JP6900161B2

JP6900161B2 - 焦点調節装置及び撮像装置

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Description

本発明は、焦点調節装置及び該焦点調節装置を備える撮像装置に関する。

撮像装置のＡＦ（オートフォーカス）方式として様々な手法が提案されているが、主な手法として位相差検出方式（以降、位相差ＡＦと呼ぶ）がある。

位相差ＡＦは、撮像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を撮像素子上に結像させ、該撮像素子により得られた一対の視差画像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を算出する。そして、該デフォーカス量に相当する移動量だけフォーカスレンズを移動させることで合焦状態を得る。位相差ＡＦは、被写体撮影に用いる撮像素子とは別に設けられた、ＡＦ用のセンサからの視差画像信号を用いて行うことが一般的であったが、近年、被写体撮影に用いる撮像素子から視差画像信号を取得する、撮像面位相差ＡＦと呼ばれる技術も提案されている。

特許文献１では、撮像面位相差ＡＦにおいて、算出したデフォーカス量の信頼度（信頼性）を評価し、信頼度に応じた焦点調節を行うことで安定したＡＦ動作を行う焦点調節装置及び撮像装置が提案されている。

特開２０１６−１４２８９５

位相差ＡＦによる焦点検出の精度が低下しやすい被写体の一つとして、周期的なパターン（繰り返しパターン）を持つ被写体がある。位相差ＡＦでは、相関演算により一対の視差画像信号をシフトさせて２像の相関が高い位置を検出し、その位置を合焦位置とみなしてデフォーカス量を取得する。この相関演算に周期的なパターンを持つ被写体を捉えた画像信号を用いると、合焦位置近傍ではない位置に２像の相関が高い点ができてしまい、誤った位置（偽合焦点）を合焦点とみなしてしまうことがあるためである。このように、誤った位置を合焦点とみなしてしまうと、特許文献１に記載されているようにデフォーカス量の信頼度を取得しても、そのデフォーカス量の信頼度の正確性が低いため、信頼度を用いた焦点調節動作の選択を行うことが難しい。

そこで本発明は、周期的なパターンを持つ被写体に対しても、適切な焦点調節動作を行うことができる焦点調節装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系を介して入射した光束を光電変換して、焦点検出領域における一対の焦点検出用の像信号を出力することが可能な撮像手段と、前記一対の像信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記デフォーカス量に基づいて前記光学系の焦点位置の調節を制御する制御手段と、前記焦点検出領域において繰り返しパターンを有する被写体を前記撮像手段が撮像しているか否かを判定する第１の判定手段と、像のボケ度合いが所定のボケ度合い以上か否かを判定する第２の判定手段と、を備え、前記焦点検出手段は、前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定手段により前記像のボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記フォーカスレンズを移動させた新たな焦点位置で得られた前記一対の像信号を用いて新たなデフォーカス量の取得を行うことを特徴とする。

本発明によれば、周期的なパターンを持つ被写体に対しても、適切な焦点調節動作を行うことができる焦点調節装置及び撮像装置を提供することができる。

実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図実施形態における光学系の瞳と撮像素子が受光する光の関係を示す模式図実施形態におけるＡＦ動作の処理を示すフローチャート実施形態における信頼度とフォーカスレンズの駆動制御方法との関係を示す図実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート実施形態における測距領域を示す図実施形態における測距領域から得られる像信号を示す図実施形態における相関量波形を示す図実施形態における相関変化量波形を示す図実施形態における信頼度取得処理を示すフローチャート実施形態におけるデフォーカス量とフォーカスレンズの駆動方向を示す図実施形態におけるフィルタと信頼度の対応を示す表実施形態におけるｍａｘｄｅｒと像ずれ量の標準偏差の関係を示すグラフ実施形態におけるｍａｘｄｅｒの正規化を示すフローチャート実施形態における異なる２つの条件で測距した際のｍａｘｄｅｒと像ずれ量の標準偏差の近似線の関係を示すグラフ実施形態における繰り返しパターン時の相関量波形を説明する為のグラフ

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。

図１を参照して、本実施形態における撮像面位相差方式の撮像装置の構成について説明する。図１は、撮像装置１０１の構成を示すブロック図である。撮像装置１０１は、被写体を撮影して、動画や静止画のデータをテープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスクなどの各種メディアに記録可能なデジタルスチルカメラやビデオカメラなどであるが、これらに限定されるものではない。尚、図１に記載の撮像装置は撮影レンズ１１１を備えるが、レンズ交換式のデジタルスチルカメラやビデオカメラのように、撮影レンズ１１１を備えない撮像装置にも本実施形態を適用することができる。

撮影レンズ１１１（レンズユニット）は、固定レンズ１１２、絞り１１３、フォーカスレンズ１１４を備え、撮像装置１０１の光学系を構成する。絞り制御部１１５は、絞り１１３を駆動することにより、絞り１１３の開口径を調整して撮影時の光量調節を行う。フォーカス制御部１１６は、フォーカスレンズ１１４の駆動を制御することにより、焦点調節を制御する。フォーカス制御部１１６によるフォーカスレンズ１１４の位置制御により、自動焦点調節（オートフォーカス、ＡＦ）制御が実現される。フォーカスレンズ１１４は、焦点調節用レンズであり、図１には単レンズで簡略的に示されているが、通常複数のレンズで構成される。絞り制御部１１５や、フォーカス制御部１１６はレンズ制御部１１７によって制御される。尚、撮影レンズ１１１を備えないレンズ交換式の撮像装置の場合、カメラ制御部１４０は、取り付けられたレンズのレンズ制御部１１７に対してレンズ駆動量、デフォーカス量又は像ずれ量等の焦点調節に必要な情報を送信する。このように、撮像装置は、取り付けられたレンズの制御を行うことで、焦点調節の制御を行うことができる。

これらの光学部材（撮影レンズ１１１）を介して入射した光束は撮像素子１２１の受光面上に結像し、撮像素子１２１により電気信号に変換される。撮像素子１２１は、被写体像（光学像）を信号電荷に光電変換を行う光電変換素子を複数有し、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される。各光電変換素子に蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ１２２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１２１から順次読みだされる。

ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３は、撮像素子１２１から読み出された撮像信号及び焦点検出用信号に対し、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、センサゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３は、撮像信号を撮像信号処理部１２４に、撮像面位相差方式の焦点検出用の信号を焦点検出用信号処理部１２５にそれぞれ出力する。焦点検出用信号処理部１２５はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３から出力された焦点検出用の２つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量、像ずれ量の信頼度に関する情報（二像一致度、二像急峻度）を算出する。さらに得られた像ずれ量から、撮影光学系のデフォーカス量（至近側と無限遠側の何れにずれているかを示す、デフォーカス方向を含む情報とする）を算出する。尚、像ずれ量の信頼度に関する情報は、その像ずれ量から取得されるデフォーカス量の信頼度に関する情報でもある。加えて、焦点検出用信号処理部１２５では、撮像画面内で焦点検出を行う焦点検出領域の設定や配置を行う。

図２を用いて撮像素子１２１と撮影レンズ１１１の瞳２０６との関係について説明する。撮像素子１２１は、２次元的に配列されたｍ×ｎ画素で構成されており、図２の符号２０１は撮像素子１２１の断面を示している。各画素２０２には、マイクロレンズ２０３と二つの光電変換素子（２０４、２０５）が配置されており、一つの画素で撮像用と焦点検出用の二つの信号を取得する。撮影レンズ１１１の瞳２０６の異なる領域（２０７，２０８）を通過した光束は光軸２０９を中心に各画素２０２に配置されたマイクロレンズ２０３を介して、画素に設けられた二つの光電変換素子（２０４、２０５）に入射する。二つの光電変換素子（２０４、２０５）の出力を加算することで、撮像用の信号を取得することができ、撮像信号処理部１２４により画像データとして整えられる。また、二つの光電変換素子の出力を各々扱うことにより視差の異なる２つの画像（一対の視差画像）を取得することができ、これを焦点検出用信号として焦点検出用信号処理部１２５によって焦点検出の演算を行う。本実施形態の説明では、二つの光電変換素子の出力を加算したものをＡ＋Ｂ像、二つの光電変換素子の出力を各々扱ったものをＡ像、Ｂ像と呼ぶ。また、Ａ＋Ｂ像の信号（出力信号そのもの及び該信号に対して処理を行った信号）を撮像用画像信号、Ａ像、Ｂ像の信号（出力信号そのもの及び該信号に対して処理を行った信号）を焦点検出用信号、撮像用画像信号と焦点検出用信号とを合わせて画像信号と呼ぶ。なお、焦点検出用信号の生成方法については本実施形態の手法に限定せず、他の方法を用いても良い。例えば、Ａ像信号とＢ像信号とは、別の画素から取得してもよく、マイクロレンズに対して右に偏心した光電変換素子からの出力と、別のマイクロレンズに対して左に偏心した光電変換素子からの出力とを対として、一対の視差画像信号を取得してもよい。焦点検出方法の詳細は後述する。

撮像信号処理部１２４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３から出力された撮像信号をバス１３１を介して記憶手段であるＳＤＲＡＭ１３６に格納する。撮像信号処理部１２４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３から出力された撮像信号に基づき、被写体の明るさに応じた測光値を算出する回路ブロック、ホワイトバランスやガンマ補正などの画像処理を実施する回路ブロックを有していてもよい。ＳＤＲＡＭ１３６に格納された撮像用の画像信号は、バス１３１を介して表示制御部１３２によって読み出され、表示部１３３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、ＳＤＲＡＭ１３６に格納された撮像用の画像信号は記憶制御手段として機能する記録媒体制御部１３４によって記録媒体１３５に記録される。記録媒体１３５の代わりに、撮像装置内蔵の記憶手段に記録させてもよい。

記憶手段であるＲＯＭ１３７にはカメラ制御部１４０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ＲＯＭ１３８には、ユーザ設定情報等の撮像装置１０１の動作に関する各種設定情報等が格納されている。

カメラ制御部１４０は、ＲＯＭ１３７に格納された制御プログラム及び制御に必要な各種データに基づき、自動焦点調節、及び、自動露出調整の制御を行う。また、焦点検出用信号処理部１２５から出力されるデフォーカス量とデフォーカス量の信頼度を基にレンズ駆動量を決定する。本実施形態では、デフォーカス量の信頼度が低い時は焦点検出用信号処理部１２５から出力されるデフォーカス量とは関係の無い固定値をレンズ駆動量とし、デフォーカス量の信頼度が高い時はデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を取得する。信頼度とレンズ駆動との詳細については後述する。レンズ駆動量はレンズ制御部１１７に伝達され、フォーカス制御部１１６に伝えることで自動焦点調節を実現している。尚、カメラ制御部１４０がデフォーカス量とデフォーカス量の信頼度とをレンズ制御部１１７に伝達し、レンズ制御部１１７又はフォーカス制御部１１６がレンズ駆動量を決定してもよい。さらに、カメラ制御部１４０は、操作者からの指示、または、一時的にＳＤＲＡＭ１３６に蓄積された画像データの画素信号の大きさに基づき、蓄積時間、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータのゲインの設定値、タイミングジェネレータ１２２の設定値を決定する。

次に、撮像装置１０１によるＡＦ動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。

図３は、撮像装置１０１のＡＦ動作を示すフローチャートである。ユーザによる操作等により、ＡＦ指示スイッチがオンされると、図３のＡＦ動作がスタートし、焦点検出により取得したデフォーカス量とデフォーカス量の信頼度（以下、単に信頼度と呼ぶことがある）に応じて光学系の焦点位置を移動させる。尚、デフォーカス量の信頼度は、そのデフォーカス量に対応する像すれ量の信頼度に対応する。ステップＳ３０１において、焦点検出用信号処理部１２５は、カメラ制御部１４０からの指令に基づいて、焦点検出処理を行う。焦点検出処理により、撮像素子１２１により取得した焦点検出用信号を用いた位相差ＡＦ、つまり撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス量と、信頼度とを取得する。デフォーカス量及び信頼度の取得方法の詳細については後述するが、本実施形態では、信頼度を０〜３の４つの候補から選択するものとする。

ステップＳ３０２〜Ｓ３０６では、取得したデフォーカス量と信頼度に応じてフォーカスレンズ１１４の駆動制御方法（つまり、焦点調節動作の制御方法）を選択、実行し、焦点位置の移動を制御する。まず、ステップＳ３０２では信頼度が１以下であるかを判定し、１以下の場合はステップＳ３０３へと進み、第１の駆動制御方法（以下、サーチ駆動）を行う。ここで、サーチ駆動とは、算出したデフォーカス量を用いず、所定の速度でフォーカスレンズを駆動させつつピント位置を探索する駆動制御方法である。駆動開始から所定の時間経過したところで撮像素子が露光を行うことで、焦点検出用信号処理部１２５から出力される固定値分の駆動を行ったところで露光を行う。そして、取得された焦点検出用信号に基づいて焦点検出を再度行う。駆動速度は、撮影条件に関わらず、同じ速度としてもよいし、焦点深度や撮影モードに応じて設定される速度でもよい。また、焦点検出用信号処理部から出力される固定値も、撮影条件に関わらない値であってもよいし、焦点深度や撮影モードに応じて設定される値であってもよい。駆動方向は、信頼度が０の場合はデフォーカス量に基づかない所定の方向（例えば至近端と無限端とのうち、近いほうの端がある方向）とし、信頼度が１の場合にはステップＳ３０１で検出したデフォーカス量の方向とする。サーチ駆動は、主に合焦位置から大きくはなれた位置に焦点位置があると判断されたときに、合焦位置を探索するために用いられる。本実施形態のように、信頼度が１以下のときにサーチ駆動をする場合、信頼度が２以上になるまでフォーカスレンズの駆動と焦点検出が繰り返される。サーチ駆動中の露光は、フォーカスレンズを止めた状態で行ってもよいし、駆動させながら行ってもよい。フォーカスレンズを駆動させながら周期的に露光を行うと、露光毎に停止させるよりも素早く信頼度が２以上となる位置までフォーカスレンズを駆動させることができるため好ましい。

ステップＳ３０２にて信頼度が１よりも大きいと判定されるとステップＳ３０４へ進み、信頼度が３以上であるかどうかを判定する。ここで信頼度が３以上でなければＳ３０５へ進み、第２の駆動制御方法（以下、デフォーカス駆動）を行う。デフォーカス駆動とは、ステップＳ３０１で検出されたデフォーカス量に所定の係数をかけた量に対応する距離分、フォーカスレンズ１１４を駆動する駆動制御方法である。本実施形態では係数として１よりも小さい０．７を用いることにより、検出されたたデフォーカス量にバラつきがあても、合焦位置を通り過ぎにくくする。デフォーカス駆動は、精度よりも速度を優先して、フォーカスレンズを駆動する駆動制御方法である。主に、フォーカスレンズの駆動が停止する前に焦点検出のための露光及び焦点検出を行い、得られたデフォーカス量及び信頼度に基づく次のレンズ駆動を行うことにより高速に合焦位置近傍まで焦点位置を追い込む制御（オーバーラップ制御）に用いる。

ステップＳ３０４にて信頼度が３以上であると判定されるとステップＳ３０６へ進み、第３の駆動制御方法（以下、ターゲット駆動）を行う。ここでターゲット駆動とは、ステップ３０１で検出されたデフォーカス量に対応する距離分、フォーカスレンズ１１４の駆動を行い、目標位置でレンズ停止後に合焦判定を行う駆動制御方法である。焦点調節における検出精度および制御精度を高めるため、焦点検出処理とフォーカスレンズ制御（フォーカスレンズ駆動）とを排他的に行うことが好ましい。すなわちターゲット駆動では、フォーカスレンズの停止中の露光により取得された焦点検出用信号を用いて焦点検出を行うことが好ましい。ターゲット駆動は、主に合焦位置近傍で高精度なピント合わせに用いる。図４にて補足として、信頼度とフォーカスレンズの駆動制御方法との関係を状態遷移図として示す。ターゲット駆動によるフォーカスレンズの駆動後、ステップＳ３０７の合焦判定において、Ｓ３０１で検出されたデフォーカス量が閾値より小さいか否かを判定する。閾値以上であればステップＳ３０１へ戻り、再度焦点検出を行い、閾値より小さければ合焦出来たとしてＡＦを動作を完了する。このステップは、一般的な像面位相差ＡＦの場合、焦点位置が合焦位置から遠い状態（いわゆる、大ボケ状態）で露光されて取得された焦点検出用信号を用いて検出されたデフォーカス量は精度が低いため、ＡＦ精度を向上させるために行う。ステップＳ３０６とステップＳ３０７の順番を入れ替えて、検出されたデフォーカス量が閾値以上であればステップ３０５へ進んでデフォーカス駆動を行い、閾値以上であればターゲット駆動を行ってもよい。

次に、ステップＳ３０１の焦点検出処理の方法について図５のフローチャートを用いて説明する。図５の各ステップは、主に、カメラ制御部１４０の指令に基づいて焦点検出用信号処理部１２５により実行される。

ステップＳ５０１では２次元的に配置した焦点検出領域から任意の範囲の焦点検出領域を設定する。そして、設定した焦点検出領域に対してステップＳ５０２で撮像素子１２１から焦点検出用信号（Ａ像、Ｂ像信号）を取得する。取得した焦点検出用信号は、信号ノイズの影響を軽減するためにステップＳ５０３で垂直方向に行加算平均する。本実施形態では、連写モードなど高速で演算処理を行いたい場合は垂直行加算数を減らし、暗い場所など信号ノイズが目立つシーンでは垂直行加算数を増やす。この後、ステップＳ５０４では以下の式（１）で定義する被写体コントラストＣＮＴを演算する。
ＣＮＴ＝（Ｐｅａｋ−Ｂｏｔｔｏｍ）／Ｐｅａｋ（１）

Ｐｅａｋ、Ｂｏｔｔｏｍはそれぞれ、垂直加算平均した波形の最大出力値と、最小出力値を示す変数である。被写体コントラストＣＮＴはデフォーカス量の信頼度を評価する際に使用する。次に、ステップＳ５０５ではステップＳ５０３で垂直行加算平均した信号から所定の周波数帯域の信号成分を取り出すフィルタ処理を行う。本実施形態では３種類のフィルタ（低域フィルタ、中域フィルタ、高域フィルタ）を予め準備し、それぞれのフィルタを使って算出したデフォーカス量のうち、使用するデフォーカス量は被写体のボケ具合等に応じて切り替える。低域フィルタを使用すると被写体のエッジが崩れている大ボケ被写体に対して測距性能が高く、高域フィルタを使用すると被写体のエッジが立っている合焦点近傍にて精度高く測距することができる。続いて、ステップＳ５０６では取得した像信号間の相関量ＣＯＲを算出（以下、相関演算と記す）する。相関演算は、焦点検出領域内における垂直加算平均後の各走査ラインにおいてそれぞれ行う。焦点検出領域内の相関量ＣＯＲはステップＳ５０７で加算する。次に、ステップＳ５０８で相関量ＣＯＲから相関変化量を算出する。そしてステップＳ５０８で算出した相関変化量に基づいて、ステップＳ５０９では二像の像ずれ量（以下、像ずれ量と呼ぶ）と相関変化量の変化の急峻度（以下、ｍａｘｄｅｒと呼ぶ）を算出する。ステップＳ５１０では、ステップＳ５０９で算出した二像のずれ量に所定の換算係数を乗算することでデフォーカス量を算出する。この時使用する換算係数は絞り１１３の絞り値、レンズの射出瞳距離、センサの個体情報、焦点検出領域を設定する座標によって決定され、ＲＯＭ１３７に格納されている。算出したデフォーカス量は絞り１１３の絞り値Ｆと許容錯乱円δを除算して正規化することで絞り値Ｆの依存性をなくしている。最後にステップＳ５１１ではステップＳ５０９で算出したｍａｘｄｅｒに基づいてステップＳ５１０で算出したデフォーカス量の信頼度を評価する。ステップＳ５０５からＳ５１１までの処理は、予め準備してある３種類のフィルタ（低域フィルタ、中域フィルタ、高域フィルタ）に対して施す（Ｓ５１２）。

次に先述した焦点検出の詳細を図６から図９を用いて説明する。

図６には、焦点検出処理において撮像素子１２１の画素アレイ６０１上での焦点検出領域６０２の例を示している。焦点検出領域６０２の両側のシフト領域６０３は、相関演算に必要な領域である。このため、焦点検出領域６０２とシフト領域６０３とを合わせた領域６０４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、水平方向（ｘ軸方向。焦点検出方向とする）での座標を表し、ｐとｑはそれぞれ画素領域６０４の始点と終点のｘ座標を、ｓとｔはそれぞれ焦点検出領域６０２の始点と終点のｘ座標を示している。

図７にはフィルタ処理を行った焦点検出用信号の例を示す。実線（７０１ａ〜ｃ）がＡ像信号であり、破線（７０２ａ〜ｃ）がＢ像信号である。図７（ａ）はシフト前のＡ像、Ｂ像信号７０１ａ、７０２ａを示し、図７（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、Ａ像、Ｂ像信号を図７（ａ）の状態から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。一対の像信号７０１，７０２の相関量を算出する際には、像信号７０１，７０２の両方を矢印の方向に任意の定数ビットずつシフトする。

次に、相関量の算出方法について説明する。まず、図７（ｂ），（ｃ）に示すように像信号７０１，７０２をそれぞれ任意の定数ビットずつシフトして、像信号７０１，７０２の差の絶対値の和を算出する。本実施形態ではシフトするビット幅と総シフト量を使用するフィルタに応じて切り替える。低域フィルタ使用時は、大ボケ被写体の測距を目的としているため、総シフト量を大きくし、その分演算時間を減らすためにシフトするビット幅を大きくする。一方、高域フィルタ使用時は、精度高く測距を行うためにシフトするビット幅を小さくし、その分演算時間を減らすために総シフト量を小さくする以下、説明を簡略化するためにシフトするビット幅を１として説明する。総シフト量をｉとし、マイナス方向の最大シフト量をｐ−ｓとし、プラス方向の最大シフト量をｑ−ｔとし、ｘを焦点検出領域６０２の開始座標とし、ｙを焦点検出領域６０２の終了座標とするとき、相関量ＣＯＲは以下の式（２）によって算出することができる。

図８（ａ）には、シフト量と相関量ＣＯＲとの関係の例を示している。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量ＣＯＲを示す。シフト量とともに変化する相関量８０１における極値付近８０２，８０３のうち、より小さい相関量に対応するシフト量において一対のＡ像信号とＢ像信号との一致度が最も高くなる。

次に、相関量の変化量（以下、相関変化量と呼ぶ）の算出方法について説明する。図８（ａ）に示した相関量８０１の波形における１シフトおきの相関量の差を相関変化量として算出する。シフト量をｉとし、マイナス方向の最大シフト量をｐ−ｓとし、プラス方向の最大シフト量をｑ−ｔ、相関変化量ΔＣＯＲは以下の式（３）によって算出することができる。
ΔＣＯＲ［ｉ］＝ＣＯＲ［ｉ−１］−ＣＯＲ［ｉ＋１］
｛（ｐ−ｓ＋１）＜ｉ＜（ｑ−ｔ−１）｝（３）

図９（ａ）には、シフト量と相関変化量ΔＣＯＲとの関係の例を示している。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量ΔＣＯＲを示す。シフト量とともに変化する相関変化量９０１は、９０２，９０３の部分でプラスからマイナスになる。相関変化量が０となる状態をゼロクロスと呼び、焦点検出用の視差画像信号（Ａ像信号，Ｂ像信号）の一致度が最も高くなる。したがって、ゼロクロスを与えるシフト量が像ずれ量となる。

図９（ｂ）には、図９（ａ）中の９０２で示した部分を拡大して示す。この図９（ｂ）を用いて像ずれ量ＰＲＤの算出方法について説明する。

ゼロクロスを与えるシフト量（ｋ−１＋α）は、整数部分β（＝ｋ−１）と小数部分αとに分けられる。小数部分αは、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥとの相似の関係から、以下の式（４）によって算出することができる。

整数部分βは、図９（ｂ）から以下の式（５）によって算出することができる。
β＝ｋ−１（５）
そして、αとβの和から像ずれ量ＰＲＤを算出することができる。

図９（ａ）に示したように相関変化量ΔＣＯＲのゼロクロスが複数存在する場合は、その付近でのｍａｘｄｅｒがより大きい方を第１のゼロクロスとし、第１のゼロクロスを与えるシフト量を像ずれ量とする。ｍａｘｄｅｒは焦点検出の行い易さを示す指標であり、値が大きいほど精度良い焦点検出を行い易い点であることを示す。ｍａｘｄｅｒは、以下の式（６）によって算出することができる。
ｍａｘｄｅｒ＝│ΔＣＯＲ［ｋ−１］│＋│ΔＣＯＲ［ｋ］（６）

次に、ステップＳ５１１における信頼度の取得方法について図１０から図１５を用いて説明する。本実施形態では信頼度を４段階（信頼度０〜３）で評価しているが、これに限定されず評価の段数を任意の値に設定しても良いし、無段階としても良い。それぞれの信頼度の定義は以下の通りである。信頼度０は、検出したデフォーカス量のバラつきが大きく信頼度が低いことを意味する。信頼度１は、大ボケ被写体などに対して検出したデフォーカス量は信頼できないが、検出したデフォーカスの方向のみは信頼できることを意味する。信頼度２は検出したデフォーカス量が信頼できるが、精度は低いことを意味する。信頼度３は検出したデフォーカス量が信頼でき、精度も高いため、検出したデフォーカス量を用いて合焦させることができることを意味する。

まず、図１０を用いて信頼度を評価する一連のフローを説明する。まずＳ１００１の繰り返し判定では、焦点検出領域が周期的なパターンを有する被写体を捉えており、焦点検出領域からの焦点検出用信号が繰り返しパターンを有するものであるかを判定する。本発明および本明細書では、焦点検出領域に捉えられている被写体が周期的なパターンを有し、焦点検出用信号が繰り返しパターンを有することを単に、被写体が繰り返しパターンを有すると表現することがある。本実施形態では、ｍａｘｄｅｒを用いて繰り返し判定を行う。具体的には、閾値以上のｍａｘｄｅｒを示す相関変化量ΔＣＯＲのゼロクロスが所定の数以上存在するときは被写体が繰り返しパターンを有すると判定し、所定の数より少ないときは被写体が繰り返しパターンを有さないと判定する。ｍａｘｄｅｒの閾値は、第１のゼロクロスにおけるｍａｘｄｅｒに基づいて設定することが好ましい。本実施形態では、ｍａｘｄｅｒの閾値として、第１のゼロクロスにおけるｍａｘｄｅｒに１以下の係数を掛けた値を、所定の数として２を設定して繰り返し判定を行う。言い換えると、ｍａｘｄｅｒが第１のゼロクロスにおけるｍａｘｄｅｒに所定の係数を掛けた値を示すゼロクロスが複数存在すると、被写体が繰り返しパターンを有すると判定してステップＳ１０１６へ進む。

ステップＳ１０１６では合焦近傍判定を行う。合焦近傍判定では、撮像素子から出力される画像信号に基づいて像のボケ度合いを判定することで、今（焦点検出用信号の露光が行われたとき）の焦点位置が、合焦位置の近傍にあるか否かを判定する。合焦位置近傍とみなす範囲は適宜調整することができるため、合焦近傍判定は、合焦位置から所定の範囲内に今の焦点位置があるか否かを判定しているともいえる。合焦近傍判定の詳細について、図１６を用いて説明をする。

図１６は、３通りのフォーカスレンズ位置において、繰り返しパターンを有する被写体から得られる相関量を波形で例示したグラフである。図１６（ａ）は、像のボケ度合いが大きい（焦点位置と合焦位置が遠い）場合、図１６（ｂ）は像のボケ度合いが小さい（焦点位置と合焦位置がやや近い）場合、図１６（ｃ）は合焦近傍（焦点位置と合焦位置が近い）の場合の相関波形をそれぞれ例示する。真の合焦点をＡとする。横軸はシフト量（Ｓｈｉｆｔ）を表し、縦軸は相関量（ＣＯＲ）を表す。図１６に示すように、位相差ＡＦを用いた焦点検出において、繰り返しパターンを有する被写体の相関量を示す波形には、相関量が極小となる部分（極小値）が周期的に現れる。図１６（ａ）乃至（ｃ）に示す各焦点状態によって、相関波形が変化し、合焦点付近に近づくにつれて極値となる部分（ゼロクロス）の傾きが急峻になる。従って、実際にレンズを駆動させて焦点状態を変えることで、最も相関変化量が高く（ＣＯＲが小さく）なるときが合焦点付近であると判断できるので、真の合焦点を検出することができる。この特性を利用して、本実施形態では、合焦位置に近づいて像のボケ度合いが小さくなると値が大きくなる以下２つの指標を用いる事によって図１６（ｃ）の状態までピントが追い込めているかを判定する。

（１）ＤＦＤ（ＤｅｐｔｈＦｒｏｍＤｅｆｏｃｕｓ）
ＤＦＤは、焦点検出領域内における各画素における撮像用の画像信号（Ａ＋Ｂ像）の出力値を２乗した値を積分した値を、焦点検出用信号（Ａ像又はＢ像）の出力値を２乗した値を積分した値で除した値であり、像のボケ度を表す。値が大きいほうが、像のボケ度合いが小さく、合焦位置と焦点位置とが近いと考えられる。ＤＦＤは、式として以下のようにあらわされる。

但し、

尚、ｋは位置を特定するために撮像素子の各画素に付された数であり、Ａ（ｋ）、Ｂ（ｋ）はそれぞれ位置ｋにおけるＡ像信号とＢ像信号の信号値である。

（２）Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢ
Ｓｈａｒｐｎｅｓｓは像の鮮鋭度を表す値であり、ＰＢは振幅を表す値である。つまり、Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢは像の鮮鋭度をＰＢで正規化した鮮鋭度評価値であり、値が大きいほうが、合焦位置と焦点位置とが近いと考えられる。

Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ及びＰＢは式として以下のようにあらわされる。
Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ＝Σ（Ｓ［ｋ＋１］−Ｓ［ｋ］）^２／Σ（Ｓ［ｋ＋１］−Ｓ［ｋ］）
ＰＢ＝Ｐｅａｋ−ＢｏｔｔｏｍＰｅａｋ、Ｂｏｔｔｏｍはそれぞれ、垂直加算平均した波形の最大出力値と、最小出力値を示す変数であり、Ｓ［ｋ］は位置ｋにおけるＡ＋Ｂ像信号の信号値である。

本実施形態では、ＤＦＤとＳｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢとの両方に閾値を設定し、いずれか一方が設定した閾値を越えた場合は、像のボケ度合いが所定のボケ度合いよりも小さく、合焦位置近傍に焦点位置があるものと判定し、ステップＳ１００２へ進む。この閾値を調節することで、合焦位置近傍とみなす範囲を調節することができる。これらの閾値は固定値であってもよいし、焦点深度に応じて設定される値でもよい。例えば、焦点深度のｎ倍の範囲に焦点位置があるとみなせるＤＦＤとＳｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢとをそれぞれ設定してもよい。このとき、ｎは、焦点調節にかかる時間と偽合焦の可能性とのバランスから適宜設定することができる。ＤＦＤとＳｈａｒｐｎｅｓｓ／ＰＢとの両方が閾値以下である場合は、像のボケ度合いが所定のボケ度合い以上であり、合焦近傍に焦点位置がないものと判定し、ステップＳ１００３へ進む。そして、Ｓ５１０で取得したデフォーカス量の信頼度として、予め設定された値である０を取得する。信頼度としての０は、信頼度の候補（０〜３）のうち、最も信頼度が低い値であり、上述のように、信頼度が０の場合、サーチ駆動が行われる。このように、被写体が繰り返しパターンを有し、且つ、焦点位置が合焦近傍にない場合はサーチ駆動を行うことによって、大ボケした位置で検出されたデフォーカス量は焦点調節に用いず、偽合焦する可能性を軽減することができる。また、図１６（ｃ）に示すような合焦位置近傍まで追い込めた時点で、繰り返しパターンを有する被写体を撮影する場合であっても、繰り返しパターンを有さない被写体を撮影する場合と同様にフォーカスレンズ１１４の駆動制御方法を選択する。これにより、正確性の高い焦点調節制御を行うことができる。

また、焦点検出領域が複数設定されている場合は、ステップＳ１００１により被写体が繰り返しパターン有さないと判定される領域やステップＳ１０１６で合焦近傍であると判定される領域からの焦点検出用信号を用いてＡＦ動作を行ってもよい。尚、繰り返し判定（Ｓ１００１）と合焦近傍判定（Ｓ１０１６）は順番を入れ替え、合焦近傍判定を行ってから繰り返し判定を行ってもよい。ステップＳ１００２以降は、繰り返しパターンを有さない被写体を撮影する場合及び、繰り返しパターンを有す被写体を撮影する場合であって、焦点位置が合焦近傍にあると判定された場合のフォーカスレンズの駆動制御方法の選択フローである。像ずれ量ＰＲＤのばらつきを評価する指標を信頼度として用い、信頼度に応じてフォーカスレンズの駆動制御方法を選択する。ここでは、フォーカスレンズを移動させずに複数回像ずれ量を検出した場合の像ずれ量の標準偏差と、相関変化量の変化の急峻度ｍａｘｄｅｒとの関係を用いて、ｍａｘｄｅｒから像ずれ量ＰＲＤの標準偏差を取得するが、信頼度の取得方法はこれに限定されない。ステップＳ１００２ではｍａｘｄｅｒを撮影条件や被写体条件を用いて正規化する。ｍａｘｄｅｒを正規化する理由は信頼度の精度を高めるためであり、その詳細は後述する。

次に、ステップＳ１００４において、ステップＳ５１０で算出したデフォーカス量が設定したデフォーカス量閾値よりも大きいか判定する。デフォーカス量閾値よりも大きい時はＳ１００３に進んで信頼度０を取得し、デフォーカス量がデフォーカス量閾値以下の時はステップＳ１００５に進む。

ステップＳ１００５では、Ｓ１００２で正規化したｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値以下かどうかを判定する。正規化ｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値以下の時は、Ｓ１００３に進み、信頼度として０を取得する。本実施形態では、デフォーカス量閾値とｍａｘｄｅｒ閾値をステップＳ５０５で用いるフィルタごとに設定している。デフォーカス量閾値は各フィルタのデフォーカス量検出能力（総シフト量的に測距可能な限界距離）に応じて設定する。また、正規化ｍａｘｄｅｒ閾値に関して、低輝度時の測距やコントラストが低い被写体に対する測距など出力する信頼度を誤りやすい場面では正規化ｍａｘｄｅｒが小さくなることが分かっている。よって、正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を設定することで誤った信頼度を出力する可能性を低下させている。なお、ｍａｘｄｅｒは使用するフィルタによって特性が異なるため、フィルタごとに正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を設定している。ステップＳ１００５において正規化ｍａｘｄｅｒが正規化ｍａｘｄｅｒ閾値より大きいと判定された場合はステップＳ１００６に進み、正規化ｍａｘｄｅｒに基づいて像ずれ量の標準偏差を推定する。像ずれ量の標準偏差推定の原理は後述するが、正規化ｍａｘｄｅｒと像ずれ量の標準偏差との間には負の相関があるため、正規化ｍａｘｄｅｒから像ずれ量の標準偏差を推定することが可能となる。次にステップＳ１００７で像ずれ量の標準偏差に所定の換算係数を乗算することでデフォーカス量の標準偏差を算出する。ここで使用した換算係数は二像のずれ量からデフォーカス量を算出する際に使用した換算係数と同様で、絞り１１３の絞り値、レンズの射出瞳距離、センサの個体情報、焦点検出領域を設定する座標によって決定される値である。また、デフォーカス量の標準偏差に対しても絞り値Ｆと許容錯乱円δを除算して正規化しておく。もし、ｍａｘｄｅｒを基に信頼度（デフォーカス量の標準偏差）を評価する場合は前記換算係数の個数分の閾値を設定する必要がある。そのため、本発明を適用することで大量の閾値データをＲＯＭ１３７に持っておかなくても、より所望の閾値を設定することができる。また絞り値Ｆによって正規化しているため、絞り１１３の状態に関係なく閾値を設定することが可能である。

以上のように算出したデフォーカス量の標準偏差に応じてデフォーカス量の信頼度を評価する。そのために本実施形態ではデフォーカス量の標準偏差の閾値を３段階（ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３）設定しておく。まずＳ１００８でデフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１より大きい場合はＳ１００３に進み、デフォーカス量の信頼度０と判定される。デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１以下、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２より大きいと判定された場合（Ｓ１００９）は、Ｓ１０１０に進み信頼度１と評価される。デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２以下、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３より大きいと判定された場合（Ｓ１０１１）はＳ１０１２に進み信頼度２と評価される。デフォーカス量の標準偏差がＴＨＲＥＳＨＯＬＤ３以下の時はステップＳ１０１３に進み信頼度３と評価される。

信頼度を評価すると、最後にステップＳ１０１４に進み方向反転防止対策を行う。方向反転とは、正しいピント位置とは反対の方向にフォーカスレンズを動かして被写体像がぼけてしまうことを示している。方向反転が起きると、動画撮影時などにユーザが違和感をおぼえて品質が失われてしまう。方向反転を防止するためにステップＳ１０１４ではデフォーカス量の標準偏差とデフォーカス量を比較している。図１１を用いて方向反転防止対策について説明する。図１１（ａ）はデフォーカス量の標準偏差＝０の場面である。デフォーカス量が正確なためフォーカスレンズは正しい位置に向かって駆動し正しいピント位置でフォーカスレンズは止まる。図１１（ｂ）はデフォーカス量の標準偏差がデフォーカス量以下の場面である。デフォーカス量に検出誤差があるため、最終的にフォーカスレンズが止まる可能性がある場所にばらつき幅があるがフォーカスレンズは正しいピント位置に向かって進む。図１１（ｃ）はデフォーカス量の標準偏差がデフォーカス量より大きい場面である。図１１（ｂ）と同様に最終フォーカスレンズ位置にばらつき幅があるが、ばらつき幅が広いためフォーカスレンズが正しいピント位置に対して反対に駆動する可能性がある。以上よりデフォーカス量の標準偏差がデフォーカス量よりも大きい時はステップＳ１０１５へ進み、信頼度を１段落として方向反転する可能性を低くする。

以上が信頼度を決める基本的な処理フローであるが、信頼度の評価方法は用いるフィルタに応じて変えても良い。図１２は各フィルタから出力できる評価値を示しており、マルが表記されている条件は出力できる信頼度、バツが表記されている条件は出力しない信頼度を意味する。低域フィルタは精度が低いため合焦可能であることを意味する信頼度３は出力しない。また、高域フィルタでは総シフト量が小さく大ボケ時の被写体に対して測距できないため信頼度１は出力しない。このように処理することで誤った信頼度を出力する可能性を軽減させている。

続いて、上述した正規化ｍａｘｄｅｒから像ずれ量の標準偏差を推定する原理について説明する。図１３（ａ）はｍａｘｄｅｒと像ずれ量の標準偏差の相関を示すグラフである。縦軸は以下の式（７）のように、Ｎ回測距した時のＰＲＤの標準偏差（ＰＲＤ３σ＿ｓｔａ）を統計学的に算出した結果であり対数目盛で表記されている。

横軸はＮ回測距した時のｍａｘｄｅｒの平均値を示しており、縦軸と同様に対数目盛で表記されている。なお、図１３（ａ）のそれぞれのプロット点は、環境・被写体・測距設定（センサゲインや、絞りや、フォーカスレンズ位置など）を同一条件に揃えてＮ回測距した時の結果を使用している。図１３（ａ）においてＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αよりも小さい領域では負の相関があることが分かる。ＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αより大きい領域の詳細は後述する。境界αより小さい領域の相関関係を利用することでｍａｘｄｅｒからＰＲＤ３σ＿ｓｔａを推定することができる。しかし、測距設定や被写体によってｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの関係が少し異なるため、ＰＲＤ３σ＿ｓｔａの推定精度が低くなる。そこでステップＳ１００２に示すように被写体や測距設定に応じてｍａｘｄｅｒを正規化することでｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの相関関係をより強くし、推定精度を向上させる。具体的なｍａｘｄｅｒ正規化方法は図１４のフローチャートを用いて説明する。

本実施形態ではｍａｘｄｅｒの正規化を以下の４条件に応じて処理しているが、以下の４条件に限定せず、他の条件に応じてｍａｘｄｅｒを正規化しても良いし、以下の４条件の一部のみを用いて正規化を行ってもよい。
ｉ．センサゲイン（ステップＳ１４０１）
ｉｉ．垂直行加算平均の行数（ステップＳ１４０２）
ｉｉｉ．相関量ＣＯＲの加算行数（ステップＳ１４０３）
ｉｖ．被写体コントラスト（ステップＳ１４０４）

ｉ．センサゲインによる正規化（Ｓ１４０１）では、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１２３で設定したセンサゲインに応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。センサゲインを高くすると信号値と共に信号ノイズも増幅されるため、相関演算における像ずれ量の検出バラつきが大きくなる。図１５は図１３と同様の軸を用いたグラフで、２つの条件のデータをプロットした時の近似線を示している。図１５においてセンサゲインが小さい時は近似線１５０１、センサゲインが大きい時は近似線１５０２という関係になる。この差を埋めるためにセンサゲインに応じて決まる係数ａ_ｇａｉｎを用いた以下の式（８）によってｍａｘｄｅｒを正規化する。
ｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒ_ｇａｉｎ＝ｍａｘｄｅｒ×ａ_ｇａｉｎ（８）

ｉｉ．垂直行加算平均の行数に応じた正規化（Ｓ１４０２）では、Ｓ５０３の垂直行加算平均で設定した値に応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。先述したように垂直行加算平均の行数を多くすると信号ノイズの影響を軽減できるため、相関演算における像ずれ量の検出バラつきが小さくなる。したがって、垂直行加算平均の行数が多い時は近似線１５０１、行数が少ない時は近似線１５０２のように、垂直行加算平均の行数が多い時のほうがＰＲＤ３σ＿ｓｔａが小さくなる。よって、垂直行加算平均の行数ｎＬｉｎｅと係数ａ_ｌｉｎｅ、ｂ_ｌｉｎｅを用いた以下の式（９）でｍａｘｄｅｒを正規化することができる。
ｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒ_ｌｉｎｅ＝ｍａｘｄｅｒ×（ａ_ｌｉｎｅ×ｎＬｉｎｅ＋ｂ_ｌｉｎｅ）
（９）

ＩＩＩ．相関量ＣＯＲの加算行数に応じた正規化（Ｓ１４０３）では、Ｓ５０７の相関量ＣＯＲ加算の設定値に応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。相関量ＣＯＲの加算行数が多いと相関変化量ΔＣＯＲも大きくなるためｍａｘｄｅｒの値も大きくなる。そのため、図１５において相関量ＣＯＲの加算行数が少ない時は近似線１５０１、加算行数が多い時は近似線１５０２のように、加算行数が少ない時のほうがＰＲＤ３σ＿ｓｔａが小さくなる。よって、相関量ＣＯＲの加算行数ｎＣＯＲと係数ａ_ｃｏｒ、ｂ_ｃｏｒを用いた以下の式（１０）でｍａｘｄｅｒを正規化することができる。
ｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒ_ｃｏｒ＝ｍａｘｄｅｒ×（ａ_ｃｏｒ×ｎＣＯＲ＋ｂ_ｃｏｒ）
（１０）

ｉｖ．被写体コントラストに応じた正規化（Ｓ１４０４）では、Ｓ５０４で算出した被写体コントラストＣＮＴに応じてｍａｘｄｅｒを正規化する。被写体のコントラストが低いと相関演算における像ずれ量の検出バラつきが大きくなる。図１５において被写体コントラストが高い時は近似線１５０１、被写体コントラストが低い時は近似線１５０２のように、被写体のコントラストが高い時のほうがＰＲＤ３σ＿ｓｔａが小さくなる。よって、被写体コントラストＣＮＴと係数ａ_ｃｎｔ、ｂ_ｃｎｔを用いた以下の式（１１）でｍａｘｄｅｒを正規化することができる。
ｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒ_ｃｎｔ＝ｍａｘｄｅｒ×（ａ_ｃｎｔ×ｎＣＮＴ＋ｂ_ｃｎｔ）
（１１）

上記の４条件に応じたｍａｘｄｅｒの正規化演算に使用した係数は３種類のフィルタに応じて予め準備しておく。以上のｍａｘｄｅｒ正規化をした後の正規化ｍａｘｄｅｒとＰＲＤ３σ＿ｓｔａの関係が図１３の（ｂ）である。図１３（ａ）のグラフに対して図１３（ｂ）のグラフは強い負の相関があることがわかる。そのため、上記４条件で正規化したｍａｘｄｅｒであるｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒと予め測定したデータから算出した係数ａ、ｂを使用して以下の式（１２）を準備しておくことで像ずれ量の推定標準偏差ＰＲＤ３σ＿ｅｓｔを算出することができる。
ＰＲＤ３σ＿ｅｓｔ＝ａ×ｎｏｒｍ＿ｍａｘｄｅｒ＾ｂ（１２）

続いて像ずれ量の標準偏差ＰＲＤ３σ＿ｓｔａが境界αより大きい領域について説明する。この領域はそもそも像ずれ量の標準偏差が大きくデフォーカス量としても信頼度が低い領域であるため、この領域にプロットされている環境・被写体・測距設定の信頼度はＮＧにすることが望ましい。そこで、本実施形態ではステップＳ１００６で設定されている正規化ｍａｘｄｅｒ閾値を図１３（ｂ）のように設定することで境界αよりも大きい領域の信頼度をＮＧにしている。この領域内の信頼度の下げ方はｍａｘｄｅｒ閾値を図１３（ｂ）のように設定することに限定せず、相関演算における他の評価値を見て信頼度を低く評価する方法を用いても良い。

以上説明したように、本実施形態のカメラ１０は一度の焦点検出で出力されるｍａｘｄｅｒに基づいてデフォーカス量の標準偏差を算出してデフォーカス量の信頼度性を評価し、信頼度を取得している。この時、デフォーカス量の信頼度の精度を上げるために測距設定や被写体に応じてｍａｘｄｅｒを正規化しているため、より細かく信頼度の閾値を設定することが可能となる。そして、このようにデフォーカス量の信頼度を取得することでより安定したＡＦ制御を行うことができる。尚、デフォーカス量の信頼度の取得方法として、異なる方法を用いてもよい。ｍａｘｄｅｒ以外の、像ずれ量の標準偏差と相関のある値からデフォーカス量の信頼度を取得してもよいし、実際に複数回測距して像ずれ量の標準偏差を算出してもよい。但し、実際に複数回測距を行うよりも、ｍａｘｄｅｒを用いた方が素早く信頼度を取得できるため好ましい。また、デフォーカス量の信頼度を評価できれば、標準偏差以外の値に基づいて信頼度を取得してもよい。

（他の実施形態）
本発明の目的は以下のようにしても達成できる。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するための手順が記述されたソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムまたは装置に供給する。そしてそのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサー）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体および制御プログラムは本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどが挙げられる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等も用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行可能とすることにより、前述した各実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、以下の場合も含まれる。まず記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う。

また、上述の実施形態では、予め設定された信頼度の候補（０〜３）の中から信頼度を選択し、選択した信頼度に応じたフォーカス駆動を選択したが、信頼度に応じたフォーカス駆動を行うことができれば良い。例えば、図１０のステップＳ１００３に進むと、ステップＳ１００３で信頼度を０に決定し、図３のステップＳ３０２を経てステップＳ３０３でサーチ駆動を行うが、図１０のステップＳ１００３でサーチ駆動を行うことを決定しても同じ制御を行うことができる。つまり、ステップＳ１０１６で焦点位置が合焦位置近傍にあると判定された場合、検出されたデフォーカス量の信頼度を取得しなくても、所定のフォーカス駆動を行えば、適切な焦点調節動作の制御方法を実行することができる。このとき行う駆動制御方法は、焦点位置を検出されたデフォーカス量ではなく、所定の駆動量分フォーカスレンズを駆動させる制御方法（サーチ駆動）であることが好ましい。そして、移動させた後、再度焦点検出を行い、被写体変化などにより繰り返し判定（Ｓ１００１）でＮｏと判定されるか、合焦位置近傍判定（Ｓ１０１６）でＹｅｓと判定されるようになるまでフォーカスレンズの移動と焦点検出とを繰り返す。

また、ｍａｘｄｅｒを用いる代わりに、撮像用の画像信号（Ａ＋Ｂ像信号）の画像解析結果を用いて繰り返し判定を行ってもよい。画像信号の輝度を解析し、周期性があるかどうかを調べることで、焦点検出領域において繰り返しパターンを有する被写体を撮影しているか否かを判定することができる。

また、上述の実施形態では、焦点検出領域が繰り返しパターンを撮影していると判定したときにのみ合焦近傍判定を行い、合焦近傍でなければ低い信頼度を取得していたが、位相差ＡＦが偽合焦点を検出してしまうシーンであれば本発明を適用可能である。この場合、繰り返しパターン判定の代わりに、その他の偽合焦点を検出しやすいシーンであるか否かの判定を行えばよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述したが、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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０１撮像装置
１１１レンズユニット
１１２固定レンズ
１１３絞り
１１４フォーカスレンズ
１１５絞り制御部
１１６フォーカス制御部
１１７レンズ制御部
１２１撮像素子
１２２タイミングジェネレータ
１２３ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ
１２４撮像信号処理部
１２５焦点検出用信号処理部
１３１バス
１３２表示制御部
１３３表示部
１３４記録媒体制御部
１３５記録媒体
１３６ＳＤＲＡＭ
１３７ＲＯＭ
１３８フラッシュＲＯＭ
１４０カメラ制御部

Claims

フォーカスレンズを有する光学系を介して入射した光束を光電変換して、焦点検出領域における一対の焦点検出用の像信号を出力することが可能な撮像手段と、
前記一対の像信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記デフォーカス量に基づいて前記光学系の焦点位置の調節を制御する制御手段と、
前記焦点検出領域において、繰り返しパターンを有する被写体を前記撮像手段が撮像しているか否かを判定する第１の判定手段と、
像のボケ度合いが所定のボケ度合い以上か否かを判定する第２の判定手段と、を備え、
前記焦点検出手段は、前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定手段により前記像のボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記フォーカスレンズを移動させた新たな焦点位置で得られた前記一対の像信号を用いて新たなデフォーカス量の取得を行うことを特徴とする焦点調節装置。
前記制御手段は、前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定手段により前記ボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記光学系が有するフォーカスレンズを焦点深度に基づいて設定される速度で移動させることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
前記焦点検出手段は、前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定手段により前記ボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記第２の判定手段により前記ボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されなくなるまで、前記フォーカスレンズを移動させた新たな焦点位置で得られた前記一対の像信号を用いた前記新たなデフォーカス量の取得を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点調節装置。
前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していないと判定されたとき、及び、前記第２の判定手段により前記ボケ度合いが所定のボケ度合いより小さいと判定されたとき、前記一対の像信号に基づいて複数段階で前記デフォーカス量の信頼度を評価し、
前記第１の判定手段により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定手段により前記ボケ度合いが所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記複数段階の中で最も低い信頼度と評価する取得手段を備え、
前記制御手段は、
前記取得手段により取得された前記デフォーカス量の信頼度に応じて前記焦点位置の調節を制御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。
前記取得手段は、複数段階のデフォーカス量の信頼度の候補の中からデフォーカス量の信頼度を選択することで前記デフォーカス量の信頼度を取得することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
前記焦点検出手段は、前記一対の像信号をシフトしながら相関演算を行い、前記相関演算の結果に基づいて前記デフォーカス量を検出し、
前記取得手段は、前記相関演算の結果に基づいて前記信頼度を取得することで、前記一対の像信号に基づいて前記信頼度を取得することを特徴とする請求項４又は５に記載の焦点調節装置。
前記取得手段は、前記相関演算により取得された、相関量の変化の急峻度に基づいて前記信頼度を取得する請求項６に記載の焦点調節装置。
前記焦点検出手段は、前記一対の像信号をシフトしながら相関演算を行い、前記相関演算の結果に基づいて前記デフォーカス量を検出し、
前記第１の判定手段は、
前記相関演算により取得された相関量の変化の急峻度が閾値以上の極小値が所定の数以上存在するとき、前記焦点検出領域において繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定し、
前記急峻度が前記閾値以上の極小値が前記所定の数よりも少ないとき、前記焦点検出領域において繰り返しパターンを有する被写体を撮像していないと判定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
前記第１の判定手段は、前記急峻度が最も大きい極小値における前記急峻度の大きさに基づいて前記閾値を決定することを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
複数の焦点検出領域を設定する設定手段を備え、
前記第１の判定手段は、
前記複数の焦点検出領域のうち、繰り返しパターンを有する被写体を撮像していない焦点検出領域が存在するか否かを判定し、
前記制御手段は、前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していない焦点検出領域が存在する場合は、前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していない焦点検出領域における前記一対の像信号に基づいて取得されるデフォーカス量に基づいて焦点位置の調節を制御する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置と、
前記撮像手段から出力される画像信号を記憶手段へ記憶させる記憶制御手段と、を備える撮像装置。
フォーカスレンズを有する光学系を介して入射した光束を光電変換して、焦点検出領域における一対の焦点検出用の像信号を出力することが可能な撮像手段を備えた焦点調節装置の制御方法であって、
前記一対の像信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出工程と、
前記デフォーカス量に基づいて前記光学系の焦点位置の調節を制御する制御工程と、
前記焦点検出領域において、繰り返しパターンを有する被写体を前記撮像手段が撮像しているか否かを判定する第１の判定工程と、
像のボケ度合いが所定のボケ度合い以上か否かを判定する第２の判定工程と、を備え、
前記焦点検出工程では、前記第１の判定工程により前記撮像手段が前記焦点検出領域において前記繰り返しパターンを有する被写体を撮像していると判定され、且つ、前記第２の判定工程により前記像のボケ度合いが前記所定のボケ度合い以上であると判定されたとき、前記フォーカスレンズを移動させた新たな焦点位置で得られた前記一対の像信号を用いて新たなデフォーカス量の取得を行うことを特徴とする制御方法。