【手続補正書】
【提出日】平成29年12月19日(2017.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記第１の像信号の生成に用いられる第１の画素群と、前記第２の像信号の生成に用いられる第２の画素群とが、撮像素子において、前記第１および第２の位相差を検出する方向と直交する方向に離間していることを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記第１の画素群と、前記第３の像信号の生成に用いられる第３の画素群との、前記直交する方向における距離は、前記第１の画素群と、前記第２の画素群との、前記直交する方向における距離より小さく、
前記第２の画素群と、前記第４の像信号の生成に用いられる第４の画素群との、前記直交する方向における距離は、前記第１の画素群と前記第２の画素群との、前記直交する方向における距離より小さい、
ことを特徴とする請求項２記載の焦点検出装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
メインミラー１３０の一部は半透過性のハーフミラーで構成され、メインミラー１３０に入射する光束のうち一部はこのハーフミラー部分を通過し、サブミラー１３１で下方へ反射されて焦点検出装置１０３へ入射する。焦点検出装置１０３は、２次結像光学系とラインセンサを有する位相差検出方式の焦点検出装置であり、１対の像信号をＡＦ部（オートフォーカス部）４２に出力する。ＡＦ部４２では、１対の像信号に対して位相差検出演算を行い、撮影レンズ３００のデフォーカス量および方向を求める。この演算結果に基づき、システム制御部５０が、撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２（後述）に対して、焦点調節処理などの制御を行う。本実施形態では、焦点検出結果の補正もＡＦ部４２で行う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
撮影レンズ３００の焦点調節処理が終了して静止画撮影を行う場合や、電子ビューファインダ表示を行う場合、動画撮影を行う場合には、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー１３０とサブミラー１３１を光路外に退避させる。そうすると、撮影レンズ３００を通過してカメラ１００に入射する光束は、露光量を制御するためのシャッター１２を介して、撮像素子１４に入射可能になる。撮像素子１４による撮影動作終了後には、メインミラー１３０とサブミラー１３１は図示する様な位置に戻る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
なお、撮像素子１４で撮影した画像データから画像処理部２０でコントラスト評価値を演算し、システム制御部５０が、撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に対して焦点合わせを行うコントラスト方式のＡＦも可能である。このように、本実施形態のカメラ１００は、ライブビュー表示時や動画撮影時のようにメインミラー１３０とサブミラー１３１が光路外に退避していても、撮像素子１４で得られる画像データから位相差検出方式ＡＦとコントラスト方式ＡＦの両方が可能である。また、本実施形態のカメラ１００は、メインミラー１３０とサブミラー１３１が光路内にある通常の静止画撮影では、焦点検出装置１０３による位相差検出方式ＡＦが可能である。従って、静止画撮影時、ライブビュー表示時、動画撮影時のどの状態においても焦点調節が可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本実施形態においては、撮影レンズ３００の状態に応じたレンズ枠情報も記憶されている。このレンズ枠情報は、撮影レンズを通過する光束を決定する枠開口の半径の情報と、撮像素子１４から枠開口までの距離の情報である。絞り３１２は、撮影レンズを通過する光束を決定する枠に含まれ、他にもレンズを保持するレンズ枠部品の開口などが枠に該当する。また、撮影レンズを通過する光束を決定する枠は、レンズ３１１のフォーカス位置やズーム位置によって異なるため、レンズ枠情報はレンズ３１１のフォーカス位置やズーム位置に対応して複数用意されている。そして、カメラ１００が、焦点検出装置を用いて焦点検出を行う際には、レンズ３１１のフォーカス位置とズーム位置に対応した最適なレンズ枠情報が選択され、カメラ１００にコネクタ３２２を通じて送られる。
以上が、カメラ１００と撮影レンズ３００からなる本実施形態のカメラシステムの構成である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このように生成したＡ像とＧＡ像の相対的な位相差、Ｂ像とＧＢ像の相対的な位相差を相関演算により検出することで、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。本実施形態では、位置が画素の中央から偏倚していない光電変換部３１１ｃを有する画素（以下の説明では撮影用画素と呼ぶことがある）からは通常の画素信号が得られる。撮影画像を生成する際には、焦点検出用画素に対応する位置の通常の画素信号を、周囲の画素の出力を用いて生成（補完）する。なお、通常の画素信号を生成する際には、対象となる焦点検出用画素の出力を用いてもよいし、用いなくてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
Ｓ５０６でシステム制御部５０は、インターフェース部３８、３３８、コネクタ１２２、３２２を介して、レンズ駆動量および駆動方向の情報を撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に送信する。フォーカス制御部３４２は、受信したレンズ駆動量と駆動方向の情報に基づいて、フォーカスフォーカスレンズを駆動する。これにより、撮影レンズ３００の焦点調節が行われる。なお、図５の動作は次フレーム以降の動画データが読み出された際にも継続的に実施されてよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図１０（ｂ）に、射出瞳面上における光電変換部３１１０ａ，３１１０ｂ，３１１０ｃ，３１１０ｄの投影像ＥＰ１０ａ、ＥＰ１０ｂ、ＥＰ１０ｃ、ＥＰ１０ｄを、図３（ｃ）と同様に示す。なお、光電変換部３１１ｃの投影像ＥＰ１ｃは、ＥＰ１０ａ、ＥＰ１０ｂ、ＥＰ１０ｃ、ＥＰ１０ｄの和におおむね等しい。また、図１０（ｂ）では、鏡筒部材によるケラレが発生する領域も示している。円１０１ｂ、１０５ｂの両方に含まれる領域に入射する光は鏡筒部材によるケラレの影響を受けない。しかし、円１０１ｂ、１０５ｂの少なくとも一方の外側の領域については、入射光束にケラレが発生する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
例えば、投影像ＥＰ１０ｄの大半は円１０５ｂの外部に位置するため、光電変換部３１１０ｄに入射する光束はケラレの影響を大きく受け、光電変換部３１１０ｄの出力は著しく低くなる。このような状態で光電変換部３１１０ｄの出力に基づくＤ像と、ＥＰ１０ａ〜ＥＰ１０ｄの和とほぼ等しい大きさの光電変換部３１１ｃの出力に基づくＧＤ像との位相差検出を行っても、高精度な検出結果は期待できない。そのため、このような場合には、ケラレの影響の少ないＡ像とＧＡ像の位相差、Ｂ像とＧＢ像の位相差、およびＣ像とＧＣ像の位相差を組み合わせて位相差検出を行うことにより、ノイズの少ない高精度な位相差検出結果を得ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
なお、焦点検出用の光電変換部３１１０ａ〜３１１０ｄにケラレが発生しない状況であれば、４対の像信号の位相差の結果を用いればよい。また、Ａ像とＢ像の加算像とＧＡ像とＧＢ像の加算像について位相差を検出するなど、位相差検出を行う像信号対の数を削減して、相関量の演算負荷を減らしてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
本実施形態では、すべての画素２１１は、Ｘ軸方向に２分割された光電変換部２１１ａ，２１１ｂを有し、一方の光電変換部の出力信号と、両方の光電変換部の出力信号の和とを別個に読み出し可能に構成されている。そして、他方の光電変換部の出力信号に相当する信号は、両方の光電変換部の出力信号の和と一方の光電変換部の出力信号との差分として得ることができる。分割された光電変換部の出力信号は、後述する方法で位相差検出方式の焦点検出に用いることができるほか、１対の視差画像から構成される３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像の生成に用いることもできる。一方、両方の光電変換部の出力信号の和は、通常の撮影用画素の出力信号として用いることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ここで、位相差検出方式の焦点検出に用いる像信号の生成について説明する。本実施形態においては、図７（ａ）のマイクロレンズ２１１ｉと、分割された光電変換部２１１ａ及び２１１ｂで、撮影レンズ３００の射出瞳を分割する。そして、焦点検出領域内の同一画素行（Ｘ軸方向）に配置された複数の画素２１１における光電変換部２１１ａの出力をつなぎ合わせて編成した像信号をＡ像、光電変換部２１１ｂの出力をつなぎ合わせて編成した像信号をＢ像とする。上述の通り、本実施形態の撮像素子は２つの光電変換部の一方については出力を直接読み出すことができない。従って、直接読み出しできない光電変換部の出力信号を必要とする像信号は、２つの光電変換部の出力信号の和と、直接読み出しできる光電変換部の出力信号との差分として得ることができる。
また、本実施形態においてＧＡ像とＧＢ像は、Ａ像とＢ像の生成に用いる画素から読み出される、２つの光電変換部の出力信号の和から生成する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
このように生成したＡ像とＧＡ像の相対的な位相差、Ｂ像とＧＢ像の相対的な位相差を相関演算により検出することで、焦点検出領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。基本的な方法は第１の実施形態で説明したとおりである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
次に、本実施形態における、撮像素子１４の出力を用いた位相差検出方式の焦点検出方法について説明する。本実施形態においても第１の実施形態と同様に、Ａ像とＧＡ像、Ｂ像とＧＢ像の各々の組み合わせについて位相差を検出する。本実施形態では、奇数画素行からは光電変換部２１１ａ，２１１ｂの出力の和であるＧＡ像（撮像信号）と光電変換部２１１ａの出力であるＡ像とを読み出す。また、偶数画素行からは光電変換部２１１ａ，２１１ｂの出力の和であるＧＢ像（撮像信号）と光電変換部２１１ｂの出力であるＢ像とを読み出す。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
本実施形態によれば、各画素の光電変換部が分割されている構成の撮像素子を用いた場合に、各光電変換部の個別読み出しよりも処理負荷を軽減しながら、精度の良い位相差検出を行うことができ、焦点検出精度を向上させることができる。