(57)【要約】【課題】目的とする対象に対して適切な焦点調節を行うことができる焦点調節装置の提供。【解決手段】光学系１による像面内に設定された焦点検出エリアに対応する像を検出して、光学系１のデフォーカス量を検出する第１の焦点検出手段２と、光学系１による像のコントラスト情報により、光学系１の焦点評価値を検出する第２の焦点検出手段６と、焦点検出エリアに対応する第１の焦点検出手段２の検出範囲を複数の第１ブロックに分割する第１の分割手段４と、焦点検出エリアに対応する第２の焦点検出手段６の検出範囲を複数の第２ブロックに分割する第２の分割手段６と、複数の第１ブロックの少なくとも一つについて検出したデフォーカス量と、複数の第２ブロックの少なくとも一つについて検出した焦点評価値とに基づいて、光学系１の焦点調節を行う制御手段８とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系による像面内に設定された焦点検出エリアに対応する像を検出して、前記光学系のデフォーカス量を検出する第１の焦点検出手段と、
前記光学系による像のコントラスト情報により、前記光学系の焦点評価値を検出する第２の焦点検出手段と、
前記焦点検出エリアに対応する前記第１の焦点検出手段の検出範囲を複数の第１ブロックに分割する第１の分割手段と、
前記焦点検出エリアに対応する前記第２の焦点検出手段の検出範囲を複数の第２ブロックに分割する第２の分割手段と、
前記複数の第１ブロックの少なくとも一つについて検出した前記デフォーカス量と、前記複数の第２ブロックの少なくとも一つについて検出した前記焦点評価値とに基づいて、前記光学系の焦点調節を行う制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記第１の分割手段は、前記分割を行うか否かを選択可能に構成されており、
前記第２の分割手段は、前記第１の分割手段が分割を行う場合には前記第２ブロックに分割し、前記第１の分割手段が分割を行わない場合には前記第２ブロックに分割しないことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の焦点調節装置において、
前記第２ブロックの分割数および分割の範囲を、前記第１ブロックの分割数および分割の範囲にそれぞれ一致させることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点調節装置において、
前記制御手段は、前記複数の第１ブロックに関する前記デフォーカス量に基づいていずれかの第１ブロックを選択し、選択した第１ブロックに関する前記デフォーカス量と、前記選択した第１ブロックに対応する第２ブロックに関する前記焦点評価値とに基づいて、焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項３に記載の焦点調節装置において、
前記制御手段は、前記複数の第１ブロックに関する前記第１の焦点検出手段の検出結果に基づいて選択した第１ブロックに対応する第２ブロックの焦点評価値で焦点調節できない場合に、複数の第２ブロック全体による焦点評価値に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
光学系による像面内に設定された焦点検出エリアに対応する像を検出して得られるデフォーカス量と、前記光学系による像のコントラスト情報により検出される焦点評価値とに基づいて、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節方法において、
前記焦点検出エリアを分割して得られた複数の第１ブロックの少なくとも一つについて検出した前記デフォーカス量と、前記焦点検出エリアを分割して得られた複数の第２ブロックの少なくとも一つについて検出した前記焦点評価値とに基づいて、前記光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節方法。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点調節方法において、
前記第２ブロックの分割数および分割の範囲を、前記第１ブロックの分割数および分割の範囲にそれぞれ一致させることを特徴とする焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる焦点検出（調節）方式を併用する焦点調節装置、および、その焦点調節装置を用いたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、位相差検出方式ＡＦ（以下では、位相差ＡＦと呼ぶ）と、撮像信号に基づくコントラスト方式のＡＦ（以下ではコントラストＡＦと呼ぶ）とを併用するハイブリッドＡＦ方式のカメラを用い、位相差ＡＦにより撮影レンズを合焦位置付近まで駆動した後、コントラストＡＦによって焦点調節を微調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８１５３０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、距離の異なる被写体がともに焦点検出領域に存在するような場合に、位相差ＡＦにおいて焦点検出領域を複数のブロックに分割し、焦点ずれ量を求めるブロックを選択することにより被写体距離の影響を排除しようとしても、コントラストＡＦによって焦点評価値を検出する際に、距離の異なる被写体それぞれに対する焦点評価値が検出されるため、目的とする被写体に対して適切な焦点調節を行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の本発明による焦点調節装置は、光学系による像面内に設定された焦点検出エリアに対応する像を検出して、光学系のデフォーカス量を検出する第１の焦点検出手段と、光学系による像のコントラスト情報により、光学系の焦点評価値を検出する第２の焦点検出手段と、焦点検出エリアに対応する第１の焦点検出手段の検出範囲を複数の第１ブロックに分割する第１の分割手段と、焦点検出エリアに対応する第２の焦点検出手段の検出範囲を複数の第２ブロックに分割する第２の分割手段と、複数の第１ブロックの少なくとも一つについて検出したデフォーカス量と、複数の第２ブロックの少なくとも一つについて検出した焦点評価値とに基づいて、光学系の焦点調節を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点調節装置において、第１の分割手段は、分割を行うか否かを選択可能に構成されており、第２の分割手段は、第１の分割手段が分割を行う場合には第２ブロックに分割し、第１の分割手段が分割を行わない場合には第２ブロックに分割しないようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の焦点調節装置において、第２ブロックの分割数および分割の範囲を、第１ブロックの分割数および分割の範囲にそれぞれ一致させるようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の焦点調節装置において、制御手段は、複数の第１ブロックに関するデフォーカス量に基づいていずれかの第１ブロックを選択し、選択した第１ブロックに関するデフォーカス量と、選択した第１ブロックに対応する第２ブロックに関する焦点評価値とに基づいて、焦点調節を行うようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項３に記載の焦点調節装置において、制御手段は、複数の第１ブロックに関する第１の焦点検出手段の検出結果に基づいて選択した第１ブロックに対応する第２ブロックの焦点評価値で焦点調節できない場合に、複数の第２ブロック全体による焦点評価値に基づいて焦点調節を行うようにしたものである。
請求項６の発明によるカメラは、請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする。
請求項７の発明は、光学系による像面内に設定された焦点検出エリアに対応する像を検出して得られるデフォーカス量と、光学系による像のコントラスト情報により検出される焦点評価値とに基づいて、光学系の焦点調節を行う焦点調節方法に適用され、焦点検出エリアを分割して得られた複数の第１ブロックの少なくとも一つについて検出したデフォーカス量と、焦点検出エリアを分割して得られた複数の第２ブロックの少なくとも一つについて検出した焦点評価値とに基づいて、光学系の焦点調節を行うことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７に記載の焦点調節方法において、第２ブロックの分割数および分割の範囲を、第１ブロックの分割数および分割の範囲にそれぞれ一致させるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮影距離の異なる被写体がともに焦点検出領域に存在するような場合であっても、デフォーカス量の検出対象とする被写体と焦点評価値の検出対象とする被写体とが異なるのを防止することができ、目的とする被写体に対して、デフォーカス量を反映した高速かつ高精度な焦点評価値検出を行うことができる。
【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、本発明によるカメラの一実施の形態を示す図である。本実施の形態のカメラは、位相差ＡＦおよびコントラストＡＦの少なくとも一方を用いて焦点調節を行うことができるハイブリッドＡＦ方式のカメラであって、図１はその要部構成を説明するブロック図である。
【０００８】
カメラには、位相差ＡＦ検出素子２，撮像素子５，レンズ駆動制御部８および制御回路１００が設けられている。制御回路１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種周辺回路から構成され、機能的には、AF-CCD制御部３，デフォーカス量演算部４，コントラスト演算部６およびレンズ駆動量演算部７を備えている。撮像素子５および位相差ＡＦ検出素子２には、撮影光学系１を介して被写体光が入射する。撮影光学系１はカメラ内に一体に設けられても良いし、カメラに着脱可能な別体の鏡筒内に設けられているものであっても良い。
【０００９】
撮影光学系１には焦点調節レンズ（不図示）が設けられており、この焦点調節レンズをレンズ駆動制御部８により光軸方向に移動することにより、撮影光学系１の焦点調節を行うことができる。撮影光学系１を通過した被写体光は、撮像素子５の撮像面上に結像される。また、被写体光の一部は、撮像素子５と光学的に等価な位置に設けられた位相差ＡＦ検出素子２にも入射する。
【００１０】
位相差ＡＦ検出素子２は、例えば、焦点検出光束を、撮影レンズ１の射出瞳の異なる領域を通る一対の焦点検出用光束に分割する瞳分割方式の焦点検出光学系と、分割された一対の光束が入射し、それに応じた受光信号を出力する一対のCCDラインセンサとを備える。位相差ＡＦ検出素子２のCCDラインセンサはAF-CCD制御部３により制御され、CCDラインセンサから出力される受光信号はAF-CCD制御部３に読み込まれる。AF-CCD制御部３は、読み込んだ受光信号をデフォーカス量演算部４に入力する。
【００１１】
デフォーカス量演算部４は、AF-CCD制御部３から出力される蓄積信号に基づいて、撮影レンズ１の予定焦点面に対する結像面の像面ずれ量（以下、デフォーカス量と呼ぶ）を演算する。すなわち、撮影レンズ１の射出瞳の異なる領域を通過する一対のデフォーカス量検出用光束による被写体像のそれぞれは、一対のCCDラインセンサのそれぞれに結像する。
【００１２】
CCDラインセンサ上の一対の被写体像は、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き、逆に予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態では、一対の被写体像が相対的に一致する。そこで、一対のCCDラインセンサから出力される信号を相関演算して、２つの像の相対位置ずれ量（相対間隔）を算出することにより、撮影レンズ１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量が得られる。
【００１３】
コントラスト演算部６は、撮像素子５から出力される撮像信号のうち、コントラストＡＦエリアに対する撮像信号を選択し、その撮像信号から高周波成分を抽出して周知の焦点評価値演算を行う。撮影レンズ１が撮像素子５上に尖鋭像を結ぶ合焦状態では、被写体像のエッジのボケが最小となりコントラストは最大になるので、焦点評価値も最大となる。
【００１４】
レンズ駆動量演算部７は、デフォーカス量演算部４によって算出されたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出する。レンズ駆動制御部８は、レンズ駆動量演算部７で演算されたレンズ駆動量に基づいて焦点調節レンズを光軸方向に移動する。これにより、撮影レンズ１の焦点調節状態が位相差ＡＦにより調節される。
【００１５】
一方、コントラストＡＦを行う場合には、レンズ駆動制御部８は、焦点調節レンズを駆動しながらコントラスト演算部６で演算される焦点評価値が最大になる位置に焦点調節レンズを駆動する。このコントラストＡＦは、いわゆる、山登り方式と呼ばれる方法である。なお、焦点評価値に基づく焦点調節方法としては、焦点調節レンズを所定範囲でスキャン駆動してレンズ位置に対する焦点評価値の関係を算出し、この関係に基づいて焦点調節を行う方式を用いてもよい。
【００１６】
図２は、像面上におけるＡＦエリアと位相差ＡＦ検出素子２の検出領域を示す図である。図２に示す例では、５つのＡＦエリア２０ａ〜２０ｅが配置されており、ＡＦエリア２０ｂ，２０ｄには図示左右方向に並んだラインセンサによる位相差検出領域２ｂ，２ｄが配置され、ＡＦエリア２０ｃ，２０ｅには図示上下方向に並んだラインセンサによる位相差検出領域２ｃ，２ｅが配置されている。また、中央のＡＦエリア２０ａには、左右方向に並んだラインセンサによる位相差検出領域２ａと、上下方向に並んだラインセンサによる位相差検出領域２ａ’とが配置されている。位相差ＡＦを行う場合には、これらの位相差検出領域からいずれか一つが選択される。
【００１７】
図２の各ＡＦエリア２０ａ〜２０ｅには、各相差検出領域２ａ〜２ｅ，２ａ’に対応してコントラスト検出領域が設定されている。上述した焦点評価値を算出する際には、コントラスト検出領域に含まれる画素の撮像信号に基づいて演算が行われる。図３は位相差検出領域とコントラスト検出領域との関係を示す図であり、（ａ）はＡＦエリア２０ｂと位相差検出領域２ｂとを示したものであり、（ｂ）はＡＦエリア２０ｂとコントラスト検出領域２１ｂとを示したものである。本実施の形態では、コントラスト検出領域２１ｂの範囲ｆ’は、位相差検出領域２ｂの検出範囲ｆと同一に設定される。
【００１８】
図４は、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。ステップＳ１０１では、位相差ＡＦ検出素子２から焦点検出信号をAF-CCD制御部３に読み込み、各位相差検出領域２ａ〜２ｅのデフォーカス量をそれぞれ算出し、いずれか一つの位相差検出領域を選択する。例えば、最至近の被写体にピントを合わせる条件であった場合には、デフォーカス量が最至近を示す位相差検出領域を選択する。以下では、図３に示した位相差検出領域２ｂが選択された場合を例に説明する。
【００１９】
ステップＳ１０２では、選択した位相差検出領域２ｂに対応する位相差ＡＦ検出素子２の焦点検出信号に基づいて、位相差検出領域２ｂを複数のブロックに分割するための条件を満たしているか否かを判定する。ブロック分割の条件には、（ａ）ＭＦでない、（ｂ）焦点距離が短いなどがある。
【００２０】
ステップＳ１０２で分割条件を満たしていると判定されるとステップＳ１０３へ進み、満たしていないと判定されるとステップＳ１１０へと進む。ステップＳ１１０に進んだ場合には、選択した位相差検出領域２ｂのデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズを駆動する。そして、ステップＳ１１１でクイックリターンミラーのアップ動作を行い、コントラストＡＦを行うべくステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、コントラスト検出領域２１ｂ全体の撮像信号を用いてコントラストＡＦを行う。
【００２１】
一方、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進んだ場合には、ステップＳ１０３において、選択された位相差検出領域２ｂを複数のブロックに分割する。図３（ａ）に示した例では、位相差検出領域２ｂは５つのブロックＢａ〜Ｂｅに分割されている。なお、位相差検出領域２ｂの分割方法については周知の技術であり（例えば、特開平８−１５６０３号公報参照）、ここでは説明を省略する。
【００２２】
ステップＳ１０４では、分割された５つのブロックＢａ〜Ｂｅの内で、デフォーカス量が未算出のブロックについてデフォーカス量の演算を行う。ステップＳ１０５では、全てのブロックＢａ〜Ｂｅに対してデフォーカス量の演算が終了したか否かを判定する。ステップＳ１０５において、終了していないと判定されるとステップＳ１０４へ戻り、終了したと判定されるとステップＳ１０６へ進む。このようにして、位相差検出領域２ｂの全てのブロックＢａ〜Ｂｅに対してデフォーカス量が算出される。
【００２３】
ステップＳ１０６では、５つのブロックＢａ〜Ｂｅの中から、位相差ＡＦに用いる採用ブロックを決定する。ここでは、ブロックＢｃが採用ブロックに決定されたとして説明する。採用ブロックの判定条件としては種々のものがあり、一例としては、デフォーカス量が最至近を示しているものを採用ブロックに決定する。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で採用したブロックＢｃのデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズを駆動する。そして、ステップＳ１０８でクイックリターンミラーのアップ動作を行う。
【００２４】
ステップＳ１０９では、図３に示したように、コントラスト検出領域２１ｂの範囲ｆ’をＡＦエリア２０ｂの検出範囲ｆと同一に設定するとともに、分割する５つのブロックＢａ’〜Ｂｅ’も位相差検出領域２ｂのブロックＢａ〜Ｂｅと一致させる。そして、位相差ＡＦで採用したブロックＢｃに対応する（すなわち、位置および範囲が一致する）ブロックＢｃ’を、コントラストＡＦの際の採用ブロックとする。
【００２５】
ステップＳ１１３では、採用されたブロックＢｃ’の範囲の撮像信号を用いて、周知のコントラストＡＦを行って合焦位置を求める。ステップＳ１１４では、ステップＳ１１３のコントラストＡＦにより合焦位置が決まるか否かを判定する。合焦位置が決まった場合にはステップＳ１１４からステップＳ１１５へと進み、焦点調節レンズを決定された合焦位置へ駆動する。
【００２６】
一方、合焦位置が決まらなかった場合には、ステップＳ１１４からステップＳ１１６へ進んで、焦点調節レンズを所定位置へ駆動する。例えば、位相差ＡＦにより得られたレンズ位置へレンズを移動する。また、ステップＳ１１３のコントラストＡＦに山登り方式を採用した場合には、スキャン駆動のコントラストＡＦにより合焦位置を探し、そこへ移動させるようにしても良い。このように、コントラストＡＦに基づいて焦点調節レンズを駆動したならば、一連の焦点調節動作を終了する。
【００２７】
なお、ブロックＢｃ’の撮像信号に基づく焦点評価値により合焦位置が決定できない場合に、上述した実施の形態のようにステップＳ１１５へ進む前に、分割した５つのブロックＢａ’〜Ｂｅ’の全体、すなわち、コントラスト検出領域２１ｂの撮像信号に基づく焦点評価値を求め、再びステップＳ１１４の処理を行うようにしても良い。それにより、合焦できないという状況をなるべく避けることができる。
【００２８】
以上説明した本実施の形態のカメラでは、次のような作用効果を奏する。
（１）複数のブロックＢａ〜Ｂｅに関するデフォーカス量に基づいていずれかのブロックＢｃを選択し、選択したブロックＢｃに関するデフォーカス量と、選択したブロックＢｃに対応するブロックＢｃに関する焦点評価値とに基づいて、焦点調節を行うようにしたので、デフォーカス量の検出対象と焦点評価値の検出対象とが異なるのを防止することができ、目的とする主要被写体に対して、デフォーカス量を反映した高速かつ高精度な焦点評価値検出を行うことができる。さらに、ブロックＢａ’〜Ｂｅ’の分割数および分割の範囲を、ブロックＢａ〜Ｂｅの分割数および分割の範囲にそれぞれ一致させることで、検出対象がより一致し易くなる。なお、上述した実施の形態では、採用するブロックを１つとしたが、複数採用しても良い。
（２）位相差検出領域２ｂを分割する場合にはコントラスト検出領域２１ｂも分割し、位相差検出領域２ｂを分割しない場合にはコントラスト検出領域２１ｂも分割しないように制御することで、デフォーカス量の検出範囲と焦点評価値の検出範囲とを一致させることができる。
（３）また、選択したブロックＢｃに対応するブロックＢｃ’の焦点評価値で焦点調節できない場合に、複数のブロックＢａ’〜Ｂｅ’全体による焦点評価値に基づいて焦点調節を行うようにすることで、合焦できないという状況が発生するのを低減することができる。
【００２９】
以上説明した実施の形態はあくまでも一例であり、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。例えば、ＡＦエリアの数や、ブロック分割数などは上述したものに限定されず、また、カメラの焦点調節装置に限らず他の撮像装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるカメラの一実施の形態を説明するブロック図である。
【図２】像面上におけるＡＦエリアと位相差検出領域の配置を示す図である。
【図３】位相差検出領域とコントラスト検出領域との関係を示す図であり、（ａ）はＡＦエリア２０ｂと位相差検出領域２ａとを示し、（ｂ）はＡＦエリア２０ｂとコントラスト検出領域２１ｂとを示す。
【図４】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。
【符号の説明】
【００３１】
１：撮影光学系、２：位相差ＡＦ検出素子、２ａ〜２ｅ：位相差検出領域、３：AF-CCD制御部、４：デフォーカス量演算部、５：撮像素子、６：コントラスト演算部、７：レンズ駆動量演算部、８：レンズ駆動制御部、２０ａ〜２０ｅ：ＡＦエリア、２１ａ〜２１ｂ：コントラスト検出領域、１００：制御回路、Ｂａ〜ＢｅおよびＢａ’〜Ｂｅ’：ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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