(57)【要約】【課題】固体撮像素子にて焦点検知可能な撮像装置において、縞模様などの焦点検知し難い被写体の撮影時においても、撮像装置が容易に合焦できるようになる。【解決手段】画素中に２つの受光部を有し、焦点検知可能な撮像素子と、前記撮像素子にて取得した画像を表示する画像表示部と、移動量を検知する移動量検知手段を有し、非合焦状態であることが検知された場合に、前記画像表示部にガイド表示することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素（３１）中に２つの受光部（３３Ａ、３３Ｂ）を有し、焦点検知可能な撮像素子（２０４）と、前記撮像素子（２０４）にて取得した画像を表示する画像表示部（１５）を有し、非合焦状態であることが検知された場合に、前記画像表示部（１５）にガイド表示することを特徴とする撮像装置（１）。
【請求項２】
移動量検知手段（２０９）により、移動が検知される前の画角情報を記憶する記憶部（２０３）と、前記画像表示部（１５）に前記画角情報の表示を、前記移動量検知手段（２０７）により検知された移動量に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置（１）。
【請求項３】
前記移動量検知手段（２０９）により、移動が検知される前の傾き角を記憶する記憶部（２０３）と、移動後の傾き角を比較し、その差が所定量を超えた場合に、フォーカスモードを変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に固体撮像素子にて、焦点検知可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置において、撮像に用いる固体撮像素子を焦点検知用に兼用しているものがある。
【０００３】
特許文献１には、２つの対を成す受光部に対してマイクロレンズを設けるように配列し、このマイクロレンズによって、受光部を撮像光学系の瞳に投影することで、瞳を分割する。所謂、位相差検知方式の焦点検知装置を組み込んだ撮像装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、測距不能であった場合に、自動的にマクロ撮影モードに移行する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４１０８０４号明細書
【特許文献２】特開２０１１−９５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、２つの対をなす受光部が、水平に並んでいるため、横縞模様など、水平方向のコントラストしかない被写体の場合、２つの対をなす受光部で位相差の検知が難しく、合焦できないという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術のように、測距不能な場合にマクロ撮影モードに移行して、測距領域を変更しても、水平方向のコントラストしかない被写体に対しては、２つの対をなす受光部で位相差が検知できるようにはならないため、合焦できない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、撮像に用いる固体撮像素子を焦点検知用に兼用する撮像装置にて、縞模様などの焦点検知し難い被写体の撮影時においても、合焦することを可能にした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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置１は、画素３１中に２つの受光部３３Ａ、３３Ｂを有し、焦点検知可能な撮像素子２０４と、前記撮像素子２０４にて取得した画像を表示する画像表示部１５を有し、非合焦状態であることが検知された場合に、前記画像表示部１５にガイド表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固体撮像素子にて焦点検知可能な撮像装置において、縞模様などの合焦し難い被写体の撮影時においても、ユーザーに撮像装置の移動を促すガイド表示を行うことで、撮像装置のオートフォーカスによる合焦が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の撮像装置の外観の一例を示す図である。
【図２】本発明の本実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の本実施形態の撮像素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の位相差検知方式の概要を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１の合焦動作とユーザー補助の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例２の動作一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本実施形態における撮像装置１の外観を模式的に示す図である。
【００１４】
図１（Ａ）は撮像装置１の上面図であり、撮像装置１の上面には、撮像開始のスイッチとしてのレリーズスイッチ１１と、撮像装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ１２が配置されている。
【００１５】
図１（Ｂ）は撮像装置１の正面図であり、撮像装置の正面には、被写体像を捉え、後述の撮像素子２０４まで導く撮影レンズ１３がある。
【００１６】
図１（Ｃ）は撮像装置１の背面図であり、撮像装置を背面には、ユーザーが操作することで、撮像装置１の各種設定や、マニュアルフォーカス時のレンズ駆動ができる、操作ボタン１４がある。操作ボタン１４は、各種選択、決定操作がし易いように、公知の十字キーを用いている。また、撮像中の被写体像の表示、撮像した画像の再生、各種警告を表示するための画像表示部１５が配置されている。
【００１７】
図２は本発明の実施形態に係る撮像装置１の主要な構成を示すブロック図である。なお、前述の図面と共通する部分は同じ記号で示している。
【００１８】
システム制御基板２０１には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２０２が装着されている。ＣＰＵ２０２は、撮像装置１の全体の動作制御を行うものであり、各要素に対して様々な処理や指示を実行する。
【００１９】
システム制御基板２０１には、レリーズスイッチ１１、電源スイッチ１２、操作ボタン１４、画像表示部１５、メモリ２０３、撮像素子２０４、シャッタ制御部２０７、レンズ制御部２０８、移動量検知部２０９、電源２１０、外部メモリスロット２１１が接続されている。
【００２０】
メモリ２０３は、撮像装置１の撮像動作に関する情報が記録されている。
【００２１】
撮像素子２０４は、シャッタ２０５が退避したときに、光軸２０６に沿った光が届く位置に設けられ、撮影レンズ１３が結像した像を電気信号に変換する撮像デバイスであるＣＭＯＳが用いられる。
【００２２】
撮像素子２０４は、位相差検知が可能な撮像素子である。撮像素子２０４の詳細については後述の図３を用いて説明する。また、撮像素子２０４での位相差検知方法については後述図４を用いて説明する。
【００２３】
シャッタ制御部２０７は、ＣＰＵ２０２の露出制御指示に基づいて、撮影レンズ１３と撮像素子２０４との間に設けられたシャッタ２０５の開閉動作制御を行う。シャッタ２０５は、公知のフォーカルプレーンシャッターである。
【００２４】
撮影レンズ１３は、被写体像光を撮像素子２０４の撮像面に結像させる光学系であり、この光学系の焦点位置を調節するためのフォーカスレンズを含む複数のレンズ群を備えている。ここで光軸２０６は、光学系の中心を示す。
【００２５】
レンズ制御部２０８は、ＣＰＵ２０２の合焦動作指示および露出制御指示に基づいて、撮影レンズ１３内の不図示の合焦レンズと可動絞りの駆動を行う。
【００２６】
移動量検知部２０９は、３軸の加速度センサと３軸のジャイロセンサによって構成されており撮像装置１の加速度や角度の検知し、その情報をＣＰＵ２０２に転送し、演算処理を行うことで、撮像装置１の移動量の検知が可能となる。
【００２７】
電源２１０は、ＣＰＵ２０２やカメラ内の回路各部に電力の供給を行い、ユーザーが電源スイッチ１２を操作することによって、各部への電力供給の開始・終了される。
【００２８】
外部メモリスロット２１１は、撮影した画像を保存可能な外部メモリ２１２を収納し、ＣＰＵ２０２にて生成した画像を外部メモリ２１２に転送するための電気接点を有している。
【００２９】
レリーズスイッチ１１は二段階押しが可能なスイッチとなっており、第１ストローク（半押し）でスイッチＳ１がオンし、第２ストローク（全押し）にてスイッチＳ２がオンする。
【００３０】
レリーズスイッチ１１が半押しされてＳ１がオンになると、ＣＰＵ２０２は撮像素子２０４を駆動して、位相差検知および測光動作を行う。得られた位相差検知情報と測光情報はＣＰＵ２０２に出力され、ＣＰＵ２０２にて合焦条件および露出条件の演算を行う。ＣＰＵ２０２は得られた合焦条件および露出条件を、レンズ制御部２０８に送り、レンズ制御部２０８は合焦条件および露出条件に基づいて、撮影レンズ１３内の不図示の合焦レンズと可動絞りの駆動を行う。
【００３１】
また、レリーズスイッチ１１が全押しされてＳ２がオンになると、シャッタ２０５と撮像素子２０４を駆動して撮像動作を行う。
【００３２】
撮像動作が開始されると撮像素子２０４は入射された光を光電子変換により、電気信号に変換した後、ＣＰＵ２０２に出力する。ＣＰＵ２０２に出力された電気信号はＪＰＥＧなどの画像変換処理を経て、外部メモリスロット２１１に挿入された外部メモリ２１２に画像データとして記録される。
【００３３】
図３は本実施形態の撮像素子２０４の構成を示す。
【００３４】
撮像素子２０４は、特許文献  特開２００１−２５０９３１号公報の撮像素子のように、１画素中に２つの受光部を有し、位相差検知方式による焦点検知動作が可能な撮像素子である。
【００３５】
撮像素子２０４の上には、格子状に画素３１が配置されている。すべての画素３１は、マイクロレンズ３２、受光領域３３Ａ、３３Ｂ、領域３４が設けられている。
【００３６】
領域３４は転送スイッチ、リセット手段、読み出し手段、選択手段、拡散領域を含んでいる。また、図３の下部は画素の断面図であり、同じ部位には同じ番号が付されている。
【００３７】
撮像素子２０４上の画素３１内では２つの対を成す受光部３３Ａと３３Ｂが水平、つまり撮像素子２０４の長手方向に対して平行に並んでいる。
【００３８】
図４は本実施形態の撮像素子２０４での、位相差検知方式による焦点検知方法の模式図である。
【００３９】
受光部３３Ａ、３３Ｂは、撮像レンズ４１を通過した光束から、異なる２つの像を生成する。受光部３３Ａからは像４Ａ、受光部３３Ｂからは像４Ｂが出力される。
【００４０】
図４（Ａ）のように合焦状態の場合、像４Ａと像４Ｂの間隔は、適正となるが、図４（Ｂ）のように前ピンの場合、２つの像の間隔は、互いに遠ざかり、逆に図４（Ｃ）のように後ピンの場合、２つの像の間隔は互いに近づく。すなわち受光部３３Ａと３３Ｂから出力された像を比較して、相関演算を行うことで、合焦位置からのずれ、すなわち、デフォーカス量を評価することが可能である。このデフォーカス量を検知し、その情報を基に焦点検知を行うことで、撮像素子２０４は位相差検知による焦点検知が可能である。
【００４１】
図５は本発明の撮像装置１の合焦動作とユーザー補助の一例を表した模式図である。
【００４２】
本発明の実施例に係る撮像装置１の撮像装置２０４では、位相差検知を行う受光部３３Ａと３３Ｂは、撮像素子２０４の長手方向に対して、水平方向にのみ並んでいる。そのため、図５（Ａ）のように、横縞模様のように水平方向にのみコントラスト有する被写体に対して位相差検知を行うと、像４Ａおよび像４Ｂのピーク検出が困難となり、デフォーカス量の算出が不可能となる。このような状況を回避するために、図５（Ａ）のように、画像表示部１６に、撮像装置１を傾ける旨の警告を表示し、図５（Ｂ）のようにユーザーに撮像装置１を傾けさせる。
【００４３】
その結果、図５（Ｃ）のように、画素３１間にコントラスト差を生じさせ、像４Ａおよび像４Ｂのピーク検出がし易い状態にすることで、デフォーカス量の算出が可能となる。
【００４４】
以下、図６を用いて、本発明の第一の実施例による、撮像装置１の合焦動作とユーザー補助のフローについて説明する。
【００４５】
ユーザーによって、レリーズスイッチ１１が半押しされてＳ１がオンになると（ステップＳ６０１）、撮像素子２０４を駆動して、像４Ａおよび像４Ｂを取得し、焦点検知のための相関演算を開始する（ステップＳ６０２）。続いて相関演算結果を用いて、デフォーカス量の算出が可能かの判定を行う（ステップＳ６０３）。
【００４６】
図５（Ａ）のように、被写体５１は縞模様の被写体であると、水平方向にしかコントラストが無いため像４Ａおよび像４Ｂのピークの検出が困難であり、デフォーカス量の算出が不可能となる。そのため、デフォーカス量が算出できない場合、被写体は縞模様の被写体であると判断する。
【００４７】
ステップＳ６０３にてデフォーカス量が算出不可であると判定した場合、移動量検知部２０９にて現在の撮像装置１の角度検知を行い、撮像装置１を傾ける前の画角としてメモリ２０３に記録する。（ステップＳ６０７）。
【００４８】
続いて、図５（Ａ）のように、画像表示部１５に撮像装置１を傾ける警告を表示する（ステップＳ６０８）。
【００４９】
ステップＳ６０８の警告表示後、移動量検知部２０９により撮像装置１の傾き角度変化が検知されたら（ステップＳ６０９）、図５（Ｂ）のように、元の画角を示すガイド５２を表示する（ステップＳ６１０）。ガイド５２の役割は、合焦後ユーザーが撮像装置１を元の画角に合わせやすくするためのガイドであり、ガイド５２の表示は図５（Ｂ）のように撮像装置１の傾きに応じて、その表示を随時傾けて表示する。撮像装置１を傾けることにより図５（Ｃ）のように、画素３１間にコントラスト差が生じるため、像４Ａおよび像４Ｂにピークが検出され、デフォーカス量の算出が可能となる。
【００５０】
ステップＳ６０９の撮像装置１の角度変化の検知後、再度、撮像素子２０４にて相関演算を行う（ステップＳ６１１）。相関演算の結果、デフォーカス量の算出が可能と判断された場合（ステップＳ６１２）、ユーザーが撮像装置１をこれ以上傾けないように、ステップＳ６０８にて表示した、撮像装置１を傾ける警告を消去する（ステップＳ６１３）。その後、レンズ駆動を行い（ステップＳ６１４）、合焦が確認されたら（ステップＳ６１４）、画像表示部１５に、合焦マークの表示（ステップＳ６１６）と、撮像装置１を元の画角に戻す警告を表示する（ステップＳ６１７）。
【００５１】
移動量検知部２０９にて、撮像装置１の移動量検知し、合焦動作前の元の画角に戻っていることを検知したら（ステップＳ６１８）、ステップＳ６１７にて表示した、画角を戻す警告を消去する（Ｓ５１９）。
【００５２】
ステップＳ６１９の警告消去後、ユーザーによって、レリーズボタンの全押しがされたら（ステップＳ６０６）撮像処理を行う（終了）。
【実施例２】
【００５３】
図７は本発明の実施例２の動作一例を示す図である。
【００５４】
実施例１においては、本発明の撮像装置１にて横縞模様の被写体に対して、合焦動作を行うための動作について説明した。
【００５５】
一方で、図７のように、被写体７１が縞模様の被写体ではなく、低コントラストの被写体の場合、撮像装置１を傾けても画素３１間にコントラスト差が無く、像４Ａおよび像４Ｂにピークの検出がされないため、デフォーカス量の算出は不可能である。
【００５６】
したがって、低コントラストの被写体については、撮像装置１のオートフォーカスによる合焦動作が困難であるため、ユーザー自身が焦点を合わせる、マニュアルフォーカスモードへの移行を促す必要がある。
【００５７】
以下、図８を用いて、本発明の第２の実施例による、撮像装置１のユーザー補助のフローについて説明する。なお、撮像装置１の構成は、実施例１と同様である。
【００５８】
ユーザーによって、レリーズスイッチ１１が半押しされてＳ１がオンになると（ステップＳ８０１）、撮像素子２０４を駆動して、像４Ａおよび像４Ｂを取得し、焦点検知のための相関演算を開始する（ステップＳ８０２）。続いて相関演算結果を用いて、デフォーカス量の算出が可能かの判定を行う（ステップＳ８０３）。
【００５９】
実施例２においても、ステップＳ８０３でデフォーカス量が算出不可であると判断された場合には、被写体は縞模様であると判断する。続いて移動量検知部２０９にて現在の撮像装置１の角度検知を行い、撮像装置１を傾ける前の画角としてメモリ２０３に記録する（ステップＳ８０７）。
【００６０】
次に、画像表示部１５に撮像装置１を傾ける警告を表示し（ステップＳ８０８）、移動量検知部２０９により撮像装置１の傾き角度変化が検知されたら（ステップＳ８０９）、元の画角を示すガイド５２を表示する（ステップＳ８１０）。
【００６１】
ステップＳ８１０の後、再度、撮像素子２０４にて相関演算を行う（ステップＳ８１１）。このとき、デフォーカス量が算出不可と判断された場合（ステップＳ８１２）、撮像装置１の現在の傾き角度と元の画角の角度を比較する（ステップＳ８２０）。
【００６２】
ステップＳ８２０で比較した角度差が、所定量以上である場合、撮像装置１を傾けても被写体７１のように、低コントラストの被写体であるため、デフォーカス量が算出不可であると判断する（ステップＳ８２１）。
【００６３】
ステップＳ８２１にて被写体が低コントラストと判断した後は、画像表示部１５の撮像装置１を傾ける警告を消去し、元の画角に戻す警告表示をする（ステップＳ８２２）。
【００６４】
撮像装置１が元の画角に戻ったことを検知した後（ステップＳ８２３）、画像表示部１５の元の画角に戻す警告の消去する（ステップＳ８２４）。続いて、画像表示部１５に低コントラスト被写体を撮影している警告、および、マニュアルフォーカスモードに移行する旨を表示する（ステップＳ８２５）。その後、マニュアルフォーカスモードに移行する（終了）。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  撮像装置、１５  画像表示部、２０４  撮像素子、３１  画素、
３２  マイクロレンズ、３３Ａ  受光領域Ａ、３３Ｂ  受光領域Ｂ、５１  被写体、
５２  画角ガイド
【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】
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