JP6251851B2 - 合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機等の撮像機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。

これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式が採用されている。位相差ＡＦ方式は、高速処理が可能なため、撮像素子により被写体を連続して撮像する動画撮像時には特に有効な方式である。

特許文献１及び特許文献２には、撮像素子の受光面内に設定された複数の焦点検出エリアを用いて位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う撮像装置が記載されている。

特許文献１の撮像装置は、複数の焦点検出エリア毎に撮像光学系のデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量が最小となる焦点検出エリアを、焦点調節を行うのに最適なエリアとして決定している。

特許文献２の撮像装置は、被写体に動体が含まれないときには全ての焦点検出エリアの各々で算出したデフォーカス量に基づいて撮像光学系の焦点調節を行い、被写体に動体が含まれるときには動体近傍の焦点検出エリアの各々で算出したデフォーカス量に基づいて撮像光学系の合焦制御を行っている。

特許文献３には、主要被写体の検出結果に応じてコントラストＡＦ方式によるＡＦ評価値の算出対象とする焦点検出エリアを動的に設定する撮像装置が記載されている。

日本国特開２００８−２９８９４３号公報 日本国特開平１１−３３７８１４号公報 日本国特開２００８−１９７２８６号公報

位相差ＡＦ方式では、撮像素子の受光面上に設定された焦点検出エリアにある位相差検出用の一対のセンサ行の出力をデータとして取り込み、その一対のセンサ出力の相関を取る。

具体的には、一方のセンサ行のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、他方のセンサ行のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とする。そして、これら２つのデータを位相差検出の対象となる一方向にシフト量“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］が最小となるときの“ｄ”の値を位相差量として算出し、この位相差量に基づいてフォーカスレンズを駆動している。

焦点検出エリアに結像する被写体像は、人物等の主要被写体以外に、背景像も含まれる。このため、焦点検出エリアが大きいと、上記の相関演算の結果から、主要被写体の背景側に合焦してしまったり、主要被写体と背景の間の位置に合焦してしまったりすることがある。

焦点検出エリアが主要被写体に対して十分に小さければ、主要被写体に精度よく合焦させることは可能である。しかし、主要被写体が動いている場合には、焦点検出エリア内に主要被写体だけを収め続けることは難しい。

また、焦点検出エリアが小さいと、焦点検出エリアに結像する被写体像が大きくぼけているときには、焦点検出エリア内において被写体像に特徴点がなくなってしまうため、位相差量を精度よく決定することができない。

また、焦点検出エリアが小さいと、上記の一対のセンサ行の長さが短くなり、上記のシフト量ｄの範囲が狭くなる（Ｌの値が小さくなる）。このため、位相差量の決定精度がノイズによる影響を受けやすくなる。

また、焦点検出エリアが小さいと、縞模様の被写体のような周期的なパターンを撮像する場合には、式（１）における面積Ｓ［ｄ］が増減を繰り返すことになり、位相差量を正確に決めることが難しくなる。

このように、位相差ＡＦ方式では、焦点検出エリアが大きいときと小さいときとでそれぞれに利点があるが、これらの利点を両立させることができれば、高い合焦精度を得ることができる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、位相差ＡＦ方式による合焦精度を向上させることのできる合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサと、上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成部と、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成部と、上記第一の相関値生成部により求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出部と、上記第二の相関値生成部により求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出部と、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定部と、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、を備え、上記目標位置決定部は、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定するものである。

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の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、上記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、上記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、を備え、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定するものである。

本発明の合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、上記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、上記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、をコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定するプログラムである。

本発明のレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記センサに光を入射するためのフォーカスレンズを含む撮像光学系と、を備えるものである。

本発明の撮像装置は、上記合焦制御装置を備えるものである。

本発明によれば、位相差ＡＦ方式による合焦精度を向上させることのできる合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、及び撮像装置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である。 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。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。 図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。 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２に示す１つのＡＦエリア５３の拡大図である。 図１に示すシステム制御部１１の機能ブロック図である。 図８に示すシステム制御部１１による合焦制御動作を説明するためのフローチャートである。 規則的なパターンを持つ被写体Ｈ１がＡＦエリア５３によって撮像されている例を示す図である。 図１０に示すＡＦエリア５３とこれを構成する１つの分割エリア５３ｓについて求められた相関値の結果を示す図である。 主要被写体（人物）とその背景物体（木）とを含む被写体Ｈ２がＡＦエリア５３により撮像されている例を示す図である。 図１２に示すＡＦエリア５３とこれを構成する１つの分割エリア５３ｓについて求められた相関値の結果を示す図である。 図１のデジタルカメラのシステム制御部１１による合焦制御動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。 深度範囲を説明するための模式図である。 第一の変形例の効果を説明するための模式図である。 図１のデジタルカメラのシステム制御部１１による合焦制御動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。 システム制御部１１の変形例であるシステム制御部１１ａの機能ブロック図である。 システム制御部１１ａによる目標位置決定処理を説明するためのフローチャートである。 図１９のステップＳ３０の詳細を示すフローチャートである。 第三の変形例の効果を説明するための模式図である。 図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。 図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。 図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。 システム制御部１１の変形例であるシステム制御部１１ｂの機能ブロック図である。 ２つのデータ列の相関演算の結果を模式的に示す図である。 図２６に示すａ〜ｆからなるデータ列を３つに分割したときの各分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算の結果を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。 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２９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。

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、撮像レンズ１と、絞り２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と絞り２は撮像光学系を構成し、撮像光学系はフォーカスレンズを少なくとも含む。このフォーカスレンズは、撮像光学系の焦点を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズで構成される。フォーカスレンズが撮像光学系の光軸方向に移動することで焦点調節が行われる。

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と有線又は無線によって通信可能に構成される。レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、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。

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型やＣＭＯＳ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アナログデジタル変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びアナログデジタル変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。

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、プロセッサとＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリにより構成される。システム制御部１１は、メインメモリ１６又は内蔵ＲＯＭに格納された合焦制御プログラムを実行することで、後述する各機能を実現する。メインメモリ１６又は内蔵ＲＯＭはコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体を構成する。

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、アナログデジタル変換回路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像画像データを生成するデジタル信号処理部１７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、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、一方向である行方向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焦点検出エリア（以下、ＡＦエリアという）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。

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、撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの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一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二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の位相差量を検出することができる。

なお、撮像素子５は、撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ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一の信号検出部と、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第二の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、一方の分割部分を位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割部分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がそれぞれ第一の信号検出部となり、位相差検出用画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２がそれぞれ第二の信号検出部となる。第一の信号検出部と第二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、第一の信号検出部と第二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。

このように、撮像素子５は、複数の第一の信号検出部と、複数の第二の信号検出部とが形成されたＡＦエリアを有するセンサを構成する。

図７は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の拡大図である。図７に示すように、ＡＦエリア５３は、位相差の検出方向である行方向Ｘに分割された５つの分割エリア５３ｓから構成されている。分割エリア５３ｓの数は５つに限らず、複数であればよい。各分割エリア５３ｓには、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのペアが複数含まれる。

図８は、図１に示すシステム制御部１１の機能ブロック図である。システム制御部１１は、内蔵ＲＯＭ又はメインメモリ１６に格納された合焦制御プログラムを実行することにより、第一の相関値生成部１１Ａと、第二の相関値生成部１１Ｂと、第一の位相差量検出部１１Ｃと、第二の位相差量検出部１１Ｄと、目標位置決定部１１Ｅと、レンズ駆動制御部１１Ｆと、して機能する。

第一の相関値生成部１１Ａは、同一のＡＦエリア５３にある複数の第一の信号検出部（位相差検出用画素５２Ａ）から出力された第一の信号群と複数の第二の信号検出部（位相差検出用画素５２Ｂ）から出力された第二の信号群との相関値を求める。

第一の相関値生成部１１Ａは、第一の信号群をデータＡ［ｋ］とし、第二の信号群をデータＢ［ｋ］として、式（１）の演算を行うことで、第一の信号群と第二の信号群の相関値を求める。

第二の相関値生成部１１Ｂは、ＡＦエリア５３を構成する５つの分割エリア５３ｓの各々にある、複数の第一の信号検出部（位相差検出用画素５２Ａ）から出力された第三の信号群と複数の第二の信号検出部（位相差検出用画素５２Ｂ）から出力された第四の信号群との相関値を求める。

第二の相関値生成部１１Ｂは、第三の信号群をデータＡ［ｋ］とし、第四の信号群をデータＢ［ｋ］として、式（１）の演算を行うことで、第三の信号群と第四の信号群の相関値を求める。

例えば、ＡＦエリア５３に、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂのペアが行方向Ｘに５０組並んでいる場合を考える。この場合、各分割エリア５３ｓには、１０組のペアが行方向Ｘに並ぶ構成となる。

この例では、第一の相関値生成部１１Ａは、ＡＦエリア５３に含まれる５０個のペアから出力される第一の信号群と第二の信号群の相関値を求める。また、第二の相関値生成部１１Ｂは、各分割エリア５３ｓに含まれる１０個のペアから出力される第三の信号群と第四の信号群の相関値を求める。

第一の位相差量検出部１１Ｃは、第一の相関値生成部１１Ａにより求められた相関値から、第一の信号群と第二の信号群との第一の位相差量を検出する。

具体的には、第一の位相差量検出部１１Ｃは、第一の相関値生成部１１Ａにより求められた相関値が最小となったときの第一の信号群と第二の信号群のずらし量を第一の位相差量として検出する。

第二の位相差量検出部１１Ｄは、第二の相関値生成部１１Ｂにより求められた分割エリア５３ｓ毎の相関値から、分割エリア５３ｓ毎に、第三の信号群と第四の信号群との第二の位相差量を検出する。

具体的には、第二の位相差量検出部１１Ｄは、任意の分割エリア５３ｓについて第二の相関値生成部１１Ｂにより求められた相関値が最小となったときの第三の信号群と第四の信号群のずらし量を、この任意の分割エリア５３ｓにおける第二の位相差量として検出する。

目標位置決定部１１Ｅは、第一の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理とを選択的に行う。

目標位置決定部１１Ｅは、具体的には、第一の相関値生成部１１Ａにより求められた相関値と、第二の相関値生成部１１Ｂにより求められた相関値と、に基づいて、上記の第二の処理によって決定される目標位置の信頼度を判定し、この信頼度が閾値以下の場合には第一の処理を行い、この信頼度が閾値を超える場合には第二の処理を行う。

レンズ駆動制御部１１Ｆは、レンズ制御部４を制御して、第一の処理又は第二の処理により決定された目標位置にフォーカスレンズを駆動させる。

図９は、図８に示すシステム制御部１１による合焦制御動作を説明するためのフローチャートである。デジタルカメラの利用者により、９つのＡＦエリア５３から任意のものが選択された状態で操作部１４が操作されて、ＡＦを行う指示がシステム制御部１１に入力されることで、図９に示すフローが開始される。

ＡＦを行う指示がなされると、撮像素子５によりＡＦのための撮像が行われ、この撮像により得られる撮像画像信号がシステム制御部１１に入力される。

そして、第一の相関値生成部１１Ａは、この撮像画像信号のうち、選択されたＡＦエリア５３に含まれる位相差検出用画素５２Ａから出力された第一の信号群と位相差検出用画素５２Ｂから出力された第二の信号群との相関演算を行って、両者の相関値を求める第一の相関値生成ステップを行う（ステップＳ１）。

また、第二の相関値生成部１１Ｂは、この撮像画像信号のうち、選択されたＡＦエリア５３を構成する各分割エリア５３ｓに含まれる位相差検出用画素５２Ａから出力された第三の信号群と位相差検出用画素５２Ｂから出力された第四の信号群との相関演算を行って、分割エリア５３ｓ毎に第三の信号群と第四の信号群の相関値を求める第二の相関値生成ステップを行う（ステップＳ２）。

図１０は、規則的なパターンを持つ被写体Ｈ１がＡＦエリア５３によって撮像されている例を示す図である。図１１は、図１０に示すＡＦエリア５３とこれを構成する１つの分割エリア５３ｓについて求められた相関値の結果を示す図である。

図１２は、主要被写体（人物）とその背景物体（木）とを含む被写体Ｈ２がＡＦエリア５３により撮像されている例を示す図である。図１３は、図１２に示すＡＦエリア５３とこれを構成する１つの分割エリア５３ｓについて求められた相関値の結果を示す図である。

図１１及び図１３は、相関演算の結果を、横軸を２つの信号群のずれ量とし、縦軸を２つの信号群の相関値としたグラフで示している。

図１１及び図１３には、ステップＳ１において求められた相関値の曲線（相関カーブＣｍ）と、ステップＳ２において任意の分割エリア５３ｓについて求められた相関値の曲線（相関カーブＣｓ）とが図示されている。なお、以下では、５つの分割エリア５３ｓの各々について求められた相関値の曲線を相関カーブＣｓという。

ステップＳ２の後、第一の位相差量検出部１１Ｃは、ステップＳ１により求められた相関カーブＣｍにおいて相関値が最小となるずれ量ｄ１（図１１及び図１３参照）を第一の位相差量として検出する（ステップＳ３）。

次に、第二の位相差量検出部１１Ｄは、ステップＳ２により求められた各相関カーブＣｓにおいて相関値が最小となるずれ量ｄ２（図１１及び図１３参照）を第二の位相差量として検出する（ステップＳ４）。図１１及び図１３に示すように、各相関カーブＣｓにおいてずれ量ｄ２に対応する相関値を第一の相関値ｓ１とする。

次に、目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ１とずれ量ｄ２の差（符号を無視した絶対値）がずれ量閾値ｔｈ１以下となる分割エリア５３ｓがあるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、図示はしないが、ステップＳ４の処理で各分割エリア５３ｓにおいてずれ量ｄ２を検出できなかった場合には、ステップＳ８の処理が行われる。

ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合、目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ２に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理の信頼度が閾値を超えると判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合は、ＡＦエリア５３と、５つの分割エリア５３ｓのいずれかとで、ほぼ同じ被写体を撮像していると判断できる。このため、目標位置決定部１１Ｅは、分割エリア５３ｓでの相関演算結果を用いて目標位置を決定する場合のこの目標位置の決定精度は高いと判断することができる。

ステップＳ５の判定がＮＯの場合、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２により求められた各相関カーブＣｓにおいてずれ量ｄ１に対応する相関値である第二の相関値ｓ２（図１１及び図１３参照）を検出する（ステップＳ６）。

ステップＳ６の後、目標位置決定部１１Ｅは、第一の相関値ｓ１と第二の相関値ｓ２との差が相関閾値ｔｈ２以上となる分割エリア５３ｓがあるか否かを判定する（ステップＳ７）。

目標位置決定部１１Ｅは、第一の相関値ｓ１と第二の相関値ｓ２との差が相関閾値ｔｈ２以上となる分割エリア５３ｓがあると判定した場合はステップＳ９の処理を行う。

一方、目標位置決定部１１Ｅは、第一の相関値ｓ１と第二の相関値ｓ２との差が相関閾値ｔｈ２以上となる分割エリア５３ｓがないと判定した場合は、ずれ量ｄ２に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理の信頼度が閾値以下であると判定する（ステップＳ８）。

ずれ量ｄ１とずれ量ｄ２の差が大きく、かつ、第二の相関値ｓ２と第一の相関値ｓ１との差が小さい状態は、図１１のような状態である。このような状態は、相関カーブＣｓが増減を繰り返していると判断できる。このため、図１０に示すような繰り返しパターンが撮像されていると判断することができる。

一方、ずれ量ｄ１とずれ量ｄ２との差が大きく、かつ、第二の相関値ｓ２と第一の相関値ｓ１との差が大きい状態は図１３のような状態である。このような状態は、相関カーブＣｓが増減を繰り返していないと判断できる。このため、図１０に示すような繰り返しパターンが撮像されていないと判断することができる。

したがって、ステップＳ７の判定がＹＥＳの場合は、第二の処理の信頼度が高いと判定することができ、ステップＳ７の判定がＮＯの場合は、第二の処理の信頼度が低いと判定することができる。

ステップＳ８及びステップＳ９の後は、目標位置決定部１１Ｅにより、フォーカスレンズの目標位置を決定する処理が行われる（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ８の処理が行われていれば、ステップＳ３で検出されたずれ量ｄ１をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する。

また、ステップＳ１０において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ９の処理が行われていれば、ステップＳ４で検出された各分割エリア５３ｓにおけるずれ量ｄ２のうちの最小値、又は、各分割エリア５３ｓにおけるずれ量ｄ２の平均値をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する。

なお、ステップＳ９の処理が行われた場合、目標位置決定部１１Ｅは、各分割エリア５３ｓの中から、ずれ量ｄ１とずれ量ｄ２の差がずれ量閾値ｔｈ１以下となる分割エリア５３ｓと、ずれ量ｄ１とずれ量ｄ２の差がずれ量閾値ｔｈ１を超えかつ第二の相関値ｓ２と第一の相関値ｓ１との差が相関閾値ｔｈ２以上となる分割エリア５３ｓとを選択し、選択した分割エリア５３ｓにおいて求められたずれ量ｄ２を抽出する。

そして、目標位置決定部１１Ｅは、抽出したずれ量ｄ２のうちの最小値、又は、抽出したずれ量ｄ２の平均値をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定してもよい。

ステップＳ１０の後、レンズ駆動制御部１１Ｆは、ステップＳ１０で決定された目標位置にフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御ステップを行って（ステップＳ１１）、ＡＦ動作が終了する。

以上のように、図１のデジタルカメラによれば、図１１に示すように、相関カーブＣｓの最小値が決定しにくい被写体を撮像している場合には、相関カーブＣｍの最小値に対応するずれ量である第一の位相差量に基づいて合焦制御が行われる。このため、図１０に示す規則的なパターンを持つ被写体を撮像する場合でも高精度に合焦させることができる。

また、図１のデジタルカメラによれば、図１３に示すように、相関カーブＣｓの最小値を決定しやすい被写体を撮像している場合には、相関カーブＣｓの最小値に対応するずれ量である第二の位相差量に基づいて合焦制御が行われる。このため、主要被写体以外の被写体に合焦する可能性を減らすことができ、主要被写体に対して高精度に合焦させることができる。

また、図１のデジタルカメラによれば、図９のステップＳ４の処理で各分割エリア５３ｓにおいてずれ量ｄ２を検出できなかった場合には、ステップＳ８の処理が行われる。

分割エリア５３ｓはＡＦエリア５３よりも小さいエリアであるため、ＡＦエリア５３によって撮像されている像が大きくぼけているような場合には、各分割エリア５３ｓにおける相関カーブＣｓはなだらかな曲線となり、ずれ量ｄ２が検出できなくなる。

このような場合でも、ＡＦエリア５３では、相関カーブＣｍの最小値を算出できる可能性が高いため、相関カーブＣｍの最小値に対応するずれ量に基づいてフォーカスレンズを駆動することで、大ボケの被写体に対しても合焦させることが可能となる。

なお、図９のステップＳ４では、相関カーブＣｓの全体（第三の信号群と第四の信号群のずれ量の取りえる範囲）を対象として、相関値が最小となるずれ量ｄ２を検出するものとした。

しかし、ここでは、相関カーブＣｓにおいて、ずれ量＝ゼロを含む予め決められた範囲を対象として、相関値が最小となるずれ量ｄ２を検出してもよい。

例えば、図９のステップＳ４では、図１１に示した範囲Ａ１内において相関値が最小となるずれ量ｄ２を探索するようにしてもよい。図１１に示すように相関カーブＣｓが大きく増減を繰り返す形になるのは、図１０に示すような被写体Ｈ１に、ある程度ピントが合っている場合である。

つまり、フォーカスレンズが合焦位置付近にある場合に、図１１に示すような相関カーブＣｓが得られることになる。したがって、ずれ量ｄ２を探索する範囲をフォーカスレンズの現在の位置を含む前後の範囲に対応するずれ量の範囲Ａ１に限定しても、相関カーブＣｓの形状が図１１のようになっているか否かを判定することは可能である。

このように、図９のステップＳ４において、ずれ量ｄ２の探索範囲を相関カーブＣｓのずれ量の端から端までの範囲の一部に限定することで、システム制御部１１の演算量を減らすことができ、消費電力の低減、ＡＦの高速化が可能となる。

以上の説明では、ステップＳ１０において、ずれ量ｄ２に基づく目標位置の信頼度が閾値を超えている場合には、ずれ量ｄ２に基づいて目標位置の決定がなされるものとした。しかし、この場合には、撮像している被写体の状況等に応じて、ずれ量ｄ１に基づいて目標位置の決定を行えるようにしてもよい。以下、ステップＳ１０の変形例について説明する。

（第一の変形例）
図１４は、図１のデジタルカメラのシステム制御部１１による合焦制御動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。図１４に示すフローチャートは、図９のステップＳ１０の詳細を示すフローチャートである。

目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ２に基づく目標位置の信頼度が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）は、図９のステップＳ３で検出されたずれ量ｄ１に基づいて目標位置を決定する（ステップＳ２１）。

具体的には、目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ１をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量と現在のフォーレンズの位置とから、フォーカスレンズの目標位置を決定する。

目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ２に基づく目標位置の信頼度が閾値を超えると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）は、ずれ量ｄ１と各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２とのうちの最小値を抽出し、抽出した最小値に基づいてフォーカスレンズの仮目標位置を算出する（ステップＳ２２）。

具体的には、目標位置決定部１１Ｅは、抽出した最小値をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量と現在のフォーレンズの位置とから、フォーカスレンズの仮目標位置を決定する。この仮目標位置は、ずれ量ｄ１と各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２とのそれぞれに基づく目標位置のうち、現在のフォーカスレンズの位置に最も近い位置となる。

次に、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ３で検出されたずれ量ｄ１に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定し、この目標位置が、フォーカスレンズの移動方向におけるステップＳ２２で算出した仮目標位置を基準とした予め決められた深度範囲に入るか否かを判定する（ステップＳ２３）。

この深度範囲は、仮目標位置にフォーカスレンズがあると仮定した場合の被写界深度の１倍〜２倍等のごく狭い範囲に設定される。なお、深度範囲は、仮目標位置を起点としてフォーカスレンズの移動方向の一方向側に設定される。

ステップＳ２３の判定がＹＥＳの場合、目標位置決定部１１ＥはステップＳ２１の処理を行う。

ステップＳ２３の判定がＮＯの場合、目標位置決定部１１Ｅは、各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２に基づいて分割エリア５３ｓ毎にフォーカスレンズの目標位置を決定し、この目標位置が上記の深度範囲に入る分割エリア５３ｓを特定する（ステップＳ２４）。

次に、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２４で特定した分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２の平均値を算出し（ステップＳ２５）、算出した平均値に基づいて最終的な目標位置を決定する（ステップＳ２６）。

具体的には、目標位置決定部１１Ｅは、平均値をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量と現在のフォーレンズの位置とから、フォーカスレンズの最終的な目標位置を決定する。

なお、ステップＳ２６において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２４で特定した分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２のうちの中心値を選択し、この中心値に基づいて最終的な目標位置を決定してもよい。

又は、ステップＳ２６において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２４で特定した分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２のうちの最大値と最小値を除く値を選択し、選択した値の平均値に基づいて最終的な目標位置を決定してもよい。

又は、ステップＳ２６において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２４で特定した分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２の標準偏差を算出し、検出されたずれ量ｄ２の平均値を中心とした標準偏差の範囲にあるずれ量ｄを選択し、選択した値の平均値に基づいて最終的な目標位置を決定してもよい。

又は、ステップＳ２６において、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２４で特定した分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２のうち、中心値に近い値（例えば中心値とその両隣の値）の重みを相対的に大きくした加重平均を行って得た平均値に基づいて最終的な目標位置を決定してもよい。

ステップＳ２６とステップＳ２１の処理の後は、図９のステップＳ１１において、決定された目標位置にフォーカスレンズが駆動される。

以上のように、第一の変形例によれば、ずれ量ｄ２に基づく目標位置の信頼度が閾値を超える場合には、仮目標位置にフォーカスレンズが駆動されるのではなく、仮目標位置を基準とする深度範囲にずれ量ｄ２に基づく目標位置が入る分割エリア５３ｓが特定され、この特定された分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２に基づいて目標位置が決定される。

図１５は、深度範囲を説明するための模式図である。図１５では、２つの位相差量が検出されている例を示している。２つの位相差量のうちの最小値に基づく目標位置が図１５の仮目標位置である。他の位相差量に基づく目標位置をＭ１としている。各目標位置にフォーカスレンズがあると仮定した場合にピントが合っていると判断される範囲が被写界深度である。

図１５（ａ）に示す状態では、仮目標位置と目標位置Ｍ１の各々に対応するずれ量ｄ２の平均値に基づく目標位置にフォーカスレンズを移動させた場合に、目標位置Ｍ１に対応する被写体と、仮目標位置に対応する被写体との両方にピントがあった状態は実現できない。

ここで、仮目標位置を中心とする被写界深度の２倍の範囲を深度範囲に設定すると、図１５（ｂ）に示すように、この深度範囲に目標位置Ｍ１が重なっていれば、仮目標位置と目標位置Ｍ１の各々に対応するずれ量の平均値に基づく目標位置にフォーカスレンズを移動させた場合に、目標位置Ｍ１に対応する被写体と、仮目標位置に対応する被写体との両方にピントがあった状態を実現できる。このため、深度範囲は、被写界深度の２倍以内に設定されている。

第一の変形例によれば、図１６に示すように、撮像光学系の光軸方向に対して非垂直及び非水平の方向に伸びる被写体Ｈ３を撮像しているケースにおいて、被写体Ｈ３に対して全体的に合焦させることができる。図１６は、ＡＦエリア５３を含む撮像面を撮像面に平行な方向から見た状態を示している。

図１６の例では、５つの分割エリア５３ｓのうち左端の分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２に基づく目標位置が仮目標位置であり、５つの分割エリア５３ｓのうち左から２番目と３番目の分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２に基づく目標位置が、仮目標位置を基準とした深度範囲に入っているものとする。

この場合は、この３つの分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２の平均値に基づいて、被写体Ｈ３のデジタルカメラ側の端部ではなく、この端部よりもデジタルカメラから遠ざかる方向に少し離れた位置にフォーカスレンズの目標位置が決定される。

このように第一の変形例では、図１６の例において、仮目標位置にフォーカスレンズを駆動する場合と比較すると、デジタルカメラに対して斜めになっている被写体に対して全体的にピントを合わせることができ、例えば人物が斜めに写っているような場合でも、人物全体にピントを合わせた画像を得ることができる。

また、図１６に示す被写体Ｈ３が撮像光学系の光軸方向に移動しているような場合で、かつ、図１６の仮目標位置に別の被写体が存在する場合でも、この別の被写体にひきずられることなく、被写体Ｈ３に合焦させることが可能となり、意図した被写体に合焦させ続けることが可能となる。

また、第一の変形例では、仮目標位置を基準とする深度範囲に、ずれ量ｄ１に基づく目標位置が入っている場合には、このずれ量ｄ１に基づいて最終的な目標位置が決定される。この場合には、大きいＡＦエリア５３によって合焦制御が行われることで、被写体Ｈ３全体に合焦させた状態を得ることができる。

このように、第一の変形例によれば、ずれ量ｄ２に基づく目標位置の信頼度が閾値を超える場合に、ＡＦエリア５３を用いた合焦制御と、分割エリア５３ｓを用いた合焦制御とを選択的に行うことができる。このため、撮像シーンに合わせて最適な合焦制御を行うことができ、様々なシーンにて高い合焦精度を実現することが可能となる。

第一の変形例では、図９のステップＳ５〜ステップＳ９を削除してステップＳ４の後にステップＳ１０を行うようにし、ステップＳ１０の詳細フローを、図１４においてステップＳ２０を削除したものとしてもよい。

（第二の変形例）
図１７は、図１のデジタルカメラのシステム制御部１１による合焦制御動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。図１７に示すフローチャートは、図９のステップＳ１０の詳細を示すフローチャートである。

図１７に示すフローチャートは、図１４のステップＳ２３を削除し、ステップＳ２２をステップＳ２２ａに変更したものである。図１７において、図１４と同じ処理には同一符号を付して説明を省略し、図１４からの変更点についてのみ説明する。

ステップＳ２０の判定がＹＥＳの場合、目標位置決定部１１Ｅは、各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２のうちの最小値を抽出し、抽出した最小値に基づいてフォーカスレンズの仮目標位置を算出する（ステップＳ２２ａ）。

ステップＳ２２ａの後はステップＳ２４〜ステップＳ２６の処理が行われる。

第二の変形例によれば、第一の変形例と同様に、撮像光学系の光軸方向に対して非垂直及び非水平の方向に伸びる被写体Ｈ３を撮像しているケースにおいて、被写体Ｈ３に対して全体的に合焦させることができる。

（第三の変形例）
この変形例では、図１に示すデジタルカメラのシステム制御部１１をシステム制御部１１ａに変更している。図１８は、システム制御部１１ａの機能ブロック図である。

システム制御部１１ａは、目標位置予測部１１Ｇと位相差量予測部１１Ｈが追加された点を除いては、システム制御部１１と同じ構成である。図１８において図８と同じ構成には同一符号を付してある。

目標位置予測部１１Ｇと位相差量予測部１１Ｈは、システム制御部１１ａのプロセッサが合焦制御プログラムを実行することで構成される機能ブロックである。

目標位置予測部１１Ｇは、目標位置決定部１１Ｅにより決定されたフォーカスレンズの目標位置の履歴に基づいて、次のＡＦ時におけるフォーカスレンズの目標位置を予測する。

位相差量予測部１１Ｈは、目標位置予測部１１Ｇにより予測された目標位置と現在のフォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して、次のＡＦ時における位相差量を予測する。

図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作は、図９に示したものと同じである。この合焦制御動作のうちの目標位置決定処理（図９のステップＳ１０）について図１９を参照して説明する。図１９は、システム制御部１１ａによる目標位置決定処理を説明するためのフローチャートである。

図１９に示すフローチャートは、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２２〜ステップＳ２６を削除し、代わりに、ステップＳ３０、ステップＳ３１、ステップＳ２２ｂ、ステップＳ２３ａ、及びステップＳ２６ａを追加したものである。図１９において図１４と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０の判定がＹＥＳの場合、目標位置予測部１１Ｇは、目標位置決定部１１Ｅにより決定された過去のフォーカスレンズの目標位置に基づいて、次のＡＦ時におけるフォーカスレンズの目標位置を予測する（ステップＳ３０）。

図２０は、図１９のステップＳ３０の詳細を示すフローチャートである。なお、フォーカスレンズの移動方向は、フォーカスレンズの移動可能範囲のうちの被写体側端部に向かう方向をプラスとし、この移動可能範囲のうちのデジタルカメラ側端部に向かう方向をマイナスとして説明する。

目標位置予測部１１Ｇは、目標位置決定部１１Ｅにより決定された最新のフォーカスレンズの目標位置から、この目標位置の直前の時刻で決定された目標位置を減算して、目標位置の変化量を算出する（ステップＳ４０）。

この変化量は、符号がプラスであれば、目標位置が前々回のＡＦ時の位置から前回のＡＦ時の位置までプラス方向に移動したことを意味し、符号がマイナスであれば、目標位置が前々回のＡＦ時の位置から前回のＡＦ時の位置までマイナス方向に移動したことを意味する。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４０で算出した変化量をプラス方向閾値（正の値）と比較し、ステップＳ４０で算出した変化量がプラス方向閾値を超えている場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）には、目標位置がプラス方向に移動していると判断してプラス方向変化を示すカウント値を１つ増やす（ステップＳ４６）。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４６で増やしたカウント値が閾値ｔｈ３（１以上の自然数）を超えている場合（ステップＳ４７：ＹＥＳ）には、現在のフォーカスレンズ位置に対し、ステップＳ４０で算出した変化量の絶対値分、プラス方向に移動した位置を、次のＡＦ時におけるフォーカスレンズの予測目標位置とする（ステップＳ４８）。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４６で増やしたカウント値が閾値ｔｈ３以下の場合（ステップＳ４７：ＮＯ）には、次のＡＦ時における予測目標位置を、現在のフォーカスレンズの位置とした予測結果を出力する（ステップＳ４９）。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４０で算出した変化量がプラス方向閾値以下である場合（ステップＳ４１：ＮＯ）には、ステップＳ４０で算出した変化量をマイナス方向閾値（負の値）と比較する。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４０で算出した変化量がマイナス方向閾値以上である場合（ステップＳ４２：ＮＯ）にはステップＳ４９の処理を行う。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４０で算出した変化量がマイナス方向閾値を下回っている場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）には、被写体がマイナス方向に移動していると判断してマイナス方向変化を示すカウント値を１つ増やす（ステップＳ４３）。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４３で増やしたカウント値が閾値ｔｈ３を超えている場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）には、現在のフォーカスレンズ位置に対し、ステップＳ４０で算出した変化量の絶対値分、マイナス方向に移動した位置を、次のＡＦ時におけるフォーカスレンズの予測目標位置とする（ステップＳ４５）。

目標位置予測部１１Ｇは、ステップＳ４４で増やしたカウント値が閾値ｔｈ３以下の場合（ステップＳ４４：ＮＯ）には、ステップＳ４９の処理を行う。

図１９に戻り、ステップＳ３０において予測目標位置が求められると、位相差量予測部１１Ｈは、予測目標位置と現在のフォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して、予測位相差量を算出する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１の後、目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ１と各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２との中から、ステップＳ３１により算出された予測位相差量に最も近いずれ量を抽出する（ステップＳ２２ｂ）。

次に、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２２ｂで抽出したずれ量がずれ量ｄ１か否かを判定する（ステップＳ２３ａ）。

目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２２ｂで抽出したずれ量がずれ量ｄ１であれば（ステップＳ２３ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２１の処理を行う。

目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２２ｂで抽出したずれ量がずれ量ｄ１ではなく、ずれ量ｄ２であれば（ステップＳ２３ａ：ＮＯ）、ステップＳ２２ｂで抽出したずれ量ｄ２に基づいて目標位置を決定する（ステップＳ２６ａ）。

具体的に、目標位置決定部１１Ｅは、ステップＳ２２ｂで抽出したずれ量ｄ２をデフォーカス量に変換し、このデフォーカス量と現在のフォーレンズの位置とから、フォーカスレンズの目標位置を決定する。

以上のように、第三の変形例によれば、動いている被写体を撮像している場合には、フォーカスレンズの目標位置が予測され、予測目標位置と現在のフォーカスレンズの位置との差に応じた位相差量に最も近い位相差量に基づいて目標位置が決定される。このため、動く被写体に追従させた合焦制御が可能となる。

例えば図２１に示すように、デジタルカメラに近づいてくる被写体Ｈ４を合焦対象として撮像している場合を考える。図２１の例では、被写体Ｈ４が移動した後では、デジタルカメラに対し被写体Ｈ４とほぼ同じ距離に被写体Ｈ５が存在している場合を示している。

図２１のケースでは、時刻ｔ１において検出されたずれ量ｄ１とずれ量ｄ２の中から、被写体Ｈ４の予測移動位置に基づいて予測された位相差量に近いもの（図２１の例では、真ん中の分割エリア５３ｓにおいて検出されたずれ量ｄ２）がステップＳ２２ｂにおいて抽出される。

したがって、このずれ量ｄ２に基づいて時刻ｔ１での合焦位置が決定されることで、被写体Ｈ５に合焦されるのを防いで、被写体Ｈ４に合焦させ続けることが可能となる。

また、第三の変形例によれば、予測位相差量に基づいて、ＡＦエリア５３を用いた合焦制御と、分割エリア５３ｓを用いた合焦制御とを選択的に行うことができる。このため、撮像シーンに合わせて最適な合焦制御を行うことができ、様々なシーンにて高い合焦精度を実現することが可能となる。

第三の変形例では、図９のステップＳ５〜ステップＳ９を削除してステップＳ４の後にステップＳ１０を行うようにし、ステップＳ１０の詳細フローを、図１９においてステップＳ２０を削除したものとしてもよい。

（第四の変形例）
図２２は、図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。

図２２に示すフローチャートは、図１９に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２ｂとステップＳ２３ａを削除し、ステップＳ２６ａをステップＳ２６ｂに変更したものである。図２２において図１９と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ３１において予測位相差量が算出されると、目標位置決定部１１Ｅは、各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２の中から、予測位相差量に最も近いものを選択し、選択したずれ量ｄ２に基づいて目標位置を決定する（ステップＳ２６ｂ）。

第四の変形例によれば、第三の変形例と同様に、動く被写体に追従させた高精度の合焦制御が可能となる。

（第五の変形例）
第五の変形例は、第三の変形例（図１９）と第一の変形例（図１４）とを組み合わせたものである。

図２３は、図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。

図２３に示すフローチャートは、図１４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２をステップＳ２２ｄに変更し、ステップＳ２２ｄとステップＳ２０の間に、図１９で説明したステップＳ３０及びステップＳ３１を追加したものである。図２３において図１４及び図１９と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ３１の後、目標位置決定部１１Ｅは、ずれ量ｄ１と各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２との中から、ステップＳ３１により算出された予測位相差量に最も近いずれ量を抽出し、抽出したずれ量に基づいてフォーカスレンズの仮目標位置を算出する（ステップＳ２２ｄ）。

ステップＳ２２ｄの後は、ステップＳ２３以降の処理が行われる。

以上のように、第五の変形例によれば、動いている被写体に高い精度で合焦させ続けられるという第三の変形例の効果と、斜めに伸びる被写体の全体に合焦させることができるという第一の変形例の効果とを得ることができる。

第五の変形例では、図９のステップＳ５〜ステップＳ９を削除してステップＳ４の後にステップＳ１０を行うようにし、ステップＳ１０の詳細フローを、図２３においてステップＳ２０を削除したものとしてもよい。

（第六の変形例）
第六の変形例は、第二の変形例（図１７）と第四の変形例（図２２）とを組み合わせたものである。

図２４は、図１８に示すシステム制御部１１ａの合焦制御動作における目標位置決定処理の変形例を示すフローチャートである。

図２４に示すフローチャートは、図１７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２２ａをステップＳ２２ｅに変更し、ステップＳ２２ｅとステップＳ２０の間に、図１９で説明したステップＳ３０及びステップＳ３１を追加したものである。図２４において図１７及び図１９と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ３１の後、目標位置決定部１１Ｅは、各分割エリア５３ｓについて検出されたずれ量ｄ２の中から、ステップＳ３１により算出された予測位相差量に最も近いずれ量を抽出し、抽出したずれ量に基づいてフォーカスレンズの仮目標位置を算出する（ステップＳ２２ｅ）。

ステップＳ２２ｅの後は、ステップＳ２４以降の処理が行われる。

以上のように、第六の変形例によれば、動いている被写体に高い精度で合焦させ続けられるという第四の変形例の効果と、斜めに伸びる被写体の全体に合焦させることができるという第二の変形例の効果とを得ることができる。

（第七の変形例）
第七の変形例では、図１に示すデジタルカメラのシステム制御部１１をシステム制御部１１ｂに変更している。図２５は、システム制御部１１ｂの機能ブロック図である。システム制御部１１ｂは、第二の相関値生成部１１Ｂによる相関値の生成方法が異なる点を除いては、システム制御部１１と同じ構成である。

システム制御部１１ｂの第二の相関値生成部１１Ｂは、第一の相関値生成部１１Ａによる相関値の演算結果を利用することで、相関演算を行うことなく、分割エリア５３ｓ毎の相関値を生成する。

具体的には、システム制御部１１ｂの第二の相関値生成部１１Ｂは、第一の相関値生成部１１Ａにより生成された第一の信号群と第二の信号群の任意のずれ量に対する相関値を分割エリア５３ｓ毎の成分に分解し、任意の分割エリア５３ｓにおける分解成分の積算値を、この任意の分割エリア５３ｓの任意のずれ量での相関値として記憶することで、この任意の分割エリア５３ｓについて第三の信号群と第四の信号群の相関値を求める。

以下、図２６及び図２７を用いてシステム制御部１１ｂの第二の相関値生成部１１Ｂによる相関値の生成方法について説明する。

図２６は、２つのデータ列の相関演算の結果を模式的に示す図である。

図２６には、位相差検出用画素５２Ａから出力されたデータＡ〜Ｆからなるデータ列と、位相差検出用画素５２Ｂから出力されたデータａ〜ｂからなるデータ列とが図示されている。

図２６では、データＭ（Ｍ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）とデータＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）の差を二乗した値を、相関値を構成する成分“ＭＮ”として図示している。例えば、データＡとデータｆの差の二乗値は、“Ａｆ”で示される。

相関演算は、データＡ〜Ｆからなるデータ列に対し、データａ〜ｂからなるデータ列を−５〜＋５の範囲で１つずつずらしていき、各ずれ量において、データ列のずらし方向における位置が同じデータ同士の差の二乗値を算出し、算出した二乗値の和を、各ずれ量に対応する相関値として求める処理である。

例えば、図２６の例では、ずれ量＝−５のときの相関値は“Ａｆ”であり、ずれ量＝−４のときの相関値は“Ａｅ”＋“Ｂｆ”であり、ずれ量＝−３のときの相関値は“Ａｄ”＋“Ｂｅ” ＋“Ｃｆ”である。

図２７は、図２６に示すａ〜ｆからなるデータ列を３つに分割したときの各分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算の結果を模式的に示す図である。図２７では、図２６と同様に、データＭ（Ｍ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）とデータＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）の差を二乗した値を、相関値を構成する成分“ＭＮ”として図示している。

図２６と図２７を見て分かるように、図２６の相関演算の結果得られる二乗値“ＭＮ”は、各分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算により得られる二乗値によって構成されている。

図２６では、データａ，ｂからなる分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算により得られる二乗値ＭＮを破線ブロックで示している。

図２６では、データｃ，ｄからなる分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算により得られる二乗値ＭＮを実線ブロックで示している。

図２６では、データｅ，ｆからなる分割データ列とデータＡ〜Ｆからなるデータ列との相関演算により得られる二乗値ＭＮを一点鎖線ブロックで示している。

システム制御部１１ｂの第二の相関値生成部１１Ｂは、第一の相関値生成部１１Ａが相関演算を行った結果得られるずれ量毎の相関値を、データａ，ｂからなる分割データ列の成分（図２６における破線ブロック）と、データｃ，ｄからなる分割データ列の成分（図２６における実線ブロック）と、データｅ，ｆからなる分割データ列の成分（図２６における一点鎖線ブロック）とに分解する。

そして、システム制御部１１ｂの第二の相関値生成部１１Ｂは、任意の分割データ列の分解成分において、同一のずれ量に対する二乗値を積算してこのずれ量に対する相関値として記憶することで、この任意の分割エリアから出力された第三の信号群と第四の信号群との相関値を生成する。

この変形例によれば、第二の相関値生成部１１Ｂは相関演算を行わずにすむため、ＡＦに要するシステム制御部１１ｂの処理量を低減して、消費電力低減やＡＦ速度の高速化が可能となる。

なお、第七の変形例は、第一の変形例〜第六の変形例と組み合わせることも可能である。

以上説明したデジタルカメラにおいて、システム制御部１１とシステム制御部１１ａとシステム制御部１１ｂがそれぞれ合焦制御装置を構成する。図１のデジタルカメラでは、被写体を撮像するための撮像素子５をＡＦ用のセンサとして兼用しているが、撮像素子５とは別に専用のセンサをデジタルカメラが備える構成であってもよい。

ここまでは合焦制御装置を備えるデジタルカメラを例にしたが、例えば放送用のカメラシステムにおいても本発明を適用可能である。

図２８は、本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。このカメラシステムは、放送用や映画用等の業務用のカメラシステムに好適である。

図２８に示すカメラシステムは、レンズ装置１００と、レンズ装置１００が装着される撮像装置としてのカメラ装置３００とを備える。

レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１１１と、ズームレンズ１１２，１１３と、絞り１１４と、マスターレンズ群１１５と、を備え、これらが被写体側から順に並べて配置されている。

フォーカスレンズ１１１、ズームレンズ１１２，１１３、絞り１１４、及びマスターレンズ群１１５は、撮像光学系を構成する。撮像光学系は、少なくともフォーカスレンズ１１１を含む。

レンズ装置１００は、更に、反射面１１６ａを含むビームスプリッタ１１６と、ミラー１１７と、集光レンズ１１８、セパレータレンズ１１９、及び撮像素子１２０を含むＡＦユニット１２１と、を備える。撮像素子１２０は、二次元状に配置された複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等のイメージセンサである。

ビームスプリッタ１１６は、光軸Ｋ上で絞り１１４とマスターレンズ群１１５との間に配置されている。ビームスプリッタ１１６は、撮像光学系に入射し絞り１１４を通過した被写体光の一部（例えば被写体光の８０％）をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り（例えば被写体光の２０％）を光軸Ｋに対して直交する方向に反射面１１６ａにて反射させる。

ビームスプリッタ１１６の位置は図２８に示したものに限らず、光軸Ｋ上で撮像光学系の最も被写体側にあるレンズよりも後ろに配置されていればよい。

ミラー１１７は、ビームスプリッタ１１６の反射面１１６ａで反射された光の光路上に配置されており、この光を反射させてＡＦユニット１２１の集光レンズ１１８に入射させる。

集光レンズ１１８は、ミラー１１７で反射した光を集光する。

セパレータレンズ１１９は、図２８中の破線内に拡大正面図を示すように、撮像光学系の光軸を挟んで一方向（図２８の例では水平方向）に並べた配置された２つのレンズ１９Ｒ及びレンズ１９Ｌから構成される。

集光レンズ１１８によって集光された被写体光は、これら２つのレンズ１９Ｒ，１９Ｌの各々を通過して、撮像素子１２０の受光面（複数の画素が配置された面）の異なる位置に結像する。つまり、撮像素子１２０の受光面には、一方向にずれた一対の被写体光像と、一方向に直交する方向にずれた一対の被写体光像とが結像する。

ビームスプリッタ１１６、ミラー１１７、集光レンズ１１８、及びセパレータレンズ１１９は、撮像光学系を通して被写体光像を撮像するカメラ装置３００の撮像素子３１０に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、この被写体光の一部を除いた残りを撮像素子１２０に入射させる光学素子として機能する。

なお、ミラー１１７を削除し、ビームスプリッタ１１６で反射された光を集光レンズ１１８に直接入射させる構成であってもよい。

撮像素子１２０は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、受光面に結像した２つの被写体光像の各々に応じた画像信号を出力する。つまり、撮像素子１２０は、撮像光学系によって結像される１つの被写体光像に対し、水平方向にずれた一対の画像信号を出力する。

撮像素子１２０としてエリアセンサを使うことで、ラインセンサを用いる構成と比較して、ラインセンサ同士の位置を精密に合わせる難しさを回避することができる。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の画像信号の一方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち一方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部を構成している。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の画像信号の他方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち他方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部を構成している。

ここでは撮像素子１２０をエリアセンサとしているが、撮像素子１２０の代わりに、第一の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置し、第二の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置した構成であってもよい。

カメラ装置３００は、レンズ装置１００の光軸Ｋ上に配置されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子３１０と、撮像素子３１０により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部３２０と、を備える。

レンズ装置１００のブロック構成は、図１のレンズ装置と同様であり、フォーカスレンズを駆動する駆動部と、この駆動部を制御するシステム制御部と、を備える。そして、このシステム制御部が、合焦制御プログラムを実行して上述した各機能ブロックとして機能する。

ただし、システム制御部に入力される第一の信号群と第二の信号群は、撮像素子１２０の第一の信号検出部及び第二の信号検出部から出力される信号である。このカメラシステムでは、レンズ装置１００のシステム制御部が合焦制御装置として機能する。

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２９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２９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３０は、図２９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３０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２９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２８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２９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２９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。

開示された合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサと、上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成部と、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成部と、上記第一の相関値生成部により求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出部と、上記第二の相関値生成部により求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出部と、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定部と、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、を備え、上記目標位置決定部は、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記目標位置決定部が、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量の平均値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記目標位置決定部は、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちの最小の位相差量に基づいて上記仮目標位置を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記目標位置決定部により決定された上記フォーカスレンズの目標位置の履歴に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を予測する目標位置予測部と、上記目標位置予測部により予測された目標位置と上記フォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して位相差量を予測する位相差量予測部と、を更に備え、上記目標位置決定部は、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうち、上記位相差量予測部により予測された位相差量に最も近い位相差量を抽出し、上記抽出した位相差量に基づいて上記仮目標位置を算出する合焦制御装置。

開示された合焦制御装置は、上記第二の相関値生成部は、上記第一の相関値生成部により生成された上記第一の信号群と上記第二の信号群との相関値を、分割エリア毎の相関値の成分に分解し、任意の分割エリアにおける上記第一の信号群と上記第二の信号群の任意のずれ量に対応する分解成分の積算値を、上記任意の分割エリアにおける上記任意のずれ量での相関値として記憶することで、上記任意の分割エリアについて上記第三の信号群と上記第四の信号群の相関値を求める合焦制御装置。

開示されたレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記センサに光を入射するためのフォーカスレンズを含む撮像光学系と、を備えるレンズ装置。

開示された撮像装置は、上記合焦制御装置を備える撮像装置。

開示された合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、上記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、上記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、を備え、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記目標位置決定ステップは、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量の平均値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちの最小の位相差量に基づいて上記仮目標位置を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記目標位置決定ステップにより決定された上記フォーカスレンズの目標位置の履歴に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を予測する目標位置予測ステップと、上記目標位置予測ステップにより予測された目標位置と上記フォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して位相差量を予測する位相差量予測ステップと、を更に備え、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうち、上記位相差量予測ステップにより予測された位相差量に最も近い位相差量を抽出し、上記抽出した位相差量に基づいて上記仮目標位置を算出する合焦制御方法。

開示された合焦制御方法は、上記第二の相関値生成ステップは、上記第一の相関値生成ステップにより生成された上記第一の信号群と上記第二の信号群との相関値を、分割エリア毎の相関値の成分に分解し、任意の分割エリアにおける上記第一の信号群と上記第二の信号群の任意のずれ量に対応する分解成分の積算値を、上記任意の分割エリアにおける上記任意のずれ量での相関値として記憶することで、上記任意の分割エリアについて上記第三の信号群と上記第四の信号群の相関値を求める合焦制御方法。

開示された合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの上記焦点検出エリアの上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、上記焦点検出エリアの上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、上記焦点検出エリアを上記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の上記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、上記分割エリアに含まれる複数の上記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、上記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、上記第一の信号群と上記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、上記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、上記第三の信号群と上記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、上記第一の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、上記第二の位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、上記第一の処理又は上記第二の処理により決定された目標位置に上記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、をコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、上記目標位置決定ステップは、上記第一の位相差量と複数の上記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて上記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、上記フォーカスレンズの移動方向における上記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入っている場合には上記第一の処理を行い、上記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲外である場合には上記第二の処理を行い、上記第二の処理では、上記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が上記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御プログラム。

本発明は、特に放送用のテレビカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１５年９月３０日出願の日本特許出願（特願２０１５−１９４２３４）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

４０ レンズ装置
１ 撮像レンズ
２ 絞り
４ レンズ制御部
５ 撮像素子
６ アナログ信号処理部
７ アナログデジタル変換回路
８ レンズ駆動部
９ 絞り駆動部
１０ 撮像素子駆動部
１１、１１ａ、１１ｂ システム制御部
５０ 受光面
５１ 撮像用画素
５３ ＡＦエリア
５３ｓ 分割エリア
５２，５２Ａ，５２Ｂ 位相差検出用画素
１１Ａ 第一の相関値生成部
１１Ｂ 第二の相関値生成部
１１Ｃ 第一の位相差量検出部
１１Ｄ 第二の位相差量検出部
１１Ｅ 目標位置決定部
１１Ｆ レンズ駆動制御部
１１Ｇ 目標位置予測部
１１Ｈ 位相差量予測部
１４ 操作部
１５ メモリ制御部
１６ メインメモリ
１７ デジタル信号処理部
１８ 圧縮伸長処理部
１９Ｌ，１９Ｒ レンズ
２０ 外部メモリ制御部
２１ 記録媒体
２２ 表示制御部
２３ 表示部
２４ 制御バス
２５ データバス
１００ レンズ装置
１１１ フォーカスレンズ
１１２ ズームレンズ
１１４ 絞り
１１５ マスターレンズ群
１１６ ビームスプリッタ
１１６ａ 反射面
１１７ ミラー
１１８ 集光レンズ
１１９ セパレータレンズ
１２０ 撮像素子
１２１ ユニット
２００ スマートフォン
２０１ 筐体
２０２ 表示パネル
２０３ 操作パネル
２０４ 表示入力部
２０５ スピーカ
２０６ マイクロホン
２０７ 操作部
２０８ カメラ部
２１０ 無線通信部
２１１ 通話部
２１２ 記憶部
２１３ 外部入出力部
２１４ ＧＰＳ受信部
２１５ モーションセンサ部
２１６ 電源部
２１７ 内部記憶部
２１８ 外部記憶部
２２０ 主制御部
３００ カメラ装置
３１０ 撮像素子
３２０ 画像処理部
ＳＴ１〜ＳＴｎ ＧＰＳ衛星
Ａ１ 範囲
Ｂ１，Ｂ２，Ｇ１，Ｇ２ 位相差検出用画素
Ｃｍ，Ｃｓ 相関カーブ
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５ 被写体
ｓ１ 第一の相関値
ｓ２ 第二の相関値
ｃ 開口
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ６ 評価値曲線
Ｘ３，Ｘ４ 判定用評価値曲線
Ｘ５，Ｘ７ データ曲線

Claims (13)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、前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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサと、
   前記焦点検出エリアの前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記焦点検出エリアの前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成部と、
   前記焦点検出エリアを前記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の前記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記分割エリアに含まれる複数の前記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成部と、
   前記第一の相関値生成部により求められた相関値から、前記第一の信号群と前記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出部と、
   前記第二の相関値生成部により求められた相関値から、分割エリア毎に、前記第三の信号群と前記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出部と、
   前記第一の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、前記第二の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定部と、
   前記第一の処理又は前記第二の処理により決定された目標位置に前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、を備え、
   前記目標位置決定部は、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、前記フォーカスレンズの移動方向における前記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入っている場合には前記第一の処理を行い、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲外である場合には前記第二の処理を行い、
   前記第二の処理では、前記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御装置。
2. 請求項１記載の合焦制御装置であって、
   前記目標位置決定部は、前記第二の処理では、前記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量の平均値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御装置。
3. 請求項１又は２記載の合焦制御装置であって、
   前記目標位置決定部は、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうちの最小の位相差量に基づいて前記仮目標位置を算出する合焦制御装置。
4. 請求項１又は２記載の合焦制御装置であって、
   前記目標位置決定部により決定された前記フォーカスレンズの目標位置の履歴に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を予測する目標位置予測部と、
   前記目標位置予測部により予測された目標位置と前記フォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して位相差量を予測する位相差量予測部と、を更に備え、
   前記目標位置決定部は、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうち、前記位相差量予測部により予測された位相差量に最も近い位相差量を抽出し、前記抽出した位相差量に基づいて前記仮目標位置を算出する合焦制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
   前記第二の相関値生成部は、前記第一の相関値生成部により生成された前記第一の信号群と前記第二の信号群との相関値を、分割エリア毎の相関値の成分に分解し、任意の分割エリアにおける前記第一の信号群と前記第二の信号群の任意のずれ量に対応する分解成分の積算値を、前記任意の分割エリアにおける前記任意のずれ量での相関値として記憶することで、前記任意の分割エリアについて前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関値を求める合焦制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の合焦制御装置と、
   前記センサに光を入射するためのフォーカスレンズを含む撮像光学系と、を備えるレンズ装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項記載の合焦制御装置を備える撮像装置。
8. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、前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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの前記焦点検出エリアの前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記焦点検出エリアの前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、
   前記焦点検出エリアを前記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の前記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記分割エリアに含まれる複数の前記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、
   前記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、前記第一の信号群と前記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、
   前記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、前記第三の信号群と前記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、
   前記第一の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、前記第二の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、
   前記第一の処理又は前記第二の処理により決定された目標位置に前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、を備え、
   前記目標位置決定ステップは、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、前記フォーカスレンズの移動方向における前記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入っている場合には前記第一の処理を行い、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲外である場合には前記第二の処理を行い、
   前記第二の処理では、前記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決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、
   前記目標位置決定ステップは、前記第二の処理では、前記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量の平均値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御方法。
10. 請求項８又は９記載の合焦制御方法であって、
    前記目標位置決定ステップは、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうちの最小の位相差量に基づいて前記仮目標位置を算出する合焦制御方法。
11. 請求項８又は９記載の合焦制御方法であって、
    前記目標位置決定ステップにより決定された前記フォーカスレンズの目標位置の履歴に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を予測する目標位置予測ステップと、
    前記目標位置予測ステップにより予測された目標位置と前記フォーカスレンズの位置との差を位相差量に変換して位相差量を予測する位相差量予測ステップと、を更に備え、
    前記目標位置決定ステップは、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうち、前記位相差量予測ステップにより予測された位相差量に最も近い位相差量を抽出し、前記抽出した位相差量に基づいて前記仮目標位置を算出する合焦制御方法。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
    前記第二の相関値生成ステップは、前記第一の相関値生成ステップにより生成された前記第一の信号群と前記第二の信号群との相関値を、分割エリア毎の相関値の成分に分解し、任意の分割エリアにおける前記第一の信号群と前記第二の信号群の任意のずれ量に対応する分解成分の積算値を、前記任意の分割エリアにおける前記任意のずれ量での相関値として記憶することで、前記任意の分割エリアについて前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関値を求める合焦制御方法。
13. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ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複数の第一の信号検出部と、前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複数の第二の信号検出部とが形成された焦点検出エリアを有するセンサの前記焦点検出エリアの前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記焦点検出エリアの前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関値を求める第一の相関値生成ステップと、
    前記焦点検出エリアを前記一方向に分割した状態での分割エリアに含まれる複数の前記第一の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記分割エリアに含まれる複数の前記第二の信号検出部から出力された第四の信号群との相関値を求める処理を分割エリア毎に行う第二の相関値生成ステップと、
    前記第一の相関値生成ステップにより求められた相関値から、前記第一の信号群と前記第二の信号群との第一の位相差量を検出する第一の位相差量検出ステップと、
    前記第二の相関値生成ステップにより求められた相関値から、分割エリア毎に、前記第三の信号群と前記第四の信号群との第二の位相差量を検出する第二の位相差量検出ステップと、
    前記第一の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第一の処理と、前記第二の位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの目標位置を決定する第二の処理と選択的に行う目標位置決定ステップと、
    前記第一の処理又は前記第二の処理により決定された目標位置に前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、をコンピュータに実行させるための合焦制御プログラムであって、
    前記目標位置決定ステップは、前記第一の位相差量と複数の前記第二の位相差量のうちのいずれか１つの位相差量に基づいて前記フォーカスレンズの仮目標位置を算出し、前記フォーカスレンズの移動方向における前記仮目標位置を基準とする予め決められた深度範囲に前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が入っているか否かを判定し、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入っている場合には前記第一の処理を行い、前記第一の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲外である場合には前記第二の処理を行い、
    前記第二の処理では、前記第二の位相差量に基づくフォーカスレンズの目標位置が前記深度範囲に入る分割エリアについて検出された第二の位相差量に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定する合焦制御プログラム。

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