(57)【要約】【課題】  一つの画素当たりで深さ方向に複数のフォトダイオードを持つ撮像素子を用いた撮像装置に最適なオートフォーカスを提供することを目的とする。【解決手段】  １画素当たりでフォトダイオードを深さ方向に複数持つタイプの撮像素子と、撮像素子の被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる合焦システムを持つ撮像装置に於いて、鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検出するために、深さ方向で複数存在するフォトダイオードのうち、中間のフォトダイオードの出力値を評価することを特徴とした撮像装置。【選択図】  図１
2006126450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子と、前記撮像素子の被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる合焦システムを持つ撮像装置のオートフォーカスシステムにおいて、鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検出するために、前記深さ方向で複数存在するフォトダイオードのうち、中間のフォトダイオードの出力値を評価することを特徴とした撮像装置のオートフォーカスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発隣は電子スチルカメラ等の合焦検出装置に関するものである。特に、１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラ等の合焦検出装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元の撮像装置を有する電子スチルカメラ等では、被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位蹟を制御し、ピントを合わせる方式が採用されている。この場合の鮮鋭度の評価とは、一般にバンドパスフィルターにより抽出された映像信号の高周波成分の強度、あるいは微分回路などで抽出された映像信号のボケ幅検出強度などを使用する。通常の被写体を撮影した場合、これらの高周波成分の強度や、ボケ幅検出強度は、ピントがボケている状態では小さく、ピントが含うにつれて大きくなり、完全にピントの合った状態で最大値に達する。レンズは鮮鋭度が最大となる位置を探し停止させる。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平９−２２２５５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素予を用いた電子スチルカメラ等で前記鮮鋭度が最大となる位置を検出して合焦位置を検樹するには、深さの違う複数のフォトダイオードでそれぞれ違う色の成分を検出する佳組みになっているが、このような構造のために、深さ方向で存在するそれぞれのフォトダイオードの検出するピント位置が異なってしまう。そのために、正確に合焦位置を演算することが不可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明においては、１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子と、前記撮像素子の被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる合焦システムを持つ撮像装置において、鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検鐵するために、前記深さ方向で複数存在するフォトダイオードのうち、中間のフォトダイオードの出力値を評価することで、深さ方向で異なるフォトダイオードごとの合焦位置すべてに中庸なる合焦位置を抽出可能とすることで、深さ方で異なる位置になるフォトダイオードの全てに最適な合焦位置を険出するものである。
【発明の効果】
【０００５】
以上説明したように、本発明においては、１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像索子と、前記撮像素子の被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる合焦システムを持つ撮像装置において、鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検出するために、前記深さ方向で複数存在するフォトダイオードのうち、中聞のフォトダイオードの出力値を評価することで、深さ方商で異なるフォトダイオードごとの合焦位置すべてに中庸なる合焦位置を抽出可能とすることで、深さ方向で異なる位置になるフォトダイオードの全てに最適な合焦位置を検出可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（実施例１）
図１は本発開の実施例の電子カメラの回路ブロック図である。
【０００７】
図２は本発明の実施例の撮像素子の１ピクセル分の断層概念図である。
【０００８】
図３は本発明の実施例のフローチャートでカメラの動き方を表している。
【０００９】
図４は本発明の実施例の１ピクセル当たりの各フォトダイオードの合焦検出状態を表す。
【００１０】
図中１は本発明を実施した電子カメラ２は撮影のためのレンズ装置。
【００１１】
３は１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子で、本実施例においては、１画素当たりで深さ方向の浅い部分から青、緑、赤に感度を持つ３層のフォトダイオードを持つものである。
【００１２】
４は前記撮像素子に結像され光電変換された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置で、上記撮像素子３の青、緑、赤のそれぞれのフォトダイオードからの出力にそれぞれ対応した３個のＭ）変換装置を持つものである。
【００１３】
５はＡ／Ｄ変換された画像信磐を一時的に記録するメモリ装置で、一１二記３個のＡ／Ｄ変換装置４に対応し、３個のメモリー装置を持つものである。
【００１４】
６はメモリーに蓄えられた關像信号を処理する信号処理回路。
【００１５】
７は前記信号処理回路６で処理された画像信野を一時的に記憶するメモリー装置。
【００１６】
８は前記信号処理回路から焦、点検出のための信号を受け取り、画面の鮮鋭度を検出し合焦状態を判別する焦点演算回路で、ここではバンドパスフィルターで抽出した画像の高周波成分を評価する。
【００１７】
９はカメラ１全体の制御をつかさどる制御装置で撮像素子の画像の読み出しや、Ａ／Ｄ、メモリーへの記録、信号処理回路の制御等のすべてをつかさどる。
【００１８】
１０は前記焦点演算回路８で判定された合焦状態の結果に基づきレンズ２を合焦状態へと制御するレンズ制御装置である。
【００１９】
１１は前記レンズ制御装鐘９からの僑号を受けて、レンズ装置２の駆動をするモーターを含むレンズ駆動装置である。
【００２０】
１２は信号処理回賂６で作られた画像を受け取り記録装置１３に記録することを司る画像記録用制御装置である。
【００２１】
１３は最終的な画像を記録する記録装置である。
【００２２】
撮像素子３は図２に示す通り、１画素相当の部分で高さ方向にフォトダイオードを複数持つ。本発明の実施例では、３層のフォトダイオードを持つものである。
【００２３】
３−１はグリーン成分を検出するフォトダイオードの層。
【００２４】
３−２はブルーの成分を検出するフォトダイオードの層。
【００２５】
３−３はレッドの成分を検出するフォトダイオードの層。
【００２６】
以上の構成でカメラの作動について説明する。
【００２７】
Ｓ１でＡＦの開始が指示される。通常図示しないレリーズボタンが半押しでオンするＳＷ１と、レリーズのタイミングを発生する全押し状態のＳＷ２があるが、撮影者はまずＡＦのトリガーのためにＳＷ１をオンする。（Ｓ２）
ＳＷ１がオンしたら、カメラの制御装置９は撮像の開始を指示する。（Ｓ３）
撮像素子３はレンズ２を通して集光される被写体像をフォトダイオード３−２で取り込み、取り込んだ光線を光電変換する。
【００２８】
光電変換された画像信弩は制御装置８の指示でＡ／Ｄ変換され、メモリー５に順次格納される。（Ｓ６）
信号処理回路６では焦点演算に必要な信号を焦点演算回路８に入力する。
【００２９】
この際、焦点演算回路８には撮像素子３が持つ深さ方向の違う３個の信号のうちの深さ方向で中間の層である緑に相当する画像信号を受け取る。
【００３０】
焦点演算回路８では、受け取った信号を焦点演算回路内８のバンドパスフィルターを通し高周波成分を取り出し（Ｓ８）、高周波成分の鮭鋭度を評緬する。（Ｓ９）
Ｓ１０では合焦を判定するが、鮮鋭度の評価の１回目は鮮鋭度がピークに達しているかの判断は見送り、レンズ制御に移る。（Ｓ１１）
制御装置９は次にレンズ制御装置１０にレンズの駆動を指示する。レンズの駆動方向は至近方向、無限方向のどちらでも良い。
【００３１】
レンズ制御装置１０の指示に従いレンズ駆動装置は１１はレンズ２を動かす。
【００３２】
レンズ２の駆動が終了したら、制御装置９の指示に従い撮像素子３は再度撮像を行う。（Ｓ３）
撮像が終了したら、再度上記と同様に画像の鮮鋭度を再評価する。（Ｓ４〜Ｓ９）
再評価の結果、画像の鮮鋭度が上がっていたら、レンズを再度同方向に駆動する。
【００３３】
再評価の結果、画像の鮮鋭度が下がっていたら、レンズを前回と逆方向に駆動する。
【００３４】
上記を繰り返し、鮮鋭度がピークとなる位置を探し出しオートフォーカス動作は終了する。
【００３５】
これは、所謂山登りＡＦの原理そのものである。
【００３６】
合焦に達すると、制御装置９は図示しないカメラの表示装置に合焦状態を表示する。（Ｓｌ２）
合焦に達すると、カメラは撮影者が図示しないレリーズ釦のＳＷ２をオンするのを待つ。（Ｓ１３）
ＳＷ２がオンされていないときはカメラは再度ＳＷ１を見て、もしＳＷ１がオフされていたらカメラはスタンバイに戻る。（Ｓ１７）
Ｓ１３でＳＷ２のオンが検知されたら、制御装置９はカメラに撮像を指示する。（Ｓ１４）
撮像素子３はレンズ２を通して集光される被写体像を取り込み、取り込んだ光線を光電変換する。
【００３７】
光電変換された画像信号は制御装置８の括示でＡ／Ｄ変換され、メモリー５に順次格納される。（Ｓ１９）
メモリ５に格納された画像信号は、信号処理回路６により画像処理されて（Ｓ２０）、メモリー装置７に格納される。
【００３８】
メモリー装置７に格納された画像信号は、画像記録用制御装置１２を経由して、記録装置１３に格納される。（Ｓ２１）
上記説明では、本発名の実施例では由登りＡＦを用いて説明したが、オートフォーカスの評価方法は他の方法でも良い。
【００３９】
本発明では上記の様に１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子の深さ方向で中問の位置に当たる緑の層のフォトダイオードの光電変換された値を評価した。
【００４０】
ここで、それぞれの層でのピント位置の概念を説明する。
【００４１】
図４は１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子のそれぞれの層の鮮鋭度の関係を表す。
【００４２】
横軸は距離、縦軸は鮮鋭度を表す。
【００４３】
図中ａ、ｂ、ｃはそれぞれ１画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子の深さ方向の違う３つのフォトダイオードで評価した鮮鋭度の違いである。この図より明らかなように、それぞれ光軸方向でレンズからの距離が違う３個のフォトダイオードでは鮮鋭度のピークの位置がずれている。
【００４４】
ところが、本発明では鮮鋭度の評価には深さ方向の中問の層である緑の感光屠のフォトダイオード３−２の信号を評価しているので、図４から明らかな様に、すべての膚に中庸な合焦結果となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発開の実施例の電子カメラの回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施例の撮像素子の１ピクセル分の断層概念図である。
【図３】本発明の実施例のフローチャートでカメラの動き方を表している。
【図４】本発明の実施例の１ピクセル当たりの各フォトダイオードの合焦検出状態を表す。
【符号の説明】
【００４６】
１  本発明を実施した電子カメラ
２  レンズ装羅
３  撮像素子
４  Ａ／Ｄ変換装置
５  メモリー装置
６  信号処理回路
７  メモリー装置
８  焦点演算回路
９  制御装置
１０  レンズ制御装置
１１  レンズ駆動装置
１２  画像記録用制御装置
１３  記録装置
【図１】
2006126450.tif 000003
【図２】
2006126450.tif 000004
【図３】
2006126450.tif 000005
【図４】
2006126450.tif 000006