(57)【要約】【課題】ハーフミラー構成で撮像面ＡＦができる一眼レフにおいて、ミラーアップ後にＡＦを行うことなく撮影し、レリーズタイムラグを短縮したい。【解決手段】撮像光学系と、撮像光学系からの像を結ぶマットスクリーンと、ファインダー手段と、撮像光学系からの像を結ぶ撮像素子と、撮像素子に含まれる焦点検出手段と、ハーフミラーからなる撮像装置において、前記焦点検出手段がミラーダウン状態で焦点検出する際に、ミラーアップ位置で先述の撮像素子に焦点が合うように、ハーフミラーの厚さ分の焦点オフセット量を持たせた測距を行うことを特徴とする。【選択図】図９
2017021175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象となる光線を撮像装置内に導く撮像光学系（１０）と、
前記撮像光学系からの像を結ぶフォーカシングマットスクリーン（２５０）と、ファインダー光学系（２５６）からなるファインダー手段と、
前記撮像光学系からの像を結ぶ撮像素子（２０１）と、
前記撮像素子に位相差検出画素を持つことによって焦点検出を実現する焦点検出手段と、
前記撮像光学系からの像を一定割合の光量をそれぞれ反射・透過でき、ミラーアップ位置とミラーダウン位置を移動することができるハーフミラー（２５２）
からなる撮像装置において、
前記ハーフミラーが、ミラーダウン位置であれば前記撮像光学系からの像の一部を反射し前記フォーカシングマットスクリーンへ像を結ぶとともに、前記撮像光学系からの像の一部を透過し前記撮像素子へ像を結び、
前記ハーフミラーが、ミラーアップ位置であれば前記撮像光学系からの像を前記撮像素子へ像を結ぶように配置し、
前記焦点検出手段が前記ハーフミラーが前記ミラーダウン位置で焦点検出する際に、ミラーアップ位置で前記撮像素子に焦点が合うように、ハーフミラーの厚さに依存する焦点オフセット量を持たせた測距を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子に結んだ像を表示することのできる画像表示手段と、
ミラーダウン位置で前記画像表示手段に前記撮像光学系からの像を表示するライブビュー撮影状態と、
ミラーダウン位置で前記画像表示手段は表示せず、光学ファインダー手段を用いて像を確認する、ファインダー撮影状態を持ち
ライブビュー撮影状態であったら、前記焦点検出手段は前記焦点オフセット量を持たず測距をし、
ファインダー撮影状態であったら、前記焦点検出手段は前記焦点オフセットを持って測距する、この少なくとも２つを切り替え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】
前記ライブビュー撮影状態とは主に静止画を撮影するためのモードであ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】
前記ライブビュー撮影状態とは主に動画を撮影するためのモードであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記ハーフミラーが前記ミラーダウン位置のときの、前記撮像光学系から前記フォーカシングマットスクリーンまでの光学距離と、
前記ハーフミラーが前記ミラーアップ位置のときの、前記撮像光学系から前記撮像素子までの光学距離が、等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフミラー構成で撮像面位相差ＡＦによる焦点調節機構を持つ撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラにはレフレックスの名の通りクイックリターンミラーという可動式のミラーを内蔵している。
【０００３】
レンズ光学系からの被写体像の光束をクイックリターンミラーで反射しフォーカシングマットスクリーンに投影し、その像を反対側からファインダー光学系を通して撮影者が被写体を観察することができる。
【０００４】
またクイックリターンミラーをミラーアップ位置という位置に跳ね上げることによって、レンズ光学系からの光速を反射しない位置に移動し、直接撮像素子に像を投影することによって撮影することができる。
【０００５】
光学ファインダーと撮像素子をそのミラーで切り替えられる構造になっている。このミラーをハーフミラーにすることによって光学ファインダーと撮像素子同時に光線が届き、光学ファインダーで観察しながらそのまま撮影ができるようになる。
【０００６】
しかし、このハーフミラーには厚さがあるため、ミラーの有無により撮像素子に届く光路長が変わり、ミラー有の状態でオートフォーカス(以下ＡＦ)を行い合焦しても、ミラーをアップ位置に移動すると焦点がずれ、シャープな画像が得られない。
【０００７】
そのため、特許文献１では、ミラーアップ後にレンズを駆動することによって焦点を合わせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１６２４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この構成の場合、シャッターボタンを押下した後から実際に像が撮影されるまでに、レンズ駆動の時間が必要になる。一眼レフ利用者には積極的に撮影を行うハイアマチュアやプロの利用者の比率が多く、レリーズタイムラグを短縮することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための、本発明に係る第１の発明は、
撮影対象となる光線を撮像装置内に導く撮像光学系（１０）と、
前記撮像光学系からの像を結ぶフォーカシングマットスクリーン（２５０）と、ファインダー光学系（２５６）からなるファインダー手段と、
前記撮像光学系からの像を結ぶ撮像素子（２０１）と、
前記撮像素子に位相差検出画素を持つことによって焦点検出を実現する焦点検出手段と、
前記撮像光学系からの像を一定割合の光量をそれぞれ反射・透過でき、ミラーアップ位置とミラーダウン位置を移動することができるハーフミラー（２５２）
からなる撮像装置において、
前記ハーフミラーが、ミラーダウン位置であれば前記撮像光学系からの像を反射し前記フォーカシングマットスクリーンへ像を結び、前記撮像光学系からの像を透過し前記撮像素子へ像を結ぶ。
前記ハーフミラーが、ミラーアップ位置であれば前記撮像光学系からの像を反射せず直接前記撮像光学系からの像を透過し前記撮像素子へ像を結ぶ。
前記焦点検出手段がミラーダウン状態で焦点検出する際に、ミラーアップ位置で先述の撮像素子に焦点が合うように、ハーフミラーの厚さ分の焦点オフセット量を持たせた測距を行うこと、
を特徴とする撮像装置である。
【００１１】
本発明に係る第２の発明は、第１の発明において、
前記撮像素子に結んだ像を表示することのできる画像表示手段と、
ミラーダウン位置で前記画像表示手段に前記撮像光学系からの像を表示するライブビュー撮影状態と、
ミラーダウン位置で前記画像表示手段は表示せず、光学ファインダー手段を用いて像を確認する、ファインダー撮影状態を持ち
ライブビュー撮影状態であったら、前記焦点検出手段は前記焦点オフセット量を持たず測距をし、
ファインダー撮影状態であったら、前記焦点検出手段は前記焦点オフセット量を持って測距する、この少なくとも２つを切り替えることを特徴とする、撮像装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る撮像装置によれば、ハーフミラー構成で撮像面ＡＦができる一眼レフにおいて、ミラーアップ後にＡＦを行うことなく撮影することができる。シャッターボタンを押下してからＡＦ行わず撮影できることによって、レリーズタイムラグを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明におけるカメラ及びレンズの構成を示すブロック図
【図２】本発明における撮像面位相差方式の画素構成を示す図
【図３】本発明における撮像処理を示すフローチャート
【図４】本発明における静止画撮像処理を示すフローチャート
【図５】本発明における動画撮影処理を示すフローチャート
【図６】本発明における焦点検出処理を示すフローチャート
【図７】本発明における焦点検出位置を示す図
【図８】本発明における測距位置の表示例を示す図
【図９】本発明におけるミラーや撮像素子の構成を示す図
【図１０】ライブビュー静止画撮影処理についてのフローチャート
【図１１】本発明における測距領域を示す図
【図１２】本発明における測距領域から得られる像信号を示す図
【図１３】本発明における相関量などのグラフを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
［第一の実施形態］
図１は本発明の第一の実施の形態におけるレンズ及びカメラ本体からなるレンズ交換式カメラの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態はレンズ１０及びカメラ２０から構成されており、レンズ全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、カメラ全体の動作を統括するカメラ制御部２１２が情報を通信している。
【００１６】
まず、レンズ１０の構成について説明する。レンズ１０は、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３、絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５、レンズ制御１０６、レンズ操作部１０７を備えている。１０１から１０３は撮影光学系であり、１０１は固定されている第１群レンズ、１０２は絞り、１０３はフォーカスレンズを表している。絞り１０２は、絞り制御部１０４によって駆動され、後述する撮像素子２０１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３はフォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、後述する撮像素子２０１に結像する焦点の調節を行う。
【００１７】
絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５はレンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口量や、フォーカスレンズ１０３の位置を決定する。レンズ操作部１０７によってユーザの操作があった場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部１０６は、後述するカメラ制御部２１２から受信した制御命令・制御情報に応じて絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５の制御を行い、また、レンズ制御情報をカメラ制御部２１２に送信する。
【００１８】
次に、カメラ２０の構成について説明する。カメラ２０はレンズ１０の撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得できるように構成されている。レンズ１０側の撮像光学系を通ってきた光束は回動可能なクイックリターンミラー２５２に導かれる。クイックリターンミラー２５２は全面ハーフミラーになっており、前期クイックリターンミラー２５２がダウン（図１に図示の下側に降りた状態）した際に一部の光束が透過する。そしてこの透過した光束は、フィルタ２５９、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２５８を介して撮像素子としてのＣＭＯＳ等に代表される撮像手段である撮像素子２０１に結像する。
【００１９】
図８（ｂ）は撮像素子２０１に結んだ像を表示部２０６に表示した例であり、後述する動画撮影やライブビュー撮影のさいにこの表示を見ながらアングルを決め撮影を行う。
【００２０】
一方、クイックリターンミラー２５２で反射された撮影光束は、マットスクリーン２５０に像を結び、それを上側からペンタプリズム２５１、接眼レンズ２５６を介して撮影者の目に至る。図８（ａ）は接眼レンズ２５６を通してマットスクリーンに結んだ像の見え方の例であり、この像を見ながら同様に撮影を行う。これらレンズ１０、撮像素子２０１、マットスクリーン２５０、クイックリターンミラー２５２の位置関係の詳細は図9をもちいて後述する。
【００２１】
また、クイックリターンミラー２５２がアップ（不図示だがペンタプリズム２５１側に矢印のように上昇）した際には、前記レンズ１０からの光束は、フィルタ２５９、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２５８を介して撮像素子２０１に結像する。上記フィルタ２５９は２つの機能を有しているもので、１つは赤外線や紫外線などをカットし可視光線のみを撮像素子２０１へ導く機能であり、もう１つは光学ローパスフィルタとしての機能である。また、フォーカルプレーンシャッタ２５８は、先幕及び後幕を有して成るもので、レンズ１０からの光束を透過、遮断を制御する遮光手段である。
【００２２】
レンズ側の撮影光学系を通ってきた前記光束は撮像素子２０１の受光面上に結像し、フォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部２１２の指令に従ってタイミングジェネレータ２１５から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子２０１から順次読み出される。
【００２３】
撮像素子２０１は、撮像面位相差ＡＦを行うために、一つの画素に２つのフォトダイオードを保持している（図２）。光束をマイクロレンズで分離し、この２つのフォトダイオードで結像することで、撮像用とＡＦ用の２つの信号が取り出せるようになっている。２つのフォトダイオードの信号を加算した信号（Ａ＋Ｂ）が撮像信号であり、個々のフォトダイオードの信号（Ａ、Ｂ）がＡＦ用の２つの像信号になっている。ＡＦ用信号を基に、後述するＡＦ信号処理部２０４で２つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種信頼性情報を算出する。
【００２４】
撮像素子２０１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２は撮像信号を画像入力コントローラ２０３に出力する。
【００２５】
画像入力コントローラ２０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ２０２から出力された撮像信号をＳＤＲＡＭ２０９に格納する、またＡＦ用信号をＡＦ信号処理部２０４に出力する。
【００２６】
ＳＤＲＡＭ２０９に格納した画像信号は、バス２１を介して、表示制御部２０５によって表示部２０６に表示される。また、撮像信号の記録を行うモードの時には、記録媒体制御部２０７によって記録媒体２０８に記録される。また、バス２１を介して接続されたＲＯＭ２１０には、カメラ制御部２１２が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されており、フラッシュＲＯＭ２１１には、ユーザ設定情報等のカメラ２０の動作に関する各種設定情報等が格納されている。
【００２７】
ＡＦ信号処理部２０４はＡＦ用信号を画素加算、相関演算を行い、像ずれ量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。算出した像ずれ量と、信頼性情報をカメラ制御部２１２へ出力する。また、カメラ制御部２１２は、取得した像ずれ量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をＡＦ信号処理部２０４に通知する。例えば、像ずれ量が大きい場合に相関演算を行う領域を広く設定したり、コントラスト情報に応じてバンドパスフィルタの種類を変更したりする。相関演算の詳細については、図６と図１１から図１３を用いて後述する。
【００２８】
なお、本実施形態は撮像信号及びＡＦ用像信号の２つの計３つの信号を撮像素子２０１から取り出しているが、このような方法に限定されない。撮像素子２０１の負荷を考慮し、例えば撮像信号とＡＦ用像信号一つの計２つを取り出し、画像入力コントローラ２０３内で撮像信号とＡＦ用信号の差分を取ることでもう一つのＡＦ用像信号を生成するような制御にしても良い。
【００２９】
カメラ制御部２１２は、カメラ２０内全体と情報をやり取りして制御を行う。カメラ２０内の処理だけでなく、カメラ操作部２１４からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、静止画／動画記録の開始、ＡＦ制御の開始、記録映像の確認等の、ユーザが操作したさまざまなカメラ機能を実行する。また、先述したようにレンズ１０内のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、レンズの制御命令・制御情報を送り、またレンズ内の情報を取得する。
【００３０】
図７はカメラ２０の画面内の測距位置を示す図である。図７は撮像素子２０１の中での撮像面位相差ＡＦ機能を用いて測距できる測距点の場所である。７１０は撮像素子２０１の中で撮像できる画素部分を示している。７１１は撮像素子２０１の中での撮像面位相差ＡＦ機能を用いて測距できる測距位置を示す枠の1つである。本実施例では測距できる枠を利便性から３１枠持つこととしている。撮像素子で撮影された画像は動画モードで表示部２０６に表示される。その際に測距位置を表示する場合はこれらの枠も表示部２０６に表示される。
【００３１】
図８はファインダーと液晶表示での測距位置の表示例である。図８（ａ）は接眼レンズ２５６を通して見える像全体を示す。８０１は被写体に合焦した時の測距位置の表示例である。図８（ｂ）は表示部２０６の液晶で表示される例である。８１１は被写体に合焦した時の測距位置表例である。
【００３２】
どちらも同じ位相差検出できる撮像素子２０１を用いて測距するので同じ表示となる。
【００３３】
＊基本的な動作の説明
次に、図１のカメラ２０の本実施形態における動作について、図３から図９を用いて説明する。
【００３４】
図３はカメラ２０の撮影処理の手順を示すフローチャートである。
Ｓ３０１では、カメラ２０の初期化処理を行い、Ｓ３０２へ進む。Ｓ３０２では、カメラ２０の撮像モードを判断し、静止画撮影モードでればＳ３０３へ、ライブビュー静止画撮影モードである場合はＳ３０４へ、動画撮影モードである場合はＳ３０５へ進む。Ｓ３０３では、静止画撮影処理を行いＳ３０６へ進む。静止画撮影処理の詳細については後述する。Ｓ３０４では、ライブビュー静止画撮影処理を行いＳ３０６へ進む。ライブビュー静止画撮影処理の詳細については後述する。
【００３５】
Ｓ３０５では、動画撮影処理を行いＳ３０６へ進む。動画撮影処理の詳細については後述する。Ｓ３０６では、撮影処理が停止されていないかどうかを判断し、停止されていない場合はＳ３０７へ進み、停止された場合は撮影処理を終了する。撮影処理が停止されたときとは、カメラの電源が切断されたときや、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われたときである。
【００３６】
Ｓ３０６で撮影処理が停止されていないと判断した後に進むＳ３０７では、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されている場合はＳ３０１へ戻り、変更されていない場合はＳ３０２へ戻る。撮影モードが変更されていなければ現在の撮影モードの処理を継続して行い、撮影モードが変更された場合はＳ３０１で初期化処理を行った上で変更された撮影モードの処理を行う。
【００３７】
図４を用いて、図３のＳ３０３の静止画撮影処理について説明する。
Ｓ４０１でカメラ操作部２１４のシャッタ半押し（ＳＷ１）がＯＮされたかどうか判別する。ＯＮされればＳ３０１へ移行する。ＯＮされるまではＳ４０１で待ち続ける。Ｓ４０２においてカメラ制御部２１２はフォーカルプレーンシャッタ２５８を開くよう制御する。Ｓ４０３では、レンズ１０を通りミラー２０２で反射され、ペンタプリズム２５１を通過した光束を不図示の測光回路で測光する。もしくはレンズ１０を通りミラー２０２を透過し、撮像素子２０１で測光しても良い。
【００３８】
Ｓ４０４では、測距処理を行いＳ４０５進む。これは図１の撮像素子２０１の位相差検出画素を用い、カメラ制御部２１２及びＡＦ信号処理部２０４で行う。撮像面位相差ＡＦによってデフォーカス情報を取得する処理である。詳細は図６で後述する。そのさいに、図９で後述する焦点オフセット量を含めて測距することを本発明の特徴とする。
【００３９】
Ｓ４０５では、測距結果に基づき、カメラ制御部２１２よりレンズ制御部１０６にレンズ駆動量を送信し、レンズ制御部１０６は送信されたレンズ駆動量に基づきフォーカスレンズ駆動部１０５を制御し、フォーカスレンズ駆動部１０５は撮影レンズ１０３を合焦位置へと駆動する。
【００４０】
Ｓ４０６では、カメラ操作部２１４のシャッタ全押し（ＳＷ２）がＯＮされたかどうか判別する。ＯＮされていればＳ４０７へ移行する。ＯＮされるまではＳ４０６で待ち続ける。Ｓ４０７では、カメラ制御部２１２によりミラー２５２を制御しミラーアップが行われる。Ｓ４０３で焦点オフセット分を加えて測距しているので、ミラーアップ後には測距は必要ない。
【００４１】
Ｓ４０８では、Ｓ４０３で設定された絞り値情報をカメラ制御部２１２がレンズ制御部１０６へ送信し、絞り駆動部１０４を駆動して、設定された絞り値まで絞り込みが行われる。
【００４２】
Ｓ４０９においてカメラ制御部２１２はフォーカルプレーンシャッタ２５８を再度開くよう制御する。これはすでにフォーカルプレーンシャッタ２５８はすでに空いているので、いったん閉じて撮像素子２０１を蓄積開始してから再度あける。
【００４３】
もしくは、フォーカルプレーンシャッタ２５８のＳ４１０で閉じる予定の後幕と同じ速度タイミングカーブで、撮像素子２０１の各ラインをリセット解除して蓄積開始することで、電子的にシャッタを開けても良い。これは電子先幕シャッタといわれる技術であり、詳述しない。
【００４４】
Ｓ４１０では、フォーカルプレーンシャッタ２５８を閉じる。カメラ制御部２１２は、次回の動作に備えてフォーカルプレーンシャッタ２５８のチャージ動作を行う。所定時間ののち、Ｓ４１１でカメラ制御部２１２は画像入力コントローラ２０３に対してイメージセンサ２０１の画像データを読み出す。
【００４５】
Ｓ４１２では、画像入力コントローラ２０３に対してイメージセンサ２０１から画像データを取り込むように指示する。Ｓ４１３では、カメラ制御部２１２がレンズ制御部１０６へ絞りを開放するよう指示し、絞り駆動部１０４を駆動して絞り開放を行う。Ｓ４１４では、カメラ制御部２１２によりミラー２５２をダウン駆動する。Ｓ４１５では、読み出した画像データを圧縮し記憶媒体２０８へ記録する。
【００４６】
図１０を用いて、図３のＳ３０４のライブビュー静止画撮影処理について説明する。
Ｓ１００１でクイックリターンミラー２５２をペンタプリズム側にアップする。Ｓ１００２フォーカルプレーンシャッタ２５８を開く。これでレンズからの光束は撮像素子２０１側に常に行くようになる。Ｓ１００３で撮像素子２０１に投影された像をカメラ制御部２１２で画像処理し、表示制御部２０５を通して表示部２０６に表示する。
【００４７】
Ｓ１００４では、レンズ１０を通りミラー２０２で反射され、ペンタプリズム２５１を通過した光束を不図示の測光回路で測光する。もしくはレンズ１０を通りミラー２０２を透過し、撮像素子２０１で測光しても良い。フローに図示しないが、この結果を用いて絞り、シャッタースピード、センサゲインを用いて適正露出となるよう制御する。
【００４８】
Ｓ１００５では、測距処理を行う。これは図１の撮像素子２０１の位相差検出画素を用い、カメラ制御部２１２及びＡＦ信号処理部２０４で行う。撮像面位相差ＡＦによってデフォーカス情報を取得する処理である。詳細は図６で後述する。そのさいに、図９で後述する焦点オフセット量を含めないで測距することを本発明の特徴とする。
【００４９】
Ｓ１００６では、測距結果に基づき、カメラ制御部２１２よりレンズ制御部１０６にレンズ駆動量を送信し、レンズ制御部１０６は送信されたレンズ駆動量に基づきフォーカスレンズ駆動部１０５を制御し、フォーカスレンズ駆動部１０５は撮影レンズ１０３を合焦位置へと駆動する。
【００５０】
Ｓ１００７では、カメラ操作部２１４のシャッタ全押し（ＳＷ２）がＯＮされたかどうか判別する。ＯＮされていればＳ１００８へ移行する。ＯＮされていなければＳ１００３に処理を移しライブビュー表示をし続ける。
【００５１】
Ｓ１００８では、測距結果による絞り値情報をカメラ制御部２１２がレンズ制御部１０６へ送信し、絞り駆動部１０４を駆動して、設定された絞り値まで絞り込みが行われる。Ｓ１００９においてカメラ制御部２１２はフォーカルプレーンシャッタ２５８を再度開くよう制御する。これはすでにフォーカルプレーンシャッタ２５８はすでに空いているので、いったん閉じて撮像素子２０１を蓄積開始してから再度あける。
【００５２】
もしくは、フォーカルプレーンシャッタ２５８のＳ１０１０で閉じる予定の後幕と同じ速度タイミングカーブで、撮像素子２０１の各ラインをリセット解除して蓄積開始することで、電子的にシャッタを開けても良い。これは電子先幕シャッタといわれる技術であり、詳述しない。
【００５３】
Ｓ１０１０では、フォーカルプレーンシャッタ２５８を閉じる。カメラ制御部２１２は、次回の動作に備えてフォーカルプレーンシャッタ２５８のチャージ動作を行う。所定時間ののち、Ｓ１０１１でカメラ制御部２１２は画像入力コントローラ２０３に対してイメージセンサ２０１の画像データを読み出す。Ｓ１０１２では画像入力コントローラ２０３に対してイメージセンサ２０１から画像データを取り込むように指示する。
【００５４】
Ｓ１０１３では、カメラ制御部２１２がレンズ制御部１０６へ絞りを開放するよう指示し、絞り駆動部１０４を駆動して絞り開放を行う。Ｓ１０１４ではカメラ制御部２１２によりミラー２５２をダウン駆動する。Ｓ１０１５では、読み出した画像データを圧縮し記憶媒体２０８へ記録する。
【００５５】
図５を用いて、図３のＳ３０５の動画撮影処理について説明する。
Ｓ５０１でクイックリターンミラー２５２をペンタプリズム側にアップする。Ｓ５０２でフォーカルプレーンシャッタ２５８を開く。これでレンズからの光束は撮像素子２０１側に常に行くようになる。Ｓ５０３は動画記録スイッチがオンされていればＳ５０４に進む。オンされていない場合はＬＶ表示のままＳ５０３で待つ。Ｓ５０４で動画情報を記録する。
【００５６】
Ｓ５０５では、焦点検出処理を行いＳ５０６進む。これは図１のカメラ制御部２１２及びＡＦ信号処理部２０４で行う、撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス情報を取得する処理である。詳細は図６で後述する。そのさいに、図９で後述する焦点オフセット量を動画の場合は含めずに測距することを本発明の特徴とする。Ｓ５０６では、ＡＦ処理として、Ｓ５０５で検出したデフォーカス量を基にレンズ駆動を行う。
【００５７】
Ｓ５０７で動画記録スイッチがオフとなり動画記録が終了したか調べる。オフであればＳ５０８へ、オンのままであるならＳ５０４へ戻り動画記録を続行する。Ｓ５０８で動画記録を終了し、フォーカルプレーンシャッタ２５８を閉じる。Ｓ５０９でクイックリターンミラー２５２をダウンする。
【００５８】
図９を用いて、本撮像装置のクイックリターンミラー２５２や撮像素子２０１の構成と、焦点オフセット量を説明する。図１の解説と同じ番号が振ってあるものは、それぞれ同一であり、順にレンズ１０、撮像素子２０１、マットスクリーン２５０、クイックリターンミラー２５２である。詳細な構成を説明するために再掲する。解説のために振っている点はそれぞれ、レンズ１０の中心をとおる光束が、クイックリターンミラー２５２と最初に入射する点を９０２、その光束がクイックリターンミラー２５２を反射しマットスクリーン２５０に投影される点を９０１、クイックリターンミラー２５２がミラーアップ位置２５２’にあるときにレンズ１０の中心を通った光束が撮像素子２０１に投影される点を９０３とする。
【００５９】
本発明の特徴として点９０２から点９０１の距離と、点９０２から点９０３の距離が等しいことがある。そのためマットスクリーン２５０で焦点があった状態で、クイックリターンミラー２５２をミラーアップ位置２５２’に移動した際にそのままレンズを動かすことなく合焦状態で撮像することができる。
【００６０】
そのためにはＳ４０３での測距には後述する焦点オフセット量δを考慮して測距する必要がある。
【００６１】
図９のｄはクイックリターンミラー２５２の厚さを示す。入射角ｉ、屈折角ｒ、空気の屈折率をｎｉ、クイックリターンミラーの材質であるガラスの屈折率をｎｒとすると、スネルの法則により以下の式になる。
【００６２】
ｓｉｎ（ｉ）／ｓｉｎ（ｒ）＝ｎｒ／ｎｉ
屈折角ｒは以下の式になる。
【００６３】
ｒ＝ａｓｉｎ（ｓｉｎ（ｉ）・ｎｉ／ｎｒ）
点９０２から点９０４の距離Ｄは以下の式になる。
【００６４】
Ｄ＝ｄ／ｃｏｓ（ｒ）
さらに空気の屈折率ｎｉを１として屈折率ｎｒの物体を距離Ｄ進むさいに伸びる光学距離Ｄｒは以下の式になる。
【００６５】
Ｄｒ＝Ｄ−（Ｄ／ｎｒ）
これらの式を組み合わせて図９のδを求めることができる。
【００６６】
以上からマットスクリーン２５０、もしくはミラーアップ位置２５２’に焦点が合うようにレンズ１０を合わせた場合、クイックリターンミラー２５２を通した時の合焦位置は２０１ではなくδ後方に位置する２０１’となる。
【００６７】
先述の図4静止画撮影時の測距Ｄ４０３はこの２０１’に焦点が合うよう焦点オフセット量を考慮し、あえて２０１に測距しない位置にレンズを駆動Ｓ４０４する。このことによってミラーアップ位置２５２’に移動したときにそのまま合焦状態となり、追加で焦点検出の必要なく撮像ができるようになる。
【００６８】
＊撮像面焦点検出の説明。
【００６９】
図６と図１１から図１３の撮像面焦点検出処理を詳細に説明する。図６を用いて、図５のＳ５０５の焦点検出処理について説明する。
【００７０】
Ｓ６０１で任意に設定した測距範囲から像信号を取得する。図１１で後述する。
Ｓ６０３で像信号を加算する。同じく図１１で後述する。Ｓ６０４で像信号から相関量を算出する。図１２で後述する。Ｓ６０５でＳ６０４より算出した相関量から相関変化量を算出する。図１３で後述する。Ｓ６０６でＳ６０５より算出した相関変化量からピントずれ量を算出する。同じく図１３で後述する。
【００７１】
これらの処理を、測距範囲内に存在する測距領域の数だけ行う。そして、Ｓ６０７で測距領域毎にピントずれ量をデフォーカス量に変換する。焦点検出処理を終了する。
【００７２】
図１１は焦点検出処理で取り扱う測距範囲を示す像信号を取得する領域の一例を表した図である。（Ａ）は撮像素子２０１の画素アレイ上の測距範囲を示す図である。１５０１が画素アレイであり、１５０２が測距範囲である。また１５０３が相関演算に必要なシフト領域である。１５０４は１５０２と１５０３を合わせたもので、相関演算を行う為に必要な領域である。
【００７３】
図中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれｘ軸方向の座標を表し、ｐからｑは１５０４を表し、ｓからｔは１５０２を表す。１５０２，１５０３は高さはここでは１ライン分として説明する。もし１５１１のように複数ライン分のエリアの焦点検出を行う場合ここで事前に画素を縦方向に加算して行う。相関量の加算は後述する。（Ｂ）は測距範囲を５つに分割した測距領域を示す図である。一例として、本実施の形態ではこの測距領域単位でピントずれ量を算出し、焦点検出を行う。
【００７４】
１５０５から１５０９が１５０２の測距範囲を５分割した１つの測距領域である。実施形態の一例として、分割した複数の測距領域の中から最も信頼できる領域の測距結果を選び、その領域で算出したピントずれ量を用いる。（Ｃ）は（Ｂ）の測距領域を連結した仮の測距領域を示す図である。１５１０が１５０５から１５０９までの測距領域を連結した領域である。
【００７５】
実施形態の一例として、このように測距領域を連結した領域から算出したピントずれ量を用いても良い。これらは図７で示した測距枠に合わせて測距を行う。たとえば、図１１（ｃ）の１５１１を、図７の７１１をはじめとした測距枠に合わせて測距を行う。測距領域の配置の仕方、領域の広さ等、本実施の形態に挙げた内容に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の形式でも当然良い。
【００７６】
図１２は図１１で設定した測距領域から取得した像信号である。ｓからｔが測距範囲を表し、ｐからｑがシフト量を踏まえた測距演算に必要な範囲である。またｘからｙは、分割した１つ分の測距領域を表す。（Ａ）はシフト前の像信号を波形で表した図である。実線１６０１が像信号Ａ、破線１６０２が像信号Ｂである。１５０５から１５０９は図１１の分割した各測距領域を表す。（Ｂ）は（Ａ）のシフト前の像波形に対しプラス方向にシフトした図であり、（Ｃ）は（Ａ）のシフト前の像波形に対しマイナス方向にシフトした図である。相関量を算出する際には、それぞれ矢印の方向に１６０１、１６０２を１ビットずつシフトする。続いて相関量ＣＯＲの算出法について説明する。
【００７７】
まず、図１２（Ｂ）（Ｃ）で説明した通りに、像信号Ａと像信号Ｂを１ビットずつシフトしていき、その時の像信号Ａと像信号Ｂの差の絶対値の和を算出する。この時、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図１２中のｐ−ｓ、最大シフト数は図１２中のｑ−ｔである。またｘは測距領域の開始座標、ｙは測距領域の終了座標である。これら用い、以下の式（１）によって算出する事ができる。
【００７８】
【数１】
2017021175.tif 000003
【００７９】
さらにここで縦方向に加算してもよい。先に画素を縦に加算する例を示した。それ以外の例としてここで、図１１（ｃ）の１５１０の領域についてＣＯＲ［ｉ］を算出したとして、実際に測距したい領域が１５１１であった場合、ラインごとにＣＯＲ［ｉ］を算出してそれらを加算したのち以下の処理に移ってもよい。
【００８０】
図１３（ａ）は相関量を波形で示した図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量を示す。１７０１は相関量波形で、１７０２、１７０３は極値周辺を示している。この中でも相関量が小さい方ほど、Ａ像とＢ像の一致度が高いといえる。続いて相関変化量ΔＣＯＲの算出法について説明する。まず、図１３（ａ）の相関量波形から、１シフト飛ばしの相関量の差から相関変化量を算出する。この時、シフト量をｉで表し、最小シフト数は図１２中のｐ−ｓ、最大シフト数は図１２中のｑ−ｔである。これら用い、以下の式（２）によって算出する事ができる。
【００８１】
【数２】
2017021175.tif 000004
【００８２】
図１３（ｂ）は相関変化量ΔＣＯＲを波形で示した図である。グラフの横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。１８０１は相関変化量波形で、１８０２、１８０３は相関変化量がプラスからマイナスになる周辺である。この１８０２より相関変化量が０となる時をゼロクロスと呼び、最もＡ像とＢ像の一致度が高く、その時のシフト量がピントずれ量となる。
【００８３】
図１３（ｃ）は図１３（ｂ）の１８０２を拡大したもので、１９０１は相関変化量波形１８０１の一部分である。これより、ピントずれ量ＰＲＤの算出法について説明する。まずピントずれ量は整数部分βと小数部分αに分けられる。小数部分αは、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの相似の関係から、以下の式（３）によって算出する事ができる。
【００８４】
【数３】
2017021175.tif 000005
【００８５】
続いて小数部分βは、図１３（ｃ）中より以下の式（４）によって算出することができる。
【００８６】
β＝ｋ−１    ・・・（４）
以上、αとβの和からピントずれ量ＰＲＤを算出する事ができる。実際にはＰＲＤ量から実際にレンズ駆動量を算出する係数をかける必要がある。この係数はカメラシステム、レンズに依存するのでここでは詳述しない。
【００８７】
以上説明してきたように、本発明の構成のハーフミラー構成で撮像面ＡＦができる一眼レフにおいて、図４で説明した通り、静止画撮影をファインダーでフレーミングしながら行う場合は、測距Ｓ４０４において焦点オフセット量を含んで測距する。また図１０で説明した通り、ライブビュー静止画撮影を表示部２０６でフレーミングしながら行う場合は、測距Ｓ１００５において焦点オフセット量を含まずに測諸する。
【００８８】
また図５で説明した通り、動画撮影処理において表示部２０６でフレーミングしながら行う場合は、焦点検出処理Ｓ５０５において焦点オフセット量を含まずに測距する。
この少なくとも撮像モードに応じて、焦点オフセット量を含んで測距する場合と、含まずに測距する状態を切り替えることを本発明の特徴とする。
【００８９】
この処理よって、カメラ操作部２１４のシャッタ全押し（ＳＷ２）されたのち、ミラー２５２をミラーアップ後にＡＦを行うことなく撮影することができる。また、シャッタ全押し（ＳＷ２）してからＡＦ行わず撮影できることによって、レリーズタイムラグを短縮することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  レンズ、２０  カメラ、１０１  固定レンズ、１０２  絞り、
１０３  フォーカスレンズ、１０４  絞り駆動部、１０５  フォーカスレンズ駆動部、
１０６  レンズ制御部、１０７  レンズ操作部、２１  バス、２０１  撮像素子、
２０２  ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ、２０３  画像入力コントローラ、
２０４  ＡＦ信号処理部、２０５  表示制御部、２０６  表示部、
２０７  記録媒体制御部、２０８  記録媒体、２０９  ＳＤＲＡＭ、２１０  ＲＯＭ、
２１１  フラッシュＲＯＭ、２１２  カメラ制御部、２１４  カメラ操作部、
２１５  タイミングジェネレータ、２５０  マットスクリーン、
２５１  ペンタプリズム、２５２  クイックリターンミラー、
２５６  接眼レンズ、２５８  フォーカルプレーンシャッタ、２５９  フィルタ
【図１】
2017021175.tif 000006
【図２】
2017021175.tif 000007
【図３】
2017021175.tif 000008
【図４】
2017021175.tif 000009
【図５】
2017021175.tif 000010
【図６】
2017021175.tif 000011
【図７】
2017021175.tif 000012
【図８】
2017021175.tif 000013
【図９】
2017021175.tif 000014
【図１０】
2017021175.tif 000015
【図１１】
2017021175.tif 000016
【図１２】
2017021175.tif 000017
【図１３】
2017021175.tif 000018