JP2016218205A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出が不可能なＤｅｆ領域でもフォーカスレンズの駆動方向を判断することで、より高速な焦点検出を実現する撮像装置を提供する。
【解決手段】デフォーカス量が異なる複数の画像から輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、輝度情報に基づいて画像の合焦状態を示すボケ評価値を算出する評価値算出手段と、ボケ評価値を用いてレンズ駆動情報を算出する駆動情報算出手段と、レンズ駆動情報の信頼性を判定する信頼性判定手段と、信頼性に応じて画像デフォーカス間隔を変更する変更手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。

近年、焦点検出および焦点調節方式として、Ｄｅｐｔｈ Ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ法（以下ＤＦＤ法）と呼ばれる技術が知られている。ＤＦＤ法は、所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像に対して演算処理を行うことで得られるボケ評価値から、現在のデフォーカス量を検出する方法である。このＤＦＤ法では、ボケ評価値とフォーカスレンズ位置の相関関係をテーブルとして記憶し、ボケ評価値を用いてテーブルを参照することによりデフォーカス量を求めることができる。しかし、このＤＦＤ法は、ボケ評価値の算出においてノイズの影響を大きく受けるため、正確なボケ評価値が算出できず焦点検出が破綻してしまう。そこで、特許文献１は、ノイズの多い領域を除外することで、良好な焦点検出を行うことが可能な撮像装置を開示している。

特開２００６−０７２０１６号公報

しかしながら、特許文献１の撮像装置では、ノイズの多い領域を除外するために、焦点検出可能なＤｅｆ領域を限定している。そのため、輝度情報のボケが許容値内の場合は、焦点検出可能なＤｅｆ領域とし、輝度情報のボケが大きい場合は、焦点検出が不可能なＤｅｆ領域としている。したがって、焦点検出が不可能なＤｅｆ領域では、レンズを駆動する方向が判定できないため、サーチ駆動を行う必要がある。これにより、焦点検出を終えるまでの時間が長くなってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、焦点検出が不可能なＤｅｆ領域でもフォーカスレンズの駆動方向を判断することで、より高速な焦点検出を実現する撮像装置を提供することを目的とする。

デフォーカス量が異なる複数の画像から輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、前記輝度情報に基づいて画像の合焦状態を示すボケ評価値を算出する評価値算出手段と、前記ボケ評価値を用いてレンズ駆動情報を算出する駆動情報算出手段と、前記レンズ駆動情報の信頼性を判定する信頼性判定手段と、前記信頼性に応じて画像デフォーカス間隔を変更する変更手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、焦点検出が不可能なＤｅｆ領域でもフォーカスレンズの駆動方向を判断することで、より高速な焦点検出を実現する撮像装置を提供することができる。

焦点調節装置を適用した撮像装置のブロック図である。 第２の焦点検出部の詳細を示すブロック図である。 画像信号のパワーとフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。 本実施形態に係る撮像装置におけるＡＦ動作のフローチャートである。 デフォーカス範囲とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。 第２の焦点検出部による焦点検出と信頼性判定のフローチャートである。 ボケ評価値とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。 検出レンズ駆動量とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。 検出レンズ駆動量と画像デフォーカス間隔の関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る焦点調節装置を適用した撮像装置として、デジタルカメラの構成例を示すブロック図である。本実施形態のデジタルカメラは、交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット１００とカメラ本体１２０とを有する。レンズユニット１００は、図中央の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と着脱可能に接続される。レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群１０４（以下、フォーカスレンズという）、および、レンズユニット制御部１１９を有する。

第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。また、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２および第２レンズ群１０３は、一体として光軸方向ＯＡに進退可能であり、第１レンズ群１０１の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向の進退移動により焦点調節を行う。

レンズユニット制御部１１９は、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動部１１４を有する。さらに、絞りシャッタ駆動部１１５、フォーカス駆動部１１６、レンズＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１７、レンズメモリ１１８を有する。

ズームアクチュエータ１１１は、第１レンズ群１０１や第２レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動し、ズーム操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節する。また、静止画撮影時の露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行い、フォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する位置検出部としての機能を備えている。

ズーム駆動部１１４は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。シャッタ駆動部１１５は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。フォーカス駆動部１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行う。

レンズＭＰＵ１１７は、撮影光学系に係る全ての演算と制御を行い、ズーム駆動部１１４、シャッタ駆動部１１５、フォーカス駆動部１１６、レンズメモリ１１８を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。レンズメモリ１１８は、自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。

カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１、撮像素子１２２、カメラ本体制御部１３１を有する。光学的ローパスフィルタ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子１２２は、Ｃ−ＭＯＳセンサとその周辺部で構成される。そして、Ｃ−ＭＯＳセンサは、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光ピクセル上に１つの光電変換素子が配置された画素配列を有する。また、撮像素子１２２は、画素配列の各画素の独立な出力が可能なように構成される。

カメラ本体制御部１３１は、撮像素子駆動部１２３、画像処理部１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示部１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、第１の焦点検出部１２９、第２の焦点検出部１３０を有する。撮像素子駆動部１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してカメラＭＰＵ１２５に送信する。画像処理部１２４は、撮像素子１２２が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。

カメラＭＰＵ１２５は、カメラ本体１２０に係る全ての演算と制御を行う。これにより、撮像素子駆動部１２３、画像処理部１２４、表示部１２６、操作ＳＷ１２７、メモリ１２８、第１の焦点検出部１２９、第２の焦点検出部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５は、マウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続されている。これにより、レンズＭＰＵ１１７に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行する。また、レンズユニット１００に固有の光学情報を取得する。

また、カメラＭＰＵ１２５には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂが内蔵されている。さらに、パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。さらに、カメラＭＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２５ａに格納したプログラムをロードして実行することで焦点検出処理を実行する。また、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦにおいて、焦点検出位置の像高が大きい場合、ケラレの影響が大きく信頼度が低下するため補正を行う。

次に、表示部１２６はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などから構成され、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等から構成される。本実施形態のメモリ１２８は、着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。また、レリーズスイッチは、第１ストローク（以下ＳＷ１）と第２ストローク（以下ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。ＳＷ１は、撮影動作に先立って行われるＡＥ（自動露出）処理を開始させる指示信号を発生させる。そして、ＳＷ２は、ＡＦ（自動焦点調節）の露光動作を開始させる指示信号を発生させる。

第１の焦点検出部１２９は、コントラスト検知方式や撮像素子１２２を用いた位相差検知方式で焦点検出を行う。具体的には、第１の焦点検出部１２９は、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像（以下Ａ像、Ｂ像と呼ぶ）のずれ量に基づいて撮像面位相差ＡＦを行う。本実施形態に係る撮像素子１２２は、撮像面位相差ＡＦを行う焦点検出用画素のうち、Ａ像用の焦点検出画素を水平方向に規則的に配列する。そして、これらの画素群で取得した被写体像がＡ像である。また、Ｂ像用の焦点検出画素も水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像がＢ像である。

上述のように、Ａ像、Ｂ像の各焦点検出画素が配置されている方向（水平方向）、すなわち撮像面位相差ＡＦが評価する方向を、第１の方向と定義する。なお、第１の焦点検出部１２９が行う第１の焦点検出方法は、撮像面位相差ＡＦに限られず、コントラストＡＦでもよい。また、第１の焦点検出部１２９で行うＡＦ方式を、第１の焦点検出とする。

次に、第２の焦点検出部（評価値算出手段）１３０は、画像処理部１２４で得られた画像情報から算出されるボケ評価値Ｃに基づく第２の焦点検出方法により第２の焦点検出を行う。第２の焦点検出方法は、Ｄｅｐｔｈ Ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ法（以下ＤＦＤ）と呼ばれる方法を用いており、所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像に対して演算処理を行うことでボケ評価値Ｃを算出する。なお、ボケ評価値Ｃの具体的な算出方法については後述する。

まず、ＤＦＤに用いる所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像を得るためには、撮像画像のボケ状態に影響を与える、フォーカスレンズの位置、絞り量、焦点距離などの撮影パラメータをカメラＭＰＵ１２５の制御で変更して撮影を行う。撮影パラメータの変更は、１つ以上のパラメータの変更であれば、どのパラメータを変更してもよい。なお、本実施形態では、フォーカスレンズの位置のみを変更する場合について説明する。

次に、本実施形態に係るボケ評価値Ｃとは、撮像画像のボケ状態を示す値であり、撮影光学系の点像強度分布関数の分散と相関をもつ値である。ここで、点像強度分布関数とは、点像がレンズを通過したあとの広がり具合の関数のことである。また、撮影光学系の点像強度分布関数の分散は、フォーカスレンズ位置と相関をもっている。以上のことから、ボケ評価値Ｃとフォーカスレンズ位置には相関関係がある。

なお、本実施形態に係る撮像装置は、第１の焦点検出と第２の焦点検出を行うことが可能だが、第１の焦点検出部１２９を有することは必須ではない。すなわち、第２の焦点検出処理のみで合焦動作を実行し、位相差ＡＦ検出方式の焦点検出を行わないものとしてもよい。

次に、図２を参照して、図１のカメラＭＰＵ１２５及び第２の焦点検出部１３０により算出されるボケ評価値Ｃの算出方法について説明する。図２は、本発明のボケ評価値Ｃを算出する第２の焦点検出部のブロック図である。なお、図１と同様の部分は同じ符号を付して示す。第２の焦点検出部１３０では、画像信号からボケ評価値Ｃを算出する。上述のように、ボケ評価値Ｃの算出には、所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像信号を用いる。本実施形態の構成では、撮像素子が１つしかないため、所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像を順番に撮像する必要がある。ここで、先に撮像される画像を画像１、後に撮像される画像を画像２とする。

まず、画像１の輝度信号を取得するために、撮像素子駆動部１２３でＡ／Ｄ変換された画像信号がカメラＭＰＵ１２５に送信され、画像１の画像信号がＲＡＭ１２５ｂに格納される。次に、画像１の画像信号が、第２の焦点検出部１３０に入力されると、ＡＦ評価用信号処理部２０１（輝度情報取得手段）で、輝度信号Ｙ（輝度情報）に変換される。そして、輝度信号Ｙに対して低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理が施される。

次に、ガンマ補正処理された輝度信号Ｙは、赤の輝度信号(以下ＲＹ)、緑の輝度信号(以下ＧＹ)、青の輝度信号(以下ＢＹ)の３色の輝度信号と、ＲＹ，ＧＹ，ＢＹを所定の重みづけし加算することにより計算されたＹ信号を含む。なお、赤、緑、青の各色をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂと呼ぶ。ただし、ＡＦ評価用信号処理部２０１の出力信号である画像１の輝度信号Ｙは、ノイズ低減や精度向上を目的として、ＲＹ、ＧＹ、ＢＹ、Ｙ信号のどれか一つを用いてもよい。また、複数の輝度信号を組み合わせて複数のボケ評価値Ｃを算出してもよい。

次に、画像１とデフォーカス量だけ異なる画像２の輝度信号を取得するため、フォーカスレンズ１０４を所定量だけ駆動させ、撮像素子上に結像される像のボケ状態を変更する。ボケ状態を変更して撮像された画像２の画像信号は、ＲＡＭ１２５ｂに格納され、第２の焦点検出部１３０を通して画像１と同様の処理を行って輝度信号Ｙとなる。以下、ガンマ補正された画像１、画像２の輝度信号Ｙのことを、それぞれ画像１の輝度信号Ｇ１（２０２）、画像２の輝度信号Ｇ２（２０３）とする。

輝度信号Ｇ１（２０２）、Ｇ２（２０３）は、それぞれ領域設定２１５によって設定される横方向Ｍ画素、縦方向Ｎ画素のＡＦ評価範囲から切り出されて、より小さい範囲の領域に設定される。具体的には、ＡＦ評価範囲の大きさを横方向Ｍ画素、縦方向Ｎ画素とすると、ＭとＮにそれぞれフィルタのタップ数（以下、Ｔａｐ）を考慮した項を足し合わせて、横方向Ｍ＋Ｔａｐ画素、縦方向Ｎ＋Ｔａｐ画素に領域設定される。輝度信号Ｇ１（２０２）、Ｇ２（２０３）は、横方向、縦方向に値をもつＭ＋Ｔａｐ行、Ｎ＋Ｔａｐ列の２次元の信号であるため、それぞれＧ１（ｉ，ｊ）、Ｇ２（ｉ，ｊ）のように表す。ただしｉ＝１〜Ｍ＋Ｔａｐ、ｊ＝１〜Ｎ＋Ｔａｐとする。

輝度信号Ｇ１（２０２）は、ＢＰＦ部２０４に入力されて特定の周波数成分が抽出され、信号Ｓ１として出力される。ここで、特定の周波数成分の抽出には、被写体のＤＣ成分や高周波成分などの除外も含まれる。ここで、ＢＰＦ部２０４で行われる演算について説明する。ＢＰＦ部２０４では、まず輝度信号Ｇ１（２０２）に対して、２次元フィルタ（ＢＰＦ）の畳み込み演算が行われる。畳み込み演算によりＳ１（ｉ，ｊ）は、式（１）に示すように求められる。

畳み込み演算の結果には、２次元フィルタ（ＢＰＦ）のサイズによって、正しくないデータが一部出力される。この正しく出力されない一部のデータのことをフィルタのタップと呼び、行方向のタップの数（Ｔａｐ）はフィルタの行方向の要素数−１で求められる。同様に列方向のＴａｐはフィルタの列方向の要素数−１で求められる。

以上のように、正しいデータのみを出力するために畳み込み演算の結果であるＳ１（ｉ，ｊ）からＴａｐ分の信号を除外した信号Ｓ１（ｉ’，ｊ’）が、ＢＰＦ部２０４の出力信号となる。ただし、ｉ’＝１〜Ｍ、ｊ’＝１〜Ｎとする。なお、式（１）で使用するＢＰＦの一例としては、式（３）のような２次元フィルタを用いればよい。ただし、ＢＰＦの要素数やその値は、抽出したい周波数帯域に応じて変更してもよい。

輝度信号Ｇ２（２０３）についても同様に、ＢＰＦ部２０５を通して式（２）のような畳み込み演算を行った結果の信号から、Ｔａｐ分の信号を除外したＳ１（ｉ’，ｊ’）信号Ｓ２が出力される。

次に、二乗演算部２０６と領域内積分部２０８により周波数空間における画像信号のパワーＰを求める。画像信号のパワーＰは、パーシバルの定理と呼ばれる式を用いて周波数空間上の計算を実空間における計算により求める。ここで、パーシバルの定理とは、関数の平方の総和（積分）がそのフーリエ変換の平方の総和（積分）と等しい、とする定理である。パーシバルの定理は、式（４）のように表され、波形ｓ(x)が持つ全エネルギーの全実空間xについての総和と、その波形のエネルギーのフーリエ変換Ｓ(f)の全周波数成分ｆについての総和とが等しいことを意味する。

以下、周波数空間における画像信号のパワーをＰとし、画像１のパワーＰをパワーＰ１、画像２のパワーＰをパワーＰ２とする。まず、パワーＰ１、Ｐ２を求めるために二乗演算を行う。具体的には、二乗演算部２０６でＢＰＦ部２０４の出力信号Ｓ１に対して式（５）に示す二乗演算を行い、信号Ｔ１を生成する。同様に、二乗演算部２０７でＢＰＦ部２０５の出力信号Ｓ２に対して式（６）に示す二乗演算を行い、信号Ｔ２を生成する。

次に、領域内積分部２０８で、二乗演算部２０６の出力信号に対して、ＡＦ評価範囲の大きさである横方向Ｍ、縦方向Ｎの領域の積分演算を行う。領域内積分部２０８の出力信号をパワーＰ１とすると、式（７）のようにパワーＰ１は求められる。同様に、領域内積分部２０９の出力信号をパワーＰ２とすると、式（８）のようにパワーＰ２は求められる。

ただし、積分領域は主被写体の位置や、主被写体以外の被写体の位置などに応じて、領域を狭くするか、または複数に分けてもよい。また、演算部２１２による演算の後に行ってもよい。

以上のように、二乗演算部２０６と領域内積分部２０８を通してパワーＰ１が生成され、二乗演算部２０７と領域内積分部２０９を通して、パワーＰ２が生成される。ここで、パワーＰの値と、フォーカスレンズ位置の関係を、図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）のように、パワーＰは合焦位置で最大値となる。これは、合焦位置が最も画像のコントラストがはっきりしているため、画像信号のパワーＰが最も強い状態となるからである。一方、合焦から無限側や至近側に向かって、画像がボケるにつれ、パワーＰは徐々に小さい値となる。

差分演算部２１０では、領域内積分部２０８、２０９の出力信号パワーＰ１、Ｐ２の差分Ｐ２−Ｐ１を演算する。２つの画像のボケ具合が大きく異なるときは、差分Ｐ２−Ｐ１が大きい値となる。一方、２つの画像のボケ具合にほとんど差がないときは、差分Ｐ２−Ｐ１は小さい値となる。積分演算部２１１では、領域内積分部２０８、２０９の出力信号パワーＰ１、Ｐ２の和Ｐ１＋Ｐ２を演算する。ボケ評価値演算部２１２では、差分演算部２１０の出力結果を積分演算部２１１の出力結果で規格化することにより、式（９）に示すようにボケ評価値Ｃを演算する。

また、式（９）を、式（１０）に示すように（Ｐ１＋Ｐ２）／２のように変更して、Ｐ１とＰ２の平均値で規格化してもよい。

また、焦点検出を行いやすくするために式（１０）の右辺に係数をつけてもよい。なお、本実施形態では、簡易的にボケ評価値Ｃを求める式（９）を用いて説明する。

図２のＡＦ制御部１２５１は、ボケ評価値Ｃを取り込み、フォーカス駆動部１１６を通じて、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を制御し、フォーカスレンズ１０４を進退駆動してＡＦ制御を行う。以上のような手順で、第２の焦点検出部１３０は、算出されたボケ評価値Ｃによりフォーカスレンズ１０４を駆動して第２の焦点検出を行う。

以下、図２、図４を用いて、本実施形態に係る撮像装置の合焦動作（ＡＦ動作）について説明する。本実施形態において、撮影装置は２種類の焦点検出方法を有しており、それぞれを必要に応じて使い分ける。上述のように、第１の焦点検出方法は、コントラスト検知方式や撮像画素を用いた位相差検知方式での焦点検出方法であり、第２の焦点検出方法はＤＦＤ法を用いた焦点検出方法である。

次に、図４は、本実施形態に係る撮像装置のＡＦ動作のフローチャートである。まず、ステップＳ４００において、ＡＦ動作を開始する。そして、ステップＳ４０１において、領域設定部２１５は、被写体に対する焦点調節を行うためのＡＦ評価範囲を設定する。ステップＳ４０１において、画像内に１つの測距領域が設定される。なお、この処理に関する制御プログラムは、カメラＭＰＵ１２５によって実行される。

ここで、ＡＦ評価範囲とは、ＡＦ動作によって焦点調節するための画像信号を評価する範囲である。なお、ここで設定されるＡＦ評価範囲は、第１の焦点検出を行うための範囲（第１のＡＦ評価範囲）であり、第２の焦点検出を行うための範囲（第２のＡＦ評価範囲）はステップＳ４０１で設定してもしなくてもよい。また、第２のＡＦ評価範囲も共に設定する場合は、第１のＡＦ評価範囲と同じでなくてもよい。

次に、ステップＳ４０２において、撮像素子１２２への露光を行う。これにより、第１の焦点検出や第２の焦点検出に用いる出力信号を得るだけでなく、各焦点検出部用の焦点検出領域を含む近傍の被写体の情報を得ることができる。また、第１の焦点検出や第２の焦点検出は、必要な焦点調節精度に合わせて、撮像画素の出力信号の数を間引いて用いてもよい。また、露光はフォーカスレンズ１０４の駆動している最中に行ってもよいし、止まっている間に行ってもよい。そして、ステップＳ４０３において焦点検出方法の決定を行う。

次に、ステップＳ４０４において、第２の焦点検出を行うか否かを判定する。本実施形態のように２つの焦点検出方法を有する場合、より最適な焦点検出方法を選択する。焦点検出方法の選択は、焦点検出の精度と、合焦に至るまでに経過する時間とを鑑みて行う。以下、合焦に至るまでに経過する時間を合焦時間とする。

ここで、第１の焦点検出結果に基づく合焦位置と、第２の焦点検出結果に基づく合焦位置の、それぞれ焦点検出の精度について説明する。一般に撮影画像を観賞している人が最も合焦していると感じるボケ状態が望ましいとされているが、このボケ状態は１方向だけではなく、上下左右など複数の方向の画像のコントラストの状況により決定される。つまり、撮影画像を観賞している人が最も合焦していると感じるボケ状態のピント状態を得るためには、１方向のボケ状態の評価だけでは精度が不十分である。

そして、第１の焦点検出方法では、第１の方向のボケ状態しか評価していないため精度が不十分である。これに対して、第２の焦点検出方法では２次元的なエッジのパワー情報をボケ評価値Ｃとしているため、検出レンズ駆動量は実際の絵のピント状態の評価とほぼ等しくなる。このように、第１の焦点検出方法よりも第２の焦点検出方法による検出レンズ駆動量の方が精度がよい。

次に、合焦時間について説明する。第１の焦点検出と第２の焦点検出の合焦時間は、様々な条件によって異なる。精度の良い第２の焦点検出結果を用いても、第１の焦点検出に比べて第２の焦点検出の合焦時間が長過ぎる場合は、第２の焦点検出を中止し第１の焦点検出結果を採用してもよい。すなわち、第２の焦点検出結果のみを用いてもよいし、第１の焦点検出結果と第２の焦点検出結果の両方を用いてもよい。また、両方を用いてその焦点検出結果を比較し合焦状態の修整を行ってもよい。また、第１の焦点検出と第２の焦点検出のどちらを選択するか決定するために、ＡＦ動作開始時からの経過時間を閾値として採用してもよい。

次に、ステップＳ４０４において、第２の焦点検出を行う場合(ステップＳ４０４)（Ｙｅｓ)は、ステップＳ４０５へ進む。一方、第２の焦点検出を行わない場合(ステップＳ４０４)（Ｎｏ)は、ステップＳ４１１へ進み第１の焦点検出および合焦処理を行う。

次に、ステップＳ４０５において露光の回数を判定する。露光回数が２回以上の場合はステップＳ４０６へ進む（ステップＳ４０５）（Ｙｅｓ）。一方、そして、露光回数が２回以上でない場合（ステップＳ４０５）（Ｎｏ）、ステップＳ４１３に進む。なお、ステップＳ４１３の処理については後述する。

次に、ステップＳ４０６において、第２の焦点検出部１３０による焦点検出と第２の焦点検出結果の信頼性判定を行う。ここで、第２の焦点検出部（駆動情報算出手段）１３０により算出されるフォーカスレンズの駆動方向のことを検出レンズ駆動方向とし、フォーカスレンズ駆動量のことを検出レンズ駆動量とする。また、検出レンズ駆動方向と検出レンズ駆動量を合わせて検出レンズ駆動情報とする。なお、ステップＳ４０６の第２の焦点検出方法や信頼性判定方法については、図６を用いて後述する。

ここで、第２の焦点検出に用いるボケ評価値Ｃの算出には、画像１と画像２の輝度信号Ｙを用いる。そのため、露光回数が１回以下の場合（ステップＳ４０５）（Ｎｏ）、第２のデフォーカス量が算出できない。したがって、もう１回以上露光を繰り返すためにステップＳ４１３を実行した後にステップＳ４０２に処理が戻る。

ここで、図６を用いて第２の焦点検出方法と信頼性判定方法について説明する。図６は、図４のステップＳ４０６で実行される第２の焦点検出部１３０による焦点検出と信頼性判定処理動作のフローチャートである。また、焦点検出部１３０により検出されたフォーカスレンズ１０４の位置と区別するために、実際のフォーカスレンズ１０４の位置を真のレンズ位置とする。

まず、ステップＳ６００において、第２の焦点検出部１３０によるＡＦ動作を開始する。そして、ステップＳ６０１において、領域設定部２１５は被写体に対して第２のＡＦ評価範囲を設定する。なお、ステップＳ６０１では、画像内に１つの測距領域が設定される。第２のＡＦ評価範囲は、第２の焦点検出部１３０によって焦点調節するための画像信号を評価する範囲である。なお、図４のステップＳ４０１において第２のＡＦ評価範囲が設定されている場合には、ステップＳ６０１で第２のＡＦ評価範囲設定を行わずにステップＳ６０２へ進む。次に、ステップＳ６０２において、画像１、画像２の輝度信号Ｙを用いて、ボケ評価値Ｃを算出する。

次に、ステップＳ６０３において、算出されたボケ評価値Ｃから、検出レンズ駆動量を算出する。ここで、ボケ評価値Ｃと検出レンズ駆動量の相関関係について図７（Ａ）を用いて説明する。図７（Ａ）は、ボケ評価値Ｃと検出レンズ駆動量の関係を示す図である。図７（Ａ）の至近端、無限端とはフォーカスレンズ１０４の駆動の限界位置の両端(以下、至近端と無限端)を表している。図７（Ａ）の第３のＤｅｆ範囲とは、検出レンズ駆動量と検出レンズ駆動方向共に信頼性があるフォーカスレンズ１０４の位置の範囲を指す。

ここで、第３のＤｅｆ範囲について図５（Ａ）を用いて説明する。図５（Ａ）は、検出Ｄｅｆ情報の信頼性と、真のレンズ位置の関係を示す図である。図５（Ａ）の至近端、無限端とは、フォーカスレンズ１０４の駆動の限界位置の両端を表しており、合焦となるフォーカスレンズの位置を、合焦位置として示す。以下、検出レンズ駆動量と検出レンズ駆動方向の信頼性が共にないフォーカスレンズ１０４の位置の範囲を第１のＤｅｆ範囲とする。

また、検出レンズ駆動量の信頼性がなく、かつ検出レンズ駆動方向の信頼性があるフォーカスレンズ１０４の位置の範囲を第２のＤｅｆ範囲とする。図５に示すように、第３のＤｅｆ範囲は合焦位置を含んだ範囲で、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲は合焦位置を含んでいない範囲である。また、検出駆動方向の信頼性がある範囲は、第２のＤｅｆ範囲と第３のＤｅｆ範囲を合わせた範囲である。

また、図５（Ａ）は、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲が明確に分かれている場合を示す。しかし、実際は図５（Ｂ）に示すように、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲が入り混じり、至近端や無限端から合焦位置方向に徐々にレンズ駆動する際に、検出レンズ駆動方向の信頼性がありになったり、信頼性がなしになったりする場合がある。

ここで、図７（Ａ）を用いたボケ評価値Ｃと真のレンズ位置の相関関係についての説明に戻る。図７（Ａ）に示すように、第３のＤｅｆ範囲内に関しては、ボケ評価値Ｃと真のレンズ位置は１対１の対応関係にある。この１対１の対応関係のうち、Ｃ＝０に対応するフォーカスレンズの位置が合焦位置となる。この理由を、図３（Ａ）と式（９）を用いて説明する。

ボケ評価値Ｃは、式（９）に示すように、真のレンズ位置が所定のデフォーカス量だけ異なる２つの画像のパワーＰ１、Ｐ２の差分を和で除して求めている。ここで、図３（Ａ）に示すように、画像１と画像２のフォーカスレンズ１０４の位置をそれぞれＬ１’、Ｌ２’とし、Ｌ１’、Ｌ２’は合焦位置近傍ではないとする。また、Ｌ１’、Ｌ２’に対応する画像のパワーをＰ１’、Ｐ２’とし、Ｌ２’−Ｌ１’は第２の焦点検出を行うために必要な所定のデフォーカス量であるとする。このようにＰ１’＜Ｐ２’のとき、式（９）に代入するとＣ＞０となるので、Ｃ＝０のときが合焦位置と分かる。

同様に、合焦位置を挟んで画像１と画像２が得られた場合の画像１と画像２の真のレンズ位置をそれぞれＬ１、Ｌ２とする。Ｌ１、Ｌ２に対応する画像のパワーをＰ１、Ｐ２とし、Ｌ２−Ｌ１は第２の焦点検出を行うために必要な所定のデフォーカス量であるとする。上述のようにパワーＰは合焦位置で最大値をとるので、Ｌ１，Ｌ２のように合焦位置を挟んだ位置に画像１と画像２のフォーカスレンズがある場合、１箇所だけパワーＰ１とパワーＰ２の値が同じ値をとる。そして、Ｐ１＝Ｐ２のとき、式（９）に代入するとＣ＝０となるので、Ｃ＝０のときが合焦位置と分かる。

ここで、図６のステップＳ６０３に戻り、図７（Ａ）を用いて検出レンズ駆動量の算出方法について説明する。例えば、ステップＳ６０２で算出されたボケ評価値がＣａである場合は、相関関係より検出レンズ駆動量Ｌａが得られる。この図７（Ａ）に示すような相関関係は、テーブル（相関関係テーブル）としてＲＯＭ１２５ａに記憶されている。そして、算出されたボケ評価値Ｃを用いて、相関関係テーブルを参照することにより検出レンズ駆動量を求める（ステップＳ６０３）。なお、算出したボケ評価値Ｃに対応する値が、相関関係テーブルになかった場合は、相関関係テーブルに対して補完演算を行って検出レンズ駆動量を求めてもよい。

なお、図３では合焦位置から至近側と無限側にほぼ左右対称な例を挙げたが、実際のレンズは左右対称になっていない。そのため、Ｐ１＝Ｐ２のときでも合焦位置からずれてしまうが、このずれ量はレンズの設計値からわかるため、ずれ量分だけ相関関係テーブルを事前にオフセットすればよい。

次に、ステップＳ６０４においてステップＳ６０３で算出された検出レンズ駆動量の信頼性を判定する（信頼性判断）。検出レンズ駆動量の信頼性について図７（Ｂ）を用いて説明する。図７（Ｂ）は、ボケ評価値Ｃと検出レンズ駆動量の関係を示す図である。図７（Ｂ）の至近端Ｌｓ、無限端Ｌｍ、はフォーカスレンズ１０４の駆動可能な限界の位置を表しており、Ｌｇは合焦位置である。

図７（Ｂ）では、ボケ評価値Ｃと検出レンズ駆動量の関係のプロット範囲を図７（Ａ）よりも広げて至近端から無限端までを示している。図７（Ｂ）に示すように、ボケ評価値Ｃと検出レンズ駆動量が、１対１の対応関係となる部分と１対１の対応関係とならない部分(以下、非１対１対応)がある。図７（Ｂ）に示すＬｘからＬｙの間は１対１の対応関係で、ＬｓからＬｘの間とＬｙからＬｍの間は非１対１対応の関係である。ここで、非１対１対応の関係とは、ひとつのボケ評価値Ｃｘを用いて相関関係テーブルに照らしたときに、Ｌｓ、Ｌｘの２つの検出レンズ駆動量が算出される関係である。

また、図７（Ｂ）では、非１対１対応の領域に関しては、Ｓ／Ｎ比（信号対ノイズ比）の低化が原因で０クロスが生じるが、０クロスを生じない例を挙げている。また、評価値Ｃとフォーカスレンズ位置が非１対１の対応関係になる部分が生じる原因は、図３に示すパワーＰの変化を表わす曲線の形状と、式（９）に示すボケ評価値Ｃの演算方法による。

上述のように、図３（Ａ）に示すパワーＰのグラフ形状は合焦位置で最大値をとり、合焦から無限側や至近側に向かって、画像がボケるにつれてパワーＰの値は減少する。したがって、パワーＰの傾きは合焦位置で０となり、合焦から無限側や至近側に向かって、画像がボケるにつれ傾きが増加する。そして、無限端や至近端が近づくと再び傾きが０に近づいていく。また、式（９）の右辺の分子Ｐ２−Ｐ１の傾向も、パワーＰの傾きと同様に、合焦からボケるにつれ増加し、無限端や至近端が近づくと再び０に近づいていく。すなわち、式（９）の右辺の分子の影響で、式（９）の左辺であるＣの傾向は０から増加し、再び減少するような傾向となる。

一方、式（９）の右辺の分母のＰ１＋Ｐ２の値は、合焦からボケるにつれ、徐々に減少していく。すなわち、分母の影響でパワーＰは規格化され、式（９）の左辺であるＣの傾向は合焦近傍では小さい値をもち、画像がボケるにつれて大きい値となる傾向となる。よって、この式（９）を用いてボケ評価値Ｃを算出し、このボケ評価値Ｃの絶対値（以下｜Ｃ｜）は合焦位置から離れるにつれて増加し、あるところから減少するため、ボケ評価値Ｃとフォーカスレンズ位置が非１対１の対応関係になる部分が生じる。

ここで、図７（Ａ）に戻り、検出レンズ駆動量の信頼性判定に関する説明をする。ボケ評価値ＣｘがステップＳ６０２で算出されたとき、相関関係テーブルに照らすだけではＬｓ、Ｌｘのうちどちらが正しいフォーカスレンズ位置か判定できない。そのため、１対１の対応関係が成立しない場合は、ステップＳ６０３で間違った検出レンズ駆動量を算出する可能性がある。そこで、ボケ評価値がＣｘからＣｙの間以外の値をとる場合は、信頼性のないボケ評価値Ｃと言える。第３のＤｅｆ範囲内に関しては、１対１対応の関係が成立しているため、ボケ評価値ＣがＣｙからＣｘの間の値をとる。

ステップＳ６０４では、検出レンズ駆動量の信頼性の有無を、パワーＰの値を用いて判定する。信頼性判定には、パワーＰ１とＰ２どちらか一方を用いてもよいし、両方を用いてもよい。ここで、図３（Ａ）を用いて検出レンズ駆動量の信頼性算出方法について説明する。

図３（Ａ）の縦軸である画像のパワーＰは、被写体のコントラストによって異なる値をとるが、撮像画像の明暗差（最大出力値―最小出力値）で規格化を行えば、どのようなコントラストの被写体を撮影してもパワーＰのグラフ形状は概ね一致する。そこで、明暗差で規格化したパワーＰ（信頼性評価値）の値が所定の閾値以上の値を取る場合には、検出レンズ駆動量は信頼性ありと判定する。他方、閾値未満の場合には、検出レンズ駆動量は信頼性なしと判定する。

また、より簡単に明暗差によるパワーＰの規格化を行わずに信頼性判定を行ってもよい。以下の判定方法で用いる閾値のうち、Ｐ２−Ｐ１に対して用いる閾値をＰ差分閾値、パワーＰに対して用いる閾値をＰ閾値と呼ぶ。具体的には、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値を取り、かつパワーＰがＰ閾値以上の場合には検出レンズ駆動量は信頼性ありと判定する。そして、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとり、かつパワーＰがＰ閾値以下の場合には検出レンズ駆動量は信頼性なしと判定する。

図３（Ａ）に示すように、無限端や至近端付近のように画像のコントラストが大きく減ってしまったボケ状態（以下大ボケ状態）の画像１と画像２には、パワーＰの差がほとんどなくなる。そこで、パワーＰの差に対して差分閾値を設ける。ただし、合焦位置近傍の場合もパワーＰの差は小さくなるので、Ｐ閾値をさらに設け、Ｐ閾値以下の場合は大ボケ状態と判断する。

また、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとる回数が所定回数以下の場合は、検出レンズ駆動量は信頼性ありと判定し、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとる回数が所定回数以下の場合は、検出レンズ駆動量は信頼性なしと判定してもよい。図３（Ａ）に示すように、大ボケ状態のときは画像１と画像２のパワーＰの差が無くなった状態が連続し、Ｐ２−Ｐ１≒０となるのは合焦近傍のみであるからである。

ここで、図６の説明に戻る。次に、ステップＳ６０５で、検出レンズ駆動方向の信頼性を判定する。検出レンズ駆動方向の信頼性があるＤｅｆ範囲は、図５に示すように、第３のＤｅｆ範囲よりも、第２のＤｅｆ範囲ぶんだけ広範囲になっている。つまり、ステップＳ６０５で検出レンズ駆動方向の信頼性を判定することは、現在のフォーカスレンズ１０４の位置が第２のＤｅｆ範囲内にあるか否かを判定することである。

ここで、検出レンズ駆動方向の信頼性について、図８（Ａ）を用いて説明する。図８（Ａ）は、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を示す図である。図８（Ａ）の至近端、無限端とはフォーカスレンズ１０４の駆動の限界位置の両端を表している。また、第１、第２、第３のＤｅｆ範囲の関係は、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲が入り混じっている場合を示している。また本実施形態において、図８（Ａ）は、第３のＤｅｆ範囲で検出レンズ駆動量と真のレンズ位置が同じ符号となるように、符号を設定するものとする。

検出レンズ駆動方向の信頼性判定は、検出レンズ駆動量の符号を用いて行う。図８(Ａ)に示す第３のＤｅｆ範囲では、検出レンズ駆動量が正の場合も負の場合も、真のレンズ位置との符号は一致している。このように検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の符号が一致している場合は、検出レンズ駆動方向の信頼性がある。つまり、図５（Ａ）に示すように、検出レンズ駆動方向の信頼性がある場合とは、検出レンズ駆動量の符号が信頼できる場合である。第２のＤｅｆ範囲にある場合は、検出レンズ駆動量は信頼できないが符号が信頼できるため、フォーカスレンズ１０４を合焦位置に近づける方向に、正しく駆動することができる。

一方、図８(Ａ)に示す第１または第２のＤｅｆ範囲では、０クロスが発生しており、検出レンズ駆動量の符号が真のレンズ位置の符号と一致していない箇所がある。このように検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の符号が一致しない場合は、検出レンズ駆動方向の信頼性がない。以上、検出レンズ駆動方向の信頼性について述べたが、その信頼性判定は、閾値を設定することにより行う。

ここで、検出レンズ駆動量に０クロスが発生する原因について、図３（Ａ）を用いて説明する。図３（Ａ）は、パワーＰの値とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。図３（Ａ）に示すように、画像１と画像２のフォーカスレンズ１０４の位置を、それぞれＬ１’’、Ｌ２’’とし、Ｌ１’’、Ｌ２’’は合焦位置近傍ではないとする。また、Ｌ１’’、Ｌ２’’に対応するパワーＰの値をＰ１’’、Ｐ２’’とする。

上述のように、合焦から無限側や至近側に向かって、焦点がボケるにつれて、パワーＰは徐々に小さい値をとる。したがって、Ｐ２’’−Ｐ１’’の大きさと、Ｐ２’−Ｐ１’の大きさを比較すると、Ｐ２’’−Ｐ１’’のほうが小さい。すなわち、無限端や至近端に向かって、焦点がボケるにつれて画像１と画像２のパワーＰの差は小さくなる。したがって、大ボケ状態では、Ｓ／Ｎ比の低化が原因で、画像１と画像２のパワーの値が限りなく近くなる場合や、または大小関係が反転してしまう場合がある。

このように、Ｓ／Ｎ比の低化により画像１と画像２のパワーの大小関係が反転すると、式（９）に代入してボケ評価値Ｃを算出した場合、ボケ評価値Ｃの符号が反転してしまう。そして、符号が反転したボケ評価値Ｃを相関関係テーブルに照らすと、符号が反転した検出レンズ駆動量が算出されてしまう。したがって、パワーＰのＳ／Ｎ比の低化が原因で、検出レンズ駆動量の０クロスや符号の反転が発生する。

ここで、図８（Ａ）を用いた検出レンズ駆動方向の信頼性判定方法の説明に戻る。図８（Ａ）に示す第１の閾値と第２の閾値は、検出レンズ駆動方向の信頼性判定に用いる閾値である。第１の閾値は検出レンズ駆動量が正の領域に、第２の閾値は検出レンズ駆動量が負の領域にあるものとする。図６のステップＳ６０５において、検出レンズ駆動量が第１の閾値以上か、または第２の閾値以下の場合（ステップＳ６０５）（Ｙｅｓ）、検出レンズ駆動方向の信頼性なしと判定しステップＳ６０６へ進む。一方、検出レンズ駆動量が第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きい場合（ステップＳ６０５）（Ｎｏ）、検出レンズ駆動方向の信頼性ありと判定しステップＳ６０７へ進む。すなわち、検出レンズ駆動量に閾値を設けることにより、０クロスや符号が反転した検出レンズ駆動量が算出される場合や、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の符号が一致しない場合を避けることができる。

また、検出レンズ駆動量に対して第１の閾値と第２の閾値を設けて信頼性判定を行わず、パワーＰに対して閾値を設けてもよい。具体的には、検出レンズ駆動方向の信頼性の有無を、パワーＰの値を用いて判定する。信頼性判定には、パワーＰ１とＰ２のどちらか一方のパワーＰを用いてもよいし、両方を用いてもよい。上述のように、図３（Ａ）の縦軸である画像のパワーは、被写体のコントラストによって異なる値をとるが、撮像画像の明暗差（最大出力値―最小出力値）で規格化を行えば、どのようなコントラストの被写体を撮影してもパワーＰのグラフ形状は概ね一致する。そこで、明暗差で規格化したパワーＰの値が所定の閾値以上の値を取る場合には、検出レンズ駆動方向は信頼性ありと判定する。他方、閾値未満の場合は検出レンズ駆動方向は信頼性なしと判定する。

また、明暗差によるパワーＰの規格化を行わずに信頼性判定を行ってもよい。以下の判定方法で用いる閾値のうち、Ｐ２−Ｐ１に対して用いる閾値をＰ差分閾値、パワーＰに対して用いる閾値をＰ閾値とする。具体的には、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとり、かつパワーＰがＰ閾値以上の場合には検出レンズ駆動量は信頼性ありと判定する。そして、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとり、かつパワーＰがＰ閾値以下の場合には検出レンズ駆動方向は信頼性なしと判定する。上述のように大ボケ状態では、パワーＰの差がほとんど無くなる。

そこで、パワーＰの差に対して差分閾値を設ける。ただし、合焦位置近傍の場合もパワーＰの差は小さくなるので、Ｐ閾値をさらに設け、Ｐ閾値以下の場合は大ボケ状態と判断する。また、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとる回数が所定回数以下の場合は、検出レンズ駆動方向は信頼性ありと判定し、Ｐ２−Ｐ１が所定のＰ差分閾値以下の値をとる回数が所定回数以下の場合は、検出レンズ駆動方向の信頼性なしと判定してもよい。図３（Ａ）に示すように、大ボケ状態のときは画像１と画像２のパワーＰの差が無くなった状態が連続することを利用する。

ここで、図６の説明に戻る。以上のように、ステップＳ６０５で検出レンズ駆動方向の信頼性判定を終えると、ステップＳ６０６に進み、第２の焦点検出部による焦点検出と信頼性判定処理を終了する。本実施形態では、フォーカスレンズ１０４を所定の画像デフォーカス間隔だけ動かすことで得られる画像１、画像２のパワーＰからボケ評価値Ｃを算出する。そして、ボケ評価値Ｃを用いて相関関係テーブルを参照して検出レンズ駆動量を算出している。そして、その際に、パワーＰに対して閾値を設けることで検出レンズ駆動量や駆動方向の信頼性判定を可能としている。

また、本実施形態では、図６のようにステップＳ６０４で検出レンズ駆動量の信頼性判定を行ってから、ステップＳ６０５で検出レンズ駆動方向の信頼性判定を行う処理の流れになっているが、ステップＳ６０４とステップＳ６０５の順序は入れ替えてもよい。また、並行して信頼性判定を行ってもよい。

ここで、図４を用いた、本実施形態に係る撮像装置における合焦動作（ＡＦ動作）についての説明に戻る。上述のようにステップＳ４０６で検出レンズ駆動情報の算出とその信頼性判定を行った後、ステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０７においては、検出レンズ駆動方向の信頼性があるか否かを判定する。検出レンズ駆動方向の信頼性なしと判定された場合（ステップＳ４０７）（Ｎｏ）、ステップＳ４１４に進む。検出レンズ駆動方向の信頼性ありと判定された場合（ステップＳ４０７）（Ｙｅｓ）、ステップＳ４０８へ進む。なお、ステップＳ４１４の処理については後述する。

次に、ステップＳ４０８で、検出レンズ駆動量の信頼性があるか否かを判定する。ステップＳ４０８で検出レンズ駆動量の信頼性なしと判定された場合（ステップＳ４０８）（Ｎｏ）、処理はステップＳ４１５に進む。一方、検出レンズ駆動量の信頼性ありと判定された場合（ステップＳ４０８）（Ｙｅｓ）は、処理はステップＳ４０９へ進む。そして、ステップＳ４０９では、第４のレンズ制御を行う。ただし、第４のレンズ制御とは、フォーカスレンズ１０４の位置を合焦位置に近づけるために本ステップでカメラＭＰＵ１２５が行うフォーカスレンズ駆動の制御のことである。また、ステップＳ４０９では、合焦状態となるために、検出レンズ駆動量分だけフォーカスレンズ駆動を行い、合焦位置にフォーカスレンズ１０４を駆動し、処理はステップＳ４１０へ進む。なお、ステップＳ４１５の処理については後述する。

次に、ステップＳ４１０において、第１の焦点検出を行うか否かを判定する。本実施形態においては撮影装置が有する第１の焦点検出と第２の焦点検出のうち、最適な焦点検出方法を選択する。ステップＳ４１０で第１の焦点検出を行わない場合(ステップＳ４１０)（Ｎｏ)は、ステップＳ４１２に進み、カメラＭＰＵ１２５は合焦表示を行う。そして、合焦表示後に、本合焦動作を終了（ステップＳ４１６）する。一方、ステップＳ４１０で第１の焦点検出を行う場合(ステップＳ４１０)（Ｙｅｓ)は、ステップＳ４１１へ進み第１の焦点検出のためのフォーカスレンズ駆動、第１の焦点検出及び、合焦状態へのフォーカスレンズ駆動を行う。次に、ステップＳ４１２において、カメラＭＰＵ１２５は合焦表示を行い。そして、ステップＳ４１６において、本合焦動作を終了する。

ここで、ステップＳ４１３の処理について説明する。ステップＳ４１３においては、露光が２回未満しか行われず検出レンズ駆動量が算出できない場合（ステップＳ４０５）（Ｎｏ）に、第１のレンズ制御によるフォーカスレンズ駆動を行う。ここで、第１のレンズ制御とは、露光が２回未満しか行われず検出レンズ駆動量の算出ができない場合に、カメラＭＰＵ１２５が行うフォーカスレンズ駆動の制御のことである。

第１のレンズ制御では、事前に設定した方向に、所定の速度でフォーカスレンズ１０４を所定の間隔だけ異なる位置へ駆動する。レンズ駆動方向を至近方向に設定するのは、撮影者が焦点調節の対象とする被写体は至近側に存在することが多いためであるが、駆動方向は至近方向に限られない。

第１のレンズ制御における画像デフォーカス間隔は、検出レンズ駆動方向の信頼性と、フォーカスレンズ１０４の駆動可能な速度を考慮して、最適な画像デフォーカス間隔に決定される。なお、本実施形態では、フォーカスレンズ１０４を駆動する所定の間隔を、画像デフォーカス間隔とする。また、この画像デフォーカス間隔の幅は、第２の画像デフォーカス間隔や第３の画像デフォーカス間隔よりも大きくても小さくてもよい。なお、第２の画像デフォーカス間隔と第３の画像デフォーカス間隔については、後述する。

次に、ステップＳ４１４の処理について説明する。ステップＳ４１４では、検出レンズ駆動方向の信頼性がない場合（ステップＳ４０７）（Ｎｏ）、第２のレンズ制御を行う。第２のレンズ制御とは、検出レンズ駆動方向の信頼性なしと判定された場合に、本ステップでカメラＭＰＵ１２５が行うフォーカスレンズ駆動の制御を行うことである。第２のレンズ制御では、フォーカスレンズ１０４の位置が所定の間隔だけ異なる位置で露光を行うことができるようにフォーカスレンズ駆動を行う。ここで、フォーカスレンズ駆動を行う際、第２のレンズ制御における画像デフォーカス間隔は、第２の画像デフォーカス間隔とする。ただし、第２の画像デフォーカス間隔は、後述する第３の画像デフォーカス間隔よりも広いものとする。

ここで、第２のレンズ制御における画像デフォーカス間隔を第３の画像デフォーカス間隔よりも広い第２の画像デフォーカス間隔とする理由について説明する。まずは、図３（Ａ）と図３（Ｂ）を比較して、画像デフォーカス間隔が狭い場合と広い場合の違いについて説明する。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）よりも画像デフォーカス間隔を広げた場合のパワーＰの値と真のレンズ位置の関係を示す。図３（Ｂ）において、図３（Ａ）と同様に、合焦位置を挟んだ画像１と画像２のフォーカスレンズ１０４の位置をそれぞれＬ１、Ｌ２とし、Ｌ１、Ｌ２に対応する画像のパワーをＰ１、Ｐ２とする。また、合焦近傍ではない画像１と画像２のフォーカスレンズ１０４の位置をそれぞれＬ１’、Ｌ２’とし、Ｌ１’、Ｌ２’に対応する画像のパワーをＰ１’、Ｐ２’とする。また、Ｌ１’、Ｌ２’よりも大ボケ状態の画像１と画像２のフォーカスレンズ１０４の位置をそれぞれＬ１’’、Ｌ２’’とする。そして、Ｌ１’’、Ｌ２’’に対応する画像のパワーをＰ１’’、Ｐ２’’とする。

合焦位置を挟んで画像１と画像２を選んだ場合において、図３（Ａ）、（Ｂ）のＰ２−Ｐ１の大きさを比較すると、共に０に近い値をとる。このように、合焦位置を挟んで画像１と画像２を選んだ場合、画像デフォーカス間隔を広げても、Ｐ２−Ｐ１の値に変化はない。一方、Ｐ２’−Ｐ１’の値を、図３（Ａ）、（Ｂ）について比較すると画像デフォーカス間隔を広げた（Ｂ）の方が、Ｐ２’−Ｐ１’の値が大きい。同様に、Ｐ２’’−Ｐ１’’の値を、図３（Ａ）、（Ｂ）について比較すると画像デフォーカス間隔を広げた（Ｂ）の方がＰ２’’−Ｐ１’’の値が大きい。このように、画像デフォーカス間隔を広げることにより、合焦近傍以外の場合、パワーＰの差が大きくなる。

すなわち、図３（Ｂ）のように画像デフォーカス間隔を広げた場合、画像１と画像２のパワー差のＳ／Ｎ比が改善される。これにより、検出レンズ駆動量の０クロスや符号の反転を防ぐことができる。さらに、検出レンズ駆動方向に信頼性のある範囲を広げることができる。

次に、図８を用いて検出レンズ駆動方向に信頼性のある範囲が広がる場合ついて説明する。図８（Ａ）は、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を示す図であり、検出レンズ駆動量の符号の反転や０クロスが発生する場合を示している。図８（Ｂ）は、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を示す図であり、検出レンズ駆動量の符号の反転や０クロスが発生しない場合を示している。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）よりも画像デフォーカス間隔が広いものとする。

画像デフォーカス間隔が狭い場合は、図８（Ａ）のように検出レンズ駆動量の符号の反転や０クロスが発生するが、画像デフォーカス間隔が広い場合は、図８（Ｂ）のように検出レンズ駆動量の符号の反転や０クロスが発生しない。したがって、画像デフォーカス間隔を広げることにより、図８（Ａ）の第１または第２のＤｅｆ範囲であるＤｅｆ領域の検出レンズ駆動量が、図８（Ｂ）に示すようにすべて第１の閾値以上または第２の閾値以下となる。

さらに、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲が変化を図５（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図５（Ｂ）は、検出Ｄｅｆ情報の信頼性と、真のレンズ位置の関係を示す図であり、第１のＤｅｆ範囲と第２のＤｅｆ範囲が入り混じる場合を示している。図５（Ｃ）は、検出Ｄｅｆ情報の信頼性と、真のレンズ位置の関係を示す図であり、至近端から無限端に至るまで、第１のＤｅｆ範囲が存在しない場合である。

画像デフォーカス間隔を広げることにより、図５（Ｂ）に示すような第１のＤｅｆ範囲を含むＤｅｆ範囲がなくなる。そして、図５（Ｃ）に示すように大ボケ状態において第２のＤｅｆ範囲を広げることができる。以上のように、第１のＤｅｆ範囲にいる場合、第２のＤｅｆ範囲を広げることで、より高速に検出レンズ駆動量の信頼性ありの範囲に到達するようにレンズ駆動することができる。

ここまで、画像デフォーカス間隔は所定の値として説明したが、徐々に画像デフォーカス間隔を広げてもよい。具体的には、画像デフォーカス間隔を決定する為の信頼性算出（ステップＳ４０６）に用いる画像デフォーカス間隔（第１のデフォーカス間隔）よりも、次の画像デフォーカス間隔を広げる。画像デフォーカス間隔の広げかたについては、所定の値に限らず、加速度的に広げてもよい。

ただし、画像デフォーカス間隔を広げる場合は、所定の画像デフォーカス間隔を超えないようにする必要がある。画像デフォーカス間隔が広い場合、時間的に古い情報を用いることになるため、被写体が移動している場合などに信頼性判定にミスが生じる可能性がある。また、図５（Ｃ）に示すように、第１のＤｅｆ範囲は、無限端から至近端まで全領域において必ずしも存在しない訳ではなく、第１のＤｅｆ範囲が存在するか否か、またその範囲がどれくらいかは画像デフォーカス間隔の上限値の設定による。

次に、ステップＳ４１５の処理について説明する。ステップＳ４１５においては、第３のレンズ制御を行う。ここで、第３のレンズ制御とは、検出レンズ駆動方向の信頼性があり、かつ検出レンズ駆動量の信頼性がない場合に、カメラＭＰＵ１２５が行うフォーカスレンズ駆動の制御を行うことである。第３のレンズ制御では、フォーカスレンズ１０４の位置が所定の間隔だけ異なる位置で露光を行うことができるようにレンズ駆動を行う。フォーカスレンズ駆動を行う場合、第３のレンズ制御における画像デフォーカス間隔は、第３の画像デフォーカス間隔とする。ただし、第３の画像デフォーカス間隔は、第２の画像デフォーカス間隔よりも狭いものとする。

ここで、画像デフォーカス間隔を第２の画像デフォーカス間隔よりも狭い第３の画像デフォーカス間隔とする理由について図９を用いて説明する。図９は、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を、広い画像デフォーカス間隔の場合と狭い画像デフォーカス間隔の場合を比較して示す図である。広い画像デフォーカス間隔を用いて検出レンズ駆動量を算出した場合の、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を実線で示す。また、狭い画像デフォーカス間隔を用いて検出レンズ駆動量を算出した場合の、検出レンズ駆動量と真のレンズ位置の対応関係を点線で示す。

まず、フォーカスレンズがＫ１’、Ｋ２の位置にあるときに、画像デフォーカス間隔Ｋ２−Ｋ１’を用いて検出レンズ駆動量を算出した場合について説明する。上述のように、画像１と画像２のちょうど中間位置の検出レンズ駆動量が得られるので、広い画像デフォーカス間隔の場合には図９に示すようなＤｅｆＡの位置の検出レンズ駆動量が算出できる。

一方、フォーカスレンズ１０４がＫ１、Ｋ２の位置にあるときに、画像デフォーカス間隔Ｋ２−Ｋ１を用いると、ＤｅｆＢの位置の検出レンズ駆動量が算出できる。ここで、ＤｅｆＢは第３のＤｅｆ範囲に含まれているが、ＤｅｆＡは第１また第２のＤｅｆ範囲に含まれている。すなわち、大ボケ状態から合焦位置に向かってフォーカスレンズ１０４を駆動したとき、同じ位置Ｋ２にフォーカスレンズ１０４が到達しても、画像デフォーカス間隔が異なることにより、第３のＤｅｆ範囲に含まれる場合と含まれない場合がある。

つまり、画像デフォーカス間隔を狭くすることで、第３のＤｅｆ範囲に早く到達することが可能となり、焦点検出にかかる時間を短縮することができる。そこで、本実施形態では、検出レンズ駆動方向の信頼性ありと判定（ステップＳ４０７）（Ｙｅｓ）され、かつ検出レンズ駆動量の信頼性なしと判定（ステップＳ４０８）（Ｎｏ）された場合、第３の画像デフォーカス間隔を用いる。

以上、画像デフォーカス間隔を所定の値として説明したが、徐々に画像デフォーカス間隔を狭めてもよい。具体的には、画像デフォーカス間隔を決定する為の信頼性算出（ステップＳ４０６）に用いる画像デフォーカス間隔（第１の画像デフォーカス間隔）よりも、次の画像デフォーカス間隔を狭める。画像デフォーカス間隔の狭めかたは、所定の値に限らず、加速度的に狭めてもよい。

ただし、Ｐ２−Ｐ１のＳ／Ｎ比を考慮した所定の画像デフォーカス間隔の下限値を予め決定しておき、第３のレンズ制御では、所定の画像デフォーカス間隔の下限値に達するまで画像デフォーカス間隔を狭めるものとする。また、所定の画像デフォーカス間隔の下限値は、検出レンズ駆動量のＳ／Ｎ比を考慮して、最も精度よく焦点検出を行うことができるよう設定してもよい。

ここで図４を用いた、本実施形態に係る焦点調節装置を適用した撮像装置における合焦動作（ＡＦ動作）についての説明戻る。以上のようにステップＳ４１５では、第３のレンズ制御によってフォーカスレンズ１０４を駆動した後、処理はステップＳ４０２に戻る。以上で、本実施形態に係る撮像装置の合焦動作（ＡＦ動作）についての説明を終える。

また、上述したボケ評価値Ｃの算出方法として、ＢＰＦ部２０５で抽出する周波数帯域の、中心近傍の周波数をωとしたときに、以下の式（１１）のように、周波数の重みづけのための係数として１/ω＾２をつけてもよい。これにより、複数のＢＰＦを用いて複数のぼけ評価値Ｃを算出して比較する場合に、周波数の二乗で規格化することで複数のボケ評価値Ｃの値を一致させることができる。

また、検出レンズ駆動量を得るために２つの画像を用いるのではなく、３つの画像を用いてもよい。その場合は、３つの画像から複数のボケ評価値Ｃを算出したあとに複数のボケ評価値Ｃを重みづけして組み合わせて第２の焦点検出に用いてもよい。

以上、所定の画像デフォーカス間隔を露光回数や検出レンズ駆動量や駆動方向の信頼性判定結果に基づいて変更することにより、合焦するまでの時間を高速化することが可能である。

また本実施形態により、焦点検出が不可能なＤｅｆ領域でもフォーカスレンズ１０４の駆動方向を判定することで、より高速な焦点検出を実現する撮像装置を提供することができる。

また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１２２ 撮像素子
１００ 撮影光学系
１２９ 第１の焦点検出部
１３０ 第２の焦点検出部
１２５ カメラＭＰＵ

Claims (9)

1. デフォーカス量が異なる複数の画像から輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
   前記輝度情報に基づいて画像の合焦状態を示すボケ評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記ボケ評価値を用いてレンズ駆動情報を算出する駆動情報算出手段と、
   前記レンズ駆動情報の信頼性を判定する信頼性判定手段と、
   前記信頼性に応じて画像デフォーカス間隔を変更する変更手段とを有する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記信頼性判定手段は、前記輝度情報から算出される信頼性評価値と所定の閾値との比較に基づいて、前記レンズ駆動情報の前記信頼性を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記レンズ駆動情報は、少なくともレンズ駆動量とレンズ駆動方向とを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記変更手段は、前記レンズ駆動方向の信頼性がないと判定された場合、前記ボケ評価値の算出に用いた第１の画像デフォーカス間隔よりも広い画像デフォーカス間隔を設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記変更手段は、前記レンズ駆動量の信頼性がないと判定された場合、前記第１の画像デフォーカス間隔よりも狭い画像デフォーカス間隔を設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記駆動情報算出手段は、複数の前記ボケ評価値から算出したボケ評価値を用いて、前記レンズ駆動情報を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記信頼性判定手段は、前記レンズ駆動情報の示す前記検出レンズ駆動量の符号に基づいて前記レンズ駆動方向の信頼性を判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記信頼性判定手段は、前記ボケ評価値に基づいて合焦近傍であるか否かを判断し、合焦近傍である場合、前記レンズ駆動情報の信頼性があると判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. デフォーカス量が異なる複数の画像から輝度情報を取得する輝度情報取得工程と、
   前記輝度情報に基づいて画像の合焦状態を示すボケ評価値を算出する評価値算出工程と、
   前記ボケ評価値を用いてレンズ駆動情報を算出する駆動情報算出工程と、
   前記レンズ駆動情報の信頼性を判定する信頼性判定工程と、
   前記信頼性に応じて画像デフォーカス間隔を変更する変更工程とを有する
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法。

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