【手続補正書】
【提出日】平成29年7月4日(2017.7.4)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、合焦位置を検出する焦点検出手段と、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、画像に含まれる被写体のエッジに関する情報を検出するエッジ検出手段と、
前記検出されたエッジに関する情報に基づいて合焦位置の補正量を求め、得られた該補正量に基づいて、前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正する補正手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像に含まれる被写体のエッジに関する情報は、画像に含まれる被写体のエッジのエッジ角度及びエッジ数であ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】
複数のエッジ角度と、前記複数のエッジ角度それぞれに対応する合焦位置の補正量とを示す補正情報を記憶する記憶手段を更に有し、
前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された前記検出されたエッジ角度に対応する合焦位置の補正量に基づいて、前記合焦位置を補正するための補正量を求め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】
前記補正情報を前記撮影光学系から取得する手段を更に有す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】
前記検出されたエッジ数が複数である場合に、前記補正手段は、前記検出された複数のエッジ角度それぞれに対応する合焦位置の補正量を平均、または加重平均し、該平均した補正量に基づいて、補正を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記検出された複数のエッジ角度のうち、前記焦点検出手段による合焦位置の検出に使用されたエッジ角度を予め決められた条件に基づいて選択して対応する補正量を求め、該求めた補正量と、前記平均した補正量との差分を用いて、補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記検出されたエッジ数が複数でない場合に、前記補正手段は補正を行わないことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記焦点検出手段は、予め設定された焦点検出領域に含まれる画像信号に基づいて、合焦位置を検出し、
前記エッジ検出手段は、前記焦点検出領域に含まれる画像信号に基づいて、前記エッジに関する情報を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、前記画像信号のコントラストに基づいて、合焦位置を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子は複数のマイクロレンズを含み、該複数のマイクロレンズのうち少なくとも一部のマイクロレンズが、それぞれ複数の光電変換素子に対応するように構成され、
前記焦点検出手段は、前記複数の光電変換素子に対応する一対の画像信号の位相差に基づいて、合焦位置を検出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮影光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、合焦位置を検出する焦点検出工程と、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、画像に含まれる被写体のエッジに関する情報を検出するエッジ検出工程と、
補正手段が、前記検出されたエッジに関する情報に基づいて合焦位置の補正量を求め、得られた該補正量に基づいて、前記焦点検出工程で検出された合焦位置を補正する補正工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系を介して入射する光を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、画像に含まれる被写体のエッジに関する情報を検出するエッジ検出手段と、前記検出されたエッジに関する情報に基づいて合焦位置の補正量を求め、得られた該補正量に基づいて、前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正する補正手段とを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
ズーム駆動回路１１４は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動して、第１レンズ群１０１や第２レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動させることで、ズーム操作を行う。絞りシャッタ駆動回路１１５は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して、撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間の制御を行う。フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御して、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動させることで、焦点調節を行う。また、フォーカスアクチュエータ１１３には、フォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
次に、Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路４０２へ入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で水平ライン毎のＹラインピーク値が求められる。更に、ラインピーク検出回路４０２の出力は垂直ピーク検出回路４０５に入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドが行われ、Ｙピーク評価値が生成される。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
次に、Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、水平ライン毎の積分値を検出するための水平積分回路４０３へ入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの積分値が求められる。更に、水平積分回路４０３の出力は垂直積分回路４０６に入力される。この回路によって、領域設定回路４１３によって設定された各焦点検出領域内で垂直方向に積分が行われ、Ｙ積分評価値が生成される。Ｙ積分評価値から、各焦点検出領域内全体の明るさを判断することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２に入力され、各焦点検出領域内で水平ライン毎のＹラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ライン最小値検出回路４０４に入力される。この回路によって、各焦点検出領域内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの最小値が検出される。検出された水平ライン毎の輝度信号Ｙのラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、（ラインピーク値−最小値）を計算した上で垂直ピーク検出回路４０７に入力される。この回路によって、各焦点検出領域内で垂直方向にピークホールドが行われ、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が生成される。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラスト及び高コントラストの判定に有効である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
次に、領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によってガンマ補正された輝度信号Ｙは、ＢＰＦ４０８に通すことによって特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号は、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路４０９へ入力される。ラインピーク検出回路４０９は、各焦点検出領域内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。求めたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路４１１によって各焦点検出領域内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、ＡＦ評価範囲内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
次に、全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、各焦点検出領域内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。次に、ラインピーク値を垂直積分回路４１０に入力し、各焦点検出領域内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分して全ライン積分評価値を生成する。高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、合焦位置の検出を行うためのＴＶＡＦのメインの評価値として有効である。実施形態では、デフォーカス状態に応じて評価値が変化し、焦点調節に用いるこの全ライン積分評価値を焦点評価値と呼ぶ。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
領域設定回路４１３は、カメラＭＰＵ１２５により設定された画面内の所定の位置にある信号を選択するための各焦点検出領域用のゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直ピーク検出回路４０５、４０７、４１１、垂直積分回路４０６、４１０の各回路に入力される。そして、各評価値が各焦点検出領域内の輝度信号Ｙで生成されるように、輝度信号Ｙが各回路に入力するタイミングが制御される。また、領域設定回路４１３は、各焦点検出領域に合わせて、複数の領域の設定が可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
次に、Ｓ１１において、ＢＰ（ベストピント）補正情報の取得を行う。ＢＰ補正情報は、各エッジ角度により生じる合焦位置の誤差を補正するための情報であり、レンズ毎に異なるため、カメラＭＰＵ１２５の要求に応じて、レンズＭＰＵ１１７を介して得られる。なお、カメラ本体１２０側で、レンズユニット１００に対応づけてＢＰ補正情報を記憶しておいても良い。図８は、レンズメモリ１１８に格納されているＢＰ補正情報の一例を示している。レンズメモリ１１８は、後述するようにして求められる被写体のエッジ角度θに応じた合焦位置補正情報ｆ（θ）を記憶している。ここで言う被写体のエッジ角度とは、図９に示すように、画面上での基準座標ＸＹに対する被写体のエッジの角度のことである。図９のような網掛の被写体を撮影した場合の被写体のエッジ角度はθであり、その時の合焦位置補正情報はｆ（θ）となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
補正対象となっている焦点検出結果に応じたズーム位置、フォーカス位置に対応して、合焦位置補正情報が変化する場合には、各ズーム位置、フォーカス位置の状態毎に図８の補正情報を記憶することが望ましい。また、像高によっても変化するため、予め決められた像高に対する補正情報を記憶することが望ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
次に、Ｓ１２で、被写体のエッジ角度と数の取得を行う。前述したように、ここでは、各焦点検出領域毎に、画面上での座標ＸＹに対するエッジの角度θを検出する。図６に示す例では、ＤＥＦ＿Ｂを撮像面位相差ＡＦにより求めた場合には、焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈそれぞれについて、また、ＴＶＡＦにより求めた場合には、焦点検出領域２１９ａ、２１９ｂ、２１９ｃそれぞれについて求める。ここでは、エッジフィルタ処理等を施すことによって、エッジ検出を行い、エッジの角度を検出する。このようなエッジ角度の検出方法については、特に限定されないが、一例について、図１０を用いて説明する。
【手続補正１３】
【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】
次に、各画素位置座標（ｘ、ｙ）における勾配方向θ（ｘ、ｙ）から、各焦点検出領域における被写体のエッジ角度θ及びエッジ数ｎを取得する。ここでは、各焦点検出領域の各画素位置座標について勾配方向θ（ｘ，ｙ）を求め、焦点検出領域毎にヒストグラムを作成して、焦点検出領域毎に被写体のエッジ角度θ及びエッジ数ｎを求める。この方法について、図１１を用いて説明する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図１１は、１つの焦点検出領域内において、各画素位置座標（ｘ，ｙ）で勾配方向θ（ｘ，ｙ）を算出した時に、横軸に算出された勾配方向θ、縦軸に検出数をとった時のヒストグラムである。焦点検出領域に、図９に示すような被写体が撮影されていたとすると、各画素位置座標（ｘ、ｙ）で検出された勾配方向θの発生頻度によるヒストグラムは、図１１のようになる。即ち、図９に示す被写体は、勾配方向θ＝３０°に強度を持つエッジを有することを示している。この時、撮像素子１２２の電気信号ノイズや被写体のボケ、レンズの収差等により、一定数の検出エラーが発生することが考えられるので、発生頻度が検出数閾値ＳＨ以上である勾配方向を、焦点検出領域の被写体のエッジ角度θとする。つまり、図１１の例では、検出数閾値ＳＨ以上の検出数を得る勾配方向θのみを、被写体のエッジ角度θとするので、θ＝３０°、ｎ＝１となる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
なお、エッジ角度θＸは、ＡＦ検出のライン毎に記憶されていても構わない。もしくは、被写体のエッジ角度θの中で、ＡＦ時に検出された確率の高いエッジ角度としても良い。例えば、図１２（ａ）に示す被写体の場合には、ＡＦ検出の走査方向がｘ軸正方向だったとすると、それに直交する角度（図１２（ａ）中では、最もθ＝９０°に近い角度）のエッジに基づいて検出される可能性が高い。この場合には、θＸ＝９０°としても良い。もしくは、エッジのコントラストが高い箇所での被写体のエッジ角度θをθＸとしても良い。例えば、図１２（ｂ）に示す被写体が焦点検出領域内に存在した場合に、Ｓ１２で検出される被写体のエッジ角度は、θ＝４５°、９０°であるが、図１２（ｂ）中の被写体では、θ＝４５°での被写体のコントラストが高いので、θＸ＝４５°となる。また、ＡＦ検出時の走査方向とエッジのコントラストの両方で判断する、もしくは、コントラストによって重み付け演算を行う、としても良い。ここでの被写体のコントラストの検出には、前述したＭａｘ−Ｍｉｎ評価値などを用いると良い。このように、予め決められた条件に基づいて、ＡＦ時に使用された確率の高いエッジ角度を求める。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
次に、Ｓ２１では、検出領域補正量Ｂの算出を行う。ここでは、Ｓ１２で複数検出された被写体のエッジ角度θとＢＰ補正情報とから、画像に存在する各エッジ角度θｉでの合焦位置補正量ｆ（θｉ）の平均値を算出し、検出領域補正量Ｂを検出する。Ｓ１２で検出された被写体のエッジ数ｎをｋとすると
Ｂ＝Σｋ  ｆ（θｉ）  ／ｋ      …（４）
として求めることができる。これは、例えば、図１２のように、被写体のエッジ角度が２つ（θ＝４５°、９０°）存在している場合には、撮影画像から人間の感じる被写体の合焦位置は、ｆ（４５）とｆ（９０）の平均で与えられると考えられるためである。この時、図１２（ｂ）のように、被写体のエッジ角度毎に被写体のコントラストが異なる場合には、撮影画像は、コントラストの強いエッジへのピントの敏感度が高くなることも考えられる。従って、Ｓ２０と同様に、被写体のコントラストで合焦位置補正量ｆ（θｉ）の重み付け処理を行って、加重平均を求めてもよい。また、顔などの主被写体が存在する場合には、主被写体に対する重み付け処理を行っても良い。