JP6184276B2 - 焦点調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置に関し、詳しくは、フォーカスレンズを含む撮影レンズを有し、この撮影レンズを介して瞳分割した被写体像を受光して像データを生成し、この像データに基づいて焦点調節を行う焦点調節装置に関する。

撮影レンズを介して瞳分割した被写体像を受光して像データを生成し、この像データを用いて相関演算を行い、位相差を求め合焦位置に駆動する位相差ＡＦ方式の焦点調節装置が知られている。この位相差ＡＦ方式では、被写体像に周期性パターンが有る場合には、複数の合焦候補点が算出されてしまい、そのため真の合焦目標位置を得ることが困難であった。

そこで、特許文献１では、現在位置とその近傍のコントラスト評価値を取得し、これらのコントラスト評価値の関係から合焦方向を判定し、またレンズの現在位置におけるコントラスト評価値と、そこから所定量だけデフォーカス駆動して、近傍位置のコントラスト評価値を取得し、これらから合焦方向を判定している。

特開２０１１−１５０１７９号公報

現在のレンズ位置が合焦点近傍から遠い位置にある場合には、現在レンズ位置の近傍におけるコントラスト評価値は殆ど変化がなく、合焦方向判定を誤ってしまうおそれがある。また、レンズを所定量だけデフォーカス駆動することによって合焦方向判定を行う場合には、方向判定のためのレンズ駆動となり、真の合焦点をみつけるまでの時間が増加してしまう。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、周期性被写体を検出した場合であっても、最小限のレンズ駆動によって真の合焦点を検出でき、高速なＡＦシステムを可能とする焦点調節装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを有し、該撮影レンズを介して瞳分割した被写体像を受光し光電変換して像データを生成し、該像データに基づいて焦点調節動作を行う焦点調節装置において、上記像データに基づいて相関度が高い極値を検出する位相差検出部と、上記位相差検出部により相関度が高い極値が複数個検出された場合に周期性被写体と判定する周期性被写体判定部と、周期性被写体と判定した場合に、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と、現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲外か否かを判定し、所定範囲外と判定する場合に上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う制御部と、上記像データに基づいて被写体像が前回の合焦時の被写体像から変化したか否かを検出する被写体変化検出部と、具備し、上記制御部は、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲内である場合に、上記被写体変化検出部により被写体像が変化したと検出した場合には、上記相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う。

第２の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記像データに基づいてＡＦ評価値を検出するＡＦ評価値検出部を有し、上記制御部は、上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を実行した後に、上記周期性被写体検出部により再度、周期性被写体と判定された場合に、上記ＡＦ評価値の変化を判定し、該ＡＦ評価値が減少した場合に上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値と合焦位置に対して逆方向ピントずれに対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う。

第３の発明に係る焦点調節装置は、上記第１または２の発明において、上記被写体変化検出部は、上記像データのエッジ成分またはコントラストに基づいて変化したか否かを検出する。

第４の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記制御部は、上記フォーカスレンズを至近端と無限端の間の可動範囲内にて移動させながら上記像データを繰り返し取得し、上記位相差検出部による位相差検出を実行させるスキャン動作を行うことが可能であり、上記制御部は、上記スキャン動作を行った後であって周期性被写体と判定した場合には、上記複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズ位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも至近側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う。

第５の発明に係る焦点調節装置は、上記第４の発明において、上記制御部は、上記スキャン動作を行う際に上記フォーカスレンズを至近端まで移動した後であって、周期性被写体と判定した場合には、上記複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズの位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも無限側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う。

本発明によれば、周期性被写体を検出した場合であっても、最小限のレンズ駆動によって真の合焦点を検出でき、高速なＡＦシステムを可能とする焦点調節装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラのＡＦ演算部の詳細を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの撮像素子の位相差ＡＦ検出用画素と撮像用画素からなる画素の配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの撮像素子の１つの測距エリアの拡大図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおける測距方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおける測距方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、相関演算結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、周期性被写体を測距する場合の相関演算方法と、相関演算結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、コントラスト評価値の一例を示すグラフと、レンズスキャンの動きを示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、レンズスキャン実施後の極小値の決定を説明する図であって、（ａ）はレンズスキャンを至近端点まで実施していない場合であり、（ｂ）はレンズスキャンを至近端点まで実施している場合を示す。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、周期性被写体の場合に、レンズスキャン後の極小値の被写体が同一被写体であるか否かの判定を説明する図であって、（ａ）は同一被写体でないと判断した場合であり、（ｂ）は同一被写体であると判断した場合である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、前フレームから今フレームのコントラスト評価値が増加した場合のレンズ駆動の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、前フレームから今フレームのコントラスト評価値が減少した場合のレンズ駆動の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、複数回レンズ駆動しても、コントラスト評価値に変化がない場合のレンズ駆動の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、複数回レンズ駆動しても、コントラスト評価値に変化がない場合のレンズ駆動の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの周期性被写体対策の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの周期性被写体対策の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの周期性被写体対策の動作を示すフローチャートである。

以下、図面に従って本発明を適用したデジタルカメラ（以下、「カメラ」と略記する）を用いて好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係るカメラは、交換レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０から構成されている。本実施形態においては、交換レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０を別体に構成しているが、一般的なコンパクトカメラのように一体に構成しても勿論かまわない。

交換レンズ鏡筒１０内には、撮影レンズ１１が配置されている。撮影レンズ１１は、被写体Ｓの光学像を形成するためのフォーカスレンズを含む複数の光学レンズから構成される。また、交換レンズ鏡筒１０内には、アクチュエータ１２およびレンズ制御部１３が設けられている。レンズ制御部１３は、カメラ本体２０内のＡＦ演算部２３から、デフォーカス量を受信し、これらの情報に基づいて、アクチュエータ１２の制御を行う。アクチュエータ１２は、撮影レンズ１１内のフォーカスレンズを光軸方向に移動し、ピント合わせを行う。なお、フォーカスレンズの位置は、レンズ位置検出部（不図示）によって検出され、通信部（不図示）を介してカメラ本体２０に送信される。

カメラ本体２０内には、撮像素子２１、画像処理部２２、ＡＦ演算部２３、記録部２４が設けられている。撮像素子２１は、撮影レンズ１１の光軸上であって、被写体像の結像位置付近に配置されている。撮像素子２１は、被写体像（光学像）を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備えている。複数の画素は、画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された位相差ＡＦ検出用画素（焦点検出用画素とも称す）と、画素へ入射する光束が位相差ＡＦ検出用画素よりも制限されないように構成された撮像用画素を含み、複数の画素は２次元的に配列されている。撮像素子２１の位相差ＡＦ検出用画素および撮像用画素の配置については、図３および図４を用いて後述する。

撮像素子２１は、位相差ＡＦ検出用画素と撮像用画素から出力される画素値を画像処理部２２およびＡＦ演算部２３に出力する。画像処理部２２は、画素値の内、撮像用画素からの画素値を入力し、ライブビュー表示用画像および記録用画像のための画像処理を行う。また、画像処理部２２は、記録用に処理された画像データを記録部２４に出力する。記録部２４は、電気的書き換え可能な不揮発性メモリを有し、記録用の画像データを入力し、記録する。また、画像処理部２２は、画素値を用いて、被写体の顔を検出し、この顔の中心座標位置を出力し、また顔の中の目等の器官を検出し、この器官の特定座標位置を出力する。また、画像処理部２２は、画素値を用いて、被写体追尾を行う。

ＡＦ演算部２３は、画素値の内、位相差ＡＦ検出用画素からの画素値を入力し、位相差ＡＦに基づくＡＦ演算を行う。ＡＦ演算にあたって、画像処理部２２から取得した中心座標位置、特定座標位置に基づいて、位相差ＡＦ検出用画素の位置に対応する測距エリアを設定し、この設定した測距エリアについて、デフォーカス量やコントラスト評価値を演算する。この演算されたデフォーカス量やコントラスト評価値に基づいて、撮影レンズ１１内のフォーカスレンズを合焦位置に駆動させる。また、ＡＦ演算部２３は、被写体が周期性の場合には、真の合焦位置に駆動できるようにデフォーカス量を演算するための相関値の極値の選択を行う。

次に、図２を用いてＡＦ演算部２３の詳細について説明する。画素値２１ａは、撮像素子２１から出力された画素値であり、ＳＤＲＡＭ（不図示）等に一時記憶される。

また、画像処理部２２内には、顔検出部２２ａが設けられている。この顔検出部２２ａは、撮像素子２１からの撮像用画素の画素値に基づいて、被写体像の中に顔があるか否かを判定し、顔が含まれている場合には、その位置（中心座標位置）や大きさ等を検出する。さらに、右目、左目、鼻等の器官の検出を行い、その器官の特定座標位置も検出する。顔検出部２２ａで検出された中心座標や特定座標位置は、ＡＦ演算部２３内のＡＦ測距点設定部３３に出力する。

また、画像処理部２２内には、追尾部２２ｂが設けられている。この追尾部２２ｂは、撮像素子２１からの撮像用画素の画素値に基づいて、被写体の追尾を行う。例えば、顔検出部２２ａによって検出された顔の位置や、撮影者によって指定された被写体の位置について、撮像素子２１から画素値が出力されるたびに、画素値を比較することにより、同一の被写体がどこに移動したかを検出し、これによって追尾を行う。追尾部２２ｂによって検出された追尾対象の中心座標や特定座標位置は、ＡＦ演算部２３内のＡＦ測距点設定部３３に出力する。

ＡＦ測距点設定部３３は、顔検出部２２ａまたは追尾部２２ｂで検出された中心座標位置や特定座標位置に基づいて、これに対応する測距点を設定する。撮像素子２１は複数の測距点に分けられており、この複数の測距点の中から、中心座標位置や特定座標位置の近傍にある測距点を設定し、設定した各測距点の中心座標を、測距エリア設定部３５およびコントラスト評価値演算部３６に出力する。

位相差画素生成部３４は、画素値２１ａの内、位相差ＡＦ検出用画素の画像データを入力し、位相差ＡＦ検出用の画素列を生成し、デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７および周期性被写体対策部３８（測距点決定部ともいう）に出力する。

デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７は、位相差ＡＦ検出用の画素列の画像データを入力し、位相差ＡＦ法によってデフォーカス量を演算し、各測距エリアのデフォーカス量を周期性被写体対策部３８に出力する。デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７は、像データに基づいて相関度が高い極値を検出する位相差検出部として機能する。位相差ＡＦによるデフォーカス量の演算および信頼性の判定については、図５ないし図７を用いて後述する。

測距エリア設定部３５は、ＡＦ測距点設定部３３からの各測距エリアの中心座標を入力し、測距エリアを設定し、周期性被写体対策部３８に出力する。本実施形態においては複数の測距エリアが設けられており、各測距エリアの位置は予め固定されている。ＡＦ測距点設定部３３からの中心エリアや主被写体（例えば、顔）のサイズ等の情報に基づいて、最も適切な測距エリアを設定する。但し、中心エリアや主被写体のサイズ等によっては、主被写体が複数の測距エリアに跨る場合があり、その場合には複数の測距エリアが設定される。

コントラスト評価値演算部３６は、画素値２１ａから撮像用画素からの画素値を入力し、また、ＡＦ測距点設定部３３から各測距エリアの中心座標を入力する。これらの情報を用いて、コントラスト評価値の演算を行い、周期性被写体対策部３８に各測距エリアのコントラスト評価値を出力する。このコントラスト評価値は撮像用画素からの画素値を用いて演算するため、演算時間はかかるが精度のより高いコントラスト値を求めることができる。コントラスト評価値演算部３６は、像データに基づいてＡＦ評価値を検出するＡＦ評価値検出部として機能する。

周期性被写体対策部３８は、前述したように、測距エリア、各測距エリアのコントラスト評価値、各測距エリアのデフォーカス量、左右開口ＡＦ画素列を入力し、設定された測距エリアにおいて、周期性の被写体であっても適切な合焦点が得られるように、デフォーカス量を算出する。周期性被写体対策部３８は、位相差検出部により相関度が高い極値が複数個検出された場合に周期性被写体と判定する周期性被写体判定部として機能する。本実施形態における周期性被写体対策について、図８ないし図１８を用いて後述する。

次に、撮像素子２１および測距エリアについて、図３および図４を用いて説明する。図３に示す例では、撮像素子２１は、列方向Ｘ１−Ｘ７、行方向Ｙ１−Ｙ７に分割され、これらの４９エリアの１つ１つが、測距エリアになる。符号２１ｂで示すエリアは、（Ｘ１、Ｙ１）で表す。各エリアの各測距エリアの中心点２１ｃを測距エリアの中心座標とする。

図４は、１つの測距エリアの画素の配置例を示す。図３に示した各測距エリアの内部は、図４に示すように、位相差ＡＦ検出用画素と撮像用画素から構成されている。

図４に示す測距エリアの中に、左開口位相差ＡＦ検出用画素２１ｄ、撮像用画素２１ｅ、右開口位相差ＡＦ用画素２１ｆが交互に並んでいる。すなわち、一番左側の列では、Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１が左開口位相差ＡＦ用画素２１ｄであり、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ４１が右開口位相差ＡＦ画素２１ｆであり、これらの間に撮像用画素２１ｅが並んでいる。そして、一番左側から２列目は、撮像用画素２１ｅのみである。以後、位相差ＡＦ検出用画素を含む列と、撮像用画素のみからなる列が交互に繰り返して配置される。

なお、本実施形態においては、位相差ＡＦ検出用画素を含む列と撮像用画素のみからなる列が１列おきであったが、位相差ＡＦ検出用画素を含む列と位相差ＡＦ検出用画素を含む列の間に２列以上の撮像用画素のみからなる列を配置するようにしても勿論かまわない。

位相差画素生成部３４（図２参照）によって生成されるＡＦ画素列は、各画素列毎に、左開口ＡＦ検出用画素からの画素値の平均値、または右開口ＡＦ検出用画素からの画素値の平均値を算出する。本実施形態においては、各画素列は４画素となることから、各画素列毎に加算した上で、４で除算している。すなわち、以下のような演算によって生成される。

左開口ＡＦ検出用画素列：
Ｌ１＝（Ｌ１１＋Ｌ２１＋Ｌ３１＋Ｌ４１）／４
Ｌ２＝（Ｌ１２＋Ｌ２２＋Ｌ３２＋Ｌ４２）／４
Ｌ３＝（Ｌ１３＋Ｌ２３＋Ｌ３３＋Ｌ４３）／４
・・・
Ｌｎ＝（Ｌ１（ｎ）＋Ｌ２（ｎ）＋Ｌ３（ｎ）＋Ｌ４（ｎ））／４

右開口ＡＦ検出用画素列：
Ｒ１＝（Ｒ１１＋Ｒ２１＋Ｒ３１＋Ｒ４１）／４
Ｒ２＝（Ｒ１２＋Ｒ２２＋Ｒ３２＋Ｒ４２）／４
Ｒ３＝（Ｒ１３＋Ｒ２３＋Ｒ３３＋Ｒ４３）／４
・・・
Ｒｎ＝（Ｒ１（ｎ）＋Ｒ２（ｎ）＋Ｒ３（ｎ）＋Ｒ４（ｎ））／４

また、図４に示す例では、左上座標は（Ｘ１，Ｙ１）であり、右下座標は（Ｘｒ，Ｙｒ）であり、測距エリア中心座標２１ｃは（Ｘｋ，Ｙｋ）である。測距エリアの中心座標（Ｘｃ［ｋ］，Ｙｃ［ｋ］）は、顔中心座標／特定座標（Ｘｃｏ，Ｙｃｏ）から各々測距エリア毎に任意の長さ（ａ［ｋ］，ｂ［ｋ］）を付加した位置（本実施形態においては、ｋ＝１〜７）となるので、
Ｘｃ［ｋ］＝Ｘｃｏ＋ａ［ｋ］、 Ｙｃ［ｋ］＝Ｙｃｏ＋ｂ［ｋ］
となる。なお、ｋは測距エリアの番号であり、ｋ＝０、１、２、・・・・、Ａｒｅａ＿ｎｕｍ−１ （Ａｒｅａ＿ｎｕｍ：測距エリア数）とする。

デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７は、測距エリアの中心（Ｘｃ［ｋ］，Ｙｃ［ｋ］）から（ｃ［ｋ］，ｄ［ｋ］）（ｃ［ｋ］、ｄ［ｋ］は、各エリアごとに予め決めた数値、相関演算のｘ、ｙ方向範囲）加減算し、左上座標（Ｘ１［ｋ］，Ｙ１［ｋ］）＝（Ｘｃ［ｋ］−ｃ［ｋ］，Ｙｃ［ｋ］−ｄ［ｋ］）、右下座標（Ｘｒ［ｋ］，Ｙｒ［ｋ］）＝（Ｘｃ［ｋ］＋ｃ［ｋ］，Ｙｃ［ｋ］＋ｄ［ｋ］）を定義し、この範囲内において、図５ないし図７を用いて説明する位相差ＡＦに基づくデフォーカス量を求める演算を行う。

図６は、位相差ＡＦの測距原理を示す図である。撮影レンズ１１の光束中に右開口Ｒと左開口Ｌを設け、撮像素子２１上で右開口Ｒのみの光束に基づく画素出力に相当する像ＯＲと、左開口Ｌのみの光束に基づく画素出力に相当する像ＯＬを比較すると、ピントが合っていない場合には、両像ＯＲ、ＯＬはシフト量ＺＲ分だけずれている。また、デフォーカス量ｄだけ離れた合焦位置では、両像ＩＮは一致している。したがって、シフト量ＺＲを求め、シフト量ＺＲに基づいてデフォーカス量ｄを求め、デフォーカス量ｄに基づいて撮影レンズ１１を合焦位置に移動させればよい。なお、図６中の符号Ｇは、左右開口の重心間の距離を示し、Ｆは、撮像面から瞳までの距離を示す。

図５（ａ）（ｂ）は、左開口位相差ＡＦ検出用画素列Ｌ１〜Ｌ（ｎ）の配列位置と対応する画素値（画素エッジ成分）を示す（図６の像ＯＬに相当する）。また図５（ｃ）（ｄ）は、右開口位相差ＡＦ検出用画素列Ｒ１〜Ｒ（ｎ）の配列位置と対応する画素値（画素エッジ成分）を示す（図６の像ＯＲに相当する）。これから、左右開口の画素列に投影された被写体像の相関を求める。被写体像の形状が最も類似している位相差ＡＦ検出用画素位置の差がシフト量（視差）ＺＲとなる。

シフト量は、例えば、左開口の画素列に対応するウインドウを固定し、右開口の画素列に対応するウインドウを１画素ずつずらし、右開口の画素列に対応するウインドウについて移動し終わると、次に、右開口の画素列に対応するウインドウを固定し、左開口の画素列に対応するウインドウを１画素ずつずらす。このときのウインドウ内の左開口位相差ＡＦ検出用画素値と右開口位相差ＡＦ検出用画素の差分の累積値から評価値Ｆｍを求める。この評価値Ｆｍが最小値となるときのずらし量がシフト量ＺＲである。

図７は、評価値Ｆｍが最小値となる付近における位相差ＡＦ検出用画素の位置とＦｍを示すグラフである。このグラフで位相差ＡＦ検出用画素の位置がｍｉｎにおいて評価値Ｆｍは最小となっている。ここで、評価値Ｆｍは離散的なデータであるので、最小値近傍の複数の評価値Ｆｍを用いて補間処理を行い、真の最小値を求めてシフト量ＺＲを算出する。

シフト量ＺＲを求めると、シフト量ＺＲからデフォーカス量ｄは下記式（１）により算出できる。すなわち、図６に示した関係から、
Ｇ：ＺＲ＝Ｆ＋ｄ：ｄ
（Ｆ＋ｄ）＊ＺＲ−ｄＧ＝０
ｄ＝Ｆ＊ＺＲ／（Ｇ−ＺＲ） ・・・（１）
ここで、ｄ：デフォーカス量
Ｆ：撮像素子から瞳までの距離
ＺＲ：シフト量
Ｇ：左右開口の重心間の距離

デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７は、位相差ＡＦの信頼値として、評価値Ｆｍの相関値傾きＦｓを使用する。すなわち、図７に示す例において、評価値Ｆｍの最小値（ＦＭＩＮ）とこの最小値の前後の２個のＦｍのうちで大きい方の評価値ＦＭを通る直線の傾きＦｓ［ｋ］を、信頼性を表す評価値として演算し、出力する。傾きＦｓ［ｋ］で近似した極小値ａｎｓ１が、左開口と右開口の２像が最も相関が高くなるシフト量を示し、この値が２像間値となる。上記（１）式のＺＲにシフト量ａｎｓ１を代入し、デフォーカス量ｄを算出する。

次に、図８を用いて、周期性被写体を位相差ＡＦ法によって測距した場合について説明する。図８（ａ）は、周期性被写体の画素エッジ成分（画素出力）の一例を示す。図８（ａ）において、上段は、横軸にＡＦ画素位置をとり、縦軸に左開口のＡＦ画素列の画素エッジ成分の変化を示す。また、下段は、横軸にＡＦ画素位置をとり、縦軸に右開口のＡＦ画素列の画素エッジ成分の変化を示す。

周期性被写体であることから、右開口のＡＦ画素列も左開口の画素列もいずれも画素エッジ成分が周期的に同じパターンとなる。このため、図８（ａ）に示すように、左開口のＡＦ画素列のウインドウＷＲを固定し、右開口のＡＦ画素列のウインドウＷＬ１で相関演算を行うとシフト量はｚ１となり、ウインドウＷＬ２で相関演算を行うとシフト量はｚ２となり、ウインドウＷＬ３で相関演算を行うとシフト量ｚ３となる。

図８（ａ）に示すように、ウインドウＷＬ１〜ＷＬ３を順次移動させながら、シフト量を求めると、図８（ｂ）に示すように、シフト量ｚ１、ｚ２、ｚ３で極小値となる。このように、極小値が複数、検出されると、どれが真の極小値（すなわち、真の合焦点に対応するシフト量）かが判断できず、位相差ＡＦ方式の測距が困難となる。そこで、本実施形態においては、周期性被写体であることを検出した場合には、真の極小値を見出すためのアルゴリズムを実行するようにしている。そのため、まず、周期性被写体であるか否かを検出する。

本実施形態における周期性被写体の検出方法としては、下記の（Ａ１）〜（Ａ３）の３点に基づいて行う。
（Ａ１）相関値の極小値の総数（が２個以上）
（Ａ２）相関値の最大値Ｆｍａｘと最小値Ｆｍｉｎの差分が、閾値α以上
（Ａ３）相関値の極小値が閾値β未満

本実施形態においては、上記（Ａ１）〜（Ａ３）の条件の全てを満たした場合に周期性被写体と判定するが、この内の条件のいずれかを省略し、また他の条件を追加してもよい。また、閾値α、βは予め指定した固定値でもよく、また外部から指定してもよく、さらに他の要素に応じて変更可能としてもよい。

次に、図９を用いて、コントラストＡＦとレンズスキャンについて説明する。本実施形態においては、周期性被写体の場合には、レンズスキャンとコントラスト評価値を用いて真の極小値（すなわち、真の合焦点に対応するシフト量）を検出する。

図９（ａ）は、撮影レンズ１１中のフォーカスレンズを無限遠端と至近端の間で移動させながら、コントラスト評価値を算出した場合の一例を示す。コントラスト評価値は、コントラスト評価値演算部３６によって算出される。すなわち、コントラスト評価値演算部３６は、撮像用画素列をフィルタ演算（高周波成分のみを抽出）で処理した後の値を累積加算することによって算出する。コントラスト評価値は、いわゆる山登り方式のＡＦにおいて使用される。レンズの駆動範囲の端点から端点を横軸とし、縦軸をコントラスト評価値とすると、一般に図９（ａ）に示すように、山形の形状となる。この山のピーク位置が画素列のコントラストが最も高くなるフォーカスレンズ位置を意味し、合焦位置であると判断される。

測距結果の信頼性が低いためにＡＦできないとき（図７を用いて説明したＦｓ［ｋ］参照）、また周期性被写体が検出され所定の状態のときには、レンズスキャンを行う。レンズスキャンは、フォーカスレンズの駆動範囲の端点から端点に向けて、フォーカスレンズを一定速度で動かす動作である。図９（ｂ）に示す例は、現在位置Ｐａから至近端点Ｐｎに向けてフォーカスレンズを駆動し、さらに至近端点Ｐｎから無限端点Ｐｆに向けて駆動する様子を示している。フォーカスレンズを駆動しながら、位相差ＡＦ検出用画素や撮像用画素から画素値を取得し、位相差ＡＦによる測距結果やコントラスト評価値をレンズ位置に関連付けておく。例えば、図９（ｂ）中、逆三角形を付した位置において、画素値を取得して、測距結果やコントラスト評価値を取得する。測距結果の信頼性が高い位置でフォーカスレンズを停止し、再測距を行う。

次に、図１０を用いて、周期性被写体であった場合に過去のレンズスキャンの実施状況に応じた極小値の選択方法について説明する。本実施形態においては、最初、フォーカスレンズを移動させない状態で、位相差ＡＦによって測距を行い、この結果から周期性被写体と判定した場合（図１６のＳ１〜Ｓ７参照）に、所定の条件の下で、レンズスキャンを行う（後述する図１７のＳ４１、図１８のＳ５７、Ｓ６３参照）。

本実施形態においては、位相差ＡＦによる測距開始後、周期性被写体であると最初に検出された場合、レンズスキャンを一度でも実施しているか、またフォーカスレンズをどこまで駆動したかによって、下記（Ｂ１）（Ｂ２）のように極小値の選択を異ならせている。

（Ｂ１）レンズスキャンを至近端点まで実施していない場合には、至近方向で現在レンズ位置から最も近い極小値を採用する。
（Ｂ２）レンズスキャンを至近端点まで実施している場合には、無限遠方向で現在のレンズ位置から最も近い極小値を採用する。
なお、この判定において、レンズスキャンを至近端点まで実施しているか否かは、レリーズ釦の半押し動作（１ｓｔレリーズオン）後に行ったかどうかである。

上記（Ｂ１）の場合について、図１０（ａ）に示す一例を用いて説明する。この図に示す例では、周期性被写体に対する相関値の極小値としてＭｎ１、Ｍｎ２、Ｍｎ３を示している。また、過去において、スキャン開始位置Ｐｂから至近端点方向にレンズスキャンを行っているが、至近端点Ｐｎまでレンズスキャンが終わっていない（至近側への点線矢印）。このような状況では、現在位置Ｐａの近傍には、極小値として、Ｍｎ２とＭｎ３があるが、最も近い位置にある極小値Ｍｎ２を選択するのではなく（無限側への点線矢印）、スキャン方向である至近方向で現在のレンズ位置Ｐａから最も近い極小値Ｍｎ３を、駆動目標位置Ｐｏ１として選択する（至近側への実線矢印、後述する図１６のＳ１７参照）。

また、上記（Ｂ２）の場合について、図１０（ｂ）に示す一例を用いて説明する。この例でも、周期性被写体の相関値の極小値はＭｎ１、Ｍｎ２、Ｍｎ３である。スキャン開始位置Ｐｂから至近端点方向（Ｐｎ方向）にレンズスキャンを行い（至近側への点線矢印）、さらに至近端点に到達後に駆動方向を反転し無限遠方向（Ｐｆ方向）にレンズスキャンを続行し（無限側への点線矢印）、現在位置Ｐａにあるとする。この状況では、現在位置Ｐａの近傍には、極小値として、Ｍｎ２とＭｎ３があるが、図１０（ａ）の場合とは異なり、レンズスキャンを至近端点まで実施していることから、無限遠方向で現在レンズ位置から最も近い極小値Ｍｎ２を、駆動目標位置Ｐｏ２として選択する（後述する図１６のＳ２１参照）。

このように、本実施形態においては、フォーカスレンズを至近端と無限端の間の可動範囲内にて移動させながら像データを繰り返し取得し、位相差検出部（デフォーカス量演算部／信頼性評価部３７）による位相差検出を実行させるスキャン動作を行うことが可能である（図９、図１７のＳ４１、図１８のＳ５７、Ｓ６３参照）。スキャン動作を行った後であって周期性被写体と判定した場合には、複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズ位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも至近側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う（図１０（ａ）、図１６のＳ１７参照）。

また、スキャン動作を行う際にフォーカスレンズを至近端まで移動した後であって、周期性被写体と判定した場合には、複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズの位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも無限側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う（図１０（ｂ）、図１６のＳ２１参照）。

なお、測距エリアが複数ある場合には、なるべく周期性被写体が検出されていないエリアを選択する。測距エリア設定部３５で決定されたエリアで周期性被写体が検出されたならば、それ以外の測距エリアに変更するようにしてもよい（図１６のＳ９、Ｓ１１参照）。

次に、周期性被写体の場合に位相差検出を行った際に、最も近い極小値が現在のレンズ位置にとても近い場合について説明する。最も近い極小値が、現在のレンズ位置にとても近い位置の場合、その極小値が真の合焦位置から離れているほど、その位置にレンズ駆動しても、測距結果やコントラスト評価値にあまり変化がみられない。その場合には、最も近い極小値の次に近い極小値まで、一気にレンズ駆動したほうが、位相差ＡＦの測距結果やコントラスト評価値に変化が生じ、その後の判断に使用することができ都合がよい。

図１１（ａ）は、現在位置Ｐａにおいて周期性被写体であると検知された場合であり、前回（過去）の合焦時のコントラスト評価値はＣｐ１であり、また現在位置Ｐａでのコントラスト評価値Ｃａ１である。このような図１１（ａ）に示す例では、前回と今回のコントラスト評価値の差分（Ｃｐ１−Ｃａ１）は大きく、同一の被写体ではないと判断される。この場合には、最も近い極小値の次に近い極小値を目標位置Ｐｏ３と定める。

逆に、最も近い極小値が、現在のレンズ位置から離れている場合には、最も近い極小値の位置を合焦点として焦点調節動作を行う。すなわち、周期性被写体と判定した場合に、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と、現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲外か否かを判定し、所定範囲外と判定する場合に上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行うようにする（図１６のＳ２３、Ｓ２９参照）。これについては、図１１（ｂ）に基づいて後述する。

このように、本実施形態においては、フォーカスレンズの位置の差が所定範囲内か外かに応じて、最も近い極小値の位置にするか、次に近い極小値の位置にするかを決めている。したがって、フォーカスレンズの位置の差が所定範囲内の場合には、次に近い極小値の位置に基づいて焦点調節動作を行う。しかし、最も近い極小値が真の合焦位置であることも考えられる。そこで、最も近い極小値が真の合焦位置であるかどうか判断するために、過去の測距情報を利用して同一の被写体であるか否かに基づいて判断する。なお、過去の測距情報とは、前回測距して合焦した時の情報とする。

この同一の被写体であるか否かの判断としては、次の（Ｃ１）から（Ｃ５）に基づいて行う。
（Ｃ１）合焦判断時のコントラスト評価値
（Ｃ２）周期性被写体の検出結果
（Ｃ３）ＡＦ画素列（位相差ＡＦ検出用画素列）のエッジ成分（所定範囲内における最大値と最小値の差分）
（Ｃ４）合焦判断の結果
（Ｃ５）前回測距（焦点検出）した時刻
なお、これらの条件は、一部を省略してもよく、また他の条件を加えてもよい。

上述の（１）から（Ｃ５）は、例えば、以下のような方法である。
（Ｃ１）は、前回の焦点検出時に検出したコントラスト評価値を記憶しておき、今回の被写体の状態で検出したコントラスト評価値との差が、所定値以下であれば同一被写体と判定する。
（Ｃ２）は、前回の焦点検出時の周期性被写体の検出結果である極小値の数値や数を記憶しておき、今回検出時に周期性被写体と検出したならば、その極小値の数値や数を比較して差が所定範囲内であれば、同一被写体と判定する。
（Ｃ３）は、前回の焦点検出時のＡＦ画素列のエッジ成分を記憶しておき、今回の被写体の状態で取得したＡＦ画素列のエッジ成分との差が所定値以下であれば、同一被写体と判定する。
（Ｃ４）は、前回、合焦と判断した時の（Ｃ１）から（Ｃ３）のパラメータを記憶しておき、今回の焦点検出時に検出した（Ｃ１）から（Ｃ３）のパラメータの一部または全部を比較して差が小さいと判断する場合は、合焦と判断した時と同一被写体であると判定する。
（Ｃ５）前回測距（焦点検出）した時刻を記憶しておき、今回の被写体の状態での測距（焦点検出）を行った時刻との差が所定時間以内である場合に、上記（Ｃ１）から（Ｃ４）の一部または全てを参照して判定する。所定時間を越える場合は同一ではないとする。

図１１（ｂ）を用いて、同一被写体であるか否かに応じて、いずれの極小値を合焦位置として選択するかについて説明する。図１１（ｂ）は、現在位置Ｐａにおいて周期性被写体であると検知された場合であり、前回（過去）の合焦時のコントラスト評価値はＣｐ２であり、また現在位置Ｐａでのコントラスト評価値Ｃａ２である。このような図１１（ｂ）に示す例では、前回と今回のコントラスト評価値の差分（Ｃｐ２−Ｃａ２）は小さく、同一の被写体であると判断される。この場合には、最も近い極小値を目標位置Ｐｏ４と定める。

このように、本実施形態においては、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲内である場合に、被写体変化検出部により被写体像が変化したと検出した場合には、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行うようにしている（図１６のＳ２３、Ｓ２５、Ｓ２７参照）。

なお、被写体変化検出部は、像データに基づいて被写体像が前回の合焦時の被写体像から変化した否かを検出する。この変化は、上述の（Ｃ１）〜（Ｃ５）等に基づいて検出してもよい。例えば、図１１（ｂ）のように、コントラスト評価値（コントラスト評価値演算部３６によって演算される）の変化に基づいて検出するようにしてもよく（Ｃ１）、これ以外にも、例えば、像データのエッジ成分（撮像用画素列または位相差ＡＦ検出素子列からの所定範囲における画像信号の最大値と最小値の差分）に基づいて変化を検出するようにしてもよい（Ｃ３）。

次に、図１２ないし図１５を用いて、周期性被写体についてＡＦ動作を行う際に、最初の位置から極小値に対応する位置にフォーカスレンズを駆動させ、フォーカスレンズ位置毎のコントラスト評価値に応じてレンズ駆動する方向について説明する。

図１２は、前フレームから今フレームのコントラスト評価値が増加した場合のレンズ駆動方法の一例を示す。フォーカスレンズは、最初の位置Ｐ１１から相関値の極小値（Ａ点、Ｂ点）に対応する位置Ｐ１２、Ｐ１３と順次、至近側に移動し、それぞれの位置でコントラスト評価値Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を得る。至近側の最も近い極小値Ａ点に対応する位置Ｐ１２にて、取得されるコントラスト評価値Ｃ１２は、位置Ｐ１１にて取得されるコントラスト評価値Ｃ１１よりもわずかに高く増加している。これにより、至近側の方向に合焦位置があると判定され、さらに至近側の２番目の極小値Ｂ点に対応する位置Ｐ１３へフォーカスレンズを移動させる。そして、２番目に近い極小値Ｂ点に対応する位置Ｐ１３にて取得されるコントラスト評価値Ｃ１３は、コントラスト評価値Ｃ１１、Ｃ１２よりも大幅に高く、また、コントラスト評価値のピークにほぼ相当し、位置Ｐ１３において合焦となる。

図１３は、前フレームから今フレームのコントラスト評価値が減少した場合のレンズ駆動方法の一例を示す。フォーカスレンズは、位置Ｐ２１においてコントラスト評価値Ｃ２１を取得すると、無限遠側に移動し位置Ｐ２２においてコントラスト評価値Ｃ２２を取得する。その後、駆動方向を反転して至近側に移動し位置Ｐ２３においてコントラスト評価値Ｃ２３を取得し、この位置で合焦となる例である。最初の位置Ｐ２１から極小値Ｂ点に対応する位置Ｐ２２に移動して得たコントラスト評価値Ｃ２２はコントラスト評価値Ｃ２１よりも僅かに小さくなっておりコントラスト評価値が減少している。これにより合焦点は反対の駆動方向にあると判定され、位置Ｐ２２において駆動方向を反転して、無限側（今回のレンズ方向と反対方向）に位置する極小値Ａ点に対応する位置Ｐ２３へ移動させる。そして、位置Ｐ２３にて取得されるコントラスト評価値Ｃ２３は、Ｃ２２、Ｃ２１よりも大幅に高く、コントラスト評価値のピークにほぼ相当し、位置Ｐ２３において合焦となる。

図１４は、複数回レンズ駆動しても、コントラスト評価値に変化がない場合のレンズ駆動方法の一例を示す。この例では、所定回数同じ方向にレンズ駆動してもコントラスト評価値に変化がない場合には、レンズスキャンを行う。図１４において、最初の位置Ｐ３１、および相関値の極小値（Ａ、Ｂ、Ｃ点）に対応する位置Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３４において、それぞれコントラスト評価値Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４を得るが、これらの値に変化がない場合である。例えば、合焦点から大きく離れ、デフォーカスしている状態に相当する。この場合には、レンズスキャンを行い、レンズスキャンでは、フォーカスレンズを駆動しながら、位相差ＡＦ検出用画素や撮像用画素からの画素信号を用いて、位相差ＡＦによる測距結果やコントラスト評価値を算出し、これらの値とレンズ位置に関連付けておく。

図１５は、複数回レンズ駆動しても、コントラスト評価値に変化がない場合のレンズ駆動方法の他の一例を示す。この例では、無限側にレンズ駆動している状態で、無限方向に極小値が存在しない場合には、レンズ駆動方向を反転させて至近側に向けてレンズスキャンを行う。図１５において、最初の位置Ｐ４１、および相関値の極小値（Ａ点、Ｂ点）に対応するＰ４２、Ｐ４３において、それぞれコントラスト評価値Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３を得るが、これらの値に変化がない場合である。この場合には、レンズの駆動方向を無限側から至近側へ反転してレンズスキャンを行う。これは一般的に主要被写体は近距離側に位置する確率が高いという至近優先の考え方に基づくものである。レンズスキャンでは、フォーカスレンズを駆動しながら、位相差ＡＦ検出用画素や撮像用画素からの画素信号を用いて、位相差ＡＦによる測距結果やコントラスト評価値を算出し、これらの値とレンズ位置に関連付けておく。

このように、本実施形態においては、周期性被写体を検出した場合には、最初の位置からフォーカスレンズを駆動させ、フォーカスレンズ位置毎のコントラスト評価値に応じてレンズ駆動する方向を決めている。このため、周期性被写体を検出した場合であっても、最小限のレンズ駆動によって真の合焦点を検出することができる。また、図１３に示すように、合焦に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を実行した後に、周期性被写体検出部（周期性被写体対策部３８）により再度、周期性被写体と判定された場合に（後述する図１６のＳ７参照）、ＡＦ評価値の変化を判定し（図１７のＳ３１、図１８のＳ５１）、このＡＦ評価値が減少した場合に合焦に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値と合焦位置に対して逆方向のピントずれに対応する極値（図１８のＳ５５）に基づいて焦点調節動作を行うようにしている。

次に、図１６ないし図１８に示すフローチャートを用いて、本実施形態の周期性被写体対策の動作について説明する。このフローは、不揮発性メモリ（不図示）に記憶されたプログラムに基づいて図示しないＣＰＵ等が図１、２に示す各部を制御することにより実行する。

図１６に示す周期性被写体対策のフローに入ると、まず、周期性被写体の検出を行う（Ｓ１）。ここでは、図８を用いて説明したように、位相差ＡＦ検出用画素列からの画素信号を用いて、相関演算を行い、（Ａ１）〜（Ａ３）の検出条件に従って、周期性被写体の検出を行う。

周期性被写体の検出を行うと、次に、極小値を複数検出したか否かを判定する（Ｓ３）。ここでは、ステップＳ１における周期性被写体検出において検出した相関演算の結果に基づいて、極小値が複数あるか否かを判定する。この判定の結果、極小値が複数検出されなかった場合には、周期性被写体ではないことから、周期性被写体対策のフローを終了する。

ステップＳ３における判定の結果、極小値が複数検出された場合には、次に、コントラスト評価値の更新を行う（Ｓ５）。ここでは、図９（ａ）を用いて説明したコントラスト評価値を、撮像用画素からの画素信号に基づいて算出する。

コントラスト評価値の更新を行うと、次に、周期被写体を検出したのが、１回目であるか否かを判定する（Ｓ７）。合焦点に達するまでに、何回か測距動作を行うことがあり、このステップでは、周期性被写体が検出されたのが、レリーズ釦の半押し後、初めてであるか否かを判定する。

ステップＳ７における判定の結果、周期性被写体検出が１回目であった場合には、次に、測距エリアが複数あるか否かを判定する（Ｓ９）。測距エリア設定部３５において、顔検出部２２ａ等からの測距対象の中心座標に関する情報に基づいて測距エリアを設定するが、このとき複数の測距エリアを設定する場合がある。このステップでは、測距エリア設定部３５によって複数の測距エリアが設定されたか否かを判定する。

ステップＳ９における判定の結果、測距エリアが複数設定された場合には、測距エリア設定部で選択されたエリア以外で、周期性被写体でないエリアを選択する（Ｓ１１）。ステップＳ１における周期性被写体を検出では、設定されている測距エリア毎に相関演算がなされることから、このステップでは、相関演算結果に基づいて、周期性被写体がない測距エリアを選択する。

ステップＳ９における判定の結果、測距エリアが複数ない場合、またはステップＳ１１におけるエリア選択を行うと、次に、レンズスキャンを１度でも実施したか否かの判定を行う（Ｓ１３）。ここでは、レリーズ釦の半押し後、図９を用いて説明したレンズスキャンを行ったか否かを判定する。

ステップＳ１３における判定の結果、レンズスキャンを１度でも実施していた場合には、レンズスキャン端点まで駆動していないか否かを判定する（Ｓ１５）。図１０を用いて説明したように、レンズスキャンを行っていた場合でも、至近端点まで駆動したか否かに応じて極小値の選択が異なる。ここでは、フォーカスレンズの駆動履歴に基づいて判定する。

ステップＳ１５における判定の結果、レンズスキャンで端点まで駆動していない場合には、至近方向で最も近い極小値を選択する（Ｓ１７）。ここでは、図１０（ａ）を用いて説明したように、至近方向で最も近い極小値を選択する。

一方、ステップＳ１５における判定の結果、レンズスキャン端点まで駆動していた場合には、レンズスキャン至近端点に当て付いたか否かを判定する（Ｓ１９）。ここでは、図１０（ｂ）を用いて説明したように、無限遠方向で最も近い極小値を選択する。

ステップＳ１７またはＳ２１において極小値の選択を行うと、またはステップＳ１３における判定の結果、レンズスキャンを１度も実施していない場合、またはステップＳ１９における判定の結果、レンズスキャン至近端点に当て付いていなかった場合には、次に、最も近い極小値が、現在のレンズ位置に近いか否かを判定する（Ｓ２３）。前述したように、最も近い極小値が、現在のレンズ位置にとても近い位置の場合、その極小値が真の合焦位置から離れているほど、その位置にレンズ駆動しても、測距結果やコントラスト評価値にあまり変化がみられない。そこで、本実施形態においては、最も近い極小値が現在のレンズ位置に所定範囲内にあるか否かに応じて、極小値の選択を異ならせている。このステップでは、ステップＳ１において検出した相関値演算の結果と、現在のレンズ位置の情報を用いて判定する。

ステップＳ２３における判定の結果、最も近い極小値と現在のレンズ位置が所定範囲内である場合には、過去の測距情報から判断し、前回の被写体とは変化しているか否かを判定する（Ｓ２５）。図１１を用いて説明したように、最も近い極小値が同一被写体であれば、真の合焦位置である可能性がある。そこで、このステップでは、過去の測距情報等（Ｃ１〜Ｃ５の条件等）を用いて判断する。この結果、図１１（ａ）に示すように現在レンズ位置における被写体と過去（前回）の被写体が同一でない場合には、最も近い極小値の、次に近い極小値を選択し、図１１（ｂ）に示すように現在レンズ位置における被写体と過去（前回）の被写体が同一である場合には、最も近い極小値を選択する。

ステップＳ２５における判定の結果がＹｅｓの場合には、最も近い極小値の、次に近い極小値を選択する（Ｓ２７）。この場合には、図１１（ａ）に示すように現在レンズ位置における被写体と過去（前回）の被写体が同一でないことから、最も近い極小値の、次に近い極小値を選択する。

ステップＳ２３における判定の結果、最も近い極小値が、現在のレンズ位置と所定範囲内でない場合、またはステップＳ２５における判定の結果がＮｏであった場合には、最も近い極小値を選択する（Ｓ２９）。

ステップＳ７に戻り、このステップにおける判定の結果、周期性被写体検出が１回目でない場合（すなわち、２回目以降の場合）には、コントラスト評価値が閾値以上増加しているか否かを判定する（Ｓ３１）。図９（ａ）を用いて説明したコントラスト評価値が閾値以上に増加している場合には、図９（ａ）に示すピーク（合焦位置）に近づいているといえる。

ステップＳ３１における判定の結果、コントラスト評価値が閾値以上増加している場合には、次に、最も近い極小値が、現在のレンズ位置に近いか否かを判定する（Ｓ３３）。ここでは、ステップＳ１において検出した相関値と、そのときのフォーカスレンズの位置情報に基づいて、最も近い極小値が現在レンズ位置の所定範囲内にあるか否かを判定する。

ステップＳ３３における判定の結果、最も近い極小値が現在のレンズ位置に近かった場合には、最も近い極小値を選択する（Ｓ３５）。コントラスト評価値が閾値以上に増加しており、しかも最も近い極小値が現在レンズ位置から所定範囲内にあることから、この極小値を合焦位置として選択する。

ステップＳ３３における判定の結果、最も近い極小値が、現在のレンズ位置に近くない場合には、次に、レンズ駆動方向に極小値があるか否かを判定する（Ｓ３７）。ここでは、フォーカスレンズの駆動方向と、ステップＳ１において検出した相関値に基づいて判定する。

ステップＳ３７における判定の結果、レンズ駆動方向に極小値がある場合には、次に、同じ方向にレンズ駆動した回数がγ以上か否かを判定する（Ｓ３９）。この判定の結果、同じ方向にレンズ駆動をγ以上行っていない場合には、レンズ駆動してきた方向で最も近い極小値を選択する（Ｓ４３）。最も近い極小値が合焦位置である可能性があることから、この最も近い極小値を選択する。

一方、ステップＳ３９における判定の結果、同じ方向にレンズ駆動した回数がγ以上の場合には、レンズスキャンを行う（Ｓ４１）。同じ方向にγ以上駆動しても、合焦に達しない場合には、近くに合焦位置が存在しない可能性が高いことから、図９を用いて説明したレンズスキャンを行う。ここでは、フォーカスレンズの駆動範囲の端点から端点に向けて、フォーカスレンズを一定速度で動かしながら、コントラスト評価値演算部３６によってコントラスト評価値を算出する。

ステップＳ３１に戻り、この判定の結果、コントラスト評価値が閾値以上に増加していない場合には、次に、コントラスト評価値が閾値以下に減少しているか否かを判定する（Ｓ５１）。図９（ａ）を用いて説明したコントラスト評価値が閾値以下に減少している場合には、図９（ａ）に示すピーク（合焦位置）から遠ざかっているといえる。

ステップＳ５３における判定の結果、コントラスト評価値が閾値以下に減少している場合には、次に、レンズ駆動方向と反対方向に極小値があるか否かを判定する（Ｓ５３）。ここでは、それまでのフォーカスレンズの駆動方向情報と、ステップＳ１において検出した相関値に基づいて、駆動方向と反対方向に極小値があるか否かを判定する。

ステップＳ５３における判定の結果、レンズ駆動方向と反対方向に極小値がある場合には、レンズ駆動方向と反対方向で最も近い極小値を選択する（Ｓ５５）。コントラスト評価値が減少していることから、現在の駆動方向には合焦位置に対応する極値がないことから、駆動方向と反対方向の極小値を選択する。

ステップＳ５３における判定の結果、レンズ駆動方向と反対方向に極小値がない場合には、レンズスキャンを行う（Ｓ５７）。レンズ駆動方と反対方向に極小値がない場合には、近くに合焦位置が存在しない可能性が高いことから、図９を用いて説明したレンズスキャンを行う。ここでは、フォーカスレンズの駆動範囲の端点から端点に向けて、フォーカスレンズを一定速度で動かしながら、コントラスト評価値演算部３６によってコントラスト評価値を算出する。

ステップＳ５１に戻り、この判定の結果、コントラスト評価値が閾値以下に減少していない場合は、ステップＳ３１、Ｓ５１における判定の結果、コントラスト評価値が閾値以上に増加、閾値以下に減少していないことから、図１４、１５に示すように、コントラスト評価値が所定範囲内で変化している場合である。この場合には、まず、レンズ駆動方向に極小値があるか否かを判定する（Ｓ５９）。この判定の結果、レンズ駆動方向に極小値がある場合には、同じ方向レンズ駆動した回数がγ以上か否かを判定する（Ｓ６１）。

ステップＳ５９における判定の結果、レンズ駆動方向に極小値がなかった場合、またはステップＳ６１における判定の結果、同じ方向にレンズ駆動した回数がγ以上あった場合には、レンズスキャンを行う（Ｓ６３）。これらの場合は、図１４、図１５で示した状態であり、レンズスキャンを行う。

ステップＳ６１における判定の結果、同じ方向にレンズ駆動した回数がγ以上ない場合には、レンズ駆動してきた方向で最も近い極小値を選択する（Ｓ６５）。この場合には、レンズ駆動方向に極小値があり、また同じ方向にレンズ駆動した回数がγに達していないことから、駆動方向で最も近い極小値を選択する。

ステップＳ２７、Ｓ２９、Ｓ３５、Ｓ４３、Ｓ５５、Ｓ６５において、極小値の選択を行うと、またはステップＳ４１、Ｓ５７、Ｓ６３においてレンズスキャンを行うと、周期被写体対策のフローを終了する。極小値の選択がなされた場合には、極小値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズが駆動され、再び位相差ＡＦによる測距が行われる。この周期性被写体対策のフローは、フォーカスレンズが合焦するまで、位相差ＡＦによる測距を行うたびに繰り返される。また、レンズスキャンが行われると、合焦に達するまで、所謂、山登り法による自動焦点調節が行われる。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、周期性被写体と判定した場合に（図１６のＳ１、Ｓ３）、相関度が高い極値のうちで合焦に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と、現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲外か否かを判定し（図１６のＳ２３）、所定範囲外と判定する場合に上記合焦に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行うようにしている（図１６のＳ２９）。このため、周期性被写体を検出した場合であっても、最小限のレンズ駆動によって真の合焦点を検出でき、高速なＡＦシステムを可能としている。

なお、本発明の一実施形態においては、位相差ＡＦ検出のために、撮像素子２１に位相差ＡＦ検出用画素を配置した所謂、像面位相差ＡＦを採用している。しかし、これに限らず、撮像素子２１とは別に位相差検出部を設けるようにしても勿論かまわない。

また、本発明の一実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォーン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、位相差ＡＦを採用する機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０・・・交換レンズ鏡筒、１１・・・撮影レンズ、１２・・・アクチュエータ、１３・・・レンズ制御部、２０・・・カメラ本体、２１・・・撮像素子、２１ａ・・・画素値、２１ｃ・・・測距エリア中心点、２１ｄ・・・左開口位相差ＡＦ検出用画素、２１ｅ・・・撮像用画素、２１ｆ・・・右開口位相差ＡＦ検出用画素、２２・・・画像処理部、２２ａ・・・顔検出部、２２ｂ・・・追尾部、２３・・・ＡＦ演算部、２４・・・記録部、３３・・・ＡＦ測距点設定部、３４・・・位相差画素生成部、３５・・・測距エリア設定部、３６・・・コントラスト評価部、３７・・・デフォーカス量演算部／信頼性評価部、３８・・・周期性被写体対策部（測距点決定部）、Ｓ・・・被写体、ＺＲ・・・シフト量、ｄ・・・デフォーカス量

Claims (5)

1. フォーカスレンズを含む撮影レンズを有し、該撮影レンズを介して瞳分割した被写体像を受光し光電変換して像データを生成し、該像データに基づいて焦点調節動作を行う焦点調節装置において、
   上記像データに基づいて相関度が高い極値を検出する位相差検出部と、
   上記位相差検出部により相関度が高い極値が複数個検出された場合に周期性被写体と判定する周期性被写体判定部と、
   周期性被写体と判定した場合に、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と、現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲外か否かを判定し、所定範囲外と判定する場合に上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う制御部と、
   上記像データに基づいて被写体像が前回の合焦時の被写体像から変化したか否かを検出する被写体変化検出部と、
   を具備し、
   上記制御部は、相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値が示すフォーカスレンズの位置と現在のフォーカスレンズの位置との差が所定範囲内である場合に、上記被写体変化検出部により被写体像が変化したと検出した場合には、上記相関度が高い極値のうちで現在のフォーカスレンズ位置に２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う、
   ことを特徴とする焦点調節装置。
2. 上記像データに基づいてＡＦ評価値を検出するＡＦ評価値検出部を有し、
   上記制御部は、上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を実行した後に、上記周期性被写体検出部により再度、周期性被写体と判定された場合に、上記ＡＦ評価値の変化を判定し、該ＡＦ評価値が減少した場合に上記現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値、または２番目に近い位置に対応する極値と合焦位置に対して逆方向ピントずれに対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 上記被写体変化検出部は、上記像データのエッジ成分またはコントラストに基づいて変化したか否かを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節装置。
4. 上記制御部は、上記フォーカスレンズを至近端と無限端の間の可動範囲内にて移動させながら上記像データを繰り返し取得し、上記位相差検出部による位相差検出を実行させるスキャン動作を行うことが可能であり、
   上記制御部は、上記スキャン動作を行った後であって周期性被写体と判定した場合には、上記複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズ位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも至近側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
5. 上記制御部は、上記スキャン動作を行う際に上記フォーカスレンズを至近端まで移動した後であって、周期性被写体と判定した場合には、上記複数の相関度が高い極値のうちで対応するフォーカスレンズの位置が現在のフォーカスレンズの位置よりも無限側に位置し、現在のフォーカスレンズ位置に最も近い位置に対応する極値に基づいて焦点調節動作を行うことを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。

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