JP6351234B2 - 自動焦点調節装置、自動焦点調節装置の制御方法、自動焦点調節装置の制御プログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、位相差検出方式とコントラスト検出方式を備えた自動焦点調節装置等に関するものである。

近年、一眼レフカメラを代表とする撮像装置は、ＬＶ（ライブビュー）画面を見ながら撮影する方法（ＬＶ撮影）に対するウェイトが非常に高まっている。特に、動画撮影の需要が高まっており、動画撮影ではＬＶ画面を見ながらの撮影が快適に行えることが重要である。

ＬＶ中の撮像装置のＡＦ（オートフォーカス）方式として様々な手法が提案されているが、主な手法としてコントラスト検出方式がある。コントラスト検出方式は、フォーカスレンズを移動させながら、撮像素子を用いて得られる撮像信号から生成したコントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を探索することによって合焦状態を得る。

しかし、上記コントラスト検出方式は、被写体に合焦させるためのフォーカスレンズの位置およびフォーカス方向を容易に判断できない。そのため、上記コントラスト検出方式は、合焦させるために時間を要したり、またフォーカシングすべき方向を間違えたり合焦位置を通り過ぎてしまったりと、品位の悪い挙動をすることがある。特に動画撮影では、フォーカシング動作が全て記録されるため、品位の悪い挙動をするのは望ましくない。

そこで、ＬＶ撮影時にも品位良くフォーカシングを行うことが可能なＡＦ方式が提案されている。その方式の一つとして挙げられるのが、位相差検出方式を撮像素子面で行う撮像面位相差検出方式（撮像面位相差ＡＦ）である。位相差検出方式では、撮影光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した光束を受光して得られた一対の像信号の位相差からデフォーカス量を算出する。そして、該デフォーカス量に相当する移動量だけフォーカスレンズを移動させることで合焦状態を得る。

撮像面位相差検出方式の１つとして、特許文献１のように、撮像素子の撮像画素において、同一マイクロレンズ下に複数の光電変換素子を設ける構成を用いたものが提案されている。この構成では、射出瞳領域の異なる領域を通過した光を複数の光電変換素子でそれぞれ受光することで、撮像を行うと同時に焦点検出を行うことが可能になる。具体的には、複数の光電変換素子の出力を比較することで、位相差検出方式のＡＦを行うことができる。撮像面位相差検出方式を用いることで、ＬＶ撮影でも位相差検出方式でＡＦすることが可能になり、高速で品位良くフォーカシングを行うことができる。

動画撮影を行う場合の特徴的な制御の一つとして、合焦した後にフォーカスレンズを停止させておき、被写体が動くなどシーンが変化したら再度レンズを駆動させる（再起動）制御がある。ピント調節が不必要な場合にはフォーカスレンズを駆動させないように制御することで、不要なフォーカシングを防ぐことができる。これは位相差検出方式でＡＦ制御を行う場合も同様である。

図８では、被写体として人、木、山が含まれる撮影シーンを示しており、実線で示される被写体はピントが合っている状態、破線で示される被写体はピントがボケている状態を表している。図８（Ａ）の左図のように、画面全体において被写体がボケている状態であれば、右図のようにすぐに被写体（人、木）にピントを合わせることが望ましい。一方、図８（Ｂ）の左図のように、既に被写体（人、木）にピントが合っている状態であれば、右図のようにシーンが変化していなければ再起動を行わず、フォーカスレンズを停止させておく制御が望ましい。

特許文献２には、外測センサによる位相差検出方式の測距情報と、コントラスト検出方式の焦点検出情報と、位相差検出方式の波形情報に基づいてフォーカスレンズ停止時からの再起動判定を行う手法が提案されている。

特開２００１−０８３４０７号公報 特開２０１２−１２８３１６号公報

特許文献２では、ＡＦ評価値の検出範囲に別の被写体が入ってきた場合などＡＦ評価値の変動があったタイミングで、位相差検出方式による測距結果が一度でも判定閾値を超えれば、すぐにフォーカスレンズの再起動をしてしまう。そのため、現在のフォーカス位置で主被写体にピントが合っているにも関わらず、不要にフォーカスレンズを再起動してピントがボケてしまう可能性がある。また、低照度の場合などＡＦ評価値の変動が起こりにくい場合には、特許文献２の判定方法ではシーンが変化していても再起動が行われない可能性がある。

上記の課題に鑑みて、本発明は、撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御を行う際に、被写体の状態に応じて適切な再起動判定を可能にすることで、品位の良いフォーカシング制御を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して入射される光束を受光して光電変換する撮像手段と、前記撮影光学系の射出瞳領域の異なる領域を通過した光束から生成される一対の像信号の位相差を検出する第１の検出手段と、前記撮像手段から出力される信号からコントラスト情報を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを有する自動焦点調節装置であって、前記フォーカスレンズが停止している状態において、前記制御手段は、前記第１の検出手段による検出結果が前記フォーカスレンズを再起動するための所定の条件を満たすか否かを判定し、前記コントラスト情報に応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする。

第２の本発明は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して入射される光束を受光して光電変換する撮像手段を有する自動焦点調節装置の制御方法であって、前記撮影光学系の射出瞳領域の異なる領域を通過した光束から生成される一対の像信号の位相差を検出する第１の検出ステップと、前記撮像手段から出力される信号からコントラスト情報を検出する第２の検出ステップと、前記第１の検出ステップおよび前記第２の検出ステップの少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを有し、前記フォーカスレンズが停止している状態において、前記制御ステップでは、前記第１の検出手段による検出結果が前記フォーカスレンズを再起動するための所定の条件を満たすか否かを判定し、前記コントラスト情報に応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする。

本発明によれば、撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御を行う際に、被写体の状態に応じて適切な再起動判定が可能になり、品位の良いフォーカシング制御を実現することができる。

本実施形態におけるカメラ及びレンズユニットの構成を示すブロック図 本実施形態における撮像面位相差方式の画素構成を示す図 本実施形態における撮像処理を示すフローチャート 本実施形態における動画撮影処理を示すフローチャート 本実施形態における焦点検出処理を示すフローチャート 第一の実施形態におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート 本実施形態におけるＡＦ処理を示すフローチャート 本実施形態における再起動判定の課題を説明するための図 第一の実施形態における再起動条件を示す図 第二の実施形態におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート 第一の実施形態におけるＡＦ再起動閾値設定処理を示すフローチャート 本実施形態におけるＡＦ再起動閾値調整処理を示すフローチャート 本実施形態における測距領域を示す図 本実施形態における測距領域から得られる像信号を示す図 本実施形態における相関量波形および相関変化量波形を示す図 第二の実施形態におけるＡＦ再起動閾値設定処理を示すフローチャート 第二の実施形態における再起動条件を示す図 第三の実施形態におけるＡＦ再起動判定処理を示すフローチャート

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態におけるレンズユニット及びカメラ本体からなるレンズ交換式カメラの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態におけるカメラシステムは、レンズユニット１０及びカメラ本体２０から構成されている。レンズユニット全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、カメラ全体の動作を統括するカメラ制御部２１２がデータを通信している。

まず、レンズユニット１０の構成について説明する。レンズユニット１０は、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３を備えて構成される撮影光学系を有する。絞り１０２は、絞り駆動部１０４によって駆動され、後述する撮像素子２０１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、フォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、焦点調節を行う。

絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５は、レンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口量や、フォーカスレンズ１０３の位置が決定される。ユーザによりレンズ操作部１０７を介してフォーカスなどの操作が行われた場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１０６は、後述するカメラ制御部２１２から受信した制御命令・制御情報に応じて絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５の制御を行い、また、レンズ情報をカメラ制御部２１２に送信する。

次に、本実施形態に係る自動焦点調節装置を備えるカメラ本体２０の構成について説明する。カメラ本体２０は、レンズユニット１０の撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得可能に構成されている。撮像素子２０１は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される。撮影光学系を通過した光束が撮像素子２０１の受光面上に結像し、形成された被写体像がフォトダイオードによって入射光量に応じた電荷に変換（光電変換）される。各フォトダイオードに蓄積された電荷は、カメラ制御部２１２の指令に従ってタイミングジェネレータ２１５から与えられる駆動パルスに基づいて電荷に応じた電圧信号として撮像素子２０１から順次読み出される。

撮像面位相差方式の焦点調節（以下、撮像面位相差ＡＦ）に対応しない撮像素子の場合、例えば図２（Ａ）に示すようなベイヤー配列の画素構成となる。一方、本実施形態の撮像素子２０１は、撮像面位相差ＡＦを行うために、図２（Ｂ）に示すように１つの画素に複数（本実施形態では２つ）のフォトダイオード（光電変換素子）を保持している。すなわち、１マイクロレンズ下に複数のフォトダイオードを有している。光束をマイクロレンズで分離し、射出瞳領域の異なる領域を通過した光を２つのフォトダイオードで結像することで、撮像用とＡＦ用の２つの信号が取得可能になっている。２つのフォトダイオードの信号を加算した信号（Ａ＋Ｂ）が撮像信号であり、個々のフォトダイオードの信号（Ａ、Ｂ）がＡＦ用の２つの像信号になっている。ここでは、２つの像信号のそれぞれを読み出す構成に限らず、例えば処理負荷を考慮して、加算した信号（Ａ＋Ｂ）と一方の像信号（例えばＡ）を読み出し、その差分からもう一方の像信号（例えばＢ）を取得する構成でもよい。後述するＡＦ信号処理部２０４で２つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種信頼性情報を算出する。

なお、本実施形態では１つの画素に２つのフォトダイオードを有する撮像素子の構成としているが、フォトダイオードの数は２つに限定されず、それ以上であってもよい。また、撮像面位相差ＡＦ対応の撮像素子の構成として、本実施形態のように１つの画素に複数のフォトダイオードを設ける構成に限らず、撮像素子中に焦点検出用の画素を設ける構成であってもよい。

撮像素子２０１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は、撮像信号を画像入力コントローラ２０３及びＡＦ評価値生成部２１６に、撮像面位相差ＡＦ用の信号をＡＦ信号処理部２０４にそれぞれ出力する。

画像入力コントローラ２０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力された撮像信号をＳＤＲＡＭ２０９に格納する。ＳＤＲＡＭ２０９に格納された撮像信号は、バス２１を介して、表示制御部２０５によって表示部２０６に表示される。また、撮像信号の記録を行うモードの時には、記録媒体制御部２０７によって記録媒体２０８に記録される。

また、バス２１を介して接続されたＲＯＭ２１０には、カメラ制御部２１２が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されている。フラッシュＲＯＭ２１１には、ユーザ設定情報等のカメラ本体２０の動作に関する各種設定情報等が格納されている。

ＡＦ信号処理部２０４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力されたＡＦ用の２つの像信号を基に相関演算を行い、像ずれ量と信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。そして、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラ制御部２１２へ出力する。また、カメラ制御部２１２は、取得した像ずれ量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部２０４に通知する。例えば、像ずれ量が大きい場合に相関演算を行う領域を広く設定したり、コントラスト情報に応じてバンドパスフィルタの種類を変更したりする。相関演算の詳細については、図１３乃至図１５を用いて後述する。

さらにＡＦ評価値生成部２１６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力された撮像信号から高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成し、カメラ制御部２１２へ出力する。ＡＦ評価値信号は、撮像素子２０１からの出力信号に基づいて生成される画像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表すものであり、鮮鋭度は撮影光学系の焦点状態（合焦の程度）によって変化するので、結果的に撮影光学系の焦点状態を表す信号となる。なお、ＡＦ評価値を生成するのに用いる撮像素子２０１上の領域は、位相差検出用の像信号を生成するのに用いる領域と対応する領域を含むものとする。

カメラ制御部２１２は、カメラ本体２０内の各構成と情報をやり取りして制御を行う。カメラ本体２０内の処理だけでなく、カメラ操作部２１４からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録画像の確認等、ユーザが操作したカメラ機能を実行する。また、先述したようにレンズユニット１０内のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、撮影光学系の制御命令・制御情報を送ったり、レンズユニット内の情報を取得する。また、本実施形態の特徴的な部分としては、カメラ制御部２１２は、後述するレンズ再起動判定部２１３で用いる再起動判定用の閾値を設定する。詳細については後述する。

カメラ制御部２１２内にあるレンズ再起動判定部２１３は、フォーカスレンズ１０３を停止している状態から再度駆動（再起動）させるかどうかの判定を行う。カメラ制御部２１２で被写体に合焦したと判定した場合は、レンズユニット１０内のレンズ制御部１０６及びフォーカスレンズ駆動部１０５を介して、フォーカスレンズ１０３の駆動を停止する。その後、ＡＦ信号処理部２０４の情報を基に、レンズ再起動判定部２１３は、再度フォーカスレンズ１０３を駆動させるかどうかを判定する。レンズ再起動判定部２１３がフォーカスレンズ１０３を再起動させると判定した場合は、レンズユニット１０内のレンズ制御部１０６及びフォーカスレンズ駆動部１０５を介して、フォーカスレンズ１０３の駆動を再開する。

静止画撮影時には、いち早くピントを合わせるＡＦ制御が求められるが、動画撮影時には、フォーカシング動作による映像の見え方そのものが記録されるため、フォーカシング動作の品位が重要とされる。品位を高めるための制御の一つとして、常にフォーカスレンズを駆動し続けずに、被写体にピントが合った時点でフォーカスレンズを停止させ、その後、被写体が変わったりボケたと判断されるまでフォーカスレンズ駆動を再開させないように制御する。フォーカスレンズを停止させずに駆動し続けた場合、次のような問題がある。例えば、不用意に低コントラスト部のような測距精度の悪い被写体を測距した場合や、意図する被写体以外の被写体の横切りが発生した場合などに、不用意にフォーカシングしてボケてしまい動画の品位を悪くしてしまう。そのため、動画撮影時には、被写体に合焦したと判断した際には一度フォーカスレンズを停止し、被写体が変化したかを判定してフォーカシングを再開するように制御することで、無駄なフォーカシング動作を抑えて品位を高めることができる。

上記のように、フォーカスレンズの停止状態から駆動を再開させるにあたって、不用意なフォーカシング動作をさせないために、被写体状況（合焦状態）が変化したと確かに判断できてから再起動させるように制御するのが望ましい。例えば、デフォーカス量が深度以内であれば再起動はさせず、深度外のデフォーカス量を一定時間検出したら再起動させるという処理を行えば、合焦状態が変化したと判断することができる。

しかしながら、合焦状態が変化したからといって、フォーカシングを行いたくないような撮影シーンもある。例えば、測距エリアから一時的に被写体が出て再び戻るような場合は、ピントが合っていた被写体にピントを維持したいので再起動を行わないことが望ましい。一方で、フォーカスレンズを停止している状態からパンニングなどでシーンが変わった場合には、できるだけボケている期間を少なくしてピントを追従させたいため、いち早く再起動を行うことが望ましい。

本実施形態では、フォーカスレンズの停止状態から再起動するにあたって、カメラ制御部２１２（レンズ再起動判定部２１３）において、検出したＡＦ評価値信号とデフォーカス量に基づき、主被写体を捉えているのか、主被写体やシーンが変わったのか判断する。前者であれば、できるだけフォーカスレンズの停止状態を維持するために、再起動を制限するように制御し、後者であれば、ピントを追従させるために早く再起動を行うように制御する。なお、前者の場合でも、主被写体の状況が変化している場合があるので、再起動は行うように制御する。再起動判定に関する処理の詳細は、図１０乃至図１２を用いて後述する。

次に、本実施形態におけるカメラ本体２０の動作について、図を用いて説明する。図３は、カメラ本体２０の撮影処理の手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３で、カメラ制御部２１２は初期化処理を行う。ステップＳ３０１では、カメラ制御部２１２は、カメラの各種初期値設定を行う。ここでは、撮影処理を開始したとき、または撮影モードが変更されたときに、そのときのユーザ設定や撮影モード等の情報を基に初期値を設定する。ステップＳ３０２では、合焦停止フラグをオフにする。ステップＳ３０３では、サーチ駆動フラグをオフにして処理を終了する。

ステップＳ３０２で初期化する合焦停止フラグは、動画撮影中に合焦したと判定してフォーカスレンズ１０３を停止している場合はオンに、合焦しておらずフォーカスレンズ１０３を駆動している状態である場合はオフにする。合焦停止フラグのオン／オフを切り替えることで、現在フォーカスレンズ１０３を駆動している状態なのか、停止している状態なのかを判別する。

ステップＳ３０３で初期化するサーチ駆動フラグは、フォーカスレンズ１０３を駆動する際、撮像面位相差検出方式で検出したデフォーカス量が信頼できる場合にはオフに、信頼できない場合にはオンにする。デフォーカス量が信頼できる場合とは、デフォーカス量の精度およびデフォーカス方向が確かである場合、すなわち信頼性がある程度より高い状態である。サーチ駆動フラグがオンになると、デフォーカス量を用いずにフォーカスレンズ１０３を一定方向に駆動して合焦位置を探すサーチ駆動が行われる。

ステップＳ３０４では、カメラの撮影設定が動画撮影モードか、静止画撮影モードかの判定を行う。動画撮影モードである場合はステップＳ３０５へ、静止画撮影モードである場合はステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０５では動画撮影処理を行い、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０５の動画撮影処理の詳細については図４で後述する。一方、ステップＳ３０６では、静止画撮影処理を行いステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０６の静止画撮影処理の詳細については省略する。

ステップＳ３０７では、撮影処理が停止されたかどうかを判断し、停止されていない場合はステップＳ３０８へ進み、停止された場合は撮影処理を終了する。撮影処理が停止された場合とは、カメラの電源が切断されたときや、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われたときである。

ステップＳ３０８では、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されている場合はステップＳ３０１へ戻り、変更されていない場合はステップＳ３０４へ戻る。撮影モードが変更されていなければ現在の撮影モードの処理を継続して行い、撮影モードが変更された場合はステップＳ３０１〜Ｓ３０３で初期化処理を行った上で変更された撮影モードの処理を行う。

次に、図３のステップＳ３０５の動画撮影処理について、図４を用いて説明する。ステップＳ４０１からＳ４０４では、動画記録に関する制御を行う。

ステップＳ４０１では、カメラ制御部２１２は、動画記録スイッチがオンされているかどうかを判断する。オンされている場合はステップＳ４０２へ進み、オンされていない場合はステップＳ４０５へ進む。

ステップＳ４０２では、カメラ制御部２１２は、現在動画記録中かそうでないかを判断する。動画記録中でない場合はステップＳ４０３へ進み、動画記録を開始してステップＳ４０５へ進む。一方、動画記録中の場合はステップＳ４０４へ進み、動画記録を停止してステップＳ４０５へ進む。本実施形態においては、動画記録スイッチを押下することで動画の記録開始・停止を行うが、切り替えスイッチ等の他の方式によって記録開始・停止を行っても構わない。

ステップＳ４０５では、焦点検出処理を行う。ここでは、図１のカメラ制御部２１２及びＡＦ信号処理部２０４で行う撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス情報及び信頼性情報を取得する処理である。詳細は図５を用いて後述する。

ステップＳ４０６では、鮮鋭度情報の取得を行う。ここでは、ＡＦ評価値生成部２１６において、設定された測距領域の撮像信号から先鋭度情報（ＡＦ評価値）を取得する処理である。この処理に関しては、従来からの技術であるため、詳細は省略する。

ステップＳ４０７では、カメラ制御部２１２は、現在合焦停止中かどうかを判断する。合焦停止中でない場合はステップＳ４０８へ進み、合焦停止中である場合はステップＳ４０９へ進む。合焦停止中かどうかは、先述した合焦停止フラグのオン／オフによって判断する。ステップＳ４０８では、ＡＦ処理を実施し動画撮影処理を終了する。ステップＳ４０８は、ステップＳ４０５及びＳ４０６で検出した情報を基にＡＦ制御を行うもので、詳細は図７を用いて後述する。

ステップＳ４０９では、ＡＦ再起動判定を行い、動画撮影処理を終了する。ステップＳ４０９は、合焦停止中から被写体が変わったとして再度ＡＦ制御を開始するかどうかの判定を行う処理である。詳細は図６を用いて後述する。

次に、図４のステップＳ４０５の焦点検出処理について、図５を用いて説明する。まず、ステップＳ５０１では、カメラ制御部２１２は、任意に設定した測距範囲から一対の像信号を取得する。次に、ステップＳ５０２では、カメラ制御部２１２は、ステップＳ５０１で取得した一対の像信号から相関量を算出する。

続いて、ステップＳ５０３では、カメラ制御部２１２は、ステップＳ５０２で算出した相関量から相関変化量を算出する。そして、ステップＳ５０４では、カメラ制御部２１２は、ステップＳ５０３で算出した相関変化量からピントずれ量を算出する。

また、ステップＳ５０５では、カメラ制御部２１２は、ステップＳ５０４で算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性を算出する。これらの処理を測距範囲内に存在する測距領域の数だけ行う。そして、ステップＳ５０６では、カメラ制御部２１２は、測距領域毎にピントずれ量をデフォーカス量に変換する。最後に、ステップＳ５０７では、ＡＦに使用する測距領域を決定し、焦点検出処理を終了する。

次に、図１３から図１５を用いて、図５で説明した焦点検出処理を詳細に説明する。図１３は、焦点検出処理で取り扱う測距範囲を示す像信号を取得する領域の一例を表した図である。図１３（Ａ）は、画素アレイ１３０１上の測距範囲１３０２を示す図である。相関演算を行う為に必要な領域１３０４は、測距範囲１３０２および相関演算に必要なシフト領域１３０３を合わせた領域である。図１３（Ａ）中のｐ、ｑ、ｓ、ｔは、それぞれｘ軸方向の座標を表す。ここで、ｐからｑは領域１３０４を表し、ｓからｔは測距範囲１３０２を表す。

図１３（Ｂ）は、測距範囲１３０２を５つに分割した測距領域１３０５〜１３０９を示す図である。一例として、本実施形態では、この測距領域単位でピントずれ量を算出し、焦点検出を行う。また、分割した複数の測距領域の中から最も信頼できる領域の測距結果を選び、その領域で算出したピントずれ量をＡＦに用いる。なお、測距範囲の分割数は上記に限定されない。

図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）の測距領域１３０５〜１３０９を連結した仮の測距領域１３１０を示す図である。実施形態の一例として、このように測距領域を連結した領域から算出したピントずれ量をＡＦに用いても良い。測距領域の配置の仕方や大きさ等は、本実施形態に挙げた内容に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の形式であれば良い。

図１４は、図１３で設定した測距領域から取得した像信号を示す図である。ｓからｔが測距範囲を表し、ｐからｑがシフト量を踏まえた測距演算に必要な範囲を表す。また、ｘからｙは、分割した１つ分の測距領域を表す。

図１４（Ａ）は、シフト前の像信号を波形で表した図である。実線１４０１が像信号Ａ、破線１４０２が像信号Ｂを示している。領域１３０５から１３０９は、図１３の分割した各測距領域を表す。

図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のシフト前の像波形に対しプラス方向にシフトした図であり、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）のシフト前の像波形に対しマイナス方向にシフトした図である。相関量を算出する際には、それぞれ矢印の方向に像信号Ａ１４０１、像信号Ｂ１４０２を１ビットずつシフトする。

続いて、相関量ＣＯＲの算出法について説明する。まず、図１４（Ｂ）と（Ｃ）で説明した通り、像信号Ａと像信号Ｂを１ビットずつシフトしていき、そのときの像信号Ａと像信号Ｂの差の絶対値の和を算出する。ここで、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図１４中のｐ−ｓ、最大シフト数は図１４中のｑ−ｔである。また、ｘは測距領域の開始座標、ｙは測距領域の終了座標である。これらを用いて、以下の式（１）によって相関量ＣＯＲを算出することができる。

図１５（Ａ）は、相関量を波形で示した図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量を示す。相関量波形１５０１において、１５０２、１５０３は極値周辺を示している。この中でも相関量が小さい方ほど、Ａ像とＢ像の一致度が高いといえる。

続いて、相関変化量ΔＣＯＲの算出法について説明する。まず、図１５（Ａ）の相関量波形より、１シフト飛ばしの相関量の差から相関変化量を算出する。この時、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図１４中のｐ−ｓ、最大シフト数は図１４中のｑ−ｔである。これら用い、以下の式（２）によって相関変化量ΔＣＯＲを算出することができる。

図１５（Ｂ）は、相関変化量ΔＣＯＲを波形で示した図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。相関変化量波形１５０４において、１５０５、１５０６は相関変化量がプラスからマイナスになる周辺である。この１５０５より相関変化量が０となるときをゼロクロスと呼び、最もＡ像とＢ像の一致度が高く、そのときのシフト量がピントずれ量となる。

図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）の１５０５の部分を拡大したもので、１５０７は相関変化量波形１５０４の一部分である。図１５（Ｃ）を用いて、ピントずれ量ＰＲＤの算出法について説明する。まず、ピントずれ量は整数部分βと小数部分αに分けられる。小数部分αは、図１５（Ｃ）中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの相似の関係から、以下の式（３）によって算出することができる。

続いて小数部分βは、図１５（Ｃ）中より以下の式（４）によって算出することができる。

以上、αとβの和からピントずれ量ＰＲＤを算出することができる。

また、図１５（Ｂ）のように複数のゼロクロスが存在する場合は、ゼロクロスでの相関量変化の急峻性ｍａｘｄｅｒ（以下、急峻性と呼ぶ）が大きいところを第１のゼロクロスとする。この急峻性はＡＦのし易さを示す指標で、値が大きいほどＡＦし易い点であることを示す。急峻性は以下の式（５）によって算出する事ができる。

以上のように、ゼロクロスが複数存在する場合は、急峻性によって第１のゼロクロスを決定する。

続いて、ピントずれ量の信頼性の算出法について説明する。信頼性は、前記急峻性や、像信号Ａ、Ｂの２像の一致度ｆｎｃｌｖｌ（以下、２像一致度と呼ぶ）によって定義することができる。２像一致度はピントずれ量の精度を表す指標で、値が小さいほど精度が良い。

図１５（Ｄ）は、図１５（Ａ）の１５０２の部分を拡大したもので、１５０８が相関量波形１５０１の一部分である。２像一致度は以下の式（６）によって算出できる。

次に、図４のステップＳ４０８のＡＦ処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。ＡＦ処理は、合焦停止していない状態でのフォーカスレンズの駆動及び、合焦停止の判定を行う処理である。

ステップＳ７０１では、カメラ制御部２１２は、デフォーカス量が深度内であり、かつ図５のステップＳ５０５で算出した信頼性が所定のレベルより良い値を示しているかどうかを判断する。この条件に該当する場合はステップＳ７０２へ進み、そうでない場合はステップＳ７０３へ進む。本実施形態では、ステップＳ７０１で用いる閾値を深度の１倍としているが、必要に応じて大きく設定したり、小さく設定したりしても構わない。

ステップＳ７０２では、合焦停止フラグをオンにして処理を終了する。先述したように、被写体に合焦したと判断した場合は、フォーカスレンズを駆動している状態から停止している状態に移行した後、再度フォーカスレンズを駆動するか否か、図４のステップＳ４０９で再起動判定を行う。一方、ステップＳ７０３では、カメラ制御部２１２は、レンズ駆動速度や駆動方法を決定してレンズ駆動処理を行い、処理を終了する。

次に、図４のステップＳ４０９におけるＡＦ再起動判定処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。ＡＦ再起動判定処理は、合焦してフォーカスレンズを停止している状態から、再度フォーカスレンズを駆動するかどうかの判定をする処理である。本フローの処理は、特に記載がない限りカメラ制御部２１２（レンズ再起動判定部２１３）により実行される。

まず、ステップＳ６０１では、カメラ制御部２１２は、図５のステップＳ５０５で算出した信頼性が所定の閾値（所定のレベル）より良い値かどうかを判断する。良い値を示す場合はステップＳ６０２へ進み、悪い値を示す場合はステップＳ６０４へ進む。

ステップＳ６０２では、カメラ制御部２１２は、算出したデフォーカス量が深度の所定倍より小さいかどうかを判断する。深度の所定倍より小さい場合はステップＳ６０３へ進み、そうでない場合はステップＳ６０８へ進む。ステップＳ６０３では、ＡＦ再起動カウンタａおよびｂをリセットし、処理を終了する。

一方、ステップＳ６０４に進んだ場合、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動カウンタａをリセットする。ステップＳ６０５では、カメラ制御部２１２は、位相差検出結果に基づく合焦方向が前回と同じ方向か否かを判定する。同じ方向の場合はステップＳ６０６に進み、ＡＦ再起動カウンタｂを加算してステップＳ６１０に進む。同じ方向でない場合はステップＳ６０７に進み、ＡＦ再起動カウンタｂをリセットし、処理を終了する。ここで、ＡＦ再起動カウンタｂは、信頼性が悪い（検出された方向のみが利用できる）場合に、同じ合焦方向が検出された回数を示している。

一方、ステップＳ６０８では、位相差検出結果に基づく合焦方向が前回と同じ方向か否かを判定する。同じ方向の場合はステップＳ６０９に進み、同じ方向でない場合はステップＳ６１３に進む。

ステップＳ６１３では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動カウンタｂをリセットする。そして、ステップＳ６０９でＡＦ再起動カウンタａを加算し、ステップＳ６１０に進む。ここで、ＡＦ再起動カウンタａは、所定値以上（深度の所定倍以上）のデフォーカス量が検出された回数を示している。

上述したように、デフォーカス量が所定より大きい、または同じ合焦方向が連続して検出されている場合には、主被写体の状況が変化している可能性がある。そのため、ステップＳ６０６またはステップＳ６０９でＡＦ再起動カウンタを加算し、ＡＦを再起動する準備を行う。検出したデフォーカス量が所定より小さく、位相差検出結果の信頼性も高い状態を維持している場合は、継続してフォーカスレンズを停止させておくためにステップＳ６０３でＡＦ再起動カウンタをリセットする。

ここで、ステップＳ６０１で設定する信頼性の閾値は、例えば位相差検出結果から算出した距離が信頼できる値を設定する。ステップＳ６０１で信頼性が所定の閾値より悪い場合、デフォーカス量から算出した距離が信頼できず、合焦方向のみが利用可能である。また、ステップＳ６０２で設定するデフォーカス量の閾値は、主被写体が変わったときには再起動が行いやすく、主被写体が変わっていないときには再起動が不用意にかかりにくくするのを考慮してチューニングを行う。一例として、主被写体のボケが見えるようになる深度の１倍を設定する。

次に、ステップＳ６１０では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動閾値を設定する。ステップＳ６１０のＡＦ再起動閾値設定処理は本実施形態の特徴的な部分であり、後述するステップＳ６１１でＡＦ再起動カウンタを用いてＡＦ再起動判定を行う際の閾値を設定する。ＡＦ再起動閾値設定処理の詳細は、図１１のフローチャートを用いて後述する。

ステップＳ６１１に進み、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動カウンタａまたはｂがＡＦ再起動閾値以上かどうかを判断する。ＡＦ再起動閾値以上の場合はステップＳ６１２へ進み、ＡＦ再起動閾値未満の場合は処理を終了する。ステップＳ６１２では、合焦停止フラグをオフにしてＡＦ再起動を行い、フォーカスレンズ駆動を再開するようにして処理を終了する。

上述したステップＳ６１１では、ＡＦの再起動をするにあたって、ステップＳ６０６またはＳ６０９で加算したＡＦ再起動カウンタがステップＳ６１０で設定した閾値より大きいかどうかを判断する。このようにして、主被写体のピント面が変わったかどうかを一定時間の間確認するように制御する。また、本実施形態ではステップＳ６１０で設定するＡＦ再起動閾値を合焦度合いに応じて変更することで、再起動判定するための条件を変える。これにより、主被写体のピント面が変化していると判断できる場合は、早く再起動してピントを追従するように制御する。一方、ピント面が変化していない（合焦を維持している）場合は、再起動を制限するように制御することで、不用意にフォーカシングして品位の悪い挙動をしてしまうことを防ぐ。

次に、図６のステップＳ６１０におけるＡＦ再起動閾値設定処理について、図１１を用いて説明する。 ステップＳ１１０１では、図４のステップＳ４０６で取得した結果に基づく合焦度合いが閾値ＴＨ１より高いか否かを判定する。ＴＨ１よりも高い場合にはステップＳ１１０３へ進み、そうでない場合にはステップＳ１１０２へ進む。

次に、ステップＳ１１０２では、前述の合焦度合いが閾値ＴＨ２（＜ＴＨ１）より高いか否かを判定する。ＴＨ２よりも高い場合にはステップＳ１１０４へ進み、そうでない場合にはステップＳ１１０５へ進む。

なお、上記合焦度合いの一例として、本実施形態では、撮像信号から特定の周波数成分を抽出して生成したＡＦ評価値（ＴＥＰ）をコントラスト値（ＭＭＰ）で正規化することで算出される簡易合焦度を用いる。この簡易合焦度が低いほど、フォーカスレンズの位置が合焦位置から離れている可能性が高く、簡易合焦度が高いほど、合焦位置から近い可能性が高い。なお、合焦度合いの判定は上記簡易合焦度に限定されず、他の方法で算出された評価値などを用いて判定してもよい。

ステップＳ１１０３〜Ｓ１１０５において、それぞれ図１１に示すように、ＡＦ再起動閾値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２を設定する。ここで、ＡＦ再起動閾値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１は、上述したＡＦ再起動カウンタａの判定に用いられ、ＡＦ再起動閾値Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２は、上述したＡＦ再起動カウンタｂの判定に用いられる。なお、ＡＦ再起動閾値には以下の関係がある。
Ｘ１＞Ｙ１＞Ｚ１
Ｘ２＞Ｙ２＞Ｚ２
Ｘ１＜Ｘ２、Ｙ１＜Ｙ２、Ｚ１＜Ｚ２

上述の設定により、合焦している状態で深度の所定倍よりも大きいデフォーカス量が検出された場合は、直ちにフォーカスレンズを駆動せずに、出力されるデフォーカス量を所定期間監視することで、ＡＦの誤動作を軽減することができる。また、一方で、ボケている状態で深度の所定倍よりも大きいデフォーカス量が検出された場合は、速やかにフォーカスレンズを駆動してピントを合わせることができる。

ステップＳ１１０６では、設定したＡＦ再起動閾値を調整する処理を行い、本フローの処理を終了する。ステップＳ１１０６のＡＦ再起動閾値調整処理の詳細については、図１２を用いて後述する。

先述したように、動画撮影時のＡＦ制御において、被写体に合焦してフォーカスレンズを停止した後、被写体の変化（シーンの変化）があると判断した場合、素早くフォーカスレンズを再起動することで、違和感の少ないフォーカシングを行うことができる。一方で、被写体の変化（シーンの変化）がないと判断した場合、フォーカスレンズを停止させておくことで、違和感の少ないシーンを撮影することできる。

具体的な動作の一例について、図９を用いて説明する。図６のステップＳ６０１の判定により、検出したデフォーカス量の信頼性が所定より良い、つまり測距結果が使用できる場合、カメラ制御部２１２は、デフォーカス量が図９（Ａ）に示す「深度内」か「深度外」かを判断する。「深度内」の領域であれば、フォーカスレンズを駆動せず停止し続けるように制御する。これは、図６のステップＳ６０２でＹｅｓの場合に該当する。

検出したデフォーカス量が「深度外」であった場合、先述の合焦度合いに応じて再起動の条件を設定する。図９（Ｂ）では、合焦度合いに応じた再起動閾値を表で示している。図９（Ｂ）の表で、「合焦」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により「深度外」のデフォーカス量がＸ１＝１０回以上出力されたら、出力されたデフォーカス量を使用してフォーカスレンズを再起動する。被写体にピントが合っている状態では、閾値を大きく（１０回）設定することで、不要な再起動を防ぐようにする。そのため、デフォーカス結果のばらつきや被写体が測距領域に一時的に出入りすることによってデフォーカス量が「深度外」となっても、安定したフォーカス制御を行うことができる。

次に、合焦度合いが「小ボケ」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により「深度外」のデフォーカス量がＹ１＝５回以上出力されたら、出力されたデフォーカス量を使用してフォーカスレンズを再起動する。また、合焦度合いが「大ボケ」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により「深度外」のデフォーカス量がＺ１＝３回以上出力されたら、出力されたデフォーカス量を使用してフォーカスレンズを再起動する。

このように、合焦度合いが低い場合は、閾値を小さく設定することで、速やかにフォーカスレンズを再起動する。そのため、パンニングによって被写体やシーンが変わったり、新しい被写体が画面に入ってくることによってボケている場合でも、すぐにフォーカスレンズを再起動することができるので、応答性の良いフォーカス駆動をすることができる。
なお、上記の例において再起動する際に使用するデフォーカス量は、再起動条件成立時に出力された値でも良いし、過去のデフォーカス量の平均を用いる方法でも良い。

図６のステップＳ６０１の判定により、検出したデフォーカス量の信頼性が所定より悪い、つまり測距結果が使用できずに方向のみを使用できる場合も、信頼性が良い場合と同様に、合焦度合いに応じて再起動の条件を設定する。但し、信頼性が所定より悪い場合は、良い場合と比較して、位相差ＡＦ結果を使用して再起動する条件を厳しくする、すなわち再起動閾値を大きく設定する。

図９（Ｂ）の表において、方向のみ利用可能な場合に、「合焦」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により同一の方向がＸ２＝１２回以上出力されたら、出力された方向へフォーカスレンズを再起動する。次に、合焦状態が「小ボケ」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により同一の方向がＹ２＝８回以上出力されたら、出力された方向へフォーカスレンズを再起動する。また、合焦状態が「大ボケ」であると判断した場合、カメラ制御部２１２は、図４のステップＳ４０４の焦点検出処理により同一の方向がＺ２＝４回以上出力されたら、出力された方向へフォーカスレンズを再起動する。

なお上記の再起動閾値は、経験的に値を決定しているが、Ｘ１＞Ｙ１＞Ｚ１、Ｘ２＞Ｙ２＞Ｚ２の関係が成り立っていれば、上記の値に限定されない。

以上のように、本実施形態では、フォーカスレンズを再起動するための条件を合焦度合いに応じて変更する。合焦度合いが高い場合は、再起動閾値を大きく設定する。これにより、被写体が測距領域から一時的に抜けて再び戻った場合や、被写体のボケやブレが一瞬発生した場合などに、深度を超えるデフォーカス量が検出されても、不要な再起動が行われるのを防ぐことができる。そのため、画面内で被写体が移動したり別の被写体が一時的にフレームインしてきた場合や、被写体の前を別の被写体が通り過ぎた場合でも、安定的なフォーカス制御を行うことができる。なお、本実施形態において、再起動閾値を大きくすることは、再起動までの期間を長くすると換言することができる。

また、合焦度合いが低い場合は、再起動閾値を小さくする。これにより、画面全体がボケており被写体に合焦していないことがほぼ明らかな場合に、速やかに再起動を行うことができる。そのため、被写体がフレームアウトしたりパンニング等によりシーンが変更された場合に、すぐにフォーカス制御を行うことができる。なお、本実施形態において、再起動閾値を小さくすることは、再起動までの期間を短くすると換言することができる。

次に、図１１におけるステップＳ１１０６のＡＦ再起動閾値調整処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１２０１では、図５のステップＳ５０７で設定した測距領域の像高が所定より高いかどうかを判断する。所定より高い場合はステップＳ１２０３へ進み、そうでない場合はステップＳ１２０２へ進む。

ステップＳ１２０２では、取得した絞り値より、絞りが所定より小絞り側（開口が小さい）かどうかを判断する。小絞り側である場合はステップＳ１２０３へ進み、そうでない場合は処理を終了する。ステップＳ１２０３では、図１１のステップＳ１１０３〜Ｓ１１０５で設定したＡＦ再起動閾値が大きくなるようにゲインを掛け、処理を終了する。

撮像面位相差検出方式では、一般的に像高が高くなるほど像信号Ａ、Ｂを取得する瞳Ａ、Ｂに入射する光量差が大きくなり、瞳内の位置によって瞳強度が異なるという特性がある。そのため、像高が高い位置では像信号Ａ、Ｂ間のレベル差が顕著に表れ、像信号Ａ、Ｂの像一致度が低下してしまうことでデフォーカス検出精度が低下してしまう。

また、撮像面位相差検出方式では、像信号Ａ、Ｂの像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数が、絞り値に連動して大きくなっていくという特性がある。これは、絞りを絞るほど像信号Ａ、Ｂを結像する基線長が短くなってしまうためである。そのため、絞った状態では換算係数が膨大になってしまうために、少しの像ずれ量が大きなデフォーカス量に換算されてしまい、デフォーカス精度が悪化してしまう。

上述したように（１）測距領域の像高が高い場合、（２）絞りが小絞り側である場合は、デフォーカス検出精度が低下してしまい、検出するデフォーカス量のバラつきが大きくなってしまう。このような条件では、深度外のデフォーカス量を検出する機会が多くなるため、例えば合焦しているにも関わらず想定外にＡＦ再起動判定を行ってしまうことがある。そのため、不用意なフォーカシングがなされてしまうことでＡＦ制御の品位が悪くなってしまうという問題がある。

そこで、上述したような条件では、ＡＦ再起動閾値が大きくなるようにゲイン掛けを行うことで、再起動判定が行われにくくするようにする。これにより、想定外にＡＦ再起動判定が行なわれることによる不要なフォーカシング動作を抑え、ＡＦ制御の品位を高めることができる。

なお、本実施形態では絞り値によってＡＦ再起動閾値を変更したが、撮像面位相差方式の原理的には像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数が絞りを絞るほど大きくなることがそもそもの理由である。したがって、絞り値ではなくこの換算係数に応じてＡＦ再起動閾値を変更しても構わない。また、この換算係数が変動するパラメータが絞り値以外にも存在すれば、そのパラメータに応じてＡＦ再起動閾値を変更する構成でも構わない。

以上説明したように、本実施形態では、フォーカスレンズを停止した状態から再起動判定を行うにあたって、撮像信号に基づく合焦度合いに応じて、再起動の条件を変更する。合焦度合いが低ければ、シーンの切り替わりや被写体の変化があったと推定されるので、再起動しやすい条件に設定する。これにより、主被写体へのピントの追従を早くすることができるので、ボケを抑えてＡＦの品位を高めることができる。また、合焦度合いが高ければ、シーンが変わっておらず被写体を捉え続けていると推定されるので、再起動の条件が厳しくなるように設定する。これにより、主被写体以外の被写体へピントが移ることを抑え、主被写体にピントを留めておきやすくなり、ＡＦの品位を高めることができる。

なお、本実施形態では、デフォーカス量の測距回数によって再起動判定を行っているが、回数ではなく時間を用いて再起動判定を行うように制御してもよい。たとえば、深度外のデフォーカス量を検出した時点、あるいは信頼性が所定より悪くなった時点からの時間を計測し、ＡＦ再起動閾値として経過時間を設定するような制御である。

本実施形態によれば、撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御を行う際に、撮影条件に応じた適切なフォーカスレンズ再起動判定を行い、品位の良いフォーカシングを実現することができる。

（第二の実施形態）
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、第一の実施形態の特徴的な部分として説明したＡＦ再起動判定の方法を変更する。第一の実施形態では、ＡＦ再起動判定を行うにあたって、深度外のデフォーカス量を連続で所定回数検出した場合にＡＦ再起動を行った。一方、本実施形態では、各合焦状態においてフォーカスを再起動するデフォーカス量の閾値を変更する。

本実施形態におけるレンズユニット及びカメラ本体からなるレンズ交換式カメラの構成は、第一の実施形態で図１を基に説明した構成と同様なので説明を省略する。また第一の実施形態で図３、４、５、７、１２のフローチャートを用いて説明した処理は、本実施形態においても同様なので説明を省略する。

図４のステップＳ４０９における本実施形態のＡＦ再起動判定処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１００１において、カメラ制御部２１２は、図５のステップＳ５０５で算出した信頼性が所定の閾値より良い値かどうかを判断する。信頼性が良い値を示す場合はステップＳ１００２へ進み、悪い値を示す場合は処理を終了する。なお、ここでの所定の閾値は、図６のステップＳ６０１と同様に、デフォーカス量から算出した距離が信頼できる値を設定する。

ステップＳ１００２では、カメラ制御部２１２は、算出したデフォーカス量が深度内であるかどうかを判断する。深度内である場合は処理を終了し、深度外である場合はステップＳ１００３へ進む。

ステップＳ１００３では、ＡＦ再起動閾値設定処理を行い、ステップＳ１００４へ進む。ステップＳ１００３における本実施形態のＡＦ再起動閾値設定処理の詳細については後述する。

ステップＳ１００４では、検出したデフォーカス量がステップＳ１００３で設定したＡＦ再起動閾値以上であるか否かを判定する。ＡＦ再起動閾値未満であれば処理を終了する。一方、ＡＦ再起動閾値以上であればステップＳ１００５に移動し、合焦停止フラグをオフにしてＡＦ再起動を行い、フォーカスレンズ駆動を再開するようにして処理を終了する。

次に、図１６を用いて、図１０のステップＳ１００３におけるＡＦ再起動閾値設定処理について詳しく説明する。図１６におけるステップＳ１６０１、Ｓ１６０３、Ｓ１６０６の処理は、それぞれ図１１におけるステップＳ１１０１、Ｓ１１０２、Ｓ１１０６の処理と同様なので説明を省略する。

ステップＳ１６０２では、合焦度合いが「合焦」であると判断された場合であり、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動閾値（デフォーカス量）を「深度外３」に設定し、ステップＳ１６０６に進む。

また、ステップＳ１６０４では、合焦度合いが「小ボケ」であると判断された場合であり、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動閾値を「深度外２」に設定し、ステップＳ１６０６に進む。

また、ステップＳ１６０５では、合焦度合いが「大ボケ」であると判断された場合であり、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動閾値を「深度外１」に設定し、ステップＳ１６０６に進む。

ここで、図１６で設定われるＡＦ再起動閾値について、図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）は、ＡＦ再起動閾値としての「深度外１」「深度外２」「深度外３」の関係を示している。本実施形態で設定されるデフォーカス量の閾値について、以下の条件が成り立つ必要がある。
深度外３＞深度外２＞深度外１

すなわち、「合焦」時にはＡＦ再起動閾値を「深度外３」に設定することで、デフォーカス量が大きい場合だけフォーカスレンズを再起動するようにする。そのため、被写体に合焦しているときに出力されるデフォーカス量のばらつきによりフォーカス制御が不安定になるのを抑制することができる。一方、「大ボケ」時にはＡＦ再起動閾値を「深度外１」に設定することで、デフォーカス量が深度を超えていればフォーカスを再起動するようにする。そのため、「大ボケ」時には素早くピントを合わせるように制御を行うことができる。なお、各閾値は、主被写体が変わったときには再起動が行いやすく、主被写体が変わっていないときには再起動が不用意にかかりにくくするのを考慮してチューニングを行うこととする。

以上説明したように、本実施形態においても、フォーカスレンズを再起動するための条件を合焦度合いに応じて変更する。これにより、撮像面位相差検出方式を用いたＡＦ制御を行う際に、撮影条件に応じた適切なフォーカスレンズ再起動判定を行い、品位の良いフォーカシングを実現することができる。

（第三の実施形態）
以下、本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態では、第一の実施形態の特徴的な部分として説明したＡＦ再起動判定の方法を変更する。第一の実施形態では、ＡＦ再起動判定を行うにあたって、深度外のデフォーカス量を連続で所定回数検出した場合にＡＦ再起動を行った。一方、本実施形態では、所定測距回数の内、深度外のデフォーカス量（あるいは所定より悪い信頼性）を所定回数以上検出していればＡＦ再起動するように制御する。すなわち、深度外のデフォーカス量を連続で検出しなくても、ＡＦ再起動させる制御方法である。

本実施形態におけるレンズユニット及びカメラ本体からなるレンズ交換式カメラの構成は、第一の実施形態で図１を基に説明した構成と同様なので説明を省略する。また、第一の実施形態で図３、４、５、７、１１、１２のフローチャートを用いて説明したカメラ本体２０の動作は、本実施形態においても同様の処理を行うので説明を省略する。

図４のステップＳ４０９における本実施形態のＡＦ再起動判定処理について、図１８のフローチャートを用いて説明する。図１８のステップＳ１８０２、Ｓ１８０３、Ｓ１８０７、Ｓ１８０９の処理は、それぞれ第一の実施形態における図６のステップＳ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６１０、Ｓ６１２の処理と同様なので説明を省略する。本フローの処理は、特に記載がない限りカメラ制御部２１２（レンズ再起動判定部２１３）により実行される。

ステップＳ１８０１では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動判定フラグａとｂを左シフトしてステップＳ１８０２へ進む。ステップＳ１８０１の処理により、測距回数を参照することができる。

ステップＳ１８０２で信頼性が所定の閾値より良く、かつステップＳ１８０３でデフォーカス量が深度の所定倍より大きい場合、ステップＳ１８０４に進む。ステップＳ１８０４では、カメラ制御部２１２は、位相差検出結果に基づく合焦方向が前回と同じ方向か否かを判定する。同じ方向の場合はステップＳ１８０５に進み、同じ方向でない場合はステップＳ１８０６に進む。ステップＳ１８０５に進んだ場合、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動判定フラグｂの最下位ビットを立ててステップＳ１８０６に進む。ステップＳ１８０６では、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動判定フラグａの最下位ビットを立ててステップＳ１８０７へ進む。

一方、ステップＳ１８０２で信頼性が所定の閾値より悪い場合、ステップＳ１８１０に進む。ステップＳ１８１０では、カメラ制御部２１２は、位相差検出結果に基づく合焦方向が前回と同じ方向か否かを判定する。同じ方向の場合はステップＳ１８１１に進み、カメラ制御部２１２はＡＦ再起動判定フラグｂの最下位ビットを立ててステップＳ１８０７へ進む。同じ方向でない場合は処理を終了する。

ステップＳ１８０７でＡＦ再起動閾値を設定した後に進むステップＳ１８０８では、カメラ制御部２１２は、ＡＦ再起動判定フラグａまたはｂのビットがＡＦ再起動閾値の数以上立っているかどうかを判断する。なお、信頼性が良いがデフォーカス量が深度外の場合はＡＦ再起動判定フラグａを、信頼性が悪い場合はＡＦ再起動判定フラグｂを用いて判断することとする。ステップＳ１８０８の条件に該当する場合はステップＳ１８０９へ進み、該当しない場合は処理を終了する。

第一の実施形態では、ＡＦ再起動カウンタを用いてＡＦ再起動判定を行っていたが、本実施形態では、カウンタの代わりにＡＦ再起動判定フラグを用いる。ステップＳ１８０１において、検出したデフォーカス量や信頼性に関係なく、ＡＦ再起動判定が行われる毎にＡＦ再起動判定フラグを左シフトする。検出したデフォーカス量が所定より大きい、または前回と同じ方向が得られている場合に、それぞれステップＳ１８０５、Ｓ１８０６およびＳ１８１１でＡＦ再起動判定フラグの最下位ビットを立てる。このようにして、ＡＦ再起動判定フラグは、全ビット数のうち何ビット立っているかにより、過去所定回数の測距において検出したデフォーカス量が所定より大きかった（信頼性が悪かった）回数を知る為の指標として扱うことができる。なお、ＡＦ再起動判定フラグａおよびｂのビット数は、ステップＳ１８０８でＡＦ再起動判定をするためのデフォーカスを検出した回数に相当する。このビット数は、ステップＳ１８０７のＡＦ再起動閾値設定で設定し得るＡＦ再起動閾値よりも多く設定する必要がある。例えば、ＡＦ再起動判定フラグａを４ビット、ＡＦ再起動閾値を３回に設定した場合は、過去４回の測距中、所定より大きいデフォーカス量を検出した回数が３回以上であれば再起動を実行するように制御する。

本実施形態のＡＦ再起動判定方法は、第一の実施形態と比較して、連続で所定より大きいデフォーカス量を検出しなくてもＡＦ再起動を実行できるため、より再起動しやすい判定方法になる。本実施形態の判定方法の利点として、例えば低照度下で撮影する場合や被写体が低コントラストの場合のように、デフォーカス検出精度が低下する撮影条件である場合、再起動をより実行しやすくすることができる。第一の実施形態の手法では、誤判定を抑制することができるが、次のようなデメリットがある。すなわち、デフォーカス検出精度が低下する撮影条件では検出結果のバラつきが大きくなるので、例えば、「大ボケ」状態のような再起動を早く行いたい条件のとき、深度内のデフォーカス量が一時的に検出された場合に再起動の実行に時間がかかる。これに対して、本実施形態の手法であれば、所定より大きいデフォーカス量を連続で検出しなくてもＡＦ再起動できるため、再起動を実行したいシーンでより再起動しやすくなり、ＡＦ制御の品位を高めることができる。

なお、第一及び第二の実施形態のＡＦ再起動判定と、第三の実施形態のＡＦ再起動判定を併用して、ＡＦ再起動判定を行うようにしても良い。

（他の実施形態）
本発明の目的は以下のようにしても達成できる。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するための手順が記述されたソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムまたは装置に供給する。そしてそのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体および制御プログラムは本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどが挙げられる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等も用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行可能とすることにより、前述した各実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、以下の場合も含まれる。まず記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０ レンズユニット
２０ カメラ本体
１０３ フォーカスレンズ
１０５ フォーカスレンズ駆動部
１０６ レンズ制御部
２０１ 撮像素子
２０４ ＡＦ信号処理部
２１２ カメラ制御部
２１３ レンズ再起動判定部
２１６ ＡＦ評価値生成部

Claims (19)

1. フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して入射される光束を受光して光電変換する撮像手段と、
   前記撮影光学系の射出瞳領域の異なる領域を通過した光束から生成される一対の像信号の位相差を検出する第１の検出手段と、
   前記撮像手段から出力される信号からコントラスト情報を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを有し、
   前記フォーカスレンズが停止している状態において、前記制御手段は、前記第１の検出手段による検出結果が前記フォーカスレンズを再起動するための所定の条件を満たすか否かを判定し、前記コントラスト情報に応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 前記制御手段は、前記コントラスト情報に基づいて判定される合焦度合いに応じて、前記所定の条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
3. 前記制御手段は、前記合焦度合いが高いほど、前記フォーカスレンズの再起動を制限するように前記所定の条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
4. 前記制御手段は、前記第１の検出手段による検出結果に基づいてデフォーカス量を算出し、所定値以上の前記デフォーカス量が検出される回数または期間が第１の閾値に達した場合、前記フォーカスレンズを再起動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
5. 前記制御手段は、前記コントラスト情報に基づいて判定される合焦度合いが高いほど、前記第１の閾値を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の自動焦点調節装置。
6. 前記第１の検出手段による検出結果に基づいて同じ合焦方向が検出される回数または期間が第２の閾値に達した場合、前記制御手段は、前記フォーカスレンズを再起動することを特徴とする請求項４又は５に記載の自動焦点調節装置。
7. 前記第１の検出手段による検出結果の信頼性が所定のレベルより悪い場合、前記制御手段は、前記第２の閾値に基づいて前記フォーカスレンズの再起動を判定することを特徴とする請求項６に記載の自動焦点調節装置。
8. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値より大きいことを特徴とする請求項６又は７に記載の自動焦点調節装置。
9. 前記制御手段は、前記コントラスト情報に基づいて判定される合焦度合いが高いほど、前記第２の閾値を大きくすることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
10. 前記制御手段は、前記第１の検出手段による検出結果に基づいてデフォーカス量を算出し、第３の閾値以上の前記デフォーカス量が検出された場合、前記フォーカスレンズを再起動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
11. 前記制御手段は、前記コントラスト情報に基づいて判定される合焦度合いが高いほど、前記第３の閾値を大きくすることを特徴とする請求項１０に記載の自動焦点調節装置。
12. 前記第１の検出手段は、前記撮像手段から出力される一対の像信号の位相差を検出することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
13. 前記撮像手段は、１つのマイクロレンズ下に複数の光電変換素子を備え、当該複数の光電変換素子は、それぞれ前記撮影光学系の射出瞳領域の異なる領域を通過した光束を受光することを特徴とする請求項１２に記載の自動焦点調節装置。
14. 前記制御手段は、測距領域の位置に応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の自動焦点調節装置。
15. 前記制御手段は、前記撮影光学系に含まれる絞りの情報を取得可能であって、絞りの開口の大きさに応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
16. 前記制御手段は、絞りの開口が小さいほど、前記フォーカスレンズの再起動を制限するように前記所定の条件を変更することを特徴とする請求項１５に記載の自動焦点調節装置。
17. フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して入射される光束を受光して光電変換する撮像手段を有する自動焦点調節装置の制御方法であって、
    前記撮影光学系の射出瞳領域の異なる領域を通過した光束から生成される一対の像信号の位相差を検出する第１の検出ステップと、
    前記撮像手段から出力される信号からコントラスト情報を検出する第２の検出ステップと、
    前記第１の検出ステップおよび前記第２の検出ステップの少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを有し、
    前記フォーカスレンズが停止している状態において、前記制御ステップでは、前記第１の検出ステップによる検出結果が前記フォーカスレンズを再起動するための所定の条件を満たすか否かを判定し、前記コントラスト情報に応じて前記所定の条件を変更することを特徴とする自動焦点調節装置の制御方法。
18. 請求項１７に記載の自動焦点調節装置の制御方法をコンピュータに実行させるように構成されていることを特徴とする自動焦点調節装置の制御プログラム。
19. 請求項１８に記載の自動焦点調節装置の制御プログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。