(57)【要約】  撮像装置（１）は、撮像素子（２２）と、合焦評価部（３４）とを備える。撮像素子（２２）は、受光面が第１の面積を有する通常画素（２２２）と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素（２２４）とを有する。合焦評価部（３４）は、前記通常画素により取得される第１の画像と前記絞り込み画素により取得される第２の画像とを比較して、合焦しているか否かを評価する。
2016157569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子と、
前記通常画素により取得される第１の画像と前記絞り込み画素により取得される第２の画像とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記合焦評価部は、前記第１の画像と前記第２の画像とに差異があるときは、合焦していないと評価する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子に被写体像を結像させるレンズ群であって、合焦状態を変化させるフォーカスレンズを含むレンズ群と、
前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ制御部と、
前記撮像素子に結像した前記被写体像の合焦の程度を表す評価値に基づいて、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させるＡＦ演算部と
をさらに備え、
前記合焦評価部は、前記ＡＦ演算部が算出する前記評価値が極大となる状態において、合焦しているか否かを評価する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記合焦評価部は、前記第１の画像の前記評価値と前記第２の画像の前記評価値とに差異があるときは、合焦していないと評価する、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、
前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズを所定量移動させ、
前記ＡＦ演算部は、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させる、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、
前記レンズ制御部は、前記ＡＦ演算部が算出する前記評価値が極大となる直前に前記フォーカスレンズを移動させていた方向に、前記フォーカスレンズを移動させ、
前記ＡＦ演算部は、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させる、
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記合焦評価部が合焦していないと評価したときに前記フォーカスレンズを移動させる移動量は、前記第１の画像と前記第２の画像との差異に基づいて算出される移動量である、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記合焦評価部が合焦していないと評価したときに前記フォーカスレンズを第１の方向に移動させた後、さらに前記ＡＦ演算部が算出する前記評価値が極大となる状態において前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、前記レンズ制御部は、前記第１の方向と逆方向である第２の方向に前記フォーカスレンズを移動させる、請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記絞り込み画素は、前記通常画素の一部が遮光された画素であり、開口部の面積が前記第２の面積である、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子に埋め込まれた位相差検出用の画素が前記絞り込み画素として用いられる、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記絞り込み画素が配置された画素においては、前記第１の面積を有する領域が複数の領域に分割されており、前記複数の領域のうち前記第２の面積を有する前記領域が前記絞り込み画素として用いられる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子により取得される画像に基づいて合焦評価を行う合焦評価装置であって、
前記通常画素により取得される第１の画像と前記絞り込み画素により取得される第２の画像とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部を備える合焦評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び合焦評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オートフォーカス機能を有する撮像装置が知られている。オートフォーカス動作では、例えば合焦の状態を表す評価値が高くなるようにフォーカスレンズの位置の制御が行われる。この場合、評価値が最大値ではない極大値となるときに合焦したと誤った判断がされる、いわゆる偽合焦の状態が生じることがある。【０００３】
例えば日本国特許第５２１９９５１号公報には、偽合焦を防ぐため、オートフォーカス動作を行っているときに、絞りを動作させて、異なる複数の絞り値において画像を取得し、それら画像を比較して、合焦の状態を判断することに係る技術が開示されている。簡単に説明すれば、合焦しているときには絞り値に関わらず同様の評価値を示す画像が得られる。一方で、偽合焦のときには絞り値によって評価値が異なる画像が得られる。このような違いから偽合焦が判断される。
【発明の概要】
【０００４】
上述の日本国特許第５２１９９５１号公報に開示されている技術では、合焦の状態を判断する際に、絞りを動作させる必要がある。このため、異なる絞り値における画像を得るために、時間を要するし、その間に被写体が移動した場合には正しい評価が行えない。
【０００５】
本発明は、素早く正確な合焦評価を行うことができる撮像装置及び合焦評価装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一態様によれば、撮像装置は、受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子と、前記通常画素により取得される第１の画像と前記絞り込み画素により取得される第２の画像とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部とを備える。
【０００７】
また、本発明の一態様によれば、合焦評価装置は、受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子により取得される画像に基づいて合焦評価を行う合焦評価装置であって、前記通常画素により取得される第１の画像と前記絞り込み画素により取得される第２の画像とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部を備える。
【０００８】
本発明によれば、素早く正確な合焦評価を行うことができる撮像装置及び合焦評価装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る撮像装置の構成例の概略を示すブロック図である。
【図２】図２は、通常画素と絞り込み画素とを含む撮像素子の構成例の概略を示す模式図である。
【図３】図３は、絞り込み画素の構成例の概略を示す側面の模式図である。
【図４】図４は、合焦している場合の光束の概略を示す図である。
【図５】図５は、合焦していない場合の光束の概略を示す図である。
【図６】図６は、一実施形態に係るオートフォーカスに係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、一実施形態に係る合焦評価処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、レンズ位置に対するコントラスト評価値及び時間に対するレンズ位置の変化について説明するための図である。
【図９】図９は、変形例に係る絞り込み画素の構成例の概略を示す正面の模式図である。
【図１０】図１０は、変形例に係る絞り込み画素の構成例の概略を示す正面の模式図である。
【図１１】図１１は、変形例に係る絞り込み画素の構成例の概略を示す正面の模式図である。
【図１２】図１２は、変形例に係る絞り込み画素の構成例の概略を示す正面の模式図である。
【図１３】図１３は、変形例に係る絞り込み画素の構成例の概略を示す正面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る撮像装置１の構成例の概略を図１に示す。図１に示すように、撮像装置１は、カメラボディ５と、レンズ部１０とを備える。レンズ部１０は、複数のレンズを含むレンズ群１２を備える。レンズ群１２は、被写体像を後述するカメラボディ５に設けられた撮像素子２２の撮像面に形成する。レンズ群１２は、一般的なカメラ用レンズと同様に、合焦位置を変更するためのフォーカスレンズ１６を備える。また、レンズ部１０は、一般的なカメラ用レンズと同様に、絞り１４を備えていてもよい。レンズ部１０は、例えばカメラボディ５に対して着脱自在に構成されている。
【００１１】
カメラボディ５は、撮像部２０と、制御部３０と、記憶部４２と、操作部４４と、表示部４６と、スピーカ４８と、記録媒体５０とを備える。
【００１２】
撮像部２０は、撮像素子２２と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２６等を有する。撮像素子２２の撮像面上には、レンズ部１０によって被写体像が結像される。撮像素子２２は、この被写体像に基づく信号を生成する。ＡＤＣ２６は、撮像素子２２によって生成された信号に基づいて、デジタルの画像信号を生成する。生成された画像信号は、制御部３０へと出力される。なお、ＡＤＣ２６の機能は、撮像素子２２に設けられていてもよい。
【００１３】
撮像素子２２には、複数の画素が配列されている。この複数の画素は、通常画素２２２と絞り込み画素２２４とに分けられる。すなわち、本実施形態に係る撮像素子２２では、後に詳述するように、複数の画素のうち一部が絞り込み画素２２４となっており、その他の画素は通常画素２２２となっている。画像信号は、通常画素２２２によって光電変換された信号に基づいて作成される。
【００１４】
制御部３０は、撮像装置１の各部の動作を制御する。制御部３０は、画像処理部３１と、オートフォーカス（ＡＦ）演算部３２と、レンズ制御部３３と、合焦評価部３４とを含む。
【００１５】
画像処理部３１は、撮像部２０から画像信号を取得し、当該画像信号に基づいて、一般的な各種画像処理を行う。画像処理部３１は、例えば後述する表示部４６に表示するライブビュー画像を作成したり、記録媒体５０に記録する記録画像を作成してもよい。
【００１６】
ＡＦ演算部３２は、オートフォーカス（ＡＦ）処理を行う。すなわち、ＡＦ演算部３２は、撮像部２０からＡＦに係る情報を取得し、その情報に基づいてＡＦに係る評価値、すなわち、撮像素子に結像した被写体像の合焦の程度を表す評価値を算出する。ＡＦ演算部３２は、この評価値が高くなるようにフォーカスレンズ１６を移動させるための情報を作成する。ＡＦ演算部３２は、例えば、撮像素子２２により取得された画像のコントラスト評価値を算出する。ＡＦ演算部３２は、コントラスト評価値が高くなるようにフォーカスレンズ１６を移動させるための情報を作成する。評価値は、コントラスト評価値に限らず、例えば位相差に係る信号に基づく評価値やその他の評価値であってもよい。ＡＦ演算部３２は、フォーカスレンズ１６を移動させるための情報をレンズ制御部３３へと出力する。また、ＡＦ演算部３２は、合焦したと判断したとき、その旨を合焦評価部３４へと出力する。
【００１７】
レンズ制御部３３は、ＡＦ演算部３２から取得した情報に基づいて、フォーカスレンズ１６の位置を制御する。フォーカスレンズ１６は、レンズ制御部３３の制御下で動作する。
【００１８】
合焦評価部３４は、ＡＦ演算部３２から合焦した旨の信号を受けたとき、合焦評価処理を行う。すなわち、合焦評価部３４は、現在のフォーカスレンズ１６の状態が合焦状態であるか偽合焦の状態であるかを評価する。合焦評価部３４は、評価の結果をＡＦ演算部３２へと出力する。ＡＦ演算部３２は、この評価結果に基づいて、合焦状態であれば現在の状態を維持し、偽合焦の状態であれば、再度、オートフォーカス処理を行う。
【００１９】
制御部３０は、上述の動作の他、撮像部２０の動作制御や、表示部４６の動作制御や、記録媒体５０への画像記録に係る制御など、撮像装置１の各種動作に係る制御を行う。
【００２０】
制御部３０は、例えば１つ又は複数のＣｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）、又はＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）等を含み、各種演算を行う。制御部の動作は、制御部３０内に設けられた記憶領域や、記憶部４２に記憶されたプログラムに従って行われる。
【００２１】
記憶部４２は、例えば制御部３０で行われる制御のためのプログラムや、各種パラメータを記憶している。記憶部４２は、制御部３０からの要求に応じて各種情報を制御部３０へと出力する。
【００２２】
操作部４４は、各種操作のための入力部を含む。操作部４４は、例えば、レリーズボタンを含む。レリーズボタンがユーザによって半分押し込まれたとき、ファーストスイッチがオンになる。ファーストスイッチがオンになったとき、ＡＦ動作が開始される。また、レリーズボタンが最後まで押し込まれたとき、セカンドスイッチがオンになる。セカンドスイッチがオンになったとき、撮像動作が行われる。すなわち、制御部３０は撮像部２０に撮像動作を行わせ、画像処理部３１は得られた画像を記録用に処理し、処理後の画像は記録媒体５０に記録される。
【００２３】
表示部４６は、一般的な表示素子を有する。表示部４６は、例えば液晶表示パネルを有する。表示部４６は、ライブビュー画像や、撮像動作後のレックビュー画像や、記録媒体５０に記録された画像の再生画像等を表示する。また、表示部４６は、撮像装置１の状態や設定に係る各種情報を表示する。
【００２４】
スピーカ４８は、制御部３０の制御下で音声を出力する。スピーカ４８は、例えば合焦したときに、その旨を表す音を出力する。
【００２５】
記録媒体５０は、カメラボディ５に対して着脱自在に接続されており、例えば撮像装置１による撮像によって取得された画像を記録する。
【００２６】
本実施形態に係る撮像素子２２の構成例について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施形態の撮像素子２２の撮像面の一部について模式的に示す。撮像素子２２の撮像面には、複数の画素が設けられている。これら複数の画素は、２種類の画素に分けられる。すなわち、撮像素子２２には、通常画素２２２と絞り込み画素２２４とが設けられている。通常画素２２２は、一般的な撮像素子に設けられている画素と同様に、画像取得に用いられる画素である。これに対して、絞り込み画素２２４は、通常画素２２２の一部がマスクで覆われた画素である。絞り込み画素２２４のマスクされている部分では、入射する光が遮光される。図２において斜線を付した部分がマスク部分を示す。絞り込み画素２２４は、中央部のみが開口しており、周縁部においては、入射する光線が遮光されるように構成されている。
【００２７】
このように、通常画素２２２の受光面の面積を第１の面積としたときに、絞り込み画素２２４の開口部である受光面の第２の面積は、第１の面積よりも狭い。
【００２８】
図３は、絞り込み画素２２４の構成例の概略を示す側面図である。図３に示すように、絞り込み画素２２４には、受光部２４２とマイクロレンズ２４４とが設けられている。被写体から到来する光束は、マイクロレンズ２４４を介してフォトダイオードを含む受光部２４２に入射する。絞り込み画素２２４では、マイクロレンズ２４４と受光部２４２との間にマスク２４６が設けられている。マスク２４６は、マイクロレンズ２４４を介して受光部２４２に入射する光線の一部を遮光する。なお、通常画素２２２では、マスク２４６が設けられていない。マスク２４６の有無を除いて、通常画素２２２と絞り込み画素２２４との構成は同様である。
【００２９】
通常画素２２２で取得される情報と絞り込み画素２２４で取得される情報との差異について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、正しく合焦している場合の光束と受光素子の受光面２４８との関係を示し、図５は、合焦していない場合の光束と受光素子の受光面２４８との関係を示す。図４及び図５において、実線９０２は、レンズ部１０のレンズ及び絞りを模式的に示すレンズ１０２を通過した光線の光束を示す。一方、破線９０４は、レンズ１０２を通過した光線の光束のうち、絞り込み画素２２４におけるマスク２４６によって遮光されない絞り込まれた光束を示す。言い換えると、実線９０２は、通常画素２２２によって受光される光束を示し、破線９０４は、絞り込み画素２２４によって受光される光束を示す。
【００３０】
図４に示すように、正しく合焦している場合、通常画素２２２で受光される像と絞り込み画素２２４で受光される像とは一致する。これに対して、図５に示すように、合焦していない場合、通常画素２２２で受光される像と絞り込み画素２２４で受光される像とは異なるものになる。本実施形態では、合焦評価部３４が、通常画素２２２で取得される画像と絞り込み画素２２４で取得される画像とを比較して、差異があるか否かで正しく合焦しているか否かを判定する。
【００３１】
本実施形態では、通常画素２２２の出力のみに基づいて作成される画像を第１の画像と称することにする。一方、絞り込み画素２２４の出力のみに基づいて作成される画像を第２の画像と称することにする。本実施形態では、合焦評価部３４によって、第１の画像と第２の画像とに基づいて、正しく合焦しているか否かの評価が行われる。
【００３２】
本実施形態のオートフォーカスに係る処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。このオートフォーカスに係る処理は、例えば、レリーズボタンが半押しされてファーストレリーズスイッチがオンになったときに行われる。
【００３３】
ステップＳ１０１において、制御部３０は、オートフォーカス処理を行う。オートフォーカス処理は、一般的に知られているオートフォーカスを行うための処理である。例えば、コントラスト検出方式の処理が行われ得る。コントラスト検出方式では、例えば、レンズ部１０のフォーカスレンズ１６を移動させながら、ＡＦ演算部３２が、コントラストに基づく評価値であるコントラスト評価値を算出する。レンズ制御部３３がフォーカスレンズ１６を移動させたときに、コントラスト評価値が増加するときにはレンズ制御部３３は当該方向にフォーカスレンズ１６を引き続き移動させ、コントラスト評価値が減少するときにはレンズ制御部３３は反対方向にフォーカスレンズ１６を移動させる。このようにして、レンズ制御部３３は、コントラスト評価値が極大となる位置にフォーカスレンズ１６を移動させる。ＡＦ演算部３２は、コントラスト評価値が極大となったとき、合焦したと判定してオートフォーカス処理を終了する。その後、処理はステップＳ１０２に進む。なお、オートフォーカス処理は、上述したコントラスト検出方式に限らず、例えば位相差検出方式によってもよい。
【００３４】
ステップＳ１０２において、制御部３０の合焦評価部３４は、合焦評価処理を行う。合焦評価処理について、図７を参照して説明する。
【００３５】
ステップＳ２０１において、合焦評価部３４は、合焦対象に係る通常画素による画像、すなわち第１の画像を取り込む。
【００３６】
ステップＳ２０２において、合焦評価部３４は、合焦対象に係る絞り込み画素による画像、すなわち第２の画像を取り込む。
【００３７】
ステップＳ２０３において、合焦評価部３４は、第１の画像と第２の画像とに差があるか否かを判定する。第１の画像と第２の画像とに差があるか否かは、第１の画像と第２の画像との特徴を表す何らかの評価値を用いて行う。この評価値としては、例えばコントラスト評価値が用いられ得る。この場合、第１の画像のコントラスト評価値と第２の画像のコントラスト評価値とに差異があれば、第１の画像と第２の画像とに差があると判定される。一方、第１の画像のコントラスト評価値と第２の画像のコントラスト評価値とに差異がなければ、第１の画像と第２の画像とに差がないと判定される。なお、この判定に用いられる評価値は、コントラスト評価値に限らない。他の評価値が用いられてもよい。なお、コントラスト評価値等の評価値が取得され得る程度に、撮像素子２２には、絞り込み画素２２４が配置されている。
【００３８】
ステップＳ２０３において、第１の画像と第２の画像とに差があると判定されたとき、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、合焦評価部３４は、オートフォーカス処理によって合焦と判断されたものは、偽合焦であると判定する。その後、合焦評価処理は終了し、処理は図６を参照して説明している処理に戻る。
【００３９】
ステップＳ２０３において第１の画像と第２の画像とに差があると判定されなかったとき、処理はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、合焦評価部３４は、オートフォーカス処理によって合焦と判断されたものは、正しい合焦であると判定する。その後、合焦評価処理は終了し、処理は図６を参照して説明している処理に戻る。
【００４０】
図６に戻って説明を続ける。合焦評価処理の後、処理はステップＳ１０３に進む。
【００４１】
ステップＳ１０３において、制御部３０は、合焦評価処理において合焦と評価されたか否かを判定する。合焦と評価されていないとき、すなわち、偽合焦であると判定されたとき、処理はステップＳ１０４に進む。
【００４２】
ステップＳ１０４において、制御部３０は、偽合焦回避動作を行う。偽合焦回避動作では、例えば以下の動作が行われる。すなわち、オートフォーカス処理において終了間際まで変動していたフォーカス方向、すなわち、コントラスト評価値が極大となる直前にフォーカスレンズ１６が移動していた方向に、既定の移動量だけフォーカスレンズ１６を移動させる。また、それに代えて、合焦評価処理のステップＳ２０３において算出された第１の画像の評価値と第２の画像の評価値との差分量に基づいて推定される正しい合焦位置又は偽合焦の危険性が低い状態にフォーカスレンズ１６を移動させてもよい。また、偽合焦回避動作が２回以上行われている場合には、前回の偽合焦回避動作において移動させた方向と逆方向にフォーカスレンズを移動させてもよい。偽合焦回避動作の後、処理はステップＳ１０１に戻る。すなわち、再びオートフォーカス処理が行われる。
【００４３】
なお、ステップＳ１０４の偽合焦回避動作は必ずしも必要ない。例えば、撮像装置１が、オートフォーカス動作後に偽合焦と判定された場合にはマニュアルフォーカスに切り替えられるように構成されているとき、ステップＳ１０４の偽合焦回避動作は不要となる。
【００４４】
ステップＳ１０３において、合焦と評価されたとき、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、制御部３０は、合焦である旨を出力する。その結果として、例えば表示部４６に合焦状態にあることを示す図形が表示されたり、スピーカ４８から合焦状態にあることを示す音が出力されたりする。ステップＳ１０５の処理の後、本処理は終了する。
【００４５】
上述のオートフォーカスに係る処理で行われる動作の一例について、図８を参照して説明する。図８の上図（ａ）は、横軸にレンズ位置を示し、縦軸にコントラスト評価値を示す。図８の下図（ｂ）は、図８の上図（ａ）と同様に横軸にレンズ位置を示し、縦軸に経過時間を示す。図８の上図（ａ）に示すように、第１のレンズ位置Ｐ１と第２のレンズ位置Ｐ２において、コントラスト評価値は極大値をとる。ここで、第１のレンズ位置Ｐ１におけるコントラスト評価値よりも第２のレンズ位置Ｐ２におけるコントラスト評価値の方が大きく、第２のレンズ位置Ｐ２が、正しい合焦が得られているレンズ位置である。
【００４６】
図８の下図（ｂ）に示すように、時間ｔ０において、オートフォーカスの動作が開始するものとする。まず、ＡＦ演算部３２は、ステップＳ１０１のオートフォーカス処理において、コントラスト評価値に基づくいわゆる山登りＡＦによって合焦位置の探索を行う。レンズ位置について、図８において右側で示される方向を第１の方向と称し、反対方向を第２の方向と称することにする。ＡＦ演算部３２の演算結果と、レンズ制御部３３の制御下で、まず、コントラスト評価値が上昇する方向にレンズ位置は移動される。すなわち、まず、レンズ位置は第１の方向へと移動する。コントラスト評価値が極大値となる第１のレンズ位置Ｐ１を超えたとき、レンズの移動方向は第２の方向へと変化し、再び第１のレンズ位置Ｐ１を超えたとき、レンズの移動方向は第１の方向へと変化する。このようにして、時間ｔ１において、コントラスト評価値が極大となる第１のレンズ位置Ｐ１にレンズ位置が設定される。このとき、ステップＳ１０１のオートフォーカス処理は終了し、ＡＦ演算部３２は、合焦した旨の信号を合焦評価部３４へと出力する。
【００４７】
合焦評価部３４は、ステップＳ１０２の合焦評価処理において、合焦か偽合焦かの判断を行う。正しい合焦は第２のレンズ位置Ｐ２で得られるので、時間ｔ１における第１のレンズ位置Ｐ１においては、偽合焦であると判断される。
【００４８】
その結果、ステップＳ１０４の偽合焦回避動作が行われる。すなわち、時間ｔ１から時間ｔ２の間において、レンズ位置は、第１のレンズ位置Ｐ１から第３のレンズ位置Ｐ３へと移動させられる。
【００４９】
時間ｔ２以降において、再びステップＳ１０１のオートフォーカス処理が行われる。このオートフォーカス処理によって、時間ｔ３においてレンズ位置は第２のレンズ位置Ｐ２へと設定される。時間ｔ３において、再びステップＳ１０２の合焦評価処理が行われる。この合焦評価処理では、正しい合焦であると判定される。その結果、ステップＳ１０５において、合焦である旨が出力されてオートフォーカスに係る処理は終了する。
【００５０】
本実施形態によれば、コントラスト評価値などのオートフォーカス動作で用いられる合焦の度合いを評価する評価値を用いて合焦したと判断された状態においても、その判断が正しいか否か、すなわち、正しい合焦であるか偽合焦であるかが判別される。その結果、偽合焦の状態が回避され得る。また、本実施形態では、撮像素子に埋め込まれた通常画素２２２によって取得された第１の画像と絞り込み画素２２４によって取得された第２の画像との差異に基づいて、正しい合焦であるか偽合焦であるかが判断されるので、機械的な動作が無く、高速な動作が可能である。すなわち、例えば、レンズ部１０の絞り１４の状態を開放状態と絞り込み状態とに変化させて、開放状態の画像と絞り込み状態の画像とを比較する場合と比較して、本実施形態では高速な動作が可能である。
【００５１】
上述の実施形態では、図１を参照して、撮像装置１が例えばミラーレス一眼カメラや一眼レフカメラを含むレンズ交換式のデジタルカメラである場合の構成を説明した。しかしながら、撮像装置１は、レンズ交換式のデジタルカメラに限らない。撮像装置１は、例えばコンパクトデジタルカメラと呼ばれるようなカメラボディに対してレンズが固定されたデジタルカメラでもよい。
【００５２】
また、撮像装置１は、レンズ型カメラと携帯情報端末との組み合わせによって構成されるカメラであってもよい。すなわち、レンズ型カメラは、レンズ部１０及び撮像部２０等の機能を有する。また、携帯情報端末は、例えばスマートフォンであり、制御部３０、記憶部４２及び表示部４６等の機能を有する。このようなレンズ型カメラと携帯情報端末とが無線又は有線で通信し、一体として撮像装置１として機能してもよい。
【００５３】
また、本実施形態に係る技術は、通常画素と絞り込み画素とを含む撮像素子と共に用いられ、オートフォーカス機構が設けられる種々の光学機器にも適用され得る。このような光学機器としては、例えば顕微鏡、内視鏡、望遠鏡、双眼鏡等が挙げられる。例えば、以下のような顕微鏡システムが考えられる。すなわち、通常画素と絞り込み画素とを含む撮像素子を備えたカメラユニットが顕微鏡に取り付けられる。このカメラユニットから出力される信号が、制御部３０と同様の機能を有する例えばパーソナルコンピュータへと入力される。このパーソナルコンピュータは、オートフォーカスに係る演算を行い、顕微鏡の焦点調節機構を動作させる。同様に、以下のような内視鏡システムが考えられる。すなわち、内視鏡の先端に通常画素と絞り込み画素とを含む撮像素子が設けられる。この撮像素子から出力される信号が、内視鏡のコントローラへと入力される。このコントローラは、オートフォーカスに係る演算を行い、内視鏡の焦点調節機構を動作させる。
【００５４】
このように、撮像装置１に含まれる各構成要素は、どのような装置に配置されていてもよい。
【００５５】
また、オートフォーカスについて合焦状態であるか偽合焦状態であるかを判別する機能を有する合焦評価装置は、制御部３０内の合焦評価部３４を有していればよい。また、合焦状態であるか偽合焦状態であるかを判別しながらオートフォーカスを制御する機能を有する合焦評価装置は、合焦評価部３４に加えて、ＡＦ演算部３２及びレンズ制御部３３を有していればよい。これらのような合焦評価装置には、画像処理部３１等は必ずしも必要ない。また、合焦評価装置は、記憶部４２、操作部４４、表示部４６、スピーカ４８、及び記録媒体５０を備えていなくてもよい。合焦評価装置に入力される画像信号を生成する、通常画素２２２と絞り込み画素２２４とを備える撮像素子２２は、合焦評価装置とは別体として設けられ得る。また、合焦評価装置が制御対象とするフォーカスレンズ１６を含むレンズ群１２は、合焦評価装置とは別体として設けられ得る。同様に、撮像装置１は、画像処理部３１、記憶部４２、操作部４４、表示部４６、スピーカ４８、及び記録媒体５０等の何れか又は全てを備えていなくてもよい。
【００５６】
また、上述のような合焦評価装置は、どのような装置に配置されていてもよい。すなわち、上述の実施形態のように合焦評価装置は、撮像装置１のカメラボディ５に設けられていてもよいし、レンズ部１０に設けられていてもよい。また、合焦評価装置は、レンズ型カメラと携帯情報端末とを含むシステムのうち、レンズ型カメラに設けられていてもよいし、携帯情報端末に設けられていてもよい。また、合焦評価装置は、顕微鏡システムのパーソナルコンピュータに設けられ得るし、内視鏡システムのコントローラに設けられ得る。
【００５７】
［変形例］
本発明の変形例について説明する。ここでは、上述の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
絞り込み画素２２４のマスクされる領域は、図２に示すように画素の周縁部でなくてもよい。例えば、図９又は図１０に示すように、画素の片側半分がマスクされている画素を絞り込み画素２２４としてもよい。したがって、撮像素子の受光面にデフォーカス量を検出するための画素が配置された、いわゆる像面位相差撮像素子における、位相差検出用の画素が絞り込み画素２２４として用いられ得る。このとき、例えば右側半分がマスクされた画素のみに基づいて、第２の画像が作成される。あるいは、例えば左側半分がマスクされた画素のみに基づいて、第２の画像が作成される。また、例えば撮影領域の右側では、右側が開口している絞り込み画素２２４が用いられ、撮影領域の左側では、左側が開口している絞り込み画素２２４が用いられてもよい。なお、絞り込み画素２２４は、画素の片側半分がマスクされている態様に限らず、片側半分以上または片側半分以下がマスクされている態様であってもよい。
【００５９】
また、絞り込み画素２２４における開口は、矩形に限らず、例えば、円形であってもよい。また、絞り込み画素２２４における開口は、例えばフランス国旗の白色部分のように、縦に３分割された領域のうち中央の領域のみとしてもよい。
【００６０】
また、図１１に示すように、１つの画素が中央部２６２と外周部２６４との２つの領域に分割された画素を有する撮像素子が用いられてもよい。この撮像素子では、中央部２６２で取得された受光信号と外周部２６４で取得された受光信号とがそれぞれ個別に取得され得る。したがって、中央部２６２で取得された受光信号と外周部２６４で取得された受光信号とを合わせたものは、通常画素２２２で取得された信号として用いられ、中央部２６２で取得された受光信号のみは、絞り込み画素２２４で取得された信号として用いられ得る。すなわち、中央部２６２で取得された受光信号と外周部２６４で取得された受光信号とを合わせたものは、第１の画像の作成に用いられ、中央部２６２で取得された受光信号は、第２の画像の作成に用いられ得る。なお、外周部２６４で取得された信号が絞り込み画素２２４で取得された信号として用いられてもよい。
【００６１】
また、１つの画素の分割のされ方は、図１１に示すように中央部と外周部とに分割されているに限らず、例えば図１２に示すように縦に２分割されていてもよい。また、２分割に限らず、例えば図１３に示すように４分割されていてもよいし、３分割やその他に分割されていてもよい。面積が小さい絞り込み画素が設けられていると、絞り１４の開口が小さい状態でも第１の画像と第２の画像の比較に基づいて、合焦の評価がされ得る。また、円形など、曲線を用いて分割されていてもよい。
【００６２】
上述のように、種々の絞り込み画素が用いられても、上述の実施形態と同様に作用し、同様の効果が得られる。
【００６３】
また、絞り込み画素では、通常画素に比べて受光面積が狭いので、通常画素に比べて受光量が低くなる。そこで、この受光量の差を補正するような処理が行われてもよいし、画素毎に露光時間が調整されるように構成されてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月2日(2017.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を結像させるレンズ群であって、合焦状態を変化させるフォーカスレンズを含むレンズ群と、
前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ制御部と、
前記撮像素子に結像した前記被写体像の合焦の程度を表す評価値に基づいて、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させるＡＦ演算部と、
前記通常画素により取得される第１の画像の前記評価値と前記絞り込み画素により取得される第２の画像の前記評価値とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部と、
を備え、
前記合焦評価部は、前記第１の画像の前記評価値と前記第２の画像の前記評価値とに差異があるときは、合焦していないと評価し、
前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、
前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズを所定量移動させ、
前記ＡＦ演算部は、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させ、
前記フォーカスレンズを移動させる移動量は、前記第１の画像の前記評価値と前記第２の画像の前記評価値との差異に基づいて算出される移動量である、
撮像装置。
【請求項２】
前記合焦評価部が合焦していないと評価したときに前記フォーカスレンズを第１の方向に移動させた後、さらに前記ＡＦ演算部が算出する前記評価値が極大となる状態において前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、前記レンズ制御部は、前記第１の方向と逆方向である第２の方向に前記フォーカスレンズを移動させる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記絞り込み画素は、前記通常画素の一部が遮光された画素であり、開口部の面積が前記第２の面積である、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子に埋め込まれた位相差検出用の画素が前記絞り込み画素として用いられる、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記絞り込み画素が配置された画素においては、前記第１の面積を有する領域が複数の領域に分割されており、前記複数の領域のうち前記第２の面積を有する前記領域が前記絞り込み画素として用いられる、請求項１に記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様によれば、撮像装置は、受光面が第１の面積を有する通常画素と、受光面が前記第１の面積よりも狭い第２の面積を有する絞り込み画素とを有する撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像させるレンズ群であって、合焦状態を変化させるフォーカスレンズを含むレンズ群と、前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ制御部と、前記撮像素子に結像した前記被写体像の合焦の程度を表す評価値に基づいて、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させるＡＦ演算部と、前記通常画素により取得される第１の画像の前記評価値と前記絞り込み画素により取得される第２の画像の前記評価値とを比較して、合焦しているか否かを評価する合焦評価部と、を備え、前記合焦評価部は、前記第１の画像の前記評価値と前記第２の画像の前記評価値とに差異があるときは、合焦していないと評価し、前記合焦評価部が合焦していないと評価したとき、前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズを所定量移動させ、前記ＡＦ演算部は、前記評価値が高くなるように前記レンズ制御部に前記フォーカスレンズの位置を制御させ、前記フォーカスレンズを移動させる移動量は、前記第１の画像の前記評価値と前記第２の画像の前記評価値との差異に基づいて算出される移動量である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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