JP2013020123A - 焦点調節装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出時の演算負荷を低減することが可能な焦点調節装置を提供する。
【解決手段】第１時刻と後の第２時刻とにおいて焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、第１時刻において焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づき、複数のフォーカスエリアから合焦対象となる注目フォーカスエリアを選択する選択手段と、第１時刻において焦点検出手段により検出された注目フォーカスエリアの焦点調節状態に基づき、焦点調節状態を調節する焦点調節手段と、焦点検出手段により第１時刻に検出された複数の焦点調節状態と、焦点検出手段により第２時刻に検出された複数の焦点調節状態とを比較し構図変更が発生したか否かを判定する構図変更判定手段とを備え、焦点調節手段は、構図変更が発生しなかったと判定された場合に、第１時刻において選択された注目フォーカスエリアの第２時刻における焦点調節状態に基づき、焦点調節状態を調節する焦点調節装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点調節装置およびカメラに関する。

カメラの自動焦点調節において、測距（焦点検出）を行うフォーカスエリアは複数用意されるのが一般的である。このような複数のフォーカスエリアを利用する自動焦点調節において、複数のフォーカスエリアの中からカメラが自動的に測距位置を決める技術が知られている。例えば特許文献１には、焦点調節時に、被写体のコントラスト、輝度、および色相の変化を用いて、前回の焦点調節時からのシーン変化（構図の変化）を認識する撮像装置が記載されている。

特開２００９−２６５１３８号公報

特許文献１に記載の撮像装置は、撮像素子により生成される画像信号からシーン変化を検出するため、焦点検出時の演算負荷が大きいという問題があった。

請求項１に係る発明は、焦点調節状態を調節する焦点調節装置であって、第１時刻と第１時刻より後の第２時刻とにおいて、複数のフォーカスエリアの各々に対応する焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、第１時刻において焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づき、複数のフォーカスエリアから合焦対象となる注目フォーカスエリアを選択する選択手段と、第１時刻において焦点検出手段により検出された注目フォーカスエリアに対応する焦点調節状態に基づき、焦点調節状態を調節する焦点調節手段と、焦点検出手段により第１時刻に検出された複数の焦点調節状態と、焦点検出手段により第２時刻に検出された複数の焦点調節状態とを比較し、構図変更が発生したか否かを判定する構図変更判定手段と、を備え、焦点調節手段は、構図変更判定手段により構図変更が発生しなかったと判定された場合に、第１時刻において選択手段により選択された注目フォーカスエリアの、第２時刻における焦点調節状態に基づき、焦点調節状態を調節することを特徴とする焦点調節装置である。
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の焦点調節装置を有することを特徴とするカメラである。

本発明によれば、焦点検出時の演算負荷を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 焦点調節装置４００のフォーカスエリアを示す模式図である。 自動選択ＡＦモードにおいて、レリーズボタンの半押し時に焦点調節装置４００が実行する処理のフローチャートである。 自動選択ＡＦモードにおいて、レリーズボタンの再度の半押し時に焦点調節装置４００が実行する処理のフローチャートである。 図４のステップＳ２０９で実行される、デフォーカス差分算出処理を説明するための図である。 図４のステップＳ２０９において呼び出される、デフォーカス差分算出処理のフローチャートである。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、カメラボディ２００と、カメラボディ２００に着脱可能な交換レンズ３００とから構成される。

交換レンズ３００は、被写体からの光束を受光して被写体像を撮像面上に結像させるレンズ光学系１を有する。レンズ光学系１には、光軸方向に移動可能な焦点調節レンズが含まれている。カメラボディ２００は、レンズ光学系１により結像された被写体像を撮像し、被写体像を電気信号に変換して出力する撮像素子６を有する。撮像素子６は例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子である。なお図１では省略しているが、撮像素子６の撮像面には赤外光をカットするための赤外カットフィルタや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などが配置されている。

カメラボディ２００内の、レンズ光学系１を透過した光束の光路上には、撮像素子６を塞ぐ形でクイックリターンミラー２が配置されている。クイックリターンミラー２は、露光前には図１に示す位置にあり、レンズ光学系１からの光束をカメラボディ２００の上部に配置したファインダースクリーン３に向けて反射させる。ファインダースクリーン３は、クイックリターンミラー２に対し撮像素子６と共役な位置に配置されている。

クイックリターンミラー２の反射面で反射した光束は、ファインダースクリーン３を透過してペンタプリズム４に導入され、接眼レンズ５へと入射する。従って、露光前の状態のとき、撮影者は接眼レンズ５を介して被写体像を視認することができる。また、ペンタプリズム４に導入された光束の一部は測光用レンズ１５を介して測光センサー１６に入射する。測光センサー１６は被写体光の光量を測定し、光量に応じた電気信号を出力する。

ファインダースクリーン３とペンタプリズム４との間には液晶パネル１８が設けられている。液晶パネル１８には予め、後述する複数のフォーカスエリアの各々に対応する表示セグメントが設けられている。これらの各セグメントは、電圧の印加の有無により光を透過するか遮断するかを制御可能に構成されている。なお、液晶パネル１８全体のうち、表示セグメントが設けられていない部分は、常に光を透過するようになっている。従って、撮影者が接眼レンズ５を介して被写体像を視認する際、光を遮断するように制御された表示セグメントは被写体像に重畳してファインダーに表示される。

クイックリターンミラー２の中心付近（レンズ光学系１の光軸付近）はハーフミラーになっており、被写体光の一部はこのハーフミラー部を透過する。この透過光束は、クイックリターンミラー２の裏面に設けられたサブミラー７により反射され、後述する焦点検出装置４００内の位相差ＡＦ検出素子８に入射する。

露光時、クイックリターンミラー２およびサブミラー７は、不図示のモータにより駆動され、ファインダースクリーン３の下部（退避位置）へと移動する。クイックリターンミラー２およびサブミラー７が退避位置に移動すると、レンズ光学系１を透過した光束が撮像素子６に導入されるようになり、このとき撮像素子６は被写体像を撮像する。

カメラボディ２００は、レンズ光学系１により結像された被写体像の焦点調節状態を調節する焦点調節装置４００を有する。焦点調節装置４００は、位相差ＡＦ検出素子８と、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９と、デフォーカス演算部１０と、フォーカスエリア位置決定部１１と、レンズ駆動量演算部１２とを有している。以下、これらの各部について順に説明する。

位相差ＡＦ検出素子８は、例えばＣＣＤなどの電荷蓄積型のラインセンサを複数備える。これらのラインセンサは２つで一対を成しており、サブミラー７の反射光は、不図示のマスクにより２つに分けられた後に、これら一対のラインセンサ上に再結像される。これらのラインセンサは、撮影画面上に後述する複数のフォーカスエリアが構成されるように配置されている。

位相差ＡＦ検出素子８には、ラインセンサの適切なゲインや蓄積時間を制御するＡＦ−ＣＣＤ制御部９が接続されている。ＡＦ−ＣＣＤ制御部９は、必要に応じてラインセンサに蓄積された電荷を読み出し、その量に応じた電気信号を出力する。デフォーカス演算部１０は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９から出力された電気信号から、後述する複数のフォーカスエリアの各々に対応するデフォーカス量を算出する。デフォーカス量はピントのズレ量を表す量である。従って、デフォーカス量の算出とは被写体像の焦点調節状態の検出を意味している。

フォーカスエリア位置決定部１１は、デフォーカス演算部１０により算出されたデフォーカス量に基づき、合焦対象となるフォーカスエリアを選択する。以下の説明では、フォーカスエリア位置決定部１１により選択されたフォーカスエリアを、注目フォーカスエリアと称する。

レンズ駆動量演算部１２は、デフォーカス演算部１０により算出された、注目フォーカスエリアに対応するデフォーカス量に基づき、焦点調節レンズの駆動位置の目標となるレンズ目標位置を演算する。なお、ここでいうレンズ目標位置とは、焦点調節レンズがその位置に駆動されたときに注目フォーカスエリアに対応するデフォーカス量が０となる位置、すなわち、注目フォーカスエリアにおいて被写体像のピントが合う位置である。

レンズ駆動制御部１３は、レンズ駆動量演算部１２により演算されたレンズ目標位置に焦点調節レンズを駆動させることにより、被写体像の焦点調節状態を調節する。交換レンズ３００内には、焦点調節レンズを光軸方向に駆動するためのアクチュエータであるレンズ制御用モータ１４が設けられている。レンズ駆動制御部１３は、カメラボディ２００と交換レンズ３００との間に存在する電気通信接点を介して、レンズ制御用モータ１４に焦点調節レンズの駆動指示を送信することにより、被写体像の焦点調節状態を調節する。

以上で説明した、焦点調節装置４００が有する各部は、それぞれが独立した部材や回路等により構成されていてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、デフォーカス演算部１０やフォーカスエリア位置決定部１１が同一の回路に含まれていてもよい。また、これらの各部が、マイクロプロセッサにより実行される所定の制御プログラムにより実現されていてもよい。

カメラボディ２００は、以上で述べた各部に加えて制御回路１７を備えている。制御回路１７はマイクロプロセッサやメモリおよびその周辺回路から成り、デジタルカメラ１００全体の制御を行う。制御回路１７には、フォーカスエリア選択スイッチやフォーカスモード選択スイッチなど、各撮影条件を設定するための不図示の操作部材が接続されている。

（フォーカスモードの説明）
図２は、焦点調節装置４００のフォーカスエリアを示す模式図である。表示画面２０上には、図２に示すように計５１点のフォーカスエリア２１が設けられる。液晶パネル１８には、これら５１点のフォーカスエリア２１に対応するように、５１個の表示セグメントが設けられている。

デジタルカメラ１００は、マニュアルフォーカスモード、シングルＡＦモード、自動選択ＡＦモードなど複数のフォーカスモードを有している。撮影者が不図示の操作部材（例えばフォーカスモード選択スイッチ）を操作すると、制御回路１７は操作に応じたフォーカスモードを選択する。

マニュアルフォーカスモードは自動焦点調節を行わないフォーカスモードである。このフォーカスモードが選択されている場合、レンズ駆動用モータ１４は動作せず、撮影者は不図示のフォーカス環などの操作部材により手動で焦点調節を行う必要がある。つまり、マニュアルフォーカスモードのとき、撮影者が不図示のレリーズボタンを半押ししても、デジタルカメラ１００はフォーカシングに関する動作を行わない。撮影者が不図示のレリーズボタンを全押しすると、制御回路１７はクイックリターンミラー２およびサブミラー７を光路上から退避させ、撮像素子６に被写体像を撮像させる。

シングルＡＦモードは撮影者により予め選択されたフォーカスエリアに対して焦点調節が行われるモードである。撮影者は不図示の操作部材（例えばフォーカスエリア選択スイッチなど）により図２に示した複数のフォーカスエリアからいずれか１つのフォーカスエリアを選択する。撮影者が不図示のレリーズボタンを半押しすると、制御回路１７は焦点調節装置４００に自動焦点調節を行わせる。焦点調節装置４００は、撮影者により選択されたフォーカスエリアにおいて被写体像のピントが合うようにレンズ光学系１の焦点調節を行う。焦点調節装置４００は更に、デフォーカス量が所定のしきい値未満であるフォーカスエリア、すなわち合焦状態となったフォーカスエリアを、液晶パネル１８に表示させる。これにより、撮影者はファインダーにより合焦状態のフォーカスエリアを視認することが可能である。撮影者が不図示のレリーズボタンを全押しすると、制御回路１７はマニュアルフォーカスモードと同様に、撮像素子６に被写体像を撮像させる。

自動選択ＡＦモードは、焦点調節装置４００に後述する処理を実行させ、焦点調節の対象となるフォーカスエリアを自動的に選択させるフォーカスモードである。撮影者が不図示のレリーズボタンを半押しすると、制御回路１７は焦点調節装置４００に後述する処理を実行させる。以下、自動選択ＡＦモードにおいて焦点調節装置４００により実行される処理を説明する。

（自動選択ＡＦモードの説明）
図３は、自動選択ＡＦモードにおいて、レリーズボタンの半押し時に焦点調節装置４００が実行する処理のフローチャートである。撮影者が自動選択ＡＦモードを設定し、レリーズボタンの半押しを行うと、焦点調節装置４００により図３に示す処理が実行される。まずステップＳ１０２ではＡＦ−ＣＣＤ制御部９が、位相差ＡＦ検出素子８が有する全てのラインセンサに電荷蓄積を行わせる。ステップＳ１０３ではＡＦ−ＣＣＤ制御部９が、蓄積制御を行ったラインセンサの電荷を読み出し、その量に応じた電気信号を出力する。

ステップＳ１０４ではデフォーカス演算部１０が、ステップＳ１０３においてＡＦ−ＣＣＤ制御部９から出力された電気信号に基づいて、複数のフォーカスエリアの各々に対応するデフォーカス量を算出する。ステップＳ１０６ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ１０４でデフォーカス量が算出された各フォーカスエリアを、当該デフォーカス量に基づき至近順にソートする。なお、ステップＳ１０６以降の処理では、ステップＳ１０４で信頼性の高いデフォーカス量が算出できなかった（信頼性を表すパラメータが所定量未満であった）フォーカスエリア、すなわち焦点調節状態が検出不能だったフォーカスエリアは除外して考える。

ステップＳ１０７ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ１０６でソートした複数のフォーカスエリアを、算出されたデフォーカス量が近い値（すなわち焦点調節状態が近い）のフォーカスエリア同士が含まれる複数のグループに分類する。この分類は、例えば以下のようにして行われる。

まず、ステップＳ１０６でソートされたＮ個のフォーカスエリアのデフォーカス量Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮについて、その平均値をＤaveとし、分散ｖを次式（１）により求める。

次に、Ｎ個のフォーカスエリアのデフォーカス量Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮのばらつきの度合いを表す量として標準偏差σを次式（２）により求める。

最後に、上式（２）により求められた標準偏差σを用いて、グループへの分類のためのデフォーカス幅Ｈを次式（３）により決定する。

Ｈ＝α・σ …（３）
なお、上式（３）においてαは係数であり、通常は０．４〜０．６程度が適当である。フォーカスエリア位置決定部１１は、至近順にソートした各フォーカスエリアを、隣り合うフォーカスエリア間のデフォーカス量の差がこのデフォーカス幅Ｈ以上である箇所をグループの境界とすることにより、複数のグループに分類する。

ステップＳ１０８ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ１０７で分類した複数のグループから、合焦させるのに最適な被写体が存在すると考えられるグループを選択する。「合焦させるのに最適な被写体が存在すると考えられるグループ」は、例えばソート順で最至近に位置するフォーカスエリアが含まれるグループであってもよいし、ソート順で中央に位置するフォーカスエリアが含まれるグループであってもよい。また、これら以外のグループであってもよい。

ステップＳ１０９ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ１０８で選択したグループに含まれるフォーカスエリアから、合焦対象となる注目フォーカスエリアを選択する。例えば、デフォーカス量が最も０に近いフォーカスエリアを注目フォーカスエリアとして選択すればよい。

ステップＳ１１１ではレンズ駆動量演算部１２が、注目フォーカスエリアにおいて算出されたデフォーカス量に基づいて、焦点調節レンズの駆動量を演算する。ステップＳ１１２ではレンズ駆動制御部１３が、ステップＳ１１１において演算された焦点調節レンズの駆動量に基づいてレンズ駆動用モータ１４に焦点調節レンズをレンズ目標位置まで駆動させ、焦点調節を行う。その後焦点調節装置４００は、液晶パネル１８に、デフォーカス量が所定のしきい値未満である全てのフォーカスエリアを表示させる。

焦点調節装置４００は、図３の処理を実行後、ステップＳ１０９において選択された注目フォーカスエリアと、当該注目フォーカスエリアが含まれるグループ（すなわち、当該グループに含まれる全てのフォーカスエリア）と、これらのフォーカスエリアにおいて算出されたデフォーカス量と、液晶パネル１８に表示させたフォーカスエリアとを不図示の記憶装置に記憶する。この記憶装置に記憶されたこれらのデータは、図３の処理が実行される度に更新記憶される。以下、注目フォーカスエリアが含まれるグループを、注目グループと称する。

なお、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９の処理により注目フォーカスエリアが決定されないことがある。例えば、ステップＳ１０４において全てのフォーカスエリアについて焦点調節状態が検出不能であった場合、フォーカスエリア位置決定部１１は注目フォーカスエリアを決定することができない。このような場合、レンズ駆動制御部１３は焦点調節レンズを至近端と無限遠端との間で駆動させる、いわゆるスキャン動作を行い、焦点検出位置を探索する。

図４は、自動選択ＡＦモードにおいて、図３に示す処理が実行された後、レリーズボタンの再度の半押し時に焦点調節装置４００が実行する処理のフローチャートである。一度レリーズボタンが半押しされてから再度レリーズボタンが半押しされると、焦点検出装置４００は図３に示す処理ではなく図４に示す処理を実行する。この処理では、フォーカスエリア位置決定部１１により構図変更が発生したか否かが判定され、構図変更が発生していないと判定された場合には図３とは異なる焦点調節が行われる。他方、構図変更が発生したと判定された場合には、図３と同様の焦点調節が行われる。

なお、前回レリーズボタンが半押しされ図３に示す処理が実行された時刻（デフォーカス演算部１０によりデフォーカス量が算出された時刻）と、再度半押しがなされた時刻との間が所定時間（例えば３秒）以上経過していた場合には、焦点検出装置４００は再度の半押しであっても図４に示す処理を実行せず、代わりに図３に示す処理を実行する。これは、一度半押しがなされてから十分に時間が経過していれば、被写体が変化している（すなわち構図変更が発生している）可能性が高いためである。すなわち、フォーカスエリア位置決定部１１は、所定時間（例えば３秒）以上経過していた場合には構図変更が発生したと判定する。

また、一度レリーズボタンの半押しが行われると（すなわち図３の処理が実行されると）、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９は図４の処理の実行が開始されるまでの間、位相差ＡＦ検出素子８が有するラインセンサの蓄積制御を所定期間毎に繰り返し行う。ＡＦ−ＣＣＤ制御部９はこの蓄積制御を行う度に、前回の蓄積結果に基づくラインセンサのＡＧＣ（オートゲインコントロール）を実行するが、このとき被写体光が大きく変化すると、例えば前回は飽和しなかったセンサの輝度値が今回は飽和してしまう（オーバーフローする）ことがある。このように、いずれかのセンサの輝度値の飽和の有無が前回と今回とで異なっていた場合、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９はＡＧＣが失敗したと判断する。いったんＡＧＣが失敗したと判断されると、焦点検出装置４００は次にレリーズボタンの半押しが行われたときに、図４の処理ではなく図３の処理を実行する。これは、ＡＧＣの失敗は撮影画面の大きな輝度変化によるものと考えられ、そのような輝度変化は構図変更の発生によるものと考えられるためである。

まずステップＳ２０５では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９が、最後に行ったラインセンサの蓄積制御の結果を読み出し、電気信号を出力する。ステップＳ２０６ではデフォーカス演算部１０が、ステップＳ２０５においてＡＦ−ＣＣＤ制御部９から出力された電気信号に基づいて、図３の処理の実行時に記憶した注目グループに含まれる各フォーカスエリアに対応するデフォーカス量を算出する。例えば注目グループに含まれるフォーカスエリアが４つだけであれば、５１点全てではなくこれら４つのフォーカスエリアについてのみ、デフォーカス量を算出する。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６においてデフォーカス量の算出対象となったフォーカスエリアに、焦点調節状態が検出可能なフォーカスエリアが１つもなかったか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２０６においてデフォーカス量の算出対象となった全てのフォーカスエリアが、焦点調節状態が検出不能であったか否かを判定する。どのフォーカスエリアについても焦点調節状態が検出不能であった場合には図４の処理を中止し、図３の処理をステップＳ１０３から実行開始する。つまり、初回の半押し時と同様の処理を実行する。

ステップＳ２０９では、後述するデフォーカス（Ｄｆ）差分算出処理を実行する。このデフォーカス差分算出処理では、ステップＳ２０６においてデフォーカス量の算出対象となった各フォーカスエリアについて、前回の処理において算出されたデフォーカス量と今回算出されたデフォーカス量とを比較し、該フォーカスエリアにおける焦点調節状態の変化の一様さを表す数値を算出する。そしてこの数値に基づき、構図変更が発生したか否かが判定される。

ステップＳ２１０ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ２０９で構図変更が発生したと判定されたか否かを判定する。構図変更が発生したと判定されていた場合には図４の処理を中止し、図３の処理をステップＳ１０３から実行開始する。つまり、初回の半押し時と同様の処理を実行する。他方、構図変更が発生していないと判定されていた場合、処理はステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ２０６において前回の注目フォーカスエリアの焦点調節状態が検出可能であったか否かを判定する。前回の注目フォーカスエリアの焦点調節状態が今回の処理において検出可能であった場合にはステップＳ２１２に進み、フォーカスエリア位置決定部１１は前回注目フォーカスエリアとして選択されたフォーカスエリアを今回も注目フォーカスエリアとして選択する。他方、前回の注目フォーカスエリアの焦点調節状態が検出不能であった場合にはステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３ではフォーカスエリア位置決定部１１が、前回の注目グループ内から、前回の注目フォーカスエリアに最も近接した位置にあるフォーカスエリアを、新たな注目フォーカスエリアとして選択する。

ステップＳ２１４ではレンズ駆動量演算部１２が、注目フォーカスエリアにおいて算出されたデフォーカス量に基づいて、焦点調節レンズの駆動量を演算する。ステップＳ２１５ではレンズ駆動制御部１３が、ステップＳ２１４において演算された焦点調節レンズの駆動量に基づいてレンズ駆動用モータ１４に焦点調節レンズをレンズ目標位置まで駆動させ、焦点調節を行う。ステップＳ２１６では焦点検出装置４００が、液晶パネル１８に、図３の処理を実行した際と同一の表示を行う。すなわち、図３の処理の実行時にデフォーカス量が所定のしきい値未満であったフォーカスエリアを、液晶パネル１８に今回も表示させる。

なお焦点調節装置４００は、図４の処理を実行後、図３の場合と同様に、注目フォーカスエリアと、注目グループ（すなわち、注目グループに含まれる全てのフォーカスエリア）と、これらのフォーカスエリアにおいて算出されたデフォーカス量と、液晶パネル１８に表示させたフォーカスエリアとを不図示の記憶装置に記憶する。この記憶装置に記憶されたこれらのデータは、図４の処理が実行される度に更新記憶される。

図５は、図４のステップＳ２０９で実行される、デフォーカス差分算出処理を説明するための図である。いま、撮影画面２０に含まれる５１点のフォーカスエリア２１のうち、図５（ａ）に示すように注目フォーカスエリア２２および注目グループ２３が選択されたとする。また、これらの各フォーカスエリアにおけるデフォーカス量の一例を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の左側に記載されているのが前回合焦時における各フォーカスエリアのデフォーカス量であり、図５（ｂ）の右側に記載されているのが今回測距時における各フォーカスエリアのデフォーカス量である。

図５（ｂ）に示した例では、前回合焦時に０であった注目フォーカスエリア２２のデフォーカス量が、今回測距時には３０に変化している。デジタルカメラ１００が三脚などに固定されていない手持ち撮影の場合や、暗所での撮影であり高ゲインに設定しなければならない場合など、デフォーカス量のばらつきが大きくなりやすい条件下では図５（ｂ）に示すように、今回測距時のデフォーカス量が０近傍からずれることがある。そのため、構図変化の判定は、１つのフォーカスエリアにおけるデフォーカス量の変化ではなく、複数のフォーカスエリアにおけるデフォーカス量分布の相対変化量により行うことが望ましい。

本実施形態では、デフォーカス差分算出処理において、注目フォーカスエリアにおける今回測距時と前回合焦時のデフォーカス量の差を、注目グループに含まれる各フォーカスエリアの今回測距時のデフォーカス量から減じることにより、デフォーカス量の差をオフセットする。例えば図５（ｂ）では、今回測距時の注目フォーカスエリアのデフォーカス量は３０、前回合焦時は０となっている。そこで、注目グループに含まれる各フォーカスエリアの今回測距時のデフォーカス量から、それぞれ３０を減じた後に、該フォーカスエリアにおける焦点調節状態の変化の一様さを表す数値を算出する。

図６は、図４のステップＳ２０９において呼び出される、デフォーカス差分算出処理のフローチャートである。まずステップＳ３０１ではフォーカスエリア位置決定部１１が、注目グループに含まれる全フォーカスエリアを、当該フォーカスエリアに対応する補正後デフォーカス量に基づいて至近順にソートする。ここで補正後デフォーカス量とは、図４のステップＳ２０６において算出されたデフォーカス量に対して、図５において説明したデフォーカス量のオフセットを適用した後のデフォーカス量を指す。なお、ステップＳ２０６においてデフォーカス量を算出できなかった（焦点調節状態が検出不能であった）フォーカスエリアは、ソート処理から除外する。

ステップＳ３０２ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ソート順序において隣り合う２つのフォーカスエリアについて、補正後デフォーカス量の差の絶対値が図３のステップＳ１０７で決めたデフォーカス幅Ｈを超える箇所があるか否かを判定する。隣り合う２つのフォーカスエリアの補正後デフォーカス量の差が、いずれもデフォーカス幅Ｈを超えない場合には、処理はステップＳ３０４に進む。他方、デフォーカス幅Ｈを超えるフォーカスエリアの組み合わせが存在する場合には、処理はステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７ではフォーカスエリア位置決定部１１が、ステップＳ３０２においてデフォーカス幅Ｈを超えるとされた２つのフォーカスエリアのうち、ソート順序において無限遠側のフォーカスエリアと、当該フォーカスエリアより無限遠側のフォーカスエリアとを全て除外フォーカスエリアに設定する。ステップＳ３０８ではフォーカスエリア位置決定部１１が、除外フォーカスエリアが所定数（例えば注目グループに含まれる総フォーカスエリア数の３０％）以上存在するか否かを判定する。所定数以上存在する場合には肯定判定がなされ、処理はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９ではフォーカスエリア位置決定部１１が、構図変更が発生していないと判定し、図６の処理を終了する。他方、ステップＳ３０９において除外フォーカスエリアが所定数未満であった場合には、処理はステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４ではフォーカスエリア位置決定部１１が、注目グループ内の各フォーカスエリアの補正後デフォーカス量について、平均デフォーカス量Ｄｆａｖｅを算出する。ステップＳ３０５ではフォーカスエリア位置決定部１１が、平均デフォーカス量Ｄｆａｖｅが所定のしきい値Ｄｆｓｔｈ以上か否かを判定する。平均デフォーカス量Ｄｆａｖｅがしきい値Ｄｆｓｔｈ以上であった場合には肯定判定がなされ、処理はステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６ではフォーカスエリア位置決定部１１が、構図変更が発生したと判定する。他方、ステップＳ３０５で否定判定がなされた場合、処理はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９ではフォーカスエリア位置決定部１１が、構図変更が発生しなかったと判定する。

上述した第１の実施の形態によるデジタルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）フォーカスエリア位置決定部１１は、前回の半押し時に検出された複数のデフォーカス量と、再度の半押し時に算出された複数のデフォーカス量とを比較し、構図変更が発生したか否かを判定する。レンズ駆動制御部１３は、フォーカスエリア位置決定部１１により構図変更が発生しなかったと判定された場合に、前回の半押し時においてフォーカスエリア位置決定部１１により選択された注目フォーカスエリアの、再度の半押し時におけるデフォーカス量に基づき、焦点調節状態を調節する。このようにしたので、焦点検出時の演算負荷を低減することができる。

（２）フォーカスエリア位置決定部１１は、構図変更が発生したと判定した場合に、再度の半押し時において算出されたデフォーカス量に基づいて注目フォーカスエリアを選択する。レンズ駆動制御部１３は、フォーカスエリア位置決定部１１により構図変更が発生したと判定された場合に、再度の半押し時において選択された注目フォーカスエリアのデフォーカス量に基づき算出されたレンズ駆動量に基づいて、焦点調節状態を調節する。このようにしたので、構図変更時には画面全体から適切なフォーカスエリアを選択することが可能となる。

（３）フォーカスエリア位置決定部１１は、前回の半押し時において算出されたデフォーカス量に基づき、複数のフォーカスエリアを、デフォーカス量が近いフォーカスエリア同士が含まれる複数のグループに分類する。フォーカスエリア位置決定部１１は、前回の半押し時に選択された注目フォーカスエリアが含まれる、前回の半押し時に分類されたグループ内の各フォーカスエリアについて、前回の半押し時に算出されたデフォーカス量と再度の半押し時に算出されたデフォーカス量とを比較し、該フォーカスエリアにおけるデフォーカス量の変化の一様さ（すなわちデフォーカス量の変化のばらつきの度合い）を算出することにより、構図変更が発生したか否かを判定する。このようにしたので、被写体を変として捉えた構図変更の認識が可能となる。

（４）デフォーカス演算部１０は、再度の半押し時において、複数のフォーカスエリアの全てではなく、前回の半押し時に選択された注目フォーカスエリアが含まれる、前回の半押し時に分類されたグループ内の各フォーカスエリアについてのみ、デフォーカス量を算出する。このようにしたので、デフォーカス量の演算に要する時間を短縮することが可能となる。

（５）レンズ駆動制御部１３は、フォーカスエリア位置決定部１１により構図変更が発生しなかったと判定され、且つ、デフォーカス演算部１０が再度の半押し時において前回の半押し時に選択された注目フォーカスエリアのデフォーカス量を（例えば輝度値の飽和やコントラストの不足等の理由により）算出不能であった場合には、前回の半押し時に選択された注目フォーカスエリアが含まれる、前回の半押し時に分類されたグループ内のフォーカスエリアのうち、当該注目フォーカスエリア以外のいずれかのフォーカスエリアにに対応するデフォーカス量に基づき、焦点調節状態を調節する。このようにしたので、注目フォーカスエリアが焦点検出不能であった場合であっても、適切なフォーカスエリアに基づき速やかに焦点調節を行うことが可能となる。

（６）フォーカスエリア位置決定部１１は、前回レリーズボタンが半押しされてから再度レリーズボタンが半押しされるまでに所定時間以上経過していた場合には、構図変更が発生したと判定する。このようにしたので、構図変更が確実に見込まれる場合に余計な演算を行う必要がない。

（７）デフォーカス演算部１０は、位相差ＡＦ検出素子８のラインセンサにより検知された被写体からの光束の輝度値に基づいてデフォーカス量を算出する。フォーカスエリア位置決定部１１は、前回の半押し時において位相差ＡＦ検出素子８のラインセンサにより検出された輝度値が所定範囲内であり、且つ、再度の半押し時において前検出された輝度値が所定範囲内ではない場合には、構図変更が発生したと判定する。このようにしたので、構図変更が確実に見込まれる場合に余計な演算を行う必要がない。

（８）液晶パネル１８には、デフォーカス演算部１０により算出されたデフォーカス量が合焦状態であったフォーカスエリアが表示される。フォーカスエリア位置決定部１１により構図変更が発生しなかったと判定された場合、液晶パネル１８には、前回の半押し時において合焦状態であったフォーカスエリアが表示される。このようにしたので、フォーカスエリアの表示のばらつき（ごく短い時間内で、表示されるフォーカスエリアが次々に変化する状態）を低減し、撮影者にとって違和感のない表示を行うことが可能となる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
図５において説明したデフォーカス量のオフセットは、注目フォーカスエリアにおける今回測距時と前回合焦時のデフォーカス量の差以外に基づいて行うことも可能である。例えば、各フォーカスエリアについて今回測距時と前回合焦時のデフォーカス量の差をとることにより、デフォーカス量をオフセットしてもよい。

（変形例２）
上述した実施形態では、レンズ駆動用モータ１４が交換レンズ３００内に存在していたが、レンズ駆動用モータ１４はカメラボディ２００内に存在していてもよい。この場合、カメラボディ２００内のレンズ駆動用モータ１４による駆動力が、所定の動力伝達機構を介して焦点調節レンズに伝わるように、カメラボディ２００および交換レンズ３００を構成すればよい。またレンズ駆動用モータ１４は、焦点調節装置４００に含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。

（変形例３）
図５の処理では、注目グループに含まれる各フォーカスエリアを処理対象としていた。これを、他のフォーカスエリアについても処理対象とするようにしてもよい。例えば、注目フォーカスエリアの周辺に位置するフォーカスエリアのうち、注目フォーカスエリアのデフォーカス量に近いデフォーカス量が算出されたフォーカスエリアについて、図５の処理の処理対象としてもよい。あるいは、図２に示す全フォーカスエリアについて、図５の処理を適用するようにしてもよい。図５の処理の処理対象とするフォーカスエリアを増やす場合、記憶装置に必要な記憶容量は大きくなるが、デフォーカス量分布の相対変化量を見るフォーカスエリア数が多くなり、それだけ検出精度が高くなる。

（変形例４）
上述した実施形態では、注目グループ内のフォーカスエリアにおける焦点調節状態の変化の一様さを、デフォーカス量をオフセットすることにより算出していた。本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば焦点調節状態の変化の一様さを、デフォーカス量の平均値により表すようにしてもよい（すなわちデフォーカス量の平均値を算出することにより、焦点調節状態の変化の一様さを算出したものとみなしてもよい）。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…レンズ光学系、６…撮像素子、８…位相差ＡＦ検出素子、９…ＡＦ−ＣＣＤ制御部、１０…デフォーカス演算部、１１…フォーカスエリア位置決定部、１２…レンズ駆動量演算部、１３…レンズ駆動制御部、１００…デジタルカメラ、２００…カメラボディ、３００…交換レンズ

Claims (10)

1. 焦点調節状態を調節する焦点調節装置であって、
   第１時刻と前記第１時刻より後の第２時刻とにおいて、複数のフォーカスエリアの各々に対応する前記焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
   前記第１時刻において前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づき、前記複数のフォーカスエリアから合焦対象となる注目フォーカスエリアを選択する選択手段と、
   前記第１時刻において前記焦点検出手段により検出された前記注目フォーカスエリアに対応する焦点調節状態に基づき、前記焦点調節状態を調節する焦点調節手段と、
   前記焦点検出手段により前記第１時刻に検出された複数の焦点調節状態と、前記焦点検出手段により前記第２時刻に検出された複数の焦点調節状態とを比較し、構図変更が発生したか否かを判定する構図変更判定手段と、
   を備え、
   前記焦点調節手段は、前記構図変更判定手段により構図変更が発生しなかったと判定された場合に、前記第１時刻において前記選択手段により選択された前記注目フォーカスエリアの、前記第２時刻における焦点調節状態に基づき、前記焦点調節状態を調節することを特徴とする焦点調節装置。
2. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
   前記選択手段は、前記構図変更判定手段により構図変更が発生したと判定された場合に、前記第２時刻において前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記注目フォーカスエリアを選択し、
   前記焦点調節手段は、前記構図変更判定手段により構図変更が発生したと判定された場合に、前記第２時刻において前記選択手段により選択された前記注目フォーカスエリアの焦点調節状態に基づいて、前記焦点調節状態を調節することを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点調節装置において、
   前記第１時刻において前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づき、前記複数のフォーカスエリアを、焦点調節状態が近いフォーカスエリア同士が含まれる複数のグループに分類する分類手段を更に備え、
   前記構図変更判定手段は、前記第１時刻に選択された前記注目フォーカスエリアが含まれる、前記第１時刻に分類されたグループ内の各フォーカスエリアについて、前記第１時刻に検出された焦点調節状態と前記第２時刻に検出された焦点調節状態とを比較し、該フォーカスエリアにおける焦点調節状態の変化の一様さを算出することにより、構図変更が発生したか否かを判定することを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項３に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点検出手段は、前記第２時刻において、前記複数のフォーカスエリアの全てではなく、前記第１時刻に選択された前記注目フォーカスエリアが含まれる、前記第１時刻に分類されたグループ内の各フォーカスエリアについてのみ、前記焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項３または４に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点調節手段は、前記構図変更判定手段により構図変更が発生しなかったと判定され、且つ、前記焦点検出手段が前記第２時刻において前記第１時刻に選択された前記注目フォーカスエリアの焦点調節状態を検出不能であった場合には、前記第１時刻に選択された前記注目フォーカスエリアが含まれる、前記第１時刻に分類されたグループ内のフォーカスエリアのうち、当該注目フォーカスエリア以外のいずれかのフォーカスエリアに対応する焦点調節状態に基づき、前記焦点調節状態を調節することを特徴とする焦点調節装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
   前記構図変更判定手段は、前記第１時刻と前記第２時刻との間が所定時間以上経過していた場合には、構図変更が発生したと判定することを特徴とする焦点調節装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点検出手段は、被写体からの光束の輝度値に基づいて前記焦点調節状態を検出し、
   前記構図変更判定手段は、前記第１時刻において前記焦点検出手段により検出された前記輝度値が所定範囲内であり、且つ、前記第２時刻において前記焦点検出手段により検出された前記輝度値が所定範囲内ではない場合には、構図変更が発生したと判定することを特徴とする焦点調節装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態が合焦状態であった前記フォーカスエリアを表示する表示手段を更に備え、
   前記表示手段は、前記構図変更判定手段により構図変更が発生しなかったと判定された場合には、前記第１時刻において前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態が合焦状態であった前記フォーカスエリアを表示することを特徴とする焦点調節装置。
9. 請求項８に記載の焦点調節装置において、
   前記表示手段は、複数の前記フォーカスエリアについて、前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態が合焦状態であった場合、それら複数の前記フォーカスエリアを全て表示することを特徴とする焦点調節装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の焦点調節装置を有することを特徴とするカメラ。