JP5987285B2 - 焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関する。

従来より、シャッターレリーズボタンが半押しされた後に、位相検出方式により光学系の焦点状態を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０１０−２４３８９９号公報

しかしながら、従来技術では、レリーズボタンが半押しされた後に、デフォーカス量を算出し、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を算出し、その後、フォーカスレンズを駆動させるため、レリーズボタンが半押しされてから、フォーカスレンズが駆動されるまでに、時間を要してしまう場合があった。

本発明が解決しようとする課題は、好適な焦点調節が可能な焦点調節装置を提供することである。

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

[１] 本実施形態の第１の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系による像面のずれ量を検出する焦点検出部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算し、演算した前記駆動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズの駆動を行なわせる制御部とを有し、前記制御部は、前記焦点調節を起動する直前に検出されたずれ量の信頼性が第１の閾値未満である場合には、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が前記第１の閾値以上であるずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。

[２]本実施形態の第２の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系による像面のずれ量を検出する焦点検出部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算し、演算した前記駆動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズの駆動を行なわせる制御部とを有し、前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が最も高いずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。

[３]本実施形態の第３の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系による像面のずれ量を検出する焦点検出部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算し、演算した前記駆動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズの駆動を行なわせる制御部とを有し、前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、撮影画面内に設定された焦点検出位置における輝度が所定値以上変化した後に検出されたずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。

[４]本実施形態の第４の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系による像面のずれ量を検出する焦点検出部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算し、演算した前記駆動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズの駆動を行なわせる制御部とを有し、前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われた場合に、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、撮影画面内に設定された焦点検出位置における被写体の色味が所定値以上変化した後に検出されたずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を演算する。

[５]本実施形態の第５の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、操作可能な操作部と、前記操作部が操作される前において、前記焦点検出部による前記焦点状態の検出結果の信頼性が閾値より低いとき信頼性が前記閾値より低い前記焦点状態の検出結果に基づいた前記フォーカスレンズの駆動制御を行わず、前記焦点検出部による前記焦点状態の検出結果の信頼性が前記閾値より高いとき信頼性が前記閾値より高い前記焦点状態の検出結果に基づいた前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御部とを有する。

[６]本実施形態の第６の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、操作可能な操作部と、前記操作部が操作された場合、前記操作部が操作される前に前記焦点検出部が検出した前記焦点状態のうち、信頼性が最も高い前記焦点状態を用いて前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御部とを有する。

[７]本実施形態の第７の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、操作可能な操作部と、前記操作部が操作された場合、前記操作部が操作される前に前記焦点検出部が検出した前記焦点状態のうち、前記焦点検出部により前記焦点状態が検出される位置における明るさが所定値以上変化した後に検出された前記焦点状態を用いて前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御部とを有する。

[８]本実施形態の第８の観点に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを有する光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、操作可能な操作部と、前記操作部が操作された場合、前記操作部が操作される前に前記焦点検出部が検出した前記焦点状態のうち、前記焦点検出部により前記焦点状態が検出される位置における被写界の色が所定値以上変化した後に検出された前記焦点状態を用いて前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御部とを有する。

本発明によれば、好適な焦点調節を実現することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。 図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。 図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。 図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図９は、本実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。 図１０は、ステップＳ１１２のスキャン動作実行処理を示すフローチャートである。 図１１は、本実施形態に係るカメラの動作例を説明するための図である。 図１２は、従来のカメラの動作例を説明するための図である。 図１３は、本実施形態に係るカメラの動作例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

操作部２８は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。また、操作部２８は、静止画撮影モード／動画撮影モードの切換が行えるようにもなっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

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

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

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

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

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

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。また、以下においては、静止画撮影モードが選択されており、さらに、ワンショットモード、すなわち、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードが選択されている場合を例示して説明を行なう。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１による、スルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子２２により、撮影光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。

また、ステップＳ１０２において、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量について、その信頼性の評価を行う。本実施形態において、カメラ制御部２１は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて、デフォーカス量の信頼性を、「高」、「中」、「低」、および「測距不能」の４段階で評価する。例えば、カメラ制御部２１は、一対の像データの一致度が高く、デフォーカス量の信頼性が第１の判定値以上である場合には、デフォーカス量の信頼性を「高」と評価し、デフォーカス量の信頼性が、第１の判定値未満であり、かつ、第１の判定値よりも小さい第２の判定値以上である場合には、デフォーカス量の信頼性を「中」と評価する。さらに、カメラ制御部２１は、デフォーカス量の信頼性が、第２の判定値未満であり、かつ、第２の判定値よりも小さい第３の判定値以上である場合には、デフォーカス量の信頼性を「低」と評価し、デフォーカス量の信頼性が、第３の判定値未満である場合には、デフォーカス量の信頼性を「測距不能」と評価する。このように得られたデフォーカス量およびデフォーカス量の信頼性は、デフォーカス量の履歴データとして、メモリ２４に記憶される。

なお、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、このカメラ１の動作が行われている間、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合はステップＳ１０４に進む。一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、シャッターレリーズボタンの半押しされるまで、ステップＳ１０３を繰り返す。すなわち、シャッターレリーズボタンが半押しされるまで、スルー画像の生成・表示、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、およびデフォーカス量の信頼性の評価処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０２で記憶したデフォーカス量の履歴データが参照され、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）直前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる。シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」または「測距不能」であると判断された場合は、ステップＳ１０５に進み、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であると判断された場合は、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行われ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。そして、ステップＳ１１４において、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、ステップＳ１１３で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。

また、上述したように、ステップＳ１０２におけるデフォーカス量の算出処理およびデフォーカス量の信頼性の評価処理は、シャッターレリーズボタンの半押し後においても、所定の間隔で繰り返し行われている。そこで、カメラ制御部２１は、シャッターレリーズボタンの半押し後に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」である場合に、このデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量を繰り返し算出し、新たに算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動する。なお、レンズ駆動量の演算は、後述するステップＳ１１６において、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれるまで、所定の間隔で繰り返し実行される。

そして、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動された場合に、ステップＳ１１５に進み、合焦表示が行なわれ、次いで、ステップＳ１１６に進み、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。なお、ステップＳ１１５における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行なう際には、位相差検出方式により合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。

一方、ステップＳ１０４において、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」または「測距不能」であると判断された場合は、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５〜Ｓ１０８では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量よりも、さらに前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる。

具体的には、まず、ステップＳ１０５において、カメラ制御部２１により、所定のパラメータであるｎが１に設定される。そして、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で記憶したデフォーカス量の履歴データが参照され、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりもｎ個前に算出されたデフォーカス量およびデフォーカス量の信頼性が読み出され、読み出されたｎ個前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる。例えば、ステップＳ１０５においてｎが１に設定された直後のステップＳ１０６では、ｎが１に設定されているため、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量よりも１つ前に算出されたデフォーカス量および該デフォーカス量の信頼性の読み出しが行われ、読み出された１つ前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる。

シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりもｎ個前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」である場合は、ステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０９において、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりもｎ個前に算出されたデフォーカス量が、レンズ駆動量を演算するためのデフォーカス量として決定される。そして、続くステップＳ１１３，Ｓ１１４において、ステップＳ１０９で決定されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる。一方、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりもｎ個前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」または「測距不能」である場合は、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、ｎの値が所定数未満であるか否かの判断が行われる。ｎの値が所定数未満である場合は、ステップＳ１０８に進み、ｎの値に１が加えられた後、ステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０８において設定されたｎを用いて、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりもｎ個前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる。一方、ステップＳ１０７において、ｎの値が所定数以上である場合は、ステップＳ１１０に進む。

このように、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８では、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではない場合に、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量よりも前に算出されたデフォーカス量の信頼性が、新しく算出されたデフォーカス量から順に所定の数だけ遡って判断される。そして、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量よりも所定数前までに算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではある場合には、この信頼性が「高」または「中」であるデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量の算出およびフォーカスレンズ３２の駆動が行われる。

次いで、ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンが半押しされる前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」であるか否かの判断が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０２で記憶したデフォーカス量の履歴データを参照し、シャッターレリーズボタンが半押しされる直前に算出されたデフォーカス量、および、シャッターレリーズボタンが半押しされる直前に算出されたデフォーカス量よりもｎ個前までに算出されたデフォーカス量について、デフォーカス量の信頼性が「低」であるか否かを、新しく算出されたデフォーカス量から順に遡って判断する。信頼性が「低」のデフォーカス量がある場合は、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１１１において、カメラ制御部２１により、後述するスキャン動作におけるフォーカスレンズ３２の駆動方向が、信頼性が「低」であるデフォーカス量に対応する方向に設定される。一方、信頼性が「低」のデフォーカス量がない場合は、スキャン動作におけるフォーカスレンズ３２の駆動方向は設定されずに、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を実行するためのスキャン動作実行処理が行なわれる。ここで、スキャン動作とは、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。以下においては、図１０を参照して、本実施形態に係るスキャン動作実行処理を説明する。なお、図１０は、本実施形態に係るスキャン動作実行処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」であると判断され、上述したステップＳ１１１において、フォーカスレンズ３２の駆動方向が設定されている場合は、設定された方向に、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を行う。一方、ステップＳ１１１においてフォーカスレンズ３２の駆動方向が設定されていない場合は、スキャン駆動を行う方向は特に限定されず、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を、無限端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限端に向かって行なってもよい。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。

ステップＳ２０２では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ２０５に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ２０３に進む。なお、ステップＳ２０２においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が「低」または「測距不能」と評価された場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ２０３に進むこととする。

ステップＳ２０３では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ２１０に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ２０２に戻り、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ２１４に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ２０２において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０５〜Ｓ２０９において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。

すなわち、まず、ステップＳ２０５において、カメラ制御部２１により、スキャン動作の停止処理が行なわれた後、ステップＳ２０６に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作禁止処理が行なわれる。

そして、ステップＳ２０７では、ステップＳ２０２において位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出される。そして、レンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。

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

そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ２０８に進み、合焦表示が行なわれ、次いで、ステップＳ２０９に進み、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。なお、ステップＳ２０８における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行なう際には、位相差検出方式により合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ２０３において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、ステップＳ２１０に進み、ステップＳ２１０〜Ｓ２１３において、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動動作が行なわれる。

すなわち、まず、ステップＳ２１０において、カメラ制御部２１により、スキャン動作の停止処理が行なわれた後、ステップＳ２１１に進み、上述したステップＳ２０６と同様に、カメラ制御部２１により、スキャン動作禁止処理が行なわれる。

そして、ステップＳ２１２に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させるレンズ駆動処理が行なわれる。なお、コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置への駆動を行なう際には、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了するまでは、位相差検出方式による焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動を禁止することが好適である。これにより、フォーカスレンズ３２のハンチング現象を抑制することができる。

そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ２１３に進み、合焦表示が行なわれ、次いで、ステップＳ２０９に進み、合焦ロック（フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する処理）が行なわれる。なお、ステップＳ２１３における合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行なう際には、コントラスト検出方式により合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。

なお、本実施形態のスキャン動作においては、上述したステップＳ２０２〜Ｓ２０４を繰り返し実行することで、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を所定の間隔で同時に実行する。そして、上述したステップＳ２０２〜Ｓ２０４を繰り返し実行した結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のうち、先にデフォーカス量の算出、または合焦位置の検出ができた検出方式による、焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理を行なう。また、上述したように、本実施形態のスキャン動作においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたか否かを判断した（ステップＳ２０２）後に、コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができたか否かの判断を行う（ステップＳ２０３）ことで、位相差検出方式とコントラスト検出方式とで同時期にデフォーカス量の算出および合焦位置の検出ができた場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を、コントラスト検出方式による焦点検出結果よりも優先して、採用するものである。

一方、ステップＳ２０４において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれ、次いで、ステップＳ２１５に進み、合焦不能表示が行なわれる。合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

そして、ステップＳ２１６に進み、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされた状態が継続しているか否かの判定が行なわれる。シャッターレリーズボタンが半押しされている場合はステップＳ２１７に進み、シャッターレリーズボタンの半押しされていない場合は、ステップＳ２１９に進む。

ステップＳ２１６において、シャッターレリーズボタンが半押しされていると判定された場合には、ステップＳ２１７に進み、上述したステップＳ２０２と同様に、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。その結果、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、ステップＳ２１８に進み、合焦不能表示をオフとする処理が行なわれた後、ステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６〜Ｓ２０９において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。一方、デフォーカス量が算出できなかったと判定された場合には、ステップＳ２１６に戻り、シャッターレリーズボタンが半押しされている状態が継続している間、ステップＳ２１６、Ｓ２１７を繰り返し実行する。なお、この場合においては、フォーカスレンズ３２は、停止した状態であるため、コントラスト検出方式による焦点検出は実行されず、位相差検出方式による焦点検出のみが行われることとなる。

一方、ステップＳ２１６において、シャッターレリーズボタンが半押しされていないと判定された場合には、ステップＳ２１９に進み、合焦不能表示をオフとする処理が行なわれる。

このように、ステップＳ１１２のスキャン動作実行処理は行われ、ステップＳ１１２のスキャン動作実行処理が終了した後は、このカメラ１の動作も終了する。

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を、図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明するための図であり、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」である場面を例示している。また、図１１では、横軸に時間を示しており、時刻ｔ６においてシャッターレリーズボタンが半押しされた場面を示している。たとえば、図１１に示す例では、時刻ｔ１において、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにより、入射光に応じた電荷の蓄積が開始される。また、本実施形態において、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサーであり、電荷の蓄積と並行して、時刻ｔ１以降に蓄積された電荷の量に応じた画素信号の転送が開始される。そして、時刻ｔ３では、時刻ｔ２で開始された画素信号の転送が終了し、デフォーカス量の演算が開始される（ステップＳ１０２）。これにより、時刻ｔ４において、デフォーカス量が算出されるとともに、デフォーカス量の信頼性が評価され、メモリ２４に記憶される。そして、図１１に示すように、このような電荷の蓄積、画素信号の転送、デフォーカス量の演算、およびデフォーカス量の信頼性の評価が、所定の間隔で繰り返し行われる。なお、図１１においては、「高」または「中」と評価されたデフォーカス量の信頼性を「○」で表している（図１２，１３においても同様）。

そして、時刻ｔ６において、シャッターレリーズボタンが半押しされる（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）と、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量(図１１中では時刻ｔ５において算出されたデフォーカス量)の信頼性が「高」または「中」であるか否かの判断が行われる（ステップＳ１０４）。ここで、図１１に示す例では、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量(時刻ｔ５において算出されたデフォーカス量)の信頼性は「高」または「中」であるため（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ５において算出されたデフォーカス量）に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量の演算が開始される（ステップＳ１１３）。その結果、時刻ｔ７において、レンズ駆動量が算出され、算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が指示され、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される（ステップＳ１１４）。

また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた後も、デフォーカス量の算出が繰り返し行われ、算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量の演算が繰り返し行われる。例えば、図１１に示す例では、シャッターレリーズボタンが半押しされた後に、時刻ｔ８において、デフォーカス量が算出され、時刻ｔ９において、レンズ駆動量が算出される。これにより、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量が、時刻ｔ７において算出したレンズ駆動量から、時刻ｔ９において新たに算出したレンズ駆動量に更新され、時刻ｔ９において算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が駆動される。同様に、時刻ｔ９以降においても、フォーカスレンズ３２が合焦位置に駆動するまで、デフォーカス量の演算とレンズ駆動量の算出とが繰り返され、新たに算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われることとなる。

そして、時刻ｔ１０において、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動されると、合焦表示が点灯され（ステップＳ１１５）、フォーカスレンズ３２の駆動が停止される(ステップＳ１１６)。なお、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動された後は、デフォーカス量に基づいたレンズ駆動量の演算は行われない。

一方、図１２は、従来のカメラの動作例を説明するための図であり、図１１と同様に、横軸に時間を示している。図１２に示す例では、図１１に示す例と同様に、時刻ｔ１１において、入射光に応じた電荷の蓄積が開始され、時刻ｔ１２において、蓄積された電画の量に応じた画素信号の転送が開始される。しかしながら、図１２に示す例では、図１１に示す例と異なり、シャッターレリーズボタンが半押しされる前に、デフォーカス量の演算が行われない。そして、時刻ｔ１３において、シャッターレリーズボタンが半押しされると、シャッターレリーズボタンが半押しされた後に転送された画素信号に基づいて、デフォーカス量の演算が開始される（時刻ｔ１４）。デフォーカス量が算出された後は、算出したデフォーカス量の信頼性が判断され、デフォーカス量の信頼性が高い場合に、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量の演算が開始される（時刻ｔ１５）。そして、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量が算出され、算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる（時刻ｔ１６）。このように、図１２に示す例では、シャッターレリーズボタンが半押しされてから、フォーカスレンズ３２が駆動するまでに、デフォーカス量の演算およびフォーカスレンズ３２の駆動量の演算が行われる。

これに対して、本実施形態では、図１１に示すように、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出したデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズ３２を駆動させることで、シャッターレリーズボタンが半押しされてから、フォーカスレンズ３２が駆動するまでに、デフォーカス量の演算を省くことができるため、図１２に示す例と比較して、シャッターレリーズボタンが半押されてからフォーカスレンズ３２が駆動されるまでの時間を短縮することができる。

また、図１３は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明するための図であり、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「低」または「測距不能」である場面を例示している。なお、図１３においては、「低」または「測距不能」と評価されたデフォーカス量の信頼性を「×」で表している。図１３に示す場面例では、時刻ｔ２１において、入射光に応じた電荷の蓄積が開始され、時刻ｔ２２において、蓄積された電荷に応じた画素信号の転送が開始され、時刻ｔ２３において、画素信号に基づくデフォーカス量の演算が開始される（ステップＳ１０２）。これにより、時刻ｔ２４において、デフォーカス量が算出されるとともに、デフォーカス量の信頼性が評価され、メモリ２４に記憶される。同様に、電荷の蓄積、画素信号の転送、デフォーカス量の演算、およびデフォーカス量の信頼性の評価が繰り返される。図１３に示す例では、時刻ｔ２４において算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」と評価され、時刻ｔ２４において算出されたデフォーカス量の次に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２５において算出されたデフォーカス量）の信頼性は「低」または「測距不能」と評価されたものとする。さらに、時刻ｔ２５において算出されたデフォーカス量の次に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２６において算出されたデフォーカス量）の信頼性も「低」または「測距不能」と評価されたものとする。

図１３に示す例において、時刻ｔ２７において、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）に、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量、すなわち、時刻ｔ２６において算出されたデフォーカス量の信頼性が判断される（ステップＳ１０４）。ここで、図１３に示す例において、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２６において算出されたデフォーカス量）の信頼性は「高」または「中」ではないため（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量（時刻ｔ２６において算出されたデフォーカス量）よりも１つ前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２５において算出されたデフォーカス量）の信頼性が判断される（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）。シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも１つ前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２５において算出されたデフォーカス量）の信頼性も「高」または「中」ではないため（ステップＳ１０６＝Ｎｏ）、続いて、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも２つ前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２４において算出されたデフォーカス量）の信頼性が判断される（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）。図１３に示す例では、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも２つ前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２４において算出されたデフォーカス量）の信頼性が「高」または「中」であるため（ステップＳ１０６＝Ｙｅｓ）、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも２つ前に算出されたデフォーカス量（時刻ｔ２４において算出されたデフォーカス量）が、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量を算出するためのデフォーカス量に決定される（ステップＳ１０９）。そして、このデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動量が演算され（ステップＳ１１３）、その結果、時刻ｔ２８において、フォーカスレンズ３２が駆動される（ステップＳ１１４）。

このように、図１３に示す例でも、シャッターレリーズボタンが半押しされてから、フォーカスレンズ３２が駆動するまでに、デフォーカス量の演算を省くことができるため、図１２に示す例と比較して、シャッターレリーズボタンが半押されてからフォーカスレンズ３２が駆動されるまでの時間を短縮することができる。

また、図１３に示す例では、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではない場合でも、シャッターレリーズボタンが半押しされたタイミングにより近いタイミングで算出されたデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズ３２を駆動することができるため、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が一時的に低くなってしまった場合などに、直ぐに、スキャン動作が実行されてしまうことを防止することができ、その結果、スキャン動作による合焦時間の増大や画像のぼけなどを有効に防止することができる。また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではない場合に、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも前に算出された所定数のデフォーカス量のみについて、デフォーカス量の信頼性を判断することで、フォーカスレンズ３２が駆動していない時間が長くなり、撮影者に違和感を与えることを防止することができる。

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

例えば、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた後に、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量を算出しているが、レンズ駆動量を、シャッターレリーズボタンが半押しされる前に算出しておく構成としてもよい。これにより、シャッターレリーズボタンが半押しされた後に、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量を算出する時間を省くことができるため、シャッターレリーズボタンが半押しされてから、フォーカスレンズ３２が駆動されるまでの時間を、さらに短縮することができる。なお、シャッターレリーズボタンが半押しされる前に、フォーカスレンズ３２の駆動量を算出する構成とした場合であっても、シャッターレリーズボタンが半押しされる前のフォーカスレンズ３２の駆動は禁止される。

また、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出されたデフォーカス量の信頼性を、新しく算出されたデフォーカス量から順に遡って判断し、信頼性が「高」または「中」であるデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量を算出する構成を例示していたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出されたデフォーカス量のうち、信頼性が最も高いデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量を算出する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、以下に説明するような構成としてもよい。たとえば、シャッターレリーズボタンが半押しされる前から、撮影画面内に設定された焦点検出位置における輝度を繰り返し検出しておき、シャッターレリーズボタンの半押しが行われた際に、メモリ２４に記憶されたシャッターレリーズボタンが半押しされるまでの所定時間内に算出されたデフォーカス量のうち、焦点検出位置における輝度が所定値以上変化した後に算出されたデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。あるいは、シャッターレリーズボタンが半押しされる前から、撮影画面内に設定された焦点検出位置における被写体の色味を繰り返し検出しておき、シャッターレリーズボタンの半押しが行われた際に、メモリ２４に記憶されたシャッターレリーズボタンが半押しされるまでの所定時間内に算出されたデフォーカス量のうち、焦点検出位置における被写体の色味が所定値以上変化した後に算出されたデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。これにより、たとえば、シャッターレリーズボタンの半押し前に光学系の焦点状態が変化した場合でも、シャッターレリーズボタンの半押し後、直ぐに、変化した光学系の焦点状態に応じたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させることができる。

また、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量に限らず、たとえば、シャッターレリーズボタンの半押し前に算出されたデフォーカス量のうち、シャッターレリーズボタンが半押しされたタイミングよりも所定時間前までに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。たとえば、撮影者が、シャッターレリーズボタンを半押しして、被写体にピントを合わせようと決めたタイミングでの焦点状態に応じて、フォーカスレンズ３２を駆動させることができるように、撮影者がシャッターレリーズボタンを半押ししようと決めたタイミングと、撮影者が実際にシャッターレリーズボタンの半押しを行うタイミングとのずれを考慮し、シャッターレリーズボタンが半押しされたタイミングの１秒前までに算出されたデフォーカス量、より好ましくは、シャッターレリーズボタンが半押しされたタイミングの０．５秒前までに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。同様に、シャッターレリーズボタンの半押し直前から所定回数前までに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。たとえば、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量から６０回前までに算出されたデフォーカス量、より好ましくは、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量よりも３０回前までに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成とすることもできる。また、シャッターレリーズボタンの半押し直前から所定のフレーム数前までに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合に、シャッターレリーズボタンが半押しされる前に算出されたデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量を算出する構成を例示したが、シャッターレリーズボタンは、光学系の焦点調節を開始（起動）するための部材の一例であって、この構成に限定されるものではない。例えば、シャッターレリーズボタンとは別に、光学系の焦点調節を開始（起動）するためのボタンが設けられている場合には、焦点調節を開始（起動）するためのボタンが押される前からデフォーカス量を算出しておき、焦点調節を開始（起動）するためのボタンが押された後に、焦点調節を開始（起動）するためのボタンが押される前に算出したデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動量を算出する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、静止画撮影において、スルー画像を表示している際にシャッターレリーズボタンを半押しする場面を例示したが、本発明は、例えば、動画撮影中にシャッターレリーズボタンを半押しする場面にも適用することができる。例えば、操作部２８を介して、動画撮影モードが選択された場合に、動画撮影を行いながら、デフォーカス量を算出しておき、シャッターレリーズボタンが半押しされた後、直ぐに、フォーカスレンズ３２を駆動する構成としてもよい。また、動画撮影を行う前から、デフォーカス量を算出しておき、動画撮影を開始するためのボタンが押され、動画撮影が開始された後、直ぐに、フォーカスレンズ３２を駆動する構成とすることもできる。

加えて、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンの半押し直前に算出されたデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではない場合に、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも前に算出されたデフォーカス量の信頼性を、所定の数だけ、遡って判断しているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量の信頼性が「高」または「中」ではない場合に、シャッターレリーズボタンの半押し直前のデフォーカス量よりも所定時間（例えば、０．１秒）前までに算出されたデフォーカス量の信頼性を遡って判断する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにおいて、位相差検出方式による焦点状態の検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、位相差検出方式による焦点状態の検出を行う焦点検出モジュールを、撮像素子２２とは独立して設ける構成としてもよい。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

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

Claims (7)

1. フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記光学系による像の結像面と前記撮像部の撮像面とのずれ量を検出する焦点検出部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる焦点調節部と、
   前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、
   前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、
   前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算し、演算した前記移動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを移動させる制御部とを有し、
   前記制御部は、
   前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、前記焦点調節を起動する直前に検出されたずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算し、
   前記焦点調節を起動する直前に検出されたずれ量の信頼性が第１の閾値未満である場合には、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が前記第１の閾値以上であるずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算する焦点調節装置。
2. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が前記第１の閾値以上であるずれ量が存在しない場合には、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを所定方向に移動させる焦点調節装置。
3. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以上であるずれ量が存在する場合には、前記第２の閾値以上であるずれ量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを所定方向に移動させる際における、移動方向を決定する焦点調節装置。
4. フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記光学系による像の結像面と前記撮像部の撮像面とのずれ量を検出する焦点検出部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる焦点調節部と、
   前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、
   前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、
   前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算し、演算した前記移動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを移動させる制御部とを有し、
   前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、信頼性が最も高いずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算する焦点調節装置。
5. フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記光学系による像の結像面と前記撮像部の撮像面とのずれ量を検出する焦点検出部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる焦点調節部と、
   前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、
   前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、
   前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算し、演算した前記移動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを移動させる制御部とを有し、
   前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、撮影画面内に設定された焦点検出位置における輝度が所定値以上変化した後に検出されたずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算する焦点調節装置。
6. フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記光学系による像の結像面と前記撮像部の撮像面とのずれ量を検出する焦点検出部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる焦点調節部と、
   前記焦点調節部による焦点調節を起動する起動部と、
   前記焦点検出部により検出された前記ずれ量を記憶する記憶部と、
   前記起動部により、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出された前記ずれ量を前記記憶部から読み出し、読み出した前記ずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算し、演算した前記移動量に基づいて、前記焦点調節部に前記フォーカスレンズを移動させる制御部とを有し、
   前記制御部は、前記焦点調節の起動が行われると、前記焦点調節を起動する前に検出されたずれ量のうち、撮影画面内に設定された焦点検出位置における被写体の色味が所定値以上変化した後に検出されたずれ量に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量を演算する焦点調節装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載された焦点調節装置を備え、
   静止画撮影モード、及び、動画撮影モードの少なくとも１つを設定可能な設定部を有し、
   前記撮像部は、前記静止画撮影モードが選択されている場合には、前記制御部により前記フォーカスレンズが移動した後に、静止画撮影を行ない、前記動画撮影モードが選択されている場合には、前記制御部により前記フォーカスレンズが移動している間に動画撮影を行なう撮像装置。
   

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