(57)【要約】【課題】  合焦ロック後に構図変更された場合に、撮影時点において被写体のどの部分に合焦したのか直感的に確認できなかった。【解決手段】  ファインダには、接眼窓を通して同時に観察可能である、被写体像が光学像として観察される第１表示領域と、表示手段により表示される電子画像が観察される第２表示領域とを設ける。レリーズボタンのＳＷ１ＯＮと同時に簡易的に合焦画像と合焦位置情報を取得し、第２表示領域に合焦画像とこれに重畳させて合焦位置を視認可能に表示する。【選択図】  図９
2010014950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズにより結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記被写体像が光学像として観察される第１表示領域と、表示手段により表示される前記撮像素子によって光電変換された電子画像が観察される第２表示領域とを、接眼窓を通して同時に観察可能であるファインダ手段と、
撮影準備指示手段と、
前記撮影準備指示手段により撮影準備の指示がなされた後に前記被写体像の合焦状態を判断する判断手段と、
前記撮影準備指示手段により撮影準備の指示が継続してなされている間、前記判断手段により合焦状態であると判断された時の画像に合焦位置に関する情報を重畳させて前記第２表示領域に表示する表示手段とを有する撮像装置。
【請求項２】
前記撮影準備指示手段により撮影準備の指示がなされたときに、前記撮影レンズの焦点調整を行う焦点調整手段を更に有し、
前記判断手段は、前記焦点調整手段による焦点調整動作に連動して行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記焦点調整手段は、前記撮像素子に設けられた画素の出力に基づいて位相差検出を行うことにより焦点調整を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
入射光の一部を前記ファインダ手段に向けて反射させると共に、前記入射光の一部を前記撮像素子に向けて透過させるハーフミラーを有することを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮影指示手段を有し、
前記表示手段は、前記撮影指示手段により撮影の指示がなされた時に前記第２表示領域の表示を終了することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子画像を撮影する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子画像を撮影する撮像装置として、光学ファインダと電子ファインダとを切り替え可能とし、撮影姿勢を崩さずに再生画像の確認動作を容易にしたカメラが知られている（特許文献１参照）。このカメラは、撮影レンズを通った被写体像を光学的にファインダに導く第１のファインダ系と、撮像素子を介して電子的に表示装置としてのファインダに導く第２のファインダ系とを有する。また、このカメラは、これら両ファインダ系の有効状態を切り替えるファインダ切替部を有する。また、このカメラは、蓄積部に記録する記録モードとこの蓄積部から読み出して表示装置に表示する再生モードとを切り替えるモード切替部と、これら両モードの切り替えを行う制御部とを有する。
【０００３】
このカメラでは、制御部が記録モードから再生モードに切り替えたときに、ファインダ切替部は、ファインダ系を強制的に第２のファインダ系の有効状態に切り替える。そして、制御部が再び記録モードに切り替えを戻したときには、ファインダ切替部は、元の記録モードで有効状態とされていた方のファインダ系に自動復帰する。
【特許文献１】特開２００４−３５７１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の撮像装置では、以下に掲げる問題があった。即ち特許文献１に記載のカメラでは、再生モードに切り替えたときに、撮影レンズを通った被写体像を光学的にファインダに導く第１のファインダ系と、撮像素子を介して電子的にファインダに導く第２のファインダ系とが単に切り替わるだけであった。従って、第２のファインダ系が使用されているときには、被写体像を観察することができず、折角のシャッタチャンスを逃してしまうことが多々あった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、シャッタチャンスを逃すことなく、また、被写体への合焦状態及びその時点での被写体像を同時に確認することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影レンズにより結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記被写体像が光学像として観察される第１表示領域と、表示手段により表示される前記撮像素子によって光電変換された電子画像が観察される第２表示領域とを、接眼窓を通して同時に観察可能であるファインダ手段と、撮影準備指示手段と、前記撮影準備指示手段により撮影準備の指示がなされた後に前記被写体像の合焦状態を判断する判断手段と、前記撮影準備指示手段により撮影準備の指示が継続してなされている間、前記判断手段により合焦状態であると判断された時の画像に合焦位置に関する情報を重畳させて前記第２表示領域に表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置によれば、ファインダから目を離すことなく被写体の光学像の観察を可能としたままで、電子画像をもって合焦ロックされた時点の被写体の状態及び合焦点位置を確認可能である。従って、合焦後に構図を変更したとしても被写体のいずれの領域で合焦したのかを直感的に視認でき、構図の設定が容易となり、かつシャッタチャンスを逃すことが少ない撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の撮像装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置はデジタル一眼レフカメラに適用される。
【０００９】
［第１の実施形態］
本実施形態のデジタル一眼レフカメラは、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子で被写体像を撮像するスチルカメラである。このデジタル一眼レフカメラでは、撮像動作の開始を指示するためのレリーズ釦がカメラの外装筐体に設けられている。また、撮像素子を連続的に駆動することで、静止画像ばかりでなく動画像も撮像可能に構成されている。また、このカメラは、撮像モードとして、レリーズ釦を押さなくても、所定のフレームレート（例えば６０フレーム）で撮像素子により画像を取り込み、液晶ディスプレイに表示するモード（ライブビューモード）を備えている。ここでは、背面モニターの液晶ディスプレイではなく、ファインダ内に液晶ディスプレイ観察可能となっているものについて説明する。つまり、ライブビューモードで、撮影者がファインダを覗いている時の動作について説明する。
【００１０】
図１は第１の実施形態におけるデジタル一眼レフカメラの電気回路の概略的構成を示す図である。デジタル一眼レフカメラ５０は、カメラ全体の動作シーケンスを司るＣＰＵ１４１、照明ユニット１０１、撮影レンズ１２０、ハーフミラー１２４、シャッタ１２６および撮像素子１２７を有する。撮像素子１２７はアスペクト比３：２の矩形の撮像部を有する。
【００１１】
また、デジタル一眼レフカメラ５０は、ファインダ装置１３０、ズーム・ピント・防振駆動回路１３４、絞り駆動回路１３５、、、シャッタ駆動回路１３８および防塵機構駆動回路１６９を有する。
【００１２】
また、デジタル一眼レフカメラ５０は、スイッチ入力部１４２、ＥＥＰＲＯＭ１４３、信号処理回路１４５、照明制御回路１４６、ＥＰＲＯＭ１４７、ＳＤＲＡＭ１４８およびフラッシュメモリ１５０を有する。
【００１３】
撮影レンズ１２０は、複数のレンズ群１２１、１６７、１２３から構成され、これらのレンズ群の間には、絞り機構１２２が設けられている。レンズ群１２１、１６７、１２３はズーム・ピント・防振駆動回路１３４によって駆動される。また、絞り機構（単に絞りという）１２２は絞り駆動回路１３５によって駆動される。
【００１４】
レンズ群１２１、１６７、１２３の後方には、固定されたハーフミラー１２４が設けられている。ハーフミラー１２４は、入射する可視光（入射光）をおよそ１対１の割合で透過光および反射光に分割する。
【００１５】
ズーム・ピント・防振駆動回路１３４は、既知の電磁モータ、超音波モータ等の駆動源、これらの駆動源を制御するドライバ回路、レンズの位置を検出するエンコーダ装置等から構成されている。ズーム制御およびピント制御では、レンズ群１２１、１６７、１２３の光軸方向の位置が制御される。また、防振制御では、レンズ群１６７の光軸と直交する方向の位置が制御される。ハーフミラー１２４の反射光路上には、ファインダ光学系が設けられている。ファインダ光学系は、フォーカシングスクリーン１３１、光学ガラスからなるペンタプリズム１３２、接眼レンズ１３３等から構成される。ファインダ装置１３０は、このファインダ光学系に、液晶表示器１０８、プリズム１５４等を加えた構成を有する。
【００１６】
撮影レンズ１２０のレンズ群１２１、１６７、１２３を透過した被写体光（入射光）は、ハーフミラー１２４で反射され、フォーカシングスクリーン１３１上に結像される。観察者は、このフォーカシングスクリーン１３１に結像された光学被写体像（光学像）を、ペンタプリズム１３２および接眼レンズ１３３を介し、単一の接眼窓１６８を通して視認する。光学像を観察する利点は、時間遅れが事実上無いことである。
【００１７】
ハーフミラー１２４の後方には、シャッタ１２６、除塵機構１６９、およびＣＣＤやＣＭＯＳイメージャ等の撮像素子１２７が設けられている。
【００１８】
シャッタ１２６は、静止画像を取得する際にシャッタ駆動回路１３８によって駆動されて所定秒時開放し、被写体像を撮像素子１２７の受光面に導くものである。
【００１９】
ライブビューモードの際には、シャッタ１２６は開放のままとなり、不図示の電子シャッタ（撮像素子のＯＮ−ＯＦＦスイッチの切替）により露光時間を制御する。この状態でフレーム毎に撮像素子１２７で一定時間露光し、得られた画像の輝度情報を基に、本撮影時におけるシャッタ秒時および撮像素子感度等を設定する。
【００２０】
除塵機構１６９は、光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタを機械的に振動させ、これらに付着した異物に加速度を与え、それによって発生する力で異物を振るい落とすものである。
【００２１】
マイクロプロセッサで構成されるＣＰＵ１４１には、データバス１５２を介して、ズーム・ピント・防振駆動回路１３４、絞り駆動回路１３５および除塵機構駆動回路１６９が接続されている。また、ＣＰＵ１４１には、データバス１５２を介して、シャッタ駆動回路１３８および照明制御回路１４６も接続されている。また、ＣＰＵ１４１には、データバス１５２を介して、スイッチ入力部１４２、および不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ１４３が接続されている。
【００２２】
スイッチ入力部１４２は、カメラの外装筐体に設けられたレリーズ釦（図示せず）の半押し操作に連動してオンになる第１レリーズスイッチ、および同レリーズ釦の深押し操作に連動してオンになる第２レリーズスイッチを有する。ユーザは、第１レリーズスイッチをオンにすることで撮影準備指示を、第２レリーズスイッチをオンにすることで撮影指示をカメラに与えることができる。具体的な撮影準備及び撮影に関する動作については後述する。また、スイッチ入力部１４２は、カメラのパワースイッチに連動するスイッチ、カメラ内の各種モード釦に連動するモードスイッチ等の複数のスイッチを有する。スイッチ入力部１４２は、いずれかのスイッチ操作に基づく操作信号をＣＰＵ１４１に供給する。
【００２３】
ＥＥＰＲＯＭ１４３は不揮発性の半導体メモリである。ＥＥＰＲＯＭ１４３には、生産工程において、個々のカメラのばらつきを抑えて出荷するために必要なカメラの固体毎の調整値が格納されている。また、ＥＥＰＲＯＭ１４３には、撮像素子１２７からの出力により、ＣＰＵ１４１が後述するバックライト１０８ｂの光量を規定するためのＢＶ値とバックライト光量の関係を示す係数等が格納されている。
【００２４】
ライブビューモードでは、電子シャッタの動作を伴って、撮像素子１２７の受光面に結像された、被写体像を連続的にデジタル画像信号に変換する。
【００２５】
この際、連続的に変換されるデジタル画像信号を用いて、焦点調整動作としての公知の技術である山登りＡＦでピント合わせを行う。ＣＰＵ１４１は、第１レリーズスイッチがオンになると、山登りＡＦによるピント合わせ動作及び合焦確認動作を行う。具体的な合焦確認動作については後述する。またＣＰＵ１４１により、合焦位置として最適なものを特定する。さらに、この一連の演算結果から露光制御を行うための被写体輝度情報（ＢＶ値）を求める。
【００２６】
また、ＣＰＵ１４１は、第２レリーズスイッチがオンになると、撮像素子１２７の出力に基づく被写体輝度情報を基に、適正絞り値、シャッタ秒時および撮像素子感度を求める。ＣＰＵ１４１は、求めた絞り値で絞り駆動回路１３５を介して絞り機構１２２を駆動させる。ＣＰＵ１４１は、求めたシャッタ秒時でシャッタ駆動回路１３８を介してシャッタ１２６を駆動させる。
【００２７】
また、ＣＰＵ１４１は、ＥＥＰＲＯＭ１４３に格納されたＢＶ値とバックライト光量の関係を示す係数を参照し、バックライト１０８ｂに供給する電流量を決定し、視認するに適切な光量を得る。
【００２８】
シャッタ１２６の開動作によって、被写体像が撮像素子１２７の受光面に結像すると、この被写体像は、アナログ画像信号に変換され、さらに、信号処理回路１４５においてデジタル画像信号に変換される。
【００２９】
信号処理回路１４５は、その内部にＲＩＳＣプロセッサ、カラープロセッサ、ＪＰＥＧプロセッサを含み、デジタル画像信号の圧縮・伸張処理、ホワイトバランス処理、エッジ強調処理等の画像処理を行う。また、信号処理回路１４５は、液晶表示器１０８に出力されるコンポジット信号（輝度信号、色差信号）への変換処理等を行う。
【００３０】
ＣＰＵ１４１および信号処理回路１４５は、通信ライン１５３で接続されている。この通信ライン１５３を介して、画像信号の取り込みタイミング等の制御信号やデータの送受が行われる。
【００３１】
信号処理回路１４５で生成されたコンポジット信号は、ファインダ装置１３０内の液晶表示器１０８に出力され、電子被写体像が表示される。この液晶表示器１０８は、ペンタプリズム１３２と接眼レンズ１３３の間に設けられている。液晶表示器１０８は、カラー画像を表示するための表示素子であるＬＣＤ（液晶表示素子）１０８ａ、およびこのＬＣＤ１０８ａの表示面を後方から照明するためのバックライト１０８ｂから構成される。バックライトライト１０８ｂには、例えば白色ＬＥＤが用いられる。
【００３２】
ペンタプリズム１３２には、第３反射面１３２ａを延長した面１５４ｂを有し（図３参照）、ペンタプリズム１３２と同一の屈折率を有するプリズム１５４がインデックスマッチングを取った接着剤を用いて固着されている。液晶表示器１０８を発した光線は、プリズム１５４の内部で２回反射し、接眼レンズ１３３の方向へ導かれる。この際、液晶表示器１０８のＬＣＤ１０８ａの表示面は、面１５４ａの曲率によって、フォーカシングスクリーン１３１と光学的に等価な位置となっている。そして、可動ミラー１２４が第１の位置にあるか第２の位置にあるかに拘わらず、ＬＣＤ１０８ａに表示された画像は接眼窓１６８を通して観察可能である。なお、ＬＣＤ１０８ａに表示された画像の明るさは、バックライト１０８ｂである白色ＬＥＤの電流供給量を変化させることで、適切な明るさに調整される。
【００３３】
信号処理回路１４５は、データバス１５１を介して、ＥＰＲＯＭ１４７、ＳＤＲＡＭ（シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ）１４８およびフラッシュメモリ１５０に接続されている。
【００３４】
ＥＰＲＯＭ１４７には、信号処理回路１４５に含まれるプロセッサ（ＣＰＵ）で処理されるプログラムが格納されている。ＳＤＲＡＭ１４８は、画像処理前の画像データや画像処理中の画像データ、もしくは画像処理直後の画像データを一時的に記憶する揮発性のメモリである。フラッシュメモリ１５０は、最終的に確定された画像データを記憶する不揮発性のメモリである。ＳＤＲＡＭ１４８は高速動作を行うことができるが、電源供給が停止されるとその記憶内容が消滅する。一方、フラッシュメモリ１５０は低速動作であるが、カメラの電源がオフされても記憶内容が保存される。
【００３５】
照明ユニット１０１は、発光パネル１０３、反射傘１１８およびＲＧＢ各色の高輝度ＬＥＤ１１９を有する。高輝度ＬＥＤを発した光は、直接に、あるいは反射傘１１８で反射され、発光パネル１０３を通過して被写体に向けて照射される。照明制御回路１４６は、ＣＰＵ１４１の制御の下で、ＲＧＢ各色の光量バランスを決定し、高輝度ＬＥＤ１１９への発光指示を制御する。
【００３６】
図２は信号処理回路１４５の電気回路の構成およびそれに接続される周辺回路を示すブロック図である。信号処理回路１４５には、信号処理動作を制御する制御回路としてのＣＰＵ５００、およびＣＰＵ５００に接続され、ＣＰＵ５００からの制御信号に従って動作する複数の回路が含まれている。また、ＣＰＵ５００は、通信ライン１５３を介してカメラシーケンス制御用のＣＰＵ１４１と接続されており、ＣＰＵ１４１から送信された制御信号に従って、信号処理回路１４５内の各回路を制御する。信号処理回路１４５内には、複数の回路として、第１の画像処理回路５０１、間引き・抽出処理回路５０２、第２の画像処理回路５０６および第３の画像処理回路５０３が設けられている。また、信号処理回路１４５内には、ビデオデコーダ５０４、ホワイトバランス処理回路５０５およびＪＰＥＧ圧縮／伸張処理回路５０７が設けられている。
【００３７】
第１の画像処理回路５０１は、ＣＰＵ５００で設定された駆動条件に従って、撮像素子１２７を駆動し、撮像素子１２７から出力されたアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号を生成する前段処理回路である。また、第１の画像処理回路５０１は、撮像素子１２７の遮光部分の画素信号に基づき、デジタル画像信号を補正する。
【００３８】
間引き・抽出処理回路５０２は、第１の画像処理回路５０１から出力されたデジタル画像信号の間引き処理を行い、第２の画像処理回路５０６および第３の画像処理回路５０３に出力する。ここで、間引き処理とは、解像度を低下させる処理である。なお、第３の画像処理回路５０３に出力されるデジタル画像信号は、液晶表示器１０８に表示される電子被写体像の信号である。また、第２の画像処理回路５０６より得られた信号をＣＰＵ５００で処理することによって、上述の山登りＡＦのピント評価値である像のコントラスト値を算出し、その値がＣＰＵ１４１に値が送られる。
【００３９】
また、間引き・抽出処理回路５０２は、上記デジタル画像信号の一部を抽出し、ホワイトバランス処理回路（以下、ＷＢ処理回路という）５０５に出力する。デジタル画像信号の抽出の方法はＣＰＵ１４１によって指示される。
【００４０】
ＷＢ処理回路５０５は、画像の色バランス（ホワイトバランス）を調整するためのホワイトバランス情報（ＷＢ情報）を出力する回路である。このＷＢ情報は、第３の画像処理回路５０３に直接送られ、第２の画像処理回路５０６には、ＣＰＵ１４１を経由して送られる。
【００４１】
第３の画像処理回路５０３は、液晶表示器１０８の表示用画像を生成する回路である。第３の画像処理回路５０３は、簡易後段処理回路として、上記デジタル画像信号に対し、γ補正、データビット数の削減、ＷＢ情報に基づく色調整、ＲＧＢ信号からＹＣｂＣｒ信号ヘの変換等の公知の処理を行う。一般的に、液晶表示器１０８に撮像画像を繰り返し表示する場合、ソフトウェアによる処理では速度が間に合わないことが多い。従って、表示のための画像処理は、全て第３の画像処理回路５０３でハードウェア的に処理されるようになっている。
【００４２】
ビデオデコーダ５０４は、上記デジタル画像信号を構成するＹＣｂＣｒ信号をＮＴＳＣ信号に変換して電子被写体像を形成し、この電子被写体像を液晶表示器１０８のＬＣＤ１０８ａに表示させる。なお、ＬＣＤ１０８ａの表示面は、バックライト１０８ｂによって、ＣＰＵ１４１で規定された光量で後方から照明される。
【００４３】
第２の画像処理回路５０６は、フラッシュメモリ１５０に記憶するための上記デジタル画像信号を生成する回路である。第２の画像処理回路５０６は、後段処理回路として、γ補正、上記デジタル画像信号のデータビット数の削減、ＷＢ情報に基づく色調整、ＲＧＢ信号からＹＣｂＣｒ信号への変換、撮像素子１２７の欠陥画素補正、スミア補正、色相や色度等の公知の処理を行う。
【００４４】
ＪＰＥＧ圧縮／伸張処理回路５０７は、第２の画像処理回路５０６で処理されたデジタル画像信号をフラッシュメモリ１５０に記憶する際、ＪＰＥＧ圧縮処理を行う。また、ＪＰＥＧ圧縮／伸張処理回路５０７は、フラッシュメモリ１５０に記憶されたＪＰＥＧ画像を読み出して伸張する。
【００４５】
図３はファインダ装置１３０の構成を示す断面図である。図４は図３の矢印Ａ方向から視た場合のファインダ装置１３０の構成を示す側面図である。図１に示す可動ミラー１２４で反射・分岐した光路上には、フォーカシングスクリーン１３１、コンデンサレンズ１８０およびペンタプリズム１３２が設けられている。撮影レンズ１２０のレンズ群１２１、１６７、１２３によってフォーカシングスクリーン１３１上に結像した被写体光は、コンデンサレンズ１８０およびペンタプリズム１３２を透過し、面１３２ｂからアイカップ１８６で囲まれた接眼窓１６８の方向へ射出する。この際、被写体光は、ダイクロミラー１８２を透過し、３つのレンズ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃで構成される接眼レンズ１３３を介して、アイカップ１８６に保護されながら接眼窓１６８を覗く観察者の目に到達し、その網膜上で再結像する。
【００４６】
ダイクロミラー１８２は、有機ＥＬ表示素子１８５を発し、ミラー１８４と視度合わせレンズ１８３を透過した光を接眼窓１６８方向に反射する。視野マスク１７９は、撮像素子１２７で撮像される被写体像範囲を示す矩形開口を有する。ファインダ観察者は、有機ＥＬ表示素子１８５に示された焦点検出装置１３９の測距点位置情報１９７（図８参照）を視野マスク１７９中の被写体像と重ねて見ることができる。
【００４７】
図５は液晶表示器１０８のＬＣＤ１０８ａの画面を示す図である。液晶表示器１０８のＬＣＤ１０８ａは、４：３のアスペクト比を有するカラーの表示部１０８ｃを有する。表示部１０８ｃは、撮像素子１２７と同じ３：２のアスペクト比を有するＬＣＤ表示領域１０８ｄと扁平横長のＬＣＤ表示領域１０８ｅとをそれぞれファインダ視野内の電子画像表示に供している。
【００４８】
また、ＬＣＤ１０８ａのＬＣＤ表示領域１０８ｄを発した光線１９３は、ペンタプリズム１３２の面１３２ｂからペンタプリズム１３２内に入射する。ペンタプリズム１３２内に入射した光線を光線１９２とする。ここで屈折して方向が変化した光線１９２は、次に面１３２ａに入射する。面１３２ａには銀蒸着が施されている。光線１９２はここで反射し、ペンタプリズム１３２に接着により固着されたプリズム１５４に入射する。光線１９２は、銀蒸着が施された面１５４ａで再び反射し、さらに、ペンタプリズム１３２の面１３２ａと連続するプリズム１５４の銀蒸着が施された面１５４ｂに戻ってさらに反射する。そして、光線１９２は、ペンタプリズム１３２の面１３２ｂから接眼窓１６８の方向へ射出する。
【００４９】
このように、プリズム１５４内での反射光路を構成することにより、接眼レンズ１３３からＬＣＤ表示領域１０８ｄまでの光路長は、接眼レンズ１３３からフォーカシングスクリーン１３１までの光路長に近くなる。ＬＣＤ表示領域１０８ｄの視度とフォーカシングスクリーン１３１の視度とはほぼ合致する。
【００５０】
さらに、プリズム１５４の面１５４ａに曲率を付与することで、ＬＣＤ表示領域１０８ｄの視度とフォーカシングスクリーン１３１の視度をより正確に合わせることができる。この際、面１５４ａが平面であっても、もともと両者の視度が近くなっているので、面１５４ａの曲率はごく弱いものでよい。また、面１５４ａの反射光路は偏芯系となるものの、光学諸収差の劣化は無視できる程度である。
【００５１】
図６はペンタプリズム１３２への光線の入射状態を示す図である。ＬＣＤ１０８ａのＬＣＤ表示領域１０８ｄを発した光線１９３のうち、緑色の光線１９３ｇは、ペンタプリズム１３２の面１３２ｂに対して角θ１で斜めに入射し、空気とガラスの界面で屈折し、角θ２でペンタプリズム１３２の内部を進む。ガラスの屈折率の色分散により、光の波長に応じて角θ１と角θ２との関係は異なるので、このままではＬＣＤ表示領域１０８ｄが電子画像表示に供された場合、上下方向の色滲みが発生し、解像感の悪い画像となってしまう。そこで、ＬＣＤ表示領域１０８ｄに表示される電子画像は、予めＲＧＢの画像を色分散によって発生する位置ズレ量だけシフトさせている。
【００５２】
図７はＬＣＤ表示領域１０８ｄに表示される電子画像の位置ズレ状態を示す図である。ＬＣＤ表示領域１０８ｄには、赤色の電子画像１９４ｒ、緑色の電子画像１９４ｇおよび青色の電子画像１９４ｂは上下方向に位置を異ならせてある。この結果、赤色の電子画像１９４ｒ、緑色の電子画像１９４ｇおよび青色の電子画像１９４ｂの対応する位置から発した光線１９３ｒ、１９３ｇ、１９３ｂは、図６に示すように、ペンタプリズム１３２の内部で１本の光線１９２として進行する。そして、最終的に色滲みがほとんど解消された状態で、光線１９２は観察者の目まで到達する。
【００５３】
また、ＬＣＤ１０８ａの表示領域１０８ｅを発した光線１９４（図３参照）は、導光プリズム１８１を経てペンタプリズム１３２の底面からペンタプリズム１３２に入射し、被写体光と同じようにペンタプリズム１３２内を反射して面１３２ｂから射出する。
【００５４】
図８は接眼窓を覗いて観察されるファインダ視野内の表示を示す図である。ファインダ視野内の表示は、第１表示領域１９１、第２表示領域１９０ｄおよび合焦点位置情報１９７、第３表示領域１９０ｅから構成される。第１表示領域１９１では、視野マスク１７９の開口によって規定された被写体の光学像が観察できる。第２表示領域１９０ｄは、第１表示領域１９１の上方にあって、ＬＣＤ１０８ａのＬＣＤ表示領域１０８ｄに基づく画像による情報表示を行う。第３表示領域１９０ｅは、第１表示領域１９１の下方にあって、ＬＣＤ１０８ａのＬＣＤ表示領域１０８ｅに基づく文字列やアイコンによる情報表示を行う。第２表示領域１９０ｄ、第３表示領域１９０ｅおよび合焦点位置情報１９７の表示輝度は、いずれも撮像素子１２７の出力に基づき、視認するに適切な値に制御される。
【００５５】
図８の第２表示領域１９０ｄに表示される電子画像は、第１レリーズスイッチがオンになるまでは、ライブビューのフレーム毎の電子画像を１フレーム遅れで表示している。第１レリーズスイッチがオンになると、予め定められている合焦枠の少なくとも１つにおいて合焦動作を行うと共に、合焦動作が完了した時点でそのときの画像を記録する。このとき記録される画像は本撮影時とは異なる、画素数の少ない第２表示領域への表示用の簡易画像（フレーム画像）である。そして、このとき記録された画像と、これに重畳される合焦枠とが第２表示領域に表示される。そして、この表示状態は第２レリーズスイッチがオンにされるまで継続する。具体的なフローについては後述する。
【００５６】
なお、本実施形態では、液晶表示器１０８を用いたが、この代わりに有機ＥＬ表示器を用いてもよい。この場合、バックライト１０８ｂは不要となる。
【００５７】
次に、上記構成を有するデジタル一眼レフカメラにおいて、本発明の実施例であるシャッタレリーズが段階的に切り替わったときの動作について、図９を用いて具体的に説明する。
【００５８】
図９は、合焦動作から撮影動作に至るまでの第１表示領域１９１と第２表示領域１９０ｄの像の様子の例を示すもので、図９（ａ）は合焦ロック時の様子を表し、図９（ｂ）は合焦後に構図を変えた時の様子を表す。
【００５９】
図９（ａ）では、予め設定されている合焦枠１９６を主要な被写体となる人物に合わせ、第１レリーズスイッチをオンにすることで合焦動作を行う。そして、合焦動作の完了と共にその時点でライブビュー表示されていたフレームを取得し、これに対応する位置に合焦枠を重畳させて第２表示領域１９０ｄに表示している。
【００６０】
その後ユーザは第１レリーズスイッチオンを維持したまま、人物が画面の下の方へ位置するように構図を変更する（図９（ｂ））。このとき、第１レリーズスイッチオンを維持しているので、人物に対する合焦状態は維持されている（合焦ロック）。図示するように、構図変更後も、第２表示領域１９０ｄには合焦動作を行ったときのフレーム画像とこれに重畳された合焦枠が表示されている。したがって、ユーザは、構図変更後の被写体光学像を第１表示領域１９１に、合焦動作時の合焦対象を第２表示領域に、同時に観察することが可能である。
【００６１】
そして、レリーズ釦が深押しされる（第２レリーズスイッチオン）と、本撮影動作として図９（ｂ）の第１表示領域１９１で観察されている構図の被写体像を撮像素子により取得し、画像処理の後フラッシュメモリ１５０に記録して一連の撮影動作を終了する。
【００６２】
続いて、図１０を用いて第１レリーズスイッチオン後のＣＰＵ１４１の撮影動作シーケンスを説明する。図１０（ａ）は、デジタル一眼レフカメラのライブビューモードで、撮影者がファインダを覗いている時のライブビュー動作（基準クロック動作）のフローを示す。また、図１０（ｂ）は、スイッチ入力部１４２のレリーズ釦を深押し操作（第２レリーズオン操作）した際の静止画像を取得するフローを示す。また、図１０（ａ）は基準クロックにより動作制御されるフローであり、図１０（ｂ）は上記基準クロックとは非同期なフローであって適宜割り込み動作として行われる。
【００６３】
図１０（ａ）の基準クロックにより動作制御されるフローでは、第１レリーズスイッチオン後に、ステップＳ０で第２レリーズがオンでないことを確認した上で、ＣＰＵ１４１は、ＳＤＲＡＭ１４８から前回基準クロック動作で得られたフレーム画像データ（デジタル画像信号）を読み出す。そして、ファインダ装置１３０の第２表示領域１９０ｄにその電子画像を表示するように指示する制御信号を、信号処理回路１４５に送出する（ステップＳ１）。信号処理回路１４５は、この制御信号を受けるとこの画像データをコンポジット信号に変換する処理を行う。信号処理回路１４５は、このコンポジット信号を液晶表示器１０８に供給し、ＬＣＤ１０８ａに表示させる。この結果、ファインダ装置１３０の第２表示領域１９０ｄには、前回取得されたフレーム画像が表示される。同時にＣＰＵ１４１は、電子シャッタをＯＮ（ステップＳ２）して、フレーム電荷蓄積を開始（ステップＳ３）する。次にステップＳ４で、ＣＰＵ１４１は、前回測光演算により算出されている露光時間のタイミングで、電荷蓄積動作を停止する。そして、ステップＳ５で得られた画像信号を読み出して、Ａ／Ｄ変換を行う。こうして信号処理回路１４５により、フレーム画像を取得することができる。次にＣＰＵ１４１は、撮像素子１２７からの出力を用いて被写体の輝度を測定する（ステップＳ６）。ＣＰＵ１４１は、その輝度情報から次回のフレームでの露光量（電子シャッタのスピードおよび撮像素子感度）または、撮像動作での露光量（絞り機構１２２の絞り込み量、シャッタ１２６のシャッタスピードおよび撮像素子感度）を演算する。
【００６４】
ステップＳ８では、既に合焦ロックされているかを確認する。第１レリーズスイッチがオンされた後始めての合焦動作時であるときには、まだ合焦ロックされていないことになるので、ステップＳ９に進む。既に合焦動作が完了して、さらに第１レリーズスイッチのオンが継続されているときには、ステップＳ１２へ進む。
【００６５】
ステップＳ９では、ＣＰＵ１４１が前述の山登りＡＦでの合焦演算を行い、合焦ＯＫかどうかの判断を行う。ここで、非合焦と判断された場合は、ステップＳ１０に進み再度レンズ群１２１、１６７、１２３のフォーカス駆動動作を行い、合焦動作を継続する。またステップＳ９で、合焦と判断された場合は、第１レリーズのオン状態が継続されているかどうかを判定（ステップＳ１１）し、オン状態が継続されていなければ基準クロック動作を終了し、初期動作に戻る。一方、ステップＳ１１で第１レリーズスイッチのオンが継続されていれば、合焦判定でＯＫとなったフレーム画像に合焦枠を重畳して第２表示領域１９０ｄに表示する。そして、ステップＳ１２でその後の合焦動作を行わない合焦ロックの状態とする。ステップＳ１３では、第２表示領域１９０ｄに合焦判定でＯＫとなったフレーム画像に合焦枠を重畳して表示を続けるべく、そのフレーム画像をＳＤＲＡＭ１４８に保持し、基準クロック動作を終了し、初期動作に戻る。
【００６６】
図１０（ｂ）の第２レリーズスイッチオン操作のフローでは、第２レリーズスイッチがオンに切り替わった時点で図１０（ａ）の基準クロック動作に割り込みが入る。ステップＳ２０で第２レリーズスイッチがオンになったと判断したら、ステップＳ２１で撮像素子動作をオフにする。続けて、ステップＳ２２では、第２表示領域１９０ｄで表示していたフレーム画像と合焦枠の表示をオフにする。
【００６７】
さらに、ステップＳ２３では、図１０（ａ）のステップＳ６で演算された絞り込み量に基づき、絞り駆動回路１３５を介して絞り機構１２２の絞り込み動作を行う。
【００６８】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ１４１は、撮像開始を指示する信号を信号処理回路１４５に送出する。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、撮像素子１２７の電荷蓄積動作を開始させる。そしてステップＳ２５では、ステップＳ６で演算されたシャッタスピードに基づき、シャッタ１２６を開閉する。
【００６９】
ステップＳ２６では、ＣＰＵ１４１は、シャッタ１２６を閉成した後、信号処理回路１４５に撮像停止を指示する信号を送出する。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、撮像素子１２７での電荷蓄積動作を終了させる。さらに、信号処理回路１４５は、撮像素子１２７から画像信号を読み出してアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換を行い、デジタル画像信号に変換する処理、およびこれに付随する画像処理を実行する。そして、ＣＰＵ１４１は、上記デジタル画像信号の格納を指示する制御信号を信号処理回路１４５に送出する（ステップＳ２７）。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、処理された画像信号をＳＤＲＡＭ１４８に順番に格納する。
【００７０】
次にステップＳ２８では、ＣＰＵ１４１は、絞り駆動回路１３５を介して絞り機構１２２を絞り込み状態から開放状態に戻す。  そして、ステップＳ２９では、ＣＰＵ１４１は、ＳＤＲＡＭ１４８に一時的に記憶されている画像をフラッシュメモリ１５０の所定の記憶領域に記憶するように、信号処理回路１４５に指示する。この後、ＣＰＵ１４１は、メインルーチンに復帰する。
【００７１】
図１１はＣＰＵ１４１の動作シーケンスに基づくカメラ動作を示すタイミングチャートである。図では、ライブビューモードで、撮影者がファインダを覗いている時の動作について説明している。具体的には、レリーズ釦の第１レリーズスイッチ操作前、レリーズ釦の第１レリーズスイッチ操作後、レリーズ釦の第２レリーズスイッチ操作による１コマの静止画撮影及び、レリーズ釦ＯＦＦまでを表している。
【００７２】
まず、時刻Ｔ１において、第１レリーズスイッチがオフの状態で、基準クロックが立ち上がると、電子シャッタ、撮像素子の電荷蓄積、前回フレームの電子画像表示が同時に行われる。次に、時刻Ｔ２において、撮像素子の電荷蓄積が終了すると、読み出しおよびＡ／Ｄ変換が行われる。時刻Ｔ３にＡ／Ｄ変換が終了すると、測光演算、合焦演算が行われる。時刻Ｔ４で、合焦判断がＯＫとなればレンズ駆動は行われず、合焦判断がＯＫでなければ、ＣＰＵ１４１によりフォーカス駆動動作が行われる。
【００７３】
次に、時刻Ｔ５において、第１レリーズスイッチがオフからオンに切り換わった後の動作について説明する。基本的に、それまでと同様の動作を行うが、合焦判断でＯＫとなった場合は、最初に合焦判断ＯＫとなった電子画像を第２レリーズスイッチがオンになるまで表示する。
【００７４】
時刻Ｔ７において、第２レリーズスイッチがオフからオンに切り換わると、撮像素子の動作モード、電子画像表示をオフにすると共に、撮影レンズ１２０の絞り１２２が絞り込まれる。
【００７５】
時刻Ｔ８において、画像Ｉのための撮像素子１２７の電荷蓄積動作が開始され、その間に時刻Ｔ９でシャッタ１２６の開閉が行われる。シャッタ１２６が閉じられると、時刻Ｔ１０で撮像素子１２７の電荷蓄積動作は停止し、画像Ａの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が開始される。また、絞り１２２の開放動作が行われる。
【００７６】
時刻Ｔ１１で画像Ｉの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が終了すると、デジタル画像信号は一時的にＳＤＲＡＭ１４８のデータ蓄積領域に格納される。
【００７７】
時刻Ｔ１２において、レリーズ釦の深押し操作が終了し、第２レリーズスイッチがオフになると、撮像動作が終了する。
【００７８】
レリーズ釦の第２レリーズスイッチ操作が終了した時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３のレリーズ釦の第１レリーズスイッチ操作が終了し、第１レリーズスイッチがオフになるまでの間は、前述の基準クロック動作を繰り返す。時刻Ｔ１３の第１レリーズスイッチがオフになった後も、前述の基準クロック動作を繰り返す。
【００７９】
なお、上記動作シーケンスにおいて、画像信号の読み出し、Ａ／Ｄ変換、画像データのメモリ（ＳＤＲＡＭ１４８）への格納、絞り１２２の開放は、次のコマの撮影準備動作である。この撮影準備動作に同期して第２表示領域１９０ｄに表示される電子画像の更新が行われる。
【００８０】
このように、第１の実施形態のカメラによれば、ファインダから目を離すことなく被写体の光学像の観察を可能としたままで、電子画像をもって合焦ロックされた時点の被写体の状態及び合焦点位置を確認可能である。従って、合焦後に構図を変更したとしても被写体のいずれの領域で合焦したのかを直感的に視認でき、構図の設定が容易となり、かつシャッタチャンスを逃すことが少ない撮像装置を実現することができる。また、光学像と電子画像が重なっていないので、どちらも良好に視認可能である。
【００８１】
［第２の実施形態］
本実施形態のデジタル一眼レフカメラは、ＣＭＯＳの撮像素子で被写体像を撮像するスチルカメラであり、第１の実施形態として図１に示した構成とほぼ同じである。異なる点は、撮像素子１２７自身に位相差検出機能を有しており、この信号に基づいてＡＦが可能な点である。
【００８２】
第１の実施形態と異なる構成および動作部について説明する。
【００８３】
図１２は、本発明の第２の実施形態における撮像素子の概略的回路構成図を示したものである（特開平０９−０４６５９６号公報を参照）。同図は、２次元ＣＭＯＳエリアセンサの２列×４行画素の範囲を示したものであるが、撮像素子として利用する場合は画素を多数配置し、高解像度画像の取得を可能としている。
【００８４】
図１２において、１３０１はＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素子の光電変換部、１３０２はフォトゲート、１３０３は転送スイッチＭＯＳトランジスタ、１３０４はリセット用ＭＯＳトランジスタである。１３０５はソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ、１３０６は水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ、１３０７はソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタ、１３０８は暗出力転送ＭＯＳトランジスタである。１３０９は明出力転送ＭＯＳトランジスタ、１３１０は暗出力蓄積容量ＣＴＮ、１３１１は明出力蓄積容量ＣＴＳである。１３１２は水平転送ＭＯＳトランジスタ、１３１３は水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ、１３１４は差動出力アンプ、１３１５は水平走査回路、１３１６は垂直走査回路である。
【００８５】
図１３に画素部の断面図を示す。同図において、１３１７はＰ型ウェル、１３１８はゲート酸化膜、１３１９は一層目ポリＳｉ、１３２０は二層目ポリＳｉ、１３２１はｎ＋フローティングディフュージョン部（ＦＤ）である。１３２１のＦＤは別の転送ＭＯＳトランジスタを介して別の光電変換部と接続される。同図において、２つの転送ＭＯＳトランジスタ１３０３のドレインとＦＤ部１３２１を共通化して微細化とＦＤ部１３２１の容量低減による感度向上を図っているが、Ａｌ配線でＦＤ部１３２１を接続しても良い。
【００８６】
次に、図１４のタイミングチャートを用いて動作を説明する。このタイミングチャートは全画素独立出力の場合である。
【００８７】
まず垂直走査回路１３１６からのタイミング出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ０，φＰＧ００，φＰＧｅ０をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ１３０４をオンとし、フォトゲート１３０２の一層目ポリＳｉ１３１９をハイとしておく。時刻Ｔ０において、制御パルスφＳ０をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ１３０６をオンさせ、第１，第２ラインの画素部を選択する。次に制御パルスφＲ０をロウとし、ＦＤ部１３２１のリセットを止め、ＦＤ部１３２１をフローティング状態とする。そして、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ１３０５のゲート・ソース間をスルーとした後、時刻Ｔ１において制御パルスφＴＮをハイとし、ＦＤ部１３２１の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量ＣＴＮ１３１０に出力させる。
【００８８】
次に、第１ラインの画素の光電変換出力を行うため、第１ラインの制御パルスφＴＸ００をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ１３０３を導通した後、時刻Ｔ２において制御パルスφＰＧ００をローとして下げる。この時フォトゲート１３０２の下に拡がっていたポテンシャル井戸を上げて、光発生キャリアをＦＤ部１３２１に完全転送させるような電圧関係が好ましい。従って完全転送が可能であれば制御パルスφＴＸはパルスではなくある固定電位でもかまわない。
【００８９】
時刻Ｔ２でフォトダイオードの光電変換部１３０１からの電荷がＦＤ部１３２１に転送されることにより、ＦＤ部１３２１の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ１３０５がフローティング状態であるので、ＦＤ部１３２１の電位を時刻Ｔ３において制御パルスφＴｓをハイとして蓄積容量ＣＴＳ１３１１に出力する。この時点で第１ラインの画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量ＣＴＮ１３１０とＣＴＳ１３１１に蓄積されおり、時刻Ｔ４の制御パルスφＨＣを一時ハイとして水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ１３１３を導通して水平出力線をリセットする。そして、水平転送期間において水平走査回路１３１５の走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と光出力を出力される。この時、蓄積容量ＣＴＮ１３１０とＣＴＳ１３１１の差動増幅器１３１４によって、差動出力ＶＯＵＴを取れば、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。また画素３０−１２、３０−２２の光電荷は画素３０−１１、３０−２１と同時に夫々の蓄積容量ＣＴＮ１０とＣＴＳ１３１１に蓄積されるが、その読み出しは水平走査回路１３１５からのタイミングパルスを１画素分遅らして水平出力線に読み出して差動増幅器１３１４から出力される。
【００９０】
本実施形態では、差動出力ＶＯＵＴをチップ内で行う構成を示しているが、チップ内に含めず、外部で従来のＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路を用いても同様の効果が得られる。
【００９１】
蓄積容量ＣＴＳ１３１１に明出力を出力した後、制御パルスφＲ０をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ４を導通しＦＤ部１３２１を電源ＶＤＤにリセットする。第１ラインの水平転送が終了した後、第２ラインの読み出しを行う。第２ラインの読み出しは、制御パルスφＴＸｅ０，制御パルスφＰＧｅ０を同様に駆動させ、制御パルスφＴＮ、φＴＳに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣＴＮ１３１０とＣＴＳ１３１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。以上の駆動により、第１，第２ラインの読み出しが夫々独立に行える。この後、垂直走査回路を走査させ、同様に第２ｎ＋１，第２ｎ＋２（ｎ＝１，２，…）の読み出しを行えば全画素独立出力が行える。即ち、ｎ＝１の場合は、まず制御パルスφＳ１をハイとする。そして、次にφＲ１をローとし、続いて制御パルスφＴＮ、φＴＸ０１をハイとし、制御パルスφＰＧ０１をロー、制御パルスφＴＳをハイ、制御パルスφＨＣを一時ハイとして画素３０−３１，３０−３２の画素信号を読み出す。続いて、制御パルスφＴＸｅ１，φＰＧｅ１及び上記と同様に制御パルスを印加して、画素３０−４１，３０−４２の画素信号を読み出す。
【００９２】
図１５ないし図１６は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施形態においては、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、該ベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。
【００９３】
図１５に撮像用画素の配置と構造を示す。同図（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のごとく、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そして該２行×２列の構造が繰り返し配置される。
同図（ａ）の断面Ａ−Ａを同図（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（Ｒｅｄ）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタである。ＰＤは図３で説明したＣＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示したもの、ＣＬはＣＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影光学系を模式的に示したものである。
【００９４】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＭＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部の有効面積は大面積に設計される。また、同図（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（Ｂｌｕｅ）画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００９５】
図１６は、撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。同図（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。撮像信号を得る場合、Ｇ画素は輝度情報の主成分をなす。そして人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。一方でＲもしくはＢ画素は、色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化に気づきにくい。そこで本実施形態においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢの画素を焦点検出用画素としている。これを同図（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢで示す。
同図（ａ）の断面Ａ−Ａを同図（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図１５（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。本実施形態の形態においては、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（Ｗｈｉｔｅ）が配置される。また、撮像素子で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、画素ＳＨＡ及の開口部ＯＰＨＡは右側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは左側に偏倚しているため、撮影レンズＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＨＡを水平方向規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また、画素ＳＨＢも水平方向規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とすると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。
【００９６】
上記構成を有するデジタル一眼レフカメラにおいて、上述の位相差ＡＦ画素を用いることにより、公知技術である動体予測機能を付加させることができる。ここでは動体予測モードにおける、本発明の実施形態であるシャッタレリーズが段階的に切り替わったときの動作について説明する。
【００９７】
まずファインダ内で光学像を覗きながら、ピントを合わせたい被写体を狙ってスイッチ入力部１４２のレリーズ釦を半押し操作（第１レリーズスイッチオン）にする。このとき、前述の位相差ＡＦによりピント合わせ動作を行い、ピントを引き込んだ（動体予測ロック時）と同時に、得られた画像と及びピントＯＫの指標となる赤色を合焦測距位置に合わせ、第２表示領域１９０ｄに表示する。レリーズ釦半押し操作（第１レリーズスイッチオン操作）のままでは、第２表示領域１９０ｄ表示画像はそのままとなり、どの被写体にピントを合わせたかの確認可能状態が持続する。この状態のままで、動体予測が行われると、第２表示領域１９０ｄ上の画像はそのままで、第１表示領域１９１により動く被写体の様子を確認することができる。
【００９８】
図１７は、上記動作を行った時の第１表示領域１９１と第２表示領域１９０ｄの像の様子の例を示すもので、図１７（ａ）は動体予測ロック時の様子、図１７（ｂ）はレリーズ釦が深押しされる直前の様子、図１７（ｃ）は２コマ目撮影時の様子を示す。
【００９９】
レリーズ釦が深押しされる（第２レリーズスイッチオン）ことにより、図１７（ｂ）、（ｃ）の第１表示領域１９１で観察されている構図の画像を撮像素子により取得し、最終的に画像データをメモリ（ＳＤＲＡＭ１４８）への格納することができる。この際、レリーズ釦が深押しされる（第２レリーズスイッチオン）前は、第２表示領域１９０ｄに動体予測時の電子画像、合焦点位置を表示する。合焦点位置を表示することによりピントが合っていることを撮影者に知らせる。また、第１表示領域１９１には、動体予測により演算した被写体の移動ベクトルから、想定される被写体のピント位置を表示する。またレリーズ釦が深押しされている（第２レリーズスイッチオン）間は、第２表示領域１９０ｄからの電子画像等の映像表示をオフにする。これは、電子画像等の映像がファインダ装置２３０、ハーフミラー２２４を介して、撮像素子２２７に混入されないようにするためである。
【０１００】
続いて、第２の実施形態におけるＣＰＵ１４１の動作シーケンスを示す。図１８はデジタル一眼レフカメラのライブビューモードかつ動体予測モードとした場合の、撮影者がファインダを覗いている時の動作に対し、ライブビュー動作（基準クロック動作）のフローチャートを図１８（ａ）に示す。また、スイッチ入力部１４２のレリーズ釦を深押し操作（第２レリーズスイッチオン操作）際の静止画像を取得するフローチャートを図１８（ｂ）に示す。この図１８に示すフローチャートは、ＣＰＵ１４１のメインフローチャート内にてコールされるサブルーチンである。また、図１８（ａ）は基準クロックにより動作制御されるフローであり、図１８（ｂ）は上記基準クロックとは非同期なフローであり適宜割り込み動作が行われる。
【０１０１】
図１８（ａ）の基準クロックにより動作制御されるフローでは、第１レリーズスイッチオン後に、ステップＳ３０で第２レリーズがオンでないことを確認した上で、ＣＰＵ１４１は、ＳＤＲＡＭ１４８から前回基準クロック動作で得られた画像データを読み出す。そして、ファインダ装置１３０の第２表示領域１９０ｄにその電子画像を表示するように指示する制御信号を、信号処理回路１４５に送出する（ステップＳ３１）。信号処理回路１４５は、この制御信号を受けると、この画像データをコンポジット信号に変換する処理を行う。信号処理回路１４５は、このコンポジット信号を液晶表示器１０８に供給し、ＬＣＤ１０８ａに表示させる。この結果、ファインダ装置１３０の第２表示領域１９０ｄには、前回撮像されたフレーム画像が表示される。同時にＣＰＵ１４１は、電子シャッタをオン（ステップＳ３２）して、フレーム電荷蓄積を開始（ステップＳ３３）する。次にステップＳ３４で、ＣＰＵ１４１は、前回測光演算により算出されている露光時間のタイミングで、電荷蓄積動作を停止する。そして、ステップＳ３５で得られた画像信号を読み出して、Ａ／Ｄ変換を行う。こうして信号処理回路１４５により、フレーム画像を取得することができる。次にＣＰＵ１４１は、撮像素子１２７からの出力を用いて被写体の輝度を測定する（ステップＳ３６）。その輝度情報から次回のフレームでの露光量（電子シャッタのスピードおよび撮像素子感度）または、撮像動作での露光量（絞り機構１２２の絞り込み量、シャッタ１２６のシャッタスピードおよび撮像素子感度）を所定の演算ブログラムに従って演算する。
【０１０２】
ステップＳ３７では、ＣＰＵ１４１は、前述の位相差ＡＦでの合焦演算を行い、かつ過去の複数のピントズレ量の変化から被写体の移動ベクトルを演算する、いわゆる動体予測演算を行う。次に第１レリーズのオン状態が継続されているかどうかを判定（ステップＳ１１）し、オン状態が継続されていなければ基準クロック動作を終了し、初期動作に戻る。一方、ステップＳ１１で第１レリーズスイッチのオンが継続されていれば、既に合焦ロックされているかを確認する（ステップＳ３９）。合焦ロックがされていない場合は、ステップＳ４１に進み再度レンズ群１２１、１６７、１２３のフォーカス駆動動作を行い、合焦動作を継続する。合焦ロックされている場合は、ステップＳ４０で、第２表示領域１９０ｄに合焦判定でＯＫとなったフレーム画像に合焦枠を重畳して表示を続けるべく、そのフレーム画像をＳＤＲＡＭ１４８に保持する。そして、ステップＳ４１に移行して、ステップＳ３７で算出した合焦演算、動体予測演算から所定の時間後に被写体にピントが合うようにＣＰＵ１４１よりレンズ群１２１、１６７、１２３をフォーカス駆動し合焦動作を続ける。以上により基準クロック動作を終了し、初期動作に戻る。
【０１０３】
図１９（ｂ）の第２レリーズスイッチオン操作のフローでは、第２レリーズがオンに切り替わった時点で図１９（ａ）の基準クロック動作に割り込みが入る。ステップＳ５０で第２レリーズスイッチがオンになったと判断したら、ステップＳ５１で撮像素子動作をオフにする。続けて、ステップＳ５２では、第２表示領域１９０ｄで表示していたフレーム画像と合焦枠の表示をオフにする。
【０１０４】
さらに、ステップＳ２３では、図１９（ａ）のステップＳ３６で演算された絞り込み量に基づき、絞り駆動回路１３５を介して絞り機構１２２の絞り込み動作を行う。
【０１０５】
ステップＳ５４では、ＣＰＵ１４１は、撮像開始を指示する信号を信号処理回路１４５に送出する。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、撮像素子１２７の電荷蓄積動作を開始させる。そしてステップＳ５５では、ステップＳ３６で演算されたシャッタスピードに基づき、シャッタ１２６を開閉する。
【０１０６】
ステップＳ５６では、ＣＰＵ１４１は、シャッタ１２６を閉成した後、信号処理回路１４５に撮像停止を指示する信号を送出する。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、撮像素子１２７での電荷蓄積動作を終了させる。さらに、信号処理回路１４５は、撮像素子１２７から画像信号を読み出してアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換を行い、デジタル画像信号に変換する処理、およびこれに付随する画像処理を実行する。そして、ＣＰＵ１４１は、上記デジタル画像信号の格納を指示する制御信号を信号処理回路１４５に送出する（ステップＳ５７）。信号処理回路１４５は、この信号を受けると、処理された画像信号をＳＤＲＡＭ１４８に順番に格納する。
【０１０７】
次にステップＳ５８では、ＣＰＵ１４１は、絞り駆動回路１３５を介して絞り機構１２２を絞り込み状態から開放状態に戻す。そして、ステップＳ５９では、ＣＰＵ１４１は、ＳＤＲＡＭ１４８に一時的に記憶されている画像をフラッシュメモリ１５０の所定の記憶領域に記憶するように、信号処理回路１４５に指示する。この後、第２レリーズスイッチがオンのままかどうかを判断し（ステップＳ６０）、オンであれば、ステップＳ５３に戻り、連写が繰り返される。また第２レリーズスイッチがオフであれば、ＣＰＵ１４１は、メインルーチンに復帰する。
【０１０８】
図１９はＣＰＵ１４１の動作シーケンスに基づくカメラ動作を示すタイミングチャートである。図では、ライブビューモードでかつ動体予測モードとした場合の、撮影者がファインダを覗いている時の動作について説明している。具体的には、レリーズ釦の第１レリーズスイッチ操作前、レリーズ釦の第１レリーズスイッチ操作後、レリーズ釦の第２レリーズスイッチ操作による２コマ連写の静止画撮影及び、レリーズ釦ＯＦＦまでを表している。
【０１０９】
まず、時刻Ｔ１において、第１レリーズスイッチがオフの状態で、基準クロックが立ち上がると、電子シャッタ、撮像素子の電荷蓄積、前回フレームの電子画像表示が同時に行われる。次に、時刻Ｔ２において、撮像素子の電荷蓄積が終了すると、読み出しおよびＡ／Ｄ変換が行われる。時刻Ｔ３にＡ／Ｄ変換が終了すると、測光演算、合焦演算および動体予測演算が行われる。時刻Ｔ４で、第１レリーズスイッチはオフのままでは、フォーカス駆動は行わず、次の基準クロック動作を繰り返す。
【０１１０】
次に、時刻Ｔ５において、第１レリーズスイッチがオフからオンに切り換わった後の動作について説明する。基本的に、それまでと同様の動作を行うが、時刻Ｔ６において、合焦、動体予測演算が終了したのち、次の露光時に被写体にピントが合うようにレンズのフォーカス駆動を行う。時刻Ｔ７において、第１レリーズスイッチがオンになってから最初に合焦判断ＯＫとなった場合は、この電子画像Ｄの表示を第２レリーズスイッチがオンになるまで表示する。
【０１１１】
時刻Ｔ８において、第２レリーズスイッチがオフからオンに切り換わると、撮像素子の動作モード、電子画像表示をオフにすると共に、撮影レンズ１２０の絞り１２２が絞り込まれる。またそれまでの動体予測演算をもとに１コマ目の静止画像の露光時に被写体にピントが合うように、レンズのフォーカス駆動を行う。時刻Ｔ９で画像Ｈのための撮像素子１２７の電荷蓄積動作が開始され、その間に時刻Ｔ１０でシャッタ１２６の開閉が行われる。シャッタ１２６が閉じられると、時刻Ｔ１１で撮像素子１２７の電荷蓄積動作は停止し、画像Ｈの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が開始される。また、絞り１２２の開放動作が行われる。
【０１１２】
時刻Ｔ１２で画像Ｈの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が終了すると、デジタル画像信号は一時的にＳＤＲＡＭ１４８のデータ蓄積領域に格納される。また同時にそれまでの動体予測演算をもとに２コマ目の静止画像の露光時に被写体にピントが合うように、レンズのフォーカス駆動を行う。第２レリーズスイッチがオンのままであるため、時刻Ｔ１４で画像Ｉのための撮像素子２２７の電荷蓄積動作が開始され、その間に時刻Ｔ１５でシャッタ１２６の開閉が行われる。シャッタ１２６が閉じられると、時刻Ｔ１６で撮像素子１２７の電荷蓄積動作は停止し、画像Ｉの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が開始される。また、絞り１２２の開放動作が行われる。
【０１１３】
時刻Ｔ１７で画像Ｉの画像信号の読み出しおよびＡ／Ｄ変換が終了すると、デジタル画像信号は一時的にＳＤＲＡＭ１４８のデータ蓄積領域に格納される。このときまだ第２レリーズスイッチがオンのままなので、時刻Ｔ１８では次の連写の準備のためにレンズのフォーカス駆動を行う。
【０１１４】
時刻Ｔ１９において、レリーズ釦の深押し操作が終了し、第２レリーズスイッチがオフになると、撮像動作が終了する。
【０１１５】
レリーズ釦の深押し操作が終了した時刻Ｔ１９から時刻Ｔ２０のレリーズ釦の半押し操作が終了し、第１レリーズスイッチがオフになるまでの間は、前述の基準クロック動作を繰り返す。時刻Ｔ２０の第１レリーズスイッチがオフになった後も、前述の基準クロック動作を繰り返す。
【０１１６】
なお、上記動作シーケンスにおいて、画像信号の読み出し、Ａ／Ｄ変換、画像データのメモリ（ＳＤＲＡＭ１４８）への格納、絞り２２２の開放は、次のコマの撮影準備動作である。この撮影準備動作に同期して第２表示領域１９０ｄに表示される電子画像の更新が行われる。
【０１１７】
このように、第２の実施形態のカメラによれば、動体予測モードにおいて、ファインダから目を離すことなく被写体の光学像の観察を可能としたままで、合焦ロックを行った時点の電子画像と合焦位置を同時に確認することができる。したがって、被写体が移動した状態でも撮影者が意図するピント位置かどうかを再確認することができる。従って、シャッタチャンスを逃すといったことのない新規のカメラを実現することができる。この結果、撮影の失敗を未然に防ぐことが可能である。また、光学像と電子画像が重なっていないので、どちらも良好に視認可能である。
【０１１８】
［上記実施形態の変形例］
上記各実施形態においては、ＡＦ動作を行うことを前提としたがこれに限らない。すなわち、ユーザがマニュアル操作によって焦点調整を行うことを前提とする。そして、第１レリーズスイッチがオンされたときに被写体領域のいずれかに合焦していると判断されれば、その時点のフレーム画像を取り込み、その画像に合焦枠を重ねて第２表示領域１９０ｄに表示するようにしても良い。このように構成にしても、ファインダから目を離すことなく被写体の光学像の観察を可能としたままで、電子画像をもって被写体の状態及び合焦点位置を確認可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態においては、合焦位置に関する情報として合焦枠を重畳して表示させる構成としたがこれに限らない。例えば、水平線と垂直線を表示し、この交点を合焦位置として表すような形態であっても良いし、合焦領域以外の領域をグレースケールとするような画像処理で表示しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１の実施形態におけるデジタル一眼レフカメラの電気回路の概略的構成を示す図である。
【図２】信号処理回路１４５の電気回路の構成およびそれに接続される周辺回路を示すブロック図である。
【図３】ファインダ装置１３０の構成を示す断面図である。
【図４】図３の矢印Ａ方向から視た場合のファインダ装置１３０の構成を示す側面図である。
【図５】液晶表示器１０８のＬＣＤ１０８ａの画面を示す図である。
【図６】ペンタプリズム１３２への光線の入射状態を示す図である。
【図７】ＬＣＤ表示領域１０８ｄに表示される電子画像の位置ズレ状態を示す図である。
【図８】ファインダ視野内の表示を示す図である。
【図９】第１表示領域１９１と第２表示領域１９０ｄの像の様子の例を示す図である。
【図１０】第１の実施形態における撮像動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態におけるカメラ動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】第２の実施形態における撮像素子の回路図である。
【図１３】第２の実施形態における撮像素子の画素部断面図である。
【図１４】第２の実施形態における撮像素子の駆動タイミングチャートである。
【図１５】第２の実施形態における撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図である。
【図１６】第２の実施形態における撮像素子の焦点検出用画素の平面図と断面図である。
【図１７】第１表示領域１９１と第２表示領域１９０ｄの像の様子の例を示す図である。
【図１８】第２の実施形態における撮像動作手順を示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施形態におけるカメラ動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１２１】
５０  デジタル一眼レフカメラ
１２７  撮像素子
１３０  ファインダ装置
１４１  ＣＰＵ
１６８  接眼窓
１９０ｄ  第２表示領域
１９１  第１表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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