(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の焦点検出領域について光学系の焦点調節状態の検出を行い、その検出結果に基づき焦点調節を行う第１の焦点調節手段と、
前記第１の焦点検出領域と前記第１の焦点検出領域とは異なった第２の焦点検出領域とについて前記光学系の焦点調節状態の検出を行い、その検出結果に基づき焦点調節を行う第２の焦点調節手段と、
前記第１の焦点検出領域についての前記第１の焦点調節手段の検出結果に基づき、前記第２の焦点検出領域に関する前記第１の焦点調節手段の検出結果に相当する相当検出データを算出する算出手段と、を備え、
前記第２の焦点調節手段が前記第１の焦点検出領域について焦点調節する場合には、前記第１の焦点調節手段が前記第１の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行った後に、前記第２の焦点調節手段は、前記第１の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行い、
前記第２の焦点調節手段が前記第２の焦点検出領域について焦点調節する場合には、前記第１の焦点調節手段が、前記算出手段の相当検出データに基づき焦点調節を行った後に、前記第２の焦点調節手段は、前記第２の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行う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の焦点検出領域は、互いに離間した複数の焦点検出エリアを有し、
前記第１の焦点調節手段は、前記複数の焦点検出エリアの各々について前記光学系の焦点調節状態の検出を行い、
前記算出手段は、前記第２の焦点検出領域に関する前記第１の焦点調節手段の検出結果に相当する相当検出データを算出する際に、前記第２の焦点検出領域に近い位置の前記焦点検出エリアに関する前記第１の焦点調節手段の検出結果に基づき、前記相当検出データを算出することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点調節装置において、
前記第２の焦点検出領域に近い位置の前記焦点検出エリアは複数存在し、
前記算出手段は、前記第２の焦点検出領域に関する前記第１の焦点調節手段の検出結果に相当する相当検出データを算出する際に、前記第２の焦点検出領域に近い位置の前記複数の焦点検出エリアに関する前記第１の焦点調節手段の検出結果の平均に基づき、前記相当検出データを算出す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、
前記平均は、前記複数の焦点検出エリアに関する前記第１の焦点調節手段の検出結果の各々に所定の重み付けをして、算出することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記第１の焦点調節手段は、前記焦点調節状態の検出を連続的に繰り返し行い、連続的な検出結果を出力し、
前記算出手段は、前記第１の焦点検出領域についての前記第１の焦点調節手段の検出結果と相前後する連続的検出結果の変化量とに基づき、前記相当検出データを算出する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と、
撮影光学系による被写体像を撮像する撮像素子と、を備え、
前記第１の焦点調節手段は、前記検出結果として前記被写体像のデフォーカス量を検出し、
前記第２の焦点調節手段は、前記検出結果として前記撮像素子の撮像信号の高周波成分に基づくコントラスト値を検出す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、位相差検出方式の焦点検出および撮像信号を用いた焦点検出を行う焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラのＡＦシステムとして、位相差検出方式ＡＦおよび撮像面ＡＦを使用するハイブリッド式の焦点調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の技術では、位相差検出方式ＡＦを行った後に、位相差検出方式ＡＦのときと同一焦点検出エリア内の撮像信号を用いてコントラスト値を算出し、そのコントラスト値に基づいて撮像面ＡＦをさらに行うことによりＡＦの高速化および高精度化を両立させるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７４１２９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、撮像面ＡＦの場合には撮像面の任意の領域で焦点評価値を求めることができるが、位相差検出方式ＡＦの場合にはＡＦセンサが設けられている焦点検出エリアでしか焦点検出ができない。そのため、従来は限られた数の焦点検出エリアでしか位相差検出方式ＡＦおよび撮像面ＡＦを用いた高速かつ高精度のＡＦができず、より広い範囲で高速かつ高精度のＡＦを行うためにＡＦセンサの数を増やすことはコスト上昇を招くとともに、スペース的にも困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による焦点調節装置は、第１の焦点検出領域について光学系の焦点調節状態の検出を行い、その検出結果に基づき焦点調節を行う第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点検出領域と前記第１の焦点検出領域とは異なった第２の焦点検出領域とについて前記光学系の焦点調節状態の検出を行い、その検出結果に基づき焦点調節を行う第２の焦点調節手段と、前記第１の焦点検出領域についての前記第１の焦点調節手段の検出結果に基づき、前記第２の焦点検出領域に関する前記第１の焦点調節手段の検出結果に相当する相当検出データを算出する算出手段と、を備え、前記第２の焦点調節手段が前記第１の焦点検出領域について焦点調節する場合には、前記第１の焦点調節手段が前記第１の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行った後に、前記第２の焦点調節手段は、前記第１の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行い、前記第２の焦点調節手段が前記第２の焦点検出領域について焦点調節する場合には、前記第１の焦点調節手段が、前記算出手段の相当検出データに基づき焦点調節を行った後に、前記第２の焦点調節手段は、前記第２の焦点検出領域について前記焦点調節状態の検出と前記焦点調節とを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１の検出手段による焦点調節状態の検出ができない第２の焦点検出領域に関しても、決定手段により、第１の検出方法による焦点調節状態を得ることができる。そのため、第２の焦点検出領域に関しても、第１の検出方法による焦点調節状態と、第２の検出方法による焦点調節状態とを得ることができる。
【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は本発明による焦点調節装置を搭載したデジタルカメラの概略構成を示す図である。図１に示すデジタルカメラはレンズ交換式のデジタルカメラであり、カメラボディ１には、撮影レンズ２を備えるレンズ鏡筒３が交換可能に装着されている。撮影レンズ２には焦点調節用のフォーカスレンズ（不図示）が設けられており、このフォーカスレンズをレンズ駆動部４により光軸方向に駆動することにより、撮影レンズ２の焦点調節が行われる。
【０００８】
５は画像を撮像するための撮像素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が使用される。撮影レンズ２と撮像素子５との間には、撮影レンズ２を通過した被写体光をファインダ光学系へと反射するクイックリターンミラー６が配設されている。クイックリターンミラー６はメインミラー６ａとその背後に設けられたサブミラー６ｂとを有している。被写体光の一部は半透過性のメインミラー６ａを透過し、サブミラー６ｂにて下方に反射された後に焦点検出モジュール７へ入射される。
【０００９】
一方、メインミラー６ａで反射された被写体光は、撮像素子５と光学的に共役な位置に設けられたファインダスクリーン８上に結像する。ファインダスクリーン８上に結像された被写体像は、ペンタプリズム９および接眼レンズ１０を介して観察することができる。なお、撮影の際にはクイックリターンミラー６が被写体光の光路上から光路外へと移動され、撮像素子５上に被写体像が結像される。
【００１０】
焦点検出モジュール７は周知の位相差検出方式により焦点検出を行うものであり、視野マスク、フィールドレンズ、セパレータレンズ、ＡＦセンサ等を備えている。このＡＦセンサには一般的に電荷蓄積型イメージセンサが用いられ、イメージセンサ上に結像された一対の被写体像の光強度分布に応じた信号が出力される。位相差ＡＦ演算部１１では、焦点検出モジュール７の出力信号に基づいて焦点検出演算を行い、撮影レンズ２の予定焦点面に対する被写体像面のデフォーカス量を算出する。本実施の形態では、図２（ａ）に示すように撮影画面２０上に実線で示された１１個の焦点検出エリア２１で位相差焦点検出を行うことができる。
【００１１】
一方、撮像素子５の撮像信号は撮像面ＡＦ演算部１２に入力される。撮像面ＡＦ演算部１２では、撮像信号の高周波成分を抽出して得られる焦点評価値を算出する。この焦点評価値は被写体像のコントラストを評価するデータであって、ピントの合った被写体像が得られたときに大きさが最大となる。撮像面ＡＦ演算部１２では撮影画面２０の任意の領域に対して焦点評価値を算出することができるが、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、上述した１１個の焦点検出エリア２１と破線で示された３０個の焦点検出エリア２２とを合わせた、合計４１個の焦点検出エリア２１，２２で焦点評価値が算出できるように設定されている。
【００１２】
ユーザは、エリア選択操作部１３により４１個の焦点検出エリア２１，２２から少なくとも１つの焦点検出エリアを選択することができる。ＡＦ制御部１４は、位相差ＡＦ演算部１１および撮像面ＡＦ演算部１２の算出結果と、エリア選択操作部１３により選択された焦点検出エリアとに基づいて、レンズ駆動部４を駆動して撮影レンズ２の焦点調節を行う。ＳＷ１はカメラのレリーズボタンの半押し動作（ＡＦ動作）に連動してオンする半押しスイッチであり、ＳＷ２はレリーズボタンの全押し動作（撮影動作）に連動してオンする全押しスイッチである。
【００１３】
《ＡＦ動作の説明》
図３は、本実施の形態におけるＡＦ動作を説明するためのフローチャートであり、ＡＦから撮影までの処理を示す。ユーザはカメラのレリーズボタンを半押しする前に、エリア選択操作部１３を操作して、図２（ｂ）に示した４１個の焦点検出エリア２１，２２から所望の焦点検出エリアを選択する。図３のフローチャートでは、図２（ｂ）の符号２２Ｃで示した位相差焦点検出ができない焦点検出エリアを選択した場合を例に説明する。
【００１４】
ステップＳ１では、エリア選択操作部１３で選択された焦点検出エリア２２Ｃを、ＡＦ動作を行うための焦点検出エリアとして設定する。ステップＳ２では、図１の半押しスイッチＳＷ１がオンされた否か、すなわち、ＡＦが指示されたか否かを判定する。半押しスイッチＳＷ１がオンされると、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、図２（ａ）に示した１１個の焦点検出エリア２１の各々に対して、位相差ＡＦ演算部１１でデフォーカス量を算出する。
【００１５】
ステップＳ４では、選択された焦点検出エリアすなわちステップＳ１で設定された焦点検出エリア２２Ｃが、位相差ＡＦ演算部１１および撮像面ＡＦ演算部１２の両方による焦点検出が可能な焦点検出エリア２１であるか否かを判定する。ここでは、撮像面ＡＦ演算部１２だけでしか焦点検出ができない焦点検出エリア２２Ｃが選択されているので、ステップＳ４ではＮＯと判定されてステップＳ５に進む。一方、ステップＳ１において１１個の焦点検出エリア２１のいずれかが選択されている場合には、ステップＳ４においてＹＥＳと判定されてステップＳ６へ進む。
【００１６】
ステップＳ５では、ステップＳ３において算出された各焦点検出エリア２１のデフォーカス量に基づいて、選択された焦点検出エリア２２Ｃのデフォーカス量を決定する。この決定方法には種々の方法があり、いくつかの例について後述する。ステップＳ６では、ステップＳ３で検出されたデフォーカス量またはステップＳ５で決定されたデフォーカス量に基づいて合焦点までのレンズ駆動量を算出し、算出されたレンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズを駆動する。
【００１７】
ステップＳ７では、レリーズボタンが全押しされて図１の全押しスイッチＳＷ２がオンされたか否かを判定する。ステップＳ７で全押しされたと判定されるとステップＳ９へ進み、全押しされていないと判定されるとステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、半押し状態が解除されたか、すなわち半押しスイッチＳＷ１がオンからオフへと変化したか否かを判定する。ステップＳ８でオフとなった（解除）と判定されるとステップＳ２へ戻り、オンが継続されている（非解除）と判定されるとステップＳ７へ戻る。
【００１８】
レリーズボタンの全押し動作がされてステップＳ７からステップＳ９へ進んだ場合には、ステップＳ９においてクイックリターンミラー６を被写体光路外位置に待避（ミラーアップ）する。ステップＳ１０では、ステップＳ１で設定された焦点検出エリア２２Ｃにおける撮像信号に基づいてコントラスト値を算出し、そのコントラスト値に基づいて周知の撮像面ＡＦによる焦点調節動作を行って撮影レンズ２の最終的なピント合わせをする。そして、ステップＳ１１において撮影動作を行う。
【００１９】
《推定演算方法について》
ここでは、推定演算方法について簡単に説明する。第１の推定演算方法では、選択された焦点検出エリアに最も近い位置にある焦点検出エリア２１を選び、最近接のエリアが複数ある場合はそれらのデフォーカス量の平均を、際近接エリアが一つである場合にはそのデフォーカス量を、選択された焦点検出エリアの推定デフォーカス量とする。例えば、図２（ｂ）に示す焦点検出エリア２２Ｃを選択した場合、左右に位置する焦点検出エリア２１ｃ，２１ｄのデフォーカス量の平均値を焦点検出エリア２２Ｃの推定デフォーカス量とする。
【００２０】
図４は、図２（ｂ）に示す横一列に並んだ焦点検出エリア２１ａ,２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅで検出されたデフォーカス量を図に示したものである。曲線Ｌは、図２（ｂ）の焦点検出エリア２１ａ〜２１ｅが設けられている領域のデフォーカス量を示したものである。各焦点検出エリア２１ａ〜２１ｅに対しては、曲線Ｌ上に示した黒四角マークにおけるデフォーカス量D(a)〜D(e)が検出される。
【００２１】
そして、焦点検出エリア２２Ｃのデフォーカス量は（D(c)＋D(d)）／２と推定演算される。図４の丸マークは、各焦点検出エリア２２Ａ〜２２Ｄに対して算出された推定デフォーカス量を示したものである。また、焦点検出エリア２２Ｆを選択した場合には、最も近い焦点検出エリア２１は焦点検出エリア２１ｂ，２１ｃ，２１ｆ，２１ｇの４つであるので、焦点検出エリア２２Ｆの推定デフォーカス量は（D(b)＋D(c)＋D(f)＋D(g)）／４で算出される。
【００２２】
さらに、単純に平均を取るのではなく、焦点検出エリア２１に対して検出されたデフォーカス量の信頼性に応じて重み付けをしても良い。前述したように、焦点検出モジュール７のＡＦセンサからは被写体像の光強度分布に応じた信号が出力されるが、算出されたデフォーカス量の信頼性は被写体の輝度分布であるコントラストに大きく依存する。コントラストの低い被写体の場合、Ｓ／Ｎ比の低い出力信号列に基づいてデフォーカス量を算出することになり信頼性が低くなる。そこで、被写体輝度に応じた信頼性評価値を各焦点検出エリア２１毎に求め、信頼性の高い焦点検出エリア２１のデフォーカス量ほど重みを付けて平均を算出する。このような推定演算を行うことにより、焦点検出エリア２２Ｃに対する推定デフォーカス量の算出精度が向上する。
【００２３】
また、例えば、連続撮影のように非常に短い時間間隔で撮影が行われる場合、デフォーカス量の時間的な変化を考慮して算出するようにしても良い。図５において、曲線Ｌ１は１枚目撮影時のデフォーカス量の分布を表しており、曲線Ｌ２は２枚目撮影時のデフォーカス量の分布を表している。すなわち、被写体が移動したことによりデフォーカス量が曲線Ｌ１から曲線Ｌ２へと変化した。その結果、焦点検出エリア２１ｄで検出されるデフォーカス量は、D(d)からD(d)＋ΔDへと変化する。
【００２４】
そこで、焦点検出エリア２２Ｃにおけるデフォーカス量も、１枚目に推定されたデフォーカス量（例えば、（D(c)＋D(d)）／２）よりもΔDだけ大きくなると考える。このような推定演算を行って位相差検出方式によるＡＦ動作を行うと、その後の撮像面ＡＦ動作が非常に短縮できるし、撮像面ＡＦ動作を省くことも可能である。
【００２５】
上述したように、本実施の形態では、位相検出方式の焦点検出ができない焦点検出エリア２２については、その周囲にある焦点検出エリア２１に対して検出されたデフォーカス量に基づいて推定演算を行うようにし、その推定されたデフォーカス量を用いて位相差検出方式ＡＦを行うようにした。そのため、従来では撮像面ＡＦしか行うことができない焦点検出エリア２２においても、位相差検出方式ＡＦと撮像面ＡＦとを併用した高速および高精度なＡＦを行うことができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態ではデジタルカメラを例に説明したが、デジタルカメラに限らず２種類の焦点検出方法を有する撮像装置であれば本発明を適用することができる。また、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、撮影用の撮像素子を用いて撮像面ＡＦを行うのに代えて、観察光学系中などの撮像素子と光学的に等価な位置にＡＦ用の撮像素子を別設しても良い。この場合、ミラーアップしなくても、位相差ＡＦと撮像面ＡＦの双方を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による焦点調節装置を搭載したデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】焦点検出エリア２１，２２の配置を示す図であり、（ａ）は焦点検出エリア２１のみを示し、（ｂ）は焦点検出エリア２１，２２の両方を示したものである。
【図３】ＡＦ動作を説明するフローチャートである。
【図４】焦点検出エリア２１ａ〜２１ｅで検出されたデフォーカス量を示す図である。
【図５】推定演算方法を説明する図であり、１枚目撮影時のデフォーカス量Ｌ１と２枚目撮影時のデフォーカス量Ｌ２と示したものである。
【符号の説明】
【００２８】
２：撮影レンズ                      ４：レンズ駆動部
５：撮像素子                        ７：焦点検出モジュール
１１：位相差ＡＦ演算部              １２  撮像面ＡＦ演算部
１３：エリア選択操作部              １４：ＡＦ制御部
２０：撮影画面                      ２１，２２：焦点検出エリア
【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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