JP6187617B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来より、光軸方向に沿って焦点調節光学系を微小に往復駆動させるウォブリング駆動を行ないながら、光学系の焦点調節を行なう撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０９６９０号公報

しかしながら、従来技術では、必要以上にウォブリング駆動をすることもあり、使用感に劣ってしまうという問題や、高消費電力であるという問題などがあった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明に係る撮像装置は、焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、前記撮像部から出力された信号から前記光学系による像が前記撮像部に合焦する合焦位置と前記焦点調節光学系の位置とのずれ量、または前記撮像部から出力された信号から生成される画像のコントラストに基づいて前記合焦位置を検出する検出部と、前記焦点調節光学系を移動させたときの前記光学系の倍率変動値が所定値以上であると、前記焦点調節光学系を光軸方向において微小に往復移動させるウォブリング動作を行わず、前記検出部の検出結果に基づいて、前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、前記倍率変動値が所定値未満であると前記ウォブリング動作を行い、前記ウォブリング動作中に前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させる制御部と、を備える。

［２］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記ウォブリング動作中に前記ずれ量が検出されないと、コントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。

［３］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、コントラストに基づいて前記合焦位置を検出するため前記ウォブリング動作を行うように構成することができる。

［４］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させた後、前記合焦位置から前記焦点調節光学系を移動させたときの前記倍率変動値が所定値以上であると、前記ウォブリング動作を行わずに前記焦点調節光学系の移動を停止し、前記倍率変動値が所定値未満であると前記ウォブリング動作を行うように構成することができる。

［５］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記焦点調節光学系を停止させているときに、前記検出部により検出された前記ずれ量が変化する、または前記検出部により検出されたコントラストが変化すると、前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。

［６］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記ウォブリング動作中に、前記検出部により検出された前記ずれ量が変化する、または前記検出部により検出されたコントラストが変化すると、前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。

［７］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、前記検出部により検出されたコントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。

［８］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記焦点調節光学系を移動させていないときに、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により検出されたコントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。
［９］本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記焦点調節光学系を移動中に、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させるように構成することができる。
［１０］本発明の撮像装置において、前記撮像部は、第１領域に焦点検出用画素と撮像用画素とを、前記第１領域の周囲の第２領域に前記撮像用画素を有し、前記制御部は、特定の被写体の像が前記第１領域に位置する場合、前記検出部により検出された前記ずれ量または前記コントラストに基づいて前記焦点調節光学系を前記合焦位置に移動させ、特定の被写体の像が前記第２領域に位置する場合、前記検出部により検出された前記コントラストに基づいて前記焦点調節光学系を前記合焦位置に移動させるように構成することができる。
［１１］本発明の撮像装置において、倍率変動値は、前記光学系の光軸方向における前記焦点調節光学系の移動量に対する光学系による像の倍率変化に関する情報であるように構成することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。 図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。 図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。 図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図９は、ＡＦ−Ｆモードが選択されている場合における動作を示すフローチャートである。 図１０は、ＡＦ−Ｆモードが選択されている場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。 図１１は、ウォブリング駆動時におけるフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。 図１２は、ウォブリング駆動時におけるフォーカスレンズの駆動態様の一例を示す図である。 図１３は、ＡＦ−ＳモードまたはＡＦ−Ａモードが選択されている場合における動作を示すフローチャートである。 図１４は、ＡＦ−Ｓモードが選択されている場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。 図１５は、ＡＦ−Ａモードが選択されている場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

レンズメモリ３８は、レンズ鏡筒３の撮影距離や、フォーカスレンズ３２の駆動速度の情報などの各種レンズ情報を記憶するメモリである。また、レンズメモリ３８は、撮影光学系の焦点距離および撮影距離と、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動との関係を示す倍率変動テーブルを記憶している。

レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１により電気的に接続され、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ３２の駆動や、絞り３４による開口径の調節などを行なうとともに、フォーカスレンズ３２の位置や絞り３４の開口径などのレンズ情報をカメラ制御部２１に送信する。また、レンズ制御部３７は、レンズメモリ３８に記憶されている倍率変動テーブルを参照し、フォーカスレンズ３２の現在位置における、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動の情報を、カメラ制御部２１に送信する。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やカメラメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンや、動画撮影開始ボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ＡＦ−Ｓモード／ＡＦ−Ａモード／ＡＦ−Ｆモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

ここで、ＡＦ−Ｓモードとは、シャッターレリーズボタンの半押しがされた後、焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ３２を駆動することで合焦駆動を行ない、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードである。なお、ＡＦ−Ｓモードは、静止画撮影に適したモードであり、通常、静止画撮影を行なう際に選択される。また、ＡＦ−Ａモードとは、シャッターレリーズボタンの半押しがされた後、焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ３２を駆動することで合焦駆動を行ない、その後、シャッターレリーズボタンの半押し操作が継続されている間は、焦点状態の検出を繰り返し行い、焦点状態が変化した場合には、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を行なうモードである。なお、ＡＦ−Ａモードは、静止画撮影に適したモードであり、通常、静止画撮影を行なう際に選択される。さらに、ＡＦ−Ｆモードとは、シャッターレリーズボタンの操作の有無に関係なく、焦点検出結果に基づきフォーカスレンズ３２を駆動することで合焦駆動を行ない、その後、焦点状態の検出を繰り返し行い、焦点状態が変化した場合には、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を行なうモードである。なお、ＡＦ−Ｆモードは、動画撮影に適したモードであり、通常、動画撮影を行なう際に選択される。

また、本実施形態においては、オードフォーカスモードを切換えるためのスイッチとして、ワンショットモード／コンティニュアスモードを切換えるためのスイッチを備えているような構成としてもよい。そして、この場合においては、撮影者によりワンショットモードが選択された場合には、ＡＦ−Ｓモードに設定され、また、撮影者によりコンティニュアスモードが選択された場合には、撮影モードが静止画撮影モードであるときには、ＡＦ−Ａモードに設定され、撮影モードが動画撮影モードであるときには、ＡＦ−Ｆモードに設定されるような構成とすることができる。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

また、撮像素子２２の撮像面には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅが設けられている。図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所、三箇所、あるいは四箇所とすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、図３においては、１６個の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより、焦点検出画素列を構成する例を示しているが、焦点検出画素列を構成する焦点検出画素の数は、この例に限定されるものではない。

図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する。

なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。

ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。

また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

ここで、図２には、撮影画面内の第１領域と第２領域とを、撮像素子２２に対応させて表示している（なお、図２に示す一点鎖線で囲まれた領域が、第１領域であり、この第１領域の周囲に位置する外側の領域が第２領域である）。撮影画面内の第１領域は、撮像素子２２のうちの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを含む領域に対応しており、これにより、光学系の焦点状態を、位相差検出方式およびコントラスト検出方式により検出することが可能な領域である。また、撮影画面内の第２領域は、図２に示すように、撮影画面内の第１領域の周囲に位置し、撮像素子２２のうちの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを含まない領域であり、光学系の焦点状態を、コントラスト検出方式のみにより検出することが可能な領域である。そのため、本実施形態においては、カメラ制御部２１は、図２に示すように、焦点検出を行うための焦点検出エリアＡＦＰが、撮影画面内の第１領域に存在する場合には、位相差検出方式およびコントラスト検出方式により焦点状態の検出を行うことができ、一方、焦点検出エリアＡＦＰが、撮影画面の第２領域に存在する場合には、コントラスト検出方式により焦点状態の検出を行うことができる。

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。まず、本実施形態では、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合における動作例を説明する。図９は、ＡＦ−Ｆモードが選択されている場合における動作を示すフローチャートである。なお、ＡＦ−Ｆモードは、通常、動画撮影を行なう際に選択されるモードであるため、以下においては、動画撮影時においてＡＦ−Ｆモード選択されている場面を特に例示して説明する。また、以下の動作は、たとえば、カメラ１の電源がオンされ、動画撮影開始ボタンがオンされることにより開始される。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。そして、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することにより行われる。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

次いで、ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、被写体を追尾するための追尾演算処理が開始される。本実施形態では、まず、使用者の手動操作により、あるいは、カメラ制御部２１による被写体認識処理により指定された追尾対象となる特定被写体に対応するテンプレート画像の生成が行なわれる。そして、生成されたテンプレート画像との一致度が所定以上であるエリアの探索を行い、一致度が所定以上であるエリアを逐次抽出し、抽出したエリアを、焦点検出エリアＡＦＰ（たとえば、図２参照）として設定することにより行われる。なお、追尾演算処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により、追尾演算処理に基づいて設定された焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１０９に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０５に進む。なお、本実施形態においては、追尾演算処理に基づいて設定された焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０５に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。また、追尾演算処理に基づいて設定された焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第１領域内に位置する場合には、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出が可能である一方で、焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第２領域内に位置する場合には、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出ができないため、この場合には、デフォーカス量が算出できなかったものとして、ステップＳ１０５に進む。

なお、ステップＳ１０４においては、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なうが、直近の所定回数のデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ１０５に進み、逆に、直近の所定回数のデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１０９に進むような構成としてもよい。

ステップＳ１０４において、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１０９に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。具体的には、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０１において位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出される。そして、レンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。

なお、本実施形態においては、レンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間においても、制御部２１は、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出を繰り返し行い、その結果、新たなデフォーカス量が算出された場合には、制御部２１は、新たなデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる。

そして、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動すると、ステップＳ１１０に進み、フォーカスレンズ３２を合焦位置に停止させた状態とし、ステップＳ１１１に進み、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１０４に戻り、再度、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるための動作が行なわれる。一方、光学系の焦点状態が変化していない場合には、所定の終了動作、たとえば、カメラ１の電源オフ動作や動画撮影の終了動作が行なわれるか（ステップＳ１１２）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１１１）、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止させたまま待機する。

一方、ステップＳ１０４において、位相差検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができなかったと判定された場合には、ステップＳ１０５に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれる。本実施形態のスキャン動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。

具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動は、無限遠端位置から至近端位置に向かって、あるいは、至近端位置から無限遠端位置に向かって行なう。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。なお、本実施形態においては、追尾演算処理に基づいて設定された焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第１領域内に位置する場合には、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出が可能である一方で、焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第２領域内に位置する場合には、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出ができない。そのため、焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第２領域内に位置する場合には、本実施形態のスキャン動作においては、位相差検出方式による合焦位置の検出を行わずに、コントラスト検出方式による合焦位置の検出のみを行うこととする。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１０９に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０７に進む。なお、ステップＳ１０６においては、上述したステップＳ１０４と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０７に進むこととする。なお、焦点検出エリアＡＦＰが、図２に示す第２領域内に位置する場合には、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出ができないため、この場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして、ステップＳ１０７に進むこととする。

ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域、すなわち、無限遠端位置から至近端位置の間の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１１８に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０６において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１０９に進み、上記と同様にして、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、光学系の焦点状態が変化していない場合には、所定の終了動作が行なわれるか（ステップＳ１１２）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１１１）、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止させたまま待機する（ステップＳ１１０）。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０７において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１１３に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１１３では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が行なわれる。ここで、図１０に、スキャン動作の結果、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を表す図を示す。なお、図１０においては、フォーカスレンズ３２の位置に対する、焦点評価値の変化を実線で示している。図１０に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３２は、図１０に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、無限遠側から至近側に向けてフォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。そして、フォーカスレンズ３２を、図１０に示すＰ１の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出されると（ステップＳ１０７＝Ｙｅｓ）、スキャン動作を停止し、フォーカスレンズ３２を合焦位置（図１０中、Ｐ２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１１３）が行なわれる。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１０７において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定され、コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置への駆動を行なう際には、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了するまでは、位相差検出方式による焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。すなわち、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された後においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合でも、位相差検出方式の結果に基づいたフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。これにより、フォーカスレンズ３２のハンチング現象を抑制することができる。

また、本実施形態のスキャン動作においては、上述したステップＳ１０６〜Ｓ１０８を繰り返し実行することで、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を所定の間隔で同時に実行する。そして、上述したステップＳ１０６〜Ｓ１０８を繰り返し実行した結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のうち、先にデフォーカス量の算出、または合焦位置の検出ができた検出方式による、焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理を行なう。また、上述したように、本実施形態のスキャン動作においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたか否かを判断した（ステップＳ１０６）後に、コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができたか否かの判断を行う（ステップＳ１０７）ことで、位相差検出方式とコントラスト検出方式とで同時期にデフォーカス量の算出および合焦位置の検出ができた場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を、コントラスト検出方式による焦点検出結果よりも優先して、採用するものである。

そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１１４に進み、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動が可能か否かの判定が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２の現在位置における、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動の情報を取得し、取得した情報に基づいて、フォーカスレンズ３２を、ウォブリング駆動させた際の画角の変化が所定値以下であるか否かの判断を行ない、画角の変化が所定値以下である場合に、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動が可能であると判定する。フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動が可能であると判定された場合には、ステップＳ１１５に進み、ウォブリング駆動が開始される。一方、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動が可能でないと判定された場合には、上述したステップＳ１１０に進み、フォーカスレンズ３２を現在レンズ位置に停止させた状態で、焦点状態が変化したか否か、および所定の終了動作が行なわれたか否かの判定を行なう（ステップＳ１１０〜Ｓ１１２）。

ステップＳ１１５では、カメラ制御部２１により、レンズ制御部３７にフォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させるための駆動信号が送出され、レンズ制御部３７が、レンズ駆動モータ３６の駆動を制御することにより、合焦位置近傍において、フォーカスレンズ３２を微小に往復駆動させるウォブリング駆動が実行される。図１１に、ウォブリング駆動時におけるフォーカスレンズ３２の位置と時間との関係を示す図を示す。図１１に示すように、ウォブリング駆動においては、中心位置を中心として、至近側位置および無限遠側位置に向かって駆動幅ｗにて交互にフォーカスレンズ３２を駆動させ、至近側位置および無限遠側位置において、焦点評価値の算出を繰り返し取得する。そして、至近側位置の焦点評価値の平均値と、無限遠側位置の焦点評価値の平均値とを比較し、平均値が大きい方に合焦位置があると判断する。そして、このような判断に基づき、図１２に示すように、ウォブリング駆動位置を修正することで、ピントズレを補正する。具体的には、図１２に示す例においては、次のような場面を例示して示している。すなわち、時間ｔ１〜ｔ２において、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行いながら、至近側位置および無限遠側位置における焦点評価値を取得および算出が行なわれ、その結果、無限遠側位置の焦点評価値の平均値の方が大きいと判断され、時間ｔ３〜ｔ４においては、ウォブリング駆動位置が無限遠側に修正され、ウォブリング駆動が行なわれ、時間ｔ５〜ｔ６では、ウォブリング駆動位置が至近側に修正され、ウォブリング駆動が行なわれ、時間ｔ７〜ｔ８では、ウォブリング駆動位置がさらに至近側に修正され、ウォブリング駆動が行なわれる例を示している。

そして、ウォブリング駆動が開始されると、ステップＳ１１６に進み、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１０４に戻り、再度、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるための動作が行なわれる。なお、この場合において、ステップＳ１０４においては、ウォブリング駆動中における位相差検出方式によるデフォーカス量の算出結果に基づいて、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出ができたか否かの判定を行ない、デフォーカス量の算出ができた場合には、ステップＳ１０９に進み、ウォブリング駆動中に算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合焦駆動が行なわれることとなる。一方、光学系の焦点状態が変化していない場合には、所定の終了動作、たとえば、カメラ１の電源オフ動作や動画撮影の終了動作が行なわれるか（ステップＳ１１７）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１１６）、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させながら、待機する。

そして、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なっている際に、たとえば、図１０に示すように、合焦位置がＰ２からＰ３に変化した場合においては、ステップＳ１０４に戻り、ウォブリング駆動中において、デフォーカス量の算出ができた場合には、ステップＳ１０９に進み、ウォブリング駆動中に算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合焦駆動が行なわれることとなる。一方、デフォーカス量の算出ができない場合には、図１０に示すように、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）が行なわれ、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できた場合（ステップＳ１０７＝Ｙｅｓ）には、その結果に基づき、合焦駆動が行なわれることとなる（ステップＳ１１３）。なお、図１０においては、ＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出が行われた場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示している。

すなわち、本実施形態においては、ＡＦ−Ｆモードに設定されている場合には、位相差検出方式により焦点状態の検出ができ（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ、ステップＳ１０６＝Ｙｅｓ）、位相差検出方式による焦点検出結果に基づいて合焦駆動（ステップＳ１０９）した後は、フォーカスレンズ３２を停止させた状態で、焦点状態が変化するか、あるいは所定の終了動作が行なわれるまで、待機する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１２）。一方、本実施形態では、コントラスト検出方式により焦点状態の検出ができ（ステップＳ１０７＝Ｙｅｓ）、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づいて合焦駆動（ステップＳ１１３）した後は、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させながら、焦点状態が変化するか、あるいは所定の終了動作が行なわれるまで待機する（ステップＳ１１５〜Ｓ１１７）。

一方、ステップＳ１０８において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作を終了し、フォーカスレンズ３２を予め定められた所定位置まで駆動させる処理が行なわれる。

そして、フォーカスレンズ３２が予め定められた所定位置まで駆動すると、ステップＳ１１９に進み、フォーカスレンズ３２を所定位置に停止させた状態とし、ステップＳ１２０に進み、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１０４に戻り、再度、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるための動作が行なわれる。一方、光学系の焦点状態が変化していない場合には、所定の終了動作、たとえば、カメラ１の電源オフ動作や動画撮影の終了動作が行なわれるか（ステップＳ１２１）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１２０）、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止させたまま待機する。

すなわち、本実施形態においては、ＡＦ−Ｆモードに設定されている場合には、焦点状態の検出ができずにスキャン動作を終了した場合（ステップＳ１１８）には、位相差検出方式による焦点検出結果に基づいて合焦駆動した場合と同様に、フォーカスレンズ３２を停止させた状態で、焦点状態が変化するか、あるいは所定の終了動作が行なわれるまで待機する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１２）。

本実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合には、以上のように動作する。

次いで、静止画撮影に適したモードであるＡＦ−ＳモードまたはＡＦ−Ａモードが選択されている場合における動作例を説明する。図１３は、ＡＦ−ＳモードまたはＡＦ−Ａモードが選択されている場合における動作を示すフローチャートである。また、以下の動作は、たとえば、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。

まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３では、上述した図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様にして、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理（ステップＳ２０１）、焦点評価値の算出処理（ステップＳ２０２）、および被写体を追尾するための追尾演算処理（ステップＳ２０３）を開始させるための処理が行なわれる。

そして、ステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否かの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ２０５に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ２０４を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、焦点評価値の算出処理、および追尾演算処理が繰り返し実行される。

ステップＳ２０５では、上述した図９のステップ１０４と同様に、位相差検出方式により、追尾演算処理に基づいて設定された焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ２１０に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５において、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ２１０に進み、上述した図９のステップＳ１０９と同様にして、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。そして、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動すると、ステップＳ２１３に進む。

一方、ステップＳ２０５において、位相差検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができなかったと判定された場合には、ステップＳ２０６に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれ、ステップＳ２０７〜Ｓ２０９において、上述した図９のステップＳ１０６〜Ｓ１０８と同様にして、スキャン動作が実行される。

そして、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、デフォーカス量の算出ができた場合（ステップＳ２０７＝Ｙｅｓ）には、ステップＳ２１０に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。また、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、焦点検出エリアＡＦＰにおける、合焦位置が検出できた場合（ステップＳ２０８＝Ｙｅｓ）には、ステップＳ２１１に進み、上述した図９のステップＳ１１３と同様にして、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。

一方、ステップＳ２０９において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作を終了し、フォーカスレンズ３２を予め定められた所定位置まで駆動させる処理が行なわれる。

そして、ステップＳ２１０において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させた後、ステップＳ２１１において、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいてフォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させた後、あるいは、ステップＳ２１２において，フォーカスレンズ３２を予め定められた所定位置まで駆動させる処理が行なわれた後には、ステップＳ２１３に進み、オートフォーカスモードがＡＦ−Ｓモードに設定されているか否かの判定が行なわれる。ＡＦ−Ｓモードに設定されている場合には、ステップＳ２１４に進み、ＡＦ−Ｓモードではなく、ＡＦ−Ａモードに設定されている場合には、ステップＳ２１６に進む。

ＡＦ−Ｓモードに設定されている場合には、ステップＳ２１４に進み、ステップＳ２１４では、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に固定する合焦ロックが行なわれる。そして、ステップＳ２１５にて、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされると、ステップＳ２１９に進み、被写体像の撮影が行なわれる。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされない場合には、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に固定したまま、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、待機する。

図１４に、ＡＦ−Ｓモードが選択されている場合において、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出が行われた場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す。図１４に示すように、ＡＦ−Ｓモードが選択されている場合において、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出が行われ、これに基づき合焦駆動を行なった場合には、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に固定する合焦ロックを行なうため、その後に、合焦位置が図１４に示すＰ２からＰ３に変化した場合でも、フォーカスレンズ３２は、最初のスキャン駆動により駆動された位置のままに維持されることとなる。

一方、ＡＦ−Ａモードに設定されている場合には、ステップＳ２１６に進み、フォーカスレンズ３２を合焦位置に停止させた状態として、ステップＳ２１７に進み、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ２０４に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされた状態である場合には、上述してステップＳ２０５〜Ｓ２１２の処理を再度行なうことにより、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるための動作が行なわれる。一方、光学系の焦点状態が変化していない場合には、第２スイッチＳＷ２がオンされるか（ステップＳ２１８）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ２１７）、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止させたまま待機する。

図１５に、ＡＦ−Ａモードが選択されている場合において、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出が行われた場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す。図１５に示すように、ＡＦ−Ａモードが選択されている場合において、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出が行われ、これに基づき合焦駆動を行なった場合には、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止した状態で、第２スイッチＳＷ２がオンされるか（ステップＳ２１８）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ２１７）待機する。そして、フォーカスレンズ３２を停止させた状態で待機している際に、たとえば、図１５に示すように、合焦位置がＰ２からＰ３に変化した場合には、ステップＳ２０４に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされた状態であり、かつ、デフォーカス量の算出ができた場合には、ステップＳ２１０に進み、ウォブリング駆動中に算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合焦駆動が行なわれることとなる。一方、デフォーカス量の算出ができない場合には、図１５に示すように、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動（ステップＳ２０７〜Ｓ２０９）が行なわれ、スキャン駆動の結果、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できた場合（ステップＳ２０８＝Ｙｅｓ）には、その結果に基づき、合焦駆動が行なわれることとなる（ステップＳ２１１）。

本実施形態においては、静止画撮影に適したモードであるＡＦ−ＳモードまたはＡＦ−Ａモードが選択されている場合には、以上のように動作する。

本実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、スキャン駆動を行なった結果、コントラスト検出方式により焦点状態の検出ができ、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づいて合焦駆動した後は、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させながら、焦点状態が変化するか、あるいは所定の終了動作が行なわれるまで待機する。その一方で、本実施形態では、静止画撮影に適したモードであるＡＦ−Ａモードが選択されている場合においては、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づいて合焦駆動した後においては、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させずに、合焦位置にフォーカスレンズ３２を停止させた状態で、焦点状態が変化するか、あるいは所定の終了動作が行なわれるまで待機する。そのため、本実施形態によれば、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合には、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させることにより、また、静止画撮影に適したモードであるＡＦ−Ａモードが選択されている場合には、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しないことにより、動画撮影時および静止画撮影時ともに、合焦精度を向上させることができ、これにより撮影者の使用感を良好なものとすることができる。特に、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合に、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させることにより、動画撮影中においてピントが微小にズレた場合に、このような微小なピントズレを有効に補正することができる。また、静止画撮影に適したモードであるＡＦ−Ａモードが選択されている場合には、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しないことにより、静止画撮影時において、ウォブリング駆動によるピントズレの発生を有効に防止することができる。このように、本実施形態では、光学系の焦点調節を適切に行なうことができる。

また、本実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なう際に、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動の情報を取得し、取得した情報に基づいて、フォーカスレンズ３２を、ウォブリング駆動させた際の画角の変化が所定値以下である場合に、フォーカスレンズ３２をウォブリング駆動させるため、ウォブリング駆動を行なった際における画角変化の発生を適切に抑えることができる。

さらに、本実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、位相差検出方式によりデフォーカス量の算出ができ、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させた場合には、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させた後においても、位相差検出方式によりデフォーカス量の算出が可能である可能性が高いため、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しない。そして、これにより、ウォブリング駆動による画角の変化を防止することができ、さらには、ウォブリング駆動に伴う電力消費を抑えることができる。

加えて、本実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、焦点状態の検出ができない場合には、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しても、合焦位置の存在する方向が検出できる可能性が低いため、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しない。そして、これにより、ウォブリング駆動による画角の変化を防止することができ、さらには、ウォブリング駆動に伴う電力消費を抑えることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態においては、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なう際に、カメラ制御部２１が、レンズ制御部３７から、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動の情報を取得し、取得した情報に基づいて、カメラ制御部２１が、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なうか否かを判断するような構成としたが、レンズメモリ３８に、フォーカスレンズ３２のレンズ位置ごとに、ウォブリングが可能か否かの情報を記憶させておき、この情報を用いて、カメラ制御部２１が、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なうか否かを判断するような構成としてもよい。あるいは、カメラ制御部２１が、予めレンズ鏡筒の種類ごとに、ウォブリングが可能か否かの情報を記憶しておき、レンズ制御部３７から送信されるレンズ種別の情報に基づいて、カメラ制御部２１が、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なうか否かを判断するような構成としてもよい。

また、上述した実施形態においては、動画撮影に適したモードであるＡＦ−Ｆモードが選択されている場合において、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、焦点状態の検出ができない場合には、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を実施しないような構成としたが、たとえば、カメラ制御部２１を、シーンモードを設定するような機能を有する構成とし、特定のシーンモードが設定されている場合には、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、焦点状態の検出ができない場合にも、フォーカスレンズ３２のウォブリング駆動を行なうような構成としてもよい。たとえば、風景モードなど遠景を撮影することが多いシーンモードが設定されている場合には、無限遠位置またはその近傍に合焦位置が存在することが多いため、このようなシーンが設定されている場合において、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、焦点状態の検出ができない場合には、無限遠位置にフォーカスレンズ３２を駆動させ、無限遠位置近傍にて、ウォブリング駆動をするような構成としてもよい。あるいは、人物モードなど所定の撮影距離で撮影することが多いシーンモードが設定されている場合には、所定の撮影距離に合焦位置が存在することが多いため、このようなシーンが設定されている場合において、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれにおいても、焦点状態の検出ができない場合には、所定の撮影距離に対応する位置にフォーカスレンズ３２を駆動させ、駆動後のレンズ位置にて、ウォブリング駆動をするような構成としてもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
３８…レンズメモリ

Claims (11)

1. 焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部から出力された信号から前記光学系による像が前記撮像部に合焦する合焦位置と前記焦点調節光学系の位置とのずれ量、または前記撮像部から出力された信号から生成される画像のコントラストに基づいて前記合焦位置を検出する検出部と、
   前記焦点調節光学系を移動させたときの前記光学系の倍率変動値が所定値以上であると、前記焦点調節光学系を光軸方向において微小に往復移動させるウォブリング動作を行わず、前記検出部の検出結果に基づいて、前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、
   前記倍率変動値が所定値未満であると前記ウォブリング動作を行い、前記ウォブリング動作中に前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させる制御部と、
   を備える撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記ウォブリング動作中に前記ずれ量が検出されないと、コントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させる撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、コントラストに基づいて前記合焦位置を検出するため前記ウォブリング動作を行う撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させた後、前記合焦位置から前記焦点調節光学系を移動させたときの前記倍率変動値が所定値以上であると、前記ウォブリング動作を行わずに前記焦点調節光学系の移動を停止し、前記倍率変動値が所定値未満であると前記ウォブリング動作を行う撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記焦点調節光学系を停止させているときに、前記検出部により検出された前記ずれ量が変化する、または前記検出部により検出されたコントラストが変化すると、前記焦点調節光学系を移動させる撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記ウォブリング動作中に、前記検出部により検出された前記ずれ量が変化する、または前記検出部により検出されたコントラストが変化すると、前記焦点調節光学系を移動させる撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、前記検出部により検出されたコントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させる撮像装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記焦点調節光学系を移動させていないときに、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により前記ずれ量が検出されないと、前記焦点調節光学系を移動させ、前記検出部により検出されたコントラストに基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系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、前記焦点調節光学系を移動中に、前記検出部により前記ずれ量が検出されると、前記ずれ量に基づいて前記合焦位置に前記焦点調節光学系を移動させる撮像装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の撮像装置において、
    前記撮像部は、第１領域に焦点検出用画素と撮像用画素とを、前記第１領域の周囲の第２領域に前記撮像用画素を有し、
    前記制御部は、特定の被写体の像が前記第１領域に位置する場合、前記検出部により検出された前記ずれ量または前記コントラストに基づいて前記焦点調節光学系を前記合焦位置に移動させ、特定の被写体の像が前記第２領域に位置する場合、前記検出部により検出された前記コントラストに基づいて前記焦点調節光学系を前記合焦位置に移動させる撮像装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像装置において、
    倍率変動値は、前記光学系の光軸方向における前記焦点調節光学系の移動量に対する光学系による像の倍率変化に関する情報である撮像装置。

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