(57)【要約】【課題】撮像センサを用いた焦点検出と焦点検出センサを用いた焦点検出とを行える撮像装置において、より高い焦点検出精度が得られるようにする。【解決手段】撮像装置は、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、該光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサ１１２と、撮像センサとは別に設けられ、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニット５１１０と、第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて撮像光学系のフォーカス制御を行う制御手段６１２２とを有する。制御手段は、撮像センサにおける複数の領域から取得した複数の第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて第２の焦点検出像信号の信頼性を判定してフォーカス制御を行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、前記光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサと、
前記撮像センサとは別に設けられ、前記撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニットと、
前記第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて前記撮像光学系のフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記撮像センサにおける複数の領域から取得した複数の前記第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて前記第２の焦点検出像信号の信頼性を判定し、該判定結果に基づいてフォーカス制御を行うことを特徴する撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の第１の焦点検出像信号のピーク位置を比較し、該ピーク位置にずれがあるとの前記結果が得られた場合は、前記第２の焦点検出像信号の信頼性が低いと判定して、前記第２の焦点検出像信号を前記フォーカス制御に用いないと選択することを特徴する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の被写体像と前記第２の被写体像とは、同一被写体の光学像であ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】
前記制御手段は、
前記第２の焦点検出像信号を前記フォーカス制御に用いないと選択した場合は前記対の第１の焦点検出像信号を用いて前記フォーカス制御を行い、
前記第２の焦点検出像信号を前記フォーカス制御に用いると選択した場合は、前記対の第１の焦点検出像信号および前記対の第２の焦点検出像信号を用いて前記フォーカス制御を行う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】
撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、前記光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサと、前記撮像センサとは別に設けられ、前記撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニットとを有する撮像装置に、前記第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて前記撮像光学系のフォーカス制御を行わせる制御方法であって、
前記撮像センサにおける複数の領域から複数の前記第１の焦点検出像信号を取得するステップと、
前記複数の第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて、前記第２の焦点検出像信号の信頼性を判定し、該判定結果に基づいてフォーカス制御を行う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】
撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、前記光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサと、前記撮像センサとは別に設けられ、前記撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニットとを有する撮像装置のコンピュータに、前記第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて前記撮像光学系のフォーカス制御を行わせるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記撮像センサにおける複数の領域から複数の前記第１の焦点検出像信号を取得する処理と、
前記複数の第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて前記第２の焦点検出像信号の信頼性を判定し、該判定結果に基づいてフォーカス制御を行う処理とを行わせることを特徴とするフォーカス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差検出方式による焦点検出を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式によめ焦点状態の検出（焦点検出）を行う方法には、撮像センサとは別に焦点検出専用に設けられた焦点検出センサを用いる方法と、撮像センサを焦点検出センサとして併用する方法とがある。特許文献１には、焦点検出センサによる焦点検出結果に応じてフォーカスレンズを移動させ、フォーカスレンズの移動終了前から撮像センサから得始めたコントラスト情報を用いてフォーカスレンズを移動させて最終的に合焦状態を得る撮像装置が開示されている。また、特許文献２には、上記２つの焦点検出方法のうち、被写体が暗いとかデフォーカス量が大きい等の「被写体の撮影状況」に応じて使用する焦点検出方法を選択する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０１３３２４号公報
【特許文献２】特許第４３４９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にて開示された撮像装置では、２つの焦点検出方法を段階的に切り替えて使用するが、必ずしもこのような焦点検出方法の切り替えが適切であるとは限らない。またも特許文献２にて開示された撮像装置では、「被写体の撮影状況」に応じて使用する焦点検出方法を選択するが、各焦点検出結果を示す実際の信号に基づいて使用する焦点検出方法を選択する方がより高い焦点検出精度が得られる場合がある。
【０００５】
本発明は、撮像センサを用いた焦点検出と焦点検出センサを用いた焦点検出とを行え、より高い焦点検出精度が得られるようにした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、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、該光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサと、撮像センサとは別に設けられ、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニットと、第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて撮像光学系のフォーカス制御を行う制御手段とを有する。制御手段は、撮像センサにおける複数の領域から取得した複数の第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて第２の焦点検出像信号の信頼性を判定し、該判定結果に基づいてフォーカス制御を行うことを特徴する。
【０００７】
また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第１の被写体像を光電変換して対の第１の焦点検出像信号を生成するとともに、該光束により形成される被写体像を撮像する撮像センサと、撮像センサとは別に設けられ、撮像光学系からの光束を分割して得られる対の第２の被写体像を光電変換して対の第２の焦点検出像信号を生成する焦点検出ユニットとを有する撮像装置に、第１および第２の焦点検出像信号のうち少なくとも一方を用いて撮像光学系のフォーカス制御を行わせる。該制御方法は、撮像センサにおける複数の領域から複数の第１の焦点検出像信号を取得するステップと、複数の第１の焦点検出像信号を比較した結果に応じて第２の焦点検出像信号の信頼性を判定し、該判定結果に基づいてフォーカス制御を行う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フォーカス制御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であるフォーカス制御プログラムも、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、撮像センサを用いた焦点検出と焦点検出ユニット（焦点検出センサ）を用いた焦点検出とを行える撮像装置において、より高い精度で焦点検出およびフォーカス制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１であるカメラにおいて行われるＡＦ処理を示すフローチャート。
【図２】実施例１における撮像センサの全体および１画素の構成を示す図。
【図３】実施例１における撮像センサの画素部の構成を示す図。
【図４】実施例１における位相差検出方式焦点検出を説明する図。
【図５】実施例１における光学ファインダを有するカメラの構成を示す断面図。
【図６】上記カメラの構成を示すブロック図。
【図７】実施例１における焦点検出ユニットの構成を示す図。
【図８】実施例１における焦点検出の誤差要因を説明する図。
【図９】実施例１における焦点検出タイミングを示す図。
【図１０】実施例１における焦点検出画素とラインセンサ画素の大きさを比較する図。
【図１１】実施例１における誤差要因の発生について説明する図。
【図１２】本発明の実施例２におけるＥＶＦファインダを備えたカメラの断面図。
【図１３】実施例２のカメラの構成を示すブロック図。
【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２（Ａ）は、本発明の実施例である撮像装置に設けられた撮像センサ１１２の全体の構成を示している。撮像センサ１１２は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子により構成されている。撮像センサ１１２は、複数の画素が２次元アレイ状に配置された画素部２０１と、該画素部２０１における画素行を選択する垂直選択回路２０２と、画素部２０１における画素列を選択する水平選択回路２０４とを含む。垂直選択回路２０２は、画素部２０１内の画素行を順に選択する。
【００１３】
また、撮像センサ１１２は、垂直選択回路２０２によって選択された画素列の画素から信号（画素信号）を読み出す読出し回路２０３を有する。読出し回路２０３は、画素信号を蓄積するメモリと、ゲインアンプと、ＡＤ変換器等を画素列ごとに有する。水平選択回路２０４は、読出し回路２０３によって読み出された画素信号を画素列ごとに順に選択する。さらに撮像センサ１１２は、上記各回路の動作モード等を外部から指定するためのシリアルインターフェイス２０５も含む。
【００１４】
撮像センサ１１２は、図示された構成要素以外にも、垂直選択回路２０２、水平選択回路２０４および読出し回路２０３等にタイミング信号を供給するタイミングジェネレータやこれらの回路を制御する制御回路を有する。
【００１５】
図２（Ｂ）は、撮像センサ１１２の１つの画素２０６の構成を示す。画素２０６は、入射した光束を分割する１つのマイクロレンズ２０７と、分割された光束のそれぞれを受光する２つのフォトダイオード（以下、ＰＤと記す）２０８，２０９とを有する。２つ（一対）のＰＤ２０８，２０９は、画素２０６を位相差検出方式での焦点検出を行うための焦点検出画素として機能させるために設けられている。撮像センサ１１２を用いた位相差検出方式での焦点検出を撮像面焦点検出といい、その結果に基づくフォーカスレンズの駆動（すなわちフォーカス制御としてのＡＦ）を、撮像面位相差ＡＦという。
【００１６】
画素２０６は、さらに各ＰＤからの信号（以下、ＰＤ信号という）を読出し回路２０３に出力する画素増幅アンプ、ＰＤ信号を読み出すＰＤ列を選択する選択スイッチおよびＰＤ信号をリセットするリセットスイッチ等を備えている。また、画素２０６を撮像用画素として機能させる場合は、２つのＰＤ２０８，２０９からの信号を加算して撮像信号を出力する。
【００１７】
図３は、画素部２０１の構成を示す。画素部２０１において、３０１，３０２，３０３，３０４がそれぞれ図２（Ｂ）に示した１つの画素２０６に相当する。また、３０１Ｌ，３０２Ｌ，３０３Ｌ，３０４Ｌが図２（Ｂ）で示したＰＤ２０８に相当し、３０１Ｒ，３０２Ｒ，３０３Ｒ，３０４Ｒが同図に示したＰＤ２０９に相当する。
【００１８】
図４は、撮影光学系（図示せず）の射出瞳４０６を通過した光束が上記のように構成された画素部２０１を有する撮像センサ１１２に入射する様子を示している。４０１は撮像センサ１１２を示し、４０２は図２（Ｂ）に示したマイクロレンズ２０７を示す。また、４０３はＲ，ＧまたはＢの光を透過させるカラーフィルタであり、４０４，４０５は図２（Ｂ）に示したＰＤ２０８，２０９を示す。
【００１９】
マイクロレンズ４０２を有する画素に対して、射出瞳４０６を通過した光束の中心を光軸４０９という。射出瞳４０６からの光束は、光軸４０９を中心として撮像センサ１１２に入射する。４０７，４０８は射出瞳４０６における互いに異なる部分領域（以下、部分瞳領域という）を示す。部分瞳領域４０７を通過する光束の最外周の光線を４１０，４１１で示す。また、部分瞳領域４０８を通過する光束の最外周の光線を４１２，４１３で示す。図４から分かるように、射出瞳４０６からの光束のうち、光軸４０９を挟んで上側の光束はＰＤ４０５に入射し、下側の光束はＰＤ４０４に入射する。つまり、ＰＤ４０４とＰＤ４０５はそれぞれ、撮像光学系の射出瞳４０６における別々の領域からの光束を受光する。
【００２０】
図２（Ｂ）および図４では１つのマイクロレンズに対して２つのＰＤ４０４，４０５が設けられているが、ある画素にＰＤ４０４，４０５のうち一方のＰＤのみが設けられ、その隣の画素に他方のＰＤのみが設けられていてもよい。すなわち、互いに異なる部分瞳領域４０７，４０８からの光束をそれぞれ受光する対のＰＤが設けられていればよい。
【００２１】
撮像センサ１１２には、部分瞳領域４０７からの光束を受光するＰＤのライン（以下、Ａラインという）と、部分瞳領域４０８からの光束を受光するＰＤのライン（以下、Ｂラインという）とが水平および垂直方向に並んでいる。図３において、画素ライン３０５のうち、ＰＤ３０１Ｌ、３０２Ｌ、３０３Ｌ、３０４Ｌが水平方向に延びるＡラインを形成し、３０１Ｒ、３０２Ｒ、３０３Ｒ、３０４Ｒが水平方向に延びるＢラインを形成する。ただし、実際には前述したように画素ごとにＲ、ＧまたはＢのカラーフィルタが配置されているので、ＡラインおよびＢラインはそれぞれ同色のカラーフィルタが配置された画素（例えば、Ｇカラーフィルタが配置されたＧ画素）のＰＤにより形成することが好ましい。
【００２２】
ＡラインおよびＢライン上に形成された対の被写体像（光学像：第１の被写体像）としての２像はＡラインおよびＢラインのＰＤによって光電変換される。ＡラインおよびＢラインからのＰＤ信号によって対の第１の焦点検出像信号としての２像信号が形成される。この２像信号の間隔であるずれ量（位相差）は、撮像光学系の被写体に対する焦点状態（合焦状態、前ピン状態および後ピン状態）、つまりはデフォーカス量によって異なる。このため、２像信号のずれ量を算出することで、デフォーカス量を算出することができる。そして、合焦状態を得るためのフォーカスレンズの移動量（フォーカス駆動量）は、デフォーカス量と該フォーカスレンズの単位移動量に対するデフォーカス量の変化量（フォーカス敏感度）とを用いて算出することができる。
【００２３】
図５は、撮像センサ１１２を有する撮像装置であるレンズ交換式一眼レフカメラ（以下、カメラ本体という）５１００と、該カメラ本体５１００に取り外し可能に装着された交換レンズ５２００の光学的構成（一部に電気的構成を含む）を示す。交換レンズ５２００内には、フォーカスレンズ５２０１を含む撮像光学系が設けられている。
【００２４】
カメラ本体５１００において、５１０１は主ミラーであり、ファインダ観察状態においては図示のように撮像光路内に配置され、撮像状態では撮像光路外に退避する。主ミラー５１０１はハーフミラーであり、撮像光路内に配置されているときは交換レンズ（撮像光学系）５２００からの光束、すなわち被写体からの光束の一部を後述する光学ファインダに向けて反射し、残りを透過する。５１０９はサブミラーであり、主ミラー５１０１を透過した光束を撮像センサ１１２とは別に設けられた焦点検出ユニット５１１０に向けて反射する。
【００２５】
５１０２は光学ファインダの一部を構成し、撮像光学系の予定結像面に配置されたピント板である。５１０３はファインダ光路を折り曲げるペンタプリズムである。５１０４は接眼レンズであり、ユーザは接眼レンズ５１０４およびペンタプリズム５１０３を通してピント板５１０２を観察することで被写体像を視認することができる。
【００２６】
５１０５は結像レンズであり、５１０６は被写体輝度を測定するための測光センサである。結像レンズ５１０５は、ペンタプリズム５１０３を通過したピント板５１０２からの光束の一部を測光センサ５１０６上に結像させる。これにより、測光センサ５１０６はピント板５１０２上の被写体像の輝度を被写体輝度として測定することができる。
【００２７】
５１０７はフォーカルプレーンシャッタであり、撮像センサ５１０８の露光を制御する。撮像センサ５１０８も、撮像光学系の予定結像面に配置される。
【００２８】
焦点検出ユニット５１１０は、複数のＰＤを含む焦点検出専用のセンサ（焦点検出センサ）と、サブミラー５１０９から入射した光束を２つに分割して焦点検出センサ上にこれら２つの分割光束による２像を形成させる二次結像レンズとを有する。焦点検出ユニット５１１０は、２像をＰＤにより光電変換して得られる２像信号を後述するカメラマイクロコンピュータに送る。
【００２９】
一方、交換レンズ５２００には、上述したフォーカスレンズ５２０１と、変倍レンズ５２０２と、固定レンズ５２０３と、絞り５２０４とを含む撮像光学系を備えている。フォーカスレンズ５２０１および変倍レンズ５２０２はそれぞれ、撮像光学系の光軸方向に移動して焦点調節および変倍を行う。絞り５０４は、その絞り開口径を増減させることでカメラ本体５１００内に入射する光量を調節する。
【００３０】
５２０５はフォーカスレンズ５２０１を光軸方向に駆動するＡＦ駆動回路であり、ＤＣモータやステッピングモータ等のフォーカスアクチュエータを含む。５２０６は変倍レンズ５２０２を光軸方向に駆動するズーム駆動回路であり、ＤＣモータやステッピングモータ等のズームアクチュエータを含む。５２０７は絞り駆動回路であり、ＤＣモータやステッピングモータ等の絞りアクチュエータを含む。５２０８はカメラ本体５１００と交換レンズ５２００との間で通信を可能とするための通信インターフェイスとしてのマウント接点群である。
【００３１】
図６は、上記カメラ本体５１００および交換レンズ５２００の電気的構成（一部に光学的構成を含む）を示す。図５に示した構成要素には、図５と同符号を付している。ＡＦ駆動回路５２０５、ズーム駆動回路５２０６および絞り駆動回路５２０７は、カメラマイクロコンピュータ６１２２により交換レンズ５２００との通信を介して制御される。また、シャッタ駆動回路６１１１は、カメラマイクロコンピュータ６１２２により制御されてフォーカルプレーンシャッタ５１０７を駆動する。
【００３２】
カメラマイクロコンピュータ６１２２は、撮像センサ１１２および焦点検出ユニット５１１０から入力された２像信号のずれ量を算出し、該ずれ量からデフォーカス量を算出する。さらに、該デフォーカス量と上述したフォーカス敏感度とを用いてフォーカス駆動量を算出し、該フォーカス駆動量の情報を交換レンズ５２００に送信する。これにより、ＡＦ駆動回路５２０５は、受信したフォーカス駆動量に応じてフォーカスレンズ５２０１を駆動する。焦点検出ユニット５１１０を用いた位相差検出方式での焦点検出を非撮像面焦点検出といい、その結果に基づくフォーカスレンズ５２０１の駆動（ＡＦ）を、非撮像面位相差ＡＦという。
【００３３】
６１１２はクランプ回路であり、６１１３はＡＧＣ回路である。クランプ回路６１１２およびＡＧＣ回路６１１３は、Ａ／Ｄ変換前の基本的なアナログ信号処理を行う。カメラマイクロコンピュータ６１２２は、映像信号処理回路６１１５を通して、クランプ回路６１１２およびＡＧＣ回路６１１３に対するクランプレベルおよびＡＧＣ基準レベルを設定する。
【００３４】
６１１４はＡ／Ｄ変換器であり、撮像センサ５１０８から出力されたアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換する。６１１５は映像信号処理回路であり、ゲートアレイ等のロジックデバイスにより構成される。６１１６はＴＦＴ駆動回路であり、６１１７はカメラ本体５１００の背面に設けられたＴＦＴ（液晶）モニタである。６１１８はメモリコントローラであり、６１１９はメモリである。６１２０は外部のコンピュータ等と接続可能なインターフェイスであり、６１２１はバッファメモリである。
【００３５】
映像信号処理回路６１１５は、Ａ／Ｄ変換器６１１４からのデジタル撮像信号に対して、フィルタ処理、色変換処理およびガンマ処理を行って画像データを生成する。また、画像データに対してＪＰＥＧ等の圧縮処理を行って圧縮画像データをメモリコントローラ６１１８に出力する。映像信号処理回路６１１５は、生成した画像データやメモリコントローラ６１１８から入力された画像データを、ＴＦＴ駆動回路６１１６を通してＴＦＴモニタ６１１７に出力することができる。さらに映像信号処理回路６１１５は、必要に応じて撮像センサ５１０８の露出やホワイトバランス等の情報をカメラマイクロコンピュータ６１２２に出力する。カメラマイクロコンピュータ６１２２は、それらの情報に基づいてゲインやホワイトバランスを制御する。
【００３６】
メモリコントローラ６１１８は、映像信号処理回路６１１５から入力された未処理の画像データをバッファメモリ６１２１に格納し、処理済みの画像データをメモリ６１１９に格納する。また、メモリコントローラ６１１８は、バッファメモリ６１２１やメモリ６１１９から画像データを映像信号処理回路部６１１５に出力させる。メモリ６１１９は、取り外し可能としてもよい。さらにメモリコントローラ６１１８は、インターフェイス６１２０を介してメモリ６１１９に記憶されている画像データを外部モニタ等に出力することも可能である。
【００３７】
６１２３は操作部材であり、ユーザの操作に応じた操作信号をカメラマイクロコンピュータ６１２２に伝える。カメラマイクロコンピュータ６１２２は、操作信号に応じてカメラ本体５１００の動作を制御する。６１２４はスイッチ１（以下、ＳＷ１と記す）であり、６１２５はスイッチ２（以下、ＳＷ２と記す）である。ＳＷ１は操作部材の１であるレリーズボタンの半押し操作でオンとなり、これに応じてカメラマイクロコンピュータ６１２２はＡＦ動作や測光動作を行う。ＳＷ２はレリーズボタンの全押し操作によりオンとなり、これに応じてカメラマイクロコンピュータ６１２２は撮像動作を行う。操作部材６１２３には、ＩＳＯ設定ボタン、画像サイズ設定ボタン、画質設定ボタン、情報表示ボタン等の各種操作ボタン、スイッチおよびダイヤル等が含まれている。
【００３８】
６１２６は液晶駆動回路であり、６１２７は外部液晶表示素子である。６１２８はファインダ内液晶表示素子である。液晶駆動回路６１２６は、カメラマイクロコンピュータ６１２２の表示制御により、外部液晶表示素子６１２７やファインダ内液晶表示素子６１２８を撮像画像や各種情報を表示させるように駆動する。
【００３９】
６１２９は不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）であり、各種データを保存する。６１３０は電源部であり、各回路や駆動系に必要な電源を供給する。
【００４０】
次に、図７（Ａ），（Ｂ）を用いて、焦点検出ユニット５１１０の構成について説明する。図７（Ａ）は焦点検出ユニット５１１０を分解して示しており、図７（Ｂ）は焦点検出ユニット５１１０の光学構成を示している。図７（Ａ），（Ｂ）の左端には、撮像センサ１１２と共役な一次結像面、すなわち撮像光学系の予定結像面が存在する。焦点検出ユニット５１１０は、一次結像面側から順に配置された視野マスク７００１、フィールドレンズ７００２、多孔絞り７００３、二次結像レンズユニット７００４および焦点検出センサ７００５により構成されている。
【００４１】
視野マスク７００１は、中央に開口７００１Ａが設けられた薄板状の部品である。開口７００１Ａの形状が焦点検出センサ７００５に結像する像視野を定める。フィールドレンズ７００２は凸レンズであり、視野マスク７００１の近傍に設けられる。フィールドレンズ７００２は、多孔絞り７００３の像を撮像光学系の射出瞳近傍に結像させる。射出瞳の大きさは、通常Ｆ５．６の領域で、より高い精度を求める明るい（焦点深度の浅い）レンズに対応する場合はＦ２．８の領域として基線長を長くする。
【００４２】
多孔絞り７００３は、２か所に開口７００３Ａ，７００３Ｂが設けられた薄板状の部品である。開口７００３Ａ，７００３Ｂはフィールドレンズ７００２から入射する光束を水平方向に分割する。二次結像レンズユニット７００４は、焦点検出センサ７００５と対向する面に２つ（一対）の凸レンズである二次結像レンズ７００４Ａ，７００４Ｂを有する。二次結像レンズ７００４Ａ，７００４Ｂは、撮像光学系によって結像された一次結像面上の被写体像を、焦点検出センサ７００５上に再結像させる。具体的には、多孔絞り７００３の開口７００３Ａを通過した光束は、二次結像レンズ７００４Ａによって焦点検出センサ７００５上に結像される。多孔絞り７００３の開口７００３Ｂを通過した光束は、二次結像レンズ７００４Ｂによって焦点検出センサ７００５上に結像される。これにより、焦点検出センサ７００５上に２像（第２の被写体像）が形成される。
【００４３】
焦点検出センサ７００５は、その受光面上の２像を光電変換して電気信号としての２像信号を出力する。焦点検出センサ７００５には、複数の画素（ＰＤ）が２つ（一対）のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂを形成するように配置されている。本実施例では、ラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂは、被写体像が結像する範囲の中心部分（図７（Ｂ）中のＯＡは撮像光学系の光軸である）において焦点検出を行うように配設されている。一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂのそれぞれで２像を光電変換することで対の第２の焦点検出像信号としての２像信号が生成される。
【００４４】
ここで、図７（Ａ），（Ｂ）に示した焦点検出ユニット５１１０において発生する焦点検出誤差の要因について、図８（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。図８（Ａ）は、黒地に斜めの白線を有する被写体８０００に対して、焦点検出センサ７００５の一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂの視野８００１Ａ，８００１Ｂが理想的に逆投影された状態を示している。この理想状態では、一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂの視野８００１Ａ，８００１Ｂは重なり合っている。つまり、一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂ上には、２像として全く同じ被写体像が結像する。したがって、図８（Ｂ）に示すように、一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂの出力８００２Ａ，８００２Ｂは互いに同じ位置に同じ形状の波形を有し、これにより、正しい２像信号のずれ量の検出が可能となる。
【００４５】
一方、図８（Ｃ）は、黒地に斜めの白線を有する被写体８０００に対して、一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂの視野８００１Ａ，８００１Ｂが垂直方向にずれて逆投影された状態を示している。この状態は、いわゆる「やぶにらみ（斜視）」と呼ばれ、フィールドレンズ７００２、多孔絞り７００３、二次結像レンズユニット７００４および焦点検出センサ７００５の位置関係のずれによって生ずる。この「やぶにらみ」が生じた状態では、視野８００１Ａ，８００１Ｂは水平方向では同じ位置にあるが、垂直方向において全く重なり合わない。したがって、図８（Ｄ）に示すように、一対のラインセンサ７００５Ａ，７００５Ｂの出力８００２Ａ，８００２Ｂの波形が水平方向にずれる。これにより、正しい２像信号のずれ量の検出ができなくなり、焦点検出誤差が生じる。この結果、高精度なＡＦを行うことができない。なお、ここでは一対のラインセンサの視野が垂直方向にずれる「やぶにらみ」について説明したが、「やぶにらみ」による視野のずれは垂直方向に限られない。
【００４６】
上記のような「やぶにらみ」は、フィールドレンズ７００２、多孔絞り７００３、二次結像レンズユニット７００４および焦点検出センサ７００５の位置関係を調整することで実用的に支障が無い様に抑え込むことは可能である。しかし、焦点検出ユニット５１１０に上記位置関係を調整するための調整機構を設ける必要があること、調整工程に長時間がかかることが問題となる。これに対して、「やぶにらみ」による焦点検出誤差が生じ得るか否かを判断して、その判断結果に応じて焦点検出結果の取り扱いを異ならせれば、ＡＦの精度低下を抑えることができる。また、上記位置関係の調整精度を緩和することもできる。
【００４７】
図９を用いて、撮像センサ１１２を用いた焦点検出と焦点検出ユニット５１１０を用いた焦点検出のタイミングについて説明する。図９において、「Ｍ−Ｕｐ」は、主ミラー５１０１が撮像光路外に退避し、フォーカルプレーンシャッタ５１０７が開放されて撮像センサ１１２による撮像面焦点検出および撮像が可能な状態を示す。一方、「Ｍ−Ｄｏｗｎ」は、主ミラー５１０１が撮像光路内に配置されたファインダ観察状態であり、焦点検出ユニット５１１０による非撮像面焦点検出が可能な状態を示す。また、ｘ１〜ｘ９は、時刻ｔ２から連続して３回の撮像が行われる間に被写体（動体）がカメラに向かって近づいてくるときの像面位置の変化を示している。３回の撮像の間に、撮像面焦点検出と非撮像面焦点検出とが交互に行われる。奇数時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７で非撮像面焦点検出が行われ、偶数時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６で撮像面焦点検出が行われる。理想的には、時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７での非撮像面焦点検出と時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６での撮像面焦点検出による焦点検出結果（デフォーカス量）がそれぞれ像面位置ｘ１〜ｘ９に一致する。
【００４８】
以下では、図９に示したように動体の連続撮像において像面位置が変化する間に交互に行われる非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出による焦点検出結果の取り扱いについて説明する。
【００４９】
まず、「やぶにらみ」による焦点検出誤差の有無を判定する方法について説明する。図１０では、撮像センサ１１２の画素（細線枠で囲んだＲ，Ｇ，Ｂ）と焦点検出ユニット５１１０におけるラインセンサの画素（太線枠）とをそれらの大きさを比較するために重ねて描いている。高画素化された撮像センサ１１２に対して、焦点検出ユニット５１１０は低輝度検出性能を重視する。このため、焦点検出ユニット５１１０の１画素の大きさは、撮像センサ１１２の１画素の大きさに比べてかなり大きい。
【００５０】
図１０において、１０００１は撮像センサ１１２において焦点検出を行う画素領域を示し、１０００２〜１０００５が該画素領域１０００１のうち１番目からｎ番目の信号読出し行を示す。各信号読出し行は、垂直方向に４画素を含む。各信号読出し行のＧ画素から読み出したＰＤ信号を垂直方向に加算して該信号読出し行の出力信号（２像信号）として用いる。そして、１番目からｎ番目の信号読出し行のそれぞれから得られたｎ対の２像信号の対ごとの相関を演算し、これらｎ個の相関演算結果を加算することで最終的に１つの相関演算結果としての２像信号のずれ量（位相差）を求める。
【００５１】
撮像センサ１１２において各相関演算結果を求める２像信号は、図２および図３を用いて説明したように、同一画素内のマイクロレンズにより瞳分割された光束を受光する２つのＰＤから得られる信号であるため、「やぶにらみ」は発生しない。
【００５２】
一方、１０００６は焦点検出ユニット５１１０の１つのラインセンサの範囲を示し、１０００７〜１００１２が該ラインセンサにおける１番目からｎ番目の画素を示す。このラインセンサから得られる画素信号（ＰＤ信号）の列が２像信号のうち１つの像信号となる。本実施例では、一対のラインセンサから得られる２像信号の差を利用して、「やぶにらみ」による焦点検出誤差の有無、すなわち焦点検出結果の信頼性を判定する。
【００５３】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、図８に示した黒地に斜めの白線を有する被写体（すなわち図８（Ａ），（Ｃ）に示した被写体と同一被写体）８０００に対して撮像センサ１１２から得られる２像信号を示す。図１１（Ａ）はそれぞれ相関演算結果を得るｎ個の信号読出し行１０００２〜１０００５を含む画素領域を示し、図１１（Ｂ）には１番目からｎ番目の信号読出し行１０００２〜１０００５のそれぞれから得られる焦点検出像信号１１００２〜１１００５の波形を示す。図１１（Ｂ）から、上記被写体８０００に対して信号読出し行１０００２〜１０００５のそれぞれから得られる焦点検出像信号１１００２〜１１００５のピーク位置は互いに水平方向にずれていることが分かる。
【００５４】
本実施例では、この焦点検出像信号のピーク位置のずれを利用して、被写体（２像信号）が図８（Ｃ），（Ｄ）を用いて説明した「やぶにらみ」による焦点検出誤差を生じさせる可能性があるものか否かを判定する。図１１（Ｂ）に示すように信号読出し行１０００２〜１０００５のそれぞれから得られる焦点検出像信号１１００２〜１１００５のピーク位置が互いにずれていれば、「やぶにらみ」による焦点検出誤差が発生する可能性があると判定することができる。つまり、焦点検出ユニット５１１０を用いた非撮像面焦点検出により得られる焦点検出結果の信頼性が低いと判定することができる。
【００５５】
図１は、カメラマイクロコンピュータ（以下、カメラマイコンという）６１２２が実行するＡＦ処理を示している。このＡＦ処理において、カメラマイコン６１２２は、「やぶにらみ」に関する焦点検出結果の信頼性を判定し、その判定結果に応じてＡＦに撮像面焦点検出のみを用いるか、非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出の両方を用いるかを選択する。カメラマイコン６１２２は、コンピュータプログラムとしてのフォーカス制御プログラムに従って本処理を実行する。
【００５６】
ステップＳ１００１では、カメラマイコン６１２２は、図１１（Ｂ）に示したように撮像センサ１１２の信号読出し行１０００２〜１０００５のそれぞれから取得した焦点検出像信号１１００２〜１１００５を比較する。そして、ステップＳ１００２では、焦点検出像信号１１００２〜１１００５のピーク位置が互いにずれているか否かを判定する。すなわち、被写体が焦点検出ユニット５１１０において「やぶにらみ」による焦点検出誤差が発生する可能性があるか否かを判定する。カメラマイコン６１２２は、「やぶにらみ」による焦点検出誤差が発生する可能性がある場合はステップＳ１００３に進み、可能性がない（ピーク位置がずれていない）場合はステップＳ１００４に進む。
【００５７】
ステップＳ１００３では、カメラマイコン６１２２は、ＡＦに撮像面焦点検出のみを用いることを選択する。そして、ステップＳ１００５では、カメラマイコン６１２２は、撮像面焦点検出によりデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ５２０１を駆動する。
【００５８】
一方、ステップＳ１００４では、カメラマイコン６１２２は、ＡＦに非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出の両方を用いることを選択する。そして、ステップＳ１００５では、カメラマイコン６１２２は、非撮像面焦点検出によりデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ５２０１を駆動する。その後カメラマイコン６１２２は、撮像面焦点検出によりデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ５２０１を駆動する。これにより、非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出を併用したより高精度なＡＦが行われる。
【００５９】
以上説明したように、本実施例では、撮像センサ１１２から得られる焦点検出像信号を用いて、焦点検出ユニット５１１０において「やぶにらみ」による焦点検出誤差の発生の可能性の有無を判定する。そして、焦点検出誤差の発生の可能性がある場合には、撮像センサ１１２から得られる焦点検出結果のみをＡＦに用いることで、「やぶにらみ」によるＡＦ精度の低下を抑えた良好なＡＦを行うことができる。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の実施例２について説明する。図１２は、撮像センサ１１２を有する撮像装置であるカメラ本体１２１００と、該カメラ本体１２１００に取り外し可能に装着された交換レンズ５２００の光学的構成（一部に電気的構成を含む）を示す。図１３には、カメラ本体１２１００と交換レンズ５２００の電気的構成（一部に光学的構成を含む）を示す。
【００６１】
前述した実施例１では、撮像光路に対して進退可能な主ミラー５１０１を有するカメラ本体５１００について説明した。これに対し本実施例２では、ミラー１２１０１が撮像光路内にて固定されているカメラ本体１２１００について説明する。本実施例では、交換レンズ（撮像光学系）５２００から入射してミラー１２１０１にて反射した光束が焦点検出ユニット１２１１０に導かれる。図１２および図１３において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付して説明を省略する。
【００６２】
ミラー１２１０１は、前述したように撮像光路内にて固定されており、交換レンズ５２００から入射した光束の一部（例えば半分）を焦点検出ユニット１２１１０に向けて反射し、残りの光束を撮像センサ１１２に向けて透過させる。
【００６３】
焦点検出ユニット１２１１０は、実施例１において図７を用いて説明した焦点検出ユニット５１１０と同様に構成されており、位相差検出方式による撮像光学系の焦点検出を行うための２像信号をカメラマイクロコンピュータ６１２２に送る。１２１０３はＥＶＦモニタであり、実施例１のカメラ本体５１００に設けられた光学ファインダに代わる電子ファインダを構成する。ＥＶＦモニタ１２１０３は、カメラ本体１２１００の背面に設けられたＴＦＴモニタ６１１７と同様にＴＦＴ駆動回路６１１６によって駆動される。
【００６４】
本実施例においてカメラマイコン６１２２が実行するＡＦ処理は、基本的に実施例１と同じである。すなわち、カメラマイコン６１２２は、「やぶにらみ」に関する焦点検出結果の信頼性を判定し、その判定結果に応じてＡＦに撮像面焦点検出のみを用いるか、非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出の両方を用いるかを選択する。ここで、実施例１では図９に示したように連続撮像中に交互に行われる非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出により得られる焦点検出結果を用いるのに対して、本実施例では常に非撮像面焦点検出と撮像面焦点検出により得られる焦点検出結果を用いることができる。本実施例では撮像センサ１１２と焦点検出ユニット５１１０とに撮影光学系を通過した光束が常に入射しているためである。このように、撮像センサ１１２の出力に基づく撮像面焦点検出の結果を得る対タイミングが主ミラー５１０１の駆動タイミングに依存しないことから、サーボＡＦ動作を伴う連続撮像中に限らず、連続撮像を行わないサーボＡＦ動作やワンショットＡＦ動作時でも信頼性の判定が可能となる。つまり、実施例１の場合と比較して、例えば「やぶにらみ」による影響をより短い時間間隔で監視することも可能である。これにより、例えば実施例１の場合と比較して「やぶにらみ」による影響をより低減することが可能である。また、本実施例では実施例１と比較して「やぶにらみ」による影響をより低減することが可能であることから、実施例１の場合よりも「やぶにらみ」の程度が大きい焦点検出ユニット１２１１０を用いることもできる。その分、焦点検出ユニット１２１１０の各部品の位置関係の調整を実施例１の場合と比較して簡略化することも可能である。これにより、生産コストを下げることができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例でも、撮像センサ１１２から得られる焦点検出像信号を用いて、焦点検出ユニット５１１０において「やぶにらみ」による焦点検出誤差の発生の可能性の有無を判定する。そして、焦点検出誤差の発生の可能性がある場合には、撮像センサ１１２から得られる焦点検出結果のみをＡＦに用いることで、「やぶにらみ」によるＡＦ精度の低下を抑えた良好なＡＦを行うことができる。
（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。
【００６６】
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】
【００６７】
１１２  撮像センサ
５１００，１２１００  カメラ本体
５１１０  焦点検出ユニット
５２００  撮影レンズ
６１２２  カメラマイクロコンピュータ
【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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