカスレンズ１０３を駆動するかを決定する必要がある。Ｓ１１０２の駆動方向設定処理については図１６を用いて後述する。

Ｓ１１０３でカメラ制御部２１２は、レンズ制御部１０６を通じ、設定した駆動方向及び駆動速度Ｓでフォーカスレンズ１０３を駆動し、Ｓ１１０４へ処理を進める。Ｓ１１０４でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズ１０３が至近端若しくは無限端に到達したかどうかを判断し、到達した場合はＳ１１０５へ処理を進め、到達していない場合はＳ１１０６へ処理を進める。Ｓ１１０５でカメラ制御部２１２は、駆動方向を反転させてＳ１１０６へ処理を進める。Ｓ１１０６でカメラ制御部２１２は、信頼性が所定値αより良い値かどうかを判断し、所定値αより良い値の場合はＳ１１０７へ処理を進め、そうでない場合はＳ１１０８へ処理を進める。Ｓ１１０８でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズ１０３がサーチ駆動の過程で至近端、無限端の両方に到達したかどうかを判断し、到達した場合はＳ１１０７へ処理を進め、到達していない場合はサーチ駆動処理を終了する。Ｓ１１０７でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグをオフにしてサーチ駆動処理を終了する。

サーチ駆動を終了する条件は、Ｓ１１０６で信頼性が所定値αより良い値になった場合、若しくはＳ１１０８でフォーカスレンズ１０３が至近端、無限端の両方に到達した場合である。Ｓ１１０６で設定する信頼性閾値αは、図１２のＳ９０１で設定した閾値αと同じであり、少なくともデフォーカス量の方向が信頼できると判断できる値である。信頼性が閾値αより良い値になったのであれば、被写体が合焦に近づいてきたと判断できるため、サーチ駆動をやめて再度デフォーカス量を基に駆動する制御に切り替える。また、Ｓ１１０８で至近端、無限端の両方に到達したと判断された場合は、フォーカス駆動範囲の全域を駆動した場合であり、つまりは被写体が特定できなかった場合である。この場合はサーチ駆動フラグをオフにし、最初の処理の状態に戻す。なお、被写体が特定できない場合にはサーチ駆動フラグをオフにせずにサーチ駆動を継続させるようにしても良い。

次に図１４のＳ１１０２の駆動方向設定処理について、図１５のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１２０１でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズ１０３の現在位置が無限端よりも至近端に近いかどうかを判断し、至近端に近い場合はＳ１２０２へ処理を進め、無限端に近い場合はＳ１２０３へ処理を進める。

Ｓ１２０２でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動開始時のフォーカスレンズ１０３の駆動方向を至近方向に設定して駆動方向設定処理を終了する。一方、Ｓ１２０３でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動開始時のフォーカスレンズ１０３の駆動方向を無限方向に設定して駆動方向設定処理を終了する。このように駆動方向を設定することで、フォーカスレンズの駆動領域全体をサーチ駆動する時間を短縮することができ、サーチ駆動によって被写体を発見するために要する最大時間を短くできる。

次に、図５のＳ５０８のＡＦ再起動判定について図１６のフローチャートを用いて説明する。ＡＦ再起動判定は、合焦していると判断してフォーカスレンズ１０３を停止している際に、再度フォーカスレンズ１０３を駆動するかどうかの判定をする処理である。
Ｓ７０１でカメラ制御部２１２（再起動判定部２１３）は、ＡＦ信号処理部２０４が算出したデフォーカス量が焦点深度の所定倍（例えば１より大きな倍数）より小さいかどうかを判断し、小さい場合はＳ７０２へ、大きい場合はＳ７０４へ処理を進める。Ｓ７０２で再起動判定部２１３は、ＡＦ信号処理部２０４が算出した信頼性が所定値より良いかどうかを判断し、良い値を示す場合はＳ７０３へ処理を進め、そうでない場合はＳ７０４へ処理を進める。Ｓ７０３で再起動判定部２１３はＡＦ再起動カウンタをリセットし、Ｓ７０５へ処理を進める。Ｓ７０４で再起動判定部２１３はＡＦ再起動カウンタを加算しＳ７０５へ処理を進める。

上述したように、デフォーカス量が所定量以上、またはデフォーカス量の信頼性が所定値より悪い場合、再起動判定部２１３は、撮影している主被写体が変わったと判断し、ＡＦ再起動をする（フォーカスレンズ１０３を再駆動する）準備を行う。一方、デフォーカス量の大きさと信頼性から、主被写体が変わっていないと判断する場合、再起動判定部２１３はＡＦ再起動をしない（フォーカスレンズ１０３の停止状態を維持する）ようにする。

Ｓ７０１で設定するデフォーカス量の閾値は、主被写体が変わったときにはＡＦ再起動が行われ、主被写体が変わっていないときにはＡＦ再起動がされにくくなるよう、経験的もしくは実験的に設定する。一例として、主被写体のボケが見えるようになる深度の１倍を設定する。また、Ｓ７０２で設定する信頼性の閾値は、例えばデフォーカス方向を信頼するのが困難なほど低い信頼性の場合に、主被写体が変わったと判定してＡＦ再起動されるように設定する。このようにＳ７０１、Ｓ７０２の判定は、主被写体が変わったかどうかの判定処理とも言える。従って、同様の判定が可能な任意の処理に置き換えることができ、処理の方法に応じて用いる閾値の種類や値を設定する。

Ｓ７０５で再起動判定部２１３は、ＡＦ再起動閾値を設定して処理をＳ７０６へ進める。ＡＦ再起動閾値は、ＡＦ再起動カウンタを用いて、ＡＦ再起動判定を行う際の閾値である。Ｓ７０５のＡＦ再起動閾値設定の詳細は、図１７のフローチャートを用いて後述する。このように、本実施形態では、ＡＦ再起動判定処理が実行されるごとに、直近に検出されたデフォーカス量に基づいてＡＦ再起動閾値を設定する。

Ｓ７０６で再起動判定部２１３は、ＡＦ再起動カウンタの値がＳ７０５で設定されたＡＦ再起動閾値以上かどうかを判断し、閾値以上ならＳ７０７へ処理を進め、閾値未満ならＡＦ再起動判定処理を終了する。Ｓ７０７で再起動判定部２１３は、合焦停止フラグをオフにすることでＡＦを再起動するように、すなわちフォーカスレンズの駆動を再開するようにして、ＡＦ再起動判定処理を終了する。このように、所定量以上のデフォーカス量か信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が閾値の回数以上検出されると、フォーカスレンズの駆動が開始される。

Ｓ７０７でＡＦ再起動を決定するに当たって再起動判定部２１３は、Ｓ７０４で加算したＡＦ再起動カウンタの値が、ＡＦ再起動閾値以上かどうかを判断する。ＡＦ再起動カウンタの加算と値の判定は、主被写体が変化したかどうかの判定を、デフォーカス量の大きさや信頼性の１回の判定に基づいて行わず、一定期間に得られる判定結果の統計量に基づいて行うものである。また、本実施形態ではＳ７０５で設定するＡＦ再起動閾値を条件に応じて可変値とすることで、再起動の決定がなされるまでの時間（決定されやすさ）を調節する。

ＡＦ再起動閾値を制御することにより、主被写体が近づいているか遠ざかっていると判断できる場合には再起動の決定がされやすく、主被写体以外の被写体の影響である可能性がある場合には再起動の決定がされにくくすることができる。これにより、主被写体が実際には変わっていない場合に、一時的なデフォーカス量の大きさや信頼性の変動によって主被写体が変わったと判断してＡＦ再起動することによる画質への影響を防ぎながら、主被写体の距離変換に対する良好な追従性を実現できる。

次に、図１６のＳ７０５におけるＡＦ再起動閾値設定処理について、図１７のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１３０１でカメラ制御部２１２（再起動判定部２１３）は、直近に検出したデフォーカス量が所定値βより小さいかどうかを判断し、小さいと判断される場合はＳ１３０２へ、所定値β以上と判断される場合はＳ１３０３へ処理を進める。なお、Ｓ１３０１で比較する所定値βは、図７のＳ７０１で設定した値（焦点深度の所定数倍）より大きな値とする。

再起動判定部２１３は、Ｓ１３０２でＡＦ再起動閾値をＸに、Ｓ１３０３でＡＦ再起動閾値をＹに設定し、処理をＳ１３０４へ進める。ここで、Ｘ＜Ｙとする。Ｓ１３０４で再起動判定部２１３は、設定したＡＦ再起動閾値を再調整する処理を行い処理を終了する。Ｓ１３０４のＡＦ再起動閾値調整の詳細については図１８を用いて後述する。

なお、先述したように、動画撮影時の焦点検出制御において、被写体が停止している場合には合焦後にフォーカスレンズの駆動を停止するのは、不用意なフォーカスレンズの駆動が動画像の見えに影響を与えることを回避するためである。従って、不用意な再起動の決定もまたフォーカスレンズの駆動動作の品位の低下につながる。つまり、主被写体の移動に対して追従しなければならない状態ではできるだけ早期に再起動を実行すべきであるが、一方で再起動したことで他の被写体に合焦してしまうといった事態は避けるべきである。そのため、本実施形態では、デフォーカス量に基づいてＡＦ再起動閾値を動的に設定することにより、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開する決定の精度と応答性とを改善する。

ＡＦ再起動閾値の制御とその効果について、図２０に示す例を用いて説明する。図２０は、フォーカスレンズ１０３の駆動範囲を合焦位置を中心として示している。図２０に示すようにフォーカスレンズ１０３が合焦位置で停止した状態にある場合、検出されたデフォーカス量が「焦点深度内」であり、デフォーカス量の信頼性が所定値よりよければ、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開しないように制御する。これは、図１６において、Ｓ７０３が実行される場合に相当する。一方、検出されたデフォーカス量が焦点深度外であった場合、本実施形態では、デフォーカス量の範囲を比較的小さい「深度外１」と、デフォーカス量が比較的大きい「深度外２」の２つに分けて異なるＡＦ再起動閾値を設定する。「深度外１」に対応するＡＦ再起動閾値は図１７のＳ１３０２で設定されるＸである。また「深度外２」に対応するＡＦ再起動閾値は図１７のＳ１３０３で設定されるＹである。従って、図２０における「深度外１」と「深度外２」の境界が、Ｓ１３０１で使用する閾値βに該当する。

比較的小さな「深度外１」のデフォーカス量を検出した場合、合焦位置におけるデフォーカス量からの変化が小さいため、主被写体が近づいたり遠ざかったりして、主被写体の距離が変化していることが想定される。このような場合には、主被写体の移動に追従した焦点検出を行うため、できるだけ早く再起動を実行すべきである。従って、ＡＦ再起動閾値として比較的小さい値であり、Ｙよりも小さなＸを設定する。ＡＦ再起動閾値に小さな値を設定することにより、Ｓ７０６における判定条件が満たされるまでに要する時間が短縮されるため、主被写体の距離に変化があると想定される場合に素早い再起動が実行でき、焦点検出動作の追従性能を高めることができる。

一方、比較的大きな「深度外２」のデフォーカス量を検出した場合には、合焦位置におけるデフォーカス量からの変化が大きい。この場合、主被写体が急激に移動した可能性よりは、主被写体とは別の被写体に対するデフォーカス量を検出した可能性が高い。ただし、主被写体が変わった場合には新たな被写体に合焦させる必要があるため、再起動は行う。この場合は、本当に主被写体が変わったのか、あるいは一時的に他の被写体が通過したのかを見極めるために、ＡＦ再起動閾値として比較的大きい、かつＸより大きなＹを設定する。ＡＦ再起動閾値を大きくすると、Ｓ７０６における判定条件が満たされるまでに要する時間が延びる。そのため、例えば主被写体の前を別の被写体が横切ったようなシーンでは、ＡＦ再起動カウンタの値がＡＦ再起動閾値に達する前にＳ７０３でＡＦ再起動カウンタがリセットされ、ＡＦ再起動が実行されない。従って、フォーカスレンズは停止状態を維持し、主被写体に合焦した状態を維持できる。また、本当に主被写体が変わった場合は、ＡＦ再起動カウンタがリセットされずにＳ７０４で加算されつづけるため、最終的には再起動が実行されるため、新たな主被写体へ合焦すべく焦点検出を行うことができる。

このように、本実施形態ではＡＦ再起動閾値の値を制御することにより、フォーカスレンズの停止状態で検出されたデフォーカス量が大きい場合には再起動の実行が決定されにくくし、デフォーカス量が小さい場合には再起動の実行が決定されやすくする。これにより、撮影シーンの状況に適したフォーカスレンズの再起動判定が実現でき、動画撮影に適した品位のよいフォーカスレンズの駆動が実現できる。

なお、本実施形態では説明及び理解を容易にするため、デフォーカス量に応じた２通りのＡＦ再起動閾値を設定する例を説明したが、より多くの種類のＡＦ再起動閾値を設定するようにしてもよい。また、実際に設定するＡＦ再起動閾値とデフォーカス量の対応関係は、デフォーカス量の検出周期やフォーカスレンズの駆動速度の設定範囲など、撮像装置やレンズユニットの性能や仕様に応じて決定する。

次に、図１７のＳ１３０４におけるＡＦ再起動閾値調整処理について、図１８のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１４０１でカメラ制御部２１２（再起動判定部２１３）は、図６のＳ６０７で設定した焦点検出領域（ＡＦ枠）の像高が所定値より大きいかどうかを判断する。そして、再起動判定部２１３は、焦点検出領域の像高が所定値より大きいと判断される場合はＳ１４０３へ、所定値以下と判断される場合にはＳ１４０２へ処理を進める。

Ｓ１４０２で再起動判定部２１３は、設定されている絞り値が所定値より小絞り側か（所定値より大きいか）どうかを判断し、小絞り側と判断される場合はＳ１４０３へ、そうでない判断される場合はＡＦ再起動閾値を変更せずに処理を終了する。Ｓ１４０３で再起動判定部２１３は、図１７のＳ１３０２及びＳ１３０３で設定したＡＦ再起動閾値を大きくするゲインを適用して処理を終了する。

撮像面位相差検出方式では、一般的に像高が大きいほど像信号Ａ、Ｂを取得する瞳Ａ、Ｂに入射する光量差が大きくなり、瞳内の位置によって瞳強度が異なるという特性がある。そのため、像高が大きい位置では像信号Ａ、Ｂ間のレベル差が顕著に表れ、像信号Ａ、Ｂの像一致度が低下し、デフォーカス検出精度が低下してしまう。

また、撮像面位相差検出方式では、絞り値が大きい（小絞り）ほど、像信号Ａ、Ｂを結像する基線長が短くなるため、像信号Ａ、Ｂの像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数が大きくなる特性がある。そのため、絞り値が大きい（小絞り）ほど、少しの像ずれ量が大きなデフォーカス量に換算され、デフォーカス精度が悪化する。

上述した（１）焦点検出領域の像高が高い場合、（２）絞りが小絞りである場合のように、デフォーカス量の検出精度が低下する条件下では、検出されるデフォーカス量のバラつきが大きくなり、焦点深度外のデフォーカス量を検出する可能性が大きくなる。そのため、例えば合焦しているにも関わらず再起動の条件が満たされてしまうことがあり、不用意なフォーカスレンズの駆動によって動画の品質に影響を与えてしまう。そこで、デフォーカス量の検出精度が低下する条件が満たされる場合には、デフォーカス量に基づいて決定された既定のＡＦ再起動閾値を大きくして、精度の低下したデフォーカス量により意図しない再起動が実行されることを抑制する。なお、所定値を加算するなど、他の方法によって閾値を大きくしてもよい。なお、Ｓ１４０３で適用するゲインや加算値などの大きさは例えば実験的に定めればよい。

なお、デフォーカス検出精度（信頼性）が低くなりやすい撮影条件の例として、絞り値と像高を説明したが、さらに、あるいはこれらに代えて、他の条件を考慮しても良い。例えば、絞り値の代わりに変換係数の値が所定値以上であることを条件として用いても良い。これは、上述の通り、絞り値の大きさと変換係数の大きさとが連動しているためである。同様に、変換係数の大きさの変化と連動した大きさを有する他のパラメータを用いることもできる。また、変換係数や像高とは独立したパラメータを考慮することもできる。

以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、フォーカスレンズが停止状態で検出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズの駆動再開の決定されやすさを制御する。具体的には、検出されたデフォーカス量が予め定められた値より小さければ、予め定められた値以上の場合よりもフォーカスレンズの駆動再開が決定やすくなるようにする（駆動再開が決定される条件を緩くする）。これにより、撮影シーンの状況に適したフォーカスレンズの再起動判定が実現でき、動画撮影に適した品位のよいフォーカスレンズの駆動が実現できる。
また、本実施形態によれば、コントラスト検出方式を利用する必要が無いため、撮像面位相差検出方式とコントラスト検出方式を併用する方法よりも簡便な構成で、適切なフォーカスレンズの再起動判定を実現することができる。

また、撮像面位相差検出方式を用いる場合にデフォーカス検出精度が悪化する設定がなされている場合には、そのような設定がなされていない場合よりも、フォーカスレンズの駆動を再開が決定されにくくする。このようにすることで、被写体との距離が変動していないにもかかわらず、フォーカスレンズの駆動が再開されてしまうことを抑制できる。

なお、本実施形態では条件を満たすデフォーカス量や信頼性が検出される回数、特には閾値の回数以上、連続して検出されるとフォーカスレンズの駆動再開（再起動）を決定した。しかし、条件を満たすデフォーカス量が連続して検出された期間の長さ（経過時間）が所定時間以上かどうかの判定など、他の判定方法でもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。まず本実施形態と第１の実施形態との違いについて説明する。
第１の実施形態では、焦点深度外のデフォーカス量を連続で所定回数検出した場合にフォーカスレンズの駆動を再開（開始）した。第２の実施形態では、連続した所定の複数回のデフォーカス量検出により、焦点深度外のデフォーカス量を（所定の複数回以下の）複数回以上検出していればフォーカスレンズの駆動を再開（開始）するように制御する。

本実施形態におけるレンズ及びカメラ本体からなるレンズ交換式カメラの構成は、第１の実施形態で図１を基に説明した構成と同様なので説明は省略する。
また、本実施形態は図５のＳ５０８におけるＡＦ再起動判定処理以外、第１の実施形態と同様であるため、以下では、本実施形態に特徴的なＡＦ再起動判定処理についてのみ説明する。
図５のＳ５０８のＡＦ再起動判定について、図２１のフローチャートを用いて説明する。図２１のＳ２３０２、Ｓ２３０３、Ｓ２３０５、Ｓ２３０７の処理は、第１の実施形態におけるＳ７０１、Ｓ７０２、Ｓ７０５、Ｓ７０７の処理と同様なので説明を省略する。

Ｓ２３０１でカメラ制御部２１２（再起動判定部２１３）は、ＡＦ再起動判定フラグを左シフトして処理をＳ２３０２へ進める。第１の実施形態では、ＡＦ再起動カウンタを用いてＡＦ再起動判定を行っていたが、本実施形態ではＡＦ再起動判定フラグを用いる。

Ｓ２３０２でデフォーカス量が焦点深度の所定倍以上の場合、またはＳ２３０３で信頼性が所定値より悪い場合に実施されるＳ２３０４で再起動判定部２１３は、ＡＦ再起動判定フラグの最下位ビットを１にして処理をＳ２３０５へ進める。Ｓ２３０５でＡＦ再起動閾値を設定した後に実行するＳ２３０６で再起動判定部２１３は、ＡＦ再起動判定フラグがＳ２３０５で設定したＡＦ再起動閾値の数以上「１」のビットを有するかどうか判断する。そして、ＡＦ再起動判定フラグがＳ２３０５で設定したＡＦ再起動閾値の数以上「１」のビットを有すると判断した場合はＳ２３０７で合焦停止フラグを０（オフ）にしてＡＦ再起動判定処理を終了する。一方、ＡＦ再起動判定フラグに含まれる「１」のビット数がＡＦ再起動閾値未満であると判断した場合、再起動判定部２１３は、Ｓ２３０７を実行せずにＡＦ再起動判定処理を終了する。なお、Ｓ２３０６の判定は他の方法によってもよい。例えば、ＡＦ再起動判定フラグの総ビット数に対する「１」ビットの割合や確率が所定値以上かどうかの判定を用いることができる。あるいは、Ｓ２３０２において焦点深度の所定倍より大きいデフォーカス量が検出された期間の長さ（時間）が所定時間以上かどうかの判定であってもよい。

本実施形態ではＡＦ再起動閾値と比較する対象として、カウンタ値の代わりにＡＦ再起動移行判定フラグが有する「１」のビット数を用いている。ＡＦ再起動判定フラグは、Ｓ２３０３が実行されるごとに、すなわち図２１のＡＦ再起動判定処理が行われるごとに１ビット左シフトされる。一方、検出したデフォーカス量が焦点深度の所定倍より大きいか、デフォーカス量の信頼性が所定値より悪い場合にのみ、Ｓ２３０４でＡＦ再起動判定フラグの最下位ビットを「１」にする。

ここで、ＡＦ再起動判定フラグをｎビット（ｎは１より大きいの整数）とする。この場合、ｎ回ＡＦ再起動判定処理を実行した後にＡＦ再起動判定フラグが有する「１」のビット数は、ｎ回のうち焦点深度の所定倍より大きいか、信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が検出された回数に等しい。従って、連続でなくても、条件に合致するデフォーカス量がＡＦ再起動閾値以上の回数検出されればフォーカスレンズの駆動を再開する本実施形態では、ＡＦ再起動判定フラグのビット数ｎをＡＦ再起動閾値より多く設定する必要がある。例えば、ＡＦ再起動判定フラグを４ビット、ＡＦ再起動判定閾値を３に設定した場合、過去４回のデフォーカス量の検出において、焦点深度の所定倍より大きいか、信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が３回以上検出されれば再起動を実行する。なお、ビット数ｎ＝ＡＦ再起動閾値とした場合には、第１の実施形態と同様の制御を行うことができる。

本実施形態のＡＦ再起動判定方法は、ＡＦ再起動判定フラグのビット数と、ＡＦ再起動閾値の量を用いて、再起動の決定のされやすさを制御可能であり、第１の実施形態の方法を含めた、より柔軟な制御が実現できる。なお、第１の実施形態の判定方法と、本実施形態の判定方法とを併用してもよい。第１の実施形態の判定方法と、本実施形態の判定方法との切り替え条件に特に制限は無い。例えば、第１の実施形態の判定方法を用いている際に、フォーカスレンズの停止時間が所定時間を超えた場合に本実施形態の判定方法に切り替えることができる。この場合、ＡＦ再起動閾値を小さくする代わりに、ＡＦ再起動閾値より大きなビット数を有するＡＦ再起動判定フラグを用いるようにすればよい。

以上説明したように、本実施形態では、大きなデフォーカス量や信頼性の悪いデフォーカス量が検出された時点で直ちにフォーカスレンズの駆動を再開することはしない。その代わり、大きなデフォーカス量や信頼性の悪いデフォーカス量が所定割合以上検出されるとフォーカスレンズの駆動を再開（開始）する。そのため、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能な上、より柔軟な再起動判定の制御が可能である。

以上、本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で様々な変形、改変を行うことができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態におけるＡＦ再起動判定処理においては、検出されたデフォーカス量が大きい（Ｓ７０１）か、信頼性の悪い（Ｓ７０２）かのいずれかが満たされると、ＡＦ再起動カウンタを加算していた。しかし、Ｓ７０１とＳ７０２の一方のみを実施してもよい。

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、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims

位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する取得手段と、
前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、
前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記検出手段で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、前記フォーカスレンズの駆動を停止している状態における前記検出手段による予め定めた複数回のデフォーカス量検出により、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、前記デフォーカス量が所定値より小さい場合には、前記所定値より小さくない場合よりも小さな値を前記閾値に設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記予め定めた量が前記撮影光学系の焦点深度より大きい値であり、前記所定値が前記予め定めた量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記予め定めた量以上のデフォーカス量が、前記閾値の回数、連続して検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
撮影条件が、予め定めた、前記デフォーカス量の検出精度が低下する条件に合致するかどうかを判定する判定手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記撮影条件が前記条件に合致すると判定された場合には、前記デフォーカス量の大きさに応じて設定した閾値を、より大きな値に補正することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記条件が、焦点検出領域の像高が予め定めた値以上であることおよび、絞り値が予め定めた値以上であることの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
前記検出手段が、前記検出したデフォーカス量の信頼性をさらに求め、
前記制御手段は、前記予め定めた量以上であるか、前記信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が検出された回数に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記制御手段が、動画撮影中に前記制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号を撮像素子から取得する工程と、
前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定する設定工程と、
前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を停止している状態において前記検出工程によって予め定めた複数回のデフォーカス量を検出した結果、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
撮像装置が有するコンピュータを、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。