焦点検出装置および撮像装置
【課題】被写体の輝度が低い場合でも、精度良く焦点検出することができる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段１６１ｄと、前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段１６３と、被写体に照明光を照射する照射手段１４０と、前記照射手段１４０により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段１７０と、前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段１７０と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【解決手段】光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段１６１ｄと、前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段１６３と、被写体に照明光を照射する照射手段１４０と、前記照射手段１４０により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段１７０と、前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段１７０と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦点検出エリアに対して得られるデフォーカス量に基づいて、複数の焦点検出エリアを複数のグループに分け、複数のグループの中から主要被写体に対応するグループを選択し、選択されたグループに属する複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、被写体に対する焦点状態を適切に検出するために、デフォーカス量の信頼性が高い焦点検出エリアのみをグループ分けの対象とするものであり、被写体の輝度が低い場合には、信頼性が高いデフォーカス量を得ることが困難となり、グループ分けの対象から多くの焦点検出エリアが除かれてしまい、結果として、被写体に対する焦点検出精度が不十分となる場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被写体の輝度が低い場合でも、精度良く焦点検出することができる焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係る焦点検出装置は、光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段（１６１ｄ）と、前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段（１６３）と、被写体に照明光を照射する照射手段（１４０）と、前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段（１７０）と、前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段（１７０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記第１分類手段（１７０）は、前記照明光の照射時の受光信号と非照射時の受光信号との差に応じて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類し、前記第２分類手段（１７０）は、前記複数グループのうち、前記差が大きいグループに属する焦点検出位置を、分類の対象とするように構成することができる。
【０００９】
［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記第１分類手段（１７０）は、前記照射手段（１４０）により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号、および前記複数の焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類するように構成することができる。
【００１０】
［４］上記焦点検出装置に係る発明において、第１の判定基準を用いて、前記焦点検出手段（１６３）により検出された焦点状態の信頼性の判定を行うとともに、前記第１の判定基準よりも信頼性ありと判定されやすい第２の判定基準を用いて、前記第２分類手段（１７０）により分類の対象とされた焦点検出位置に対する焦点状態の信頼性の判定を行う判定手段（１７０）を備えるように構成することができる。
【００１１】
［５］上記焦点検出装置に係る発明において、前記判定手段（１７０）は、前記照明光の種類に応じて、前記第２の判定基準を変更するように構成することができる。
【００１２】
［６］上記焦点検出装置に係る発明において、前記判定手段（１７０）は、前記光が均一な強度の光である場合には、前記光がコントラストを含む光である場合と比較して、前記第２の判定基準を、信頼性ありと判定されやすく設定するように構成することができる。
【００１３】
［７］上記焦点検出装置に係る発明において、前記焦点検出手段（１６３）は、前記第１分類手段（１７０）による分類結果に応じて、前記焦点状態を再検出するように構成することができる。
【００１４】
［８］上記焦点検出装置に係る発明において、前記複数の焦点検出位置のうち、所定以上の明るさを有する第１の位置を抽出する抽出手段（１７０）と、前記第１の位置を除く第２の位置に対応した前記受光手段の受光信号に基づいて、前記受光手段（１６１ｄ）の蓄積条件を決定する決定手段（１６２）と、を備え、前記焦点検出手段（１６３）は、前記決定手段で決定された蓄積条件で蓄積された受光信号に基づいて、前記再検出処理を行うように構成することができる。
【００１５】
［９］本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被写体の輝度が低い場合でも、精度良く焦点検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。
【図３】図３は、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を示す図である。
【図４】図４は、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアと焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄとの対応関係を説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、撮像光学系の撮影画面内で撮像された被写体の一場面例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す撮像光学系の撮影画面内で撮像された被写体と、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアとの対応関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係るデフォーカス量演算処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態に係る自動選択ＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る再蓄積判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下においては、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。
【００１９】
≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合される。
【００２１】
レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００２２】
フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。
【００２３】
このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。
【００２４】
上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。レンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２５】
フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば、その位置を求めることができる。
【００２６】
本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２７】
絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０を介したマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。なお、絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。
【００２８】
一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。
【００２９】
ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。
【００３０】
クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７に導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。
【００３１】
したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。
【００３２】
クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束（光軸Ｌ２）は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。
【００３３】
測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御に用いられる。
【００３４】
ＡＦ照明光発光部１４０は、測光センサ１３７の出力に基づいて、カメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。ＡＦ照明光発光部１４０により照射される照明光は、例えば、全体に均一の強度を有する照明光であってもよいし、所定のコントラストパターンを有する照明光であってもよく、その種類は特に限定されない。
【００３５】
操作部１５０は、例えば、シャッターレリーズボタン、およびカメラ１の各種動作モードを設定するためのモード設定スイッチなどを備えており、操作部１５０により、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で選択する自動選択ＡＦモードを選べるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３６】
焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
【００３７】
図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ１６１ｄは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換素子とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ１６１ｄに配列された各画素で受光することで、一対の像信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ１６１ｄで取得した一対の像信号の位相ずれを、後述する周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。
【００３８】
例えば、図２に示すように、被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。
【００３９】
なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗと比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。
【００４０】
すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号が、それぞれのラインセンサ１６１ｄの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサ１６１ｄの中心に対して像信号がずれ、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせることができる。
【００４１】
ここで、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を図３に示す。図３に示すように、撮影光学系の撮影画面５０内には複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、本実施形態において、焦点検出モジュール１６１には、各焦点検出エリアＡＦＰに対応して、後述するように、一対のラインセンサ１６１ｄが複数備えられており、これにより、各焦点検出エリアＡＦＰにおける像信号を取得できるようになっている。本実施形態では、図３にＡＦＰ１〜５１で示すように、５１点の焦点検出エリアＡＦＰが設けられ、それぞれの位置が撮像素子１１０の撮像範囲の所定位置に対応している。なお、焦点検出エリアＡＦＰの個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。
【００４２】
また、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアと、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄとの対応関係を図４に示す。図４に示すように、本実施形態では、ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１の合計１１個のラインセンサを備え、ラインセンサ１６１ｄ１がＡＦＰ１〜５に対応して設けられており、ラインセンサ１６１ｄ２がＡＦＰ６〜１０に対応して設けられており、同様に、ラインセンサ１６１ｄ３〜１６１ｄ１１がＡＦＰ１１〜５１にそれぞれ対応して設けられている。なお、各ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１はそれぞれ一対（２個）のラインセンサから構成されているが、図４においては、各ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１を構成する一対のラインセンサのうち一方のラインセンサのみを示している。さらに、図４に示すように、ラインセンサ１６１ｄ１０の各領域１６１ｄ１０ａ〜１６１ｄ１０ｃは、焦点検出エリアＡＦＰ４６〜４８に対応しており、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ａで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４７に対応する像信号として出力され、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ｂで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４６に対応する像信号として出力され、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ｃで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４８に対応する像信号として出力される。同様に、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ９、１６１ｄ１１における各領域（不図示）も、焦点検出エリアＡＦＰ１〜４５、４９〜５１にそれぞれ対応しており、各一対のラインセンサ１６１ｄ３〜１６１ｄ１１の各領域で受光した像信号が各焦点検出エリアＡＦＰ１〜４５、４９〜５１に対応する像信号として出力される。
【００４３】
図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御するものであり、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を各焦点検出エリアに対応させて読み出し、読み出した像信号をカメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へ出力する。
【００４４】
ここで、上述したように、焦点検出モジュール１６１の一対のラインセンサ１６１ｄは、それぞれ複数の焦点検出エリアＡＦＰに対応するように設けられており、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、各一対のラインセンサ１６１ｄごとにゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御する。すなわち、同じ一対のラインセンサ１６１ｄに対応する複数の焦点検出エリアに対応する複数の像信号が、同じ蓄積条件で得られるようになっている。例えば、図４に示す例において、ＡＦＰ４６〜４８は同じ一対のラインセンサ１６１ｄ１０に対応しているため、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、一対のラインセンサ１６１ｄ１０の蓄積条件を制御することで、ＡＦＰ４６〜４８に対応する像信号を同じ蓄積条件で得ることになる。なお、ゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御する方法は特に限定されないが、例えば、図４に示す例において、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、ラインセンサ１６１ｄ１０の各領域１６１ｄ１０ａ〜１６１ｄ１０ｃから得た像信号に基づいて、ＡＦＰ４６〜４８にそれぞれ対応する像信号の輝度を判断し、ＡＦＰ４６〜４８にそれぞれ対応する像信号の輝度うち最も高い像信号の輝度に応じて、このラインセンサ１６１ｄ１０のゲインおよび蓄積時間を制御する方法が挙げられる。
【００４５】
デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリアに対応した一対の像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。
【００４６】
レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。
【００４７】
レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ駆動モータ２３０を駆動し、フォーカスレンズ２１２の位置を調整する。
【００４８】
撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配置されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成することができる。撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。
【００４９】
カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像素子１１０から画像信号を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。この他にも、カメラ制御部１７０は、撮影画像情報の補正、レンズ鏡筒２００の焦点調節状態の検出、および絞り調節状態の検出など、カメラ１全体の制御を司る。
【００５０】
さらに、本実施形態において、カメラ制御部１７０は、測光センサ１３７からの出力に基づいて、ＡＦ照明光発光部１４０による焦点検出用の照明光の照射の制御を行う。また、カメラ制御部１７０は、後述するように、焦点検出用の照明光を照射している状態における像信号の輝度と焦点検出用の照明光を照射していない状態における像信号の輝度との差に基づく焦点検出エリアのグループ分け（１段目のグループ分け）や、焦点検出エリアのデフォーカス量に基づく焦点検出エリアのグループ分け（２段目のグループ分け）を行う。
【００５１】
次に、図５を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図５は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、オートフォーカスモードのうち、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で選択する自動選択ＡＦモードが選択されている場合を例示して説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ１０１で、カメラ制御部１７０により、電源がオンであり、かつ、オートフォーカスモードのうち自動選択ＡＦモードが選択されていることが確認された上で、ステップＳ１０２に進み、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われる。ラインセンサ１６１ｄで蓄電された信号情報は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、撮像光学系の撮影画面５０内に設定された各焦点検出エリアに対応して読み出され、カメラ制御部１７０に出力される。なお、本実施形態では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１ごとに、蓄積条件が制御される。すなわち、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１のそれぞれに対応する複数の焦点検出エリアに対応して得られた複数の像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件が制御される。
【００５３】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否か判断される。第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合はステップＳ１０４に進み、第１スイッチＳＷ１がオンではないと判断された場合はステップＳ１０１に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる蓄電と、蓄積された信号情報の出力とが、繰り返し行われる。
【００５４】
次に、ステップＳ１０４では、カメラ制御部１７０により、測光センサ１３７からの出力に基づいて、被写体の輝度値が所定値未満であるか否か判断される。被写体の輝度値が所定値未満であると判断された場合は、被写体の輝度が焦点状態を検出するために十分ではないと判断され、焦点検出用の照明光を照射するために、ステップＳ１０５に進み、一方、被写体の輝度が所定値以上であると判断された場合は、ステップＳ１１１に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５では、被写体の輝度が焦点状態を検出するために十分ではないと判断されているため、カメラ制御部１７０からＡＦ照明光発光部１４０に対し、焦点検出用の照明光を照射するよう制御信号が送出され、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光の照射が開始される。そして、続くステップＳ１０６では、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光が照射されている状態で、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われる。ラインセンサ１６１ｄで蓄電された信号情報は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、撮像光学系の撮影画面５０内に設定された各焦点検出エリアＡＦＰに対応して読み出され、カメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へと出力される。そして、ステップＳ１０７に進み、ＡＦ照明光発光部１４０による焦点検出用の照明光の照射が終了される。なお、ステップＳ１０６においては、焦点検出用の照明光が照射されている状態で得られた測光センサ１３７の出力に基づいて、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、ゲインや蓄積時間など蓄積条件が制御される。
【００５６】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部１７０により、後述するように、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた像信号の輝度と、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られた像信号の輝度とが比較される。そして、続くステップＳ１０９では、ステップＳ１０８の比較結果に基づいて、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに分類される（１段目のグループ分け）。ここで、ステップＳ１０９では、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアのうち、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧに分類され、焦点検出用の照明光の照射範囲に被写体が存在しない領域、すなわち背景に対応する焦点検出エリアが、背景領域グループＢＧに分類される。
【００５７】
具体的には、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０２において焦点検出用の照明光を照射していない状態（照明光非照射時）で得られた焦点検出エリアに対応する像信号と、ステップＳ１０６において焦点検出用の照明光を照射している状態（照明光照射時）で得られた焦点検出エリアに対応する像信号とに基づいて、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が、所定値Ｓ以上であるか否か判断される。そして、ステップＳ１０９において、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ以上である焦点検出エリアは、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアであると判断され、被写体領域グループＳＧに分類される。一方、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ未満である焦点検出エリアは、焦点検出用の照明光の照射範囲に被写体が存在せず、背景に対応する焦点検出エリアであると判断され、背景領域グループＢＧに分類される。
【００５８】
ここで、図６は、撮像光学系の撮影画面５０内で撮像された被写体の一場面例を示す図であり、図７は、図６に示す撮像光学系の撮影画面５０内で撮像された被写体と撮像光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアとの対応関係の一例を示す図である。なお、図６および図７においては、撮像光学系の撮影画面５０内に、第１被写体（人物）と第２被写体（樹木）が撮像された場面を例示している。例えば、図６および図７に示す例において、図６に示す第１被写体および第２被写体が、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する場合、ステップＳ１０５において焦点検出用の照射光の照射が開始されることで、図６に示す第１被写体および第２被写体が照射光により照射されることになる。そのため、図７に示すように、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ１，３，５，６，８，１０、および第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４については、ステップＳ１０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度と、ステップＳ１０６で得られた照明光照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ以上と判断され、被写体領域グループＳＧに分類されることになる。一方、第１被写体および第２被写体以外の領域、すなわち背景に対応する焦点検出エリアＡＦＰ２，７，９，１１，１３，１５〜２０，２６〜３１，３３，３５〜４３，４５〜５１については、照射光が照射可能な領域に被写体が存在せず、ステップＳ１０５において焦点検出用の照射光の照射が開始されても、得られる像信号の輝度は照明光の照射開始前後で変わらないため、ステップＳ１０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度と、ステップＳ１０６で得られた照明光照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ未満と判断され、背景領域グループＢＧに分類されることになる。
【００５９】
次に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で分類されたグループごとに、焦点検出エリアのデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算処理が行われる。以下において、図８を参照して、ステップＳ１１０のデフォーカス量演算処理について説明する。図８は、本実施形態に係るデフォーカス量演算処理を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップＳ２０１では、デフォーカス演算部１６３により、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアに対応して検出された一対の像信号に基づいて、位相差検出方式による像ズレ量が演算され、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量が算出される。
【００６１】
ここで、デフォーカス量演算処理（相関演算処理）の一例を簡単に説明する。
【００６２】
各焦点検出エリアに対応する一対のラインセンサ１６１ｄは、それぞれ複数の光電変換画素から構成されており、複数の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する。そして、この一対の出力信号列の内の、所定範囲のデータを相対的に所定のデータ分ｋずつシフトしながら相関演算を行う。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ａ（ｎ＋ｋ）−ｂ（ｎ）｜ …（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてａ（ｎ＋ｋ）、ｂ（ｎ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、ラインセンサ１６１ｄに配列された画素列の画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式（１）の演算結果においては、一対のデータの相関が高いシフト量ｋにおいて、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。
【００６３】
次に、以下の下記式（２）〜（５）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。なお、下記式に示すＣ（ｋｊ）は、上記式（１）で得られた相関量Ｃ（ｋ）のうち最も小さい値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ …（２）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜ …（３）
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ …（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝ …（５）
【００６４】
そして、デフォーカス量ｄｆは上記シフト量ｘから次式によって算出される。
ｄｆ＝Ｋｆ・ｘ …（６）
なお、上記式（６）において、Ｋｆはラインセンサ１６１ｄの光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数である。
【００６５】
このように得られたデフォーカス量は、カメラ制御部１７０に出力され、カメラ制御部１７０により、信頼性があるか否か判定される。デフォーカス量の信頼性の判定は、下記式（７）〜（９）に示す条件を満たすか否かで判定される。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ１ …（７）
ＳＬＯＰ＞Ｅ１ …（８）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ１ …（９）
上記式（７）〜（９）において、Ｃ１、Ｅ１、Ｇ１はそれぞれデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値である。一対の像信号の相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなる。したがって、極小値Ｃ（ｘ）が所定の判定基準値Ｃ１未満の場合は、算出されたデフォーカス量の信頼性は高いものと判定される。また、ＳＬＯＰはコントラストに比例した値となるため、ＳＬＯＰが所定の判定基準値Ｅ１よりも大きい場合は、被写体が高コントラストであり、算出されたデフォーカス量の信頼性が高いものと判定される。さらに、Ｃ（ｘ）を像信号のコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定の判定基準値Ｇ１未満の場合、算出されたデフォーカス量の信頼性が高いものと判定される。
【００６６】
なお、一対の像信号の相関度が低く、シフト範囲で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定される。
【００６７】
このように、ステップＳ２０１においては、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量が算出され、算出されたデフォーカス量の信頼性が判定される。なお、信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアは、後述するように、ステップＳ２０５において焦点検出エリアを再分類する際や、ステップＳ３０１において焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分類（２段目のグループ分け）する際に用いられることになる。
【００６８】
続くステップＳ２０２では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたか否か判断される。被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたと判断された場合は、ステップＳ２０３に進み、一方、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されていないと判断された場合は、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されるまで、デフォーカス量の算出が繰り返される。
【００６９】
次いで、ステップＳ２０３では、カメラ制御部１７０により、背景領域グループＢＧに属する各焦点検出エリアについて、ステップＳ２０１と同様に、デフォーカス量が算出されるとともに、算出されたデフォーカス量の信頼性が判定され、信頼性ありと判定されたデフォーカス量がカメラ制御部１７０に出力される。そして、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２と同様に、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたか否か判断される。そして、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたと判断された場合は、ステップＳ２０５に進み、一方、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されていないと判断された場合は、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されるまで、デフォーカス量の算出が繰り返される。なお、ステップＳ２０１およびステップＳ２０３は並行して行ってもよいし、ステップＳ２０３をステップＳ２０１よりも先に行ってもよい。
【００７０】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１およびステップＳ２０３で算出された各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧまたは背景領域グループＢＧに再分類される。焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアを、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに再分類する方法は特に限定されないが、例えば、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）に分類された複数の焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値を求めて、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）に属す売る焦点検出エリアのデフォーカス量と、算出されたデフォーカス量の平均値との差が所定値以上である場合に、この焦点検出エリアを、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）から背景領域グループＢＧ（または被写体領域グループＳＧ）に再分類する構成としてもよい。
【００７１】
これにより、例えば、撮影者による手ぶれなどにより、同一の焦点検出エリアに対応する像信号が、ステップＳ１０２における照明光非照射時に得られた像信号と、ステップＳ１０６における照明光照射時に得られた像信号とで、異なる被写体に対応するものとなった場合など、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差だけでは、焦点検出エリアを適切に分類できない場合であっても、各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧまたは背景領域グループＢＧに再分類することで、各焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに適切に分類することができる。
【００７２】
図５に戻り、ステップＳ１１２では、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを選択する自動選択ＡＦ処理が行われる。以下において、図９を参照して、ステップＳ１１２の自動選択ＡＦ処理について説明する。図９は、本実施形態に係る自動選択ＡＦ処理を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、ステップＳ３０１では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに対応する複数の焦点検出エリアが、これら焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、さらに複数のデフォーカス量グループに分類される（２段目のグループ分け）。また、本実施形態では、焦点検出エリアをデフォーカス量グループに適切に分類するため、デフォーカス量の信頼性を判定するための所定の判定基準値に基づいて信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアのみが、デフォーカス量グループに分類される。以下においては、焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分類する具体的な方法について、説明する。
【００７４】
すなわち、まず、カメラ制御部１７０は、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から、デフォーカス量の集合の分散ｖを下記式（１０）に従って、算出する。
ｖ＝Σ（Ｘｉ−Ｘａｖｅ）２／Ｎ …（１０）
上記式（１０）において、ＸａｖｅはＮ個のデフォーカス量の平均値であり、Σはｉ＝１〜Ｎの総和を表す。また、撮影画面５０内の５１個全ての焦点検出エリアＡＦＰで、デフォーカス量が検出されるとは限らず、焦点状態の検出が不能な焦点検出エリアがある場合や、デフォーカス量が得られても信頼性判定の結果、信頼性なしとされる場合もある。そのため、本実施形態では、デフォーカス量の集合の分散ｖを、これらを除いたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量に基づき、上記式（１０）に従って算出する。
【００７５】
次いで、Ｎ個のデフォーカス量の集合のバラツキ度合いを表す量としての標準偏差σを下記式（１１）に従って、算出する。
σ＝√（ｖ） …（１１）
【００７６】
そして、この集合のバラツキ度合いを表す標準偏差σを用いて、Ｎ個のデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をグループ分けするためのデフォーカス幅Ｈを下記式（１２）により決定する。
Ｈ＝α・σ …（１２）
上記式（１２）において、αは係数であり、通常は０．４〜０．６程度が適当である。
【００７７】
次いで、上記にて得られたグループ分け用のデフォーカス幅Ｈを用いて次の手順で、デフォーカス量のグループ分けが行われる。まず、デフォーカス量の検出されたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、値が小さい順、すなわち、至近側のデフォーカス量から順に並べる。そして、順に並べたデフォーカス量について、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈ以下である場合に、相前後するデフォーカス量は互いに同じデフォーカス量グループに属するものとし、その一方で、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈよりも大きい場合に、相前後するデフォーカス量は互いに別のデフォーカス量グループに属するものと判断する。
【００７８】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体（人物）までの撮影距離が短く、第２被写体（樹木）までの撮影距離が長い場合、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量を並べると、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）のデフォーカス量、次いで、第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）のデフォーカス量の順に並ぶことになる。この場合において、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）のデフォーカス量と、第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）のデフォーカス量との間の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈより大きくなり、第１被写体に対応する焦点検出エリア（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）と、第２被写体に対応する焦点検出エリア（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）とが異なるデフォーカス量グループに分類されることになる。
【００７９】
次いで、ステップＳ３０２では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ３０１でグループ分けされた複数のデフォーカス量グループのうちから、デフォーカス量グループの選択が行われる。デフォーカス量グループの選択方法としては、特に限定されず、周知の方法を適用することができるが、主要被写体を捕捉している可能性の高いデフォーカス量グループを選択するような方法が好ましく、たとえば、最も至近側のデフォーカス量グループを選択する方法や、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアＡＦＰを含むデフォーカス量グループを選択する方法などが挙げられる。
【００８０】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体（人物）までの撮影距離が短く、第２被写体（樹木）までの撮影距離が長い場合、第１被写体に対応するデフォーカス量グループおよび第２被写体に対応するデフォーカス量グループの中から、至近側のデフォーカス量グループである第１被写体に対応するデフォーカス量グループが、主要被写体を捕捉している可能性の高いデフォーカス量グループとして選択される。
【００８１】
ステップＳ３０３では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ３０２で選択されたデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアから、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択が行われる。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択方法としては、特に限定されないが、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアのうち、最も至近側にある焦点検出エリアを選択する方法や、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアのうち、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアを選択する方法などが挙げられる。
【００８２】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体に対応するデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアＡＦＰ１，３，５，６，８，１０のうち、撮影画像５０の中央部分に位置するＡＦＰ１が焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして決定される。
【００８３】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３において、被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアの中から焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否かの判定が行われる。焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定された場合には、図９に示す自動選択ＡＦ処理を終了し、図５に示すステップＳ１１３に進む。一方、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかった場合には、背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定するため、ステップＳ３０５に進む。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかった場合としては、たとえば、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについて焦点状態の検出が不能であった場合や、デフォーカス量が得られた焦点検出エリアがあった場合でも、信頼性判定の結果、信頼性なしとされた場合などが挙げられる。
【００８４】
ステップＳ３０５では、カメラ制御部１７０により、背景領域グループＢＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、これら背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアが、さらに複数のデフォーカス量グループに分類される（２段目のグループ分け）。なお、ステップＳ３０５において背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアを、デフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類する方法は、ステップＳ３０１において被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアを、デフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類する方法と同様の方法で行うことができる。
【００８５】
そして、ステップＳ３０６およびＳ３０７では、背景領域グループＢＧに対応する焦点検出エリアについて、ステップＳ３０２およびステップＳ３０３と同様に、デフォーカス量グループが選択され（ステップＳ３０６）、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが選択される（ステップＳ３０７）。これにより、図９に示す自動選択ＡＦ処理を終了し、図５に示すステップＳ１１３に進む。
【００８６】
ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２の自動選択ＡＦ処理において焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否か判定される。すなわち、図９に示すステップＳ３０３において被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定された場合、または、ステップＳ３０７において背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否か判定される。焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたと判定された場合はステップＳ１１４に進み、一方、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかったと判定された場合はステップＳ１１６に進む。
【００８７】
ステップＳ１１４では、レンズ駆動量演算部１６４により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄが演算され、算出されたレンズ駆動量Δｄがレンズ駆動制御部１６５へ出力される。
【００８８】
そして、ステップＳ１１５では、レンズ駆動制御部１６５により、ステップＳ１１４で算出されたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令が送出され、フォーカスレンズ２１２の駆動が行われる。
【００８９】
一方、ステップＳ１１３において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されていないと判定された場合、ステップＳ１１６に進み、スキャン動作が行われる。具体的には、レンズ駆動制御部２５０により、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へレンズ駆動信号の送出が行われ、これにより、フォーカスレンズ２１２を所定方向へ駆動させながら、各焦点検出エリアについてデフォーカス量の演算を行うことにより、焦点状態の探索が行われる。ステップＳ１１６のスキャン動作が終了すると、ステップＳ１１７に進み、合焦判定が行われる。
【００９０】
ステップＳ１１７では、カメラ制御部１７０により、合焦判定が行われる。例えば、本実施形態では、焦点調節用の焦点検出エリアのデフォーカス量が所定値以下となった場合に、合焦と判定される。合焦と判定された場合には、ステップＳ１１８に進み、一方、合焦と判定されなかった場合には、ステップＳ１０３に戻り、合焦するまで、上述した処理が繰り返される。
【００９１】
ステップＳ１１８では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否か判断される。第２スイッチＳＷ２がオンであると判断された場合はステップＳ１１９へ進み、撮像素子１１０により、画像の撮像が行われる。これにより、主要被写体に焦点の合った画像が撮像され、撮像された画像が、カメラ制御部１７０に送信されて所定の処理が施された後、画像データとして、図示しないメモリに記憶される。一方、ステップＳ１１８で、第２スイッチＳＷ２がオフであると判断された場合はステップＳ１０３に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、上述した処理が繰り返される。
【００９２】
本実施形態においては、被写体の輝度が低く、ステップＳ１０４で被写体の輝度値が所定値未満と判断された場合（ステップＳ１０４＝ＹＥＳ）には、上述したように、カメラ１が動作する。
一方、被写体の輝度が高く、ステップＳ１０４で被写体の輝度値が所定値以上と判断された場合（ステップＳ１０４＝ＮＯ）には、焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づく焦点検出エリアの分類（１段目のグループ分け）が行なわれず、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、全ての焦点検出エリアについて、上述したステップＳ２０１のデフォーカス量の演算方法と同様の方法でデフォーカス量が算出され、デフォーカス量の信頼性が判定される。そして、ステップＳ１１２では、全ての焦点検出エリアのうち信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアが、算出されたデフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類される。なお、第１実施形態においては、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合（ステップＳ２０１，Ｓ２０３）と、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合（ステップＳ１１１）とで、同じ判定基準値を用いて、デフォーカス量の信頼性の判定を行っている。
【００９３】
以上のように、本実施形態では、焦点検出用の照明光が照射されていない状態で得られた焦点検出エリアに対する像信号の輝度と、焦点検出用の照明光が照射されている状態で得られた焦点検出エリアに対する像信号の輝度との差に基づいて、各焦点検出エリアが、焦点検出用の照射光の照射範囲に存在する被写体に対応するエリアであるのか、それとも、焦点検出用の照射光の照射範囲に被写体が存在しない領域、すなわち背景に対応するエリアであるのかを判断し、各焦点検出エリアを、照射光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアからなる被写体領域グループＳＧと背景に対応する焦点検出エリアからなる背景領域グループＢＧとに分類する（１段目のグループ分け）。さらに、本実施形態では、被写体領域グループＳＧおよび背景領域グループＢＧの各グループごとに、複数の焦点検出エリアを、これら焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、さらに複数のデフォーカス量グループに分ける（２段目のグループ分け）。特に、被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分け（２段目のグループ分け）、複数のデフォーカスグループの中から主要な被写体を補足する可能性が高いデフォーカス量グループを選択し、このグループの中から焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定することで、被写体に対応する焦点検出エリアを適切にデフォーカス量グループの分類（２段目のグループ分け）の対象とすることができる。これにより、複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに適切に分類することができ、主要な被写体に対応するデフォーカス量グループを適切に選択することができるため、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを適切に決定することができる。そして、その結果、被写体に対する焦点状態の検出を適切に行うことができる。
【００９４】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、図１０に示すように、ステップＳ４１１およびステップＳ４１２において、再蓄積判定処理を行うこと以外は第１実施形態と同様である。以下において、図１０および図１１を参照して、第２実施形態に係る再蓄積判定処理について説明する。なお、図１０は第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート、図１１は第２実施形態に係る再蓄積判定処理を示すフローチャートである。
【００９５】
ステップＳ４０１〜ステップＳ４１０においては、第１実施形態のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０と同様に、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差に基づいて、各焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに分類され（１段目のグループ）、これら焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出される。そして、ステップＳ４１０においてデフォーカス量演算処理が行なわれた後、ステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１では、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更して像信号の蓄積を再度行うか否かを判定する再蓄積判定処理が行われる。以下、図１１を参照して、ステップＳ４１１の再蓄積判定処理について説明する。
【００９６】
まず、ステップＳ５０１では、この再蓄積判定処理が一度でも行われたか否か判断される。再蓄積判定処理が一度でも行われたと判断された場合は、ステップＳ５０６に進み、再蓄積不要と判定された後、図１１に示す再蓄積判定処理を終了し、図１０のステップＳ４１２に進む。一方、再蓄積判定処理が一度も行われていないと判断された場合は、ステップＳ５０２に進む。
【００９７】
ステップＳ５０２では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに少なくても１つの焦点検出エリアが分類されているか否か判断される。被写体領域グループＳＧに少なくても１つの焦点検出エリアが分類されていると判断された場合は、ステップＳ５０６に進み、再蓄積不要と判定された後、図１１の再蓄積判定処理を終了し、図１０に示すステップＳ４１２に進む。一方、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていないと判断された場合は、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更して像信号の蓄積を行うため、ステップＳ５０３に進む。
【００９８】
ステップＳ５０３では、ＡＦ照射光発光部１４０により、焦点検出用の照明光の照射が開始される。そして、続くステップＳ５０４では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件が変更される。以下において、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更する一例について説明する。
【００９９】
例えば、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、各焦点検出エリアについて、ステップＳ４０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度、およびステップＳ４０６で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上であるか否か判断される。照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度、および照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上である場合、この焦点検出エリアは、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアであると判断され、蓄積条件の対象となる焦点検出エリアから除かれる。すなわち、この焦点検出エリアを除く残りの焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づいて、蓄積条件が決定される。
【０１００】
例えば、図４に示す例において、一対のラインセンサ１６１ｄ１０に対応する焦点検出エリアＡＦＰ４６〜４８のうちＡＦＰ４７が光源などの高輝度な被写体に対応しており、ステップＳ４０２で得られた照明光非照射時のＡＦＰ４７に対応する像信号の輝度、およびステップＳ４０６で得られた照明光非照射時のＡＦＰ４７の輝度がともに所定値Ｌ以上である場合、ラインセンサ１６１ｄ１０の蓄積条件が、ＡＦＰ４７に対応する像信号の輝度に応じた蓄積条件から、このＡＦＰ４７を除いたＡＦＰ４６およびＡＦＰ４８に対応する像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じた蓄積条件に変更される。なお、ラインセンサ１６１ｄ１０以外の他のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ９、１６１ｄ１１についても、同様の方法で、蓄積条件が変更される。
【０１０１】
ステップＳ５０４において蓄積条件を変更した後は、ステップＳ５０５に進み、再蓄積必要と判定された後、図１１の再蓄積処理を終了し、図１０に示すステップＳ４１２に進む。
【０１０２】
ステップＳ４１２では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ４１１の再蓄積判定処理の判定結果に基づいて、再蓄積を行うか否か判断される。再蓄積必要と判断された場合は、ステップＳ４０６に戻り、変更された蓄積条件に従って、像信号の再蓄積が行われる。一方、再蓄積不要と判断された場合は、ステップＳ４１４に進み、第１実施形態と同様に、自動選択ＡＦ処理が行われる。なお、ステップＳ４１２で再蓄積必要と判断され、像信号の再蓄積を行った後においても、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていない場合は、ステップＳ４１４で自動選択ＡＦ処理を行わずに、ステップＳ４１８に進み、スキャン動作を行ってもよい。
【０１０３】
以上のように、第２実施形態では、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていない場合に、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度および照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上となる焦点検出エリアを除き、残った焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づいて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更し、変更した蓄積条件で像信号の再蓄積を行う。ここで、図４に示すように、各一対のラインセンサ１６１ｄは複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応しており、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、一対のラインセンサ１６１ｄに対応する複数の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を制御している。そのため、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアが存在する場合、この焦点検出エリアに対応するラインセンサ１６１ｄの蓄積条件は、この光源などの像信号の輝度に応じて制御されることとなり、他の焦点検出エリアにおける像信号を適切に検出することができなくなる場合がある。このような場合でも、第２実施形態によれば、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアを除いてラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を制御することで、焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに適切に分類することができ、結果として、被写体に対する焦点状態を適切に検出することができる。
【０１０４】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１に示すカメラ１において、図８に示すステップＳ２０１でデフォーカス量の信頼性を判定する際に、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を変更すること以外は第１実施形態と同様である。以下において、第３実施形態におけるデフォーカス量の信頼性を判定する具体的な方法について説明する。
【０１０５】
すなわち、上述したように、第１実施形態では、デフォーカス量の信頼性を判定する際（ステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ１１１）には、一律に、内挿された相関量の極小値であるＣ（ｘ）およびコントラストに比例する値であるＳＬＯＰが、所定の値である判定基準値Ｃ１，Ｅ１，Ｇ１との関係において、下記式（７）〜（９）の条件を満たすデフォーカス量を信頼性ありと判定している。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ１ …（７）
ＳＬＯＰ＞Ｅ１ …（８）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ１ …（９）
【０１０６】
これに対し、第３実施形態においては、ステップＳ２０１において、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた、被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定する場合には、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を信頼性ありと判定されやすい値に変更し、デフォーカス量の信頼性を判定する。
【０１０７】
具体的には、下記式（１３）〜（１５）に示すように、上記式（７）の判定基準値Ｃ１を判定基準値Ｃ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｃ２に変更し、上記式（８）の判定基準値Ｅ１を判定基準値Ｅ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｅ２に変更し、上記式（９）の判定基準値Ｇ１を判定基準値Ｇ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｇ２に変更する。そして、Ｃ（ｘ）およびＳＬＯＰが、これら判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２との関係で、下記式（１３）〜（１５）の条件を満たすデフォーカス量を信頼性ありと判定する。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ２ （但し、Ｃ１＜Ｃ２） …（１３）
ＳＬＯＰ＞Ｅ２ （但し、Ｅ１＞Ｅ２） …（１４）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ２ （但し、Ｇ１＜Ｇ２） …（１５）
【０１０８】
なお、上記式（１３）〜（１５）に示すデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２としては、予め決められた値を用いてもよいし、あるいは、焦点検出用の照明光の種類に応じて、判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を決定する構成としてもよい。焦点検出用の照明光の種類に応じて、判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を決定する構成としては、例えば、焦点検出用の照明光が所定のコントラストパターンを有する場合は、被写体に所定のコントラストが生成され、デフォーカス量を検出しやすくなるため、焦点検出用の照明光が均一の強度を有する場合と比較して、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を、信頼性ありと判定されやすい値に変更するよう構成してもよい。
【０１０９】
また、ステップＳ２０１に加え、ステップＳ２０３において背景領域グループＢＧに属する焦点検出エリアに対応するデフォーカス量の信頼性を判定する場合に、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を変更する構成としてもよい。この場合、例えば、ステップＳ２０３でデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ３，Ｅ３，Ｇ３を、ステップＳ１１１において焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ１，Ｅ１，Ｇ１よりも信頼性ありと判定されやすく、かつ、ステップＳ２０１において被写体領域グループＳＧに対応する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２よりも信頼性ありと判定されにくい値に変更する構成としてもよい。
【０１１０】
以上のように、本実施形態では、ステップＳ２０１においてＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた、被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定する場合には、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合と比べて、信頼性ありと判定されやすい判定基準値を用いて、デフォーカス量の信頼性を判定する。ここで、焦点検出用の照明光を照射した状態で得られたデフォーカス量、特に、照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量は、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量と比べて、ノイズの影響が低いため、信頼性ありと判定されやすい判定基準値を用いてデフォーカス量の信頼性を判定することで、デフォーカス量グループの分類の対象となるデフォーカス量の信頼性を担保しつつ、より多くの焦点検出エリアをデフォーカス量グループの分類の対象とすることができ、その結果、被写体に対する焦点状態を適切に検出することができる。
【０１１１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…カメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１４０…ＡＦ照明光発光部
１６１…焦点検出モジュール
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…レンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦点検出エリアに対して得られるデフォーカス量に基づいて、複数の焦点検出エリアを複数のグループに分け、複数のグループの中から主要被写体に対応するグループを選択し、選択されたグループに属する複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、被写体に対する焦点状態を適切に検出するために、デフォーカス量の信頼性が高い焦点検出エリアのみをグループ分けの対象とするものであり、被写体の輝度が低い場合には、信頼性が高いデフォーカス量を得ることが困難となり、グループ分けの対象から多くの焦点検出エリアが除かれてしまい、結果として、被写体に対する焦点検出精度が不十分となる場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被写体の輝度が低い場合でも、精度良く焦点検出することができる焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係る焦点検出装置は、光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段（１６１ｄ）と、前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段（１６３）と、被写体に照明光を照射する照射手段（１４０）と、前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段（１７０）と、前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段（１７０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記第１分類手段（１７０）は、前記照明光の照射時の受光信号と非照射時の受光信号との差に応じて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類し、前記第２分類手段（１７０）は、前記複数グループのうち、前記差が大きいグループに属する焦点検出位置を、分類の対象とするように構成することができる。
【０００９】
［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記第１分類手段（１７０）は、前記照射手段（１４０）により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号、および前記複数の焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類するように構成することができる。
【００１０】
［４］上記焦点検出装置に係る発明において、第１の判定基準を用いて、前記焦点検出手段（１６３）により検出された焦点状態の信頼性の判定を行うとともに、前記第１の判定基準よりも信頼性ありと判定されやすい第２の判定基準を用いて、前記第２分類手段（１７０）により分類の対象とされた焦点検出位置に対する焦点状態の信頼性の判定を行う判定手段（１７０）を備えるように構成することができる。
【００１１】
［５］上記焦点検出装置に係る発明において、前記判定手段（１７０）は、前記照明光の種類に応じて、前記第２の判定基準を変更するように構成することができる。
【００１２】
［６］上記焦点検出装置に係る発明において、前記判定手段（１７０）は、前記光が均一な強度の光である場合には、前記光がコントラストを含む光である場合と比較して、前記第２の判定基準を、信頼性ありと判定されやすく設定するように構成することができる。
【００１３】
［７］上記焦点検出装置に係る発明において、前記焦点検出手段（１６３）は、前記第１分類手段（１７０）による分類結果に応じて、前記焦点状態を再検出するように構成することができる。
【００１４】
［８］上記焦点検出装置に係る発明において、前記複数の焦点検出位置のうち、所定以上の明るさを有する第１の位置を抽出する抽出手段（１７０）と、前記第１の位置を除く第２の位置に対応した前記受光手段の受光信号に基づいて、前記受光手段（１６１ｄ）の蓄積条件を決定する決定手段（１６２）と、を備え、前記焦点検出手段（１６３）は、前記決定手段で決定された蓄積条件で蓄積された受光信号に基づいて、前記再検出処理を行うように構成することができる。
【００１５】
［９］本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被写体の輝度が低い場合でも、精度良く焦点検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。
【図３】図３は、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を示す図である。
【図４】図４は、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアと焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄとの対応関係を説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、撮像光学系の撮影画面内で撮像された被写体の一場面例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す撮像光学系の撮影画面内で撮像された被写体と、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアとの対応関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係るデフォーカス量演算処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態に係る自動選択ＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る再蓄積判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下においては、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。
【００１９】
≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合される。
【００２１】
レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００２２】
フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。
【００２３】
このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。
【００２４】
上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。レンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２５】
フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば、その位置を求めることができる。
【００２６】
本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２７】
絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０を介したマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。なお、絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。
【００２８】
一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。
【００２９】
ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。
【００３０】
クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７に導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。
【００３１】
したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。
【００３２】
クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束（光軸Ｌ２）は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。
【００３３】
測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御に用いられる。
【００３４】
ＡＦ照明光発光部１４０は、測光センサ１３７の出力に基づいて、カメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。ＡＦ照明光発光部１４０により照射される照明光は、例えば、全体に均一の強度を有する照明光であってもよいし、所定のコントラストパターンを有する照明光であってもよく、その種類は特に限定されない。
【００３５】
操作部１５０は、例えば、シャッターレリーズボタン、およびカメラ１の各種動作モードを設定するためのモード設定スイッチなどを備えており、操作部１５０により、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で選択する自動選択ＡＦモードを選べるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３６】
焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
【００３７】
図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ１６１ｄは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換素子とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ１６１ｄに配列された各画素で受光することで、一対の像信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ１６１ｄで取得した一対の像信号の位相ずれを、後述する周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。
【００３８】
例えば、図２に示すように、被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。
【００３９】
なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗと比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。
【００４０】
すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号が、それぞれのラインセンサ１６１ｄの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサ１６１ｄの中心に対して像信号がずれ、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせることができる。
【００４１】
ここで、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を図３に示す。図３に示すように、撮影光学系の撮影画面５０内には複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、本実施形態において、焦点検出モジュール１６１には、各焦点検出エリアＡＦＰに対応して、後述するように、一対のラインセンサ１６１ｄが複数備えられており、これにより、各焦点検出エリアＡＦＰにおける像信号を取得できるようになっている。本実施形態では、図３にＡＦＰ１〜５１で示すように、５１点の焦点検出エリアＡＦＰが設けられ、それぞれの位置が撮像素子１１０の撮像範囲の所定位置に対応している。なお、焦点検出エリアＡＦＰの個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。
【００４２】
また、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアと、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄとの対応関係を図４に示す。図４に示すように、本実施形態では、ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１の合計１１個のラインセンサを備え、ラインセンサ１６１ｄ１がＡＦＰ１〜５に対応して設けられており、ラインセンサ１６１ｄ２がＡＦＰ６〜１０に対応して設けられており、同様に、ラインセンサ１６１ｄ３〜１６１ｄ１１がＡＦＰ１１〜５１にそれぞれ対応して設けられている。なお、各ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１はそれぞれ一対（２個）のラインセンサから構成されているが、図４においては、各ラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１を構成する一対のラインセンサのうち一方のラインセンサのみを示している。さらに、図４に示すように、ラインセンサ１６１ｄ１０の各領域１６１ｄ１０ａ〜１６１ｄ１０ｃは、焦点検出エリアＡＦＰ４６〜４８に対応しており、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ａで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４７に対応する像信号として出力され、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ｂで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４６に対応する像信号として出力され、ラインセンサ１６１ｄ１０の領域１６１ｄ１０ｃで光束を受光して得られた像信号はＡＦＰ４８に対応する像信号として出力される。同様に、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ９、１６１ｄ１１における各領域（不図示）も、焦点検出エリアＡＦＰ１〜４５、４９〜５１にそれぞれ対応しており、各一対のラインセンサ１６１ｄ３〜１６１ｄ１１の各領域で受光した像信号が各焦点検出エリアＡＦＰ１〜４５、４９〜５１に対応する像信号として出力される。
【００４３】
図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御するものであり、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を各焦点検出エリアに対応させて読み出し、読み出した像信号をカメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へ出力する。
【００４４】
ここで、上述したように、焦点検出モジュール１６１の一対のラインセンサ１６１ｄは、それぞれ複数の焦点検出エリアＡＦＰに対応するように設けられており、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、各一対のラインセンサ１６１ｄごとにゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御する。すなわち、同じ一対のラインセンサ１６１ｄに対応する複数の焦点検出エリアに対応する複数の像信号が、同じ蓄積条件で得られるようになっている。例えば、図４に示す例において、ＡＦＰ４６〜４８は同じ一対のラインセンサ１６１ｄ１０に対応しているため、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、一対のラインセンサ１６１ｄ１０の蓄積条件を制御することで、ＡＦＰ４６〜４８に対応する像信号を同じ蓄積条件で得ることになる。なお、ゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御する方法は特に限定されないが、例えば、図４に示す例において、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、ラインセンサ１６１ｄ１０の各領域１６１ｄ１０ａ〜１６１ｄ１０ｃから得た像信号に基づいて、ＡＦＰ４６〜４８にそれぞれ対応する像信号の輝度を判断し、ＡＦＰ４６〜４８にそれぞれ対応する像信号の輝度うち最も高い像信号の輝度に応じて、このラインセンサ１６１ｄ１０のゲインおよび蓄積時間を制御する方法が挙げられる。
【００４５】
デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリアに対応した一対の像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。
【００４６】
レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。
【００４７】
レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ駆動モータ２３０を駆動し、フォーカスレンズ２１２の位置を調整する。
【００４８】
撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配置されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成することができる。撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。
【００４９】
カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像素子１１０から画像信号を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。この他にも、カメラ制御部１７０は、撮影画像情報の補正、レンズ鏡筒２００の焦点調節状態の検出、および絞り調節状態の検出など、カメラ１全体の制御を司る。
【００５０】
さらに、本実施形態において、カメラ制御部１７０は、測光センサ１３７からの出力に基づいて、ＡＦ照明光発光部１４０による焦点検出用の照明光の照射の制御を行う。また、カメラ制御部１７０は、後述するように、焦点検出用の照明光を照射している状態における像信号の輝度と焦点検出用の照明光を照射していない状態における像信号の輝度との差に基づく焦点検出エリアのグループ分け（１段目のグループ分け）や、焦点検出エリアのデフォーカス量に基づく焦点検出エリアのグループ分け（２段目のグループ分け）を行う。
【００５１】
次に、図５を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図５は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、オートフォーカスモードのうち、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で選択する自動選択ＡＦモードが選択されている場合を例示して説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ１０１で、カメラ制御部１７０により、電源がオンであり、かつ、オートフォーカスモードのうち自動選択ＡＦモードが選択されていることが確認された上で、ステップＳ１０２に進み、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われる。ラインセンサ１６１ｄで蓄電された信号情報は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、撮像光学系の撮影画面５０内に設定された各焦点検出エリアに対応して読み出され、カメラ制御部１７０に出力される。なお、本実施形態では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１ごとに、蓄積条件が制御される。すなわち、各一対のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ１１のそれぞれに対応する複数の焦点検出エリアに対応して得られた複数の像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件が制御される。
【００５３】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否か判断される。第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合はステップＳ１０４に進み、第１スイッチＳＷ１がオンではないと判断された場合はステップＳ１０１に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる蓄電と、蓄積された信号情報の出力とが、繰り返し行われる。
【００５４】
次に、ステップＳ１０４では、カメラ制御部１７０により、測光センサ１３７からの出力に基づいて、被写体の輝度値が所定値未満であるか否か判断される。被写体の輝度値が所定値未満であると判断された場合は、被写体の輝度が焦点状態を検出するために十分ではないと判断され、焦点検出用の照明光を照射するために、ステップＳ１０５に進み、一方、被写体の輝度が所定値以上であると判断された場合は、ステップＳ１１１に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５では、被写体の輝度が焦点状態を検出するために十分ではないと判断されているため、カメラ制御部１７０からＡＦ照明光発光部１４０に対し、焦点検出用の照明光を照射するよう制御信号が送出され、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光の照射が開始される。そして、続くステップＳ１０６では、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光が照射されている状態で、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われる。ラインセンサ１６１ｄで蓄電された信号情報は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、撮像光学系の撮影画面５０内に設定された各焦点検出エリアＡＦＰに対応して読み出され、カメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へと出力される。そして、ステップＳ１０７に進み、ＡＦ照明光発光部１４０による焦点検出用の照明光の照射が終了される。なお、ステップＳ１０６においては、焦点検出用の照明光が照射されている状態で得られた測光センサ１３７の出力に基づいて、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、ゲインや蓄積時間など蓄積条件が制御される。
【００５６】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部１７０により、後述するように、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた像信号の輝度と、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られた像信号の輝度とが比較される。そして、続くステップＳ１０９では、ステップＳ１０８の比較結果に基づいて、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに分類される（１段目のグループ分け）。ここで、ステップＳ１０９では、撮像光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアのうち、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧに分類され、焦点検出用の照明光の照射範囲に被写体が存在しない領域、すなわち背景に対応する焦点検出エリアが、背景領域グループＢＧに分類される。
【００５７】
具体的には、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０２において焦点検出用の照明光を照射していない状態（照明光非照射時）で得られた焦点検出エリアに対応する像信号と、ステップＳ１０６において焦点検出用の照明光を照射している状態（照明光照射時）で得られた焦点検出エリアに対応する像信号とに基づいて、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が、所定値Ｓ以上であるか否か判断される。そして、ステップＳ１０９において、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ以上である焦点検出エリアは、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアであると判断され、被写体領域グループＳＧに分類される。一方、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ未満である焦点検出エリアは、焦点検出用の照明光の照射範囲に被写体が存在せず、背景に対応する焦点検出エリアであると判断され、背景領域グループＢＧに分類される。
【００５８】
ここで、図６は、撮像光学系の撮影画面５０内で撮像された被写体の一場面例を示す図であり、図７は、図６に示す撮像光学系の撮影画面５０内で撮像された被写体と撮像光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアとの対応関係の一例を示す図である。なお、図６および図７においては、撮像光学系の撮影画面５０内に、第１被写体（人物）と第２被写体（樹木）が撮像された場面を例示している。例えば、図６および図７に示す例において、図６に示す第１被写体および第２被写体が、焦点検出用の照明光の照射範囲に存在する場合、ステップＳ１０５において焦点検出用の照射光の照射が開始されることで、図６に示す第１被写体および第２被写体が照射光により照射されることになる。そのため、図７に示すように、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ１，３，５，６，８，１０、および第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４については、ステップＳ１０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度と、ステップＳ１０６で得られた照明光照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ以上と判断され、被写体領域グループＳＧに分類されることになる。一方、第１被写体および第２被写体以外の領域、すなわち背景に対応する焦点検出エリアＡＦＰ２，７，９，１１，１３，１５〜２０，２６〜３１，３３，３５〜４３，４５〜５１については、照射光が照射可能な領域に被写体が存在せず、ステップＳ１０５において焦点検出用の照射光の照射が開始されても、得られる像信号の輝度は照明光の照射開始前後で変わらないため、ステップＳ１０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度と、ステップＳ１０６で得られた照明光照射時の焦点検出エリアＡＦＰに対応する像信号の輝度との差が所定値Ｓ未満と判断され、背景領域グループＢＧに分類されることになる。
【００５９】
次に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で分類されたグループごとに、焦点検出エリアのデフォーカス量を演算するデフォーカス量演算処理が行われる。以下において、図８を参照して、ステップＳ１１０のデフォーカス量演算処理について説明する。図８は、本実施形態に係るデフォーカス量演算処理を示すフローチャートである。
【００６０】
まず、ステップＳ２０１では、デフォーカス演算部１６３により、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアに対応して検出された一対の像信号に基づいて、位相差検出方式による像ズレ量が演算され、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量が算出される。
【００６１】
ここで、デフォーカス量演算処理（相関演算処理）の一例を簡単に説明する。
【００６２】
各焦点検出エリアに対応する一対のラインセンサ１６１ｄは、それぞれ複数の光電変換画素から構成されており、複数の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する。そして、この一対の出力信号列の内の、所定範囲のデータを相対的に所定のデータ分ｋずつシフトしながら相関演算を行う。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ａ（ｎ＋ｋ）−ｂ（ｎ）｜ …（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてａ（ｎ＋ｋ）、ｂ（ｎ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、ラインセンサ１６１ｄに配列された画素列の画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式（１）の演算結果においては、一対のデータの相関が高いシフト量ｋにおいて、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。
【００６３】
次に、以下の下記式（２）〜（５）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。なお、下記式に示すＣ（ｋｊ）は、上記式（１）で得られた相関量Ｃ（ｋ）のうち最も小さい値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ …（２）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜ …（３）
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ …（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝ …（５）
【００６４】
そして、デフォーカス量ｄｆは上記シフト量ｘから次式によって算出される。
ｄｆ＝Ｋｆ・ｘ …（６）
なお、上記式（６）において、Ｋｆはラインセンサ１６１ｄの光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数である。
【００６５】
このように得られたデフォーカス量は、カメラ制御部１７０に出力され、カメラ制御部１７０により、信頼性があるか否か判定される。デフォーカス量の信頼性の判定は、下記式（７）〜（９）に示す条件を満たすか否かで判定される。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ１ …（７）
ＳＬＯＰ＞Ｅ１ …（８）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ１ …（９）
上記式（７）〜（９）において、Ｃ１、Ｅ１、Ｇ１はそれぞれデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値である。一対の像信号の相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなる。したがって、極小値Ｃ（ｘ）が所定の判定基準値Ｃ１未満の場合は、算出されたデフォーカス量の信頼性は高いものと判定される。また、ＳＬＯＰはコントラストに比例した値となるため、ＳＬＯＰが所定の判定基準値Ｅ１よりも大きい場合は、被写体が高コントラストであり、算出されたデフォーカス量の信頼性が高いものと判定される。さらに、Ｃ（ｘ）を像信号のコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定の判定基準値Ｇ１未満の場合、算出されたデフォーカス量の信頼性が高いものと判定される。
【００６６】
なお、一対の像信号の相関度が低く、シフト範囲で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定される。
【００６７】
このように、ステップＳ２０１においては、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量が算出され、算出されたデフォーカス量の信頼性が判定される。なお、信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアは、後述するように、ステップＳ２０５において焦点検出エリアを再分類する際や、ステップＳ３０１において焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分類（２段目のグループ分け）する際に用いられることになる。
【００６８】
続くステップＳ２０２では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたか否か判断される。被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたと判断された場合は、ステップＳ２０３に進み、一方、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されていないと判断された場合は、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されるまで、デフォーカス量の算出が繰り返される。
【００６９】
次いで、ステップＳ２０３では、カメラ制御部１７０により、背景領域グループＢＧに属する各焦点検出エリアについて、ステップＳ２０１と同様に、デフォーカス量が算出されるとともに、算出されたデフォーカス量の信頼性が判定され、信頼性ありと判定されたデフォーカス量がカメラ制御部１７０に出力される。そして、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２と同様に、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたか否か判断される。そして、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されたと判断された場合は、ステップＳ２０５に進み、一方、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されていないと判断された場合は、背景領域グループＢＧに属する全ての焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出されるまで、デフォーカス量の算出が繰り返される。なお、ステップＳ２０１およびステップＳ２０３は並行して行ってもよいし、ステップＳ２０３をステップＳ２０１よりも先に行ってもよい。
【００７０】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１およびステップＳ２０３で算出された各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧまたは背景領域グループＢＧに再分類される。焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアを、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに再分類する方法は特に限定されないが、例えば、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）に分類された複数の焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値を求めて、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）に属す売る焦点検出エリアのデフォーカス量と、算出されたデフォーカス量の平均値との差が所定値以上である場合に、この焦点検出エリアを、被写体領域グループＳＧ（または背景領域グループＢＧ）から背景領域グループＢＧ（または被写体領域グループＳＧ）に再分類する構成としてもよい。
【００７１】
これにより、例えば、撮影者による手ぶれなどにより、同一の焦点検出エリアに対応する像信号が、ステップＳ１０２における照明光非照射時に得られた像信号と、ステップＳ１０６における照明光照射時に得られた像信号とで、異なる被写体に対応するものとなった場合など、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差だけでは、焦点検出エリアを適切に分類できない場合であっても、各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧまたは背景領域グループＢＧに再分類することで、各焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに適切に分類することができる。
【００７２】
図５に戻り、ステップＳ１１２では、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを選択する自動選択ＡＦ処理が行われる。以下において、図９を参照して、ステップＳ１１２の自動選択ＡＦ処理について説明する。図９は、本実施形態に係る自動選択ＡＦ処理を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、ステップＳ３０１では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに対応する複数の焦点検出エリアが、これら焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、さらに複数のデフォーカス量グループに分類される（２段目のグループ分け）。また、本実施形態では、焦点検出エリアをデフォーカス量グループに適切に分類するため、デフォーカス量の信頼性を判定するための所定の判定基準値に基づいて信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアのみが、デフォーカス量グループに分類される。以下においては、焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分類する具体的な方法について、説明する。
【００７４】
すなわち、まず、カメラ制御部１７０は、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から、デフォーカス量の集合の分散ｖを下記式（１０）に従って、算出する。
ｖ＝Σ（Ｘｉ−Ｘａｖｅ）２／Ｎ …（１０）
上記式（１０）において、ＸａｖｅはＮ個のデフォーカス量の平均値であり、Σはｉ＝１〜Ｎの総和を表す。また、撮影画面５０内の５１個全ての焦点検出エリアＡＦＰで、デフォーカス量が検出されるとは限らず、焦点状態の検出が不能な焦点検出エリアがある場合や、デフォーカス量が得られても信頼性判定の結果、信頼性なしとされる場合もある。そのため、本実施形態では、デフォーカス量の集合の分散ｖを、これらを除いたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量に基づき、上記式（１０）に従って算出する。
【００７５】
次いで、Ｎ個のデフォーカス量の集合のバラツキ度合いを表す量としての標準偏差σを下記式（１１）に従って、算出する。
σ＝√（ｖ） …（１１）
【００７６】
そして、この集合のバラツキ度合いを表す標準偏差σを用いて、Ｎ個のデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をグループ分けするためのデフォーカス幅Ｈを下記式（１２）により決定する。
Ｈ＝α・σ …（１２）
上記式（１２）において、αは係数であり、通常は０．４〜０．６程度が適当である。
【００７７】
次いで、上記にて得られたグループ分け用のデフォーカス幅Ｈを用いて次の手順で、デフォーカス量のグループ分けが行われる。まず、デフォーカス量の検出されたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、値が小さい順、すなわち、至近側のデフォーカス量から順に並べる。そして、順に並べたデフォーカス量について、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈ以下である場合に、相前後するデフォーカス量は互いに同じデフォーカス量グループに属するものとし、その一方で、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈよりも大きい場合に、相前後するデフォーカス量は互いに別のデフォーカス量グループに属するものと判断する。
【００７８】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体（人物）までの撮影距離が短く、第２被写体（樹木）までの撮影距離が長い場合、被写体領域グループＳＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量を並べると、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）のデフォーカス量、次いで、第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）のデフォーカス量の順に並ぶことになる。この場合において、第１被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）のデフォーカス量と、第２被写体に対応する焦点検出エリアＡＦＰ（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）のデフォーカス量との間の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈより大きくなり、第１被写体に対応する焦点検出エリア（ＡＦＰ１，３，５，６，８，１０）と、第２被写体に対応する焦点検出エリア（ＡＦＰ４，１２，１４，２１〜２５，３２，３４，４４）とが異なるデフォーカス量グループに分類されることになる。
【００７９】
次いで、ステップＳ３０２では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ３０１でグループ分けされた複数のデフォーカス量グループのうちから、デフォーカス量グループの選択が行われる。デフォーカス量グループの選択方法としては、特に限定されず、周知の方法を適用することができるが、主要被写体を捕捉している可能性の高いデフォーカス量グループを選択するような方法が好ましく、たとえば、最も至近側のデフォーカス量グループを選択する方法や、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアＡＦＰを含むデフォーカス量グループを選択する方法などが挙げられる。
【００８０】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体（人物）までの撮影距離が短く、第２被写体（樹木）までの撮影距離が長い場合、第１被写体に対応するデフォーカス量グループおよび第２被写体に対応するデフォーカス量グループの中から、至近側のデフォーカス量グループである第１被写体に対応するデフォーカス量グループが、主要被写体を捕捉している可能性の高いデフォーカス量グループとして選択される。
【００８１】
ステップＳ３０３では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ３０２で選択されたデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアから、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択が行われる。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択方法としては、特に限定されないが、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアのうち、最も至近側にある焦点検出エリアを選択する方法や、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアのうち、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアを選択する方法などが挙げられる。
【００８２】
例えば、図６および図７に示す例において、第１被写体に対応するデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアＡＦＰ１，３，５，６，８，１０のうち、撮影画像５０の中央部分に位置するＡＦＰ１が焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして決定される。
【００８３】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３において、被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアの中から焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否かの判定が行われる。焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定された場合には、図９に示す自動選択ＡＦ処理を終了し、図５に示すステップＳ１１３に進む。一方、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかった場合には、背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定するため、ステップＳ３０５に進む。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかった場合としては、たとえば、被写体領域グループＳＧに属する全ての焦点検出エリアについて焦点状態の検出が不能であった場合や、デフォーカス量が得られた焦点検出エリアがあった場合でも、信頼性判定の結果、信頼性なしとされた場合などが挙げられる。
【００８４】
ステップＳ３０５では、カメラ制御部１７０により、背景領域グループＢＧに属する各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、これら背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアが、さらに複数のデフォーカス量グループに分類される（２段目のグループ分け）。なお、ステップＳ３０５において背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアを、デフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類する方法は、ステップＳ３０１において被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアを、デフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類する方法と同様の方法で行うことができる。
【００８５】
そして、ステップＳ３０６およびＳ３０７では、背景領域グループＢＧに対応する焦点検出エリアについて、ステップＳ３０２およびステップＳ３０３と同様に、デフォーカス量グループが選択され（ステップＳ３０６）、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが選択される（ステップＳ３０７）。これにより、図９に示す自動選択ＡＦ処理を終了し、図５に示すステップＳ１１３に進む。
【００８６】
ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２の自動選択ＡＦ処理において焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否か判定される。すなわち、図９に示すステップＳ３０３において被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定された場合、または、ステップＳ３０７において背景領域グループＢＧに属する複数の焦点検出エリアのうち焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたか否か判定される。焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されたと判定された場合はステップＳ１１４に進み、一方、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかったと判定された場合はステップＳ１１６に進む。
【００８７】
ステップＳ１１４では、レンズ駆動量演算部１６４により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄが演算され、算出されたレンズ駆動量Δｄがレンズ駆動制御部１６５へ出力される。
【００８８】
そして、ステップＳ１１５では、レンズ駆動制御部１６５により、ステップＳ１１４で算出されたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令が送出され、フォーカスレンズ２１２の駆動が行われる。
【００８９】
一方、ステップＳ１１３において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されていないと判定された場合、ステップＳ１１６に進み、スキャン動作が行われる。具体的には、レンズ駆動制御部２５０により、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へレンズ駆動信号の送出が行われ、これにより、フォーカスレンズ２１２を所定方向へ駆動させながら、各焦点検出エリアについてデフォーカス量の演算を行うことにより、焦点状態の探索が行われる。ステップＳ１１６のスキャン動作が終了すると、ステップＳ１１７に進み、合焦判定が行われる。
【００９０】
ステップＳ１１７では、カメラ制御部１７０により、合焦判定が行われる。例えば、本実施形態では、焦点調節用の焦点検出エリアのデフォーカス量が所定値以下となった場合に、合焦と判定される。合焦と判定された場合には、ステップＳ１１８に進み、一方、合焦と判定されなかった場合には、ステップＳ１０３に戻り、合焦するまで、上述した処理が繰り返される。
【００９１】
ステップＳ１１８では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否か判断される。第２スイッチＳＷ２がオンであると判断された場合はステップＳ１１９へ進み、撮像素子１１０により、画像の撮像が行われる。これにより、主要被写体に焦点の合った画像が撮像され、撮像された画像が、カメラ制御部１７０に送信されて所定の処理が施された後、画像データとして、図示しないメモリに記憶される。一方、ステップＳ１１８で、第２スイッチＳＷ２がオフであると判断された場合はステップＳ１０３に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、上述した処理が繰り返される。
【００９２】
本実施形態においては、被写体の輝度が低く、ステップＳ１０４で被写体の輝度値が所定値未満と判断された場合（ステップＳ１０４＝ＹＥＳ）には、上述したように、カメラ１が動作する。
一方、被写体の輝度が高く、ステップＳ１０４で被写体の輝度値が所定値以上と判断された場合（ステップＳ１０４＝ＮＯ）には、焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づく焦点検出エリアの分類（１段目のグループ分け）が行なわれず、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、全ての焦点検出エリアについて、上述したステップＳ２０１のデフォーカス量の演算方法と同様の方法でデフォーカス量が算出され、デフォーカス量の信頼性が判定される。そして、ステップＳ１１２では、全ての焦点検出エリアのうち信頼性ありと判定されたデフォーカス量に対応する焦点検出エリアが、算出されたデフォーカス量に基づいて、複数のデフォーカス量グループに分類される。なお、第１実施形態においては、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合（ステップＳ２０１，Ｓ２０３）と、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合（ステップＳ１１１）とで、同じ判定基準値を用いて、デフォーカス量の信頼性の判定を行っている。
【００９３】
以上のように、本実施形態では、焦点検出用の照明光が照射されていない状態で得られた焦点検出エリアに対する像信号の輝度と、焦点検出用の照明光が照射されている状態で得られた焦点検出エリアに対する像信号の輝度との差に基づいて、各焦点検出エリアが、焦点検出用の照射光の照射範囲に存在する被写体に対応するエリアであるのか、それとも、焦点検出用の照射光の照射範囲に被写体が存在しない領域、すなわち背景に対応するエリアであるのかを判断し、各焦点検出エリアを、照射光の照射範囲に存在する被写体に対応する焦点検出エリアからなる被写体領域グループＳＧと背景に対応する焦点検出エリアからなる背景領域グループＢＧとに分類する（１段目のグループ分け）。さらに、本実施形態では、被写体領域グループＳＧおよび背景領域グループＢＧの各グループごとに、複数の焦点検出エリアを、これら焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、さらに複数のデフォーカス量グループに分ける（２段目のグループ分け）。特に、被写体領域グループＳＧに属する複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに分け（２段目のグループ分け）、複数のデフォーカスグループの中から主要な被写体を補足する可能性が高いデフォーカス量グループを選択し、このグループの中から焦点調節に用いるための焦点検出エリアを決定することで、被写体に対応する焦点検出エリアを適切にデフォーカス量グループの分類（２段目のグループ分け）の対象とすることができる。これにより、複数の焦点検出エリアを複数のデフォーカス量グループに適切に分類することができ、主要な被写体に対応するデフォーカス量グループを適切に選択することができるため、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを適切に決定することができる。そして、その結果、被写体に対する焦点状態の検出を適切に行うことができる。
【００９４】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、図１０に示すように、ステップＳ４１１およびステップＳ４１２において、再蓄積判定処理を行うこと以外は第１実施形態と同様である。以下において、図１０および図１１を参照して、第２実施形態に係る再蓄積判定処理について説明する。なお、図１０は第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート、図１１は第２実施形態に係る再蓄積判定処理を示すフローチャートである。
【００９５】
ステップＳ４０１〜ステップＳ４１０においては、第１実施形態のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０と同様に、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度と照明光照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度との差に基づいて、各焦点検出エリアが、被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに分類され（１段目のグループ）、これら焦点検出エリアについてデフォーカス量が算出される。そして、ステップＳ４１０においてデフォーカス量演算処理が行なわれた後、ステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１では、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更して像信号の蓄積を再度行うか否かを判定する再蓄積判定処理が行われる。以下、図１１を参照して、ステップＳ４１１の再蓄積判定処理について説明する。
【００９６】
まず、ステップＳ５０１では、この再蓄積判定処理が一度でも行われたか否か判断される。再蓄積判定処理が一度でも行われたと判断された場合は、ステップＳ５０６に進み、再蓄積不要と判定された後、図１１に示す再蓄積判定処理を終了し、図１０のステップＳ４１２に進む。一方、再蓄積判定処理が一度も行われていないと判断された場合は、ステップＳ５０２に進む。
【００９７】
ステップＳ５０２では、カメラ制御部１７０により、被写体領域グループＳＧに少なくても１つの焦点検出エリアが分類されているか否か判断される。被写体領域グループＳＧに少なくても１つの焦点検出エリアが分類されていると判断された場合は、ステップＳ５０６に進み、再蓄積不要と判定された後、図１１の再蓄積判定処理を終了し、図１０に示すステップＳ４１２に進む。一方、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていないと判断された場合は、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更して像信号の蓄積を行うため、ステップＳ５０３に進む。
【００９８】
ステップＳ５０３では、ＡＦ照射光発光部１４０により、焦点検出用の照明光の照射が開始される。そして、続くステップＳ５０４では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件が変更される。以下において、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更する一例について説明する。
【００９９】
例えば、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、各焦点検出エリアについて、ステップＳ４０２で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度、およびステップＳ４０６で得られた照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上であるか否か判断される。照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度、および照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上である場合、この焦点検出エリアは、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアであると判断され、蓄積条件の対象となる焦点検出エリアから除かれる。すなわち、この焦点検出エリアを除く残りの焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づいて、蓄積条件が決定される。
【０１００】
例えば、図４に示す例において、一対のラインセンサ１６１ｄ１０に対応する焦点検出エリアＡＦＰ４６〜４８のうちＡＦＰ４７が光源などの高輝度な被写体に対応しており、ステップＳ４０２で得られた照明光非照射時のＡＦＰ４７に対応する像信号の輝度、およびステップＳ４０６で得られた照明光非照射時のＡＦＰ４７の輝度がともに所定値Ｌ以上である場合、ラインセンサ１６１ｄ１０の蓄積条件が、ＡＦＰ４７に対応する像信号の輝度に応じた蓄積条件から、このＡＦＰ４７を除いたＡＦＰ４６およびＡＦＰ４８に対応する像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じた蓄積条件に変更される。なお、ラインセンサ１６１ｄ１０以外の他のラインセンサ１６１ｄ１〜１６１ｄ９、１６１ｄ１１についても、同様の方法で、蓄積条件が変更される。
【０１０１】
ステップＳ５０４において蓄積条件を変更した後は、ステップＳ５０５に進み、再蓄積必要と判定された後、図１１の再蓄積処理を終了し、図１０に示すステップＳ４１２に進む。
【０１０２】
ステップＳ４１２では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ４１１の再蓄積判定処理の判定結果に基づいて、再蓄積を行うか否か判断される。再蓄積必要と判断された場合は、ステップＳ４０６に戻り、変更された蓄積条件に従って、像信号の再蓄積が行われる。一方、再蓄積不要と判断された場合は、ステップＳ４１４に進み、第１実施形態と同様に、自動選択ＡＦ処理が行われる。なお、ステップＳ４１２で再蓄積必要と判断され、像信号の再蓄積を行った後においても、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていない場合は、ステップＳ４１４で自動選択ＡＦ処理を行わずに、ステップＳ４１８に進み、スキャン動作を行ってもよい。
【０１０３】
以上のように、第２実施形態では、被写体領域グループＳＧに焦点検出エリアが分類されていない場合に、照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度および照明光非照射時の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度がともに所定値Ｌ以上となる焦点検出エリアを除き、残った焦点検出エリアに対応する像信号の輝度に基づいて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を変更し、変更した蓄積条件で像信号の再蓄積を行う。ここで、図４に示すように、各一対のラインセンサ１６１ｄは複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応しており、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、一対のラインセンサ１６１ｄに対応する複数の焦点検出エリアに対応する像信号の輝度のうち、最も高い像信号の輝度に応じて、ラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を制御している。そのため、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアが存在する場合、この焦点検出エリアに対応するラインセンサ１６１ｄの蓄積条件は、この光源などの像信号の輝度に応じて制御されることとなり、他の焦点検出エリアにおける像信号を適切に検出することができなくなる場合がある。このような場合でも、第２実施形態によれば、光源などの高輝度な被写体に対応する焦点検出エリアを除いてラインセンサ１６１ｄの蓄積条件を制御することで、焦点検出エリアを被写体領域グループＳＧと背景領域グループＢＧとに適切に分類することができ、結果として、被写体に対する焦点状態を適切に検出することができる。
【０１０４】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１に示すカメラ１において、図８に示すステップＳ２０１でデフォーカス量の信頼性を判定する際に、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を変更すること以外は第１実施形態と同様である。以下において、第３実施形態におけるデフォーカス量の信頼性を判定する具体的な方法について説明する。
【０１０５】
すなわち、上述したように、第１実施形態では、デフォーカス量の信頼性を判定する際（ステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ１１１）には、一律に、内挿された相関量の極小値であるＣ（ｘ）およびコントラストに比例する値であるＳＬＯＰが、所定の値である判定基準値Ｃ１，Ｅ１，Ｇ１との関係において、下記式（７）〜（９）の条件を満たすデフォーカス量を信頼性ありと判定している。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ１ …（７）
ＳＬＯＰ＞Ｅ１ …（８）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ１ …（９）
【０１０６】
これに対し、第３実施形態においては、ステップＳ２０１において、焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた、被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定する場合には、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を信頼性ありと判定されやすい値に変更し、デフォーカス量の信頼性を判定する。
【０１０７】
具体的には、下記式（１３）〜（１５）に示すように、上記式（７）の判定基準値Ｃ１を判定基準値Ｃ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｃ２に変更し、上記式（８）の判定基準値Ｅ１を判定基準値Ｅ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｅ２に変更し、上記式（９）の判定基準値Ｇ１を判定基準値Ｇ１よりも信頼性ありと判定されやすい判定基準値Ｇ２に変更する。そして、Ｃ（ｘ）およびＳＬＯＰが、これら判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２との関係で、下記式（１３）〜（１５）の条件を満たすデフォーカス量を信頼性ありと判定する。
Ｃ（ｘ）＜Ｃ２ （但し、Ｃ１＜Ｃ２） …（１３）
ＳＬＯＰ＞Ｅ２ （但し、Ｅ１＞Ｅ２） …（１４）
Ｃ（ｘ）／ＳＬＯＰ＜Ｇ２ （但し、Ｇ１＜Ｇ２） …（１５）
【０１０８】
なお、上記式（１３）〜（１５）に示すデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２としては、予め決められた値を用いてもよいし、あるいは、焦点検出用の照明光の種類に応じて、判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を決定する構成としてもよい。焦点検出用の照明光の種類に応じて、判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を決定する構成としては、例えば、焦点検出用の照明光が所定のコントラストパターンを有する場合は、被写体に所定のコントラストが生成され、デフォーカス量を検出しやすくなるため、焦点検出用の照明光が均一の強度を有する場合と比較して、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２を、信頼性ありと判定されやすい値に変更するよう構成してもよい。
【０１０９】
また、ステップＳ２０１に加え、ステップＳ２０３において背景領域グループＢＧに属する焦点検出エリアに対応するデフォーカス量の信頼性を判定する場合に、デフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値を変更する構成としてもよい。この場合、例えば、ステップＳ２０３でデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ３，Ｅ３，Ｇ３を、ステップＳ１１１において焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ１，Ｅ１，Ｇ１よりも信頼性ありと判定されやすく、かつ、ステップＳ２０１において被写体領域グループＳＧに対応する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定するための判定基準値Ｃ２，Ｅ２，Ｇ２よりも信頼性ありと判定されにくい値に変更する構成としてもよい。
【０１１０】
以上のように、本実施形態では、ステップＳ２０１においてＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光を照射している状態で得られた、被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量の信頼性を判定する場合には、ＡＦ照明光発光部１４０により焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量の信頼性を判定する場合と比べて、信頼性ありと判定されやすい判定基準値を用いて、デフォーカス量の信頼性を判定する。ここで、焦点検出用の照明光を照射した状態で得られたデフォーカス量、特に、照明光の照射範囲に存在する被写体に対応する被写体領域グループＳＧに属する焦点検出エリアのデフォーカス量は、焦点検出用の照明光を照射していない状態で得られたデフォーカス量と比べて、ノイズの影響が低いため、信頼性ありと判定されやすい判定基準値を用いてデフォーカス量の信頼性を判定することで、デフォーカス量グループの分類の対象となるデフォーカス量の信頼性を担保しつつ、より多くの焦点検出エリアをデフォーカス量グループの分類の対象とすることができ、その結果、被写体に対する焦点状態を適切に検出することができる。
【０１１１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…カメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１４０…ＡＦ照明光発光部
１６１…焦点検出モジュール
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…レンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段と、
前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
被写体に照明光を照射する照射手段と、
前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段と、
前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記第１分類手段は、前記照明光の照射時の受光信号と非照射時の受光信号との差に応じて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類し、
前記第２分類手段は、前記複数グループのうち、前記差が大きいグループに属する焦点検出位置を、分類の対象とすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記第１分類手段は、前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号、および前記複数の焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
第１の判定基準を用いて、前記焦点検出手段により検出された焦点状態の信頼性の判定を行うとともに、前記第１の判定基準よりも信頼性ありと判定されやすい第２の判定基準を用いて、前記第２分類手段により分類の対象とされた焦点検出位置に対する焦点状態の信頼性の判定を行う判定手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記判定手段は、前記照明光の種類に応じて、前記第２の判定基準を変更することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の焦点検出装置において、
前記判定手段は、前記光が均一な強度の光である場合には、前記光がコントラストを含む光である場合と比較して、前記第２の判定基準を、信頼性ありと判定されやすく設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記第１分類手段による分類結果に応じて、前記焦点状態を再検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記複数の焦点検出位置のうち、所定以上の明るさを有する第１の位置を抽出する抽出手段と、
前記第１の位置を除く第２の位置に対応した前記受光手段の受光信号に基づいて、前記受光手段の蓄積条件を決定する決定手段と、を備え、
前記焦点検出手段は、前記決定手段で決定された蓄積条件で蓄積された受光信号に基づいて、前記再検出処理を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えた撮像装置。
【請求項１】
光学系による像面内の複数位置に設定された複数の焦点検出位置に対応する光束を受光して受光信号を出力する受光手段と、
前記受光信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
被写体に照明光を照射する照射手段と、
前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類する第１分類手段と、
前記複数のグループのうち、少なくとも１つのグループに含まれる焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記グループに含まれる焦点検出位置を分類する第２分類手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記第１分類手段は、前記照明光の照射時の受光信号と非照射時の受光信号との差に応じて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類し、
前記第２分類手段は、前記複数グループのうち、前記差が大きいグループに属する焦点検出位置を、分類の対象とすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記第１分類手段は、前記照射手段により前記照明光を照射した際に得られる前記受光信号、および前記複数の焦点検出位置に対する前記焦点状態に基づいて、前記複数の焦点検出位置を複数のグループに分類することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
第１の判定基準を用いて、前記焦点検出手段により検出された焦点状態の信頼性の判定を行うとともに、前記第１の判定基準よりも信頼性ありと判定されやすい第２の判定基準を用いて、前記第２分類手段により分類の対象とされた焦点検出位置に対する焦点状態の信頼性の判定を行う判定手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記判定手段は、前記照明光の種類に応じて、前記第２の判定基準を変更することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の焦点検出装置において、
前記判定手段は、前記光が均一な強度の光である場合には、前記光がコントラストを含む光である場合と比較して、前記第２の判定基準を、信頼性ありと判定されやすく設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記第１分類手段による分類結果に応じて、前記焦点状態を再検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記複数の焦点検出位置のうち、所定以上の明るさを有する第１の位置を抽出する抽出手段と、
前記第１の位置を除く第２の位置に対応した前記受光手段の受光信号に基づいて、前記受光手段の蓄積条件を決定する決定手段と、を備え、
前記焦点検出手段は、前記決定手段で決定された蓄積条件で蓄積された受光信号に基づいて、前記再検出処理を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えた撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１３３５５９（Ｐ２０１１−１３３５５９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０８９４（Ｐ２００９−２９０８９４）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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