(57)【要約】【課題】偽合焦の発生を低減することができる焦点検出装置の提供。【解決手段】結像光学系１の瞳面上の第１方向に沿った部分領域対を通る光束を受光して得られる第１信号対と、第１方向と異なる第２方向に並ぶ第２部分領域対を通る光束を受光して得られる第２信号対のそれぞれの相関量に基づいて結像光学系１の焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、第１信号対に基づく第１の相関演算の結果と第２信号対に基づく第２の相関演算の結果とが互いに異なる場合に、第２の相関演算の結果と第１信号対とに基づく第３の相関演算、および第１の相関演算の結果と第２信号対とに基づく第４の相関演算を行う演算部９１を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の瞳面上の第１方向に沿った部分領域対を通る光束を受光して得られる第１信号対と、前記第１方向と異なる第２方向に並ぶ第２部分領域対を通る光束を受光して得られる第２信号対のそれぞれの相関量に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、
前記第１信号対に基づく第１の相関演算の結果と前記第２信号対に基づく第２の相関演算の結果とが互いに異なる場合に、前記第２の相関演算の結果と前記第１信号対とに基づく第３の相関演算、および前記第１の相関演算の結果と前記第２信号対とに基づく第４の相関演算を行う演算部を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記第１の相関演算の結果と前記第２の相関演算の結果との差が所定値以上の場合に、演算結果が互いに異なると判定する判定手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記第１，第２，第３および第４の相関演算のいずれかの演算結果に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を算出する焦点調節状態演算部を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記第１信号対の情報量は前記第２信号対の情報量よりも多く、
前記焦点調節状態演算部は、前記第３の相関演算の結果に信頼性がある場合には、前記第４の相関演算の結果に関わらず前記第３の相関演算の結果に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記第１信号対の情報量は前記第２信号対の情報量よりも多く、
前記焦点調節状態演算部は、前記第３の相関演算の結果に信頼性がなく、かつ、前記第４の相関演算の結果に信頼性がある場合には、前記第１の相関演算の結果に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記焦点調節状態演算部は、前記第３および第４の相関演算の結果に信頼性がない場合には、前記第１の相関演算の結果または前記第２の相関演算の結果に基づいて前記焦点調節状態を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出装置により検出された焦点調節状態に基づいて前記結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点調節装置と、
前記結像光学系により結像される像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相差検出方式の焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９４９８７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、位相差検出方式の焦点検出装置では、ビルなどの構造物を遠景撮影する場合や、新聞、雑誌等の紙面を高倍率撮影する場合のように周期的模様や周期的構造の被写体に対して焦点検出する場合には、偽合焦が生じる可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、結像光学系の瞳面上の第１方向に沿った部分領域対を通る光束を受光して得られる第１信号対と、第１方向と異なる第２方向に並ぶ第２部分領域対を通る光束を受光して得られる第２信号対のそれぞれの相関量に基づいて結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、第１信号対に基づく第１の相関演算の結果と第２信号対に基づく第２の相関演算の結果とが互いに異なる場合に、第２の相関演算の結果と第１信号対とに基づく第３の相関演算、および第１の相関演算の結果と第２信号対とに基づく第４の相関演算を行う演算部を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、第１の相関演算の結果と第２の相関演算の結果との差が所定値以上の場合に、演算結果が互いに異なると判定する判定手段を備えたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の焦点検出装置において、第１，第２，第３および第４の相関演算のいずれかの演算結果に基づいて結像光学系の焦点調節状態を算出する焦点調節状態演算部を備えたものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の焦点検出装置において、第１信号対の情報量は第２信号対の情報量よりも多く、焦点調節状態演算部は、第３の相関演算の結果に信頼性がある場合には、第４の相関演算の結果に関わらず第３の相関演算の結果に基づいて結像光学系の焦点調節状態を算出することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３に記載の焦点検出装置において、第１信号対の情報量は第２信号対の情報量よりも多く、焦点調節状態演算部は、第３の相関演算の結果に信頼性がなく、かつ、第４の相関演算の結果に信頼性がある場合には、第１の相関演算の結果に基づいて結像光学系の焦点調節状態を算出することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項３に記載の焦点検出装置において、焦点調節状態演算部は、第３および第４の相関演算の結果に信頼性がない場合には、第１の相関演算の結果または第２の相関演算の結果に基づいて焦点調節状態を算出することを特徴とする。
請求項７の発明による焦点調節装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、焦点検出装置により検出された焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする。
請求項８の発明による撮像装置は、請求項７に記載の焦点調節装置と、結像光学系により結像される像を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、偽合焦の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による撮像装置を説明する図でありデジタルスチルカメラの要部構成を示す図である。図１に示すカメラは、撮影レンズ１、メインミラー２、サブミラー３、フォーカシングスクリーン４、ペンタプリズム５、撮像素子６、フォーカスレンズ駆動部７、ＡＦセンサ８、カメラ／ＡＦマイコン９，シャッタ１０を備えている。
【０００８】
不図示の被写体からの光は、撮影レンズ１を通過した後に、一部が半透過性のメインミラー２によって反射されてフォーカシングスクリーン４上に結像される。フォーカシングスクリーン４から図示上方へと出射された光は、ペンタプリズム５により不図示の接眼光学系へと導かれる。メインミラー２を通過した光の一部は、サブミラー３により反射されてＡＦセンサ８に入射する。ＡＦセンサ８の詳細については後述する。
【０００９】
撮影露光時には、メインミラー２およびサブミラー３は光路外に退避するとともにシャッタ１０が開閉され、撮影レンズ１で結像された被写体像が撮像素子６の撮像面上に投影される。撮像素子６には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子６から出力された撮像信号はカメラ／ＡＦマイコン９に入力され、そこで画像処理される。
【００１０】
ＡＦセンサ８からのセンサ信号は、カメラ／ＡＦマイコン９の相関演算部９１に入力される。相関演算部９１では、ＡＦセンサ８からのセンサ信号に基づいて後述するような相関演算を行い、相関演算結果に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態を算出する。その算出結果はＡＦ制御部９２に送られる。ＡＦ制御部９２は、焦点調節状態に関する演算結果に基づいてフォーカスレンズ駆動部７を制御し、撮影レンズ１に設けられたフォーカスレンズ（不図示）を光軸方向に移動することで撮影レンズ１の焦点調節状態を調節する。
【００１１】
図２は、ＡＦセンサ８の検出領域をファインダー像と重ねて示した図であり、撮影画面２０内における焦点検出エリアを示したものである。本実施の形態では、撮影画面２０の中央に２つの焦点検出エリアＶ，Ｈが交差するように設定されている。一方は、撮影画面２０の左右方向に長い矩形領域である横列検出エリアＨであり、他方は、撮影画面２０の上下方向に長い矩形領域である縦列検出エリアＶである。図２に示す例は人物撮影の場合を示したものであり、人物被写体上に十字状の焦点検出エリアＶ，Ｈが重なるような構図となっている。
【００１２】
図３はＡＦセンサ８の概略構成を示す図である。ＡＦセンサ８は、焦点検出エリアＶ，Ｈに対応した焦点検出光学系とイメージセンサ８０とを備えている。焦点検出光学系は、視野マスク８１、フィールドレンズ８２、絞りマスク８３、再結像レンズ８４から構成される。視野マスク８１には、十字型開口部８１ａが形成されている。再結像レンズ８４には、焦点検出エリアＶ，Ｈに対応して、縦方向と横方向とにそれぞれ一対のレンズ部が設けられている。
【００１３】
絞りマスク８３には、縦方向に配置された一対の開口部８３１、８３２と、横方向に配置された一対の開口部８３３、８３４とが設けられている。再結像レンズ８４には、縦方向に配置された一対のレンズ部８４１，８４２と、横方向に配置された一対のレンズ部８４３，８４４とが設けられている。イメージセンサ８０には、複数の光電変換素子が縦方向に配列された一対の縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖと、複数の光電変換素子が横方向に配列された一対の横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈとが設けられている。
【００１４】
図４は、位相差検出方式の焦点検出について説明する図である。図４では、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖに関する焦点検出光学系を示した。以下では、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖに関して説明するが、横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈに関しても同様である。視野マスク８１、フィールドレンズ８２、絞りマスク８３、再結像レンズ８４、イメージセンサ８０は、撮影レンズ１の光軸上に配置されている。撮影レンズ１の予定焦点面近傍に配置され視野マスク８１は、撮影レンズ１により結像した被写体の空中像を規制するものである。
【００１５】
絞りマスク８３に設けられた開口部８３１，８３２はフィールドレンズ８２によって撮影レンズ１上の領域１０１，１０２に投影される。絞りマスク８３の開口部８３１，８３２に対応する各レンズ部８４１，８４２は、視野マスク８１の十字型開口部の光像８１１，８１２を縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖ上に結像する。
【００１６】
したがって、撮影レンズ１の領域１０１から入射した光束は、視野マスク８１、フィールドレンズ８２、絞りマスク８３の開口部８３１、再結像レンズ８４のレンズ部８４１を通り、縦列センサアレイ８０１Ｖ上に結像する。同様に、撮影レンズ１の領域１０２から入射した光束は、視野マスク８１、フィールドレンズ８２、絞りマスク８３の開口部８３２、再結像レンズ８４のレンズ部８４２を通り、縦列センサアレイ８０２Ｖ上に結像する。
【００１７】
縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖ上の十字型開口部の光像８１１，８１２は、撮影レンズ１が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づく。逆に、撮影レンズ１が予定焦点面よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では、光像８１１，８１２は互いに遠ざかる。そして、撮影レンズ１が予定焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時には、光像８１１，８１２は所定の距離に位置する。
【００１８】
同様に、横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈ上にも十字型開口部の光像が結像される。投影される光像の形状は横棒と縦棒を交差させた十字形状であるが、光像が投影されるセンサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖ，８０１Ｈ，８０２Ｈは、光電変換素子がライン状に配列されたものである。そのため、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖは、十字形状をした光像８１１，８１２の主に縦棒の部分を検出する。すなわち、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖは、縦列検出エリアＶ内の被写体像を検出することになる。一方、横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈは光像８１１，８１２の主に横棒の部分を、すなわち横列検出エリアＨ内の被写体像を検出することになる。
【００１９】
図５は、図４に示す被写体の場合のセンサ出力を示したものである。図５において、（ａ）は縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力を示し、（ｂ）は横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力を示す。図５（ａ）では、横軸は出力値を表し、縦軸は縦列センサアレイ内における各光電変換素子の位置を表している。出力分布AVは縦列センサアレイ８０１Ｖの出力を示しており、各光電変換素子の受光量に応じた分布を示している。出力分布BVは縦列センサアレイ８０２Ｖの出力を示しており、出力分布AVとほぼ同様の分布形状を示している。
【００２０】
図５（ａ）では出力分布AVと出力分布BVとは上下にずれているが、合焦時には分布のずれがほぼゼロとなる。また、前ピン状態および後ピン状態においては、そのピント状態に応じて出力分布AVと出力分布BVとの間にずれが生じる。このように、縦列検出エリアＶの被写体像を検出する縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力信号に基づいて、被写体像の縦方向のコントラストに基づくデフォーカス量（上述したずれの大きさと方向を表す量）を検出することができる。
【００２１】
一方、横列センサアレイに関する図５（ｂ）では、横軸が横列センサアレイ内における各光電変換素子の位置を表し、縦軸が各光電変換素子の出力値を表す。そして、出力分布AHは横列センサアレイ８０１Ｈの出力を示し、出力分布BHは横列センサアレイ８０２Ｈの出力を示す。図５（ａ）の場合と同様に、焦点調節状態に応じて出力分布AH，BH間にずれが生じる。よって、横列検出エリアＨの被写体像を検出するセンサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力信号に基づいて、被写体像の横方向のコントラストに基づくデフォーカス量を検出することができる。
【００２２】
センサアレイの出力に基づくデフォーカス量の算出は、以下に述べるような相関演算および三点内挿演算を行うことにより取得することができる。デフォーカス量は、縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨ毎に得られる。縦列センサアレイ８０１Ｖに含まれるｎ個の光電変換素子からは、出力値AV(1)，AV(2),…，AV(n)が出力される。同様に、縦列センサアレイ８０２Ｖのｎ個の光電変換素子からは、出力値BV(1)，BV(2),…，BV(n)が出力される。そして、これらの出力値を用いて式（１）に示すような相関演算を行う。
【数１】
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【００２３】
ここでは、式（１）の相関演算値Co(Si）を一致度と呼ぶことにする。また、Siは光電変換素子単位のシフト量を表しており、Simaxはシフト量の最大値である。例えば、Si＝０では、同一位置の出力値AV(n)，BV(n)の間での差分を取る。Si＝１では、１素子だけずれた位置の出力値AV(n)，BV(n+1) の間での差分を取る。なお、式（１）の総和を取る際に、初項ｋと最終項ｒはシフト量Siに応じて変化させても良い。横列検出エリアＨに関する相関演算も同様に行われる。
【００２４】
そして、位相差検出方式により焦点調節を行う場合には、相関演算値である一致度Co(Si）が極小値となるレンズ位置にフォーカスレンズを移動する。以下では、このような相関演算を用いた位相差検出方式による焦点調節動作を、従来の焦点調節方法を例に用いて説明する。
【００２５】
《従来の焦点調節動作》
図６は、相関演算を用いた従来の焦点調節方法を説明するフローチャートである。このフローチャートで示される一連の処理は、カメラ／ＡＦマイコン９の相関演算部９１で焦点調節処理プログラムを実行して行われる。ステップＳ１１では、相関演算部９１は、横列検出エリアＨに関して算出される一致度Co(Si）に極小値があるか否かを判定する。そして、極小値が得られた場合にはステップＳ１２へ進み、極小値が得られなかった場合にはステップＳ１４へ進む。
【００２６】
具体的には、相関演算部９１は、横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力値AH(1)〜AH(n)，BH(1)〜BH(n)に基づいて相関演算を行い、一致度Co(Si）を算出する。この場合、最初はシフト量Si＝０に関する一致Co(Si）を算出し、次いで、シフト量Siを＋１，−１，＋２，−２，…のように大きくしながら順に一致度Co(Si）を算出する。そして、一致度Co(Si）が所定個数算出される都度、極小値の有無を判定する。
【００２７】
図７は、このようにして算出された一致度Co(Si）の一例を、縦軸を一致度、横軸をシフト量とする座標平面上に示したものである。図７において（ａ）は縦列に関する図であり、（ｂ）は横列に関する図である。図７（ａ），（ｂ）において、白丸および黒丸は相関演算により得られた一致度Co(Si）を示している。複数の一致度Co(Si）の内、黒丸で示したものが極小を示す一致度である。
【００２８】
なお、図７（ａ），（ｂ）に示すデータは、図８（ａ）に示すような周期性を有する被写体を検出した場合のデータである。図８（ａ）に示す被写体の場合、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力分布AV，BVは図８（ｂ）のようになる。この場合、出力分布AV，BVは全範囲で周期的になっているため、図７（ａ）に示す一致度Co(Si)のデータは、破線L10で示す曲線上に分布する。この場合、極小が複数生じるようになる。一方、横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力分布AH，BHは、図８（ｃ）に示すようなものとなる。
【００２９】
図７（ａ）の縦列検出エリアＶの一致度データの場合には、シフト量Siが＋１，＋２と増えるにつれて一致度Co(Si）が減少し、Si＝＋３において極小となっている。一方、図７（ｂ）に示す横列検出エリアＨの場合には、図８（ａ），（ｂ）に示すようにセンサ出力が縦列検出エリアＶの場合と異なるため、一致度Co(Si）の変化の様子も縦列検出エリアＶの場合と異なっている。横列検出エリアＨの場合、シフト量Si＝９において一致度Co(Si）が極小となっている。
【００３０】
図７（ａ）に示す例の場合には、図６のステップＳ１１においてＹＥＳと判定され、ステップＳ１２へと進む。ステップＳ１２では、相関演算部９１は、得られた一致度データに基づいて三点内挿演算を行い、シフト量SiH、デフォーカス量DefH、一致度の極小値CoHを求める。式（１）による相関演算ではシフト量が整数の場合の一致度Co(Si)しか得られないので、三点内挿演算を行うことにより一致度Co(Si)が最も小さくなると予測されるシフト量を算出する。このシフト量をデフォーカス量DefHとする。図９は三点内挿演算の一例を説明する図であり、図７（ａ）のシフト量Si＝＋２，＋３，＋４の一致度Co(2），Co(3），Co(4）を示したものである。
【００３１】
まず、一致度Co(3)を示す点と一致度Co(4)を示す点とを通る直線L1を求める。次に、直線L1の傾きをαとし、傾きが−αで一致度Co(2)の点を通る直線L2を求める。そして、直線L1およびL2の交点の座標（DefH，CoH）を求める。このようにして、デフォーカス量DefHと、デフォーカス量DefHにおける一致度CoHが得られる。
【００３２】
図６に戻って、ステップＳ１３では、相関演算部９１は、ステップＳ１２で得られた一致度CoHが信頼性閾値Cothより小さいか否かを判定する。合焦状態においては一致度Co(Si）は極小となるが、一致度Co(Si）が極小であるからといって必ずしも合焦状態であるとは限らない。一致度Co(Si）が極小となるシフト量が合焦状態に対応するシフト量であるかどうかは、一致度Co(Si）の値の大きさによって判断される。一般的に、一致度Co(Si）の値が小さいほど、シフト量Siが合焦状態に対応するシフト量である可能性が高い。そこで、ステップＳ１３では、相関演算部９１は、一致度CoHと信頼性閾値Cothとを比較することにより、一致度CoHの信頼性判定を行う。
【００３３】
ステップＳ１３で「CoH＜Coth」と判定された場合、すなわち信頼性有りと判定された場合はステップＳ１５へ進み、逆に、CoH≧Cothと判定された場合はステップＳ１４へ進む。ステップＳ１１で極小値無しと判定されて、または、ステップＳ１３で信頼性無しと判定されてステップＳ１４へ進んだ場合には、ステップＳ１４においてフラグHflgをHflg＝１とする。
【００３４】
上述したステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、横列検出エリアＨに関する相関演算処理であって、続くステップＳ１５からステップＳ１８までの処理では、縦列検出エリアＶに関する同様の処理が実行される。すなわち、ステップＳ１５では、縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力値AV(1)〜AV(n)，BV(1)〜BV(n)に基づいて相関演算を行い、一致度Co(Si）に極小値があるか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ１５で極小値有り（ＹＥＳ）と判定されると、ステップＳ１６へ進んで三点内挿演算を行い縦列検出エリアＶに関するシフト量SiV、デフォーカス量DefV、一致度CoVを求める。一方、ステップＳ１５で極小値無しと判定されると、ステップＳ１８へ進んでフラグVflgをVflg＝１とする。ステップＳ１７では、ステップＳ１３の場合と同様に一致度CoVに信頼性があるか否かを判定する。ステップＳ１７で信頼性有りと判定されるとステップＳ１９へ進み、信頼性無しと判定されるとステップＳ１８へ進む。
【００３６】
ステップＳ１９では、相関演算部９１は、フラグHflg，Vflgの両方共がゼロであるか、それとも、少なくとも一方が１であるかを判定する。Hflg＝０の場合とは、横列検出エリアＨの検出結果から信頼性のある一致度CoHが得られた場合である。同様に、Vflg＝０とは、縦列検出エリアＶの検出結果から信頼性のある一致度CoVが得られた場合である。すなわち、ステップＳ１９では、信頼性のある一致度CoH，CoVが両方とも得られたか否かを判定するものである。
【００３７】
ステップＳ１９においてHflg＝Vflg＝０である（ＹＥＳ）と判定されると、ステップＳ２０へ進み、フラグHflg，Vflgの少なくとも一方が１である（ＮＯ）と判定されるとステップＳ２１へ進む。先ず、ステップＳ１９でＹＥＳと判定されてステップＳ２０へ進んだ場合について説明し、次に、ステップＳ１９でＮＯと判定されてステップＳ２１へ進んだ場合について説明する。
【００３８】
ステップＳ２０では、横列検出エリアＨおよび縦列検出エリアＶに関して得られたデフォーカス量DefH，DefVについて、｜DefH｜＜｜DefV｜を満たしているか否かを判定する。すなわち、いずれの場合の方が焦点調節時のレンズ駆動量が小さいかを判定する。ステップＳ２０でYESと判定されると、すなわち｜DefH｜＜｜DefV｜の場合にはステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、デフォーカス量のより小さな横列検出エリアＨを焦点検出の使用エリアに設定し、そのデフォーカス量DefHを焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。その後、ステップＳ２７に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００３９】
一方、ステップＳ２０で｜DefH｜≧｜DefV｜であると判定されると、ステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、デフォーカス量のより小さな縦列検出エリアＶを焦点検出の使用エリアに設定し、そのデフォーカス量DefVを焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。そして、ステップＳ２７に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００４０】
次に、ステップＳ１９でＮＯと判定されてステップＳ２１へ進んだ場合について説明する。ステップＳ２１では、フラグHflgの設定がHflg＝０であるか否かを判定する。既に、ステップＳ１９においてフラグHflg，Vflgの少なくとも一方が１であると判定されているので、ステップＳ２１でHflg＝０と判定された場合には、フラグはHflg＝０，Vflg＝１になっている。すなわち、横列検出エリアＨに関して、信頼性のある一致度CoHが得られている。逆に、ステップＳ２１においてＮＯと判定された場合には、フラグHflgは１であって、フラグVflgはゼロか１である。
【００４１】
ステップＳ２１でＹＥＳと判定された場合、すなわちHflg＝０，Vflg＝１の場合には、ステップＳ２４に進んで横列検出エリアＨを焦点検出の使用エリアに設定し、デフォーカス量DefHを焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。その後、ステップＳ２７に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００４２】
一方、ステップＳ２１でＮＯと判定された場合には、ステップＳ２２に進んでフラグVflgの設定がVflg＝０であるか否かを判定する。ステップＳ２１でＮＯと判定された時点でHflg＝１、Vflg＝０or１であるので、ステップＳ２２でＹＥＳと判定された場合にはフラグの状態はHflg＝１かつVflg＝０であり、逆に、ＮＯと判定された場合にはフラグの状態はHflg＝１かつVflg＝１である。
【００４３】
よって、ステップＳ２２でＹＥＳと判定されるとステップＳ２５に進み、縦列検出エリアＶを焦点検出の使用エリアに設定し、デフォーカス量DefVを焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。そして、ステップＳ２７に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。一方、ステップＳ２２でＮＯと判定された場合には、すなわち、横列検出エリアＨおよび縦列検出エリアＶの各検出結果のいずれからも信頼性のある一致度が得られなかった場合にはステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、焦点検出に失敗したことを表示や音声によりユーザに知らせる。
【００４４】
ところで、図２に示すような周期性のない被写体の場合には、縦列検出エリアＶの場合も横列検出エリアＨの場合も一致度Co(Si)に極小が見つかるのは一般的に１箇所だけであり、偽合焦を起こすようなことはない。しかし、図８（ａ）に示すように周期性を有する被写体の場合には、図７（ａ）の曲線L10で示すように複数の極小が存在する場合がある。
【００４５】
縦列検出エリアＶと横列検出エリアＨとは被写体のほぼ同一領域を検出しているので、一般的にはほぼ同一シフト量に極小が発生することが多い。図７（ａ），（ｂ）に示す例では、曲線L10は、横列検出エリアＨのデフォーカス量DefHに対応するシフト量と同一シフト量の近傍（符号Ｐで示す領域）に極小を有している。
【００４６】
しかしながら、領域Ｐの位置に実際の合焦位置に対応する極小があったとしても、従来は、極小となる一致度Co(3)が見つかった時点で相関演算は打ち切られてしまう。図７（ａ）に示す例では、シフト量Si＝＋５の一致度Co(5)までが算出されている。この場合、レンズ駆動量の少ないデフォーカス量DefVに基づいて焦点調節を行うと、偽合焦という不都合が生じるおそれがある。このように、従来の焦点調節動作には、周期的な被写体の場合に偽合焦が生じやすいという欠点があった。
【００４７】
《本実施の形態における焦点調節動作》
次いで、図１０〜１２を参照しながら本実施の形態における焦点調節動作について説明する。図１０，１１は、焦点調節動作を説明するフローチャートである。図１２は、図７と同様の一致度データCo(Si）を示す図であり、（ａ）は縦列に関するもので、（ｂ）は横列に関するものである。
【００４８】
図１０に示すフローチャートのステップＳ１１１からステップＳ１１４までの処理は、図６に示したステップＳ１１〜ステップＳ１４までの処理と同様の処理である。すなわち、横列検出エリアＨの検出結果に基づいて、ステップＳ１１１では極小値有無の判定を行う。ステップＳ１１２では三点内挿演算を行ってシフト量SiH1、デフォーカス量DefH1、一致度の極小値CoH1を求める。ステップＳ１１３では、一致度CoH1と信頼性閾値Cothとを比較することにより、一致度CoH1の信頼性判定を行う。ステップＳ１１３でＮＯと判定されてステップＳ１１４に進んだ場合には、ステップＳ１１４においてフラグH1flgをH1flg＝１とする。
【００４９】
なお、前述したステップＳ１１からステップＳ１４までの処理では、シフト量，デフォーカス量，一致度の極小値をそれぞれSiH，DefH，CoHと記したが、ステップＳ１１１からステップＳ１１４までの処理は横列検出エリアＨに関する１回目の処理であることを示すために、シフト量、デフォーカス量、一致度の極小値をそれぞれSiH1，DefH1，CoH1と記す。なお、後述する縦列検出エリアＶに関しても、同様の表記を行うこととする。
【００５０】
続くステップＳ１１５からステップＳ１１８までの処理は、図６のステップＳ１５からステップＳ１８までの処理と同様の処理であり、縦列検出エリアＶに関する１回目の処理が行われる。すなわち、縦列検出エリアＶの検出結果に基づいて、ステップＳ１１５では極小値有無の判定を行う。ステップＳ１１６では三点内挿演算を行ってシフト量SiV1、デフォーカス量DefV1、一致度の極小値CoV1を求める。ステップＳ１１７では、一致度CoV1と信頼性閾値Cothとを比較することにより、一致度CoV1の信頼性判定を行う。ステップＳ１１７でＮＯと判定されてステップＳ１１８に進んだ場合には、ステップＳ１１８においてフラグV1flgをV1flg＝１とする。
【００５１】
ステップＳ１１９は図６のステップＳ１９と同様の処理であって、フラグH1flg，V1flgの両方共がゼロであるか、それとも、少なくとも一方が１であるかを判定する。ステップＳ１１９においてH1flg＝V1flg＝０と判定されると、ステップＳ２１０へ進み、フラグHflg，Vflgの少なくとも一方が１であると判定されるとステップＳ１２１へ進む。図１２に示す一致度Co(Si)の例の場合には、縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨのいずれにも信頼性のある一致度CoV1，CoH1が存在するので、ステップＳ１１９でYESと判定されてステップＳ２１０へと進む。
【００５２】
先ず、ステップＳ１１９でＮＯと判定されてステップＳ１２１へ進んだ場合について説明する。ステップＳ１２１以降の一連の処理は、図６のステップＳ２１へ進んでから以降の処理と同様である。すなわち、ステップＳ１２１以降の処理は、縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨのいずれか一方に関してのみ一致度Co(Si)の極小が存在する場合、または、いずれにも極小が存在しない場合の処理である。そして、この場合には、従来と同様の焦点調節処理が行われる。図１０のステップＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２５，Ｓ１２６および図１１のステップＳ２２５の処理は、それぞれ、図６の対応するステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６およびＳ２７の処理と同様であり、説明を省略する。
【００５３】
次に、ステップＳ１１９でＹＥＳと判定されて、ステップＳ２１０へ進んだ場合について説明する。ステップＳ２１０では、横列検出エリアＨに関するデフォーカス量DefH1と縦列検出エリアＶに関するデフォーカス量DefV1との差の絶対値が所定値Defthよりも大きいか否かを判定する。｜DefH1−DefV1｜≦Defthの場合にはステップＳ２１０でＮＯと判定され、図１１のステップＳ２２１へ進む。一方、ステップＳ２１０でＹＥＳと判定されると、図１１のステップＳ２１１へ進む。
【００５４】
すなわち、横列検出エリアＨに関するデフォーカス量DefH1と縦列検出エリアＶに関するデフォーカス量DefV1との差の絶対値が所定値Defthよりも大きい場合には、いずれか一方は偽合焦のおそれがあると考えられるので、後述する２回目の相関演算処理を行う。一方、｜DefH1−DefV1｜≦Defthの場合には２回目の相関演算処理を行わず、１回目の相関演算処理で得られたデフォーカス量に基づいて焦点調節動作を行う。
【００５５】
まず、ステップＳ２１０でＮＯと判定されてステップＳ２２１へ進んだ場合から説明する。この場合、ステップＳ２２１を含むそれ以降のステップＳ２２２，ステップＳ２２３，ステップＳ２２５では、図６に示したフローチャートの対応するステップＳ２０，ステップＳ２３，ステップＳ２４，ステップＳ２７と同様の処理が行われる。
【００５６】
すなわち、横列検出エリアＨに関するデフォーカス量DefHの方が小さい場合には、ステップＳ２２１からステップＳ２２３へ進んで、横列検出エリアＨを焦点検出の使用エリアに設定し、そのデフォーカス量DefH1を焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。その後、ステップＳ２２５に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００５７】
逆に、｜DefH1−DefV1｜≦Defthの場合にはステップＳ２２２に進み、縦列検出エリアＶを焦点検出の使用エリアに設定し、そのデフォーカス量DefV1を焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。その後、ステップＳ２２５に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００５８】
次いで、ステップＳ２１０でＹＥＳと判定されてステップＳ２１１へ進んだ場合について説明する。ステップＳ２１１からステップＳ２１４までの処理は、横列検出エリアＨの相関演算に関する２回目の処理である。ステップＳ２１１では、縦列検出エリアＶに関するステップＳ１１６で算出されたシフト量SiV1の近傍の複数のシフト量Siに関してのみ一致度Co(Si)を算出し、それらに基づいて極小値の有無を判定する。近傍の範囲としては、例えば、シフト量SiV1を含む５シフト程度が設定される。そして、極小値が存在した場合にはステップＳ２１２に進み、三点内挿演算を行ってシフト量SiH2、デフォーカス量DefH2、一致度の極小値CoH2を求める。
【００５９】
ステップＳ２１３では、一致度CoH2と信頼性閾値Cothとを比較することにより、一致度CoH2の信頼性判定を行う。ステップＳ２１３でＮＯと判定されてステップＳ２１４に進んだ場合には、ステップＳ２１４においてフラグH2flgをH2flg＝１とする。なお、図１２に示す例では、シフト量SiV1の近傍には一致度Co(Si)の極小は存在していないので、ステップＳ２１１でＮＯと判定され、ステップＳ２１４でH2flg＝１と設定される。
【００６０】
続くステップＳ２１５からステップＳ２１８までの処理は、縦列検出エリアＶの相関演算に関する２回目の処理である。ステップＳ２１５では、横列検出エリアＨに関するステップＳ１１２で算出されたシフト量SiH1の近傍の複数のシフト量Siに関してのみ一致度Co(Si)を算出し、それらに基づいて極小値の有無を判定する。そして、極小値が存在した場合にはステップＳ２１２に進み、三点内挿演算を行ってシフト量SiV2、デフォーカス量DefV2、一致度の極小値CoV2を求める。
【００６１】
ステップＳ２１７では、一致度CoV2と信頼性閾値Cothとを比較することにより、一致度CoV2の信頼性判定を行う。ステップＳ２１７でＮＯと判定されてステップＳ２１８に進んだ場合には、ステップＳ２１４においてフラグV2flgをV2flg＝１とする。例えば、図１２に示す縦列の一致度データの場合には、シフト量SiH1の近傍にも極小があるので、ステップＳ２１５からステップＳ２１６、そしてステップＳ２１７へと順に進む。
【００６２】
このようにして、横列検出エリアＨおよび縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨの両方に関して２回目の処理が終了したならば、１回目の処理の場合と同様にフラグH2flg，V2flgに関する判定処理行う。ただし、ここでは、横列検出エリアＨに関するフラグH2flgから先に判定を行うことにする。その理由は、本実施の形態では、横列エリアセンサの方が領域が長くて光電変換素子の数が多いので、相関演算においてシフト量の違いによる一致度の差がより顕著になり、一致度をより正確に算出することができるからである。
【００６３】
そのため、ステップＳ２１９では、フラグH2flgがH2flg＝０であるか否かを判定する。ステップＳ２１９でＹＥＳ（H2flg＝０）と判定されると、ステップＳ２２４へ進んで横列検出エリアＨを焦点検出の使用エリアに設定し、２回目の処理により得られたデフォーカス量DefH2を焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。なお、デフォーカス量DefH2とデフォーカス量DefV1とはほぼ等しい値を有しているが、上述したように横列検出エリアＨに関する相関演算の方が算出精度が高いので、ここでは横列検出エリアＨに関するデフォーカス量DefH2を採用する。その後、ステップＳ２２５に進んで、デフォーカス量Defがゼロとなるようなレンズ位置へとフォーカスレンズを移動する。
【００６４】
一方、２回目の処理で横列検出エリアＨに関して信頼性のある一致度CoH2が得られなかった場合には、ステップＳ２１９でＮＯと判定されてステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０では、フラグV2flgの設定がV2flg＝０であるか否かを判定する。ステップＳ２２０でＹＥＳと判定されると、ステップＳ２２３に進んで横列検出エリアＨを焦点検出の使用エリアに設定し、１回目の処理により得られたデフォーカス量DefH1を焦点調節の際のデフォーカス量Defとして採用する。ここでも、上述した理由から、ほぼ同じ値を有するデフォーカス量DefH1，DefV2の内、横列検出エリアＨに関するデフォーカス量DefH1を採用する。
【００６５】
ステップＳ２２０でＮＯと判定された場合には、ステップＳ２２１へ進む。この場合、H2flg＝V2flg＝１であって、２回目の処理において信頼性のある一致度CoH2，CoV2が得られなかったので、一回目の相関演算結果に基づいてステップＳ２２１以降の処理を行う。ステップＳ２２１以降の処理に関しては、ステップＳ２１０からステップＳ２２１に進んだ場合において説明したので、ここでは説明を省略する。
【００６６】
上述したように、１回目の相関演算処理において横列検出エリアＨおよび縦列検出エリアＶに関するデフォーカス量DefH1，DefV1が得られ、かつ、それらの差｜DefH1−DefV1｜が所定値Defthよりも大きい場合には、従来のようにそれらの一方を用いて焦点調節を行うと偽合焦が生じるおそれがある。そこで、本実施の形態では、｜DefH1−DefV1｜＞Defthの場合には、縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨの各々に関して、１回目の相関演算処理では演算が行われなかったシフト量SiH1，SiV1の近傍で２回目の相関演算処理を行うようにした。例えば、図１２に示すように、シフト量SiH1（＝DefH1）の近傍にデフォーカス量DefV2が得られた場合には、デフォーカス量DefH1に基づいて焦点調節動作を行うようにした。このように、従来の焦点調節方法では検出できなかった一致度の極小値CoV2を、再度の相関演算処理により検出することにより、偽合焦の発生を防止することができる。
【００６７】
また、再相関演算の結果、縦列検出エリアＶおよび横列検出エリアＨに関してほぼ同一シフト量に、信頼性のある一致度CoH2，CoV2が得られた場合には、光電変換素子数が多くて範囲の広い横列検出エリアＨの結果を優先的に使用することで、焦点検出の精度が向上する。さらに、再相関演算の信頼性判定において、一致度の極小をより高精度に検出することができる横列検出エリアＨに関する判定を優先的に行うことで、焦点調節動作に要する時間を短縮することができる。
【００６８】
上述した実施の形態では、二つの検出エリアＨ，Ｖが直交するように交差する構成としたが、直交に限らず斜めに交差していてもかまわない。また、交差する焦点検出エリアが撮影画面内に複数あってもかまわない。さらに、二つの検出エリアがほぼ同一被写体を捉えていれば、必ずしも交差していなくてもかまわない。また、本実施の形態ではデジタルスチルカメラを例に説明したが、これに限らず、銀塩フィルムを撮像媒体として使用するカメラの焦点検出装置にも同様に適用することができる。さらに、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による撮像装置の実施の形態を示す図である。
【図２】ＡＦセンサ８の検出領域を説明する図である。
【図３】ＡＦセンサ８の構成を示す図である。
【図４】位相差検出方式の焦点検出について説明する図である。
【図５】センサ出力の一例を示す図であり、（ａ）は縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力を示し、（ｂ）は横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力を示す。
【図６】相関演算を用いた従来の焦点調節方法を説明するフローチャートである。
【図７】複数のシフト量に対する一致度データCo(Si)を示す図であり、（ａ）は縦列に関するもので、（ｂ）は横列に関するものである。
【図８】周期性を有する被写体を検出した場合を説明する図であり、（ａ）は周期性を有する被写体の一例を示す図、（ｂ）は縦列センサアレイ８０１Ｖ，８０２Ｖの出力分布AV，BVを示す図、（ｃ）は横列センサアレイ８０１Ｈ，８０２Ｈの出力分布AH，BHを示す図である。
【図９】三点内挿演算の一例を説明する図である。
【図１０】本実施の形態における焦点調節動作を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに続く処理を示すフローチャートである。
【図１２】２回目の相関演算を説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：撮影レンズ、６：撮像素子、７：フォーカスレンズ駆動部、８：ＡＦセンサ、９：カメラ／ＡＦマイコン、２０：撮影画面、８０：イメージセンサ、８１：視野マスク、８２：フィールドレンズ、８３：絞りマスク、８４：再結像レンズ、９１：相関演算部、９２：ＡＦ制御部、８０１Ｈ，８０２Ｈ：横列センサアレイ、８０１Ｖ，８０２Ｖ：縦列センサアレイ、Ｈ：横列検出エリア、Ｖ：縦列検出エリア
【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】
2008216719.tif 000011
【図９】
2008216719.tif 000012
【図１０】
2008216719.tif 000013
【図１１】
2008216719.tif 000014
【図１２】
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