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技術 撮像装置、およびその制御方法

出願人 キヤノン株式会社
発明者 石井和憲
出願日 2016年5月31日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2016-109444
公開日 2017年12月7日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-215476
状態 特許登録済
技術分野 光信号から電気信号への変換 スタジオ装置 焦点調節 自動焦点調節
主要キーワード 飽和情報 積層センサ 像一致度 制限位置 所定駆動 信頼度レベル キズ情報 信頼性レベル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月7日)のものです。
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図面 (13)

課題

焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくすること。

解決手段

撮像装置は、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子106を有する。カメラ制御部114は、撮像素子106から焦点検出に用いる信号を読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する。カメラ制御部114は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第2の領域が所定以上大きくならないよう、第1の領域と第2の領域を設定する。

概要

背景

撮像素子から出力した信号を用いて撮像面位相差式の焦点検出を行う技術が知られている。特許文献1(第3の実施形態)では、当該技術において焦点検出に用いる信号を読み出す行と、焦点検出に用いる信号を読み出さずに撮像用の信号を読み出す行とを、列方向に所定の行数ずつ混在させ、交互に読み出しを行うことを開示している。これにより、焦点検出に用いる信号を読み出す行が限定されるため、撮像素子からの1フレームの読み出し時間を短くすることができる。

また、特許文献2では、合焦したい被写体に対して焦点を合わせる領域を設定し、当該領域に対応する撮像素子の画素部から焦点検出に用いる信号が出力されることを開示している。また、当該領域に対応しない撮像素子の画素部からは、焦点検出に用いる信号を読み出さずに、表示記録画像の生成に用いる信号が出力される。これにより、撮像素子からの1フレームの読み出し時間を短くすることができる。

概要

焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくすること。撮像装置は、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子106を有する。カメラ制御部114は、撮像素子106から焦点検出に用いる信号を読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する。カメラ制御部114は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第2の領域が所定以上大きくならないよう、第1の領域と第2の領域を設定する。

目的

本発明は、上記のような問題が発生しにくい撮像装置およびその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

撮像素子と、焦点検出領域の大きさを設定する設定手段と、前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第1の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定手段によって設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第1の領域の間隔を変更する設定手段と、を有することを特徴とする撮像装置

請求項2

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第1の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくすることを特徴とする撮像装置。

請求項3

焦点検出領域の行数である第1の行数は、前記第1の焦点検出領域の場合には第3の行数以下であり、前記第2の焦点検出領域の場合には前記第3の行数よりも多く、前記第3の行数は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数である第2の行数に基づく行数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

焦点検出領域が前記第1の焦点検出領域よりも小さい場合には、前記第1の焦点検出領域に対して前記第1の領域の数及びそれぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数が同じであることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の撮像装置。

請求項5

前記撮像素子は前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して前記一対の光電変換部を有する画素部を有しており、それぞれの前記第1の領域について、前記第1の読み出し制御で読み出した信号を加算した信号を生成する信号加算手段を有することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項6

前記検出手段はそれぞれの前記第1の領域に対応する加算した各信号を用いてそれぞれの前記第1の領域の相関量を算出し、焦点検出領域の内の複数の前記第1の領域ぞれぞれから算出された相関量を加算した加算相関量を用いて焦点検出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

前記読出制御手段は、前記第1の領域の数を多くするとともにそれぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくした場合において、前記検出手段が加算した前記各信号をシフトすることで相関量の算出を行う際に、前記シフトを行う量を少なくすることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。

請求項8

被写体の照度が所定より低い場合には、前記読出制御手段は、前記第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい前記第2の焦点検出領域が設定された場合であっても、それぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を多くせず、前記第1の領域を列方向の大きさが同じであることを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項9

前記撮像素子のフレームレートが第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートである場合には、前記第1のフレームレートである場合に対して、前記焦点検出領域の列方向の大きさによらず、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第1の領域の数及びそれぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を異ならせないことを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項10

前記撮像素子のフレームレートが前記第1のフレームレートである場合において、前記第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合よりも、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第1の領域の数を多くするとともに1つの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくすることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。

請求項11

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第2の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第1領域の数および前記第1の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする撮像装置。

請求項12

前記第2の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記所定の大きさ以下である場合と比較して、前記第1の領域が列方向に大きいとともに前記第1の領域の数が多いことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。

請求項13

前記第2の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数よりも焦点検出領域が列方向に大きいことを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の撮像装置。

請求項14

前記第2の領域が列方向に前記所定の大きさより大きい場合は、前記第2の領域が前記第1の領域よりも大きいことを特徴とする請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項15

前記撮像素子は前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して前記一対の光電変換部を有する画素部を有しており、それぞれの前記第1の領域について、前記第1の読み出し制御で読み出した信号を加算する信号加算手段を有することを特徴とする請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項16

前記検出手段はそれぞれの前記第1の領域に対応する加算した各画像信号を用いてそれぞれの前記第1の領域の相関量を算出し、焦点検出領域の内の複数の前記第1の領域ぞれぞれから算出された相関量を加算した加算相関量を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。

請求項17

前記読出制御手段が、前記第1の領域が列方向に大きいとともに前記第1の領域の数を多く設定した場合において、前記検出手段が加算した前記各信号をシフトすることで相関量の算出を行う際に、前記シフトを行う量を少なくすることを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。

請求項18

被写体の照度が所定より低い場合には、前記読出制御手段は、前記第2の領域が列方向に所定以上大きい場合であっても、それぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を多くせず、前記第1の領域を列方向の大きさが同じであることを特徴とする請求項13乃至請求項17のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項19

前記撮像素子のフレームレートが第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートである場合には、前記第1のフレームレートである場合に対して、前記焦点検出領域の列方向の大きさによらず、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第1の領域の数及びそれぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を異ならせないことを特徴とする請求項11乃至請求項18のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項20

前記撮像素子のフレームレートが前記第1のフレームレートである場合において、前記第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合よりも、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、前記第1の領域の数を多くするとともに1つの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくすることを特徴とする請求項19に記載の撮像装置。

請求項21

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置。

請求項22

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置。

請求項23

撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、焦点検出領域の大きさを設定する設定ステップと、前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第1の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定ステップで設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第1の領域の間隔を変更する設定ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

請求項24

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定する設定ステップと、焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第1の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくすることを特徴とする撮像装置の制御方法。

請求項25

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定する設定ステップと、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、前記読出制御手段は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第2の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第1領域の数および前記第1の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。

請求項26

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法において、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する設定ステップと、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、前記設定ステップでは、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置の制御方法。

請求項27

行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子を有する撮像装置の制御手段において、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定する設定ステップと、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出ステップと、を有し、前記設定ステップでは、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする撮像装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、撮像装置焦点検出制御に関するものである。またその制御方法に関するものである。

背景技術

0002

撮像素子から出力した信号を用いて撮像面位相差式の焦点検出を行う技術が知られている。特許文献1(第3の実施形態)では、当該技術において焦点検出に用いる信号を読み出す行と、焦点検出に用いる信号を読み出さずに撮像用の信号を読み出す行とを、列方向に所定の行数ずつ混在させ、交互に読み出しを行うことを開示している。これにより、焦点検出に用いる信号を読み出す行が限定されるため、撮像素子からの1フレームの読み出し時間を短くすることができる。

0003

また、特許文献2では、合焦したい被写体に対して焦点を合わせる領域を設定し、当該領域に対応する撮像素子の画素部から焦点検出に用いる信号が出力されることを開示している。また、当該領域に対応しない撮像素子の画素部からは、焦点検出に用いる信号を読み出さずに、表示記録画像の生成に用いる信号が出力される。これにより、撮像素子からの1フレームの読み出し時間を短くすることができる。

先行技術

0004

特開2016−15695号公報
特開2012−155095号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、特許文献1では、主被写体が、焦点検出に用いる信号を読み出す領域に重ならないと、焦点検出を行うことができないという問題がある。図12は発明者が見出した上記のような課題を説明するための図(斜線領域は焦点検出に用いる信号を読み出す領域、焦点検出領域1500は焦点を合わせる領域)である。

0006

そこで、本発明は、上記のような問題が発生しにくい撮像装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、撮像素子と、焦点検出領域の大きさを設定する設定手段と、前記撮像素子から焦点検出信号を読み出すための第1の領域と、前記焦点検出信号を読み出さない第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するとともに、前記設定手段によって設定される焦点検出領域の大きさに応じて前記第1の領域の間隔を変更する設定手段と、を有するよう構成したことを特徴とする。

0008

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し、行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、焦点検出に用いる信号を読み出さない行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合よりも、前記第1の領域の数を多くするとともに、それぞれの前記第1の領域について前記第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして前記第1の領域を列方向に小さくすることを特徴とする。

0009

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに信号を読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に交互に複数設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えずに、且つ前記第2の領域が列方向に所定の大きさ以上大きくならないように、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて、前記第1領域の数および前記第1の領域の列方向の大きさを設定することを特徴とする。

0010

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、第1の焦点検出領域よりも列方向に大きい第2の焦点検出領域が設定された場合には、前記第1の焦点検出領域が設定された場合に対して、それぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする。

0011

また、別の側面として、行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して一対の光電変換部を有し行ごとに信号を読み出し可能な撮像素子と、前記撮像素子から信号を読み出す際に焦点検出に用いる信号を読み出す第1の読み出し制御で読み出す行を第1の所定の行数有する第1の領域と、前記第1の読み出し制御を行わずに前記読み出し手段が読み出す行を第2の所定の行数有する第2の領域とをそれぞれ前記撮像素子上に規則的に設定するよう制御する読出制御手段と、前記第1の読み出し制御により読み出された信号のうち、設定された焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の領域から得られた一対の焦点検出信号を用いて位相差式による焦点検出を行う検出手段と、を有し、前記読出制御手段は、撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数は変えない場合において、前記設定された焦点検出領域の大きさに応じて撮像素子から前記第1の読み出し制御で読み出す行数及びそれぞれの前記第1の領域に関わる前記第1の読み出し制御で読み出す行数を変えずに、前記第1の領域を複数連続して配置することを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる効果を有する。

図面の簡単な説明

0013

撮像装置の構成を示したブロック図である。
撮像素子の一部の領域を示した図である。
AF制御処理のフローチャートを示した図である。
レンズ駆動処理サブフロー)を示した図である。
焦点検出信号読み出し領域設定処理(サブフロー)を示した図である。
図5の焦点検出信号読み出し領域設定処理を示した図である。
デフォーカス量算出処理(サブフロー)を示した図である。
実施例2における図5の焦点検出信号読み出し領域設定処理を示した図である。
実施例2におけるデフォーカス量算出処理(サブフロー)を示した図である。
実施例2における焦点検出信号読み出し領域設定処理(サブフロー)を示した図である。
撮像素子106からの焦点検出用信号の取得に関するイメージ図である。
本発明で見出した課題を説明する図である。

実施例

0014

[実施例1]
カメラ100の構成]
本発明の実施の形態に係る焦点検出装置の一例としての撮像装置について説明する。なお、実施例1では、撮像装置がビデオカメラである例について説明するが、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置であってもよい。また、レンズ装置着脱可能な撮像装置等であってもよい。

0015

図1は、実施例1のカメラ100の構成を示すブロック図である。

0016

カメラ100は、撮像光学系として、第1の固定レンズ群101、変倍レンズ102、絞り103、第2の固定レンズ群104及びフォーカスレンズ105(フォーカスコンペンセータレンズ)を有する。変倍レンズ102を光軸方向に移動することで変倍を行い、焦点距離を変えることができる。フォーカスレンズ105は、変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えている。

0017

ズーム駆動源110は変倍レンズ102を移動させる駆動源である。フォーカシング駆動源111はフォーカスレンズ105を移動させるための駆動源である。ズーム駆動源110及びフォーカシング駆動源111は、ステッピングモータDCモータ振動型モータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。

0018

更に、カメラ100は撮像素子106、CDS/AGC回路107、カメラ信号処理部108、AF信号処理部113、表示部109、記録部115、カメラ制御部114、及びカメラ操作部116を備えている。

0019

撮像素子106は画像センサとしての部材であって、CCDやCMOSセンサなどから構成されている。撮像素子106は行列状に複数の画素部を有する。各画素部はそれぞれ1つのマイクロレンズに対応している。撮影光学系を通過した光束は撮像素子106の受光面上に結像し、各画素部が有するフォトダイオード(光電変換部)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114の指令に従ってタイミングジェネレータ112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106から順次読み出される。実施例1の撮像素子106は画像信号及び焦点検出信号を出力することができる。詳しくは後述する。

0020

撮像素子106から読み出された画像信号及び焦点検出信号は、サンプリングし、ゲイン調整するCDS/AGC回路107に入力され、画像信号をカメラ信号処理部108に、焦点検出信号をAF信号処理部113にそれぞれ出力する。

0021

カメラ信号処理部108は、CDS/AGC回路107から出力された画像信号に対して各種の画像処理を施して、画像信号を生成する。実施例1の画像信号は、記録のため静止画像動画像の信号である。

0022

LCD等により構成される表示部109は、カメラ信号処理部108から出力された画像信号を表示画像として表示する。

0023

記録部115は、カメラ信号処理部108からの画像信号を磁気テープ光ディスク半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

0024

AF信号処理部113はCDS/AGC回路107から出力された焦点検出信号(視差を有する2つの像信号)を用いて相関演算を行う。AF信号処理部113は、相関量像ずれ量)、デフォーカス量、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。算出したデフォーカス量と、信頼性情報をカメラ制御部114へ出力する。また、カメラ制御部114は、取得したデフォーカス量や信頼性情報を基に、AF信号処理部113の設定を変更するよう制御する。なお、相関演算は公知の演算であり、実施例1では説明を省略する。

0025

カメラ制御部114は、カメラ100全体の動作の制御を司ると共に、フォーカシング駆動源111を制御してフォーカスレンズ105を移動させるAF制御を行う。また、カメラ操作部116からの入力に応じて、焦点検出領域の位置や大きさの変更、電源のON/OFF、設定の変更、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。

0026

[撮像素子106]
図2(A)に撮像素子106の受光面の一部を示す。撮像素子106では、1つの画素部(1つの不図示のマイクロレンズに対応する)に対し一対のフォトダイオード(フォトダイオードA及びフォトダイオードB)を有しており、当該画素部が撮像素子106にアレイ状に並んでいる。これにより、各画素部で、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光することが可能になっている。つまり、フォトダイオードAから取得するA像信号とフォトダイオードBから取得するB像信号は視差を有している。従って、撮像素子106から読み出したA像信号とB像信号を別個に用いることで、撮像面位相差式の焦点検出を行うことができる。すなわち、AF信号処理部113がA像信号とB像信号に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量や各種信頼性などの情報を算出する。

0027

また、フォトダイオードAから取得するA像信号とフォトダイオードBから取得するB像信号を加算することで、記録用の画像信号(A像信号+B像信号)を出力することができる。

0028

なお、実施例1では、画像信号(A像信号+B像信号)及び焦点検出信号(A像信号)を撮像素子106から出力しており、画像信号(A像信号+B像信号)と焦点検出信号(A像信号)に基づき焦点検出信号(B像信号)を生成している。この点、画像信号と焦点検出信号を得ることができれば、このような方法に限らない。例えば、画像信号(A像信号+B像信号)及び焦点検出信号(B像信号)を読み出すようにしても良い。また、焦点検出信号(A像信号)と焦点検出信号(B像信号)を読み出し、後から加算して画像信号(A像信号+B像信号)を生成しても良い。

0029

また、図2では、1つのマイクロレンズに対してフォトダイオードを2つ保持している画素部をアレイ状に並べている例を示した。この点、1つのマイクロレンズに対してフォトダイオードを3つ以上保持している画素部をアレイ状に並べているようにしてもよい。また、マイクロレンズに対して受光部の開口位置が異なる画素部を複数有するようにしてもよい。つまり、結果として撮像素子106からA像信号とB像信号といった位相差式の焦点検出が検出可能な2つの焦点検出信号と、画像信号が得られるようになっていれば足りる。

0030

なお、図2(B)は撮像素子106の各画素が有するカラーフィルタの配列を模式的に示すものであり、赤(R)、青(B)、緑(Gb、Gr)のベイヤー配列となっている。

0031

[AF制御処理]
次に、カメラ制御部114が実行するAF制御処理について説明する。

0032

図3は、図1におけるカメラ制御部114が実行するAF制御処理を示すフローチャートである。本処理は、カメラ制御部114内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

0033

また、本処理は、例えば、1フィールド画像(以下、1フレーム、1画面ともいう)を生成するための撮像素子106からの画像信号の読み出し周期垂直同期期間ごと)で実行される。この点、垂直同期期間(Vレート)内に複数回繰り返すようにしてもよい。

0034

まず、Step301でカメラ制御部114(設定手段)が焦点検出領域の位置、大きさを設定する。

0035

Step302では、カメラ制御部114がStep301で設定した焦点検出領域について、焦点検出信号読み出し領域設定処理を実行する。焦点検出信号読み出し領域設定処理の詳細については、図5のサブフローを用いて後述する。

0036

Step303では、カメラ制御部114が、AF信号が更新されたかを判定する。AF信号が更新されているとカメラ制御部114が判定した場合は、Step304でAF信号処理部113がデフォーカス量算出処理を実行する。デフォーカス量算出処理の詳細については、図7のサブフローを用いて後述する。一方、Step303でAF信号が更新されていないとカメラ制御部114が判定した場合は本フローの処理を終了する。

0037

Step305では、Step304で算出されたデフォーカス量が所定の深度内で、かつそのデフォーカス量の信頼度レベルが所定のレベルより高く、信頼できるものであるかどうかをカメラ制御部114が判定する。デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が所定のレベルよりも高いとカメラ制御部114が判定した場合には、Step306で合焦停止フラグをONする。デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が所定のレベルよりも高いという条件を充たさないとカメラ制御部114が判定した場合には、Step308で合焦停止フラグをOFFする。合焦停止フラグがONという状態は、合焦位置にフォーカスが制御され、フォーカスの制御を停止すべき状態にあることを示している。

0038

ここで、デフォーカス量の信頼度レベルは、算出されたデフォーカス量の精度が確かであると判断できる場合に信頼度レベルを「高」とし、ピント位置が存在するであろう方向を示すデフォーカス方向が確かである場合に「中」とする。例えば、デフォーカス量の信頼度レベルが「高」の場合とは、AF信号処理部113で算出される二像一致度レベルが所定値以上である場合である。例えば、A像信号、B像信号のコントラストが高く、A像信号とB像信号の形が似ている(二像一致度レベルが高い)状態や、すでに当該主被写体像に合焦している状態にある場合である。この場合にはデフォーカス量を信頼して駆動を行う。

0039

デフォーカス量の信頼度レベルが「中」の場合とは、AF信号処理部113で算出される二像一致度レベルが所定値よりも低いものの、A像信号、B像信号を相対的にシフトさせて得られる相関に一定の傾向があって、デフォーカス方向は信頼できる状態である。たとえば、主被写体に対して小ボケしている状態に多い判定である。さらに、デフォーカス量、およびデフォーカス方向も信頼できない場合を信頼度レベルが低いとカメラ制御部114が判定する。例えば、A像信号、B像信号のコントラストが低く、二像一致度レベルも低い状態である。これは、被写体に対して大きくボケている状態のときに多く、デフォーカス量の算出が困難な状態である。

0040

Step307では、合焦停止フラグがONである(デフォーカス量が所定の深度内かつデフォーカス量の信頼度が高い)ことを受け、フォーカスを制御するためのレンズ駆動を停止し、本フローの処理を終了する。

0041

一方、Step308で合焦停止フラグをOFFした場合は、Step309でレンズ駆動処理を行い、本フローの処理を終了する。レンズ駆動処理の詳細については、図4のサブフローを用いて後述する。

0042

[焦点検出信号読み出し領域設定処理]
図5のフロー]
図5は、図3の焦点検出信号読み出し領域設定処理(Step302)の詳細を示すサブフローである。

0043

まず、Step501では、Step301で設定した焦点検出領域の列方向の大きさをカメラ制御部114が取得する。ここでは、焦点検出領域の列方向の大きさとして、焦点検出領域の列方向の行数(以下、第1の行数とする)を取得する。

0044

Step502では、焦点検出領域内の、焦点検出信号を読み出す各領域列方向の行数(以下、第2の行数とする)をカメラ制御部114が取得する。第2の行数は撮影モードやフレームレートによって異なる。

0045

Step503では、第3の行数(後述)を、カメラ制御部114が第2の行数に基づいて算出する。第3の行数は、第1の行数が第2の行数に対して所定の大きさより大きいかどうかをカメラ制御部114が判定するための閾値である。従って、第3の行数は第2の行数に応じて算出することが望ましい。

0046

そして、Step504では、第1の行数と第3の行数とをカメラ制御部114が比較する。

0047

第1の行数が第3の行数以下であるとカメラ制御部114が判定した場合(Step504でNo)は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す撮像素子上の領域(第1の領域)を列方向に第1の画素数連続した領域とする(Step505)。

0048

第1の領域は、焦点検出領域内において、カメラ制御部114(読出制御手段)が焦点検出信号を読み出す制御(第1の読み出し制御)を行う行を列方向に連続して所定の行数有している。一方、焦点検出に用いる信号を読み出さず画像信号のみを読み出す制御(第2の読み出し制御)を行う領域を第2の領域と称する。本実施例ではこのように、撮像素子に対して第1の読み出し制御を行う行数を限定することで、撮像素子からの1フレームの読み出し時間を短くしている。

0049

第1の読み出し制御を行う行を列方向に所定の行数連続させる理由は以下の通りである。すなわち、後に連続した行から取得した信号を加算して相関量の算出を行うことから、できるだけ近い相関量を得られることが望ましい。これに対して、第1の読み出し制御を行う行を列方向に所定の行数連続させず、離散的に配置してしまうと、各行から被写体の異なる部分に対応する信号を読み出して加算することになる可能性が高まる。被写体の異なる部分に対応する信号を読み出して加算してしまうと、被写体の意図した部分に対応する相関量が得られない可能性が高まってしまう。従って、第1の読み出し制御を行う行は列方向に所定の行数連続させる。

0050

カメラ制御部114(読出制御手段)は第1の領域と第2の領域とをそれぞれ交互に複数設定するよう、信号の読み出しを制御する。

0051

第1の行数が第3の行数より多いとカメラ制御部114が判定した場合(Step504でYes)は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す撮像素子上の領域(第1の領域)を列方向に第2の画素数連続した領域とする(Step506)。ここでも、焦点検出領域は第1の領域を複数有しており、第1の領域と焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域(第2の領域)とを交互に複数設定するようカメラ制御部114(読出制御手段)が信号の読み出しを制御する。

0052

[Step505及びStep506]
図6図5のStep505及びStep506のイメージを示した図である。以下、説明をよりわかりやすくするために、一例として第2の行数を96行、第3の行数を192行(第2の行数の2倍)、第1の画素数を16画素、第2の画素数を8画素として説明する。なお、本実施例の趣旨に沿っていればこの限りでない。また、第1の画素数は第2の画素数より大きければよい。

0053

[第1の行数と第2の行数が同じである場合]
図6(A)が、一例として、第1の行数と第2の行数とが同様に96行である場合に、Step505で焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)を列方向に第1の画素数連続した領域とした場合を示した図である。図6(A)では、第1の行数と第2の行数とが等しいことから、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域(第2の領域)を有していない。第1の画素数はここでは16画素であることから、焦点検出領域内において6個の焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)601a、601b、601c、601d、601e、601fが含まれている。すなわち、6つの領域それぞれに対応して位相差を検出することができる。

0054

[本実施例が想定する課題]
ここで、図6(C)において、第1の行数が第3の行数よりも大きい場合に、本実施例のStep506とは異なり、第1の領域として図6(A)と同様に列方向に第1の画素数連続した領域を設定した場合に生じる課題について説明する。第1の領域の列方向の画素数は多いほど、低コントラストの被写体に焦点検出しやすい信号を得られ、また、S/N比の観点でもメリットがある。しかしながら、その観点で第1の領域の列方向の画素数と第1の領域の数を少なくせずに焦点検出領域は列方向に大きくなった場合、第2の領域の列方向の大きさが大きくなり、第2の領域に被写体が入り込んでしまう可能性が高くなる。

0055

Step504において、第1の行数が第3の行数よりも大きい場合とは、第2の領域に被写体が入り込んでしまう可能性が高いと判断する場合である。実施例1では一例として、第3の行数を、焦点検出信号を読み出す列方向の行数(第2の行数)の2倍としている。この場合、第1の行数が第3の行数よりも大きければ、第2の領域の列方向の画素数は、第1の領域の列方向の画素数よりも多い。このように、第1の行数が第3の行数よりも大きい場合に第1の領域として列方向に第1の画素数連続した領域を撮像素子上にカメラ制御部114が設定すると、第1の領域同士の隙間の領域である各第2の領域が相対的に大きくなってしまう。隙間である第2の領域にコントラストがある被写体が入ってしまうと位相差検出ができない(以下、被写体抜けとも称する)。すなわち、焦点検出したい被写体に対して焦点検出を行うことができない。仮にあるフレームでは焦点検出したい被写体に対して焦点検出を行うことができ、次のフレームでは被写体が第2の領域に入りこんでしまい焦点検出できないとすると、安定してピントを合わせ続けることができない。

0056

[第1の行数が第3の行数よりも大きい場合]
従って、本実施例では、第2の領域が所定以上大きくならないように、カメラ制御部114が第1の領域と第2の領域を設定する。上記課題を解決するために、本実施例では第1の行数が第3の行数よりも大きい場合に、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)を列方向に第2の画素数連続した領域とするようカメラ制御部114が制御する。図6(B)は、第1の行数が第3の行数よりも大きい場合の例を図示している。第2の画素数は前述の通り8画素と仮定しているため、焦点検出領域は、焦点検出信号を読み出す12個の領域(第1の領域)602a〜602lを含んでいる。この場合、図6(C)で示した場合と比較して、第1の領域同士の隙間の領域である焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域(第2の領域)の列方向の大きさが小さい。つまり、図6(C)で示した場合と比較して、被写体抜けが起こりにくいことから、より安定したピント合わせを行うことができる。

0057

なお本実施例では、第3の行数を、第2の領域の列方向の大きさが第1の領域の列方向の大きさ以下になるように設定するための一例として、第2の行数の2倍を第3の行数とすることを例示した。しかしながら、第3の行数はこの限りではなく、被写体抜けに対応できる程度の第2の領域の大きさになるよう第3の行数を算出すれば良い。

0058

[Step506による効果]
このように、本実施例では、第1の行数が第3の行数よりも大きい場合には、第1の行数が第3の行数以下である場合における第1の画素数よりも画素数が少ない第2の画素数を第1の領域の列方向の画素数とする。これにより、より安定したピント合わせを行うことができる。

0059

[Step505による効果]
一方で、本実施例では、第1の行数が第3の行数以下である場合には、第2の画素数より多い第1の画素数を第1の領域の列方向の画素数とする。このように第1の領域の列方向の画素数をより多くすることで、列方向に連続した行の信号をより多く加算する。同じ被写体を捉えている可能性の高い行の信号を加算し、加算した信号を相関量の算出に用いることで、S/Nの低下を軽減し、相関量の急峻性を得られやすくすることができる(詳しくは後述する)。

0060

[デフォーカス量算出処理]
図7は、図3のAF制御処理(Step304)の詳細を示すフロー図である。

0061

なお、本実施例のデフォーカス量は、合焦位置からの絶対的な距離やパルス数に置き換えても良いし、そういった概念次元、単位の異なる概念や相対的な概念でもよい。どれだけ合焦状態から離れていると判断できるか、どれだけフォーカス制御すれば合焦状態に移行できると判断できるかを示す概念であれば良い。

0062

まず、Step701では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)に対応する焦点検出信号(A像信号、B像信号)をカメラ制御部114が取得する。

0063

続いて、Step702ではカメラ制御部114が第1の行数と第3の行数を比較する。

0064

第1の行数が第3の行数以下である場合には(Step702でNo)、各第1の領域の各行から読み出した信号を、列方向に第1の画素数信号を加算するようカメラ制御部114(信号加算手段)が制御する(Step703)。

0065

Step704では、Step703で加算し算出した各信号に基づき、各第1の領域の相関量をAF信号処理部113が算出する。

0066

Step705では、各第1の領域について算出した複数の相関量を第1の相関量数、AF信号処理部113が加算する。すなわち、Step703で列方向に第1の画素数加算した場合において、第1の相関量数は、焦点検出領域内の第1の領域の数と一致する。

0067

第1の行数が第3の行数より多い場合には(Step702でYes)、Step706で各第1の領域の各行から読み出した信号を、列方向に第2の画素数加算するようカメラ制御部114が制御する。

0068

Step707では、Step706で加算し算出した各像信号に基づき、各第1の領域の相関量をAF信号処理部113が算出する。

0069

Step708で、各第1の領域について算出した複数の相関量を第2の相関量数、AF信号処理部113が加算する。すなわち、Step706で列方向に第2の画素数加算した場合において、第2の相関量数は、焦点検出領域内の第1の領域の数と一致する。

0070

そして、Step709では、Step705又はStep708で加算により算出した相関量を用いて、AF信号処理部113が相関変化量を算出し、算出した相関変化量からStep710でピントずれ量を算出する。なお、ここでいう相関変化量は公知であり、例えば特開2014−17446号公報に記載されている。

0071

また、Step711で算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性レベルをAF信号処理部113が算出する。

0072

そして、Step712で出力されたピントずれ量をAF信号処理部113がデフォーカス量に変換する。

0073

ここで、第1の相関量数と第2の相関量数の関係は、第1の相関量数は第2の相関量数以下とする。つまり、第1の領域の列方向の加算数が少ないであっても、相関量数の加算数を増やすことで、相関演算の算出結果の精度を向上させることができる。

0074

さらに、例えば、公知の顔検出機能を用いたAF制御(不図示)を実行している場合には、常に人物顔位置に焦点検出領域を設定するので、焦点検出領域が大きくなっても、同じ被写体を捕えている可能性が高い。その場合には、列方向に加算する画素数を常に同じ画素数加算してもよい。一方、焦点検出領域の大きさをユーザにより指定する場合には、同じ被写体を捕えていない可能性もあるため、列方向に加算する画素数を小さくしても良い。

0075

以上によれば、焦点検出領域の大きさに応じて、焦点検出信号を読み出す領域とその大きさの設定を変更することで、被写体抜けや異なる被写体を捕えることによりピント合わせが不安定になる場合を減少させることができる。

0076

[Step703及びStep706の加算の意義
位相差AFにおいて、低コントラストの被写体を撮影している場合や低照度を撮影している場合、A像信号、B像信号のレベルが低くなってしまう可能性がある。このような場合、相関量の急峻性が得られにくく、デフォーカス量の精度が低下する要因となってしまう。また、低コントラストの被写体の場合、シェーディングの影響も受けやすくなる。さらに、ISO感度を上げた状態で撮影した場合、ノイズが多くなることによりS/Nが低下してしまうため、デフォーカス量の精度が低下し、デフォーカス量の信頼度レベルが低下してしまう。

0077

また、ボケている被写体を撮影している場合も、信号レベルとしては、低コントラストと同様の状態であるため、ボケている被写体なのか低コントラストの被写体を撮影しているのか判断するのは難しい。

0078

本実施例では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)の列方向の所定の画素数(第1の画素数又は第2の画素数)を加算する。これにより、S/Nの低下を軽減、相関量の急峻性を得られやすくさせる。

0079

また、第1の領域の各行から出力された複数の相関量を加算しても同様の効果を得ることができる。

0080

[レンズ駆動処理]
図4は、図3のレンズ駆動処理(Step309)の詳細を示すサブフローである。

0081

まず、Step401で、デフォーカス量が得られておりかつ信頼度レベルが高いかどうかをカメラ制御部114が判定する。デフォーカス量が得られておりかつ信頼度レベルが高い場合には(Step401でYES)、Step402でデフォーカス量に基づいて駆動量、および駆動方向を決定する。

0082

そして、Step403でエラーカウント、端カウントをカメラ制御部114がクリアし、本フローの処理を終了する。

0083

デフォーカス量が得られなかった、または信頼度レベルが高くない場合には(Step401でNo)、Step404でエラーカウントが第1のカウントよりも超えているかどうかをカメラ制御部114が判定する。ここで、第1のカウントは、不図示ではあるが、あらかじめ不揮発性メモリに記憶しておき決定しておいた値でよい。本実施例では、一例として、後述の第2のカウントの2倍以上の値を設定する。

0084

エラーカウントが第1のカウントよりも小さいとカメラ制御部114が判定した場合には(Step404でNo)、Step405でエラーカウントをカウントアップし、処理を終了する。

0085

エラーカウントが第1のカウントよりも大きいとカメラ制御部114が判定した場合には(Step404でYes)、Step406でサーチ駆動フラグがONかどうかをカメラ制御部114が判定する。

0086

Step406でサーチ駆動フラグがOFFとカメラ制御部114が判定した場合には(Step406でNo)、まだサーチ動作を開始している状態ではない、若しくは、現在サーチしている状態ではない。そこで、Step407でカメラ制御部114がサーチ駆動フラグをカメラ制御部114がONする。そして、Step408でデフォーカスの信頼度レベルが「中」か否かをカメラ制御部114が判定する。

0087

信頼度が「中」であるとカメラ制御部114が判定した場合(Step408でYes)は、デフォーカス方向を用いて駆動方向を設定し(Step409)、所定駆動量を設定する(Step411)。このとき、デフォーカス量の絶対値自体に基づいて駆動させずに、得られたデフォーカス方向にフォーカスを所定量駆動させるサーチ駆動を行う。

0088

信頼度が「中」ではないとカメラ制御部114が判定した場合(Step408でNo)は、レンズ端から遠い方向へ駆動方向を設定し(Step410)、所定駆動量を設定する(Step411)。

0089

なお、Step411の所定駆動量は、あらかじめ不揮発性のメモリに決められた値を用いればよい。例えば、焦点深度の数倍の距離を駆動量とする。また、焦点距離に応じて可変にしてもよい。たとえば、焦点距離が長くなる程、大きい駆動量となるようにするようにしても良い。なお、このときのサーチ駆動方向は、例えば、現在のフォーカスの位置に対してレンズ端が遠い方向とする。

0090

サーチ駆動フラグがONであるとカメラ制御部114が判定した場合には(Step406でYes)、すでにサーチ駆動を実行している状態である。そのため、前回のフォーカス制御を継続して実行する。そして、フォーカス制御の際のレンズ駆動の制限位置であるレンズ端にあるかどうかをカメラ制御部114が判定し(Step412)、レンズ端にあたった場合には(Step412でYes)、端カウントをカウントアップする(Step413)。

0091

端カウントが所定値を超えるとカメラ制御部114が判定した場合には(Step414でYes)、フォーカスレンズを至近端から無限遠端まで動作しても確かなデフォーカス量を得ることができなかったことを示す。そのため、ピントを合わせることができる被写体がないと判断し、サーチ駆動フラグをOFFし(Step415)、レンズ駆動を停止するようカメラ制御部114が制御する(Step416)。そして、エラーカウントと端カウントをクリアし(Step417)、本フローの処理を終了する。

0092

端カウントが所定値を超えないとカメラ制御部114が判定した場合には(Step414でNo)、フォーカス制御に伴うレンズの駆動方向を現在の駆動方向とは反対の駆動方向に設定し(Step418)、所定駆動量を設定する(Step411)。

0093

[実施例1による効果]
以上説明したように、実施例1では、撮像素子から第1の読み出し制御で読み出す行数が同じである場合において、所定より大きい焦点検出領域が設定された場合には、撮像素子106における第1の領域の数を多くする。また、それぞれの第1の領域について第1の読み出し制御で読み出す行数を減らして第1の領域を列方向に小さくする。

0094

別の観点から言い換えると、撮像素子から第1の読み出し制御で読み出す行数が同じである場合において、第1の読み出し制御でそれぞれの第1の領域について読み出す行数は変えずに、且つ第2の領域が列方向に所定以上大きくならないようにする。このために、設定された焦点検出領域の大きさに応じて、第1、第2の領域の数および第1、第2の領域の列方向の大きさを設定している。

0095

これにより、第2の領域が所定以上大きくなることを防ぐことができる。つまり、被写体が第2の領域に抜けてしまうことを防ぐことができる、従って、実施例1によれば、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる。

0096

[実施例2]
以下、実施例1の変形例である実施例2について説明する。

0097

実施例2では、第1の領域の列方向の大きさが一定であることを想定している点で、実施例1と異なる。

0098

また実施例1では、焦点検出領域内において、焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)と、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域(第2の領域)とが交互になるようにした。これに対し、実施例2では、第1の領域と第2の領域とを規則的に配置しているものの、第1の領域同士が複数連続している点で実施例1とは異なる。なお、実施例1と共通する部分に関しては説明を省略し、相違点を中心に説明する。

0099

図8は、実施例2における図5のStep505及びStep506のイメージを示した図である。図8(B)、(C)は、それぞれ焦点検出領域が図8(A)に対して1.5倍、2倍と大きくなった場合を示している。

0100

図6では図6(A)と図6(B)とで焦点検出領域内に含まれる第1の領域の列方向の大きさが異なっていたが、図8(A)、図8(B)及び図8(C)では、焦点検出領域内に含まれる第1の領域の列方向の大きさが一定であることを想定している。例えば、図8(A)の1101aと図8(b)の1102aと図8(C)の1103aは、列方向の大きさが同じである。

0101

また、図6では図6(A)に対し図6(B)では第1の領域と第2の領域とを交互に複数設定していたが、図8図8(A)に対し図8(B)では連続した複数の第1の領域と第2の領域とが規則的に設定されている。

0102

実施例1のように、焦点検出領域の大きさに応じて、各第1の領域(位相差検出領域)と第2の領域を単に交互に配置すると、各第1の領域の隙間である第2の領域の大きさや被写体の位置によっては各第1の領域間で異なる被写体を捕えてしまう場合がある。各第1の領域間で異なる被写体を捕えてしまうと、Step705及びStep708で加算する各第1の領域が異なる被写体に対応するものとなってしまうことから、算出される焦点検出結果と本来の焦点検出結果との乖離が大きくなってしまう場合がある。従って、実施例2では、複数の第1の領域を列方向に連続して設定する。これにより、連続している第1の領域同士では同じ被写体を捕えることができる可能性が高くなることから、焦点検出結果の精度がより高くなる。実施例1と同様に、実施例2ではそれぞれの第1の領域から相関量を算出し、各相関量を加算した加算相関量から焦点検出を行う。このため、ピントを合わせたい被写体を捉えている第1の領域が多ければ多いほど、加算相関量はピントを合わせたい被写体にピントを合わせるための本来の相関量に近くなる。従って、同じ被写体を捉えることができるよう、第1の領域を複数連続させることで、従来技術と比較してよりユーザが意図する被写体の領域から読み出された信号を用いた焦点検出を行うことができる。

0103

[実施例2におけるデフォーカス算出処理
図9は、図8を用いて説明したように第1の領域の設定を行う場合のデフォーカス量算出処理を示すフローチャートである。

0104

まず、Step1201では、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)に対応する焦点検出信号(A像信号とB像信号)をAF信号処理部113が取得する。

0105

続いて、Step1202では、AF信号処理部113がStep1201で各第1の領域の各行から読み出した信号を、列方向に所定の画素数加算する。ここで、所定の画素数は、コントラストがある被写体において、位相差検出において、検出結果として精度が信頼できる最も少ない画素数とすればよい。一例として、ここでは、8画素とする。

0106

Step1203で、Step1202で加算し算出した各像信号に基づき、各第1の領域の相関量を算出する。

0107

Step1204では、Step1203で算出した各第1の領域について相関量算出した複数の相関量を加算し、加算相関量を算出する。ここで加算する相関量の数は、焦点検出領域の大きさによらず一定である。

0108

そして、Step1205では加算相関量から相関変化量を算出し、算出した相関変化量からStep1206でピントずれ量を算出する。

0109

また、Step1207で、算出したピントずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性レベルを算出する。

0110

そして、Step1208では、Step1207で出力されたピントずれ量をデフォーカス量に変換する。

0111

ここで、例えば、公知の顔検出機能を用いたAF制御(不図示)を実行している場合には、常に人物の顔位置に焦点検出領域を設定するので、焦点検出領域が大きくなっても、同じ被写体を捕えている可能性が高い。その場合には、列方向に加算する画素数を常に同じ画素数加算してもよい。一方、焦点検出領域の大きさをユーザにより指定する場合には、同じ被写体を捕えていない可能性もあるため、列方向に加算する画素数を小さくしても良い。

0112

実施例2では、一例として第1の画素数は16画素、第2の画素数は8画素とするが、この限りではない。第1の画素数が第2の画素数より大きければよい。

0113

[実施例2の効果]
以上述べたように、実施例2では、連続した複数の第1の領域と第2の領域とを規則的に配置する。これにより、連続して設定されている複数の第1の領域同士では同じ被写体を捉えやすくなる。(図8(A)(B))。更に、第2の領域が所定の大きさ以上である場合には第1の領域と第2の領域とを交互に複数設定する(図8(c))。これにより被写体が第1の領域同士の隙間に抜けないようにすることができる。したがって、焦点検出領域の大きさを変更しても主被写体に対して焦点検出を合わせやすくなる。

0114

[実施例3]
以下、実施例1の変形例である実施例3について説明する。

0115

実施例3は、実施例1の図5に相当する図10のフローにおいて、Step504とStep506の間で低照度か否かを判定している点で実施例1と異なる。なお、実施例1と共通する部分に関しては説明を省略し、相違点を中心に説明する。

0116

図10は、実施例3における焦点検出信号読み出し領域設定処理のサブフロー示した図である。

0117

Step1301〜Step1304については、実施例1のStep501〜Step504と同様の処理を行っているため、説明を省略する。

0118

第1の行数が第3の行数と比較して少ないとカメラ制御部114が判定した場合(Step1304でNo)は、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)を列方向に第1の画素数連続した領域とする(Step1306)。

0119

一方、第1の行数の方が第3の行数より多いとカメラ制御部114が判定した場合には(Step1304でYes)、Step1305で低照度の被写体を撮影しているか否かをカメラ制御部114が判定する。

0120

低照度の被写体を撮影しているとカメラ制御部114が判定された場合には(Step1305でYes)、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)を列方向に第1の画素数連続した領域を設定する(Step1306)。ここで、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)と、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出さない領域(第2の領域)とが規則的になるようにカメラ制御部114が制御する。

0121

一方、低照度の被写体を撮影していないとカメラ制御部114が判定した場合には(Step1305でNo)、列方向に第2の画素数連続した第1の領域を焦点検出領域内に等間隔で設定する(Step1307)。

0122

ここで、低照度の被写体を撮影しているか否かの判定は、例えばユーザによるISOの設定状態が所定値よりも大きいか否かによって判断しても良い。また、撮影映像輝度値が所定値よりも小さいか否かで判定しても良い。その他、被写体の照度を判定できる方法であれば、この限りではない。

0123

位相差を検出する際には、列方向に画素を加算、もしくは相関量を加算してデフォーカス量を算出する。

0124

これは、低照度の被写体を撮影している場合には、上述したようにA像信号、B像信号のレベルが低くなってしまう可能性がある。このような場合、相関量の急峻性が得られにくく、デフォーカス量の精度が低下する要因となってしまう。また、ISO感度を上げた状態で撮影した場合、ノイズが多くなることによりS/Nが低下してしまうため、デフォーカス量の精度が低下し、デフォーカス量の信頼度レベルが低下してしまう。

0125

そのため、第1の領域について列方向に加算する画素数を多くする、もしくは少なくしない、また、加算する相関量を多くすることで、S/Nを改善する必要がある。そのため、低照度の被写体を撮影しているとあらかじめ判定した場合には、焦点検出領域が大きくなっても、信頼できるデフォーカス量が出力されることを優先した制御を実行する。

0126

[実施例3の効果]
このように、実施例3では、被写体が低照度である場合には、焦点検出領域の大きさによらず、焦点検出領域内において焦点検出信号を読み出す領域(第1の領域)として列方向に、第2の画素数より多い第1の画素数連続した領域を設定する。これにより、実施例1の効果に加え、被写体が低照度である場合でもより精度良く相関量の算出を行うことができるという効果を有する。

0127

[その他の実施例]
実施例1では、カメラ制御部114(読出制御手段)は第1の領域と第2の領域とをそれぞれ交互に複数設定することを説明したが、焦点検出領域が所定の大きさになるまでは第1の領域を列方向に連続させ、焦点検出領域の中央に設定するようにしても良い。すなわち、第1の領域を中央に設定し、第1の領域の上下に第2の領域を設けても良い。これにより、各第1の領域で同じ被写体を捉えることができる可能性が高くなる。

0128

なお、実施例1〜実施例3においては、撮像素子106の一部の領域からのみ焦点検出信号を読み出す場合について説明した(図11(A))。これに対し、撮像素子106の全撮像領域から焦点検出信号を読み出し、揮発性メモリ(不図示)に一時的に保持する際の、揮発性メモリの容量に応じて一部の焦点検出信号を保持するようにしても良い(図11(B))。実施例1〜実施例3はいずれの場合においても適用できるものである。ここで、図11(A)の1401及び図11(B)の1402は、撮像素子106から信号を読み出すことができる全撮像領域を示しており、斜線部は画像信号(A+B)と焦点検出信号A(Bでも良い)の両方を読み出す領域を示している。

0129

また、実施例1と実施例2を組み合わせても良い。例えば、焦点検出領域の大きさが所定の以下であれば実施例2のように第1の領域の列方向の大きさと個数を変えずに複数の第1の領域を連続させるか否かを焦点検出領域の大きさに応じて異ならせる。そして、焦点検出領域が所定より大きくなり、図8(C)のように第1の領域の列方向の大きさと個数を変えないまま第1の領域と第2の領域を交互に配置するのでは第2の領域に被写体が入り込んでしまうと判断する場合には、実施例1のようにする。すなわち、第1の領域の列方向の大きさを小さくし、第1の領域の数を増やす。これにより、実施例1及び実施例2と同様の効果を得ることができる。

0130

また、図6(B)や図8(C)のように、第1の領域の数が多い場合は、そうでない場合と比較して、相関量を算出する数も増える。従って、デフォーカス量を算出するのにより時間がかかってしまい、結果ピント合わせまでにより時間がかかってしまう。従って、図6(B)のように、第1の領域の数が増えた場合には、シフト量を図6(A)の状態よりも少なくすることにより、相関量を算出する時間を短縮するようにカメラ制御部114が制御しても良い。これにより、例えば第1の領域の数が多い場合とそうでない場合とでデフォーカス量を算出するまでの時間が同等になるように制御することで、ピント合わせまでの応答性が変化することなく安定したピント合わせを行うことができる。

0131

また、一般的に、上記のようにシフト量を少なくした場合、デフォーカス量が大きい場合、つまり大きくボケている場合は、そうでない場合と比較して、デフォーカス量の検出が困難である。デフォーカス量が検出できないことにより、検出できる場合と比較して、ピント合わせまでの時間が遅くなってしまうことがある。従って、デフォーカス量が算出できない場合には、第1の領域の数が多い場合であってもシフト量を少なくしないことで、ピント合わせまでの時間に差が生じないようにカメラ制御部114が制御しても良い。その場合、デフォーカス量がシフト量を少なくした場合に算出できるデフォーカス量が算出できたら、シフト量を少なくする。

0132

また、実施例1〜実施例3において、撮像素子106の一部の領域から焦点検出信号を読みだす場合、フレームレートが高くなるにつれて読み出し帯域が狭くなる。従って、フレームレートが高い場合は低い場合と比較して、焦点検出信号を読み出すことができる第2の行数は少なくなる。つまり、フレームレートが高いほど、実施例1〜3が想定している課題が生じやすい。従って、フレームレートに応じて実施例1〜実施例3を実施するか否かをカメラ制御部114が判定しても良い。例えば、焦点検出信号を読み出すことができる第2の行数が十分多いと判断できる程度にフレームレートが低ければ(第2のフレームレート)、実施例1〜3が想定している課題が生じにくいとして実施例1〜3の処理を行わないようにしても良い。この場合、第2のフレームレートよりも高い第1のフレームレートである場合に、実施例1〜3の処理を行う。

0133

また、実施例1〜実施例3において、フレームレートが高い場合は低い場合と比較して、第3の行数を少なくしても良い。

0134

また、第2の行数を撮像素子106の撮像領域の列方向の全行数に対する割合で表現し、当該割合に応じて上述した制御を実施するか否かを判定しても良い。例えば、第2の行数が全行数の所定の割合である場合には、上述した制御を実施しないと判定する。ここで、所定の割合とは、所定の画素数連続した第1の領域設定した場合に、位相差検出領域が所定の間隔で配置することができる行数に基づいて決定すればよい。例えば、設定できる焦点検出用画素の列方向の行数が全列方向行数の20%を読みだすことが可能であれば、上述した制御を実施しない。

0135

また、実施例1〜実施例3において、第2の領域が列方向に所定以上大きくならず、かつ第1の領域が被写体照度やS/N比の観点から許容できる列方向の大きさ以上であれば、複数の第1の領域の列方向の大きさを焦点検出領域内で異ならせても良い。一例として、焦点検出領域の中心に近い第1の領域は、そうでない第1の領域よりも列方向の大きさが大きくなるようにしても良い。

0136

なお、上述した実施例は撮像素子の外部のAF信号処理部113による検出結果基づいてカメラ制御部114が制御を行う場合として例示したが、撮像素子がAF信号処理部113に相当する構成やカメラ制御部114に相当する構成を有していても良い。これにより、例えば、所謂積層センサ等においても上述の実施例の発明を実現することが可能である。

0137

また、実施例では各画素がマイクロレンズと一対の光電変換部を有し、各光電変換部が異なるレンズ瞳からの光を受光する例を用いて説明したが、このようなものに限定されない。例えば、各画素がマイクロレンズとその後ろに配置した1つの光電変換部を有し、一部の画素と他の画素とが異なるレンズ瞳からの光を受光するように構成してもよい。

0138

さらに、各行から得られた信号から高周波成分を検出することによって焦点検出用信号を得る構成であってもよい。その場合に、どの行から高周波成分を検出するかを選択するようにすればよい。

0139

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

0140

また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。

0141

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

0142

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコードインタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

0143

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光/光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。

0144

また、プログラムの供給方法として、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

0145

106撮像素子
113AF信号処理部
114カメラ制御部

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