JP6171105B2 - 撮像装置及び合焦制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び合焦制御方法に関する。

ピントの合っていない画像、いわゆるボケ像を良好にするための光学フィルタとしてアポダイゼイションフィルタ（以下、ＡＰＤフィルタという）が知られている。ＡＰＤフィルタを用いるとボケ像の輪郭をなだらかにすることができる。

特許文献１には、ＡＰＤフィルタを光路上に挿入可能な撮像装置において、ＡＰＤフィルタを光路上に挿入した状態で位相差ＡＦ（オートフォーカス）方式によって合焦制御を行う例が記載されている。

また、ＡＰＤフィルタを搭載する撮像装置に関するものではないが、特許文献２には、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う際に、合焦完了までの時間を短縮するべく、フォーカスレンズを駆動可能な駆動可能範囲を制限することが記載されている。

日本国特開２００５−６２７３２号公報 日本国特開２０１３−１７８３８７号公報

ＡＰＤフィルタを有する撮像光学系を通して撮像素子により被写体を撮像し、この撮像により得られる撮像画像信号から位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を求めることを考える。この場合、ＡＰＤフィルタ周辺部を透過した光はＡＰＤフィルタ中心部を透過した光よりも強度が弱くなる。このため、撮像素子に含まれる一対の位相差検出用画素群の各々から出力される信号群は、周辺部から得られたものほど相対的にノイズが多くなり、この信号群同士の相関演算結果には誤差が生じやすくなる。

また、ＡＰＤフィルタがあることで、一対の位相差検出用画素群で撮像される一対の像が非対称になる場合があり、このことからも相関演算結果に誤差が生じやすくなる。このような誤差は、一対の位相差検出用画素群が配置されている撮像素子の受光面上の位置にも影響を受ける。

こうした誤差の影響により、相関演算により求めたデフォーカス量に基づく合焦制御の精度が低下してしまう。したがって、デフォーカス量を決定し、決定したデフォーカス量にしたがってフォーカスレンズを合焦位置に移動させる処理を何度行っても、デフォーカス量に誤差が生じやすくなっていることから、いつまでたってもピントの合った状態を得ることができない場合が発生する。特許文献１，２にはこういった課題については認識されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＡＰＤフィルタを含む撮像光学系を用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う際に、その合焦制御の精度を向上させることのできる撮像装置及び合焦制御方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、上記算出したデフォーカス量に基づいて上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御部と、を備え、上記位相差ＡＦ制御部は、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、上記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行い、上記第一の合焦制御時には上記設定した最大移動量の範囲で上記フォーカスレンズを移動させるものである。

本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、上記算出したデフォーカス量に基づいて上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御ステップを含み、上記位相差ＡＦ制御ステップでは、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、上記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定し、上記設定した最大移動量の範囲で上記フォーカスレンズを移動させるものである。

本発明によれば、ＡＰＤフィルタを含む撮像光学系を用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う際に、その合焦制御の精度を向上させることのできる撮像装置及び合焦制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図。 図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図。 図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図。 撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図。 フォーカスレンズの最大移動量を説明するための図。 図１に示すデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャート。 フォーカスレンズの最大移動量を説明するための図。 図１に示すデジタルカメラの動作の変形例を説明するためのフローチャート。 スマートフォンの構成を示す図。 図１１のスマートフォンの内部構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図１に示すデジタルカメラは、焦点調節のためのフォーカスレンズ及びズーム倍率変更のためのズームレンズを含む撮像レンズ１と、絞り２と、ＡＰＤフィルタ３と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ本体に固定されるものであってもよい。

撮像レンズ１は撮像光学系を構成し、フォーカスレンズを少なくとも含む。フォーカスレンズとは、光軸方向に移動することで、撮影光学系の焦点位置を調節するレンズを言う。複数枚のレンズからなる撮像レンズが全群繰り出しのレンズの場合は、全群全体がフォーカスレンズとなる。

ＡＰＤフィルタ３は、撮像光学系の光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタである。デジタルカメラ本体には、レンズ装置４０として、図１に例示したようにＡＰＤフィルタ３が光軸上に固定配置された機種と、ＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿入した状態とＡＰＤフィルタ３を光軸上から退避させた状態とを切り替え可能に構成された機種とのいずれも装着可能である。また、デジタルカメラ本体には、ＡＰＤフィルタ３を搭載しないレンズ装置４０も装着可能である。

レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と通信可能に構成され、システム制御部１１からの指令にしたがって、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。

レンズ制御部４は、レンズ装置４０がＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿脱可能な機種の場合には、システム制御部１１からの指令にしたがって、ＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿入したり、光軸上から退避させたりする制御も行う。

レンズ制御部４は、メモリを内蔵しており、このメモリには、レンズ装置４０におけるＡＰＤフィルタ３の有無を示す情報が少なくとも記憶されている。レンズ制御部４は、システム制御部１１からの要求に応じて、ＡＰＤフィルタ３の有無を示す情報を含むＡＰＤフィルタ情報をシステム制御部１１に送信する。レンズ装置４０がＡＰＤフィルタ３を光軸上に挿脱可能な機種の場合、レンズ制御部４は、光軸上にＡＰＤフィルタ３が挿入されているか否かの情報もＡＰＤフィルタ情報としてシステム制御部１１に送信する。

デジタルカメラ本体は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型等の撮像素子５と、撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は撮像素子５に内蔵されることもある。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子５を駆動し、レンズ装置４０を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

システム制御部１１は、後述する様に、コントラストＡＦ処理部１８と位相差ＡＦ処理部１９のいずれか一方を選択し、選択した処理部によって決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。

更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、コントラストＡＦ方式により合焦位置を決定するコントラストＡＦ処理部１８と、位相差ＡＦ方式により合焦位置を決定する位相差ＡＦ処理部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。

メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、コントラストＡＦ処理部１８、位相差ＡＦ処理部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。

撮像素子５は、行方向Ｘと行方向Ｘに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置される受光面５０を有する。この受光面５０には、焦点を合わせる対象となるエリアであるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設けられている。

ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。

受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、ＡＦエリア５３は、受光面５０に隙間無く設けてあってもよい。

図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。

ＡＦエリア５３には、画素５１が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。

図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１ともいう）には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１ともいう）には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１ともいう）には“Ｂ”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。

ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素５１）が位相差検出用画素５２となっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１と、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに最も近い同色のＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。ここでは図３に図示するように、２次元状配列の一方の方向を行方向Ｘ、他の方向を列方向Ｙと規定する。

図４は、図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。

図４に示すように、位相差検出用画素５２は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの２種類の画素を含む。

位相差検出用画素５２Ａは、撮像レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第１の信号検出部である。

位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第２の信号検出部である。

なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮像レンズ１を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。

各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。

撮像用画素５１の開口の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。ここでいう右方向は、図３で示す行方向Ｘの一方の方向であり、左方向は行方向Ｘのもう一方の方向である。

図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部（ＰＤ）に対して右に偏心している。図５に示すように、光電変換部の片側を遮光膜によって覆うことにより、遮光膜で覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。

この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ａに対して一方向に同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。

なお、撮像素子５は、撮像レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する信号検出部とのペアを複数有する構成であればよく、図２〜図５に示した構成に限らない。

例えば、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割して、一方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ｂとした構成であってもよい。

図６は、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。

図６の構成では、撮像素子５においてＲを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｒ１と位相差検出用画素Ｒ２としている。また、撮像素子５においてＧを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｇ１と位相差検出用画素Ｇ２としている。更に、撮像素子５においてＢを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｂ１と位相差検出用画素Ｂ２としている。

この構成では、位相差検出用画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１がそれぞれ第１の信号検出部となり、位相差検出用画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２がそれぞれ第２の信号検出部となる。第１の信号検出部と第２の信号検出部からは独立に信号を読み出すことができる。そして、第１の信号検出部と第２の信号検出部の信号を加算すると、位相差のない通常の撮像用信号を得られる。つまり、図６の構成では、全ての画素を、位相差検出用画素と撮像用画素との両方として用いることができる。

図１に示す位相差ＡＦ処理部１９は、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある位相差検出用画素５２Ａ及び位相差検出用画素５２Ｂから読み出される検出信号群を用いて上記一対の光束によって形成される２つの像の相対的な位置ずれ量である位相差を演算する。

そして、位相差ＡＦ処理部１９は、この位相差に基づいて、撮像レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量と合焦状態から離れている方向、すなわちデフォーカス量を求める。位相差ＡＦ処理部１９は、このデフォーカス量からフォーカスレンズの合焦位置を決定する。

具体的には、位相差ＡＦ処理部１９は、一方の検出信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、他方の検出信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータを“ｄ”ずらしたときの以下の式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｓ［ｄ］を求める。

位相差ＡＦ処理部１９は、相関値Ｓ［ｄ］の値が最小となるときのｄの値を位相差量として求め、この位相差量からデフォーカス量を算出する。システム制御部１１は、この算出されたデフォーカス量をレンズ駆動信号に変換し、変換したレンズ駆動信号にしたがってフォーカスレンズをデフォーカス量に基づく合焦位置に移動させる。

図１に示すコントラストＡＦ処理部１８は、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３によって撮像される画像を解析し、周知のコントラストＡＦ方式によって撮像レンズ１の合焦位置を算出する。

すなわち、コントラストＡＦ処理部１８は、システム制御部１１の制御によって撮像レンズ１のフォーカスレンズ位置を動かしながら、動かした位置（複数の位置）毎に得られる撮像画像信号のコントラスト（明暗差）を求める。そして、コントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定する。なお、コントラストは隣接画素の信号の差分の合計をとることによって得られる。

位相差ＡＦ処理部１９とシステム制御部１１は、位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御部として機能する。

また、コントラストＡＦ処理部１８とシステム制御部１１は、コントラストＡＦ方式により算出された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御部として機能する。システム制御部１１は、第一の合焦制御と第二の合焦制御を選択的に実行する。

システム制御部１１は、第一の合焦制御を行う際に、フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行う。具体的には、システム制御部１１は、ＡＰＤフィルタ３を有するレンズ装置４０がデジタルカメラ本体に装着されており、かつ、光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態では、フォーカスレンズの最大移動量を、光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在しない状態（ＡＰＤフィルタ３を搭載しないレンズ装置４０が装着されている状態も含む）よりも小さい値に設定する。

図７は、フォーカスレンズの最大移動量を説明するための図である。

図７に示した横軸Ｌはレンズ装置４０の光軸上における位置を示す。フォーカスレンズが移動できる範囲（すなわち、機械的な駆動限界）は、Ｌ＝ａの位置からＬ＝ｂの位置までの範囲Ｍ１で設計されている。この設計上、フォーカスレンズは光軸方向の一方向に向かって最大でＭ１移動させることが可能である。

システム制御部１１は、この最大移動量Ｍ１の値を、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在するか否かによって変更する。システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在しない状態では最大移動量をＭ１とし、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態では最大移動量をＭ１よりも小さいＭ２に設定する。図７の例では、最大移動量Ｍ２は最大移動量Ｍ１の半分の値としている。

前述したように、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在する状態では、位相差ＡＦ方式により算出されるデフォーカス量に誤差が生じる可能性がある。ここで、位相差ＡＦ処理部１９によって算出されるデフォーカス量が、真の値よりも遥かに大きい値になる誤差が生じていた場合を考える。

例えば、図７において、真の合焦位置はＬ＝ｃであり、フォーカスレンズの現在位置がＬ＝ａの位置であるとする。そして、デフォーカス量に基づいて決まるフォーカスレンズの移動量がＭ１であるとすると、フォーカスレンズはＬ＝ｂの位置に移動される。この状態では、フォーカスレンズ位置が真の合焦位置から遠ざかってしまうため、繰り返し第一の合焦制御を行っても、いつまでたってもＬ＝ｃの位置にフォーカスレンズを近づけることができない。

一方、最大移動量がＭ２に設定されていると、デフォーカス量に基づいて決まるフォーカスレンズの移動量がＭ１であっても、フォーカスレンズはＭ２までしか移動されない。このため、フォーカスレンズが真の合焦位置に近づく可能性が高くなり、焦点が合う方向に変化する。したがって、これ以降に算出されるデフォーカス量の誤差（相関演算誤差）を少なくすることができる。つまり、デフォーカス量の算出及び算出されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズの移動を繰り返すことで、フォーカスレンズを真の合焦位置に近づけていくことが可能であり、最終的に真の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることができる。

図８は、図１に示すデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。このデジタルカメラは、ユーザからの指示に応じ、撮像素子５により被写体を１回撮像し、１回の撮像により得られる撮像画像データを記録する単写モードと、ユーザからの指示に応じ、撮像素子５により被写体を複数回撮像し、複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードとを設定可能である。

ユーザが操作部１４を操作してオートフォーカスの実行指示を行うと、システム制御部１１は、ＡＰＤフィルタ３の有無を示す情報と、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在するか否かの情報とを含むＡＰＤフィルタ情報をレンズ装置４０から取得する（ステップＳ１）。

次に、システム制御部１１は、デジタルカメラの撮像モード設定が単写モード又は連写モードのいずれであるかを判断する（ステップＳ２）。

撮像モード設定が単写モードである場合（ステップＳ２：ＮＯ）、システム制御部１１は、ＡＰＤフィルタ情報に基づいて、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態か否かを判定する（ステップＳ３）。

システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態であると判定すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、第二の合焦制御を行う。すなわち、システム制御部１１は、コントラストＡＦ処理部１８に合焦位置を決定させ、決定された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ５）。

システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態ではないと判定すると（ステップＳ３：ＮＯ）、位相差ＡＦ処理部１９による相関演算結果の信頼性が閾値を超える状況か否かを判定する（ステップＳ４）。

ＡＦエリア５３で撮像される被写体に高周波成分が多く含まれる場合や、この被写体の輝度が低い場合等では、相関演算結果の信頼性は低下する。このため、システム制御部１１は、ＡＦエリア５３で撮像して得られた撮像画像信号を解析して、相関演算結果の信頼性が閾値を超える状況か否かを判定することができる。

システム制御部１１は、相関演算結果の信頼性が閾値を超える状況ではない（位相差ＡＦの信頼性がない）と判定すると（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５において第二の合焦制御を行う。一方、システム制御部１１は、相関演算結果の信頼性が閾値を超える状況である（位相差ＡＦの信頼性がある）と判定すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第一の合焦制御を行う（ステップＳ６）。

すなわち、システム制御部１１は、位相差ＡＦ処理部１９にデフォーカス量を算出させ、算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを移動させる。なお、システム制御部１１は、ステップＳ６の第一の合焦制御では、フォーカスレンズの最大移動量を設計上の最大値（図７のＭ１）に設定する。

ステップＳ２に戻り、撮像モード設定が連写モードである場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、ＡＰＤフィルタ情報に基づいて、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態か否かを判定する（ステップＳ７）。

システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態ではないと判定すると（ステップＳ７：ＮＯ）、フォーカスレンズの最大移動量を設計上の最大値（図７のＭ１）に設定した状態で第一の合焦制御を行う（ステップＳ８）。

システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態であると判定すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、フォーカスレンズの最大移動量を設計上の最大値（図７のＭ１）よりも小さい値（図７のＭ２）に設定した状態で第一の合焦制御を行う（ステップＳ９）。

連写モードは、単写モードと比較すると、撮像毎の合焦完了までの時間の短縮化が要求される。このため、図１のデジタルカメラは、連写モード時には、高速処理に適した第一の合焦制御を行っている。しかし、第一の合焦制御では、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在していると、前述した課題が生じて、いつまでも主要被写体に合焦できない可能性がある。図１のデジタルカメラによれば、連写モード時において、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在する状態では、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在しない状態よりもフォーカスレンズの最大移動量が小さく設定されるため、前述した課題を解決して、主要被写体に合焦させることが可能になる。

例えば、図９に示すように、フォーカスレンズの現在位置がＬ＝ａの位置であり、真の合焦位置Ｌ＝ｃがＬ＝ａ＋Ｍ２とＬ＝ｂの間にある場合を考える。最大移動量がＭ２に制限されているとすると、デフォーカス量がＭ１だったとしても、フォーカスレンズはＬ＝Ｍ２の位置に移動されるため、真の合焦位置を通り越すことはない。

一方、最大移動量がＭ１に設定されている場合には、フォーカスレンズは真の合焦位置Ｌ＝ｃを通り越してＬ＝ｂ付近まで移動してしまう。この状態で、更にデフォーカス量を演算し、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを移動させると、真の合焦位置とフォーカスレンズとの距離が大きいことから、デフォーカス量は大きくなり、フォーカスレンズはＬ＝ｃの位置を再び通り越してしまう可能性がある。

最大移動量がＭ２に設定されていると、上述したように、フォーカスレンズが真の合焦位置から遠ざかるような無駄な動きをする可能性を減らすことができる。このため、連写モードでは、最大移動量をＭ１に設定しているときと比べて、少ない撮像回数で、フォーカスレンズを真の合焦位置まで移動させることができる。また、フォーカスレンズの移動による騒音や消費電力も少なくすることができる。

なお、システム制御部１１は、連写モードに設定されたときの最初の撮像開始時点でのフォーカスレンズの位置に応じて、最大移動量を設定してもよい。例えば、連写開始時点のフォーカスレンズ位置が、図７のａの位置なら、最大移動量の範囲をＭ２に設定し、連写開始時点でのフォーカスレンズ位置が、図７においてａと、ａとｂの中間と、の間にあるときは最大移動量をＭ２よりも小さく（例えばＭ２の８０％程度）設定する。このようにすることで、より少ない撮像回数でフォーカスレンズを真の合焦位置まで移動させることができる。

なお、システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態で設定するフォーカスレンズの最大移動量の値を複数の値の中から選択して設定してもよい。

例えば、システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態で設定するフォーカスレンズの最大移動量の値を、複数の値の中から、デジタルカメラに設定されている撮影シーンに応じた値に設定する。

具体的には、被写体が人（可動体）の場合には、連写中に人が動く距離を見積もり（例えば、最大５０ｃｍ等として）、フォーカスレンズの最大移動量をこの距離に対応するレンズ駆動量に設定する。また、被写体が風景（不動体）の場合には、殆ど動きがないものとして、フォーカスレンズの最大移動量を、被写体が人のときよりも小さい値に設定する。

又は、システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態で設定するフォーカスレンズの最大移動量の値を、レンズ装置４０のズーム倍率が大きいほど大きな値に設定する。

望遠撮影などズーム倍率が大のときには、撮像レンズの中央部分しか撮像に使われず、ＡＰＤフィルタ３の効果は実質的に小さくなる。つまり、相関演算結果の誤差の影響が少なくなると予測される。このことから、システム制御部１１は、ズーム倍率が大のときは、フォーカスレンズの最大移動量をズーム倍率が小のときよりも大きい値に設定する。ズーム倍率が小のときには、その逆で、フォーカスレンズの最大移動量をズーム倍率が大のときよりも小さい値に設定する。

或いは、システム制御部１１は、レンズ装置４０の光軸上にＡＰＤフィルタ３が存在する状態で設定するフォーカスレンズの最大移動量の値を、オートフォーカスの実行指示がなされてから位相差ＡＦ処理部１９により最初に算出されたデフォーカス量が小さいほど大きな値に設定する。

オートフォーカスの実行指示がなされてから位相差ＡＦ処理部１９により最初に算出されたデフォーカス量は、オートフォーカスの実行指示時点におけるデジタルカメラと主要被写体との距離の大きさに対応する。この距離は、誤差を含む可能性があるが、この距離が小さい場合、すなわち、デフォーカス量が小さい場合には、フォーカスレンズの最大移動量が多少大きくても、真の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることができる。そのため、デフォーカス量が小さいほど、フォーカスレンズの最大移動量を大きい値に設定する。

このように、フォーカスレンズの最大移動量として複数の値の中から状況に応じた最適なものを選択して設定することにより、合焦完了までの時間を効率的に短縮することができる。

図１のデジタルカメラは、コントラストＡＦ処理部１８を省略した構成としてもよい。この構成の場合、システム制御部１１は、第一の合焦制御のみを行う。この構成のデジタルカメラの動作は、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２〜ステップＳ６を削除し、ステップＳ１の後にステップＳ７以降の処理が行われるものとなる。つまり、連写モードか単写モードかに関わらず、常にステップＳ７〜ステップＳ９の処理が行われる。

また、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ４の処理は省略してもよい。つまり、ステップＳ３の判定がＮＯときにはステップＳ６の処理を行い、ステップＳ３の判定がＹＥＳのときにはステップＳ５の処理を行う構成であってもよい。

図１０は、図１のデジタルカメラの動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０において図８と同一処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ３の判定がＹＥＳのとき、システム制御部１１は、撮像条件として設定されている絞り２のＦ値の情報を取得する。そして、システム制御部１１は、Ｆ値が閾値Ｆａ以上であれば（ステップＳ１０：ＹＥＳ）ステップＳ６において第一の合焦制御を行い、Ｆ値が閾値Ｆａ未満であれば（ステップＳ１０：ＮＯ）ステップＳ５において第二の合焦制御を行う。なお、連写モードにおいては、Ｆ値の大きさに関わらず高速対応が必要なため、設定可能な全てのＦ値においてステップＳ７以降の処理が行われる。

Ｆ値が大きいということは、撮像素子５に入射する光線の角度（受光面に垂直な方向を角度０度としたときの角度）は小さくなる。このため、ＡＰＤフィルタ３が光軸上に存在している状態でも、Ｆ値が小さいときよりは相関演算結果の信頼性は向上する。図１０の変形例では、Ｆ値が閾値Ｆａ以上のときにステップＳ６の処理が行われるため、図９の動作と比較して、高速かつ高精度の合焦制御が可能になる。

なお、図１０のステップＳ１０で設定している閾値Ｆａは、ＡＰＤフィルタ３の特性によって最適値が異なる。このため、ＡＰＤフィルタ３の識別情報と閾値Ｆａとを対応付けたテーブルデータを予めメモリ（メインメモリ１６又は記録媒体２１）に記憶しておき、システム制御部１１が装着されているレンズ装置４０に搭載されるＡＰＤフィルタ３に対応する閾値Ｆａをメモリから読みだして設定する。テーブルデータはレンズ装置４０のメモリにＡＰＤフィルタ情報として記憶しておいてもよい。

図８，１０のフローチャートにおいて、ステップＳ２の判定がＹＥＳのとき、すなわち連写モードのときに、システム制御部１１は、複数回の撮像の内の１回目の撮像に対しては第二の合焦制御を行い、２回目以降の撮像に対してはステップＳ７以降の処理を行う構成としてもよい。連写モードにおける最初の撮像は、時間的に余裕があるため、この撮像については第二の合焦制御を行うことで、２回目以降の撮像における第一の合焦制御の精度を向上させることができる。

ここまでは撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。

図１１は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図１１に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。

図１２は、図１１に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。

表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。

図１１に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。

係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１１に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。

操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１１に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。

電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。

また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。

カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。

図１１に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。

また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。

また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。

以上のような構成のスマートフォン２００においても、ＡＰＤフィルタ３を含むレンズ装置４０を装着可能なアクセサリを提供し、カメラ部２０８の撮像素子として撮像素子５を用い、図８，１０に例示した処理を行うことで、高精度な合焦制御を行うことができる。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、上記算出したデフォーカス量に基づいて上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御部と、を備え、上記位相差ＡＦ制御部は、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、上記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行い、上記第一の合焦制御時には上記設定した最大移動量の範囲で上記フォーカスレンズを移動させるものである。

この構成により、算出されたデフォーカス量に誤差が生じており、設定された最大移動量よりも多くフォーカスレンズを移動させなければならない状況であっても、この設定された最大移動量よりも多くフォーカスレンズが移動されることはない。したがって、フォーカスレンズが真の合焦位置に近づく可能性が高くなり、ピントが合う方向に変化するため、これ以降に算出されるデフォーカス量の誤差を少なくすることができる。つまり、デフォーカス量の算出及び算出されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズの移動を繰り返すことで、フォーカスレンズを真の合焦位置に高速に近づけていくことが可能であり、最終的に真の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることができる。

開示された撮像装置は、上記位相差ＡＦ制御部は、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在する状態で設定する上記最大移動量の値を複数の値の中から選択して設定するものである。

この構成により、撮影時の状況等に応じて最適な最大移動量の値を設定することができるため、合焦完了までの時間を効率的に短縮することができる。

開示された撮像装置は、上記位相差ＡＦ制御部は、上記複数の値の中から、設定されている撮影シーン、上記撮像光学系のズーム倍率、又は、オートフォーカスの指示がなされてから最初に算出したデフォーカス量のいずれかに応じた値を上記最大移動量として設定するものである。

この構成により、撮影時の状況等に応じて最適な最大移動量の値を設定することができるため、合焦完了までの時間を効率的に短縮することができる。

開示された撮像装置は、上記位相差ＡＦ制御部は、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行うものである。

この構成により、連写モードにおいて真の合焦位置へのフォーカスレンズ移動を高速に行うことができ、連写中の早い段階でピントが正確にあった画像を得ることが可能となる。

開示された撮像装置は、上記撮像光学系を通して上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、上記算出した合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御部を更に備え、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、上記複数回の１回目の撮像に対しては上記コントラストＡＦ制御部による合焦制御を行い、上記複数回の２回目以降の各撮像に対しては上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行うものである。

この構成により、連写モードにおける１回目の撮像はコントラストＡＦ方式による第二の合焦制御で精度よく合焦制御を行うことができる。このため、２回目以降の撮像ではフォーカスレンズの移動量を減らすことが可能になり、早い段階でピントが正確にあった画像を得ることが可能となる。

開示された撮像装置は、上記撮像光学系を通して上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、上記算出した合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御部を更に備え、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在する状態において、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードでは、設定可能な全てのＦ値において上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行い、上記撮像素子により被写体を１回撮像し、上記１回の撮像により得られる撮像画像データを記録する単写モードでは、Ｆ値が閾値未満の場合に上記第二の合焦制御を行い、Ｆ値が上記閾値以上の場合に上記第一の合焦制御を行うものである。

この構成により、連写モードでは、位相差ＡＦ制御部による第一の合焦制御が行われるため、連写速度に追従した合焦制御が可能となる。また、単写モードでは、Ｆ値が閾値未満の場合にコントラストＡＦ制御部による第二の合焦制御が行われるため、Ｆ値が小さい場合の合焦精度を確保することができる。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置による合焦制御方法であって、上記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、上記算出したデフォーカス量に基づいて上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御ステップを含み、上記位相差ＡＦ制御ステップでは、上記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、上記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行い、上記設定した最大移動量の範囲で上記フォーカスレンズを移動させるものである。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、上記位相差ＡＦ制御ステップでは、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在する状態で設定する上記最大移動量の値を複数の値の中から選択して設定するものである。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、上記位相差ＡＦ制御ステップでは、上記複数の値の中から、設定されている撮影シーン、上記撮像光学系のズーム倍率、又は、オートフォーカスの指示がなされてから最初に算出したデフォーカス量のいずれかに応じた値を上記最大移動量として設定するものである。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、上記位相差ＡＦ制御部ステップでは、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行うものである。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、上記撮像光学系を通して上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、上記算出した合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御ステップを更に備え、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、上記複数回の１回目の撮像に対しては上記コントラストＡＦ制御ステップによる第二の合焦制御を行い、上記複数回の２回目以降の各撮像に対しては上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行うものである。

開示された撮像装置による合焦制御方法は、上記撮像光学系を通して上記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、上記算出した合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御ステップを更に備え、上記撮像光学系の光軸上に上記光学フィルタが存在する状態において、上記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、上記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードでは、設定可能な全てのＦ値において上記第一の合焦制御及び上記フォーカスレンズ移動量設定処理を行い、上記撮像素子により被写体を１回撮像し、上記１回の撮像により得られる撮像画像データを記録する単写モードでは、Ｆ値が閾値未満の場合に上記第二の合焦制御を行い、Ｆ値が上記閾値以上の場合に上記第一の合焦制御を行うものである。

本発明は、特にデジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１４年９月９日出願の日本特許出願（特願２０１４−１８３５３２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 撮像レンズ
２ 絞り
３ ＡＰＤフィルタ
５ 撮像素子
１１ システム制御部
１８ コントラストＡＦ処理部
１９ 位相差ＡＦ処理部
５０ 受光面
５１ 画素
５２，５２Ａ，５２Ｂ 位相差検出用画素
５３ ＡＦエリア

Claims (12)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、前記算出したデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御部と、を備え、
   前記位相差ＡＦ制御部は、前記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、前記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行い、前記第一の合焦制御時には前記設定した最大移動量の範囲で前記フォーカスレンズを移動させる撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記位相差ＡＦ制御部は、前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在する状態で設定する前記最大移動量の値を複数の値の中から選択して設定する撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置であって、
   前記位相差ＡＦ制御部は、前記複数の値の中から、設定されている撮影シーン、前記撮像光学系のズーム倍率、又は、オートフォーカスの指示がなされてから最初に算出したデフォーカス量のいずれかに応じた値を前記最大移動量として設定する撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記位相差ＡＦ制御部は、前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行う撮像装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記撮像光学系を通して前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、前記算出した合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御部を更に備え、
   前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、前記複数回の１回目の撮像に対しては前記コントラストＡＦ制御部による合焦制御を行い、前記複数回の２回目以降の各撮像に対しては前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行う撮像装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記撮像光学系を通して前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、前記算出した合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御部を更に備え、
   前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在する状態において、前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードでは、設定可能な全てのＦ値において前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行い、前記撮像素子により被写体を１回撮像し、前記１回の撮像により得られる撮像画像データを記録する単写モードでは、Ｆ値が閾値未満の場合に前記第二の合焦制御を行い、Ｆ値が前記閾値以上の場合に前記第一の合焦制御を行う撮像装置。
7. フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像装置による合焦制御方法であって、
   前記撮像素子により撮像される撮像画像信号に基づいて位相差ＡＦ方式によりデフォーカス量を算出し、前記算出したデフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる第一の合焦制御を行う位相差ＡＦ制御ステップを含み、
   前記位相差ＡＦ制御ステップでは、前記撮像光学系の光軸上に、光軸中心から光軸と垂直な方向に離れるに従って透過率が低下する光学フィルタが存在する状態では、前記フォーカスレンズを光軸方向の一方向に移動させることのできる最大移動量を、前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在しない状態よりも小さい値に設定するフォーカスレンズ移動量設定処理を行い、前記設定した最大移動量の範囲で前記フォーカスレンズを移動させる合焦制御方法。
8. 請求項７記載の合焦制御方法であって、
   前記位相差ＡＦ制御ステップでは、前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在する状態で設定する前記最大移動量の値を複数の値の中から選択して設定する合焦制御方法。
9. 請求項８記載の合焦制御方法であって、
   前記位相差ＡＦ制御ステップでは、前記複数の値の中から、設定されている撮影シーン、前記撮像光学系のズーム倍率、又は、オートフォーカスの指示がなされてから最初に算出したデフォーカス量のいずれかに応じた値を前記最大移動量として設定する合焦制御方法。
10. 請求項７〜９のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
    前記位相差ＡＦ制御部ステップでは、前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行う合焦制御方法。
11. 請求項７〜９のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
    前記撮像光学系を通して前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、前記算出した合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御ステップを更に備え、
    前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードにおいて、前記複数回の１回目の撮像に対しては前記コントラストＡＦ制御ステップによる第二の合焦制御を行い、前記複数回の２回目以降の各撮像に対しては前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行う合焦制御方法。
12. 請求項７〜１０のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
    前記撮像光学系を通して前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像信号に基づいてコントラストＡＦ方式により合焦位置を算出し、前記算出した合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる第二の合焦制御を行うコントラストＡＦ制御ステップを更に備え、
    前記撮像光学系の光軸上に前記光学フィルタが存在する状態において、前記撮像素子により被写体を複数回続けて撮像し、前記複数回の撮像の各々により得られる撮像画像データを記録する連写モードでは、設定可能な全てのＦ値において前記第一の合焦制御及び前記フォーカスレンズ移動量設定処理を行い、前記撮像素子により被写体を１回撮像し、前記１回の撮像により得られる撮像画像データを記録する単写モードでは、Ｆ値が閾値未満の場合に前記第二の合焦制御を行い、Ｆ値が前記閾値以上の場合に前記第一の合焦制御を行う合焦制御方法。

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