WO2017209252A1 - 撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラム - Google Patents

撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラム Download PDF

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内田　亮宏
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富士フイルム株式会社
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    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, a focus control method, and a focus control program.
  • an imaging device such as a digital still camera, a digital video camera, or a smartphone with an increase in resolution of an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. Demand is rising rapidly. Note that an information device having the above imaging function is referred to as an imaging device.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • These imaging apparatuses employ a contrast AF (Auto Focus) method or a phase difference AF method as a focusing control method for focusing on a main subject.
  • a contrast AF Auto Focus
  • a phase difference AF method as a focusing control method for focusing on a main subject.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe an imaging apparatus that performs focusing control by a contrast AF method.
  • Patent Document 3 describes an imaging apparatus that shifts to focus control using a contrast AF method when a defocus amount calculated using a phase difference AF method is less than or equal to a threshold value.
  • Patent Document 4 describes an imaging apparatus that performs focus control by the phase difference AF method until the subject enters the depth of field, and then shifts to focus control by the contrast AF method.
  • Patent Document 5 discloses a mode for performing focus control by the phase difference AF method, a mode for selectively performing focus control combining the phase difference AF method and the contrast AF method, and focus control by the contrast AF method, An image pickup apparatus capable of setting is described.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-215482 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-149540 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-041075 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-350188 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-179029
  • phase difference AF method and the contrast AF method have advantages and disadvantages, focusing accuracy can be improved by using the phase difference AF method and the contrast AF method separately.
  • the imaging apparatus described in Patent Document 5 is high-speed when a mode for selectively performing focus control using the contrast AF method and focus control combining the contrast AF method and the phase difference AF method is set. In an imaging scene that keeps focusing on a moving subject, focusing accuracy decreases. In addition, when the mode for performing the focus control by the phase difference AF method is set, the focus accuracy decreases when the subject that is not good at the phase difference AF method is imaged.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging device, a focus control method, and a focus control program capable of realizing high-speed and high-precision focus control. To do.
  • An imaging device detects a signal corresponding to one of a pair of light beams that have passed through different portions of a pupil region of the imaging optical system and an imaging element that captures an object through an imaging optical system including a focus lens.
  • the signal detection unit, the second signal detection unit for detecting a signal corresponding to the other of the pair of light beams, and the focus control for driving the focus lens to focus on the main subject is continuously performed a plurality of times.
  • focusing control by the phase difference AF method using the correlation calculation result of the detection signal of the first signal detection unit and the detection signal of the second signal detection unit, and imaging captured by the imaging element An in-focus control unit that selectively performs in-focus control using a contrast AF method that uses the contrast of an image, and the in-focus control unit performs in-focus by the phase difference AF method. If the state in which the reliability of the focus control by the phase difference AF method is not more than a threshold value continues N times while N is an arbitrary natural number of 2 or more during continuous control, the contrast AF method Is used to perform focusing control.
  • the focus control method of the present invention provides a pupil region of the imaging optical system when the focus lens of the imaging optical system including the focus lens is driven to perform focusing control to focus on a main subject a plurality of times.
  • the detection signal of the first signal detection unit that detects a signal corresponding to one of the pair of light beams that have passed through different parts of the pair and the detection before the second signal detection unit that detects a signal corresponding to the other of the pair of light beams Focus control by the phase difference AF method using the result of signal correlation calculation and focus control by the contrast AF method using the contrast of the captured image captured by the image sensor that captures the subject through the imaging optical system.
  • the focus control program provides a pupil region of the imaging optical system when the focus lens of the imaging optical system including the focus lens is driven to perform focusing control to focus on a main subject a plurality of times.
  • the detection signal of the first signal detection unit that detects a signal corresponding to one of the pair of light beams that have passed through different parts of the pair and the detection before the second signal detection unit that detects a signal corresponding to the other of the pair of light beams Focus control by the phase difference AF method using the result of signal correlation calculation and focus control by the contrast AF method using the contrast of the captured image captured by the image sensor that captures the subject through the imaging optical system.
  • a focusing control program for causing a computer to execute a focusing control step for selectively performing any one of the above-described phase differences.
  • N is continued N times as an arbitrary natural number of 2 or more while the focus control by the F method is continuously performed. Performs focus control by the contrast AF method.
  • an imaging apparatus a focus control method, and a focus control program that can realize high-speed and high-precision focus control.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera that is an embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration of an image sensor 5 mounted on the digital camera illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of one AF area 53 shown in FIG. 2. It is the figure which showed the pixel for a phase difference detection which comprises the arbitrary pair rows shown in FIG. It is a figure showing the section composition of pixel 52A for phase contrast detection. It is a figure which shows the structure which made all the pixels contained in the image pick-up element 5 an imaging pixel, and divided
  • 3 is a flowchart for explaining an operation in a continuous AF mode of the digital camera shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a modification example of the operation of the digital camera shown in FIG. 1 in the continuous AF mode. It is a schematic diagram for demonstrating another example of a setting of a contrast AF area. It is a schematic diagram for demonstrating another example of a setting of a contrast AF area. It is a figure which shows the modification of the digital camera shown in FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the digital camera shown in FIG. 12 in the continuous AF mode. It is a schematic diagram for demonstrating the example of a setting of the contrast AF area of the digital camera shown in FIG.
  • FIG. 200 It is a schematic diagram for demonstrating the example of a setting of the contrast AF area of the digital camera shown in FIG.
  • the external appearance of the smart phone 200 which is one Embodiment of the imaging device of this invention is shown.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a digital camera which is an embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
  • the digital camera shown in FIG. 1 includes a lens device 40 having an imaging lens 1, an aperture 2, a lens control unit 4, a lens driving unit 8, and an aperture driving unit 9.
  • the lens device 40 may be detachable from the digital camera body, or may be fixed to the digital camera body.
  • the imaging lens 1 and the diaphragm 2 constitute an imaging optical system, and the imaging optical system includes at least a focus lens.
  • This focus lens is a lens for adjusting the focal position of the imaging optical system, and is composed of a single lens or a plurality of lenses. The focus position is adjusted by moving the focus lens in the optical axis direction of the imaging optical system.
  • a liquid lens capable of changing the focal position by variably controlling the curved surface of the lens may be used.
  • the lens control unit 4 of the lens device 40 is configured to be able to communicate with the system control unit 11 of the digital camera body by wire or wirelessly.
  • the lens control unit 4 drives the focus lens included in the imaging lens 1 through the lens driving unit 8 or drives the diaphragm 2 through the diaphragm driving unit 9 according to a command from the system control unit 11. .
  • the digital camera body includes an image sensor 5 such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor that images a subject through an imaging optical system, and an analog signal that performs analog signal processing such as correlated double sampling connected to the output of the image sensor 5.
  • the analog signal processing unit 6, the analog-digital conversion circuit 7, and the image sensor driving unit 10 are controlled by the system control unit 11.
  • the system control unit 11 drives the image sensor 5 through the image sensor driving unit 10 and outputs a subject image captured through the imaging optical system as a captured image signal.
  • An instruction signal from the user is input to the system control unit 11 through the operation unit 14.
  • the system control unit 11 includes various processors and a memory such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).
  • a RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • programmable logic which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing, such as a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array), which are general-purpose processors that execute programs and perform various processes Examples include a dedicated electrical circuit that is a processor having a circuit configuration that is specifically designed to execute a specific process such as a device (Programmable Logic Device: PLD) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • PLD Programmable Logic Device
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the structures of these various processors are electric circuits in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
  • the system control unit 11 may be configured by one of various types of processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a combination of a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). May be.
  • the system control unit 11 implements each function described later by executing a program including a focusing control program stored in a built-in ROM.
  • the electric control system of this digital camera performs signal processing on the captured image signal output from the main memory 16, the memory control unit 15 connected to the main memory 16, and the analog-digital conversion circuit 7.
  • a digital signal processing unit 17 that generates data
  • a contrast AF processing unit 18 that determines a focus position by a contrast AF method
  • a phase difference AF processing unit 19 that calculates a defocus amount by a phase difference AF method
  • a detachable An external memory control unit 20 to which a recording medium 21 is connected, and a display control unit 22 to which a display unit 23 mounted on the back of the camera or the like is connected.
  • the memory control unit 15, digital signal processing unit 17, contrast AF processing unit 18, phase difference AF processing unit 19, external memory control unit 20, and display control unit 22 are connected to each other by a control bus 24 and a data bus 25. It is controlled by a command from the system control unit 11.
  • the contrast AF processing unit 18 and the phase difference AF processing unit 19 are functional blocks formed by the processor of the system control unit 11 executing a focusing control program and cooperating with various types of hard air.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the configuration of the image sensor 5 mounted on the digital camera shown in FIG.
  • the imaging element 5 has a light receiving surface 50 on which a large number of pixels arranged in a two-dimensional manner are arranged in a row direction X and a column direction Y orthogonal to the row direction X.
  • the light receiving surface 50 has 63 focus detection areas (hereinafter referred to as AF areas) 53 that are areas to be focused (areas on which subject images to be focused are formed). Is provided.
  • AF areas focus detection areas
  • one or a plurality of consecutively arranged AF areas 53 shown in FIG. 2 are selected, and the object captured by the selected AF area 53 is focused. In-focus control is performed.
  • the AF area 53 is an area including imaging pixels and phase difference detection pixels as pixels. Only the imaging pixels are arranged on the light receiving surface 50 excluding the AF area 53.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of one AF area 53 shown in FIG.
  • pixels 51 are two-dimensionally arranged.
  • Each pixel 51 includes a photoelectric conversion unit such as a photodiode and a color filter formed above the photoelectric conversion unit.
  • Each pixel 51 may be configured to perform spectroscopy using a photodiode structure without using a color filter.
  • the letter “R” is attached to the pixel 51 (R pixel 51) including the color filter (R filter) that transmits red light.
  • the letter “G” is attached to the pixel 51 (G pixel 51) including the color filter (G filter) that transmits green light.
  • the letter “B” is attached to the pixel 51 (B pixel 51) including the color filter (B filter) that transmits blue light.
  • the color filter array is a Bayer array over the entire light receiving surface 50.
  • phase difference detection pixels 52A and 52B In the AF area 53, part of the G pixel 51 (the shaded pixels in FIG. 3) are phase difference detection pixels 52A and 52B.
  • each G pixel 51 in an arbitrary pixel row among the pixel rows including the R pixel 51 and the G pixel 51 is a phase difference detection pixel 52 ⁇ / b> A.
  • the G pixel 51 of the same color closest to the direction Y is the phase difference detection pixel 52B.
  • phase difference detection pixel 52A and a phase difference detection pixel 52B of the same color closest to the column direction Y form a pair.
  • phase difference detection pixels 52A in the third pixel row from the top in FIG. 3 and the phase difference detection pixels 52B in the fifth pixel row from the top in FIG. 3 are arranged in the row direction X.
  • a pair row PL1 constituted by a plurality of pairs is formed.
  • phase difference detection pixels 52A in the seventh pixel row from the top in FIG. 3 and the phase difference detection pixels 52B in the ninth pixel row from the top in FIG. A pair row PL2 composed of a plurality of pairs is formed.
  • phase difference detection pixels 52A in the eleventh pixel row from the top in FIG. 3 and the phase difference detection pixels 52B in the thirteenth pixel row from the top in FIG. A pair row PL3 composed of a plurality of pairs is formed.
  • a plurality of pair rows are arranged in the column direction Y.
  • FIG. 4 is a diagram showing the phase difference detection pixels constituting any pair row shown in FIG.
  • the phase difference detection pixel 52A is a first signal detection unit that receives a light beam that has passed through one divided region of the pupil region of the imaging lens 1 divided into two in the row direction X and detects a signal corresponding to the amount of received light. is there.
  • the phase difference detection pixel 52B is a second signal detection unit that receives the light beam that has passed through the other divided region of the pupil region and detects a signal corresponding to the amount of received light.
  • the plurality of pixels 51 other than the phase difference detection pixels 52A and 52B are imaging pixels.
  • the imaging pixel receives a light beam that has passed through both of the two divided regions of the pupil region of the imaging lens 1 and detects a signal corresponding to the amount of received light.
  • a light shielding film is provided above the photoelectric conversion unit of each pixel 51, and an opening that defines a light receiving area of the photoelectric conversion unit is formed in the light shielding film.
  • the center of the aperture of the imaging pixel coincides with the center of the photoelectric conversion unit of the imaging pixel.
  • the center of the opening (outlined portion in FIG. 4) of the phase difference detection pixel 52A is eccentric to the right side with respect to the center of the photoelectric conversion unit of the phase difference detection pixel 52A.
  • the center of the opening (outlined portion in FIG. 4) of the phase difference detection pixel 52B is decentered to the left with respect to the center of the photoelectric conversion unit of the phase difference detection pixel 52B.
  • FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the phase difference detection pixel 52A. As shown in FIG. 5, in the phase difference detection pixel 52A, the opening c is eccentric to the right with respect to the photoelectric conversion unit PD.
  • each of these two pixel groups includes a pixel group including the phase difference detection pixels 52A constituting an arbitrary pair row and a pixel group including the phase difference detection pixels 52B constituting the pair row.
  • the phase difference in the row direction X in the image to be picked up can be detected.
  • the pixel configuration of the image sensor 5 is not limited to the configuration shown in FIGS.
  • all the pixels included in the imaging device 5 are imaging pixels, each imaging pixel is divided into two in the row direction X, one division is the phase difference detection pixel 52A, and the other division is The phase difference detection pixel 52B may be used.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration in which all the pixels 51 included in the image sensor 5 are imaging pixels, and each pixel 51 is divided into two.
  • the pixel 51 with R in the image sensor 5 is divided into two, and the divided two are used as a phase difference detection pixel r ⁇ b> 1 and a phase difference detection pixel r ⁇ b> 2, respectively.
  • the pixel 51 given G in the image pickup device 5 is divided into two, and the two divided parts are used as a phase difference detection pixel g1 and a phase difference detection pixel g2, respectively.
  • the pixel 51 with B in the image sensor 5 is divided into two, and the two divided parts are used as a phase difference detection pixel b1 and a phase difference detection pixel b2, respectively.
  • phase difference detection pixels r1, g1, and b1 are each a first signal detection unit
  • the phase difference detection pixels r2, g2, and b2 are each a second signal detection unit.
  • two phase difference detection pixels included in one pixel 51 constitute a pair.
  • the system control unit 11 selectively performs either focus control by the phase difference AF method or focus control by the contrast method.
  • the system control unit 11 constitutes a focusing control unit.
  • the phase difference AF processing unit 19 is responsive to an instruction from the system control unit 11 to select one or a plurality of AF areas 53 (hereinafter referred to as phase difference AF areas) selected from among 63 AF areas 53 by a user operation or the like. ) Is used to calculate a phase difference, which is a relative positional deviation amount between the two images formed by the pair of light beams, using the detection signal group read from the phase difference detection pixel 52A and the phase difference detection pixel 52B. To do.
  • the phase difference AF area constitutes a second subject area.
  • the phase difference AF processing unit 19 determines the focus adjustment state of the imaging lens 1, here the amount away from the in-focus state and the direction away from the in-focus state, that is, the defocus amount. Ask.
  • the system control unit 11 drives the focus lens based on the defocus amount, thereby performing focus control by the phase difference AF method using the result of the correlation calculation.
  • the contrast AF processing unit 18 analyzes a captured image captured by the image sensor 5 and determines a focus position of the imaging lens 1 by a contrast AF method.
  • the contrast AF processing unit 18 obtains the contrast (brightness / darkness difference) of the captured image obtained for each moved position (a plurality of positions) while moving the focus lens position of the imaging lens 1 under the control of the system control unit 11. Then, the focus lens position where the contrast is maximized is determined as the focus position.
  • the system control unit 11 drives the focus lens based on the focus position determined by the contrast AF processing unit 18 to perform focus control by the contrast AF method using the contrast of the captured image.
  • the digital camera configured as described above is equipped with a continuous AF mode in which focus control for focusing on a main subject is performed a plurality of times in succession.
  • the operation of the digital camera in the continuous AF mode will be described below.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the digital camera shown in FIG. 1 in the continuous AF mode.
  • the user of the digital camera operates the operation unit 14 in a state where any one of the 63 AF areas 53 (hereinafter referred to as one AF area 53) is selected, and gives an instruction to perform AF. Done.
  • the phase difference AF processing unit 19 calculates the average value of the detection signals of the phase difference detection pixels 52A having the same position in the row direction X included in all pair rows included in the phase difference AF area.
  • the correlation value is calculated by calculating the correlation value between the average values of the detection signals of the phase difference detection pixels 52B having the same position in the row direction X included in all the pair rows, and the phase difference is calculated based on the correlation value.
  • the defocus amount is calculated based on the phase difference (step S1).
  • the system control unit 11 determines the reliability of the defocus amount calculated in step S1, that is, the reliability of focus control by the phase difference AF method (step S2).
  • the vertical axis is the correlation value calculated in step S1
  • the horizontal axis is the shift amount in the row direction X of the two detection signal groups for which the correlation value is obtained
  • the system control unit 11 performs focusing control by the phase difference AF method when only one minimum point exists in the above graph and the correlation value at the minimum point is lower than a predetermined value. Is determined to exceed the threshold value TH.
  • Other known methods can be adopted as the reliability determination method.
  • the system control unit 11 drives the focus lens based on the defocus amount calculated in step S1 (performs focus control using the phase difference AF method), and moves the focus lens to the focus position (step S4). ).
  • the system control unit 11 returns the processing to step S1 after completing the focus control by the phase difference AF method, and shifts to the operation for the next AF.
  • step S2 determines that the reliability of focus control by the phase difference AF method is equal to or less than the threshold value TH (step S2: NO)
  • the system control unit 11 increases the count value of the built-in counter by one (step S5). Thereafter, it is determined whether or not the count value has reached N (step S6).
  • N is an arbitrary natural number of 2 or more.
  • the system control unit 11 performs the process of step S4 when the count value has not reached N (step S6: NO).
  • step S6 If the count value has reached N (step S6: YES), the system control unit 11 performs focusing on the subject when performing focus control using the contrast AF method based on the phase difference AF area.
  • a contrast AF area which is an area on which is formed, is set (step S7).
  • the contrast AF area constitutes the first subject area.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a setting example of the contrast AF area.
  • phase difference AF area is an AF area 53 (enclosed by a thick frame in the figure) at the center of the 63 AF areas 53 as shown in FIG. 8A, for example.
  • the system control unit 11 in step S7 as shown in FIG. 8B, the center AF area 53 and the eight AF areas 53 around the AF area 53 (in the broken line frame in the figure).
  • An area surrounded by the nine AF areas 53 (the area including the nine AF areas 53 and the gap between the nine AF areas 53) is set as a contrast AF area.
  • the contrast AF area may be any area that includes the phase difference AF area and is larger than the phase difference AF area, and is not limited to the setting example shown in FIG.
  • the contrast AF processing unit 18 determines the focus position based on the contrast of the captured image captured by the contrast AF area. Then, the system control unit 11 moves the focus lens to this focus position and performs focus control by the contrast AF method (step S8).
  • the system control unit 11 After performing the focus control by the contrast AF method, the system control unit 11 resets the setting of the contrast AF area and the count value of the built-in counter (step S9), and then returns to step S1 to perform the next process. The operation proceeds to AF operation.
  • the focus control by the phase difference AF method is continuously performed. For this reason, it is possible to continue focusing even on a subject moving at high speed.
  • the focus control by the phase difference AF method is continuously performed.
  • the alignment by the contrast AF method is performed. Focus control is performed for the first time.
  • the focus control by the contrast AF method is performed for the first time when the reliability of the focus control by the phase difference AF method is low for a certain period of time. Balance can be maintained.
  • the value of N is set to about 10 to 15.
  • N may be configured such that an arbitrary value can be set by the user via the operation unit 14. According to this configuration, it is possible to perform continuous AF according to the user's preference.
  • the probability that the focus control by the phase difference AF method is performed is higher than the probability that the focus control by the contrast AF method is performed. For this reason, power consumption can be reduced.
  • the contrast AF when performing the focus control by the contrast AF method, the contrast AF larger than the phase difference AF area used when performing the focus control by the phase difference AF method. An area is set.
  • the system control unit 11 uniquely determines the focus position without performing focus control by the contrast AF method. The process of enlarging the contrast AF area and determining the in-focus position is repeated until it is done.
  • the system control unit 11 may return the process to step S1 by moving the focus lens to the in-focus position when the in-focus position is uniquely determined. In this way, the focusing accuracy can be improved.
  • step S7 is not essential. In this case, if the determination in step S6 is YES, the process in step S8 is performed. In step S8, the contrast AF processing unit 18 is based on the contrast of the captured image captured by the phase difference AF area. What is necessary is just to determine a focus position.
  • system control unit 11 may variably control the number N described above.
  • the digital camera shown in FIG. 1 assumes a first mode (e.g., a mode assuming imaging of a running train or car) assuming that the same subject is imaged with a long time in focus, and a focus. It is assumed that a second mode (for example, a mode assuming imaging of a sports landscape such as a ball game performed by a large number of people) can be set assuming that the subject to be matched is frequently switched and imaged.
  • a first mode e.g., a mode assuming imaging of a running train or car
  • a second mode for example, a mode assuming imaging of a sports landscape such as a ball game performed by a large number of people
  • the system control unit 11 makes the value of N when set to the first mode larger than the value of N when set to the second mode.
  • the value of N can be reduced to facilitate the focus control by the contrast AF method, thereby improving the captured image quality.
  • the value of N is increased so that the focus control by the phase difference AF method is easily performed, so that the subject that moves at high speed is focused with high accuracy. And the quality of the captured image can be improved.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a modified example of the operation of the digital camera shown in FIG. 1 in the continuous AF mode. In FIG. 9, the same processing as that shown in FIG.
  • the system control part 11 performs the process of step S10, when determination of step S6 is NO.
  • step S10 the system control unit 11 calculates the elapsed time from the time when the count value becomes 1 (the time when the reliability of the focusing control by the phase difference AF method becomes equal to or less than the threshold value TH) to the present time. It is determined whether the elapsed time has reached a time threshold.
  • step S10 NO
  • the system control unit 11 determines that the elapsed time has not reached the time threshold (step S10: NO)
  • the system control unit 11 performs the process of step S4.
  • step S10 determines that the elapsed time has reached the time threshold value (step S10: YES)
  • the system control unit 11 performs the processing after step S7.
  • the reliability of the focus control by the phase difference AF method is not more than the threshold value TH, this reliability is initially less than or equal to the threshold value TH.
  • focusing control by the contrast AF method is performed.
  • the system controller 11 determines that the difference between the width in the row direction X of the contrast AF area and the width in the row direction X of the phase difference AF area is such that the width in the column direction Y of the contrast AF area and the column direction Y in the phase difference AF area. It is preferable to set the contrast AF area so as to be larger than the difference from the width.
  • the row direction X constitutes the first direction
  • the column direction Y constitutes the second direction
  • the width in any direction of the phase difference AF area is the sum of the plurality of AF areas 53 and the gaps between the plurality of AF areas 53. This refers to the width of this region in any direction.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining another setting example of the contrast AF area.
  • phase difference AF area is an AF area 53 (enclosed by a thick frame in the figure) at the center of 63 AF areas 53 as shown in FIG. 10A, for example.
  • step S7 of FIG. 7 or FIG. 9 the system control unit 11, as shown in FIG. 10B, the center AF area 53 and the two adjacent to the AF area 53 in the row direction X.
  • the system control unit 11 Surrounded by five AF areas 53 including an AF area 53 and four AF areas 53 (enclosed by a broken-line frame in the drawing) including the AF area 53 adjacent to each of the two AF areas 53.
  • the area is set as a contrast AF area.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining still another setting example of the contrast AF area.
  • phase difference AF area is an AF area 53 (enclosed by a thick frame in the figure) at the center of 63 AF areas 53 as shown in FIG. 11A, for example.
  • An area surrounded by 15 AF areas 53 including those enclosed by a broken line frame in the drawing is set as a contrast AF area.
  • the contrast AF area is set to a shape that is long in the row direction X in which the change in the subject distance is relatively small, so that the subject captured by the contrast AF area Therefore, it is possible to reduce the possibility of including a subject that is at a significantly different distance from the main subject. Therefore, it is possible to improve the accuracy of focusing control by the contrast AF method.
  • FIG. 12 is a diagram showing a modification of the digital camera shown in FIG.
  • the digital camera shown in FIG. 12 has the same configuration as that of FIG. 1 except that an acceleration sensor 26 is added.
  • the acceleration sensor 26 is, for example, a sensor that detects acceleration in the three-axis directions of the x-axis, y-axis, and z-axis, and can detect the direction of gravity based on the output signal of this sensor.
  • the system control unit 11 detects the direction of gravity based on the output signal of the acceleration sensor 26.
  • the system control unit 11 constitutes a detection unit.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the digital camera shown in FIG. 12 in the continuous AF mode.
  • FIG. 13 the same processes as those in FIG. 13
  • the system control unit 11 detects the direction of gravity based on the output signal of the acceleration sensor 26 (step S11).
  • the system control unit 11 sets a contrast AF area based on the detected gravity direction and the phase difference AF area (step S12).
  • the system control unit 11 determines the width of the contrast AF area in the row direction X and the phase difference AF area as illustrated in FIG.
  • the contrast AF area is set so that the difference between the width in the row direction X is greater than the difference between the width in the column direction Y of the contrast AF area and the width in the column direction Y of the phase difference AF area.
  • the row direction X constitutes the first direction and the column direction Y constitutes the second direction.
  • the system control unit 11 when the detected gravity direction is orthogonal to the column direction Y, the system control unit 11, as illustrated in FIG. 15, the width in the column direction Y of the contrast AF area and the column direction of the phase difference AF area.
  • the contrast AF area is set such that the difference between the width of Y and the width of the contrast AF area in the row direction X is greater than the difference between the width of the phase difference AF area in the row direction X.
  • the two directions being orthogonal to each other is not limited to the case where the angle formed by the two directions is completely 90 degrees, and this angle is approximately 90 degrees (for example, a range of 80 degrees to 100 degrees). Say state.
  • step S12 the processing after step S8 is performed.
  • the contrast AF area is set in accordance with the posture of the digital camera, so that the focus control by the contrast AF method can be performed in both the vertical shooting and the horizontal shooting.
  • the focusing accuracy can be improved.
  • step S10 is not essential.
  • step S10 is omitted, the process of step S4 is performed when the determination of step S6 is NO.
  • FIG. 16 shows an appearance of a smartphone 200 that is an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.
  • a smartphone 200 illustrated in FIG. 16 includes a flat housing 201, and a display input in which a display panel 202 as a display unit and an operation panel 203 as an input unit are integrated on one surface of the housing 201. Part 204 is provided.
  • Such a casing 201 includes a speaker 205, a microphone 206, an operation unit 207, and a camera unit 208.
  • the configuration of the housing 201 is not limited to this, and for example, a configuration in which the display unit and the input unit are independent may be employed, or a configuration having a folding structure and a slide mechanism may be employed.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the smartphone 200 shown in FIG.
  • the main components of the smartphone include a wireless communication unit 210, a display input unit 204, a call unit 211, an operation unit 207, a camera unit 208, a storage unit 212, and an external input / output unit. 213, a GPS (Global Positioning System) receiving unit 214, a motion sensor unit 215, a power supply unit 216, and a main control unit 220.
  • a wireless communication function for performing mobile wireless communication via a base station device BS (not shown) and a mobile communication network NW (not shown) is provided.
  • the wireless communication unit 210 performs wireless communication with the base station apparatus BS accommodated in the mobile communication network NW according to an instruction from the main control unit 220. Using this wireless communication, transmission and reception of various file data such as audio data and image data, e-mail data, and reception of Web data and streaming data are performed.
  • the display input unit 204 controls the main control unit 220 to display images (still images and moving images), character information, and the like to visually transmit information to the user and to detect user operations on the displayed information.
  • a so-called touch panel which includes a display panel 202 and an operation panel 203.
  • the display panel 202 uses an LCD (Liquid Crystal Display), an OELD (Organic Electro-Luminescence Display), or the like as a display device.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OELD Organic Electro-Luminescence Display
  • the operation panel 203 is a device that is placed so that an image displayed on the display surface of the display panel 202 is visible and detects one or more coordinates operated by a user's finger or stylus.
  • a detection signal generated due to the operation is output to the main control unit 220.
  • the main control unit 220 detects an operation position (coordinates) on the display panel 202 based on the received detection signal.
  • the display panel 202 and the operation panel 203 of the smartphone 200 illustrated as an embodiment of the imaging apparatus of the present invention integrally constitute a display input unit 204.
  • the arrangement 203 covers the display panel 202 completely.
  • the operation panel 203 may have a function of detecting a user operation even in an area outside the display panel 202.
  • the operation panel 203 includes a detection area (hereinafter referred to as a display area) for an overlapping portion that overlaps the display panel 202 and a detection area (hereinafter, a non-display area) for an outer edge portion that does not overlap the other display panel 202. May be included).
  • the size of the display area and the size of the display panel 202 may be completely matched, it is not always necessary to match the two.
  • the operation panel 203 may include two sensitive areas of the outer edge portion and the other inner portion.
  • the width of the outer edge portion is appropriately designed according to the size of the housing 201 and the like.
  • examples of the position detection method employed in the operation panel 203 include a matrix switch method, a resistance film method, a surface acoustic wave method, an infrared method, an electromagnetic induction method, a capacitance method, and the like. You can also
  • the call unit 211 includes a speaker 205 and a microphone 206, converts user's voice input through the microphone 206 into voice data that can be processed by the main control unit 220, and outputs the voice data to the main control unit 220. 210 or the audio data received by the external input / output unit 213 is decoded and output from the speaker 205.
  • the speaker 205 can be mounted on the same surface as the surface on which the display input unit 204 is provided, and the microphone 206 can be mounted on the side surface of the housing 201.
  • the operation unit 207 is a hardware key using a key switch or the like, and receives an instruction from the user.
  • the operation unit 207 is mounted on the side surface of the housing 201 of the smartphone 200 and is turned on when pressed with a finger or the like, and is turned off by a restoring force such as a spring when the finger is released. It is a push button type switch.
  • the storage unit 212 includes a control program and control data of the main control unit 220, application software, address data that associates the name and telephone number of a communication partner, transmitted / received e-mail data, Web data downloaded by Web browsing, The downloaded content data is stored, and streaming data and the like are temporarily stored.
  • the storage unit 212 includes an internal storage unit 217 built in the smartphone and an external storage unit 218 having an external memory slot that can be freely attached and detached.
  • Each of the internal storage unit 217 and the external storage unit 218 constituting the storage unit 212 includes a flash memory type (hard memory type), a hard disk type (hard disk type), a multimedia card micro type (multimedia card micro type), This is realized using a storage medium such as a card type memory (for example, MicroSD (registered trademark) memory), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • a flash memory type hard memory type
  • hard disk type hard disk type
  • multimedia card micro type multimedia card micro type
  • a storage medium such as a card type memory (for example, MicroSD (registered trademark) memory), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the external input / output unit 213 serves as an interface with all external devices connected to the smartphone 200, and communicates with other external devices (for example, universal serial bus (USB), IEEE 1394, etc.) or a network.
  • external devices for example, universal serial bus (USB), IEEE 1394, etc.
  • a network for example, Internet, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA) (registered trademark), UWB (Ultra Wideband) (registered trademark) ZigBee) (registered trademark, etc.) for direct or indirect connection.
  • an external device connected to the smartphone 200 for example, a wired / wireless headset, a wired / wireless external charger, a wired / wireless data port, a memory card (Memory card) connected via a card socket, or a SIM (Subscriber).
  • Identity Module Card / UIM (User Identity Module Card) card external audio / video equipment connected via audio / video I / O (Input / Output) terminal, external audio / video equipment connected wirelessly, yes / no
  • the external input / output unit 213 transmits data received from such an external device to each component inside the smartphone 200, or allows the data inside the smartphone 200 to be transmitted to the external device. Can do.
  • the GPS receiving unit 214 receives GPS signals transmitted from the GPS satellites ST1 to STn in accordance with instructions from the main control unit 220, executes a positioning calculation process based on the received plurality of GPS signals, A position consisting of longitude and altitude is detected.
  • the GPS receiving unit 214 can acquire position information from the wireless communication unit 210 or the external input / output unit 213 (for example, a wireless LAN), the GPS receiving unit 214 can also detect the position using the position information.
  • the motion sensor unit 215 includes, for example, a three-axis acceleration sensor, and detects the physical movement of the smartphone 200 in accordance with an instruction from the main control unit 220. By detecting the physical movement of the smartphone 200, the moving direction and acceleration of the smartphone 200 are detected. The detection result is output to the main control unit 220.
  • the power supply unit 216 supplies power stored in a battery (not shown) to each unit of the smartphone 200 in accordance with an instruction from the main control unit 220.
  • the main control unit 220 includes a microprocessor, operates according to a control program and control data stored in the storage unit 212, and controls each unit of the smartphone 200 in an integrated manner.
  • main control unit 220 includes a mobile communication control function for controlling each unit of the communication system and an application processing function in order to perform voice communication and data communication through the wireless communication unit 210.
  • the application processing function is realized by the main control unit 220 operating according to the application software stored in the storage unit 212.
  • Examples of the application processing function include an infrared communication function for controlling the external input / output unit 213 to perform data communication with the opposite device, an e-mail function for transmitting / receiving e-mails, and a web browsing function for browsing web pages. .
  • the main control unit 220 has an image processing function such as displaying video on the display input unit 204 based on image data (still image or moving image data) such as received data or downloaded streaming data.
  • the image processing function is a function in which the main control unit 220 decodes the image data, performs image processing on the decoding result, and displays an image on the display input unit 204.
  • the main control unit 220 executes display control for the display panel 202 and operation detection control for detecting a user operation through the operation unit 207 and the operation panel 203.
  • the main control unit 220 By executing the display control, the main control unit 220 displays an icon for starting application software, a software key such as a scroll bar, or a window for creating an e-mail.
  • scroll bar refers to a software key for accepting an instruction to move the display portion of a large image that does not fit in the display area of the display panel 202.
  • the main control unit 220 detects a user operation through the operation unit 207 or accepts an operation on the icon or an input of a character string in the input field of the window through the operation panel 203. Or a display image scroll request through a scroll bar.
  • the main control unit 220 causes the operation position with respect to the operation panel 203 to overlap with the display panel 202 (display area) or other outer edge part (non-display area) that does not overlap with the display panel 202.
  • a touch panel control function for controlling the sensitive area of the operation panel 203 and the display position of the software key.
  • the main control unit 220 can also detect a gesture operation on the operation panel 203 and execute a preset function in accordance with the detected gesture operation.
  • Gesture operation is not a conventional simple touch operation, but an operation that draws a trajectory with a finger or the like, designates a plurality of positions at the same time, or combines these to draw a trajectory for at least one of a plurality of positions. means.
  • the camera unit 208 includes configurations other than the external memory control unit 20, the recording medium 21, the display control unit 22, the display unit 23, and the operation unit 14 in the digital camera shown in FIG. 1 or FIG.
  • the captured image data generated by the camera unit 208 can be recorded in the storage unit 212 or output through the external input / output unit 213 or the wireless communication unit 210.
  • the camera unit 208 is mounted on the same surface as the display input unit 204, but the mounting position of the camera unit 208 is not limited thereto, and may be mounted on the back surface of the display input unit 204. .
  • the camera unit 208 can be used for various functions of the smartphone 200.
  • an image acquired by the camera unit 208 can be displayed on the display panel 202, or the image of the camera unit 208 can be used as one of operation inputs of the operation panel 203.
  • the position can also be detected with reference to an image from the camera unit 208.
  • the optical axis direction of the camera unit 208 of the smartphone 200 is determined without using the triaxial acceleration sensor or in combination with the triaxial acceleration sensor. It is also possible to determine the current usage environment.
  • the image from the camera unit 208 can also be used in the application software.
  • the position information acquired by the GPS receiver 214 to the image data of the still image or the moving image, the voice information acquired by the microphone 206 (the text information may be converted into voice information by the main control unit or the like), Posture information and the like acquired by the motion sensor unit 215 can be added and recorded in the storage unit 212, or can be output through the external input / output unit 213 and the wireless communication unit 210.
  • the system control unit 11 illustrated in FIG. 1 or 12 performs the above-described processing, thereby enabling high-quality imaging.
  • the case where the phase difference is detected in the row direction X is taken as an example, but the present invention can be similarly applied to the case where the phase difference is detected in the column direction Y.
  • An image sensor that images a subject through an imaging optical system including a focus lens, and a first signal detection unit that detects a signal corresponding to one of a pair of light beams that have passed through different portions of the pupil region of the imaging optical system And a second signal detection unit that detects a signal corresponding to the other of the pair of light fluxes, and a mode in which focus control for driving the focus lens to focus on the main subject is performed a plurality of times in succession.
  • Focus control by the phase difference AF method using the correlation calculation result of the detection signal of the first signal detection unit and the detection signal of the second signal detection unit, and the contrast of the captured image captured by the image sensor A focus control unit that selectively performs any of focus control using the contrast AF method, and the focus control unit continuously performs focus control using the phase difference AF method. If the state in which the reliability of the focus control by the phase difference AF method is not more than a threshold value continues N times with an arbitrary natural number of 2 or more, the focus control by the contrast AF method is performed.
  • the focusing control unit includes a width of the second subject area in a first direction and a width of the first subject area in the first direction.
  • An imaging device that makes the difference between the second subject area larger than the difference between the width in the second direction orthogonal to the first direction and the width in the second direction of the first subject area.
  • the imaging apparatus further including a detection unit that detects a gravitational direction, wherein the focusing control unit uses the direction orthogonal to the gravitational direction as the first direction.
  • An imaging device that sets a subject area.
  • focus control for focusing the main subject by driving the focus lens of the imaging optical system including the focus lens is performed a plurality of times in succession, it passes through different parts of the pupil region of the imaging optical system.
  • the result of correlation calculation of the detection signal of the first signal detection unit that detects a signal corresponding to one of the pair of light beams and the detection signal before the second signal detection unit that detects a signal corresponding to the other of the pair of light beams Focus control by phase difference AF method using the image pickup method and focus control by contrast AF method using the contrast of the captured image captured by the image sensor that captures the subject through the imaging optical system are selectively performed.
  • Focusing control method for performing focus control by the contrast AF method if the state control of reliability is equal to or less than the threshold value has continued N times N as two or more arbitrary natural number.
  • a focus control program for causing a computer to execute a focus control step to be performed, wherein the focus control step includes focus control by the phase difference AF method. If the state in which the focus control reliability by the phase difference AF method is not more than a threshold value continues N times while N is performed as an arbitrary natural number of 2 or more during continuous operation, the focusing by the contrast AF method is performed. Focus control program that performs focus control.
  • An image sensor that images a subject through an imaging optical system including a focus lens, and a first signal detection unit that detects a signal corresponding to one of a pair of light beams that have passed through different parts of the pupil region of the imaging optical system And a second signal detection unit that detects a signal corresponding to the other of the pair of light fluxes, and a mode in which focus control for driving the focus lens to focus on the main subject is performed a plurality of times in succession.
  • a processor that selectively performs focusing control using the contrast AF method, and the processor continuously performs focusing control using the phase difference AF method. If the state in which the reliability of the focus control by the phase difference AF method is not more than a threshold value continues N times while N is an arbitrary natural number of 2 or more, the focus control by the contrast AF method is performed.
  • the present invention is particularly convenient and effective when applied to a digital camera or the like.

Landscapes

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Abstract

高速かつ高精度の合焦制御を実現することのできる撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラムを提供する。デジタルカメラは、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂを含む画素を有し、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子５と、フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うモードにおいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御とコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行うシステム制御部１１とを備える。システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮ（Ｎは２以上の自然数）回続いた場合にはコントラストＡＦ方式による合焦制御を行う。

Description

撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラム
　本発明は、撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラムに関する。
　近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、又は、スマートフォン等の撮像機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。
　これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式又は位相差ＡＦ方式が採用されている。
　特許文献１及び特許文献２には、コントラストＡＦ方式によって合焦制御を行う撮像装置が記載されている。
　特許文献３には、位相差ＡＦ方式によって算出したデフォーカス量が閾値以下となった場合に、コントラストＡＦ方式による合焦制御に移行する撮像装置が記載されている。
　特許文献４には、被写体が被写界深度内に入るまでは位相差ＡＦ方式によって合焦制御を行い、その後、コントラストＡＦ方式による合焦制御に移行する撮像装置が記載されている。
　特許文献５には、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うモードと、位相差ＡＦ方式及びコントラストＡＦ方式を組み合わせた合焦制御とコントラストＡＦ方式による合焦制御とを選択的に行うモードと、を設定可能な撮像装置が記載されている。
日本国特開２０１１－２１５４８２号公報 日本国特開２０１４－１４９５４０号公報 日本国特開２０１３－０４１０７５号公報 日本国特開２００６－３５０１８８号公報 日本国特開２００７－１７９０２９号公報
　位相差ＡＦ方式とコントラストＡＦ方式には一長一短があるため、位相差ＡＦ方式とコントラストＡＦ方式を使い分けることで、合焦精度を向上させることができる。
　特許文献１、２に記載の撮像装置は、コントラストＡＦ方式のみで合焦制御を行うため、コントラストＡＦ方式が苦手とする被写体を撮像する場合には合焦精度が低下する。また、高速で動く被写体に合焦し続けるような場合には向かない。
　特許文献３、４に記載の撮像装置は、位相差ＡＦ方式とコントラストＡＦ方式とを組み合わせて合焦制御を行うため、位相差ＡＦ方式のみで合焦制御を行う場合と比較すると、ＡＦ完了までの時間が長くなる。このため、高速で動く被写体に合焦し続けるような場合には向かない。
　特許文献５に記載の撮像装置は、コントラストＡＦ方式による合焦制御と、コントラストＡＦ方式及び位相差ＡＦ方式を組み合わせた合焦制御とを選択的に行うモードが設定された場合には、高速で動く被写体に合焦し続ける撮像シーンでは合焦精度が低下する。また、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行うモードが設定された場合には、位相差ＡＦ方式が苦手とする被写体を撮像する場合に合焦精度が低下する。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高速かつ高精度の合焦制御を実現することのできる撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラムを提供することを目的とする。
　本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うモードにおいて、上記第１の信号検出部の検出信号及び上記第２の信号検出部の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御部と、を備え、上記合焦制御部は、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うものである。
　本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップを備え、上記合焦制御ステップでは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うものである。
　本発明の合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップをコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、上記合焦制御ステップでは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うものである。
　本発明によれば、高速かつ高精度の合焦制御を実現することのできる撮像装置、合焦制御方法、及び、合焦制御プログラムを提供することができる。
本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。 図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の構成を示す平面模式図である。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。 図３に示す任意のペア行を構成する位相差検出用画素を示した図である。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。 撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素とし、各撮像用画素を２つに分割した構成を示す図である。 図１に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作を説明するためのフローチャートである。 コントラストＡＦエリアの設定例を説明するための模式図である。 図１に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。 コントラストＡＦエリアの別の設定例を説明するための模式図である。 コントラストＡＦエリアの更に別の設定例を説明するための模式図である。 図１に示すデジタルカメラの変形例を示す図である。 図１２に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作を説明するためのフローチャートである。 図１２に示すデジタルカメラのコントラストＡＦエリアの設定例を説明するための模式図である。 図１２に示すデジタルカメラのコントラストＡＦエリアの設定例を説明するための模式図である。 本発明の撮像装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。 図１６に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
　図１に示すデジタルカメラは、撮像レンズ１と、絞り２と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。
　本実施形態において、レンズ装置４０は、デジタルカメラ本体に着脱可能であってもよいし、デジタルカメラ本体に固定されたものであってもよい。
　撮像レンズ１と絞り２は撮像光学系を構成し、撮像光学系はフォーカスレンズを少なくとも含む。このフォーカスレンズは、撮像光学系の焦点位置を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズで構成される。フォーカスレンズが撮像光学系の光軸方向に移動することで焦点位置の調節が行われる。
　なお、フォーカスレンズとしては、レンズの曲面を可変制御して焦点位置を変えることのできる液体レンズを用いてもよい。
　レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。
　レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。
　デジタルカメラ本体は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子５と、撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路７と、撮像素子駆動部１０と、全体を統括制御するシステム制御部１１と、操作部１４と、を備える。
　アナログ信号処理部６、アナログデジタル変換回路７、及び、撮像素子駆動部１０は、システム制御部１１によって制御される。
　システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子５を駆動し、撮像光学系を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
　システム制御部１１は、各種のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリとにより構成される。
　各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
　これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
　システム制御部１１は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。
　システム制御部１１は、内蔵するＲＯＭに格納された合焦制御プログラムを含むプログラムを実行することで、後述する各機能を実現する。
　さらに、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、アナログデジタル変換回路７から出力される撮像画像信号に対し信号処理を施して撮像画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、コントラストＡＦ方式により合焦位置を決定するコントラストＡＦ処理部１８と、位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出する位相差ＡＦ処理部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。
　メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、コントラストＡＦ処理部１８、位相差ＡＦ処理部１９、外部メモリ制御部２０、及び、表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。コントラストＡＦ処理部１８と位相差ＡＦ処理部１９は、システム制御部１１のプロセッサが合焦制御プログラムを実行し各種ハードゥエアと協働することで形成される機能ブロックである。
　図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の構成を示す平面模式図である。
　撮像素子５は、行方向Ｘと、行方向Ｘに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置された受光面５０を有する。
　受光面５０には、焦点を合わせる対象となるエリア（焦点を合わせる対象となる被写体像が結像されるエリア）である焦点検出エリア（以下、ＡＦエリアという）５３が図２の例では６３個設けられている。
　図１に示すデジタルカメラでは、図２に示す６３個のＡＦエリア５３の中から１つ又は連続して並ぶ複数が選択され、選択されたＡＦエリア５３により撮像されている被写体に対して焦点を合わせる合焦制御が行われる。
　ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。
　図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。
　ＡＦエリア５３には、画素５１（図中正方形のブロック）が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。なお、各画素５１は、カラーフィルタを用いずに、フォトダイオードの構造によって分光を行う構成であってもよい。
　図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１）には“Ｒ”の文字が付されている。
　図３では、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１）には“Ｇ”の文字が付されている。
　図３では、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１）には“Ｂ”の文字が付されている。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。
　ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素）が位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂとなっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１が位相差検出用画素５２Ａとなっており、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに最も近い同色のＧ画素５１が位相差検出用画素５２Ｂとなっている。
　位相差検出用画素５２Ａと、これに対して列方向Ｙに最も近い同色の位相差検出用画素５２Ｂとがペアを構成している。
　図３中の上から３行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ａと、図３中の上から５行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ｂとにより、行方向Ｘに配列された複数のペアにより構成されるペア行ＰＬ１が構成される。
　図３中の上から７行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ａと、図３中の上から９行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ｂとにより、行方向Ｘに配列された複数のペアにより構成されるペア行ＰＬ２が構成される。
　図３中の上から１１行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ａと、図３中の上から１３行目の画素行にある位相差検出用画素５２Ｂとにより、行方向Ｘに配列された複数のペアにより構成されるペア行ＰＬ３が構成される。
　このように、ＡＦエリア５３には、複数のペア行が列方向Ｙに配列されている。
　図４は、図３に示す任意のペア行を構成する位相差検出用画素を示した図である。
　位相差検出用画素５２Ａは、行方向Ｘに２分割された撮像レンズ１の瞳領域の一方の分割領域を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部である。
　位相差検出用画素５２Ｂは、上記の瞳領域の他方の分割領域を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部である。
　なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素である。この撮像用画素は、撮像レンズ１の瞳領域の上記２つの分割領域の双方を通過した光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。
　各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。
　撮像用画素の開口の中心は、撮像用画素の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。
　また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。
　図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部ＰＤに対して右に偏心している。
　図５に示すように、光電変換部ＰＤの片側を遮光膜によって覆う事によって、遮光膜で覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。
　この構成により、任意のペア行を構成する位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、このペア行を構成する位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。
　なお、撮像素子５の画素構成は、図２～図５に示した構成に限らない。
　例えば、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素とし、各撮像用画素を行方向Ｘに２分割して、一方の分割部分を位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割部分を位相差検出用画素５２Ｂとした構成であってもよい。
　図６は、撮像素子５に含まれる全ての画素５１を撮像用画素とし、各画素５１を２つに分割した構成を示す図である。
　図６の構成では、撮像素子５においてＲを付した画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素ｒ１と位相差検出用画素ｒ２としている。
　また、撮像素子５においてＧを付した画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素ｇ１と位相差検出用画素ｇ２としている。
　さらに、撮像素子５においてＢを付した画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素ｂ１と位相差検出用画素ｂ２としている。
　この構成では、位相差検出用画素ｒ１，ｇ１，ｂ１がそれぞれ第一の信号検出部となり、位相差検出用画素ｒ２，ｇ２，ｂ２がそれぞれ第二の信号検出部となる。また、１つの画素５１に含まれる２つの位相差検出用画素がペアを構成する。
　図６の構成例では、１つの画素５１に含まれる第一の信号検出部と第二の信号検出部の信号を加算すると、位相差のない通常の撮像用信号を得られる。つまり、図６の構成では、全ての画素を、位相差検出用画素と撮像用画素との両方として用いることができる。また、図６の構成例では、ＡＦエリアのサイズ及び形状の設定の自由度を向上させることができる。
　システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御と、コントラスト方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う。システム制御部１１は合焦制御部を構成する。
　位相差ＡＦ処理部１９は、システム制御部１１の指示に応じて、６３個のＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つ又は複数のＡＦエリア５３（以下、位相差ＡＦエリアという）にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂから読み出される検出信号群を用いて、上記一対の光束によって形成される２つの像の相対的な位置ずれ量である位相差を算出する。位相差ＡＦエリアは第二の被写体エリアを構成する。
　そして、位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差に基づいて、撮像レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量と合焦状態から離れている方向、すなわちデフォーカス量を求める。
　システム制御部１１は、この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ことで、相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う。
　コントラストＡＦ処理部１８は、撮像素子５によって撮像される撮像画像を解析し、コントラストＡＦ方式によって撮像レンズ１の合焦位置を決定する。
　即ち、コントラストＡＦ処理部１８は、システム制御部１１の制御によって撮像レンズ１のフォーカスレンズ位置を動かしながら、動かした位置（複数の位置）毎に得られる撮像画像のコントラスト（明暗差）を求める。そして、コントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定する。
　システム制御部１１は、コントラストＡＦ処理部１８により決められた合焦位置に基づいてフォーカスレンズを駆動することで、撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御を行う。
　以上のように構成されたデジタルカメラは、主要被写体に対して焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うコンティニュアスＡＦモードを搭載している。以下、コンティニュアスＡＦモード時のデジタルカメラの動作を説明する。
　図７は、図１に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作を説明するためのフローチャートである。
　まず、デジタルカメラの利用者により、６３個のＡＦエリア５３から任意のもの（以下では、１つのＡＦエリア５３とする）が選択された状態で操作部１４が操作されて、ＡＦを行う指示が行われる。
　この指示に応じて、位相差ＡＦ処理部１９は、例えば、位相差ＡＦエリアに含まれる全てのペア行に含まれる行方向Ｘの位置が同じ位相差検出用画素５２Ａの検出信号の平均値と、この全てのペア行に含まれる行方向Ｘの位置が同じ位相差検出用画素５２Ｂの検出信号の平均値同士の相関演算を行って相関値を算出し、この相関値に基づいて位相差を算出し、この位相差に基づいてデフォーカス量を算出する（ステップＳ１）。
　次に、システム制御部１１は、ステップＳ１で算出されたデフォーカス量の信頼度、すなわち、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度を判定する（ステップＳ２）。
　システム制御部１１は、例えば、ステップＳ１で算出された相関値を縦軸とし、この相関値を求める対象とした２つの検出信号群の行方向Ｘへのずらし量を横軸としたグラフにおいて、極小点が複数ある場合又は極小点が存在しない場合等には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度は閾値ＴＨ以下である判定する。
　一方、システム制御部１１は、上記のグラフにおいて１つのみ極小点が存在し、かつ、この極小点における相関値が予め決められた値を下回る場合等には、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度は閾値ＴＨを超えると判定する。この信頼度の判定方法は他の周知の方法を採用することもできる。
　システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨを超えた場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、内蔵するカウンタのカウント値を初期値（＝０）にリセットする（ステップＳ３）。
　そして、システム制御部１１は、ステップＳ１で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を駆動し（位相差ＡＦ方式による合焦制御を行い）、合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ４）。
　システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御を終えた後はステップＳ１に処理を戻し、次のＡＦのための動作に移行する。
　システム制御部１１は、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨ以下であると判定した場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、内蔵するカウンタのカウント値を１つ増やし（ステップＳ５）、その後、カウント値がＮに到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。なお、Ｎは、２以上の任意の自然数である。
　システム制御部１１は、カウント値がＮに到達していない場合（ステップＳ６：ＮＯ）にはステップＳ４の処理を行う。
　システム制御部１１は、カウント値がＮに到達していた場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、位相差ＡＦエリアに基づいて、コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合の合焦対象とする被写体が結像されるエリアであるコントラストＡＦエリアを設定する（ステップＳ７）。
　コントラストＡＦエリアは第一の被写体エリアを構成する。
　図８は、コントラストＡＦエリアの設定例を説明するための模式図である。
　位相差ＡＦエリアが、例えば図８（ａ）に示すように、６３個のＡＦエリア５３のうちの中央にあるＡＦエリア５３（図中太枠で囲まれたもの）である場合を想定する。
　この場合、システム制御部１１は、ステップＳ７において、図８（ｂ）に示すように、中央のＡＦエリア５３と、このＡＦエリア５３の周囲にある８つのＡＦエリア５３（図中の破線枠で囲まれたもの）とを含む９つのＡＦエリア５３によって囲まれる領域（９つのＡＦエリア５３と、この９つのＡＦエリア５３同士の隙間とを合わせた領域）をコントラストＡＦエリアとして設定する。
　コントラストＡＦエリアは、位相差ＡＦエリアを含み、かつ、位相差ＡＦエリアよりも大きいエリアであればよく、図８に示した設定例に限定されるものではない。
　ステップＳ７の後、コントラストＡＦ処理部１８は、コントラストＡＦエリアによって撮像される撮像画像のコントラストに基づいて合焦位置を決定する。そして、システム制御部１１は、この合焦位置にフォーカスレンズを移動させてコントラストＡＦ方式による合焦制御を行う（ステップＳ８）。
　コントラストＡＦ方式による合焦制御を行った後、システム制御部１１は、コントラストＡＦエリアの設定及び内蔵するカウンタのカウント値をそれぞれリセットし（ステップＳ９）、その後、ステップＳ１に処理を戻して次のＡＦのための動作に移行する。
　以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨを超える状態では、位相差ＡＦ方式による合焦制御が継続して行われる。このため、高速で動く被写体であっても焦点を合わせ続けることができる。
　一方、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨ以下となっても、この状態がＮ回続いて発生していなければ、位相差ＡＦ方式による合焦制御が継続して行われる。
　このため、高速で動く被写体であっても焦点を合わせ続けることができる。位相差ＡＦ方式による合焦制御は、信頼度が低い状態で実施されても、合焦状態から大きく外れる（大ボケになる）可能性は低い。したがって、被写体に対する追従性と合焦精度とのバランスを保つことができる。
　また、図１に示すデジタルカメラによれば、コンティニュアスＡＦモードにおいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨ以下となる状態がＮ回続いた場合に、コントラストＡＦ方式による合焦制御が初めて行われる。
　このように、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が低い状態がある程度の期間続いたときに初めてコントラストＡＦ方式による合焦制御が行われることで、被写体に対する追従性と合焦精度とのバランスを保つことができる。
　プロのカメラマンは、コンティニュアスＡＦが行われている場合に、所望の被写体に対してうまく焦点が合わなくなると、その時点から２～３秒程度の時間は待機し、それでも焦点が合わない場合にはマニュアルＡＦ等に切り換える等の対応をとる。
　一方、図７のステップＳ１の処理の開始からステップＳ２の処理の終了までの時間は短い場合で０．２秒程度である。したがって、これらを考慮すると、Ｎの値は１０～１５程度に設定されているのが好ましい。
　なお、Ｎの値は、操作部１４を介してユーザにより任意の値が設定できる構成であってもよい。この構成によれば、ユーザの好みに合わせたコンティニュアスＡＦが可能となる。
　また、図１に示すデジタルカメラによれば、コンティニュアスＡＦモード中は、位相差ＡＦ方式による合焦制御が行われる確率が、コントラストＡＦ方式による合焦制御が行われる確率よりも高くなる。このため、低消費電力化が可能となる。
　また、図１に示すデジタルカメラによれば、コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合には、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う場合に使用されていた位相差ＡＦエリアよりも大きいコントラストＡＦエリアが設定される。
　このように、大きなサイズのコントラストＡＦエリアが設定されることで、コントラストＡＦ方式による合焦精度を向上させることができる。
　なお、システム制御部１１は、ステップＳ８においてコントラストＡＦ処理部１８により合焦位置が一意に決定されなかった場合には、コントラストＡＦ方式による合焦制御を行うことなく、合焦位置が一意に決定されるまでコントラストＡＦエリアの拡大及び合焦位置の決定の処理を繰り返し行う。
　そして、システム制御部１１は、合焦位置が一意に決定された時点で、この合焦位置にフォーカスレンズを移動させてステップＳ１に処理を戻してもよい。このようにすることで、合焦精度を向上させることができる。
　また、図７において、ステップＳ７の処理は必須ではない。この場合は、ステップＳ６の判定がＹＥＳとなった場合にステップＳ８の処理が行われ、このステップＳ８において、コントラストＡＦ処理部１８は、位相差ＡＦエリアにより撮像される撮像画像のコントラストに基づいて合焦位置を決定すればよい。
　また、システム制御部１１は、上記のＮの数を可変制御してもよい。
　例えば、図１に示すデジタルカメラが、同じ被写体に焦点を長い時間合わせて撮像することを想定した第一モード（例えば、走行中の電車又は車を撮像することを想定したモード）と、焦点を合わせる被写体を頻繁に切り替えて撮像することを想定した第二モード（例えば、多人数で行う球技等のスポーツ風景の撮像を想定したモード）を設定可能であるものとする。
　この場合、システム制御部１１は、第一モードに設定されたときのＮの値を、第二モードに設定されたときのＮの値よりも大きくする。
　焦点を合わせる被写体を頻繁に切り替える場合には、焦点を合わせるべき被写体が切り替わった場合に、合焦状態から大きく外れる可能性が高い。このため、第二モードでは、Ｎの値を小さくしてコントラストＡＦ方式による合焦制御が実施されやすくすることで、撮像画像品質を向上させることができる。
　一方、焦点を合わせる被写体がほとんど変わらない第一モードでは、Ｎの値を大きくして、位相差ＡＦ方式による合焦制御が実施されやすくすることで、高速で動く被写体に焦点を高精度に合わせることができ、撮像画像品質を向上させることができる。
　以下では、図１に示すデジタルカメラの変形例を説明する。
（第一の変形例）
　図９は、図１に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図９において図７に示した処理と同じものには同一符号を付して説明を省略する。
　システム制御部１１は、ステップＳ６の判定がＮＯであった場合にはステップＳ１０の処理を行う。
　ステップＳ１０において、システム制御部１１は、カウント値が１になった時点（位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨ以下となった時点）から現時点までの経過時間を算出し、この経過時間が時間閾値に到達したか否かを判定する。
　システム制御部１１は、経過時間が時間閾値に到達していないと判定した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、ステップＳ４の処理を行う。
　一方、システム制御部１１は、経過時間が時間閾値に到達していると判定した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ７以降の処理を行う。
　以上のように、第一の変形例によれば、位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値ＴＨ以下となる状態がＮ回続いていない場合でも、この信頼度が最初に閾値ＴＨ以下となってからの経過時間が時間閾値に到達している場合には、コントラストＡＦ方式による合焦制御が行われる。
　このように、カウント値の値だけでなく、カウント値＝１になってからの経過時間も加味してコントラストＡＦ方式による合焦制御を行うか否かを決定することで、暗い環境で撮像を行う場合等のように、位相差ＡＦ方式による合焦制御が完了するまでの時間が増加する状況であっても、コントラストＡＦ方式による合焦制御がなかなか行われなくなるという事態を防ぐことができる。
　したがって、暗い環境で撮像を行う場合であっても、合焦精度を向上させて撮像画像品質を向上させることができる。
（第二の変形例）
　システム制御部１１は、コントラストＡＦエリアの行方向Ｘの幅と位相差ＡＦエリアの行方向Ｘの幅との差が、コントラストＡＦエリアの列方向Ｙの幅と位相差ＡＦエリアの列方向Ｙの幅との差よりも大きくなるようにコントラストＡＦエリアを設定することが好ましい。
　この変形例では、行方向Ｘが第一の方向を構成し、列方向Ｙが第二の方向を構成する。
　なお、位相差ＡＦエリアが複数のＡＦエリア５３によって構成される場合、位相差ＡＦエリアの任意の方向の幅とは、この複数のＡＦエリア５３及びこの複数のＡＦエリア５３同士の隙間を合わせた領域におけるこの任意の方向の幅のことを言う。
　図１０は、コントラストＡＦエリアの別の設定例を説明するための模式図である。
　位相差ＡＦエリアが、例えば図１０（ａ）に示すように、６３個のＡＦエリア５３のうちの中央にあるＡＦエリア５３（図中太枠で囲まれたもの）である場合を想定する。
　この場合、システム制御部１１は、図７又は図９のステップＳ７において、図１０（ｂ）に示すように、中央のＡＦエリア５３と、このＡＦエリア５３の行方向Ｘの両隣にある２つのＡＦエリア５３及びこの２つのＡＦエリア５３の各々の隣にあるＡＦエリア５３を含む４つのＡＦエリア５３（図中の破線枠で囲まれたもの）と、を含む５つのＡＦエリア５３で囲まれる領域をコントラストＡＦエリアとして設定する。
　図１１は、コントラストＡＦエリアの更に別の設定例を説明するための模式図である。
　位相差ＡＦエリアが、例えば図１１（ａ）に示すように、６３個のＡＦエリア５３のうちの中央にあるＡＦエリア５３（図中太枠で囲まれたもの）である場合を想定する。
　この場合、システム制御部１１は、図７又は図９のステップＳ７において、図１１（ｂ）に示すように、中央のＡＦエリア５３と、このＡＦエリア５３の周囲にある１４個のＡＦエリア５３（図中の破線枠で囲まれたもの）と、を含む１５個のＡＦエリア５３で囲まれる領域をコントラストＡＦエリアとして設定する。
　デジタルカメラの姿勢が、列方向Ｙに対して重力方向が平行になる姿勢である、いわゆる横撮りの場合、撮像素子５によって撮像される被写体までの距離は、列方向Ｙにおいては距離変化が大きくなり、行方向Ｘにおいては距離変化が小さくなる。
　このため、図１０及び図１１に示すように、コントラストＡＦエリアが、被写体距離の変化が相対的に小さい行方向Ｘに長手の形状に設定されることで、コントラストＡＦエリアによって撮像される被写体に、主要被写体と大きく異なる距離にある被写体が含まれる可能性を減らすことができる。したがって、コントラストＡＦ方式による合焦制御の精度を向上させることができる。
（第三の変形例）
　図１２は、図１に示すデジタルカメラの変形例を示す図である。図１２に示すデジタルカメラは、加速度センサ２６が追加された点を除いては図１と同じ構成である。
　加速度センサ２６は、たとえば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向の加速度を検出するセンサであり、このセンサの出力信号によって、重力方向を検出することができる。
　システム制御部１１は、加速度センサ２６の出力信号に基づいて重力方向を検出する。システム制御部１１は検出部を構成する。
　図１３は、図１２に示すデジタルカメラのコンティニュアスＡＦモード時の動作を説明するためのフローチャートである。図１３において図９と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
　ステップＳ１０の判定がＹＥＳ又はステップＳ６の判定がＹＥＳのとき、システム制御部１１は、加速度センサ２６の出力信号に基づいて重力方向を検出する（ステップＳ１１）。
　そして、システム制御部１１は、検出した重力方向と位相差ＡＦエリアとに基づいてコントラストＡＦエリアを設定する（ステップＳ１２）。
　具体的には、システム制御部１１は、検出した重力方向が行方向Ｘと直交している場合には、図１４に例示したように、コントラストＡＦエリアの行方向Ｘの幅と位相差ＡＦエリアの行方向Ｘの幅との差が、コントラストＡＦエリアの列方向Ｙの幅と位相差ＡＦエリアの列方向Ｙの幅との差よりも大きくなるように、コントラストＡＦエリアを設定する。
　この変形例においては、検出された重力方向が行方向Ｘと直交している場合には、行方向Ｘが第一の方向を構成し、列方向Ｙが第二の方向を構成する。
　一方、システム制御部１１は、検出した重力方向が列方向Ｙと直交している場合には、図１５に例示したように、コントラストＡＦエリアの列方向Ｙの幅と位相差ＡＦエリアの列方向Ｙの幅との差が、コントラストＡＦエリアの行方向Ｘの幅と位相差ＡＦエリアの行方向Ｘの幅との差よりも大きくなるように、コントラストＡＦエリアを設定する。
　この変形例においては、検出された重力方向が列方向Ｙと直交している場合には、列方向Ｙが第一の方向を構成し、行方向Ｘが第二の方向を構成する。
　なお、２つの方向が直交するとは、この２つの方向のなす角度が完全に９０度になる場合に限らず、この角度がおおよそ９０度（例えば８０度以上１００度以下の範囲）となっている状態を言う。
　ステップＳ１２の後はステップＳ８以降の処理が行われる。
　このように第三の変形例によれば、デジタルカメラの姿勢に応じてコントラストＡＦエリアが設定されるため、縦撮りと横撮りのいずれの場合であっても、コントラストＡＦ方式による合焦制御が行われた場合の合焦精度を向上させることができる。
　なお、図１３においてステップＳ１０の処理は必須ではない。ステップＳ１０を省略する場合は、ステップＳ６の判定がＮＯとなった場合にはステップＳ４の処理が行われる。
　以下では、撮像装置としてスマートフォンの構成について説明する。
　図１６は、本発明の撮像装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。
　図１６に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。
　また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。
　なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
　図１７は、図１６に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
　図１７に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。
　また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
　無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。
　表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像および動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。
　表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。
　操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。
　図１６に示すように、本発明の撮像装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。
　係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
　なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。
　更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
　通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。
　また、図１６に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。
　操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１６に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
　記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。
　また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。
　なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ　ｍｅｍｏｒｙ　ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ　ｄｉｓｋ　ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｃａｒｄ　ｍｉｃｒｏ　ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。
　外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｄａｔａ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
　スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ　ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｉｄｅｎｔｉｔｙ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ　Ｉｄｅｎｔｉｔｙ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
　ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１～ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。
　ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
　モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。
　電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
　主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。
　また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
　アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。
　また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。
　更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。
　表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。
　なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
　また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
　更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
　また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。
　ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
　カメラ部２０８は、図１又は図１２に示したに示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。
　図１６に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。
　また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。
　また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
　その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。
　以上のような構成のスマートフォン２００においても、図１又は図１２に示したシステム制御部１１が上述した処理を行うことで、高品質の撮像が可能になる。
　上記した実施形態及び各変形例では、行方向Ｘに位相差を検出する場合を例にしたが、列方向Ｙに位相差を検出する場合にも、同様に本発明を適用可能である。
　以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１）　フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うモードにおいて、上記第１の信号検出部の検出信号及び上記第２の信号検出部の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御部と、を備え、上記合焦制御部は、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
（２）　（１）記載の撮像装置であって、上記合焦制御部は、上記Ｎの数を可変制御する撮像装置。
（３）　（１）又は（２）記載の撮像装置であって、上記合焦制御部は、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記信頼度が上記閾値以下となっている状態がＮ回未満続いておりかつ上記信頼度が上記閾値以下となってからの経過時間が時間閾値に達した場合には、上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
（４）　（１）～（３）のいずれか１項記載の撮像装置であって、上記合焦制御部は、上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合の合焦対象とする第一の被写体エリアを、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御において合焦対象とする第二の被写体エリアを含みかつ上記第二の被写体エリアよりも大きいエリアに設定する撮像装置。
（５）　（４）記載の撮像装置であって、上記合焦制御部は、上記第二の被写体エリアの第一の方向の幅と上記第一の被写体エリアの上記第一の方向の幅との差を、上記第二の被写体エリアの上記第一の方向に直交する第二の方向の幅と上記第一の被写体エリアの上記第二の方向の幅との差よりも大きくする撮像装置。
（６）　（５）記載の撮像装置であって、重力方向を検出する検出部を更に備え、上記合焦制御部は、上記重力方向に直交する方向を上記第一の方向として上記第一の被写体エリアを設定する撮像装置。
（７）　フォーカスレンズを含む撮像光学系の上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップを備え、上記合焦制御ステップでは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御方法。
（８）　（７）記載の合焦制御方法であって、上記合焦制御ステップでは、上記Ｎの数を制御する合焦制御方法。
（９）　（７）又は（８）記載の合焦制御方法であって、上記合焦制御ステップでは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記信頼度が上記閾値以下となっている状態がＮ回未満続いておりかつ上記信頼度が上記閾値以下となってからの経過時間が時間閾値に達した場合には、上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御方法。
（１０）　（７）～（９）のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、上記合焦制御ステップでは、上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合の合焦対象とする第一の被写体エリアを、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御において合焦対象とする第二の被写体エリアを含みかつ上記第二の被写体エリアよりも大きいエリアに設定する合焦制御方法。
（１１）　（１０）記載の合焦制御方法であって、上記合焦制御ステップでは、上記第二の被写体エリアの第一の方向の幅と上記第一の被写体エリアの上記第一の方向の幅との差を、上記第二の被写体エリアの上記第一の方向に直交する第二の方向の幅と上記第一の被写体エリアの上記第二の方向の幅との差よりも大きくする合焦制御方法。
（１２）　（１１）記載の合焦制御方法であって、重力方向を検出する検出ステップを更に備え、上記合焦制御ステップでは、上記重力方向に直交する方向を上記第一の方向として上記第一の被写体エリアを設定する合焦制御方法。
（１３）　フォーカスレンズを含む撮像光学系の上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップをコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、上記合焦制御ステップでは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御プログラム。
（１４）　フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、上記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、上記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うモードにおいて、上記第１の信号検出部の検出信号及び上記第２の信号検出部の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、上記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行うプロセッサと、を備え、上記プロセッサは、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、上記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には上記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
　本発明は、特にデジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　本出願は、２０１６年６月１日出願の日本特許出願（特願２０１６－１１０３９１）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１　撮像レンズ
２　絞り
４　レンズ制御部
５　撮像素子
６　アナログ信号処理部
７　アナログデジタル変換回路
８　レンズ駆動部
９　絞り駆動部
１０撮像素子駆動部
１１　システム制御部
１４　操作部
１５　メモリ制御部
１６　メインメモリ
１７　デジタル信号処理部
１８　コントラストＡＦ処理部
１９　位相差ＡＦ処理部
２０　外部メモリ制御部
２１　記録媒体
２２　表示制御部
２３　表示部
２４　制御バス
２５　データバス
２６　加速度センサ
５０　受光面
５１　画素
５２Ａ，５２Ｂ　位相差検出用画素
５３　ＡＦエリア
ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３　ペア行
ｃ　開口
ＰＤ　光電変換部
Ｘ　行方向
Ｙ　列方向
２００　スマートフォン
２０１　筐体
２０２　表示パネル
２０３　操作パネル
２０４　表示入力部
２０５　スピーカ
２０６　マイクロホン
２０７　操作部
２０８　カメラ部
２１０　無線通信部
２１１　通話部
２１２　記憶部
２１３　外部入出力部
２１４　ＧＰＳ受信部
２１５　モーションセンサ部
２１６　電源部
２１７　内部記憶部
２１８　外部記憶部
２２０　主制御部
ＳＴ１～ＳＴｎ　ＧＰＳ衛星

Claims (13)

  1. 　フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、
    　前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部と、
    　前記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部と、
    　前記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行うモードにおいて、前記第１の信号検出部の検出信号及び前記第２の信号検出部の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、前記撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御部と、を備え、
    　前記合焦制御部は、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
  2. 　請求項１記載の撮像装置であって、
    　前記合焦制御部は、前記Ｎの数を可変制御する撮像装置。
  3. 　請求項１又は２記載の撮像装置であって、
    　前記合焦制御部は、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、前記信頼度が前記閾値以下となっている状態がＮ回未満続いておりかつ前記信頼度が前記閾値以下となってからの経過時間が時間閾値に達した場合には、前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    　前記合焦制御部は、前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合の合焦対象とする第一の被写体エリアを、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御において合焦対象とする第二の被写体エリアを含みかつ前記第二の被写体エリアよりも大きいエリアに設定する撮像装置。
  5. 　請求項４記載の撮像装置であって、
    　前記合焦制御部は、前記第二の被写体エリアの第一の方向の幅と前記第一の被写体エリアの前記第一の方向の幅との差を、前記第二の被写体エリアの前記第一の方向に直交する第二の方向の幅と前記第一の被写体エリアの前記第二の方向の幅との差よりも大きくする撮像装置。
  6. 　請求項５記載の撮像装置であって、
    　重力方向を検出する検出部を更に備え、
    　前記合焦制御部は、前記重力方向に直交する方向を前記第一の方向として前記第一の被写体エリアを設定する撮像装置。
  7. 　フォーカスレンズを含む撮像光学系の前記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び前記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、前記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップを備え、
    　前記合焦制御ステップでは、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御方法。
  8. 　請求項７記載の合焦制御方法であって、
    　前記合焦制御ステップでは、前記Ｎの数を制御する合焦制御方法。
  9. 　請求項７又は８記載の合焦制御方法であって、
    　前記合焦制御ステップでは、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、前記信頼度が前記閾値以下となっている状態がＮ回未満続いておりかつ前記信頼度が前記閾値以下となってからの経過時間が時間閾値に達した場合には、前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御方法。
  10. 　請求項７～９のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
    　前記合焦制御ステップでは、前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う場合の合焦対象とする第一の被写体エリアを、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御において合焦対象とする第二の被写体エリアを含みかつ前記第二の被写体エリアよりも大きいエリアに設定する合焦制御方法。
  11. 　請求項１０記載の合焦制御方法であって、
    　前記合焦制御ステップでは、前記第二の被写体エリアの第一の方向の幅と前記第一の被写体エリアの前記第一の方向の幅との差を、前記第二の被写体エリアの前記第一の方向に直交する第二の方向の幅と前記第一の被写体エリアの前記第二の方向の幅との差よりも大きくする合焦制御方法。
  12. 　請求項１１記載の合焦制御方法であって、
    　重力方向を検出する検出ステップを更に備え、
    　前記合焦制御ステップでは、前記重力方向に直交する方向を前記第一の方向として前記第一の被写体エリアを設定する合焦制御方法。
  13. 　フォーカスレンズを含む撮像光学系の前記フォーカスレンズを駆動して主要被写体に焦点を合わせる合焦制御を複数回連続して行う場合に、前記撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方に応じた信号を検出する第１の信号検出部の検出信号及び前記一対の光束の他方に応じた信号を検出する第２の信号検出部前の検出信号の相関演算の結果を利用した位相差ＡＦ方式による合焦制御と、前記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子によって撮像される撮像画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式による合焦制御とのいずれかを選択的に行う合焦制御ステップをコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、
    　前記合焦制御ステップでは、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御を連続して行っている間に、前記位相差ＡＦ方式による合焦制御の信頼度が閾値以下となる状態がＮを２以上の任意の自然数としてＮ回続いた場合には前記コントラストＡＦ方式による合焦制御を行う合焦制御プログラム。
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