JP6220144B2

JP6220144B2 - 焦点調節装置およびその制御方法

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Publication number: JP6220144B2
Application number: JP2013081660A
Authority: JP
Inventors: 隼中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-04-09
Also published as: JP2014203050A

Description

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

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調節（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調節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調節を行うので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、高品位な焦点調節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調節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調節が可能となる。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。

特許文献４には、動画撮影時に撮像面位相差検出方式で品位良くフォーカスレンズを駆動する手法として、算出したデフォーカス量のバラつき度合いを基に、絶対値が小さくなるように補正したデフォーカス量でフォーカスレンズを駆動する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２０１２−０８８６１７号公報

特許文献４に記載の撮像装置のように、動画撮影時にフォーカスレンズの駆動量を抑えるように補正しながらＡＦ制御することで、合焦位置を通り過ぎてしまうことを防止したり、品位の良いフォーカスレンズの駆動を実現することができる。しかし、デフォーカス量のバラつき度合いを算出するにはある程度の回数デフォーカス量を算出する必要があるため、デフォーカス補正量を得るまでにタイムラグが発生することがある。

また、撮像面位相差検出方式で得られる１対の信号は、位相差検出方式で用いる専用のラインセンサが出力する信号ほどは二像を分離することができず、特にデフォーカス量が大きいボケた状態におけるデフォーカス検出精度が悪化するという特性がある。そのため、特許文献４に記載の撮像装置のように、検出したデフォーカス量に基づいてデフォーカス量を補正する方法の場合、特にボケが大きい状態ではデフォーカス量のバラつきを正しく検出できない場合がある。このような場合、デフォーカス量の補正量の精度が低下し、過補正や補正不足によってフォーカスレンズの駆動品位が低下する。

本発明はこのような従来技術の課題を踏まえ、撮像面位相差検出方式を用いて品位の良い焦点調節動作を実現することを目的とする。

上述の目的は、位相差検出方式の自動焦点調節に用いる像信号を生成可能な撮像素子と、像信号に基づいて、デフォーカス量を検出する検出手段と、デフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの駆動を制御する第１のモードにおいて、制御手段は、デフォーカス量の信頼性が第１のレベルであれば第１の速度でフォーカスレンズを駆動し、当該信頼性が第１のレベルよりも高い第２のレベルであれば第１の速度よりも小さい第２の速度でフォーカスレンズを駆動するように制御することを特徴とする焦点調節装置によって達成される。

以上説明したように、本発明によれば、撮像面位相差検出方式を用いて品位の良い焦点調節動作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Ｓ５０８におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート図５のＳ５０７におけるＡＦ処理を示すフローチャート図１２のＳ８０４におけるレンズ駆動設定について示すフローチャート（ａ）は信頼性の低いデフォーカス量に基づいたフォーカスレンズ駆動の問題点を模式的に示す図、（ｂ）は第１の実施形態におけるフォーカスレンズ駆動速度の設定とデフォーカス量の信頼性との関係を模式的に示す図図１２のＳ８０５におけるレンズ駆動処理を示すフローチャート図１５のＳ１００４のサーチ駆動処理を示すフローチャート図１６のＳ１１０２の駆動方向設定処理を示すフローチャート第２の実施形態におけるＡＦ処理を示すフローチャート第２の実施形態におけるレンズ駆動設定を示すフローチャート第３の実施形態におけるレンズ駆動設定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の実施形態に係る焦点調節装置を適用可能な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。
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。

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調節（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画素が紙面水平方向に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に格納された画像信号は、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に格納された画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。

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。

レンズ駆動速度設定部２１３は、カメラ制御部２１２の機能の１部を示しており、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の駆動速度を決定する。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。

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。そのため、駆動速度を低速から高速まで自由度高く設定可能な、動画撮影に適したレンズが増えており、本発明はこのようなレンズに対して特に有効である。

レンズ駆動速度設定部２１３は、レンズユニット１０内のレンズ制御部１０６から、レンズユニット１０が低速駆動設定可能なタイプかどうかに関する情報をカメラ制御部２１２を通じて取得する。そしてレンズ駆動速度設定部２１３は、レンズユニット１０が低速駆動設定可能なタイプであると判定すれば本実施形態の駆動方法を実施する。一方、レンズ駆動速度設定部２１３は、レンズユニット１０が低速駆動設定不可能なタイプであると判定すれば、従前の駆動方法を実施する。

次に、カメラ本体２０の動作について、図３から図１７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、未だ合焦していないと判定しレンズを駆動している場合はオフの値を有する。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１２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１１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。

上述の通り、本実施形態では、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。撮像面位相差ＡＦ方式は、専用のＡＦセンサを用いた従来の位相差ＡＦ方式と比べて、ピントのずれが大きくなるにつれて２像一致度や急峻性等の信頼性が低下するという特徴がある。これは、撮像面位相差ＡＦ方式では、像信号Ａと像信号Ｂを生成する瞳Ａと瞳Ｂに入射する光量差が発生し、像信号Ａと像信号Ｂが非対称になるためである。本実施形態ではこの撮像面位相差ＡＦの特徴をフォーカスレンズの駆動速度の設定に利用する。詳細については図１３を用いて後述する。なお本実施形態では、デフォーカス量の信頼性として２像一致度を用いる場合について説明するが、急峻性を用いたり、ピントずれ量の信頼度の指標として利用可能な他の情報を用いたりしても良い。また、これらの指標を複数組み合わせて用いても良い。

次に図５のＳ５０８のＡＦ再起動判定について図１１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でカメラ制御部２１２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でカメラ制御部２１２はＡＦ再起動カウンタをリセットし、Ｓ７０５へ処理を進める。Ｓ７０４でカメラ制御部２１２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、カメラ制御部２１２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、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。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、主被写体が変更され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でカメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動カウンタの値が所定値より大きいかどうかを判断し、所定値より大きい場合はＳ７０６へ処理を進め、小さい場合はＡＦ再起動判定処理を終了する。Ｓ７０６でカメラ制御部２１２は、合焦停止フラグをオフにすることでＡＦの再起動を行い、ＡＦ再起動判定処理を終了する。Ｓ７０６でＡＦ再起動を決定するに当たってカメラ制御部２１２は、Ｓ７０４で加算したＡＦ再起動カウンタの値が、所定値より大きいかどうかをＳ７０５で判断する。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。このようにすることで、主被写体が実際には変わっていないにもかかわらず、ごく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ぐ。

次に図５のＳ５０７のＡＦ処理について図１２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、レンズ制御部１０６から取得したレンズ情報に基づいて、レンズユニット１０が低速駆動設定に対応しているかどうかを判断する。カメラ制御部２１２は、低速駆動設定に対応していると判断した場合はＳ８０２へ処理を進め、対応していないと判断した場合はＳ８０６へ処理を進める。Ｓ８０６でカメラ制御部２１２は、低速駆動設定非対応レンズでのＡＦ処理を行い、処理を終了する。先述したように、本実施形態は駆動速度を低速から高速まで自由度高く設定することができる、動画撮影に適したレンズを使用した際に特に有効な発明であるため、Ｓ８０６の詳細は省略する。

Ｓ８０２でカメラ制御部２１２は、デフォーカス量の大きさが焦点深度内であり、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し、この条件に該当する場合はＳ８０３へ処理を進め、そうでない場合はＳ８０４へ処理を進める。Ｓ８０３でカメラ制御部２１２は、デフォーカス量が焦点深度内かつ信頼性が高いため、合焦したと判断し、合焦停止フラグをオンにして処理を終了する。Ｓ８０２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で未だデフォーカス量が焦点深度内でかつ信頼性が所定値より良い状態になっていない場合に進むＳ８０４でカメラ制御部２１２は、レンズ駆動のための設定を行いＳ８０５へ処理を進める。Ｓ８０４でカメラ制御部２１２は、本実施形態に特徴的な部分である、レンズ駆動設定処理を行う。ここで、フォーカスレンズの駆動速度の設定や駆動方法の決定などが行われる。詳細は図１３を用いて後述する。Ｓ８０４でレンズ駆動設定を行った後に進むＳ８０５でカメラ制御部２１２はレンズ駆動処理を実施しＡＦ処理を終了する。Ｓ８０５のレンズ駆動処理の詳細は図１５を用いて後述する。

次に図１２のＳ８０４のレンズ駆動設定について図１３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Ｓ９１０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（第１の信頼性）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（レンズ駆動速度設定部２１３）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（第１の駆動速度）を設定して処理をＳ９１１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、信頼性が所定値βより良い値（第２の信頼性）かどうかを判断する。そして、カメラ制御部２１２は、所定値βより良い信頼性の場合はＳ９０５へ、そうでない場合はＳ９０７へ処理を進める。Ｓ９０５でカメラ制御部２１２はサーチ駆動移行カウンタをリセットして処理をＳ９０６へ進め、レンズ駆動速度Ｂ（第２の駆動速度）を設定して処理をＳ９１１へ進める。

ここで、信頼性の閾値α，βは、αの方がβよりも良い信頼性に対応している。本実施の形態では信頼性の指標として２像一致度を用いるため、値が小さいほど良い信頼性を表し、閾値の大小関係はα＜βとなる。逆に値の大きい方が良い信頼性に対応する指標を用いる場合には、閾値の大小関係は逆転する。

またレンズ駆動速度Ａ，Ｂは、ＡよりもＢの方がレンズ駆動速度が高い（Ｂ＞Ａ）。つまり、本実施形態では、デフォーカス量の信頼性が良いほど低い駆動速度を設定する（デフォーカス量の信頼性が悪いほど高い駆動速度を設定する）。上述の通り、撮像面位相差検出方式では、像信号Ａ、Ｂを取得する瞳強度の分布が均一でないため、主被写体のボケ度合いが大きいほど、デフォーカス量の信頼性（２像一致度や急峻性等）が低下する。つまり、デフォーカス量の信頼性が低い場合には主被写体が大きくボケていると考えられる。そのため、このような速度設定により、被写体がボケているほど駆動速度が増加し、合焦するにつれてレンズ駆動速度が減少するような設定が実現できる。このような設定には、例えば以下の利点がある。
合焦までの時間を短縮することができる
合焦近傍時にはフォーカスレンズがゆっくり移動するため、合焦点を通り過ぎる現象（オーバーシュート）を防ぐことができる
動画撮影時のフォーカスレンズ動作の品位（焦点調節中に記録される画像の質）を向上させることができる

このように、基本的にはデフォーカス量の信頼性が低いほど高いフォーカスレンズ駆動速度を設定するが、信頼性が著しく悪い場合、特にデフォーカス方向が信頼できない場合は、信頼性に応じた速度の設定は行わない。特に、デフォーカス方向が信頼できない場合にデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動してしまうと、画質に大きな影響を与えるおそれがある。この点について図１４（ａ）を用いて説明する。

図１４（ａ）は、フォーカスレンズの駆動動作とデフォーカス量の信頼性との関係を模式的に示した図である。図１４（ａ）において、水平方向はフォーカスレンズの位置と、デフォーカス量の信頼性とを表している。図１４（ａ）はデフォーカス方向が信頼できない場合にデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動していることと、その場合のフォーカスレンズの移動範囲の例を表している。デフォーカスの方向すら信頼できない場合に、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ駆動を行った場合、ハンチングし続けたり、合焦方向と反対方向へ駆動してしまったり、過大なデフォーカス量で駆動して合焦位置を通り過ぎてしまったりするおそれがある。

従って、デフォーカス方向も信頼できない信頼性である場合に、フォーカスレンズの駆動速度を高めると、デフォーカス量を使用しないＡＦ制御を行えるようにする。よって、Ｓ９０４で設定する信頼性閾値βは、少なくとも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。

Ｓ９０４でデフォーカス方向が信頼できない信頼性（βより悪い）である場合、カメラ制御部２１２はＳ９０７でサーチ駆動移行カウンタを加算してＳ９０８に処理を進める。Ｓ９０８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、所定以上である場合はＳ９０９へ、所定以上でない場合はＳ９１０へ処理を進める。Ｓ９０８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Ｓ９０９で、カメラ制御部２１２はサーチ駆動フラグをオンにしてＳ９１１へ処理を進める。一方、Ｓ９０８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Ｓ９１０でカメラ制御部２１２は、フォーカスレンズの駆動速度Ｚ（第３の駆動速度）を設定して処理をＳ９１１へ進める。Ｓ９０３、Ｓ９０６、Ｓ９０９、Ｓ９１０のいずれかの後に行うＳ９１１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Ｓ９１２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。Ｓ９１１でサーチ駆動フラグがオンだと判断した後に進むＳ９１２でカメラ制御部２１２は、レンズ駆動速度Ｓ（第４の駆動速度）を設定し、レンズ駆動設定処理を終了する。

図９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＜Ｂ＜Ｓ（Ｚが最も遅く、Ｓが最も速い）
駆動速度ＡとＢの関係については先述したが、駆動速度ＺとＳも含めた関係について詳しく説明する。先述したようにデフォーカス方向が信頼できないようなデフォーカス量の信頼性である場合は、デフォーカス量を信頼してフォーカスレンズを駆動した場合に問題が生じるおそれがあるため、デフォーカス量に依存しない方法でフォーカスレンズを駆動する。本実施形態ではデフォーカス量に依存しない方法として、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、駆動範囲内で、かつ設定したデフォーカス方向にフォーカスレンズを駆動し、被写体を探す駆動である。

Ｓ９０４でデフォーカス方向が信頼できない信頼性（＜β）である場合、カメラ制御部２１２はＳ９０７でサーチ駆動移行カウンタを加算する。低い信頼性が所定回数検出されたことでサーチ駆動に移行するように判定することで、サーチ駆動へ移行する判定の信頼性を担保しつつ、一時的な信頼性の低下に追従することによる画質への影響を防止している。Ｓ９０８でサーチ駆動に移行すると判断した場合、カメラ制御部２１２はＳ９０９でサーチ駆動フラグをオンにする。サーチ駆動フラグがオンの場合、Ｓ９１１の判定によってカメラ制御部２１２はサーチ駆動用のフォーカスレンズ駆動速度Ｓを設定する。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、す早く合焦できるよう、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Ｂよりも高速な値とする。サーチ駆動の処理の詳細については図１６のフローチャートを用いて後述する。

また、Ｓ９０４で信頼性が所定値βより悪く、Ｓ９０８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、Ｓ９１０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。信頼性が所定値βより継続して悪いようであればサーチ駆動に移行し、再び信頼性が所定値βより良くなる場合は（例えば主被写体の前を別の被写体が横切った場合等）、デフォーカス量に基づいた駆動のままとする。

図１４（ｂ）は、本実施形態で用いるフォーカスレンズ駆動方法とデフォーカス量の信頼性との関係および、駆動によるフォーカスレンズの移動を模式的に示している。本実施形態では、デフォーカス量の信頼性が低くない（βより良い）場合には、デフォーカス量を基にフォーカスレンズを駆動するとともに、信頼性が高いほど低い駆動速度を設定する。また、デフォーカス量の信頼性が低い（βより悪い）場合には、サーチ駆動に移行すべきか判断する間、一時的に低い駆動速度（停止の場合を含む）を設定する。この際、図１４（ｂ）に示すように、デフォーカス量の信頼性が低いほど低い速度に設定するようにしても良い。そして、サーチ駆動に移行すると決定された場合は、高い駆動速度を設定してサーチ駆動を行う。そのため、本実施形態によれば、主被写体が大きくボケているときは高い駆動速度が設定されてＡＦの応答性を高め、合焦近傍では低い駆動速度が設定されることで、品位の良いフォーカスレンズ駆動が実現できる。

次に図１２のＳ８０５のレンズ駆動処理について図１５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１３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１６を用いて後述する。

次に図１５のＳ１００３のサーチ駆動処理について図１６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１３のＳ９０９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、Ｓ９１２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１７で後述する。

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βより良い値かどうかを判断し、所定値β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β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βは、図１３のＳ９０１で設定した閾値β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β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１６のＳ１１０２の駆動方向設定処理について、図１７のフローチャートを用いて説明する。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。

以上説明したように、本実施形態に係る焦点調節装置は、撮像面位相差検出によって検出したデフォーカス量の信頼性情報に基づいて、ＡＦ制御時のフォーカスレンズ駆動速度を設定する。信頼性が良いほど低い駆動速度を設定することで、合焦に近づくほどフォーカスレンズの速度が低下する、滑らかな、品位の良いフォーカスレンズの駆動が実現できる。また、信頼性が悪い場合には駆動速度が高くなるので、主被写体のボケが大きい場合には駆動速度が高くなり、合焦までに要する時間を短縮できる。
さらに、デフォーカス方向すら信頼できない低い信頼性が継続する場合には、高い駆動速度でサーチ駆動を行うようにすることで、誤ったフォーカスレンズの駆動を抑制することができるほか、主被写体のボケが大きい場合の合焦までに要する時間を短縮できる。

（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。本実施形態では、第１の実施形態に加えて、検出した信頼性情報とデフォーカス量情報の履歴を図１のＳＤＲＡＭ２０９に保持する。そして、カメラ制御部２１２内のレンズ駆動速度設定部２１３は、最新の信頼性情報だけでなく、信頼性及びデフォーカス量の履歴に基づいて、フォーカスレンズの駆動速度を設定する。

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。
また第１の実施形態で図３、４、５、６、１１、１５、１６、１７のフローチャートを用いて説明したカメラ本体２０の動作は、本実施形態においても同様であるため説明を省略する。

まず、図５のＳ５０７のＡＦ処理について、図１８のフローチャートを用いて説明する。図１８のＳ１３０１からＳ１３０３の処理は、図１２におけるＳ８０１からＳ８０３の処理と同様なので説明を省略する。また、図１８のＳ１３０６、Ｓ１３０７の処理は、図１２におけるＳ８０５、Ｓ８０６の処理と同様なので説明を省略する。

図１８のＳ１３０２で、デフォーカス量が焦点深度内でかつ信頼性が所定値より良いという条件が満たされない場合、Ｓ１３０４でカメラ制御部２１２は、デフォーカス量及び信頼性等のＡＦ情報をＳＤＲＡＭ２０９に格納し、Ｓ１３０５へ処理を進める。ＳＤＲＡＭ２０９に保持したデフォーカス量及び信頼性の履歴は、後述する図１９のレンズ駆動設定処理においてフォーカスレンズの駆動速度や駆動方法を決定する上で使用する。Ｓ１３０５でカメラ制御部２１２はレンズ駆動設定を行いＳ１３０６へ処理を進める。Ｓ１３０５の詳細についても図１９を用いて後述する。

次に、図１８のＳ１３０５のレンズ駆動設定について図１９のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１４０１〜Ｓ１４０４は、第１の実施形態における図１３のＳ９０１，Ｓ９０４，Ｓ９０４，Ｓ９０６と同様の処理なので説明を省略する。第１の実施形態との差として、本実施形態では、第１の実施形態で用いていたサーチ駆動移行カウンタを使用しない。また、Ｓ１４０８からＳ１４１１は、第１の実施形態における図１３のＳ９０９からＳ９１２までの処理と同様なので、説明を省略する。

本実施形態では、Ｓ１４０３で信頼性が所定値βより悪い、すなわちデフォーカス方向が信頼できない状態において、デフォーカス量や信頼性の履歴を利用することで、より好適な制御を実現する。Ｓ１４０３で信頼性が所定値βより悪いときに進むＳ１４０５でカメラ制御部２１２（レンズ駆動速度設定部２１３）は所定期間継続して信頼性が所定値βより悪いかどうかを判断し、該当する場合はＳ１４０６へ、該当しない場合はＳ１４０９へ処理を進める。Ｓ１４０６でカメラ制御部２１２は、デフォーカス方向が所定期間にわたって一定方向を示しているかどうかを判断し、該当する場合はＳ１４０７へ処理を進め、該当しない場合はＳ１４０９へ処理を進める。Ｓ１４０７でカメラ制御部２１２は、駆動速度Ｃ（第５の駆動速度）を設定しＳ１４１０へ処理を進める。Ｓ１４０６でデフォーカス方向が一定な期間が所定期間に満たなかった場合に進むＳ１４０９でカメラ制御部２１２は、サーチ駆動フラグをオンにしてＳ１４１０へ処理を進める。

図１９において設定する駆動速度には以下の関係がある。
Ｚ＜Ａ＜Ｂ ≦ Ｃ＜Ｓ（Ｚが最も遅く、Ｓが最も速い）
本実施形態では、第１の実施形態に対し、駆動速度Ｃが増えている。
なお、Ｓ１４０７で設定する駆動速度Ｃは、Ｓ１４０４で設定する駆動速度Ｂと同等程度かそれよりも高くする。これは、Ｓ１４０７が実行させるのはデフォーカス量の信頼性が所定期間継続して低い状態であるため、主被写体のボケ度合いが大きい（合焦位置までのフォーカスレンズ移動距離が長い）と考えられるためである。

第１の実施形態では、デフォーカス量の方向の信頼性が信頼できない状態のとき、サーチ駆動移行カウンタを設けて、カウンタ値が所定値以上になるまでは駆動速度Ｚを設定した。そして、デフォーカス量の信頼性が低いという判定回数であるカウンタ値が所定値以上になったらＳ９０９でサーチ駆動フラグをオンにし、サーチ駆動への切り替えを決定した。これに対し本実施形態では、サーチ駆動移行カウンタではなく、信頼性及びデフォーカス量の履歴を基にサーチ駆動への移行を判断する。Ｓ１４０５でカメラ制御部２１２は、信頼性が所定値βより悪いとの判定が、所定期間連続するまでは、Ｓ１４０９で駆動速度Ｚを設定する。そして、信頼性が所定期間連続して所定値βより悪いと判定されると、カメラ制御部２１２はＳ１４０６でサーチ駆動への移行要否を判断する。

Ｓ１４０６は本実施形態の特徴的な部分であり、Ｓ１４０５で信頼性が継続して閾値βより悪いと判断した場合でも、デフォーカス量がある程度信用できそうであればサーチ駆動へ切り替えせずに、デフォーカス量に基づく、駆動速度Ｃでの駆動を行う。これは例えば以下の理由による。
・サーチ駆動は品位が悪く、また合焦までに時間がかかるため、出来るだけデフォーカス量を使用して駆動したい
・信頼性の閾値として、厳密にデフォーカス方向が信頼できるかどうかを切り分けるのは被写体の条件やカメラパラメータ等に左右されるため困難

すなわち、閾値βより信頼性が悪い場合でもデフォーカス方向が信用できる場合があり、その場合はデフォーカス量を信じて駆動をさせるのが狙いである。所定期間連続して信頼性が悪いと判断されるものの、デフォーカス方向がその間一定方向を示しているようであれば、デフォーカス方向は信用できると判定する。所定期間連続して信頼性が悪く、かつデフォーカス方向（デフォーカス量の符号）も一定しないようであれば、やはりデフォーカス量は信頼できないと判断し、サーチ駆動に移行する。このように制御することで、信頼性が閾値βより悪い場合でもデフォーカス方向を信じてレンズを駆動させる機会を増やすことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、デフォーカス量に基づく駆動方法から、デフォーカス量に基づかない駆動方法への切り替え判定を、デフォーカス量の過去の履歴を用いて判定するようにした。そのため、デフォーカス量に基づかないフォーカスレンズの駆動方法に切り替えるべき状態をより精度良く検出でき、結果として合焦速度の速いデフォーカス量に基づく駆動がより多く実施可能となるため、第１の実施形態の効果に加え、合焦時間が短縮できる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態に加え、駆動速度を決定するための閾値を、焦点検出領域の像高に応じて補正すること、また駆動速度を絞り情報に基づいて補正することを特徴とする。

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。
また第１の実施形態で図３、４、５、６、１１、１２、１５、１６、１７のフローチャートを用いて説明したカメラ本体２０の動作は、本実施形態においても同様であるため説明を省略する。

本実施形態において図１２のＳ８０４で行うレンズ駆動設定について図２０のフローチャートを用いて説明する。
図２０のＳ２４０３からＳ２４１４の処理は、図１３におけるＳ９０１からＳ９１２の処理と同様なので説明を省略する。
Ｓ２４０１でカメラ制御部２１２は、Ｓ６０７で設定した画面内の焦点検出領域の像高が所定値より高いかどうかを判断し、高い場合はＳ２４０２へ、所定値以下の場合はＳ２４０３へ処理を進める。Ｓ２４０２でカメラ制御部２１２はＳ２４０３、Ｓ２４０６で用いる信頼性の閾値α、βを、通常時（Ｓ２４０１で像高が所定値以下の場合に用いる値）よりも大きい値（より悪い信頼性を表す値）を設定し、Ｓ２４０３へ処理を進める。

撮像面位相差検出方式の特性として、像信号Ａ、Ｂを取得する瞳Ａ、Ｂに強度差があることを先述したが、瞳Ａ、Ｂに入射する光量の差は、像高が高くなるほど大きくなるため、瞳強度差は像高が高くなるほど大きくなるという特徴がある。すなわち像高が高くなるほど、像信号Ａ、Ｂの２像一致度や急峻性等の信頼性が悪く算出される傾向がある。設定するフォーカスレンズの駆動速度を決定するための信頼性の閾値を一定とした場合、像高が高い位置で検出されたデフォーカス量ほど信頼性が低くなってしまう。そのため、場所による差を抑制するため、焦点検出領域の像高が処理値よりも高い場合は、フォーカスレンズの駆動速度を決定するための信頼性の閾値を、通常より低い信頼性に対応する値に変更（補正）する。

Ｓ２４１３又はＳ２４１４から進むＳ２４１５でカメラ制御部２１２は、レンズ制御部１０６を介して得た絞り１０２の情報を基に、Ｓ２４０５、Ｓ２４０８、Ｓ２４１２、Ｓ２３１４のいずれかで設定した駆動速度にゲインを掛けてレンズ駆動設定処理を終了する。具体的には、本実施形態においては、第１の絞り値の場合よりも、第１の絞り値より開放側の第２の絞り値の場合の方が大きな値となるようにゲインを適用する。特に、絞りが開放側であるほど大きく、小絞り側であるほど小さいゲインを適用する。これは、撮像面位相差検出方式では、図６におけるＳ６０４で算出するピントずれ量からＳ６０６で算出するデフォーカス量に変換するための換算係数が、絞り値が大きいほど大きくなる、即ち小絞り側ほどデフォーカス量の精度が悪化する特徴があるからである。従って、小絞りである場合ほど、高速でフォーカスレンズを駆動させたときに被写体の合焦点を通り過ぎてオーバーシュートが発生しやすくなったり、ハンチングが目立ちやすくなったりする。そのため、小絞り側ほど駆動速度を低くしてフォーカシングすることでオーバーシュートを抑えて品位を良くする。また開放側であるほど、主被写体変化があった場合にボケが目立ちやすいため、より高い速度で駆動したい機会が増える点も理由の一つである。

以上説明したように、本実施形態では、撮像面位相差検出方式によるＡＦを行う焦点検出領域の像高の高さに応じて、フォーカスレンズの駆動速度を決定するための信頼性の閾値を変更する。これによって、焦点検出領域の像高によるフォーカスレンズ駆動速度の差を抑制することができる。また、絞り値によって駆動速度を可変することで、ボケが目立ちやすい開放側ではより早く合焦させることができ、オーバーシュートが発生しやすい小絞り側ではオーバーシュートの発生を抑制することができる。

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）
なお、上述の実施形態では、説明及び理解を容易にするため、信頼性に応じて設定される駆動速度などの段階数を２としたが、信頼性と駆動速度との関係をよりきめ細かく設定し、段階数を３以上とすることも可能である。段階数を増やすことにより、例えば、図１４（ｂ）に示したように、駆動速度の変化を滑らかに制御することができる。これらのことは、デフォーカス量に基づいた駆動時だけでなく、サーチ駆動時における駆動速度にも適用することができる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、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

位相差検出方式の自動焦点調節に用いる像信号を生成可能な撮像素子と、
前記像信号に基づいて、デフォーカス量を検出する検出手段と、
前記デフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記デフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する第１のモードにおいて、前記制御手段は、前記デフォーカス量の信頼性が第１のレベルであれば第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、当該信頼性が前記第１のレベルよりも高い第２のレベルであれば前記第１の速度よりも小さい第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように制御することを特徴とする焦点調節装置。
前記制御手段は、前記信頼性が所定の信頼性よりも高い場合、前記第１のモードで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に記載の焦点調節装置。
前記所定の信頼性は、デフォーカス方向について信頼できる信頼性であることを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
前記第１のモードにおいて、前記制御手段は、前記信頼性が高いほど前記フォーカスレンズの駆動速度を小さくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
前記信頼性が前記所定の信頼性より高くない場合、前記制御手段は、前記第２の速度よりも小さい第３の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように制御することを特徴とする請求項２または３に記載の焦点調節装置。
前記第３の速度が設定される場合とは、前記フォーカスレンズを停止させる場合を含むことを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
所定期間継続して前記信頼性が前記所定の信頼性より高くない場合、前記制御手段は、前記フォーカスレンズを所定量ずつ駆動するサーチ駆動により前記フォーカスレンズの駆動を制御する第２のモードに切り替えて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６に記載の焦点調節装置。
前記第２のモードにおいて、前記制御手段は、前記像信号から算出されたデフォーカス量を用いずに、前記第１の速度よりも大きい第４の速度で前記フォーカスレンズを駆動するよう制御することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
前記第２のモードにおいて、前記制御手段は、前記信頼性が前記所定の信頼性より高くなるまで、前記第２のモードで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７または８に記載の焦点調節装置。
前記所定期間継続して前記信頼性が前記所定の信頼性より高くない場合、前記所定期間において前記像信号に基づくデフォーカス方向が一定であれば、前記制御手段は、前記第１のモードで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７乃至９のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
前記所定期間継続して前記信頼性が前記所定の信頼性より高くない場合、前記制御手段は、前記所定期間において前記像信号に基づくデフォーカス方向が一定であれば、前記第１の速度よりも大きな第５の速度で前記フォーカスレンズを駆動するよう制御することを特徴とする請求項１０に記載の焦点調節装置。
前記制御手段は、前記フォーカスレンズの駆動速度を絞り値に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
前記絞り値が第１の値の場合の前記フォーカスレンズの駆動速度よりも、前記絞り値が前記第１の値より開放側の第２の値の場合の前記フォーカスレンズの駆動速度の方が大きいことを特徴とする請求項１２に記載の焦点調節装置。
前記検出手段は、前記撮像素子が有する画素のうち、焦点検出領域に含まれる画素から得られる前記像信号に基づいて前記デフォーカス量を検出し、
前記制御手段は、前記焦点検出領域の像高に応じて、前記所定の信頼性のレベルを変更することを特徴とする請求項２乃至３および５乃至１３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
前記制御手段は、前記焦点検出領域の像高が高いほど、前記所定の信頼性のレベルを低く設定することを特徴とする請求項１４に記載の焦点調節装置。
動画撮影を行う場合、前記制御手段は、前記第１のモードにおいて、前記信頼性が前記第１のレベルであれば前記第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、当該信頼性が前記第２のレベルであれば前記第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動するよう制御することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備える撮像装置であって、
前記撮像素子は画像信号を生成することを特徴とする撮像装置。
位相差検出方式の自動焦点調節に用いる像信号を生成可能な撮像素子を有する焦点調節装置の制御方法であって、
前記像信号に基づいて、デフォーカス量を検出する検出工程と、
前記デフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御する制御工程とを有し、
前記デフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズが駆動されるように前記フォーカスレンズの駆動を制御する第１のモードにおいて、前記制御工程では、前記デフォーカス量の信頼性が第１のレベルであれば第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、当該信頼性が前記第１のレベルよりも高い第２のレベルであれば前記第１の速度よりも小さい第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動する制御することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。