(57)【要約】【課題】暗所でＡＦを行った場合に、そのＡＦの結果をユーザに見易くする表示する。【解決手段】撮像装置１０１は、被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを生成する撮像素子１１９と、画像を表示する表示手段１１５とを有する。撮像装置は、焦点検出信号を用いて焦点状態を検出し、該焦点状態に応じて焦点調節制御を行い、撮像信号を用いて画像を生成する。制御手段１１１は、記録用撮像が指示される前に、焦点調節制御の完了に応じて発光手段１１８を発光させて被写体を照明し、照明された該被写体からの光束を光電変換した撮像素子からの撮像信号を用いて生成された表示用画像を表示手段に表示させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを生成する撮像素子と、
前記焦点検出信号を用いて焦点状態を検出し、該焦点状態に応じて焦点調節制御を行う焦点調節手段と、
前記撮像信号を用いて画像を生成する画像生成手段と、
画像を表示する表示手段と、
制御手段とを有し、
前記制御手段は、
記録用撮像が指示される前に、前記焦点調節制御の完了に応じて発光手段を発光させて前記被写体を照明し、照明された該被写体からの光束を光電変換した前記撮像素子からの前記撮像信号を用いて前記画像生成手段が生成した表示用画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記表示用画像は、前記焦点調節制御の結果をユーザに確認させるための画像であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記記録用撮像の指示を受けることに応じて、前記画像生成手段に前記撮像信号を用いて撮像画像を生成させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画像生成手段は、前記表示用画像の生成に用いられた前記撮像信号を用いて、該表示用画像に対して合焦する焦点位置を変更したリフォーカス画像を生成することが可能であり、
前記制御手段は、前記記録用撮像が指示される前に前記焦点位置が変更された場合に、該変更された焦点位置に対応する前記リフォーカス画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを生成する撮像素子と、前記撮像信号を用いて生成された画像を表示する表示手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記焦点検出信号を用いて焦点状態を検出し、該焦点状態に応じて焦点調節制御を行うステップと、
記録用撮像が指示される前に、前記焦点調節制御の完了に応じて発光手段を発光させて前記被写体を照明し、照明された該被写体からの光束を光電変換した前記撮像素子からの前記撮像信号を用いて生成した表示用画像を前記表示手段に表示させるステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項６】
被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを出力可能な撮像素子と、前記撮像信号を用いて生成された画像を表示する表示手段とを有する撮像装置のコンピュータに、請求項５に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出が可能なデジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラには、特許文献１にて開示されているように、撮像素子の各画素に設けられた対の光電変換部により撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる領域からの光束を受光することで、位相差検出方式焦点検出に用いられる対の像信号を生成するものがある。このような焦点検出方式を用いたオートフォーカス（ＡＦ）は、撮像面位相差ＡＦとも称される。また、特許文献２には、暗所において低輝度被写体に対するＡＦを良好に行えるように、焦点検出時に撮像装置に内蔵された又は外部に設けられた発光装置を発光させて被写体を照明する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，４１０，８０４号明細書
【特許文献２】特開２０１１−２３４０２５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、特許文献２にて開示されているように被写体を照明して焦点検出を行っても、その後にユーザがＡＦの結果を撮像装置の表示部を通じて視認することは難しい。
【０００５】
本発明は、暗所でＡＦを行った場合に、そのＡＦの結果をユーザに見易くする表示することが可能な撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての撮像装置は、被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを生成する撮像素子と、焦点検出信号を用いて焦点状態を検出し、該焦点状態に応じて焦点調節制御を行う焦点調節手段と、撮像信号を用いて画像を生成する画像生成手段と、画像を表示する表示手段と、制御手段とを有する。制御手段は、記録用撮像が指示される前に、焦点調節制御の完了に応じて発光手段を発光させて被写体を照明し、照明された該被写体からの光束を光電変換した撮像素子からの撮像信号を用いて画像生成手段が生成した表示用画像を表示手段に表示させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、被写体からの光束を光電変換して焦点検出信号と撮像信号とを生成する撮像素子と、撮像信号を用いて生成された画像を表示する表示手段とを有する撮像装置に適用される。該制御方法は、焦点検出信号を用いて焦点状態を検出し、該焦点状態に応じて焦点調節制御を行うステップと、記録用撮像が指示される前に、焦点調節制御の完了に応じて発光手段を発光させて被写体を照明し、照明された該被写体からの光束を光電変換した撮像素子からの撮像信号を用いて生成した表示用画像を表示手段に表示させるステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
なお、上記制御方法に従う処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、暗所でＡＦを行った場合に、そのＡＦの結果をユーザに見易くする表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１であるカメラ本体を含むカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１のカメラ本体に設けられた撮像素子の電気構成を示す図。
【図３】上記撮像素子の画素の構成を示す図。
【図４】上記撮像素子における画素アレイを示す図。
【図５】上記撮像素子の画素に入射する光束を示す図。
【図６】上記撮像素子の電気回路を示す図。
【図７】上記撮像素子の駆動パターンを示すタイミングチャート。
【図８】実施例１におけるＡＦを示すフローチャート。
【図９】図８中のＳ１２で行われる処理を示すフローチャート。
【図１０】図８中のＳ１３で行われる処理を示すフローチャート。
【図１１】実施例１で行われる発光表示処理を示すフローチャート。
【図１２】リフォーカスの原理を説明する図。
【図１３】リフォーカスの別の原理を説明する図。
【図１４】本発明の実施例２であるカメラ本体を含むカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図１５】実施例２における発光表示処理を示すフローチャート。
【図１６】実施例２における発光表示処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１である撮像装置としてのカメラ本体１０１と、該カメラ本体１０１に着脱可能に装着される交換レンズ１００を含むレンズ交換式カメラシステムの構成を示している。このカメラ本体１０１には、補助光を発することが可能な外部発光装置（以下、フラッシュユニットという）１１８が着脱可能に装着されている。なお、本実施例では、交換レンズ１００およびフラッシュユニット１１８が着脱可能なカメラ本体１０１について説明するが、レンズ部やフラッシュ部を内蔵した撮像装置であってもよい。
【００１３】
交換レンズ１００は、対物レンズとしての撮像光学系１０２を有する。撮像光学系１０２は、第１レンズ群１０３、第２レンズ群１０４および第３レンズ群１０５を有し、それらの全て又は一部を光軸方向に移動させることで変倍（ズーム）や焦点調節が可能である。具体的には、第１レンズ群（以下、変倍レンズという）１０３は変倍のために移動する。第２レンズ群（以下、フォーカスレンズという）１０４は焦点調節のために移動する。変倍レンズ１０３は、不図示のズーム操作リングをユーザが操作することで、ズーム駆動機構を介して駆動される。フォーカスレンズ１０４は、フォーカスアクチュエータ１０８によって駆動される。フォーカスアクチュエータ１０８は、フォーカスレンズ１０４の位置を検出する機能を有する。
【００１４】
撮像光学系は、さらに光量を調節する絞りユニット１０６を有する。絞りユニット１０６は、その絞り羽根が絞りアクチュエータ１０７によって駆動されることにより、該絞り羽根により形成される絞り開口の径が変更される。絞りアクチュエータ１０７は、絞り羽根の位置（絞り値）を検出する機能を含む。
【００１５】
レンズＭＰＵ１１０は、交換レンズ１００全体の制御（レンズ制御）を司る。レンズＲＯＭ１０９は、交換レンズ１００の個体を識別するための情報、ピント補正に使用する情報およびレンズＭＰＵ１１０がレンズ制御を実行するためのコンピュータプログラムを記憶している。
【００１６】
フラッシュユニット１１８において、発光部１２３は、キセノン管やＬＥＤ等の発光素子を有する。フラッシュＭＰＵ１２４は、フラッシュユニット１１８の発光制御を行う。フラッシュＲＯＭ１２５は、フラッシュユニット１１８の個体を識別するための情報、発光部１２３に関する情報およびフラッシュＭＰＵ１２４が発光制御を実行するためのコンピュータプログラムを予め記憶している。
【００１７】
カメラ本体１０１において、制御手段としてのカメラＭＰＵ１１１は、カメラ本体１０１における様々な制御（カメラ制御）を司る。また、カメラＭＰＵ１１１は、画像生成手段として、後述する撮像素子１１９から得られる撮像信号を用いて表示用画像や撮像画像等の画像データを生成する。カメラＭＰＵ１１１に内蔵されたカメラＲＯＭ１１２は、カメラＭＰＵ１１１がカメラ本体１０１におけるカメラ制御を実行するためのコンピュータプログラムを記憶している。また、カメラＭＰＵ１１１に内蔵されたカメラＲＡＭ１１３は、上記カメラ制御に関わる各種情報を一時的に記憶する。
【００１８】
表示部（表示手段）１１５は、ＬＣＤ等の表示デバイスを含み、表示用画像、撮像画像やカメラ制御に関わる情報を表示する。操作部１１６は、ユーザの操作を受け付ける。内蔵発光部１１７は、ＬＥＤ等の発光素子を含み、被写体に向けて補助光を発光したり、セルフタイマ撮像時にユーザに撮像タイミングを通知するために点滅したりする。
【００１９】
撮像素子１１９は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子であり、撮像光学系１０２からの光束により形成された被写体像を光電変換する。撮像素子１１９は、複数の画素を含む画素アレイ部を有する。
【００２０】
撮像素子１１９の前面には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学フィルタ１２０が配置されている。撮像素子１１９は、撮像素子駆動回路１２１により駆動され、被写体像の撮像（光電変換）および信号出力を行う。撮像素子駆動回路１２１は、撮像素子１１９から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１１１やカメラＲＡＭ１１３に出力する機能を有する。
【００２１】
位相差焦点検出回路１２２は、撮像素子１１９の画素アレイ部のうち焦点検出領域の画素から出力された位相差像信号（これについては後述する）を用いて、撮像光学系１０２の焦点状態を位相差検出方式により検出する。そして、該焦点状態の検出結果をカメラＭＰＵ１１１やカメラＲＡＭ１１３に出力する。
【００２２】
交換レンズ１００とカメラ本体１０１は、それぞれに設けられたマウント部１２６，１２８にて着脱可能に結合されている。レンズＭＰＵ１１０とカメラＭＰＵ１１１は、マウント部１２６，１２８に設けられた通信接点１２７，１２９を介して相互に通信が可能である。また、交換レンズ１００は、マウント部１２６，１２８に設けられた不図示の電源接点を介してカメラ本体１０１から電源供給を受ける。
【００２３】
フラッシュユニット１１８は、カメラ本体１０１に設けられたアクセサリシューとしてのマウント部１３２に着脱可能に結合するマウント部１３０を有する。フラッシュＭＰＵ１２４とカメラＭＰＵ１１１は、マウント部１３０，１３２に設けられた通信接点１３１，１３３を介して相互に通信が可能である。また、フラッシュユニット１１８は、不図示のバッテリを内蔵している。
【００２４】
次に、図２を用いて、本実施例における撮像素子１１９の構成について説明する。図２において、撮像素子１１９は、複数の画素を含む画素アレイ部２０１と、画素アレイ部２０１における画素行を選択する垂直選択回路２０２と、画素アレイ部２０１における画素列を選択する水平選択回路２０４とを有する。また、撮像素子１１９は、画素アレイ部２０１内の画素のうち垂直選択回路２０２によって選択された画素行から信号を読み出す読み出し回路２０３と、上記各回路の動作モード等を外部から設定するためのシリアルインターフェイス（以下、シリアルＩＦという）２０５とを含む。
【００２５】
読み出し回路２０３は、信号（電荷）を蓄積するメモリ、ダインアンプ、Ａ／Ｄ変換器等を画素列ごとに有する。さらに、撮像素子１１９は、上述した構成要素以外にも、垂直選択回路２０２、水平選択回路２０４および読み出し部２０３等にタイミング信号を供給する夕イミングジェネレータを有する。
【００２６】
垂直選択回路２０２は、画素アレイ部２０１に含まれる複数の画素行を順に選択し、該画素行に含まれる複数の画素からの信号読み出しを読み出し回路２０３に行わせる。水平選択回路２０４は、読み出し回路２０３により読み出された複数の画素からの信号を画素列ごとに順に選択する。
【００２７】
図３は、撮像素子１１９における１つの画素３０１の構成を示している。画素３０１は、１つのマイクロレンズ３０２と、２つのフォトダイオード（以下、ＰＤと記す）３０３，３０４とを有する。また、画素３０１は、ＰＤ３０３とＰＤ３０４から信号を読み出す転送スイッチ３０５，３０６と、読み出した信号を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン３０７も有する。
【００２８】
図４は、画素アレイ部２０１の一部を示している。画素アレイ部２０１には、それぞれが図３に示した画素３００である複数の画素が２次元アレイ状に配置されている。これら複数の画素のうち１つの画素行４０５に含まれる複数の画素の一部を画素４０１，４０２，４０３，４０４とする。画素４０１，４０２，４０３，４０４は、図３に示したＰＤ３０３に相当するＰＤ４０１Ｌ，４０２Ｌ，４０３Ｌ，４０４Ｌと、図３で示したＰＤ３０４に相当するＰＤ４０１Ｒ，４０２Ｒ，４０３Ｒ，４０４Ｒとを有する。
【００２９】
図５は、撮像光学系の射出瞳５０６からの光束を受光する画素を示している。図５において、５０１は画素アレイ部の断面である。５０２はマイクロレンズであり、５０３はカラーフィルタである。５０４，５０５はＰＤである。ＰＤ５０４とＰＤ５０５がそれぞれ、図３に示したＰＤ３０３とＰＤ３０４に相当する。
【００３０】
図５では、マイクロレンズ５０２を有する画素において、射出瞳５０６を通過する光束の中心を光軸５０９として示している。射出瞳５０６を通過した光束は、光軸５０９を中心として画素に入射する。
【００３１】
射出瞳５０６のうち一部の領域（以下、瞳領域という）５０７を通過した光束のうち最外周の光線を５１０，５１１で示し、射出瞳の他の瞳領域５０８を通過した光束のうち最外周の光線を５１２，５１３で示す。射出瞳５０６を通過した光束のうち、光軸５０９を境にして上側の光束はＰＤ５０５に入射し、下側の光束はＰＤ５０４に入射する。つまり、ＰＤ５０４とＰＤ５０５はそれぞれ、射出瞳５０６における互いに異なる瞳領域５０７，５０８を通過した光束を受光する。すなわち、撮像素子１１９の画素アレイ部には、撮像光学系の射出瞳における互いに異なる瞳領域のうち一方からの光束を受光する複数のＡ画素と、他方からの光束を受光する複数のＢ画素とがそれぞれ２次元状に配置されている。図４においては、画素行４０５のうち、ＰＤ４０１Ｌ，４０２Ｌ，４０３Ｌ，４０４ＬがＡ画素に相当し、ＰＤ４０１Ｒ，４０２Ｒ，４０３Ｒ，４０４ＲがＢ画素に相当する。また、Ａ画素に入射する光束により形成される光学像をＡ像といい、Ｂ画素に入射する光束により形成される光学像をＢ像という。また、Ａ画素から得られる信号をＡ像信号といい、Ｂ画素から得られる信号をＢ像信号という。
【００３２】
図６は、図３に示した画素３０１（ＰＤ３０３，３０４）と等価な回路を示している。図６には、３画素列１画素行分の画素の回路を示している。転送スイッチ３０５，３０６はそれぞれ、転送パルスφＴＸ１，φＴＸ２によって駆動され、ＰＤ３０３，３０４で発生した光電荷をフローティングディフュージョン（以下、ＦＤという）３０７に転送するスイッチである。ＦＤ３０７は、電荷を一時的に蓄積するバッファとしての役割を有する。６０１はソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプであり、６０２は垂直選択パルスφＳＥＬによって画素を選択する選択スイッチである。ＦＤ３０７、増幅ＭＯＳアンプ６０１および不図示の定電流源によってＦＤアンプが構成され、選択スイッチ６０２で選択された画素のＦＤ３０７の電荷が電圧に変換されて垂直出力線６０３に出力され、読み出し回路２０３に読み出される。６０４はリセットパルスφＲＥＳを受けてＶＤＤによりＦＤ３０７をリセットするリセットスイッチである。
【００３３】
上述したように、ＰＤ３０３，３０４は、それぞれに対応する転送スイッチ３０５，３０６を有するが、画素中の回路においてＦＤ３０７以降で信号読み出しに用いる回路は共有する。このような構成にすることで、画素の縮小化を図ることができる。また、転送パルスφＴＸ１，φＴＸ２を供給する配線は、１画素行の中で共有される。
【００３４】
次に、撮像素子１１９の駆動方法について説明する。図７は、撮像素子１１９の駆動パターンを示すタイミングチャートであり、１画素行の信号を読み出し回路２０３に読み出す駆動パターンを示している。
【００３５】
まず、期間ｔ７０１の間に、φＲＥＳ、φＴＸＴおよびφＴＸ２を同時に高電位（以下、Ｈと記す）にすることで、リセットスイッチ６０４と転送スイッチ３０３，３０４がオンとなる。これにより、ＰＤ３０３，ＰＤ３０４およびＦＤ３０７の電位がＶＤＤにより初期電位にリセットされる。その後、φＴＸ１およびφＴＸ２が低電位（以下Ｌと記す）になると、ＰＤ３０３，３０４において電荷蓄積が始まる。
【００３６】
次に、電荷蓄積時間に基づいて決められた所定時間の経過後、期間ｔ７０３においてφＳＥＬをＨにして選択スイッチ６０２をオンすることで読み出し行を選択し、１画素行分の信号の読み出しが行われる。また同時にφＲＥＳをＬにして、ＦＤ３０７をリセット解除する。
【００３７】
期間ｔ７０４のでは、φＴＮをＨにして、読み出し回路２０３に、ＦＤ３０７のリセット信号であるＮ信号を読み出して記録する。なお、図示はしないが、読み出し回路２０３では、φＴＮ、φＳＴおよびφＳ２の制御に基づいて、ＦＤ３０７の電位を垂直出力線６０３を介して読み出し、それぞれの信号を記録しておく。
【００３８】
次に、期間ｔ７０５の間に、φＴＸ１とφＳ１を同時にＨにして転送スイッチ３０５をオンすることで、ＰＤ３０３からの信号とＮ信号との加算信号である第１ＰＤ信号を読み出し回路２０３に記録する。さらに、リセットスイッチ６０４をオンしない状態で、期間ｔ７０６の間に、φＴＸ１、φＴＸ２およびφＳ２を同時にＨにして転送スイッチ３０５，３０６をオンする。これにより、ＰＤ３０３からの信号とＰＤ３０４からの信号とＮ信号との加算信号である第２ＰＤ信号を読み出し回路２０３に記録する。期間ｔ７０４において一度φＴＸ１をオンしてＰＤ３０３の信号をＦＤ３０７に読み出しているので、期間ｔ７０６ではφＴＸ１はオフ状態でもよい。また、厳密には、期間ｔ７０１の終了から期間ｔ７０６の終了までが電荷蓄積時間ｔ７０２となる。
【００３９】
このようにして読み出し回路２０３に読み出されたＮ信号、第１ＰＤ信号および第２ＰＤ信号は、第１ＰＤ信号からＮ信号を差し引いて生成されたＡ像信号と、第２ＰＤ信号からＮ信号を差し引いて生成された撮像信号とが水平選択回路２０４で選択される。これらＡ像信号と撮像信号は、撮像素子１１９の外部に出力される。撮像信号は、ＰＤ３０３からの信号とＰＤ３０４からの信号を合成（加算）した信号であるので、撮像信号からＡ像信号を減算することでＢ像信号が生成される。こうして、焦点検出信号であるＡ像信号およびＢ像信号と、撮像信号とが得られる。
【００４０】
前述したように、Ａ像信号およびＢ像信号はそれぞれ、撮像光学系１０２の射出瞳における互いに異なる瞳領域を通過した光束を光電変換することで得られる信号である。このため、Ａ像信号およびＢ像信号を用いて位相差検出方式の焦点検出を行うことで、撮像光学系１０２の焦点状態を検出することができる。
【００４１】
本実施例では、位相差焦点検出回路１２２が位相差検出方式の焦点検出を行い、その焦点検出結果をデフォーカス量としてカメラＭＰＵ１１１に出力する。カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量から合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１０４の駆動量（フォーカス駆動量）を算出し、該フォーカス駆動量をレンズＭＰＵ１１０に送信する。レンズＭＰＵ１１０は、受信したフォーカス駆動量に応じてフォーカスアクチュエータ１０８を制御してフォーカスレンズ１０４を移動させる。これにより、合焦状態が得られる。位相差焦点検出回路１２２とカメラＭＰＵ１１１により焦点調節手段が構成される。
【００４２】
次に、図８のフローチャートを用いて、本実施例においてカメラＭＰＵ１１１が実行する撮像処理について説明する。撮像処理には、露出制御（ＡＥ）処理、焦点調節制御（ＡＦ）処理および撮像記録処理が含まれるが、ここでは、ＡＦ処理と撮像記録処理について説明する。以下の説明において、「Ｓ」はステップを意味する。
【００４３】
カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ１０において、レリーズスイッチのＳＷ１がオン操作されたか否かを判定し、ＳＷ１がオン操作されていればＳ１１に進む。
【００４４】
Ｓ１１において、カメラＭＰＵ１１１は、撮像素子１１９から得られた撮像信号の輝度値が所定値ＴＨ１以下か否かを判定し、輝度値が所定値ＴＨ１より大きい場合はＳ１２に進んで補助光の発光を伴わない通常のＡＦを行う。
【００４５】
補助光の発光を伴わない通常のＡＦの詳細について、図９のフローチャートを用いて説明する。カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ２１において、位相差焦点検出回路１２２に焦点検出を行わせ、焦点検出結果としてのデフォーカス量を取得する。
【００４６】
次にＳ２２おいて、カメラＭＰＵ１１１は、信頼性が高いデフォーカス量が得られたか否かを判定する。焦点検出においては、デフォーカス量が大きいほどまたは撮像光学系１０２の特性や被写体の特性に依存して、Ａ像信号とＢ象信号（以下、対の位相差像信号という）のずれ量がより多くの誤差を含む。このため、デフォーカス量が大きい場合、対の位相差像信号の形状の一致度が低い場合および対の位相差像信号のコントラストが低い場合には、高精度な焦点検出は不可能、言い換えれば算出されるデフォーカス量の信頼性は低いと判定する。以下の説明では、必要な信頼性を有するデフォーカス量が算出されたことを「デフォーカス量が算出された」といい、デフォーカス量が何らかの理由で算出できない又は算出されたデフォーカス量の信頼性が低いことを「デフォーカス量が算出されない」という。Ｓ２２においてデフォーカス量が算出された場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ２３に進む。
【００４７】
Ｓ２３では、カメラＭＰＵ１１１は、算出されたデフォーカス量が合焦閥値以下であるか否かを判定する。デフォーカス量が合焦閥値以下である場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ２４に進み、ＡＦを終了するとともに、表示部１１５に合焦状態に至ったこと示す合焦表示を行う。
【００４８】
一方、デフォーカス量が合焦閥値以下でない場合は、カメラＭＰＵＳ１１１は、Ｓ２５に進み、レンズＭＰＵ１１０から送信されたフォーカスレンズ１０４の位置の情報と算出されたデフォーカス量とから、フォーカス駆動量を算出する。そして、カメラＭＰＵ１１１は、フォーカスアクチュエータ１０８を制御して、算出したフォーカス駆動量だけ（つまりは合焦状態が得られる合焦位置に）フォーカスレンズ１０４を駆動する。
【００４９】
その後、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ２６において、フォーカスレンズ１０４が停止したか否かを判定し、この判定をフォーカスレンズ１０４が停止するまで行い、フォーカスレンズ１０４が停止するとＳ２１に戻る。そして、カメラＭＰＵ１１１は、算出されるデフォーカス量が合焦閥値以下になるまでＳ２１〜Ｓ２３を繰り返す。
【００５０】
Ｓ２２おいてデフォーカス量が算出されなかった場合は、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ２７に進み、フォーカスレンズ１０４のサーチ駆動を行う方向であるサーチ方向を判定する。フォーカスレンズ１０４のサーチ駆動では、デフォーカス量が算出されるまで、所定のフォーカス駆動量やフォーカス駆動速度でフォーカスレンズ１０４の駆動を繰り返す。サーチ方向は、無限縁側から至近方向に固定してもよいし、フォーカスレンズ１０４の位置に応じて変えてもよい。Ｓ２８では、カメラＭＰＵ１１１は、判定したサーチ方向へのフォーカスレンズ１０４のサーチ駆動を行う。サーチ駆動では、フォーカス駆動量（焦点検出を行う範囲）に応じてフォーカス駆動速度を決めることができる。
【００５１】
Ｓ２９では、カメラＭＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０４が至近側または無限縁側の駆動端である第１のレンズ端に到達したか否かを判定し、到達していない場合はＳ２１に戻る。こうして、デフォーカス量が算出されるまでＳ２１，Ｓ２２およびＳ２７〜Ｓ２９を繰り返す。フォーカスレンズ１０４が第１のレンズ端に到達した場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ３０に進んで表示部１１５に合焦状態に至っていないことを示す非合焦表示を行い、ＡＦを終了する。
【００５２】
なお、カメラＭＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０４が第１のレンズ端に到達したときにすぐに非合焦表示を行わなくてもよい。すなわち、カメラＭＰＵ１１１は、反対側の第２のレンズ端の方向にフォーカスレンズ１０４のサーチ駆動を行い、デフォーカス量が算出されずにフォーカスレンズ１０４が第２のレンズ端に到達することで非合焦表示を行ってもよい。
【００５３】
一方、Ｓ１１において輝度が所定値ＴＨ１以下である場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ１３に進み、補助光の発光を伴う焦点検出制御を行う。図１０のフローチャートを用いて、補助光の発光を伴わないＡＦの詳細について説明する。
【００５４】
Ｓ３１において、カメラＭＰＵ１１１は、まずフラッシュユニット１１８または内蔵発光部１１７に補助光の閃光発光を行わせて被写体を照明するとともに、位相差焦点検出部１２２に焦点検出を行わせる。このときの発光タイミングは、詳しくは後述するが、焦点検出領域内の画素に電荷を蓄積するタイミングに合わせる。すなわち、補助光の閃光発光と同期した焦点検出を行う。
【００５５】
次にＳ３２では、カメラＭＰＵ１１１は、補助光の閃光発光と同期した焦点検出結果を取得する。そして、Ｓ３３では、カメラＭＰＵ１１１は、図９のＳ２２と同様に、デフォーカス量が算出されたか否かを判定し、算出された場合はＳ３４に進む。
【００５６】
Ｓ３４では、カメラＭＰＵ１１１は、算出されたデフォーカス量が合焦闇値以下であるか否かを判定し、合焦闇値以下である場合はＳ３５に進んで、ＡＦを終了するとともに表示部１１５に合焦表示を行う。デフォーカス量が合焦闇値以下でない場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ３６にてフォーカスレンズ１０４を合焦位置に駆動する。
【００５７】
次にＳ３７では、カメラＭＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０４が停止するまで待ち、フォーカスレンズ１０４が停止するとＳ３１に戻り、デフォーカス量が合焦闇値以下になるまでＳ３１〜Ｓ３７を繰り返す。
【００５８】
Ｓ３３においてデフォーカス量が算出されなかった場合は、カメラＭＰＵ１１１は、ＳＳ３８においてサーチ方向を判定し、Ｓ３９において該サーチ方向へのフォーカスレンズ１０４のサーチ駆動を行う。そして、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ４０においてフォーカスレンズ１０４が停止するまで待ち、フォーカスレンズ１０４が停止するとＳ４１にてフォーカスレンズ１０４が第１のレンズ端に到達したか否かを判定する。第１のレンズ端に到達していない場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ３１に戻って、デフォーカス量が算出されるまでＳ３１〜Ｓ３３およびＳ３８〜Ｓ４１を繰り返す。
【００５９】
フォーカスレンズ１０４が第１のレンズ端に到達した場合（またはサーチ方向を逆にして第２のレンズ端に到達した場合）は、カメラＭＰＵ１１１はＳ４２に進んで表示部１１５に非合焦表示を行い、ＡＦを終了する。
【００６０】
ＡＦが終了すると、カメラＭＰＵ１１１は、図８のＳ１４において、レリーズスイッチのＳＷ２がオン操作されたか否か、すなわちユーザにより記録用撮像が指示されたか否かを判定し、ＳＷ２がオン操作されていればＳ１５に進む。
【００６１】
Ｓ１５では、カメラＭＰＵ１１１は、撮像記録処理を行う。すなわち、撮像素子１１９からの撮像信号を用いて記録用の撮像画像を生成し、該撮像画像を不図示の記録媒体に記録する。また、撮像画像を表示部１１５に表示させてもよい。撮像記録処理が終了すると、カメラＭＰＵ１１１は、撮像処理を終了する。
【００６２】
図１１のフローチャートは、本実施例においてカメラＭＰＵ１１１が図１０のＳ３５で実行する合焦表示のための発光表示処理を示している。発光表示処理では、上述したＡＦの完了に応じて補助光を発光させ（以下、この発光を表示用発光という）、補助光を受けた被写体からの反射光（被写体像）を光電変換した撮像素子１１９からの撮像信号を用いて生成したＡＦ確認用画像を表示部１１５に表示する。ＡＦ確認用画像は、ＡＦの結果をユーザに確認させるための表示用画像である。カメラＭＰＵ１１１は、この処理もコンピュータプログラムに従って実行する。
【００６３】
ユーザが操作部１１６に設けられたレリーズスイッチのＳＷ１をオン操作すると、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ５１において図１１で説明した補助光の発光を伴うＡＦを開始する。ＡＦが完了する（合焦状態が得られる）と、カメラＭＰＵ１１１はＳ５２に進む。
【００６４】
Ｓ５２では、カメラＭＰＵ１１１は、ＡＦ中に取得した撮像信号の輝度値が所定値以下か否かを判定する。輝度値が所定値より高ければ本処理を終了し、所定値以下であればＳ５３に進む。この所定値は図８で説明した所定値ＴＨ１と同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、焦点検出に必要な輝度値と、ユーザが撮像画像を視認するのに好適な輝度値とが異なる場合は、所定値は所定値ＴＨ１と異なっていてもよい。
【００６５】
Ｓ５３では、カメラＭＰＵ１１１は、表示用補助光を既に発光したか否かを判定する。カメラＭＰＵ１１１は、既に表示用補助光を発光済みでなければＳ５５に進み、発光済みであればＳ５４に進む。
【００６６】
Ｓ５５では、カメラＭＰＵ１１１は、フラッシュユニット１１８または内蔵発光部１１７に補助光の閃光発光としての表示用発光を行わせる。次にＳ５６では、カメラＭＰＵ１１１は、前述したように、補助光を受けた被写体からの反射光を受光した撮像素子１１９から得られた撮像信号を用いてＡＦ確認用画像を生成する。そしてＳ５７では、カメラＭＰＵ１１１は、生成したＡＦ確認用画像を表示部１１５に所定時間の間、表示させる。
【００６７】
次にＳ５８では、カメラＭＰＵ１１１は、ユーザによりＳＷ１のオン操作が保持されているか否かを判定する。カメラＭＰＵ１１１は、ＳＷ１のオン操作が保持されていなければ本処理を終了し、保持されていればＳ５３に戻る。次のＳ５４では表示用発光が既に行われているので、カメラＭＰＵ１１１はＳ５４にて前回の表示用発光から所定時間が経過したか否かを判定する。カメラＭＰＵ１１１は、所定時間が経過していればＳ５５に進み、所定時間が経過していなければＳ５８に進む。
【００６８】
本実施例によれば、暗所（低輝度下）でＡＦを行った場合に、そのＡＦの結果（合焦か非合焦か）を補助光により明るさが増加したＡＦ確認用画像を通じて容易に視認することができる。
【実施例２】
【００６９】
実施例１で説明したようなＡＦにより合焦状態が得られた後に、さらにユーザが焦点位置の手動調節（以下、フルタイムＭＦという）のための操作を行い、ユーザの任意の焦点位置に合焦した画像（以下、リフォーカス画像という）を得る撮像方法がある。ただし、暗所での撮像において、フルタイムＭＦによる調節結果が反映されたリフォーカス画像が表示されてもユーザには視認しにくい。このため、本実施例では、フルタイムＭＦの操作量に応じてリフォーカス画像を生成してこれを表示することで、フルタイムＭＦによる調節結果を見易く表示する。
【００７０】
まず、リフォーカス画像について、図１２および図１３を用いて説明する。リフォーカス画像は、ＡＦ完了時に生成されたＡＦ確認用画像の生成に用いられた撮像信号を用いて生成される。より詳しくは、ＡＦ完了時のＡＦ確認用画像の生成において、撮像素子１１９のＡ画素から得られた撮像信号であるＡ画素信号とＢ画素から得られた撮像信号であるＢ画素信号とを、合焦させる焦点位置に対応する焦点面での画素配置に従って相対的にシフトさせる。そして、これら相対的にシフトしたＡ画素信号とＢ画素信号とを加算することで生成されたリフォーカス信号を用いてリフォーカス画像が生成される。
【００７１】
図１２では、ｉを整数として、撮像素子１１９の撮像面１２００における画素列方向でのｉ番目の画素のＡ画素信号をＡｉとし、Ｂ画素信号をＢｉとしている。Ａ画素信号Ａｉは図３に示したＰＤ３０３から出力され、Ｂ画素信号ＢｉはＰＤ３０４から出力される。
【００７２】
Ａ画素信号ＡｉとＢ画素信号Ｂｉは、光強度分布情報だけでなく、入射角度情報も有している。このため、Ａ画素信号Ａｉを角度θａの方向に仮想結像面１２０１まで平行移動させ、Ｂ画素信号Ｂｉを角度θｂの方向に仮想結像面１２０１まで平行移動させてこれらを加算することで、仮想結像面１２０１でのリフォーカス信号を生成することができる。Ａ画素信号Ａｉを角度θａの方向に仮想結像面１２０１まで平行移動させることは、画素列方向に＋０．５画素だけシフトさせることに相当する。またＢ画素信号Ｂｉを角度θｂの方向に仮想結像面１２０１まで平行移動させることは、画素列方向に−０．５画素だけシフトさせることに相当する。したがって、Ａ画素信号ＡｉとＢ画素信号Ｂｉを相対的に＋１画素シフトさせ、ＡｉとＢｉ＋１とを加算することで、仮想結像面１２０１でのリフォーカス信号を生成することができる。同様に、Ａ画素信号ＡｉとＢ画素信号Ｂｉを整数画素分シフトさせて加算することで、整数シフト量に応じた各仮想結像面でのリフォーカス信号を生成することができる。
【００７３】
ただし、リフォーカスが可能な範囲には限界がある。図１３は、本実施例におけるリフォーカス可能範囲を示す。１３００は被写体位置である。許容錯乱円径をδとし、撮像光学系の絞り値をＦとすると、絞り値Ｆでの焦点深度は±Ｆδである。これに対して、ＮＨ×ＮＶ（本実施例では２×１）分割されて狭くなった瞳領域１３０１（または１３０２）の水平方向の実効絞り値Ｆ０１（または不図示のＦ０２）は、Ｆ０１＝ＮＨＦと暗くなる。Ａ画素信号（またはＢ画素信号）ごとの実効的な焦点深度は＋ＮＨＦδとＮＨ倍深くなり、合焦範囲がＮＨ倍に広がる。実効的な焦点深度±ＮＨＦδの範囲内では、Ａ画素信号（またはＢ画素信号）ごとに合焦した被写体像が取得されている。
【００７４】
このため、図１２に示した主光線角度θａ（またはθｂ）の方向にＡ画素信号（またはＢ画素信号）を平行移動するリフォーカス処理により、撮像後に合焦する焦点位置を変更するリフォーカスを行うことができる。撮像後にリフォーカスできる撮像面からのデフォーカス量ｄは限定されており、デフォーカス量ｄの可変範囲としてのリフォーカス可能範囲は、概ね式（１）で示す範囲である。
【００７５】
｜ｄ｜≦ＮＨＦδ    （１）
許容錯乱円径δは、撮像素子１１９の画素周期（画素ピッチ）ΔＸのナイキスト周波数１／（２△Ｘ）の逆数を用いて、δ＝２ΔＸと表される。
【００７６】
図１４は、本実施例におけるカメラシステムの構成を示している。本実施例のカメラシステムは、交換レンズ１００Ａがレンズ操作部１４００を有する点で、図１に示した実施例１のカメラシステムと異なる。他の構成要素は実施例１と同じである。
【００７７】
レンズ操作部１４００は、ユーザにより操作されると、操作信号をレンズＭＰＵ１１０に出力する。レンズＭＰＵ１１０は、レンズ操作部１４００からの操作信号からレンズ操作部１４００の操作量を検出し、これをカメラＭＰＵ１１１に送信する。カメラＭＰＵ１１１は、受信したレンズ操作部１４００の操作量に応じて焦点位置の変更量（以下、リフォーカスシフト量という）を算出する。これにより、ユーザがレンズ操作部１４００を操作することにより、ＡＦ完了時点で生成されたＡＦ確認用画像に対して焦点位置を任意の位置に調節（変更）することができる。この際、レンズＭＰＵ１１０は、レンズ操作部１４００の操作量に応じてアクチュエータ１０８を制御してフォーカスレンズ１０４を駆動させてもよい。
【００７８】
なお、レンズ操作部１４００の操作を機械的にフォーカスレンズ１０４に伝達してこれを駆動する構成を採用してもよい。この場合、フォーカスアクチュエータ１０８の位置検出機能を用いてフォーカスレンズ１０４の移動量を検出し、検出した移動量をレンズＭＰＵ１１０に出力する。これにより、ユーザによるレンズ操作部１４００の操作により撮像光学系１０２の焦点位置が変更されるとともに、レンズＭＰＵ１１０はフォーカスレンズ１０４の移動量から換算したレンズ操作部１４００の操作量をカメラＭＰＵ１１１に送信することができる。
【００７９】
図１５のフローチャートは、本実施例においてカメラＭＰＵ１１１が実行する発光表示処理を示している。本実施例における発光表示処理でも、実施例１と同様にＡＦの完了に応じて表示用発光を行い、補助光を受けた被写体からの反射光を光電変換した撮像素子１１９からの撮像信号を用いて生成したＡＦ確認用画像を表示部１１５に表示する。そして本実施例では、これに加えて、ＡＦの完了後にユーザによるフルタイムＭＦが行われた場合に表示用発光を行ってリフォーカス画像を生成し、該リフォーカス画像をＡＦ確認用画像として表示部１１５に表示する。カメラＭＰＵ１１１は、本処理をコンピュータプログラムに従って実行する。
【００８０】
図１５におけるＳ５１〜Ｓ５７は、実施例１で説明した図１１におけるＳ５１〜Ｓ５７と同じである。Ｓ５７にてＡＦ確認用画像を表示部１１５に表示させたカメラＭＰＵ１１１は、Ｓ６０にてリフォーカス表示処理を行う。
【００８１】
図１６のフローチャートは、Ｓ６０にてカメラＭＰＵ１１１が行うリフォーカス表示処理を示している。
【００８２】
Ｓ６１において、カメラＭＰＵ１１１は、レンズＭＰＵ１１０からレンズ操作部１４００の操作量が送信されてきたか否か、すなわちレンズ操作部１４００の操作によるフルタイムＭＦが行われたか否かを判定する。カメラＭＰＵ１１１は、フルタイムＭＦが行われていなければ本処理を終了して図１５のＳ５８に進む。Ｓ５８は、図１１におけるＳ５８と同じである。一方、フルタイムＭＦが行われた場合は、カメラＭＰＵ１１１はＳ６２に進む。
【００８３】
Ｓ６２では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズＭＰＵ１１０から受信したレンズ操作部１４００の操作量からリフォーカスシフト量を算出する。リフォーカスシフト量は、レンズ操作部１４００からの操作信号の分解能と、最小の焦点位置変更量、すなわち画素周期ΔＸとに応じて決定されてもよいし、ユーザによるレンズ操作部材４００の操作速度によって決定されてもよい。
【００８４】
なお、本実施例では、後述するＳ６５〜Ｓ６７の処理を行うため、レンズＭＰＵ１１０はレンズ操作部材４００の操作量に応じてフォーカスレンズ１０４を駆動する。
【００８５】
次にＳ６３において、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ６２で算出したリフォーカスシフト量が所定値以下か否かを判定する。カメラＭＰＵ１１１は、リフォーカスシフト量が所定値以下であればＳ６４に進み、所定値より大きければＳ６５に進む。このＳ６３での所定値は、前述したリフォーカス可能範囲の上限値としてもよいし、リフォーカス可能範囲の上限値の８割程度の値としてもよい。
【００８６】
Ｓ６４では、カメラＭＰＵ１１１は、ＡＦ完了時のＡＦ確認用画像（表示用発光により明るさが増加した画像）からＳ６２で算出したリフォーカスシフト量に応じたリフォーカス画像を生成する。そして、Ｓ６７において、カメラＭＰＵ１１１は、生成したリフォーカス画像をＡＦ確認用画像として表示部１１５に所定時間の間、表示させて本処理を終了する。
【００８７】
一方、Ｓ６３においてリフォーカスシフト量が所定値より大きい場合は、リフォーカスフォーカス処理を行うことができない。このため、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ６５に進み、表示用発光を行い、Ｓ６６にて表示用発光時の被写体からの反射光を光電変換した撮像素子１１９からの撮像信号を用いて新たにＡＦ確認用画像を生成する。そして、カメラＭＰＵ１１１は、Ｓ６７において新たなＡＦ確認用画像を表示部１１５に所定時間の間、表示させて本処理を終了する。
【００８８】
本実施例によれば、ユーザが暗所でＡＦの完了後にフルタイムＭＦを行った場合に、補助光により明るさが増加したＡＦ完了時のＡＦ確認用画像から生成されたリフォーカス画像を容易に視認可能に表示することができる。
【００８９】
上記各実施例では、レンズ交換式カメラシステムについて説明したが、本発明の他の実施例としてレンズ一体型カメラも含む。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０１  カメラ本体
１１１  カメラＭＰＵ
１１８  フラッシュユニット
１１９  撮像素子
１２２  位相差焦点検出部
１１５  表示部
【図１】
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【図２】
2019186776.tif 000004
【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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