(57)【要約】【課題】  選択された焦点検出領域に対応する領域の光源をより正確に検知できるようにすること。【解決手段】  撮像レンズを介して入射する光学像を撮像する撮像装置（１００）において、複数の焦点検出領域のいずれかにおける焦点状態を検出する焦点検出手段（１２１）と、撮像素子（１１６）を有し、該撮像素子から得られる信号のうち、前記焦点検出手段が焦点状態を検出する焦点検出領域に対応する検知領域から得られる信号に基づいて、光源の種類の検知を行う検知手段（１１６、１１７）と、前記検知領域の形状を、前記撮像レンズ及び検知手段の特性に応じて補正する領域補正手段（１０１）と、前記検知手段により検知された光源の種類に基づいて、前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果を補正する焦点補正手段（１０１）とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズを介して入射する光学像を撮像する撮像装置において、
複数の焦点検出領域のいずれかにおける焦点状態を検出する焦点検出手段と、
撮像素子を有し、該撮像素子から得られる信号のうち、前記焦点検出手段が焦点状態を検出する焦点検出領域に対応する検知領域から得られる信号に基づいて、光源の種類の検知を行う検知手段と、
前記検知領域の形状を、前記撮像レンズ及び検知手段の特性に応じて補正する領域補正手段と、
前記検知手段により検知された光源の種類に基づいて、前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果を補正する焦点補正手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子はＲ、Ｇ、Ｂのフィルタにより覆われ、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの信号を出力し、前記検知領域はＲ、Ｇ、Ｂそれぞれについて設定され、前記補正手段は、前記検知領域をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれについて補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検知手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂを前記検知領域から得られた信号の平均値とした場合に、以下の式
δ ＝ Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
により与えられるδに応じて光源の種類を検知することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記撮像レンズの種類及び焦点距離に応じて、前記検知領域を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記焦点検出手段が焦点状態を検出する焦点検出領域の位置に応じて、前記検知領域を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像レンズを介して入射する光学像を撮像する撮像装置の制御方法であって、
焦点検出手段が、複数の焦点検出領域のいずれかにおける焦点状態を検出する焦点検出工程と、
撮像素子を有する検知手段が、該撮像素子から得られる信号のうち、前記焦点検出工程で焦点状態を検出する焦点検出領域に対応する検知領域から得られる信号に基づいて、光源の種類の検知を行う検知工程と、
領域補正手段が、前記検知工程における検知に用いる前記検知領域の形状を、前記撮像レンズ及び検知手段の特性に応じて補正する領域補正工程と、
焦点補正手段が、前記検知工程で検知された光源の種類に基づいて、前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果を補正する焦点補正工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、撮像装置における焦点状態を補正するために行う光源の種類を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像素子を用いて画像を撮影するデジタルカメラ等の撮像装置において、焦点状態を検出するためのＡＦセンサを設けたものがある。しかしながら、このような撮像装置においては、撮像素子とＡＦセンサの分光感度の違いにより、光源によってはＡＦセンサが正しい焦点状態を検出することができないために、ピントがずれてしまうという問題がある。
【０００３】
これに対し、特許文献１では、撮影レンズを通った被写体からの光を赤外光成分と可視光成分とに分離し、分離したそれぞれの光をそれぞれ測光し、得られた測光値を比較する。そして、比較結果に基づいて、ＡＦセンサが検出した焦点状態に基づく撮影レンズの焦点調節位置を補正することで、ピントの精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０６５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的なカメラにおいて静止画や動画を撮影するためのイメージセンサや撮影者が撮影画像を確認する為のファインダーは光学中心に配置され、光学特性的には一番良い場所に置かれる。これに対し測光（ＡＥ）用の信号や光源検知用の信号を取得するためのＡＥセンサは、このファインダーの光学系を避けるように配置され、光学特性的には決して良いとはいえない場所に置かれる。そのため、画像の歪みや収差が発生してしまう。ＡＥや光源検知用のセンサのレンズを特性の良いものにすれば、ある程度、画像の歪みや収差を改善することは可能であるがその分コストが上がり、スペースも余計に必要となってしまう。
【０００６】
そのため、現状のＡＥセンサとＡＦセンサでは被写体上の見ている部分が少しズレてしまい、このズレが原因となって被写体光源の検知に失敗してしまい、結果としてＡＦピントのズレが発生することがあった。
【０００７】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、選択された焦点検出領域に対応する領域の光源をより正確に検知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、撮像レンズを介して入射する光学像を撮像する本発明の撮像装置は、複数の焦点検出領域のいずれかにおける焦点状態を検出する焦点検出手段と、撮像素子を有し、該撮像素子から得られる信号のうち、前記焦点検出手段が焦点状態を検出する焦点検出領域に対応する検知領域から得られる信号に基づいて、光源の種類の検知を行う検知手段と、前記検知領域の形状を、前記撮像レンズ及び検知手段の特性に応じて補正する領域補正手段と、前記検知手段により検知された光源の種類に基づいて、前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果を補正する焦点補正手段とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、選択された焦点検出領域に対応する領域の光源をより正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す撮像装置内における主要構成の光学的な配置を示す図。
【図３】撮影シーケンスを示すフローチャート。
【図４】焦点検出部の焦点検出領域及びＡＥ用の撮像素子における焦点検出領域に対応する領域を示す図。
【図５】ＡＥ用の撮像素子における図４の領域Ａの見かけ上の歪みを更に詳細に示した図。
【図６】ＡＥ用の撮像素子における図４の領域Ｂの見かけ上の歪みを更に詳細に示した図。
【図７】ＡＥ用の撮像素子の分光感度を示す図。
【図８】各光源のスペクトルを示す図。
【図９】Ｒ成分の比率と、光源の種類と、焦点調節量に対する補正との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。ここで、本発明の実施の形態においては、撮像装置としてデジタル一眼レフカメラに適用した例を挙げて説明を行う。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の一例として、デジタル一眼レフカメラの概略構成を示す実施の形態のブロック図であり、図２は図１に示すカメラ内における主要構成の光学的な配置について示した図である。図１及び図２において、１００はカメラの本体、２００はデジタル一眼レフカメラ用の交換式のレンズ（以下、交換レンズ）である。
【００１３】
交換レンズ２００において、２０２は被写体の光学像をカメラ本体１００の撮像素子Ａ１０６に結像させる撮像レンズである。図１及び図２では１枚のレンズとして示しているが、実際には、複数のレンズが組み合わせられて構成されている。２０３は撮像レンズ２０２をピント（焦点）が合うように駆動するレンズ駆動装置である。また、２０４は撮像レンズ２０２を通った被写体像からの反射光の光量を制御する絞り機構で、２０５は絞り機構２０４を駆動する絞り駆動装置である。また、２０１はレンズ制御部である。
【００１４】
また、カメラ本体１００において、１０１は各種の演算処理とカメラ本体１００と交換レンズ２００の全体を統括的に制御する全体制御・演算部である。カメラ本体１００と交換レンズ２００との間では、全体制御・演算部１０１とレンズ制御部２０１が情報交換のための通信をして、送信／受信の管理を行っている。
【００１５】
カメラ本体１００において、１０２はクイックリターン（ＱＲ）ミラーである。ＱＲミラー１０２は、撮像レンズ２０２を介して入射する光学像を、ファインダー使用時にはファインダーとＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６に導き、撮影時には跳ね上がって撮像素子Ａ１０６へと導く。１０３はＱＲミラーを駆動するミラー駆動装置である。
【００１６】
１０４はいわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッタ幕を有するシャッタ機構であり、交換レンズ２００を介して入射する光学像の露光時間の制御と遮光を行う。１０５はシャッタ機構１０４の駆動を行うシャッタ駆動部である。
【００１７】
撮像素子Ａ１０６は撮像レンズ２０２により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込む、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤのようなセンサにより形成されている。１０７は撮像素子Ａ１０６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理や、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う撮像信号処理部Ａである。１０８は撮像素子Ａ１０６や撮像信号処理部Ａ１０７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部Ａである。
【００１８】
１０９は撮像信号処理部Ａ１０７により処理された画像データ等を一時的に記憶したり、各種の調整値や全体制御・演算部１０１による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶するためのメモリ部である。１１０は記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理または記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行うための記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。記録媒体１１１は画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる着脱可能な記録媒体である。
【００１９】
１１２は撮影した静止画像や動画像等を表示する表示装置１１３を駆動する表示駆動部である。１１４は外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）であり、コンピュータ１１５のような外部機器と、画像信号や制御信号等の情報のやりとりを行う。
【００２０】
１１６は、ＡＥ信号／光源検知信号を取得するための撮像素子Ｂで、いわゆるベイヤ配列のＲ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）のカラーフィルタにより覆われたエリアセンサである。一般的にグローバル電子シャッタの機能を有するＣＣＤセンサを用いるが、読み出しの早い（読み出し時間の短い）センサであれば、ＣＭＯＳセンサを用いても良い。１１７は撮像素子Ｂ１１６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理や、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う撮像信号処理部Ｂである。１１８は撮像素子Ｂ１１６や撮像信号処理部Ｂ１１７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部Ｂである。
【００２１】
１１９はペンタプリズムで、ＱＲミラー１０２で曲げられた光線を、不図示のファインダーと撮像素子Ｂ１１６へ導く。
【００２２】
１２１は、位相差方式による焦点検出部であり、不図示であるが、ＱＲミラー１０２を透過した光線から、被写体のデフォーカス量により位相が変化する１対の画像を取得する。そして、取得した１対の画像のズレ量から被写体のデファーカス量（焦点状態）を演算し、全体制御・演算部１０１は、求めたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ２０２を移動させる。１２０は、焦点検出部１２１を駆動する焦点検出部駆動装置である。
【００２３】
次に、本実施の形態における光源の検知方法について説明する。
【００２４】
図４（ａ）は、本実施の形態における焦点検出部１２１の焦点検出領域を示し、図４（ｂ）は、ＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６における焦点検出領域に対応する領域（検知領域）を模式的に示す図である。上述したように、ＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６はベイヤ配列のＲ、Ｇ、Ｂフィルタにより覆われている。ここで、図４（ａ）の焦点検出領域Ａに対応する図４（ｂ）に示す領域Ａについて注目してみると、図４（ｃ）に示す拡大図の様に、領域Ａの形状は撮像素子Ｂ１１６上において見かけ上歪んでいる。これは図２に示すように、撮像素子Ｂ１１６がスペースの関係で光学特性のあまり良くない、やぶにらみと言われる斜め方向から被写体像を見る位置に配置されていることと、撮像素子Ｂ１１６用のレンズ特性がコストの関係で一般にあまり高くないことによる。同様に、図４（ｄ）に示すように、焦点検出領域Ｂに対応する領域Ｂも、その形状は見かけ上歪んでいる。なお、図４（ａ）に示す、上述した領域Ａ、領域Ｂ以外の領域も、その位置に応じて見かけ上歪んでいる。
【００２５】
ここで、焦点検出領域に対応する領域の見かけ上の歪みに合わせて光源検知の積分を行わないと、実際の焦点検出領域とは違った領域で光源検知の積分を行うこととなってしまう。そのために、被写体が複数の色で構成されている場合には間違った光源検知結果を出力してしまうこととなる。
【００２６】
図５は、撮像素子Ｂ１１６における図４の領域Ａの見かけ上の歪みをより詳細に示した図であり、図６は、図４の領域Ｂの見かけ上の歪みをより詳細に示した図である。
【００２７】
図４を参照して焦点検出領域に対応する撮像素子Ｂ１１６上の領域の見かけ上の歪みは説明したが、それ以外にも図５に示すように、撮像素子Ｂ１１６の配置により色毎のズレが発生する。図５は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの成分の光による領域Ａの歪みと垂直方向のズレを示している。そこで、本実施の形態においては、図５に示すように、Ｒ輝度値として領域Ｒ内にあるＲ画素の輝度値の平均値を求め、Ｇ輝度値として領域Ｇ内にあるＧ画素の輝度値の平均値を求め、Ｂ輝度値として領域Ｂ内にあるＢ画素の輝度値の平均値を求める。これによって、焦点検出領域Ａと一致した領域ＡのＲ、Ｇ、Ｂ各色の平均輝度値を求めることができる。
【００２８】
図６は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの成分の光による領域Ｂの歪みと垂直方向のズレを示している。この場合も、Ｒ輝度値として領域Ｒ内にあるＲ画素の輝度値の平均を求め、Ｇ輝度値として領域Ｇ内にあるＧ画素の輝度値の平均を求め、Ｂ輝度値として領域Ｂ内にあるＢ画素の輝度値の平均を求める。これによって、焦点検出領域Ｂと一致した領域ＢのＲ、Ｇ、Ｂ各色の平均輝度値を求めることができる。なお、図５、図６に示す例において、領域に半分程度かかっている画素に関しては、その領域にかかっている割合に応じて補正を行う必要がある。
【００２９】
図５及び図６では、焦点検出領域Ａ、Ｂにそれぞれ対応する領域Ａ、Ｂの形状の見かけ上の歪みと色毎の位置のズレに対して一例を示したが、歪みの形状やズレは、この例に限られるものではないことは言うまでもない。例えば、撮像レンズ２０２の特性が変わればそれに応じて変化する。そのため、撮像レンズ２０２の種類（望遠レンズ、標準レンズ、広角レンズ、ズームレンズ等）によって変える必要がある。また、ズームレンズでは、撮影される時の焦点距離やレンズのＰＯ値（射出瞳の距離）で変える必要がある。これらの形状に関する情報は、予めメモリ部１０９に記録しておき、条件が変わる毎に、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の輝度値の平均を算出する領域を変更する。
【００３０】
ここで求めたＲ、Ｇ、Ｂ各色の平均輝度値の比率と、その焦点検出領域の周辺でのＲ、Ｇ、Ｂ各色の輝度値の比率とを計算して、比率が似ていればミックス光ではないと判定し、比率が違っていた場合には複数の光源光が合わさったミックス光であると判定する。ミックス光の場合には、細かい手ブレによる位置ズレにより光源検知を失敗する可能性があるので、この場合には撮像素子Ｂ１１６の蓄積時間を長くして手ブレの影響を緩和させる必要がある。
【００３１】
図７は撮像素子Ｂ１１６の分光感度を示す図である。図７において、図５及び図６を参照して説明したようにして求めたＲ、Ｇ、Ｂ各色の平均輝度は、分光感度のＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応させることで、各波長域における輝度の強さを求めることができる。
【００３２】
また、図８は、白熱灯、自然光、蛍光灯のスペクトルを示す図である。ここで、δを
δ ＝ Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
【００３３】
とすると、図８から分かるように、白熱灯の場合は、Ｒの比率が高いのでδは高い値を示す。また、蛍光灯の場合には、Ｒがほとんど無いので、δは低い値を示す。そして、その間が自然光となる。
図９は、これをまとめたものであり、δと光源の種類、そして焦点検出部１２１により公知の位相差方法を用いて検出されたデフォーカス量やフォーカスレンズの駆動量などの焦点調節量に対する補正値との関係を示す図である。δが所定値Ａよりも大きい時には白熱灯として焦点調節量に対する補正値を０として補正は行わない。また、δが所定値Ａ以下でＢよりも大きい時には自然光として補正値をαとして補正を行い、δが所定値Ｂ以下の時には蛍光灯として補正値をβとして補正を行う。ここで、例えば、デフォーカス量で補正値を持っている場合には、焦点検出部１２１により位相差方式で検出されたデフォーカス量に補正値としてのデフォーカス量を加算することになる。
【００３４】
次に、図３のフローチャートを参照して、本実施の形態における撮影処理について説明する。
【００３５】
まず、撮影動作を開始すると（Ｓ１０１）、不図示のシャッタボタンの途中操作によりシャッタスイッチＳＷ１がオンするのを待つ（Ｓ１０２）。ＳＷ１がオンすると、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、自動選択、任意点選択等、ユーザーが設定したＡＦモードに応じて焦点検出領域（図４（ａ）に示すような複数の焦点検出領域の内、どの焦点検出領域を選択するか）を決定する。
【００３６】
そして、撮像素子Ｂ１１６、撮像信号処理部Ｂ１１７、タイミング発生部Ｂ１１８を駆動して、ＡＥ／光源検知用の画像を取得する（Ｓ１０４）。Ｓ１０５では取得したＡＥ／光源検知用の画像の輝度信号に基づいて、公知の方法によりシャッタスピード、絞り値、センサゲイン等を算出する。
【００３７】
次に、ＡＥ／光源検知用に取得された画像に対し、Ｓ１０３で選択された焦点検出領域に対応する領域に対して、歪み補正及び収差補正を含む領域補正を行う（Ｓ１０６）。ここでは、焦点検出領域と撮像素子Ｂ１１６における光源検知の検出領域とが一致するように、図４〜図６を参照して説明したようにして領域補正を行う。Ｓ１０７ではＳ１０６で補正された撮像素子Ｂ１１６における領域について光源の種類の検知を行い、その検知結果に基づいて、図９を参照して上述したようにして焦点状態の検出結果を補正する補正値を求める。
【００３８】
Ｓ１０８では、焦点検出部１２１の出力信号に基づいて、撮像レンズ２０２の駆動量を算出する。そしてＳ１０９において、Ｓ１０８で求められた撮像レンズ２０２の駆動量に対して、Ｓ１０７で求めた補正値を加味して、最終的な撮像レンズ２０２の駆動量を算出する（焦点補正）。こうして算出した駆動量に基づいて撮像レンズ２０２の焦点調節駆動を行う。
【００３９】
次に、Ｓ１１０でＳＷ１を確認し、オンしていなかったらＳ１０２の待機状態に戻り、オンしていたらＳ１１１に進む。Ｓ１１１では、不図示のシャッタボタンの操作完了によりオンするＳＷ２を確認し、オンしていなかったらＳ１１０に戻ってＳＷ１の確認を繰り返し、ＳＷ２がオンしていたらＳ１１２に進む。
【００４０】
Ｓ１１２では、Ｓ１０５のＡＥ演算で求められた絞り値に応じて絞り機構２０４の絞り込み動作を行う。そしてＳ１１３でＱＲミラー１０２のミラーアップを行い、ファインダー、ＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６等に導いていた被写体像の光線を、撮像素子Ａ１０６へ導くようにする。
【００４１】
Ｓ１１４で撮像素子Ａ１０６、撮像信号処理部Ａ１０７、タイミング発生部Ａ１０８を駆動して撮像を開始する。更にＳ１１５で撮像素子Ａ１０６に被写体像からの光線が当たるように、シャッタ機構１０４の先幕を走行させ、Ｓ１１６でＳ１０５のＡＥ演算で求められた露光量となるように時間を測定する。所定の電荷蓄積時間経過後、Ｓ１１７でシャッタ機構１０４の後幕を走行させ、撮像素子Ａ１０６の露光を停止する。
【００４２】
Ｓ１１８で撮像素子Ａ１０６から画像信号を読み出し、メモリに記録してから、撮像素子Ａ１０６、タイミング発生部Ａ１０８の駆動を停止する。Ｓ１１９でＱＲミラー１０２をミラーダウンし、ファインダー、ＡＥ用の撮像素子Ｂ１１６等に被写体像の光線を導くようにし、Ｓ１２０で撮影のため絞り込んでいた絞りを開放にする。
【００４３】
Ｓ１２１で撮像素子Ａ１０６から読み出した画像信号に対して、撮像信号処理部Ａ１０７で現像等の処理を行い、画像データを生成する。生成された画像データはメモリ部１０９に記録される。そして、撮像信号処理部Ａ１０７の駆動を停止する。
【００４４】
生成された画像データに基づく画像を表示装置１１３に表示して、撮影者が撮影画像を確認できるようにする（Ｓ１２２）。また、生成された画像データを外部の記録媒体１１１に記録し（Ｓ１２３）、一連の撮影動作が終了する（Ｓ１２４）。
【００４５】
この様に、焦点検出領域に対応する領域毎に、平均輝度値を求める領域の補正を行い、光源の種類を検知して位相差ＡＦによる焦点調節量の補正を行うことにより、焦点調節の精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、カメラ本体１００と交換レンズ２００とから成るデジタル一眼レフカメラを例にとって説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、レンズがカメラ本体と一体化したカメラであっても良く、一般的に、ＡＥ処理とＡＦ処理とを別の構成により行う撮像装置に適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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