(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制しつつ被写体情報を認識することができる焦点検出装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】複数の光電変換素子２４７ａが二次元に配列され、結像光学系３１１の瞳の異なる領域を通過する一対の光束Ｂ１，Ｂ２を受光する受光手段２４７と、一対の光束Ｂ１，Ｂ２による像に基づいて結像光学系３１１の焦点調節状態を検出する焦点検出手段２５４と、一対の光束のうちの一方による像を画像解析する解析手段２５２と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が二次元に配列され、結像光学系の瞳の異なる領域を通過する一対の光束を受光する受光手段と、
前記一対の光束による像に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記一対の光束のうちの一方による像を画像解析する解析手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の焦点検出装置において、
前記解析手段における解析結果に応じて、前記受光手段が受光した光束による像の一部を選択する選択手段をさらに備え、
前記焦点検出手段は、前記選択手段によって選択された像に基づいて前記焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の焦点検出装置において、
前記選択手段で選択された像の前記受光手段上における位置を追尾する追尾手段をさらに備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段による前記焦点調節状態の検出と、前記解析手段における前記画像解析とを時分割に行う制御手段をさらに備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の焦点検出装置において、
前記複数の光電変換素子は異なる分光感度特性を有し、前記像の色情報を出力することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の焦点検出装置において、
前記受光手段は、前記像の輝度情報を出力することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項５記載の焦点検出装置において、
前記色情報を輝度情報に変換する変換手段をさらに備え、
前記焦点検出手段は、前記輝度情報に基づいて前記焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の焦点検出装置を備え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、焦点検出装置及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
観察光学系にエリアセンサを設け、当該エリアセンサからの画像出力情報に基づいて、顔領域を認識し、顔領域に含まれる焦点検出点の平均のピント位置にレンズを駆動するものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の撮像装置では、エリアセンサが観察光学系に設けられているので検出する対象の位置に誤差が生じるといった問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３０８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被写体情報を正確に認識することができる焦点検出装置及び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、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、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明の焦点検出装置は、複数の光電変換素子（２４７ａ）が二次元に配列され、結像光学系（３１１）の瞳の異なる領域を通過する一対の光束（Ｂ１，Ｂ２）を受光する受光手段（２４７）と、一対の光束（Ｂ１，Ｂ２）による像に基づいて結像光学系（３１１）の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（２５４）と、一対の光束のうちの一方による像を画像解析する解析手段（２５２）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記発明において、解析手段（２５２）における解析結果に応じて、受光手段（２４７）が受光した光束による像の一部を選択する選択手段（２５３）をさらに備え、焦点検出手段は、選択手段によって選択された像に基づいて焦点調節状態を検出するように構成することができる。
【０００９】
また、上記発明において、選択手段（２５３）で選択された像の受光手段（２４７）上における位置を追尾する追尾手段（２５２）をさらに備えるように構成することができる。
【００１０】
また、上記発明において、焦点検出手段（２５４）による焦点調節状態の検出と、解析手段（２５２）における画像解析とを時分割に行う制御手段（２５６）をさらに備えるように構成することができる。
【００１１】
また、上記発明において、複数の光電変換素子（２４７ａ）は異なる分光感度特性を有し、像の色情報を出力するように構成することができる。
【００１２】
また、上記発明において、受光手段（２４７）は像の輝度情報を出力するように構成することができる。この場合、色情報を輝度情報に変換する変換手段（２５５）をさらに備え、焦点検出手段（２５４）は、輝度情報に基づいて焦点調節状態を検出するように構成することができる。
【００１３】
［２］上記発明に係る焦点検出装置は撮像装置（１）に適用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被写体情報を正確に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態の一眼レフデジタルカメラ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から構成されている。
【００１７】
レンズ鏡筒３には、フォーカスレンズ３１１やズームレンズ３１２を含む撮影光学系３１が内蔵されている。フォーカスレンズ３１１は、レンズ鏡筒３の光束Ｌ１の光軸に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズ駆動モータ３２によってその位置が調節される。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３２は、後述するカメラ制御ＣＰＵ２５からの指令信号に基づいて駆動する。
【００１８】
カメラ本体２は、被写体からの光束を撮像素子２２、観察光学系２３及び焦点検出光学モジュール２４へ導くためのミラー系２１を備えている。このミラー系２１は、回転軸Ｏを中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間を回転するメインミラー２１１と、このメインミラーに固定されてメインミラー２１１と一体に回転するサブミラー２１２とを備えている。
【００１９】
図１では、ミラー系２１が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。ミラー系２１は、被写体の観察位置にある状態では光束Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光束Ｌ１の光路から退避するように回転する。
【００２０】
メインミラー２１１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束Ｌ１の一部の光束Ｌ２を当該メインミラー２１１で反射して観察光学系２３へ導き、残りの光束Ｌ３を透過させてサブミラー２１２へ導く。これに対して、サブミラー２１２は全反射ミラーで構成され、メインミラー２１１を透過した光束Ｌ３を焦点検出光学モジュール２４へ導く。
【００２１】
したがって、ミラー系２１が観察位置にある場合、被写体からの光束Ｌ１は観察光学系２３と焦点検出光学モジュール２４に導かれ、使用者により被写体が観察されるとともに、フォーカスレンズ３１１の焦点調節状態の検出が実行される。そして、使用者がレリーズボタン２６１を押すとミラー系２１が撮影位置に回転し、被写体からの光束Ｌ１は全て撮像素子２２へ導かれ、撮影した画像データをメモリ２７に保存する。
【００２２】
撮像素子２２は、カメラ本体２の、被写体からの光束Ｌ１の光軸上であって、撮影光学系３１の予定焦点面となる位置に固定されている。撮像素子２２は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子２２で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御ＣＰＵ２５で画像処理されたのちメモリ２７に保存される。なお、メモリ２７は内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。
【００２３】
観察光学系２３は、ピントグラス２３１とペンタプリズム２３２と接眼レンズ２３３を備え、メインミラー２１１で反射された光束Ｌ２を使用者の目に導く。なお従来のカメラでは、シーン認識や被写体追尾を行うために、この観察光学系２３に、当該観察光学系２３に導かれた光束Ｌ３の一部を受光する二次元ＣＣＤセンサを設けているが、本実施形態のカメラ１においては、観察光学系２３に二次元ＣＣＤセンサを設けず、後述する焦点検出光学モジュール２４のセンサを兼用することとしている。詳細は後述する。
【００２４】
焦点検出光学モジュール２４は、カメラ本体２の、サブミラー２１２で反射した光束Ｌ３の光軸上であって、撮像素子２２の撮像面と光学的に等価な面２４８（以下、単に等価面２４８という。）の位置、すなわち焦点検出光学モジュールのもつ検出面を一致するように固定されている。図２は、図１の焦点検出光学モジュール２４を拡大して示す断面図である。
【００２５】
焦点検出光学モジュール２４は、等価面２４８の後ろの光束Ｌ３上に設けられたコンデンサレンズ２４１と、一対の開口２４３，２４４が形成された絞り２４２と、それぞれの開口２４３，２４４の後ろに設けられた一対の再結像レンズ２４５，２４６と、エリアセンサ２４７とを備えている。
【００２６】
絞り２４２は、光束Ｌ３の光軸に対する対称位置に同じ形状の開口２４３，２４４を有する。また、一対の再結像レンズ２４５，２４６は、開口２４３，２４４をそれぞれ通過した光束Ｌ３をエリアセンサ２４７に再結像させる位置に設けられている。
【００２７】
図３は、焦点検出光学モジュール２４の再結像レンズ２４５，２４６とエリアセンサ２４７を示す斜視図である。エリアセンサ２４７は、複数の光電変換素子２４７ａが二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。エリアセンサ２４７を構成する光電変換素子２４７ａの構造の詳細は図示を省略するが、一つの光電変換素子２４７ａは、マイクロレンズと光電変換部とカラーフィルタから構成され、半導体回路基板の表面に光電変換部が形成され、その表面にカラーフィルタが形成され、さらにその表面にマイクロレンズが形成されたものである。
【００２８】
本実施形態のエリアセンサ２４７は、３原色である緑色の分光感度特性を有するカラーフィルタ、赤色の分光感度特性を有するカラーフィルタおよび青色の分光感度特性を有するカラーフィルタをそれぞれ備えた光電変換素子が、たとえば稠密正方格子又は稠密六方格子状に配列されたカラーエリアセンサであり、それぞれの光電変換素子２４７ａから光束Ｌ３の色情報を出力する。
【００２９】
そして、図３に示すように、図２に示す等価面２４８からの光束Ｌ３は、絞り２４２の開口２４３，２４４によって一対の光束Ｌ３１，Ｌ３２に分割され、再結像レンズ２４５，２４６によってエリアセンサ２４７の一対の領域２４７１，２４７２内に結像することになる。なお、本実施形態のエリアセンサ２４７は一つのエリアセンサで構成したが、一対の領域２４７１，２４７２に対応した２つのエリアセンサとすることもできる。エリアセンサ２４７から出力される情報処理の詳細は後述する。
【００３０】
図１に戻り、カメラ本体２の外部には、リレーズボタン２６１、撮影モード切換スイッチ２６２およびオートフォーカス切換スイッチ２６３などのスイッチ群２６が設けられ、使用者による操作が可能とされている。
【００３１】
リレーズボタン２６１は、これを半押しすることにより後述するオートフォーカス機能を動作させることができ、また全押しすることにより既述したミラー系２１を退避位置に回転させて撮影画像を記録することができる。また、撮影モード切換スイッチ２６２は、人物撮影に適したポートレートモード、風景撮影に適した風景モード、動体撮影に適したスポーツモード、接写撮影に適したクローズアップモードおよび撮影モードを自動選択する自動モードなど、複数の撮影モードを使用者が必要に応じて切り換えるスイッチである。また、オートフォーカス切換スイッチ２６３は、オートフォーカス機能のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるスイッチである。
【００３２】
これらスイッチ群２６からの入力信号はカメラ制御ＣＰＵ２５へ送出され、入力信号に応じた制御が実行される。
【００３３】
カメラ制御ＣＰＵ２５は、上述したスイッチ群２６からの入力信号や、図示しない各種センサからの入力信号に基づいて、カメラ１全体の制御を統括する。
【００３４】
特に本実施形態のカメラ制御ＣＰＵ２５は、焦点検出光学モジュール２４のエリアセンサ２４７の出力に基づいて、被写体情報を認識するとともにオートフォーカス機能を制御する。
【００３５】
図４Ａは、カメラ制御ＣＰＵ２５の構成例を示すブロック図であり、被写体情報の認識とオートフォーカスを実行する構成のみを示す。
【００３６】
カメラ制御ＣＰＵ２５は、Ａ／Ｄ変換部２５１と、画像解析部２５２と、像選択部２５３と、焦点検出部２５４と、輝度変換部２５５とを備える。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換部２５１は、焦点検出光学モジュール２４のエリアセンサ２４７からの色情報のアナログ出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２に変換し、これらの信号ＳＤ１，ＳＤ２を輝度変換部２５５へ送出するとともに、一方のデジタル信号ＳＤ１を画像解析部２５２へ送出する。
【００３８】
画像解析部２５２は、Ａ／Ｄ変換部２５１から送出された一方の色情報のデジタル信号ＳＤ１を画像処理して被写体情報を認識する。
【００３９】
ここでいう被写体情報の認識は、撮影モード切換スイッチ２６２で動体を撮影するのに適したスポーツモードを選択した場合、たとえば対象とされる動体とその周囲との境界部分の色差（エッジ）を画像処理によって抽出し、これにより動体の位置を認識するものである。そして、この認識結果に基づいてその動体を追尾し、動体に合焦させるべくフォーカスレンズを駆動させる。この制御の詳細は後述する。
【００４０】
また、撮影モード切換スイッチ２６２で人物撮影に適したポートレートモードを選択した場合は、たとえば画面上の特定部分に存在する人物の顔を画像処理によって抽出し、この顔を含む人物の領域に重点をおいた測光演算処理を行う自動露出制御に連動させる。風景撮影に適した風景モードや接写撮影に適したクローズアップモードを選択した場合も同様に、認識対象を画像処理によって抽出し、その抽出結果に基づいて自動露光制御、自動合焦制御又は自動ズーム制御などの実行に連動させる。
【００４１】
像選択部２５３は、上記画像解析部２５２の画像処理によって認識された被写体情報、たとえば合焦させるべき動体や顔を選択し、その位置に対応するエリアセンサ２４７の位置情報を焦点検出部２５４へ送出する。たとえば、動体が存在する領域内のある一列の光電変換素子列を選択する。焦点検出部２５４にはエリアセンサ２４７から全ての光電変換素子２４７ａの出力信号ＳＤ１，ＳＤ２が入力可能とされているが、その中から合焦させるに適した領域（動体や顔）に相当するエリアセンサ２４７の出力信号ＳＤ１’，ＳＤ２’を焦点検出部２５４で特定することができる。
【００４２】
輝度変換部２５５は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された色情報ＳＤ１，ＳＤ２を所定の変換式に基づいて輝度情報ＳＤ１’，ＳＤ２’に変換し、これを焦点検出部２５４へ送出するため、Ａ／Ｄ変換部２５１からのデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２は色情報であるのに対し、焦点検出部２５４では輝度情報によって焦点調節状態を検出する。
【００４３】
焦点検出部２５４は、像選択部２５３から送出された位置情報に基づいて、焦点調節状態を検出すべきエリアセンサ２４７の位置を特定し、その位置に配列された光電変換素子２４７ａからの出力信号ＳＤ１’，ＳＤ２’を抽出する。
【００４４】
図５は、焦点検出部２５４における焦点検出方法を説明するための図である。同図の上に示すように、上下方向に伸びる直線からなる基準パターンＰをカメラ１で撮像した場合、フォーカスレンズ３１１と焦点検出光学モジュール２４を介して、エリアセンサ２４７のある特定の一列の光電変換素子で検出される出力信号を同図の右下に示す。同図の右下の信号パターン図は、エリアセンサ２４７の一対の領域２４７１，２４７２にて検出される信号パターンを対称軸に対して重ね合わせた図である。
【００４５】
フォーカスレンズ３１１が等価面２４８に合焦している状態、すなわち基準パターンＰが撮像素子２２に合焦している状態におけるエリアセンサ２４７上の基準パターン像の間隔Ｗは、焦点検出光学モジュール２４の設計構造によって一義的に決まる値である。
【００４６】
そして、フォーカスレンズ３１１の焦点が等価面２４８より距離ｄだけ前側にずれている場合（前ピン状態）には、基準パターンＰの像間隔Ｗが広がり、逆にフォーカスレンズ３１１の焦点が等価面２４８より距離ｄだけ後側にずれている場合（後ピン状態）には基準パターンＰの像間隔Ｗが狭くなる。
【００４７】
この等価面２４８に対する焦点のズレ量ｄは、エリアセンサ２４７で検出される像の間隔Ｗのズレ量Ｄに比例することから、焦点検出部２５４では、エリアセンサ２４７の出力信号に応じてズレ量Ｄを検出し、このズレ量Ｄに相当するデフォーカス量を算出する。そして、焦点検出部２５４は、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ３２へフォーカスレンズ３１１を駆動させる信号を送出する。
【００４８】
次に、本実施形態のカメラ１を用いて、動体を追尾してこれに自動合焦させる制御について説明する。
【００４９】
図７は、カメラ制御ＣＰＵ２５の動作例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１００にて、撮影モード切換スイッチ２６２により、使用者が追尾モード（上述したスポーツモード）を選択しているかどうかを判断し、追尾モードを選択している場合はステップＳ１３０へ進み、選択していない場合はステップＳ１１０へ進む。
【００５０】
なお、本実施形態では説明を簡略化するため、追尾モード以外の撮影モードの場合は単にオートフォーカス機能をＯＮ／ＯＦＦするだけの制御であるものとする。
【００５１】
追尾モードが選択されていない場合には、ステップＳ１１０にてオートフォーカス切換スイッチ２６３がＯＮか否かを判断する。オートフォーカスがＯＦＦの場合、すなわちマニュアルフォーカスモードが選択されている場合はオートフォーカス制御を実行することなくステップＳ２５０へ行く。
【００５２】
オートフォーカス切換スイッチ２６３がＯＮの場合は、リレーズボタン２６１の半押しが確認されてから、エリアセンサ２４７の一対の領域２４７１，２４７２にある、予め設定された光電変換素子２４７ａの一対の出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をカメラ制御ＣＰＵ２５のＡ／Ｄ変換部２５１へ読み込む。
【００５３】
ここで、予め設定された光電変換素子２４７ａは、撮像素子２２における焦点検出位置にある光電変換素子２４７ａであり、たとえば撮像素子２２の中心を含み、ここから左右対称に配列された一列の光電変換素子列に対応するエリアセンサ２４７における光電変換素子列２４７ａ，２４７ａ…や、撮像素子２２の中心から上下又は左右対称位置に配列された一対の光電変換素子列に対応するエリアセンサ２４７上の光電変換素子列２４７ａ，２４７ａ…とすることができる。この焦点検出位置を使用者が設定するように構成することもできる。
【００５４】
そして、読み込まれた一対の出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をＡ／Ｄ変換部２５１で色情報のデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２に変換する。
【００５５】
なお、本実施形態のエリアセンサ２４７は色信号を出力するので（ステップＳ２００）、焦点検出部２５４の前処理として、輝度変換部２５５にてこの色信号ＳＤ１，ＳＤ２を所定の変換式を用いて輝度信号ＳＤ１’，ＳＤ２’に変換する（ステップＳ２１０）。
【００５６】
なお、焦点検出光学モジュール２４のエリアセンサ２４７としてカラーフィルタのない白黒エリアセンサを用いることもできる。この場合はエリアセンサの光電変換素子から輝度情報が出力されるので、輝度変換部２５５で変換処理を行うことなくそのまま焦点検出部２５４へ出力する。
【００５７】
次いで、ステップＳ２２０では、焦点検出部２５４において、入力されて変換された一対の輝度信号ＳＤ１’，ＳＤ２’に基づいて、図５を参照して説明した原理によりデフォーカス量を算出する。そして、ステップＳ２３０にて、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駆動モータ３２を駆動させ、フォーカスレンズ３１１を合焦位置へ移動させる。
【００５８】
ステップＳ２４０にて、フォーカスレンズ３１１の移動によって合焦状態が確認されたら、ステップＳ２５０へ進み、使用者のリレーズボタン２６１の入力を待機する。そして、リレーズボタン２６１が全押しされたら、ステップＳ２６０にて、ミラー系２１を退避位置へ回転して被写体からの像を撮像素子２２にて受光し、これをメモリ２７に保存する。
【００５９】
なお、ステップＳ２４０にて合焦状態が確認されなかった場合はステップＳ１００へ戻るか又はステップＳ２２０へ戻るかして、再度オートフォーカス処理を実行する。また、ステップＳ２５０にてリレーズボタン２６１が所定時間以内に確認されなかった場合はステップＳ１００へ戻って以上の処理を繰り返す。
【００６０】
以上が、エリアセンサ２４７を用いたオートフォーカスのみの制御ルーチンである。
【００６１】
さて、ステップＳ１００にて、撮影モード切換スイッチ２６２が追尾モード（スポーツモード）に設定されている場合は、ステップＳ１３０へ進み、追尾エリアが設定されているか否かを判断する。
【００６２】
追尾エリアは、リレーズボタン２６１の半押しや、追尾エリア設定ボタンを別途設けておくことで設定することができる。ここではリレーズボタン２６１を半押しすることで、ファインダーの所定位置に設定された領域を追尾エリアに設定するものとする。
【００６３】
図６Ａ，図６Ｂは、画像解析部２５２における画像追尾方法を説明するための図であり、撮像素子２２の全体をＡ０、追尾エリアをＡ１，Ａ２で示す。
【００６４】
図６Ａに示すように、使用者はファインダーを覗きながら、追尾対象にしたい動体ＯＢに追尾エリアＡ１を合わせ、リレーズボタン２６１を半押しする。これにより、動体ＯＢが認識される。
【００６５】
ステップＳ１３０にて追尾エリアＡ１が設定されたら、ステップＳ１４０にて、エリアセンサ２４７の一対の領域２４７１，２４７２の光電変換素子２４７ａの出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をＡ／Ｄ変換部２５１へ読み込み、これをデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２に変換する。そして、一方の色情報のデジタル信号ＳＤ１を画像解析部２５２へ送出し、画像処理により追尾エリアＡ１に対応するテンプレート画像を生成する。このテンプレート画像は図６Ａに示す追尾エリアＡ１のデジタル画像データであり、画像解析部２５２に一時的に保存される。
【００６６】
次いで、ステップＳ１５０にて、追尾エリアＡ１を含みこれより広い周辺の所定領域Ａｘを設定し、所定時間経過後の周辺領域Ａｘに相当する画像データをデジタル信号ＳＤ１に基づいて生成し、先に生成したテンプレート画像と比較する。そして、ステップＳ１６０にて、周辺領域Ａｘの画像データとテンプレート画像とのマッチング処理を実行し、図６Ｂに示すようにマッチングする場合は、ステップＳ１７０にて、周辺領域Ａｘの画像データのうちマッチングする領域Ａ２の二次元座標を演算して求める。なお、マッチングしない場合はステップＳ１００へ戻り、以上の処理を繰り返す。
【００６７】
テンプレート画像とマッチングし、その領域Ａ２の二次元座標が求められたら、ステップＳ１８０へ進み、オートフォーカス切換スイッチ２６３がＯＮか否かを判断する。オートフォーカスがＯＦＦの場合はステップＳ２５０へ行くが、ＯＮの場合はステップＳ１９０へ進み、ステップＳ１６０，Ｓ１７０でマッチングした領域Ａ２に相当するエリアセンサ２４７の位置を抽出し、この位置にある、予め設定された光電変換素子列を選択する。
【００６８】
たとえば、領域Ａ２の中心を含み、ここから左右対称に配列された一列の光電変換素子列２４７ａを抽出し、それらの光電変換素子２４７ａからの一対の出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をカメラ制御ＣＰＵ２５のＡ／Ｄ変換部２５１へ読み込む。
【００６９】
Ａ／Ｄ変換部２５１では、読み込まれた一対の出力信号ＳＡ１，ＳＡ２を色情報のデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２に変換する。また、輝度変換部２５５では、この色信号ＳＤ１，ＳＤ２を所定の変換式を用いて輝度信号ＳＤ１’，ＳＤ２’に変換する（ステップＳ２１０）。
【００７０】
次いで、ステップＳ２２０では、焦点検出部２５４において、入力されて変換された一対の輝度信号ＳＤ１’，ＳＤ２’に基づいて、図５を参照して説明した原理によりデフォーカス量を算出する。そして、ステップＳ２３０にて、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駆動モータ３２を駆動させ、フォーカスレンズ３１１を合焦位置へ移動させる。
【００７１】
ステップＳ２４０にて、フォーカスレンズ３１１の移動によって合焦状態が確認されたら、ステップＳ２５０へ進み、使用者のリレーズボタン２６１の入力を待機する。そして、リレーズボタン２６１が全押しされたら、ステップＳ２６０にて、ミラー系２１を退避位置へ回転して被写体からの像を撮像素子２２にて受光し、これをメモリ２７に保存する。
【００７２】
なお、ステップＳ２４０にて合焦状態が確認されなかった場合はステップＳ１００へ戻るか又はステップＳ２２０へ戻るかして、再度オートフォーカス処理を実行する。また、ステップＳ２５０にてリレーズボタン２６１が所定時間以内に確認されなかった場合はステップＳ１００へ戻って以上の処理を繰り返す。
【００７３】
以上のように、本実施形態のカメラ１では、焦点検出光学モジュール２４にエリアセンサ２４７を設けているので、同じ被写体による一対の像が得られ、これらを効率的に使用することが求められるが、本実施形態では、これらの像を、焦点調節状態の検出と、シーン認識や被写体追尾などの被写体情報の認識を行うための像検出に使い分けるので、効率的な使用が達成される。
【００７４】
また、本実施形態では、被写体情報の認識を行うためのエリアセンサを観察光学系などに設けるのではなく、焦点検出光学モジュール２４のエリアセンサ２４７と兼用するので、カメラ１の大型化を抑制することができるとともに、省電力化を達成することもできる。
【００７５】
また、被写体情報の認識と焦点調節状態の検出とを同じエリアセンサ２４７を用いて行うので、被写体の光学的ズレがなくなり、補正処理を省略することができる。また、被写体情報を認識した領域内で焦点調節状態を検出するので、撮影したい目的物に効率よく合焦させることができる。さらに、カラーエリアセンサ２４７を用いて被写体情報を認識するので被写体の捕捉率を向上させることもできる。
【００７６】
なお、上述した実施形態では、カメラ制御ＣＰＵ２５の画像解析部２５２による被写体情報の認識処理と、焦点検出部２５４による焦点調節状態の検出処理を同一の画像データを用いて同時に行うので、被写体情報の認識と焦点調節との時間的ズレを抑制することができる。
【００７７】
ただし、被写体情報の認識処理と焦点調節状態の検出処理を時分割で行うこともできる。
【００７８】
図４Ｂは、カメラ制御ＣＰＵ２５の他の構成例を示す要部ブロック図であり、被写体情報の認識とオートフォーカスを実行する構成のみを示す。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部２５１と、画像解析部２５２と、焦点検出部２５４と、輝度変換部２５５と、切換回路２５６とを備える。
【００７９】
Ａ／Ｄ変換部２５１は、上述した実施形態と同様、焦点検出光学モジュール２４のエリアセンサ２４７からの色情報のアナログ出力信号ＳＡ１，ＳＡ２をデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２に変換し、これらの色情報のデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２を切換回路２５６へ送出する。
【００８０】
切換回路２５６は、所定の外部指令信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換部２５１からの色情報のデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２を輝度変換部２５５へ送出するか、一方の色情報のデジタル信号ＳＤ１を画像解析部２５２へ送出するかを切り換える。
【００８１】
画像解析部２５２は、Ａ／Ｄ変換部２５１から送出された一方の色情報のデジタル信号ＳＤ１を画像処理して被写体情報を認識する。
【００８２】
輝度変換部２５５は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された色情報のデジタル信号ＳＤ１，ＳＤ２を所定の変換式に基づいて輝度情報のデジタル信号ＳＤ１’，ＳＤ２’に変換し、これを焦点検出部２５４へ送出する。
【００８３】
焦点検出部２５４は、焦点調節状態を検出すべき位置に配列された光電変換素子２４７ａからの出力信号ＳＤ１’，ＳＤ２’を抽出して焦点調節状態を検出する。
【００８４】
本実施形態では、画像解析部２５２による被写体情報の認識処理と、焦点検出部２５４による焦点調節状態の検出処理を切換回路２５６で切り換えて時分割で行うので、演算処理速度が相対的に遅いカメラ制御ＣＰＵを用いることができ、コストダウンや省電力化を達成することができる。
【００８５】
なお、上述した実施形態では一眼レフデジタルカメラを説明したが、本実施形態は銀塩フィルムカメラにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に係る一眼レフカメラを示す要部構成図である。
【図２】図１の焦点検出光学モジュール２４を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の焦点検出光学モジュールの再結像レンズとエリアセンサを示す斜視図である。
【図４Ａ】図１のカメラ制御ＣＰＵの構成例を示す要部ブロック図である。
【図４Ｂ】図１のカメラ制御ＣＰＵの他の構成例を示す要部ブロック図である。
【図５】図４Ａ及び図４Ｂの焦点検出部における焦点検出方法を説明するための図である。
【図６Ａ】図４Ａ及び図４Ｂの画像解析部における画像追尾方法を説明するための図（追尾エリアの設定時）である。
【図６Ｂ】図４Ａ及び図４Ｂの画像解析部における画像追尾方法を説明するための図（マッチング時）である。
【図７】図１のカメラ制御ＣＰＵの動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１…一眼レフデジタルカメラ
２…カメラ本体
２１１…メインミラー；２１２…サブミラー
２２…撮像素子
２３…観察光学系
２４…焦点検出光学モジュール
２４１…コンデンサレンズ
２４２…絞り；２４３，２４４…開口
２４５，２４６…再結像レンズ
２４７…エリアセンサ
２４８…撮像素子の撮像面と等価な面
２５…カメラ制御ＣＰＵ
２５２…画像解析部；２５３…像選択部；２５４…焦点検出部
３…レンズ鏡筒
３１…撮影光学系
３１１…フォーカスレンズ
３２…フォーカスレンズ駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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