本发明涉及根据摄像元件所输出的焦点检测信号来进行焦点调节动作的摄像装置和焦点调节方法。
背景技术：
数码照相机的高功能化引人瞩目，性能也在日益提升。通过各种功能，无论摄影者的技能如何都能够拍摄出高品质的照片。自动对焦也是这些功能中的一种，为了准确地拍摄移动中的某个被摄体，需要准确地对被摄体的位置进行测距，并根据测距得到的信息来预测被摄体位置，从而驱动镜头。
近年来，提出了如下的摄像装置：在摄像元件的摄像面上配置相位差检测像素，根据来自该相位差检测像素的信号来检测对焦透镜的散焦量，并且根据该散焦量的经时变化来预测被摄体位置。
例如，在日本特开平07-199058号公报(下面，称为“专利文献1”)中，公开了如下内容：在连拍模式中能够对对象物体的运动进行预测的焦点检测装置中，在按压释放按钮的期间内进行第一次胶片曝光并在第一次胶片曝光之后接着进行第二次胶片曝光的连续摄影模式的情况下，根据在第一次曝光之前检测的以往的散焦量和在第一次胶片曝光与第二次胶片曝光之间检测的本次的散焦量来进行对象物的移动体预测运算。
另外，在使用配置于摄影用的摄像元件的摄像面上的相位差检测像素的输出来进行相位差af的方式中，会在原本应该存在摄影用的像素的位置上形成焦点检测用的像素。因此，在日本特开2012-168383号公报(下面，称为“专利文献2”)中，公开了如下内容：通过提高焦点检测用的像素的离散度来抑制在摄影用的摄像元件上拍摄到的图像的劣化。
另外，在日本特开2015-049251号公报(下面，称为“专利文献3”)中，公开了如下方法：在拍摄移动体的情况下，能够设定与对焦的精度有关的控制参数，通过控制对焦透镜的移动速度，来防止镜头的跟踪滞后。
在摄像面相位差方式中，由于将相位差检测像素以规定间隔形成在摄像元件上，因此若在摄像元件上密集地配置相位差检测像素，则摄影图像的画质劣化会变得显著。因此，为了尽可能地减小对摄影图像的影响，期望将形成在摄像元件上的相位差检测像素稀疏且离散地配置。但是，若离散地配置相位差检测像素，则在被摄体上存在细致的图案的情况下或因被摄体移动而导致被摄体在摄像面上发生微小变化的情况下，会因测距偏差(左右开口的光量差等)而导致af精度降低。因此，当在连续af模式下对移动中的被摄体进行拍摄时，会由于测距偏差而导致在移动体预测运算结果上也产生偏差(误差)，因而对焦精度降低。
使用图12a和12b对因该测距偏差而导致的移动体预测运算结果的偏差进行说明。在图12a和12b中，在被摄体从无穷远方向朝向最近方向移动的情况下，根据所检测的散焦量来计算合焦时的镜头位置(在纵轴上用镜头驱动用的脉冲数pls来表示)。在图12a和12b中，横轴表示时间的经过，另外，黑色圆圈表示镜头位置的历史数据。
图12a示出了测距偏差较小的情况的例子，历史数据(用黑色圆圈来表示)单调增加。另一方面，图12b示出了测距偏差较大的情况的例子，历史数据并非单调增加。测距偏差是因将相位差检测像素配置在摄像元件上时的配置方法、被摄体的图案、被摄体的位置等而产生的。
为了在连续af中提高移动体摄影时的移动体跟踪性能，期望紧密地进行每单位时间的测距。尤其在连拍过程中，镜头驱动和摄影图像的读出会花费时间，因此进行测距的间隔会变疏。因此，考虑到使用正式曝光摄影图像来进行测距。但是，在正式曝光摄影图像的曝光条件对测距来说并不是最佳，或者在摄影光圈未开放的情况下，由于基线长度较短，因此除了上述的测距偏差的之外，还会产生因测距误差而导致的偏差。因这些偏差因素而导致连续af的移动体的预测精度不稳定，因而摄影图像的对焦精度降低。
技术实现要素：
本发明就是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供在进行连拍摄影的情况下也能够高精度地进行对焦的摄像装置和焦点调节方法。
本发明的第一方式的摄像装置具有摄像元件，在该摄像元件上形成有相位差检测像素，该相位差检测像素对通过包含对焦透镜的摄影光学系统的光束进行光瞳分割后接收该光束并对该光束进行光电转换，从而生成成对的焦点检测信号，并且该摄像装置根据上述摄像元件所输出的焦点检测信号来进行焦点调节动作，上述摄像装置包含：连拍控制部，其使上述摄像元件进行工作而进行静态图像的连拍摄影，并根据上述摄像元件所输出的图像信号而生成图像数据并进行记录；以及焦点控制部，其根据在上述连拍摄影与连拍摄影之间使上述摄像元件进行工作而由上述相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第一焦点检测，根据通过上述连拍摄影而由上述相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第二焦点检测，并根据上述第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果来进行焦点调节动作。
本发明的第二方式的焦点调节方法是摄像装置的焦点调节方法，所述摄像装置具有摄像元件，在该摄像元件上形成有相位差检测像素，该相位差检测像素对通过包含对焦透镜的摄影光学系统的光束进行光瞳分割后接收该光束并对该光束进行光电转换而生成成对的焦点检测信号的，并且该摄像装置根据上述摄像元件所输出的焦点检测信号来进行焦点调节动作，上述焦点调节方法包含如下步骤：使上述摄像元件进行工作而进行静态图像的连拍摄影，并根据上述摄像元件所输出的图像信号而生成图像数据；通过在上述连拍摄影与连拍摄影之间使上述摄像元件进行工作而由上述相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第一焦点检测；根据通过上述连拍摄影而由上述相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第二焦点检测；以及根据上述第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果来进行焦点调节动作。
根据本发明，可提供在进行连拍摄影的情况下也能够高精度地进行对焦的摄像装置和焦点调节方法。
附图说明
图1是主要示出本发明的一个实施方式的照相机的电气结构的框图。
图2是示出本发明的一个实施方式的照相机的摄像元件的像素配置的俯视图。
图3是示出基于来自本发明的一个实施方式的照相机的相位差检测像素的图像数据的相位差检测信号的曲线图。
图4是示出在本发明的一个实施方式的照相机中各种过程的关系的状态转移图。
图5是示出本发明的一个实施方式的照相机在1r保持中的动作的流程图。
图6是示出在本发明的一个实施方式的照相机中进行连续af设定时的动作过程的图。
图7a和图7b是示出在本发明的一个实施方式的照相机中进行正式曝光时和af测距时的相位差检测信号的曲线图。
图8是示出在本发明的一个实施方式的照相机中的校正倍率与曝光偏差量之间的关系的图表。
图9是示出本发明的一个实施方式的照相机在2r时的动作的流程图。
图10是示出本发明的一个实施方式的照相机的移动体预测运算的动作的流程图。
图11a和图11b是示出本发明的一个实施方式的照相机中的预测模型的曲线图。
图12a和图12b是对通过连续af来对被摄体进行测距时的测距偏差进行说明的图。
具体实施方式
下面，对作为本发明的一个实施方式而应用于数字照相机(下面，简称为“照相机”)的例子进行说明。该照相机具有摄像元件，在该摄像元件上形成有对由摄影光学系统形成的被摄体像进行光电转换的摄像像素、和通过对来自摄影光学系统的光束进行光瞳分割并进行光电转换而生成焦点检测信号的相位差检测像素，并且该照相机使用来自相位差检测像素的像素数据来进行自动对焦。
另外，该照相机通过摄像元件将被摄体像转换为图像数据，并根据该转换后的图像数据在配置于主体背面的显示部上对被摄体像进行实时取景显示。用户通过观察实时取景显示来确定构图或快门机会。在进行释放操作时，图像数据被记录于记录介质中。当选择再现模式时，记录于记录介质中的图像数据能够再现显示于显示部。
另外，该照相机在被设定为连续af的状态下，在释放按钮被全按下而开始连拍摄影时，反复进行用于以静态图像形式进行记录的正式曝光，并且在正式曝光与正式曝光(例如，参照图9的s25)之间，进行测距用的曝光(例如，参照图9的s29)。而且，使用在正式曝光和测距用曝光中取得的图像数据中的来自相位差检测像素的图像数据而取得测距信息(例如，参照图9的s33)，并根据该测距信息来进行移动体预测(参照图9的s21、图10)。
图1是主要示出本实施方式的照相机的电气结构的框图。本实施方式的照相机是镜头更换式照相机，由照相机主体30和可安装于该照相机主体30的摄影镜头10构成。另外，当然也可以将摄影镜头10和照相机主体30构成为一体。
摄影镜头10内设置有用于形成被摄体像的由对焦透镜11和变焦透镜13等构成的光学镜头。对焦透镜11通过对焦透镜驱动部17而能够在光轴方向上移动，该对焦透镜11进行移动而使得被摄体像的焦点位置发生变更。变焦透镜13通过变焦透镜驱动部19而能够在光轴方向上移动，该变焦透镜13进行移动而使得摄影镜头的焦距发生变更。对焦透镜驱动部17具有对焦透镜驱动机构和对焦透镜驱动电路，变焦透镜驱动部19具有变焦透镜驱动机构和变焦透镜驱动电路。
光圈15配置在对焦透镜11和变焦透镜13等光学镜头的光轴上。该光圈15通过光圈驱动部21而可变更开口直径，从而对通过光学镜头的被摄体光束的光量进行控制。光圈驱动部21具有光圈驱动机构和光圈驱动电路。光圈15作为对由摄像元件接收的通过摄影光学系统的光束进行调节的光圈而发挥功能。
对焦透镜驱动部17、变焦透镜驱动部19以及光圈驱动部21与镜头侧系统控制器20连接。该镜头侧系统控制器(下面，称为镜头侧cpu)20具有cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)及其周边电路、存储部(存储器)等，按照存储在存储部中的程序(固件)，并根据来自照相机主体30的系统控制器50(下面，称为主体侧cpu)的指示而控制摄影镜头10内的各部，并将各种信息输出给照相机主体30。
镜头侧通信控制部23具有通信控制电路，并且与镜头侧cpu20连接。该镜头侧通信控制部23通过通信路径25而与设置于照相机主体30内的主体侧镜头控制部51进行数据或控制信号的输入输出。
在照相机主体30内，在光学镜头的光轴上且在摄像元件33的前面侧设置有机械快门31。机械快门31通过机械快门驱动部41而被开闭驱动，从而控制被摄体光束的通过时间。机械快门驱动部41具有机械快门驱动机构和机械快门驱动电路。通过对焦透镜11和变焦透镜13等光学镜头以及光圈15后的被摄体光束通过开放状态的机械快门31而被引导到摄像元件33。而且，机械快门驱动部41在响应于来自主体侧cpu50的摄影指示而暂时关闭机械快门31之后，再次使其开放，当经过手动设定或自动设定的曝光时间时，关闭机械快门31。该曝光时间由主体侧cpu50进行控制。
摄像元件33具有由多个受光元件配置成矩阵状而构成的光电面，通过光学镜头的被摄体像成像于光电面上而被光电转换。在摄像元件33的各受光元件的前表面上呈马赛克状地配置有rgb各色的滤色器。关于摄像元件33的像素配置，使用图2在后面说明。摄像元件33作为形成有相位差检测像素的摄像元件而发挥功能，其中，该相位差检测像素对通过包含对焦透镜的摄影光学系统的光束进行光瞳分割并接收该光束而进行光电转换，从而生成成对的焦点检测信号。
摄像元件33与具有摄像元件驱动电路的摄像元件驱动部43连接，与由摄像元件驱动部43提供的垂直传送时钟信号和水平传送时钟信号同步地读出按照每个像素蓄积的电荷并以图像信号的形式输出给cds35。各像素中的电荷的曝光时间通过由摄像元件驱动部43提供的电子快门驱动信号而被控制。
cds35是相关双重采样电路(correlateddoublesamplingcircuit)，对由摄像元件33输出的图像信号进行噪声去除，并进行增益调整，然后将该图像信号输出给amp37。amp37是放大电路，对来自cds35的图像信号进行放大，并输出给a/d转换器39。a/d转换器39将模拟的图像信号转换为数字图像数据，并输出给主体侧cpu50。
存储器45具有可电改写的非易失性存储器和/或可电改写的易失性存储器，存储用于使该照相机进行工作的程序(固件)、各种调整数据等，还临时存储各种标志和图像数据等。另外，存储器45也作为临时保管连拍摄影得到的raw图像数据和被进一步实施了图像处理的图像数据的缓存而发挥功能。存储在作为缓存的存储器45中的图像数据被依次记录到记录介质中。
ae(autoexposure：自动曝光)处理部47具有ae处理电路，根据来自摄像元件33的图像生成用的摄像像素的图像数据来计算被摄体像的亮度，并输出给主体侧cpu50。主体侧cpu50根据所输入的被摄体亮度而对光圈值、iso感光度、快门速度等曝光控制值进行运算。ae处理部47作为曝光控制部而发挥功能，具体是在静态图像的连拍摄影时或在连拍摄影与连拍摄影之间取得焦点检测信号时计算用于控制摄像元件的曝光量的曝光控制值，从而控制曝光动作。
af处理部49具有af电路，根据来自摄像元件33的相位差检测像素的图像数据来计算散焦量，并输出给主体侧cpu50。af(autofocus：自动对焦)电路在像后述的相位差检测和可靠性检测那样反复处理大量的图像数据时使用。
ui(userinterface：用户接口)控制部53具有开关、按钮、旋钮等操作部件和触摸画面等用户接口，对这些操作部件的状态和对触摸画面进行触摸的触摸状态进行检测，并输出给主体侧cpu50。当使用者通过开关等用户接口进行照相机操作时，主体侧cpu50根据来自ui控制部53的输出来进行整个照相机的控制。
照相机构成为设置有作为操作部件的释放按钮，通过释放按钮的半按动作使1r开关接通，通过全按动作使2r开关接通(1r开关也接通)。有时根据半按动作的有/无而将1r开关接通/断开的状态记为1r接通/1r断开。另外，有时根据全按动作的有/无而将2r开关接通/断开的状态记为2r接通/断开。
lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示器)57是使用了液晶组合物的平面状的薄型的显示装置，被配置在照相机主体30的背面上等。另外，evf(electronicviewfinder：电子取景器)59能够通过目镜部观察小型的液晶显示器等显示装置。lcd57和evf59根据来自显示控制部55的图像数据来进行实时取景图像、再现图像、其他信息图像的显示。另外，lcd57除了液晶以外也可以是有机el等显示面板。
图像处理部61具有图像处理电路，对来自摄像元件33的图像数据进行处理，生成用于在lcd57或evf59上进行实时取景的图像数据。另外，在摄影时生成保存用的图像数据，而在动态图像摄影时的情况下，生成动态图像数据。
压缩/解压缩部63具有压缩/解压缩电路，对由图像处理部61进行图像处理后的图像数据进行jpeg等压缩处理，另外，进行被记录在记录介质67中且被读出的图像数据的解压缩处理。
记录介质67是可电改写的非易失性的外部存储器，通过具有记录介质控制电路的记录介质控制部65来进行记录和读出。在记录介质67中记录由图像处理部61和压缩/解压缩部63生成的保存用图像数据。在进行连拍动作时，所取得的静态图像图像数据被依次记录于记录介质67中，但有时记录速度比连拍速度慢。在这种情况下，成为如下动作：静态图像图像数据被临时存储在作为缓存而发挥功能的存储器45中，然后从存储器45被依次读出，而记录于记录介质67中。
主体侧cpu50具有cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)及其周边电路等，按照存储在存储器45中的程序(固件)对照相机主体30内和摄影镜头10内的各部进行控制，从而进行整个照相机系统的控制。
主体侧cpu50作为使摄像元件进行工作来进行静态图像的连拍摄影，并根据摄像元件所输出的图像信号生成图像数据并记录的连拍控制部而发挥功能(参照图4、图6、图8)。另外，主体侧cpu50作为焦点控制部而发挥功能，具体是根据在连拍摄影与连拍摄影之间使摄像元件进行工作而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第一焦点检测(参照图6的测距a、图9的s29、s33)，并根据通过连拍摄影而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第二焦点检测(参照图6的测距b、图9的s25、s27)，根据第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果来进行焦点调节动作。
另外，主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：对以不同的曝光条件拍摄得到的焦点检测信号(在第二焦点检测时生成的成对的焦点检测信号)中的至少一方的信号电平进行校正。另外，主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：对用于第一焦点检测的焦点检测信号和用于第二焦点检测的焦点检测信号中的至少一方的信号电平进行校正(例如，参照图7a、7b、图6的时刻t13～t21中的测距b)。主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：根据静态图像的连拍摄影时的曝光量和在连拍摄影与连拍摄影之间取得焦点检测信号时的曝光量之差来校正用于第二焦点检测的焦点检测信号。
主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：根据连拍摄影时的光圈的开口(根据被摄体亮度值，并以第一焦点检测的结果为基准)来校正第二焦点检测的结果(例如，参照图7a和图7b)。主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：使用第一焦点检测的结果(一个或多个)和第二焦点检测的结果来预测在下一次连拍摄影时达成合焦的对焦透镜的位置(例如，参照图9的s21)。
主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：根据在不同的时刻取得的多个第一焦点检测的结果与第二焦点检测的结果的偏差而切换用于预测达成合焦的对焦透镜的位置的模型式(例如，参照图10的s43～s49)。主体侧cpu50还作为如下的焦点控制部发挥功能：通过评价模型式与第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果的匹配程度来判定偏差(例如，参照图10的s47、s49)。
接下来，使用图2对摄像元件33的像素配置进行说明。摄像元件33为r、gr、gb、b的拜耳排列，在未被施加阴影线的r、gr、gb、b的位置上配置有摄像像素。另外，在作为gr像素的一部分的被施加了阴影线的位置上配置有相位差检测像素。其中，被施加了向右上倾斜的阴影线的相位差检测像素(图中的(x4，y5)、(x8，y5)、(x12，y5)、(x16，y5)、(x20，y5)、···)为右开口的相位差检测像素，而被施加了向右下倾斜的阴影线的相位差检测像素(图中的(x4，y9)、(x8，y9)、(x12，y9)、(x16，y9)、(x20，y9)、···)为左开口的相位差检测像素。
另外，在图2的摄像元件33中标出的每个粗线框34a、34b、34c、···中，将右开口的相位差检测像素和左开口的相位差检测像素作为一对，分别在垂直方向上进行相加，作为af区域的信号。即，在粗线框34a内，右开口的相位差检测像素输出为像素(x4，y5)、(x6，y13)、(x4，y21)、···的输出的相加值，另外，左开口的相位差检测像素输出为像素(x4，y9)、(x6，y17)、(x4，y25)、····的输出的相加值。同样地，按照每个粗线框34b、34c、34d、···都计算出右开口和左开口的相位差检测像素输出值。另外，这里未做图示，但也可以通过配置上开口、下开口的相位差检测像素，从而使用右开口和左开口构成的对来检测纵向的边缘，使用上开口和下开口构成的对来检测横向的边缘。
如图2所示，在摄像元件33的各af区域中存在作为摄影用的像素来使用的摄像像素和用于进行af的相位差检测像素，在进行正式曝光时，选择性地使用在从摄像元件33读出的所有像素值中被配置在通过af运算而预先确定的位置上的相位差检测像素。在进行测距时，也可以从摄像元件33选择性地读出并使用相位差检测像素的像素值。另外，在进行测距时，也可以在读出所有像素的像素值并存储在存储器45中之后，从存储器45只读出相位差检测像素的像素值而用于af运算。
图3通过图表来表示将一个af区域内的相位差检测像素按照在图2所示的每个粗框内沿垂直方向将像素值相加后的值。图3的左侧的相位信号b(i)是将相位差检测像素中的右开口检测用的像素输出相加后的值，图3的右侧的相位信号r(i)是将左开口检测用的像素输出相加后的值。通过检测这两个信号的相位差，能够计算出对焦透镜的散焦量。
图4是示出照相机的状态的状态转移图，存在被摄体检测过程#1、1r保持中过程#3、2r过程#5这三个状态(过程)以及结束状态#7。当进行释放按钮的半按(1r接通)时，执行被摄体检测过程#1。在该被摄体检测过程#1中，对被摄体进行检测，将对焦透镜驱动至合焦位置附近。
当能够通过被摄体检测过程#1进行焦点检测(af)时，转移到1r保持中过程#3，反复进行测距运算。1r保持中过程#3的执行过程中在规定次数内无法进行测距而af连续为ng的情况下，转移到被摄体检测过程#1，再次进行被摄体的检测，以使得能够进行af。关于该1r保持中过程#3的详细动作，使用图5在后面说明。
另一方面，在1r保持中过程#3的执行过程中，当进行释放按钮的全按(2r接通)时，转移到2r过程#5，开始被摄体的摄影动作。在2r被按下的情况下反复执行2r过程#5来进行摄影。关于该2r过程#5的详细动作，使用图9在后面说明。
在2r过程#5的执行中，当解除全按(2r断开)而成为1r保持时(半按(1r接通))，执行1r保持中过程#3，另一方面，在解除全按/半按而成为2r断开时，成为结束状态#7。另外，在1r保持中过程#3的执行中，当解除半按而成为1r断开时，成为结束状态#7。
接下来，使用图5所示的流程图对1r保持中过程#3的详细动作进行说明。该流程图(后述的图9和图10所示的流程图也是同样的)是通过主体侧cpu50按照存储在存储器45中的程序而控制照相机内的各部来执行的。
当开始1r保持中过程时，首先，进行2r的检测(s1)。这里，根据ui控制部53中的释放按钮操作状态的检测结果对释放按钮是否被全按进行判定。在该判定的结果为2r接通、即释放按钮被全按而2r开关接通的情况下，转移到2r过程#5。关于2r过程，使用图9在后面说明。
另一方面，在步骤s1中的判定的结果为2r断开、即释放按钮未被全按，但释放按钮被半按的情况下(1r保持)，进行相位差数据的读出(s3)。这里，摄像元件驱动部43读出来自摄像元件33中的相位差检测像素的图像数据即相位差数据(相位差像素数据)。
当进行了相位差数据(相位差像素数据)的读出时，接下来，进行测距运算(s5)。作为测距运算，进行照度校正处理、相关运算、可靠性判定处理。照度校正处理是对右开口和左开口的像素值进行校正，以使镜头导致的与像高对应的照度分布变得均匀。相关运算是根据右开口(基准信号)和左开口(参考信号)的图像来计算每个af区域的像素相加值，从而计算出两者的相关值。在相关运算中为了减少运算量，而使用参考信号对基准信号进行扫描，计算出参考信号上的各位置的相似度，例如使用对相关运算值为极小而相似度表现为最大的位置进行检测的方法。
若设基准信号为b(i)，设参考信号为r(i)，则相似度s(i)可通过下述(1)式计算出来。可认为在相似度s(i)为极小值的位置处基准信号与参考信号的相关性最高。
在测距运算内的可靠性判定处理中，进行像素的饱和判定、对比度不足判定、单调性判定、相关运算结果判定等，从而对测距运算结果的可靠性进行评价。另外，在测距运算中，相关运算等使用大量图像数据来统一地进行的运算由af处理部49内的af电路执行，而其他的判断处理等由主体侧cpu50执行。
当进行了测距运算时，接下来进行测距ng判定(s7)。这里，根据在步骤s5中进行的可靠性判定处理结果来进行判定。在该判定的结果是测距结果为ng、即测距结果的可靠性低的情况下，转移到被摄体检测过程#1。作为测距结果为ng的情况，例如可举出因摄影者改变照相机的朝向等而跟丢被摄体的情况。
在步骤s7中的判定的结果为测距结果不是ng、即测距结果的可靠性高的情况下，进行合焦判定(s9)。这里，例如，根据在步骤s5的测距运算中计算出的相位差(或散焦量)是否为规定值以下等来进行判定。
当进行了合焦判定时，接下来，进行镜头驱动(s11)。这里，在合焦判定的结果为非合焦的情况下，根据步骤s5中的测距运算来计算散焦量，根据该散焦量使对焦透镜移动到合焦位置处。当进行了镜头驱动时，返回到步骤s1。通过反复执行该1r保持过程而在1r的保持期间内反复进行测距，以将对焦透镜保持在合焦位置上的方式进行镜头驱动。
这样，在1r保持中过程中，在半按释放按钮的期间内，以规定时间间隔读出相位差数据(参照s3)，使用该相位差数据来进行测距运算(s5)，并根据计算出的散焦量来进行镜头驱动(s11)。另外，在图5的流程图中虽未记载，以规定时间间隔从摄像元件33读出图像数据以用于进行实时取景，在lcd57或evf59上进行实时取景显示(参照图6)，或在合焦时进行合焦标记的显示。
接下来，对图6所示的连续af中的动作过程进行说明。横轴表示时间的经过，纵轴的“曝光”表示摄像元件33中的曝光动作，“af”指的是测距用的曝光，“lv”指的是实时取景用的曝光。此时的曝光时间由电子快门进行控制。另外，“正式曝光”是指用于进行以记录到记录介质67中为目的的静态图像摄影的曝光，此时的曝光时间由机械快门31进行控制。
纵轴的“读出”表示摄像元件驱动部43从摄像元件33读出像素数据的读出动作。“af读出”指的是从测距用的相位差检测像素中进行的像素数据的读出，“lv读出”指的是从实时取景用的摄像像素中进行的像素数据的读出。
纵轴的“快门”表示机械快门31的快门动作。纵轴的“运算”表示测距运算。测距a指的是基于通过af曝光/af读出而取得的来自相位检测像素的像素数据的测距运算。测距b指的是基于通过正式曝光/正式曝光读出而取得的来自相位差检测像素的像素数据的测距运算。另外，预测指的是使用测距a(和测距b)的测距结果的历史来进行正式曝光时的被摄体位置(对焦透镜位置)的移动体预测运算。
纵轴的“镜头”指的是对焦透镜11的驱动(“透镜驱动”是对焦透镜11的驱动)。纵轴的“光圈”指的是光圈15的驱动。
在图6中，在时刻t3～t4期间内进行2r即释放按钮的全按。到实现该全按为止(t1～t3)都为1r保持中，在该期间内反复进行af曝光和实时取景显示用的曝光(lv曝光)。例如，在时刻t1～t2期间内进行af用的曝光，在时刻t2～t3中读出af曝光时的像素数据，在时刻t3～t4中使用af读出的像素数据来进行测距a，在时刻t4～t5中作为测距结果的散焦量表示一定量以上的散焦量的情况下进行对焦透镜驱动。另外，在时刻t2～t3中进行lv用的曝光，在时刻t3～t4中读出lv曝光时的像素数据，在时刻t4～t5中进行lv显示。
在1r保持中的曝光控制中，光圈被设定为开放光圈值，根据被摄体亮度来确定快门速度(电子快门)和iso感光度，从而控制摄像元件33。在1r保持中进行的测距a(t3～t4)中，从af曝光时(时刻t1～t2)的像素数据中提取相位差检测像素，而生成图3所示那样的相位差检测信号。而且，根据该生成的相位差检测信号来检测相位差，由此计算出散焦量，将对焦透镜驱动到合焦位置处。在1r保持中，也可以使用多个测距a的测距历史来进行移动体预测，并驱动对焦透镜。
当按压2r时(即，当全按释放按钮时)，使用在1r保持中(即，释放按钮的半按中)测距得到的历史数据(测距a的测距结果)来预测正式曝光时的被摄体位置。在图6所示的例子中，根据测距a(包含时刻t3～t4、t5～t6、以及未图示的更早的历史数据)中的测距结果来进行预测运算(t6～t7)，并根据预测结果来驱动对焦透镜(t7～t11)。
当根据预测结果而使对焦透镜移动时，开始连拍第一帧的正式曝光(时刻t11)。正式曝光的曝光时间由机械快门31进行控制(t11～t12)。另外，光圈15的光圈值被控制为可达成适当曝光的光圈值或用户设定的光圈值。在正式曝光结束时，从摄像元件33读出所有像素数据，从该所有像素数据中提取相位检测像素的像素数据，使用该像素数据来进行测距b。尤其在被摄体的移动速度为高速的情况下，使用测距b的测距结果来进行对焦透镜驱动。在被摄体停止或移动速度为低速的情况下也可以不进行镜头驱动。
当连拍第一帧的正式曝光及其后续的处理结束时，在到开始下一个连拍第二帧的曝光之前的期间内，交替进行af曝光(时刻t21～t22、t23～t24)和lv曝光(时刻t22～t23、t24～t25)。当进行af曝光时，依次进行af读出、测距a，当进行lv曝光时，依次进行lv读出、lv显示。当接近下一个连拍第二帧的曝光时，使用通过至此为止的测距a、测距b而取得的历史数据来进行移动体预测(时刻t26～t27)。这样，在连拍中，除了使用正式曝光与正式曝光之间的af曝光的测距数据之外还使用正式曝光的图像来进行测距。由此，能够缩短连拍中的测距间隔，因此提高了对移动体的追随性。
图7a和图7b示出了对同一被摄体进行拍摄时的af曝光时的相位差检测信号(参照图7a)和正式曝光时的相位差检测信号(参照图7b)。对于正式曝光时的相位差检测信号，即便是以摄影时的曝光条件适当的方式进行了拍摄，信号电平也会低于通过af曝光所取得的相位差检测信号。这是由于像面相位差是对射入摄像元件33的相位差检测像素中的光量进行限制的构造。若使用信号电平低的正式曝光时的相位差检测信号和信号电平高的af曝光时的相位差检测信号来进行相位差检测并进行可靠性判定，则会发生错误而无法进行相位差检测。于是，在本实施方式中，在进行正式曝光的相位差检测的测距运算(测距b)中，在校正成信号电平与af曝光的相位差检测信号大致相同后进行相位差检测运算。
如图6所示，在2r过程中，混合了测距a和测距b。在测距a中，使用通过测距用的af曝光而获得的信号来进行测距运算，与此相对，在测距b中，从正式曝光用的图像中提取相位差检测像素的信号来进行测距运算。
在进行af曝光时，以使被遮光的相位差检测像素的信号电平变得适当的方式进行曝光校正。另一方面，在进行正式曝光时，以使摄像像素成为适当电平的方式进行了曝光控制，因此相位差检测像素在没有曝光校正的条件下也会成为比af曝光大致低一级的信号电平。另外，相位差检测像素被遮光，以使得其开口面积约为摄像像素的开口面积的一半。
并且，在2r中(释放按钮被全按，进行用于记录的摄影时)，能够通过用户设定来设定曝光校正，而根据该曝光校正条件会使得信号电平大幅变化。因此，通过将af曝光的曝光条件和正式曝光的曝光条件之差与增益叠加起来进行校正。使用下述(2)式至(4)式来计算该增益。
首先，在af曝光的情况下，根据af曝光的曝光设定，通过下述(2)式来计算意图的被摄体亮度值(bv值)。
bvaf＝avaf+tvaf-svaf···(2)
这里，bvaf为af曝光时的被摄体亮度值(bv值)，avaf为af曝光时的光圈值(av值)，tvaf为af曝光时的快门速度值(tv值)，svaf为af曝光时的iso感光度(sv值)。
在正式曝光开始前的定时，根据正式曝光的曝光指示值，通过下述(3)式来计算正式曝光时的被摄体亮度值(bv值)。
bvstill＝avstill+tvstill-svstill···(3)
这里，bvstill为正式曝光时的被摄体亮度值(bv值)，avstill为正式曝光时的光圈值(av值)，tvstill为正式曝光时的快门速度值(tv值)，svstill为正式曝光时的iso感光度(sv值)。
对af曝光bv、bvaf与正式曝光bv、bvstill之差进行计算，通过下述(4)式来求出曝光偏差量cvaf。
cvaf＝bvaf-bvstill···(4)
当计算出曝光偏差量cvaf时，例如如图8所示，求出针对曝光偏差量的校正倍率，并根据该校正倍率对正式曝光时的相位差检测像素的像素数据乘以增益。由此，能够使图7a和图7b所示那样的相位差检测像素的信号电平之差为相同电平。
接下来，使用图9所示的流程图，对2r过程#5(参照图4、图5)的详细动作进行说明。该图9所示的流程图示出了静态图像摄影的连拍过程。
当开始2r过程时，首先，进行移动体预测运算(s21)。移动体预测运算在图6中对应于时刻t6～t7、t26～t27的“预测”。在该步骤中，使用以往的测距数据来构建预测模型，并使用该构建的预测模型来评价测距结果的偏差程度。另外，在移动体预测运算中，进行预测正式曝光时的被摄体位置的运算，根据预测结果来运算对焦透镜的驱动量。作为该驱动量，在对焦透镜驱动部17具有步进马达的情况下，计算由与步进马达的步数对应的对焦透镜位置(被摄体预测位置)表示的预测脉冲位置。关于移动体预测运算的详细动作，使用图10在后面说明。
当进行了移动体预测运算时，接下来，进行正式曝光用镜头驱动(s23)。正式曝光用镜头驱动在图6中对应于时刻t7～t11的“镜头驱动”。在该步骤中，根据在步骤s21中计算出的预测运算的结果而将对焦透镜11驱动到预测脉冲位置处。另外，还并行地进行光圈驱动，以使得光圈15达成适当曝光。通过进行正式曝光用镜头驱动，从而即使被摄体移动，也能够在进行正式曝光摄影时使焦点对准被摄体。
当进行了正式曝光用镜头驱动时，接下来，进行正式曝光(s25)。正式曝光在图6中对应于时刻t11～t12的“正式曝光”。在该步骤中，通过机械快门31来控制曝光时间，以使得达成适当曝光或成为用户设定的曝光条件，从而在摄像元件33上形成被摄体像并进行光电转换。在经过了曝光时间后，摄像元件驱动部43读出来自摄像元件33的所有像素(摄像像素和相位差检测像素)的像素数据。
当正式曝光结束时，接下来，进行测距用镜头驱动以准备进行af曝光(s27)。测距用镜头驱动在图6中对应于时刻t13～t21的“镜头驱动”。在用于正式曝光的曝光时间所经过的期间内，有时被摄体会移动。因此，在该步骤中，预测从步骤s21中的正式曝光时的被摄体的位置到步骤s29中的af曝光时的被摄体位置的移动，并以使在该位置上大致焦点对准的方式使对焦透镜11移动。该镜头驱动在被摄体的移动速度为高速的情况下进行。
另外，与时刻t13～t21的测距用镜头驱动并行地进行“测距b”。在图6中，该测距b在时刻t13～t15进行。在测距b中，从正式曝光结束后所读出的所有像素(摄像像素和相位差检测像素)中提取相位差检测像素的像素数据，并使用该像素数据进行测距运算。正式曝光时与af曝光时不同，曝光条件对于相位差检测像素来说不是适当的，因此校正为使得相位差检测像素数据的信号电平在正式曝光时和af曝光时一致。
另外，在测距a的运算中，在基于连拍帧数的设定而连拍帧数的设定多的情况下，连拍的正式曝光的间隔变短，因此较快地检测到摄影定时，从而测距次数变少。另外，在连拍帧数的设定少的情况下连拍的正式曝光的间隔变长，因此较慢地检测到摄影定时，从而测距次数变多。将测距a中运算得到的测距结果和在测距b中运算得到的测距结果合并起来作为历史数据在下一次移动体预测运算时使用。
当进行了测距用镜头驱动时，接下来，进行af曝光(s29)。af曝光在图6中对应于时刻t21～t22、t23～t24的“af”。在连拍摄影时的正式曝光与正式曝光之间，使摄像元件33进行曝光以用于测距，进行用于取得来自相位差检测像素的像素数据的摄像。在进行该af曝光时，以使光圈为开放光圈值的方式进行光圈驱动直到af曝光开始前为止。另外，在图6中，测距a进行了两次，但该次数根据连拍设定的帧数和正式曝光时的曝光时间等而变化。
当进行了af曝光时，接下来，进行相位差数据(相位差像素数据)读出(s31)。相位差数据读出(相位差像素数据读出)在图6中对应于时刻t22～t23、t24～t25的“af读出”。在该步骤中，摄像元件驱动部43从摄像元件33读出来自相位差检测像素的像素数据。
当读出相位差数据时，接下来，进行测距运算(s33)。测距运算在图6中对应于时刻t23～t24、t25～t26的“测距a”。在该步骤中，根据在步骤s31中读出的相位差数据(相位差像素数据)来进行测距运算。该运算结果作为历史数据在下一次移动体预测运算时使用。
当进行了测距运算时，进行是否为摄影定时的判定(s35)。在连拍摄影模式中，已设定连拍帧数，根据该连拍帧数而确定正式摄影(正式曝光)的摄影间隔，在该摄影的期间内反复进行af曝光。例如，如果连拍帧数的设定为5帧，则正式曝光的开始的间隔为200(ms)。在该步骤中，对是否为下一个正式摄影(正式曝光)的定时进行判定。在该判定的结果为不是摄影定时(正式曝光的定时)的情况下，返回到步骤s29，进行下一个af曝光。
另一方面，在步骤s35中的判定结果为检测到摄影定时的情况下，接下来对是否为2r断开进行判定(s37)。摄影者在结束连拍的情况下会解除释放按钮的全按(2r断开)。因此，在该步骤中，根据释放按钮的操作状态来进行判定。
在步骤s37中的判定结果为不是2r断开、即保持释放按钮的全按的情况下，返回到步骤s21，进行下一个连拍帧中的移动体预测和正式曝光等动作。另一方面，在步骤s37中的判定结果为2r断开的情况下，结束连拍摄影。
这样，在本实施方式中的2r过程即连拍摄影时，在全按释放按钮的期间内(s37“否”)以规定的摄影间隔反复进行正式摄影(正式曝光)(s25)，根据在正式曝光中取得的相位差像素数据而与测距用镜头驱动并行地进行测距运算(s27)。另外，在正式曝光与正式曝光之间进行测距用的af曝光(s29)，根据在该af曝光中取得的相位差像素数据来进行测距运算(s33)。而且，根据在正式曝光和af曝光中取得的相位差像素数据来进行被摄体的移动体预测运算(s21)。除了通过正式曝光取得相位差像素数据之外，还通过af曝光来取得相位差像素数据并进行测距运算，因此在进行移动体预测时与被摄体位置有关的信息变得密集，从而能够提高移动体预测的精度。
接下来，使用图10所示的流程图对步骤s21中的移动体预测运算的详细情况进行说明。
当进入移动体预测运算的流程时，首先，选择有效数据(s41)。这里，进行在临时预测模型式计算中使用的历史数据的选择。在已计算出表示照相机设定的追随程度的参数(锁定模式)和像面移动速度的情况下，根据像面移动速度来确定数据的选择数量。在像面移动速度快的情况或锁定设定敏感的情况下，所提取的数据数量较少，反之，在像面移动速度慢的情况或锁定设定迟钝的情况下，所提取的数据数量较多。
当选择了有效数据时，接下来，计算临时预测模型式(s43)。这里，使用所选择的有效数据而生成临时预测模型式。预先准备多个近似式，将它们作为临时预测模型式。例如，存在如下的方法：使用有效数据，通过最小二乘法而生成一次式和二次式。
当计算出临时预测模型式时，接下来，计算临时预测模型式评价值(s45)。这里，计算对临时预测模型式与用于临时预测模型式计算的历史数据之间的匹配程度进行评价的临时预测模型式评价值。作为评价值，存在使用在步骤s41中选择的有效数据和在步骤s43中选择的临时预测模型式而计算出的各测距时刻的差分的累积值等。
接下来，对临时预测模型式与历史数据是否匹配进行判定(s47)。这里，根据步骤s45中的评价，对临时预测模型式与历史数据(s41中的有效数据)是否匹配进行判定。图11a和图11b中示出了临时预测模型与历史数据的匹配程度，横轴表示时间，纵轴表示被摄体位置(用脉冲数pls表示)。曲线图中的黑色圆圈为历史数据，表示各测距时刻的测距结果(用脉冲数pls表示)，实线l表示预测模型式。在图11a中，历史数据全部位于预测模型上，在该情况下，判定为预测模型的匹配良好。另一方面，在图11b中，历史数据未全部位于预测模型上，在该情况下，判定为预测模型的匹配较差。
在步骤s47中的判定结果被判定为与临时预测模型不匹配的情况下，进行误差因素判定(s49)。这里，对误差的分布进行评价并在下一次计算临时预测模型时进行反馈。具体而言，在临时预测模型与各历史数据之差大于一定值以上的情况下，判断为各历史数据的偏差较大，因而增加有效数据选择数量。以使临时预测模型式评价值为一定值以下的方式构建模型。例如进行将临时预测模型式从一次函数变更为二次函数，或者变更为更高次的函数等处理。
另一方面，在步骤s47中的判定结果被判定为与临时预测模型匹配的情况下，计算预测式(s51)。这里，采用在步骤s43中选择的临时预测模型式作为预测模型式。
接着，计算预测脉冲位置(s53)。这里，使用以往的测距结果的历史数据，并使用在步骤s51中计算出的预测式来预测经过规定时间后的被摄体位置，从而计算出预测脉冲位置。当计算出预测脉冲位置时，返回到原来的流程，进行对焦透镜的驱动(s23)。
这样，在移动体预测运算的流程中，计算临时预测模型式与历史数据(有效数据)的匹配程度(s45、s47)，如果匹配程度在规定的范围内，则使用临时预测模型式来进行移动体预测(s51、s53)。因此，能够提高移动体预测的精度。另外，在匹配程度不在规定的范围内的情况下，判定误差因素并进行反馈(s49)，变更临时预测模型式(s43)。因此，能够采用最优的预测模型式。另外，从历史数据中选择有效数据(s41)。因此，能够使用适于摄影者所设定的连续af等的数据来进行移动体预测。
如以上说明的那样，在本发明的一个实施方式中，在作为自动对焦的方式而使用摄像面相位差方式的情况下，在对移动中的被摄体进行拍摄而产生测距偏差的情况下，在进行移动体预测时，还将使用正式曝光摄影图像得到的测距结果考虑在内来判断测距结果是否产生了偏差(图10的s47)，根据测距结果的偏差程度而切换移动体预测方法(图10的s43、s47、s49)。因此，能够通过连续af高精度地进行拍摄，可防止摄影图像的对焦精度降低，并且能够使摄像装置构成为小型/轻量。另外，在使用摄像面相位差方式的情况下，也能够对测距偏差进行稳定的控制，因此能够通过连续af高精度地拍摄移动中的被摄体。
另外，在本发明的一个实施方式中，根据在连拍摄影的期间内使摄像元件进行工作而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第一焦点检测(参照图6的af曝光、测距a、图9的s29、s33等)，根据通过连拍摄影而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第二焦点检测(图6的正式曝光、测距b、图9的s25)，根据第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果来进行焦点调节动作(图9的s23、s27等)。不仅使用在进行连拍摄影时取得的焦点检测信号，也使用在连拍摄影与连拍摄影之间取得的焦点检测信号来进行焦点调节动作，因此能够使用多个测距结果来进行精度高的焦点调节动作和移动体预测。
另外，在本发明的一个实施方式中，对在第二焦点检测中成对的焦点检测信号中的至少一方的信号电平进行校正(对第二焦点检测信号进行校正以成为与作为基准的第一焦点检测信号相同的信号电平)(例如，参照图7a和图7b)。因此，即使在曝光条件不同的条件下取得的焦点检测信号的电平不同也可以进行使用，而不必追加切换后级的运算电路等繁杂的处理。
另外，在本发明的一个实施方式中，具有对由摄像元件33接收的通过摄影光学系统的光束进行调节的光圈15，焦点控制部根据连拍摄影时的光圈的开口来校正第二焦点检测的结果(例如，参照图7a和图7b、图9的s33)。另外，也可以不校正第二焦点检测的结果，而校正第一焦点检测的结果。
另外，在本发明的一个实施方式中，使用第一焦点检测的结果和第二焦点检测来预测在下一次连拍摄影时达成合焦的对焦透镜的位置(例如，图9的s21)。由于在进行移动体预测时使用的测距结果的数量增加，因此能够进行精度高的移动体预测。
另外，在本发明的一个实施方式中，根据在不同的时刻取得的多个第一焦点检测的结果与第二焦点检测的结果之间的偏差而切换用于预测达成合焦的对焦透镜的位置的模型(例如，图10的s43～s49)。因此，能够设定最优的模型，进行高精度的预测。
另外，在本发明的一个实施方式中，使摄像元件进行工作来进行静态图像的连拍摄影，根据摄像元件所输出的图像信号而生成图像数据(例如，图6的t11～t12、图9的s23)，根据在连拍摄影之间使摄像元件进行工作而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第一焦点检测(例如，图6的t21～t22、t23～t24的测距a、图9的s29、s33)，根据通过连拍摄影而由相位差检测像素生成的焦点检测信号来进行第二焦点检测(例如，图6的t11～t12、t13～t15的测距b、图9的s27)，根据第一焦点检测的结果和第二焦点检测的结果来进行焦点调节动作。因此，在进行连拍摄影的情况下也能够高精度地进行合焦。
另外，在本发明的一个实施方式中，在设定为连续af模式的情况下，通过移动体预测来进行焦点检测，但在无法进行移动体预测的情况下，也可以单纯地根据使用相位差法得到的焦点检测结果来进行焦点调节。
另外，在本发明的一个实施方式中，在摄像元件的摄像面上配置了相位差检测像素。但是，并不限于此，例如，在单反相机等中，也可以独立于静态图像取得用的摄像元件而设置专用的相位差检测用的传感器。
另外，在本发明的一个实施方式中，在连拍摄影的期间内进行了两次测距a(参照图6)，而测距a的次数可根据连拍摄影期间的时间、af曝光所需的时间等来适当确定，也可以是一次或三次以上。
另外，在本发明的一个实施方式中，ae处理部47、af处理部49、镜头控制部51、ui控制部53、显示控制部55、图像处理部61、压缩/解压缩部63、记录介质控制部65等各部的功能的全部或一部分可以通过cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、周边电路以及程序代码来实现，也可以通过dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)等的按程序代码执行的电路来实现，还可以是根据使用verilog记述的程序语言而生成的门电路等硬件结构，另外，当然也可以通过硬件电路来执行。
另外，在本发明的一个实施方式中，作为用于摄影的设备，使用数字照相机进行了说明，但作为照相机，可以是数字单反相机、无反相机、紧凑型数码相机，也可以是摄像机、摄影机那样的动态图像用的摄影设备，并且，还可以是内置于移动电话、智能手机、便携式信息终端、个人计算机(pc)、平板电脑、游戏设备等中的摄像头、医疗用照相机、显微镜等科学设备用的照相机、车载用摄像头、监视用摄像头。无论何种情况，只要是具有连拍功能的用于摄影的设备，均能够应用本发明。
另外，关于在本说明书中说明的技术中主要以流程图进行说明的控制，大多可通过程序来设定，有时也收纳在记录介质或记录部中。作为在该记录介质、记录部中进行记录的方式，可以在产品出厂时进行记录，也可以使用发布的记录介质，还可以经由互联网下载。
另外，关于权利要求书、说明书以及附图中的工作流程，为了方便而使用“首先”、“接下来”等表达顺序的词语进行了说明，但在未特别说明的情况下，并不意味必须以该顺序实施。
本发明不仅限于上述实施方式，在实施阶段中可以在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形来具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，可以形成各种发明。例如，可以删除实施方式所示的全部构成要素中的若干构成要素。并且，也可以适当组合不同实施方式中的构成要素。