(57)【要約】【課題】焦点検出に要する時間を短縮することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】二次元状に配列された複数の撮像用画素２２１と、撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素２２２ａ，２２２ｂとを有し、光学系による像を撮像して、撮像用画素および焦点検出用画素から、撮像した像に対応する画素データを出力する撮像素子２２と、撮像素子２２からの画素データを記憶するための第１記憶部２５と、撮像素子２２からの画素データを記憶するための記憶部であって、第１記憶部２５とは異なる第２記憶部２１５と、画素データのうち、少なくとも撮像用画素２２１から出力された撮像用画素データを、第１記憶部２５に記憶させ、画素データのうち、焦点検出用画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データを、第２記憶部２１５に記憶させる制御部２１４と、を備えることを特徴とする撮像装置。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元状に配列された複数の撮像用画素と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素とを有し、光学系による像を撮像して、前記撮像用画素および前記焦点検出用画素から、撮像した像に対応する画素データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの前記画素データを記憶するための第１記憶部と、
前記撮像素子からの前記画素データを記憶するための記憶部であって、前記第１記憶部とは異なる第２記憶部と、
前記画素データのうち、少なくとも前記撮像用画素から出力された撮像用画素データを、前記第１記憶部に記憶させ、前記画素データのうち、前記焦点検出用画素から出力された前記焦点検出用画素データを、前記第２記憶部に記憶させる制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記画素データのうち、前記撮像用画素データおよび前記焦点検出用画素データを、前記第１記憶部に記憶させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出用画素データに基づいて、位相差検出方式により、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記第２記憶部の記憶容量は、前記第１記憶部の記憶容量よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記第１記憶部に記憶された前記画素データに、所定の画像処理を行う画像処理部をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記第１記憶部の起動および停止を制御する起動制御部をさらに備え、
前記起動制御部は、画像の撮影を行わない場合には、前記第１記憶部を起動しないことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記第２記憶部は、前記制御部とともに、同一の基板上に搭載されてい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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像素子の撮像面に、撮像用画素と焦点検出用画素とを備える撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４１７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、撮像画素から出力される撮像用画素データと、焦点検出画素から出力される焦点検出用画素データとが、同一の記憶部に記憶される構成となっているため、たとえば、撮像用画素データを用いた画像処理と、焦点検出用画素データを用いた焦点検出処理とが並行して行われる場合には、記憶部の処理負荷が高くなってしまい、焦点検出に要する時間が長くなってしまう場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、焦点検出に要する時間を短縮することが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係る撮像装置は、二次元状に配列された複数の撮像用画素（２２１）と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素（２２２ａ，２２２ｂ）とを有し、光学系による像を撮像して、前記撮像用画素および前記焦点検出用画素から、撮像した像に対応する画素データを出力する撮像素子（２２）と、前記撮像素子からの前記画素データを記憶するための第１記憶部（２５）と、前記撮像素子からの前記画素データを記憶するための記憶部であって、前記第１記憶部とは異なる第２記憶部（２１５）と、前記画素データのうち、少なくとも前記撮像用画素から出力された撮像用画素データを、前記第１記憶部に記憶させ、前記画素データのうち、前記焦点検出用画素から出力された前記焦点検出用画素データを、前記第２記憶部に記憶させる制御部（２１４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部（２１４）は、前記画素データのうち、前記撮像用画素データおよび前記焦点検出用画素データを、前記第１記憶部（２５）に記憶させるように構成することができる。
【０００９】
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出用画素データに基づいて、位相差検出方式により、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部（２１４）をさらに備えるように構成することができる。
【００１０】
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記第２記憶部（２１５）の記憶容量は、前記第１記憶部（２５）の記憶容量よりも小さいように構成することができる。
【００１１】
［５］上記撮像装置に係る発明において、前記第１記憶部（２５）に記憶された前記画素データに、所定の画像処理を行う画像処理部（２１６）をさらに備えるように構成することができる。
【００１２】
［６］上記撮像装置に係る発明において、前記第１記憶部（２５）の起動および停止を制御する起動制御部（２１４）をさらに備え、前記起動制御部は、画像の撮影を行わない場合には、前記第１記憶部を起動しないように構成することができる。
【００１３】
［７］上記撮像装置に係る発明において、前記第２記憶部（２１５）は、前記制御部（２１４）とともに、同一の基板上に搭載されているように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、焦点検出に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、図２のIV部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図５】図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図７】図７は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、図３および図４のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】図１０は、図１に示すカメラ制御部を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１８】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１９】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００２０】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２１】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２２】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２３】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２４】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２５】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２９によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２６】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２６に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２７に表示されるとともに、操作部２９に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカード型メモリ２４に記録される。なお、撮影画像情報を記憶するための構成としては、カード型メモリ２４に代えて、あるいは、カード型メモリ２４に加えて、内蔵型メモリを用いることもできる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２７】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２７と、これを駆動する液晶駆動回路２６と、接眼レンズ２８とを備えている。液晶駆動回路２６は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２７を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２８を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２８】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２７の液晶駆動回路２６やカード型メモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。なお、カメラ制御部２１の具体的な構成については後述する。
【００２９】
操作部２９は、シャッターレリーズボタンや、ユーザがカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、本実施形態では、連写撮影モードへの切換が行えるようになっている。ここで、連写撮影モードとは、被写体像を、所定の時間間隔で繰り返し撮像して、複数の画像データを取得する撮影モードである。操作部２９により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３０】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３１】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図、図４は、図２のIV部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３２】
本実施形態の撮像素子２２は、図３および図４に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３３】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３４】
図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図７は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図７の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３５】
図２に戻り、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から上下および左右対称位置の５箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが設けられている。そして、図３、図４に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｄ，２２ｅ）または縦一列（２２ｂ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３６】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所または三箇所等にすることもでき、また、六箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅの中から、ユーザが操作部２９を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００３７】
図６（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図６（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図８（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図６（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図８（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３、図４に示すように、互いに隣接して交互に、横一列または縦一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する。
【００３８】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。
【００３９】
また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４０】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力、すなわち焦点検出用画素データに基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４１】
図９は、図３および図４のIX-IX線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図９においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ近傍に位置するもののみを例示して示したが、図９に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４２】
ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４３】
なお、図９において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。
【００４４】
また、図９に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００４５】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４６】
図９に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４７】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４８】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３および図４に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００４９】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５０】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５１】
次に、本実施形態に係るカメラ制御部２１の構成について説明する。
【００５２】
図１０は、本実施形態のカメラ制御部２１を示すブロック図である。本実施形態において、カメラ制御部２１は、たとえば、ＬＳＩ（大規模集積回路）により構成され、図１０に示すように、前処理回路２１１、スルー画像処理回路２１２、表示回路２１３、ＣＰＵ２１４、第２バッファメモリ２１５、画像処理回路２１６、圧縮回路２１７、メモリコントローラ２１８、およびカードインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１９を、同一の基板上に備えている。
【００５３】
ＣＰＵ２１４は、撮像画素２２１から出力された撮像用画素データに基づくスルー画像の表示や、画像の撮影における各種処理の制御を行う。また、ＣＰＵ２１４は、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データに基づいて、撮影光学系の焦点状態の検出を行う。その他、ＣＰＵ２１４は、カメラ１全体の制御を行う。
【００５４】
前処理回路２１１は、撮像画素２２１から出力された撮像用画素データや、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データの欠陥や歪みを補正する。前処理回路２１１で補正された撮像用画素データは、スルー画像を表示する場合には、スルー画像処理回路２１２へと送信され、一方、画像を撮影する場合には、第１メモリバス２１０１を介して、メモリコントローラ２１７へと送信され、第１バッファメモリ２５に記憶される。また、前処理回路２１１により補正された焦点検出用画素データは、第２メモリバス２１０２を介して、第２バッファメモリ２１５に送信され、第２バッファメモリ２１５に記憶される。なお、前処理回路２１１により補正された焦点検出用画素データは、後述する撮像画素の補間処理に用いるため、第１メモリバス２１０１を介して、第１バッファメモリ２５にも送信され、第１バッファメモリ２５に記憶される。
【００５５】
スルー画像処理回路２１２は、前処理回路２１１で補正された撮像用画素データを、スルー画像に適した表示サイズとするためのリサイズ処理など、スルー画像を表示するための各種処理を行う。スルー画像処理回路２１２で処理された撮像用画素データは、表示回路２１３へと送信される。
【００５６】
表示回路２１３は、スルー画像処理回路２１２で処理された撮像用画素データを、所定のタイミングで、液晶駆動回路２６に送信することで、電子ビューファインダ２７に、撮像用画像データに基づくスルー画像を表示させる。また、表示回路２１３は、画像の撮影が行われた場合に、第１メモリバス２１０２を介して、第１バッファメモリ２５から、撮像用画素データを取得し、撮像用画素データに基づく画像を、電子ビューファインダ２７に表示させる。
【００５７】
画像処理回路２１６は、第１バッファメモリ２５に記憶されている撮像用画素データのうち、画像処理が行われていない撮像用画素データを読み出し、読み出した撮像用画素データに対して、所定の画像処理を行う。たとえば、画像処理回路２１６は、画像処理として、撮像用画像データからノイズ成分を除去する処理や、撮像用画素データを、ベイヤー配列に基づくＲＧＢ形式のデータから、圧縮可能なＹＣ形式のデータへと変換する処理を行う。また、画像処理回路２１６は、第１バッファメモリ２５に記憶された焦点検出用画素データを用いて、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂに対応する各画素位置における仮想的な撮像画素の画素補間も行う。画像処理回路２１６により画像処理された撮像用画素データは、メモリコントローラ２１８を介して、第１バッファメモリ２５へと送信され、第１バッファメモリ２５に記憶される。
【００５８】
圧縮回路２１７は、画像処理回路２１６で画像処理が行われた撮像用画素データを、第１バッファメモリ２５から読み出し、読み出した撮像用画素データを、たとえば、ＪＰＥＧ形式などの圧縮形式で圧縮し、撮像用画素データのデータサイズを調整する。圧縮回路２１７により圧縮された撮像用画素データは、第１バッファメモリ２５に一時的に記憶された後、ＣＰＵ２１４により、カード型メモリ２４に記憶される。
【００５９】
カードＩ／Ｆ回路２１９には、カード型メモリ２４が脱着可能に装着される。カード型メモリ２４としては、特に限定はなく、たとえば、ＳＤメモリカードなどを用いることができる。本実施形態では、画像の撮影が行われると、撮像画素２２１から出力された撮像用画素データが、画像処理回路２１６や圧縮回路２１７で処理された後、カード型メモリ２４に記憶される。
【００６０】
メモリコントローラ２１８は、第１メモリ２１５に対する、データの書き込み／読み込みの制御を行う。第１バッファメモリ２５は、たとえば、ＤＤＲ２方式またはＤＤＲ３方式のＳＤＲＡＭから構成され、撮像画素２２１から出力された撮像用画素データ、および焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データを一時的に記憶する。また、第１バッファメモリ２５の起動は、ＣＰＵ２１４により制御されており、ＣＰＵ２１４は、スルー画像を表示している場合など、第１バッファメモリ２５にデータが記憶されない場合には、第１バッファメモリ２５の起動を停止し、反対に、画像を撮影する場合など、第１バッファメモリ２５にデータが記憶される場合には、第１バッファメモリ２５を起動させる。
【００６１】
第２バッファメモリ２１５は、たとえば、ＳＲＡＭから構成され、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データを一時的に記憶する。第２バッファメモリ２１５に記憶されている焦点検出用画素データは、ＣＰＵ２１４により読み出され、位相差検出方式による焦点検出処理に用いられる。また、第２バッファメモリ２１５の記憶容量は、第１バッファメモリ２５の記憶容量よりも小さく、本実施形態においては、たとえば、第２バッファメモリ２１５の記憶容量を２ＭＢとすることができ、一方、第１バッファメモリ２５の記憶容量を２５０ＭＢとすることができる。このように、第２バッファメモリ２１５の記憶容量は、第１バッファメモリ２５の記憶容量よりも小さくなっているため、第２バッファメモリ２１５の消費電力も、第１バッファメモリ２５の消費電力よりも小さくなっている。
【００６２】
以上のように、本実施系に係るカメラ制御部２１は構成されている。
【００６３】
このように、カメラ制御部２１において、撮像画素２２１から出力された撮像用画素データは、第１バッファメモリ２５に一時的に記憶され、第１メモリバス２１０１を介して、画像処理回路２１６、圧縮回路２１７で処理された後に、カード型メモリ２４に記憶される。一方、カメラ制御部２１において、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから出力された焦点検出用画素データは、第１バッファメモリ２５とは異なる第２バッファメモリ２１５に一時的に記憶され、第１メモリバス２１０１とは異なる第２メモリバス２１０２を介して、焦点検出に用いられる。このように、本実施形態では、撮像用画素データに基づく画像処理と、焦点検出用画素データに基づく焦点検出処理とが、互いに独立した構成で行われるようになっている。
【００６４】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図１１は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。以下の動作は、カメラ１の電源がＯＮされることにより開始される。また、以下においては、連写撮影モードが選択されている場面における、カメラ１の動作について、説明する。なお、本実施形態の連写撮影モードは、操作部２９に備えられたシャッターレリーズボタンが全押しされている間、所定の時間間隔で、画像の撮影およびフォーカスレンズ３２の焦点調節を繰り返し行うものである。
【００６５】
まず、ステップＳ１０１では、撮像素子２２による露光動作が行なわれ、ＣＰＵ２１４により、撮像画素２２１から撮像用画素データが読み出されるとともに、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから焦点検出用画素データが読み出される。ＣＰＵ２１４により読み出された撮像用画素データは、前処理回路２１１で所定の補正処理が行われた後、スルー画像処理回路２１２に送信される。また、ＣＰＵ２１４により読み出された焦点検出用画素データは、前処理回路２１１で所定の補正処理が行われた後、第２メモリバス２１０２を介して、第２バッファメモリ２１５に送信される。なお、撮像用画素データおよび焦点検出用画素データの取得は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００６６】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２７による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、まず、スルー画像処理回路２１２により、前処理回路２１１で補正された撮像用画素データを、スルー画像に適した表示サイズとするリサイズ処理などが行われる。そして、スルー画像処理回路２１２により処理された撮像用画素データが、表示回路２１３により、所定のタイミングで、液晶駆動回路２６に送信されることで、撮像用画素データに基づくスルー画像が、観察光学系の電子ビューファインダ２７に表示される。これにより、接眼レンズ２８を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００６７】
ステップＳ１０３では、焦点検出用画素２２２ａ，２２２ｂから読み出された焦点検出用画素データが、ＣＰＵ２１４により、第２バッファメモリ２１５に記憶される。本実施形態では、撮像素子２２の５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから、一対の像に対応した一対の焦点検出用画素データが読み出され、これらの一対の焦点検出用画素データが、第２バッファメモリ２１５に記憶される。
【００６８】
そして、ステップＳ１０４では、ＣＰＵ２１４により、第２バッファメモリ２１５に記憶された焦点検出用画素データが読み出され、読み出された焦点検出用画素データに基づいて、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が行われる。本実施形態において、ＣＰＵ２１４は、第２バッファメモリ２１５から読み出した一対の焦点検出用画素データに基づいて、像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、５つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｅに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。
【００６９】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵ２１４により、操作部２９に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ１０６に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、ステップＳ１０１に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、スルー画像の生成・表示と、焦点検出演算とが繰り返し実行される。
【００７０】
ステップＳ１０６では、ＣＰＵ２１４により、フォーカスレンズ３２を焦点調節するための指示が行われる。具体的には、ＣＰＵ２１４は、焦点検出用画素データから算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量の算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出する。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動される。
【００７１】
ステップＳ１０７では、ＣＰＵ２１４により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行われる。第２スイッチＳＷ２がオンされた場合は、ステップＳ１０８に進み、一方、シャッターレリーズボタンが全押しされていない場合は、ステップＳ１０１に戻る。
【００７２】
ステップＳ１０８では、撮像素子２２により、本撮影のための露光動作が行われる。撮像素子２２による露光が行われると、ＣＰＵ２１４は、撮像画素２２１から撮像用画素データを読み出し、読み出した撮像用画素データを、第１メモリバス２１０１を介して、第１バッファメモリ２５に送信する。また、ＣＰＵ２１４は、焦点検出用画素２２２ａ，２２２ｂから、焦点検出用画素データを読み出し、読み出した焦点検出画素データを、第２メモリバス２１０２を介して、第２バッファメモリ２１５に送信する。
【００７３】
ステップＳ１０９では、ＣＰＵ２１４により、第１バッファメモリ２５を起動するための処理が行われる。上述したように、第１バッファメモリ２５の起動は、ＣＰＵ２１４により制御されており、スルー画像の表示が行われている際には、画像の撮影が行われないために、第１バッファメモリ２５の起動は停止されている。ステップＳ１０９では、画像の撮影を行うために、ＣＰＵ２１４は、たとえば、第１バッファメモリ２５に対して、所定の起動開始信号を送信し、第１バッファメモリ２５を起動させる。
【００７４】
ステップＳ１１０では、ＣＰＵ２１４により、ステップＳ１０８で撮像画素２２１から読み出された撮像用画素データが、第１バッファメモリ２５に記憶される。また、本実施形態では、撮像画素の補間処理を行うために、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから読み出された焦点検出画素データも、第１バッファメモリ２５に記憶される。
【００７５】
ステップＳ１１１では、ＣＰＵ２１４により、ステップＳ１０８で焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから読み出された焦点検出画素データが、第２バッファメモリ２１５に記憶される。
【００７６】
そして、ステップＳ１１２では、ＣＰＵ２１４により、第１バッファメモリ２５に記憶された撮像用画素データおよび焦点検出用画素データが、画像処理回路２１６に送信され、画像処理回路２１６において、ノイズ成分の除去や、圧縮可能なフォーマットへの変換、さらに撮像画素の補間処理などの画像処理が行われる。さらに、ステップＳ１１３では、ＣＰＵ２１４により、画像処理された撮像用画素データが、圧縮回路２１７に送信され、圧縮回路２１７において、ＪＰＥＧ形式などの圧縮形式で圧縮される。そして、ステップＳ１１４において、圧縮回路２１７で圧縮された撮像用画素データが、カードＩ／Ｆ回路２１９を介して、カード型メモリ２４に記憶される。
【００７７】
次に、ステップＳ１１５では、ＣＰＵ２１４により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）が解除されたか否かの判断が行われる。第２スイッチＳＷ２がオフの場合は、ステップＳ１０１に戻り、上述したカメラ１の動作が繰り返し実行される。
【００７８】
一方、ステップＳ１１５において、第２スイッチＳＷ２がオンの場合は、ステップＳ１１６に進み、連写撮影が継続して行われる。すなわち、ステップＳ１１１で第２バッファメモリ２１５に記憶した焦点検出用画素データに基づいて、デフォーカス量の演算が行われ（ステップＳ１１６）、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が行われる（ステップＳ１１７）。そして、ステップＳ１０８に戻り、再度、撮像素子２２の露光が行われ、撮像画素２２１から出力された撮像用画像データに基づく画像処理が行わる。このように、連写撮影モードでは、シャッターレリーズボタンの全押しが解除されるまで、フォーカスレンズ３２の焦点調節および画像の撮影が、所定の時間間隔で繰り返し実行される。なお、本実施形態では、撮像用画素データに基づく画像処理（ステップＳ１１０，Ｓ１１２〜Ｓ１１４）と、焦点検出用画素データに基づく焦点検出処理（ステップＳ１１６）とを並行して行うことができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態では、焦点検出用画素データが記憶される第２バッファメモリ２１５、および第２バッファメモリ２１５が接続する第２メモリバス２１０２と、撮像用画素データが記憶される第１バッファメモリ２５、および第１バッファメモリ２５が接続する第１メモリバス２１０１とが、互いに独立して構成されている。そのため、焦点検出用画素データに基づく焦点検出処理を、撮像用画素データに基づく画像処理から独立して行うことができるため、たとえば、連写撮影などにより、焦点検出用画素データに基づく焦点検出処理が、撮像用画素データに基づく画像処理と並行して行われる場合であっても、焦点検出処理の処理速度の向上を図ることができ、焦点検出に要する時間を短くすることができる。
【００８０】
また、本実施形態のように、スルー画像を表示している際に、焦点検出を行う場合であっても、第１バッファメモリ２５と比較して消費電力が小さい第２バッファメモリ２１５に、焦点検出用の焦点検出用画素データを記憶させることにより、第２バッファメモリ２１５と比べて消費電力の大きい第１バッファメモリ２５の起動を停止することができ、消費電力を低く抑えることができる。
【００８１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８２】
たとえば、上述した実施形態では、第２バッファメモリ２１５を、ＣＰＵ２１４や画像処理回路２１６とともに、同一の基板上に搭載する構成を例示したが、たとえば、第２バッファメモリ２１５を、ＣＰＵ２１４や画像処理回路２１６が搭載されている基板の外部に設置し、第２バッファメモリ２１５を、カメラ制御部２１から独立させた構成としてもよい。
【００８３】
また、上述した実施形態では、第１バッファメモリ２５に、撮像用画素データと焦点検出用画素データとを記憶する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、第１バッファメモリ２４に、撮像用画素データのみを記憶する構成としてもよい。
【００８４】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２１１…前処理回路
２１４…ＣＰＵ
２１５…第２バッファメモリ
２１６…画像処理回路
２１７…圧縮回路
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２４…第１バッファメモリ
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【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】
2012189882.tif 000009
【図８】
2012189882.tif 000010
【図９】
2012189882.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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