撮像装置
【課題】 従来の撮像装置では、被写体に対して正確な焦点検出を行えない。
【解決手段】 焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルに基づいて焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、記憶手段に時系列に記憶された焦点検出用信号を最新の焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段とを備えて、撮像装置を構成した。
【解決手段】 焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルに基づいて焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、記憶手段に時系列に記憶された焦点検出用信号を最新の焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段とを備えて、撮像装置を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮像装置として、例えば、特許文献１に開示された撮像装置がある。この撮像装置は、撮像用画素と焦点検出用画素とから構成される複数の画素により光学系による光束を光電変換して蓄積し、読み出し手段により各画素から所定周期で信号を読み出す。光学系の焦点調節状態は、所定周期で読み出した焦点検出用画素の信号の加算が、読み出した焦点検出用画素の信号レベルと絞り値に応じて決定された所定の加算回数だけ行われた加算結果に基づいて、検出されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の撮像装置では、焦点検出用画素の信号が決定された回数だけ加算されて光学系の焦点検出が行われる際、撮像装置が動いたり、被写体が動いたりすると、被写体と焦点検出用画素との相対位置が変化してしまい、被写体に対して正確な焦点検出を行えない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
光学系を介して入射した被写体光を複数の撮像用画素および前記撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して電荷を蓄積する撮像手段と、
前記撮像用画素および前記焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として所定周期で読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により前記撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された前記撮像用信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段と、
前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号のレベルに基づいて前記焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、前記焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、
前記記憶手段に時系列に記憶された前記焦点検出用信号を最新の前記焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段と、
前記加算手段によって加算された前記焦点検出用信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と
を備えて撮像装置を構成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、被写体に対して正確な焦点検出が可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラの構成の概略を示すブロック図、（ｂ）は、（ａ）に示すデジタルカメラの撮像素子の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラにおいて、被写体像の焦点検出を行い、電子ビューファインダに被写体像の画像を表示する処理の概略を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートにおける、焦点検出用信号の加算回数を決定する加算回数決定処理の詳細なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明による撮像装置をデジタルカメラに適用した場合における、本発明を実施するための一形態について説明する。
【０００９】
図１（ａ）は、この一実施の形態によるデジタルカメラ１の構成の概略を示すブロック図である。同図（ｂ）は、デジタルカメラ１の撮像素子１２の構成を示す正面図である。
【００１０】
デジタルカメラ１は、交換レンズユニット２とカメラボディ３とから構成される。
【００１１】
交換レンズユニット２は、カメラボディ３にマウント部４を介して着脱自在に構成されており、光学系５を構成するレンズ５ａ、ズーミング用レンズ５ｂ、フォーカシング用レンズ５ｃ、および振れ補正用レンズ５ｄに加えて、絞り６を備えている。この交換レンズユニット２には、ズーミング用レンズ５ｂ、フォーカシング用レンズ５ｃ、および振れ補正用レンズ５ｄを移動させると共に、絞り６を駆動する不図示のレンズ・絞り用駆動モータ、並びに、ズーミング用レンズ５ｂおよびフォーカシング用レンズ５ｃの位置を認識するための不図示のエンコーダが設けられている。レンズ・絞り用駆動モータはレンズ駆動制御回路７によって駆動制御される。交換レンズユニット２の焦点距離、開放Ｆナンバー等のレンズ情報は、不図示の記憶回路に記憶される。
【００１２】
カメラボディ３の外側には、撮影時に操作される不図示のレリーズボタンが設けられており、カメラボディ３の内部には、各回路の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１１が設けられている。ＣＰＵ１１には、ＣＰＵ１１が種々の制御を行う際に参照される制御プログラムなどが格納された不図示の不揮発性メモリが接続されている。光学系５を通ってカメラボディ３内に入射した被写体光は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などからなる撮像素子１２に入射して被写体像を結像させる。被写体光の一部は、照度センサを備えて構成された不図示の測光部によって検出され、周囲の明るさが測定される。ＣＰＵ１１は、この測光部で検出した被写体光量に基づいて、制御信号を電気接点８を介してレンズ駆動制御回路７へ出力し、レンズ駆動制御回路７によってレンズ・絞り用駆動モーターを駆動させ、絞り６の開口量を調節する。これにより、撮像素子１２に投影される被写体像の光量が調節される。液晶表示駆動回路１３は、電子ビューファインダ（ＥＶＦ：Electronic View Finder）１４の液晶表示素子を駆動し、撮像素子１２に結像した被写体像を電子ビューファインダ１４に表示させる。撮影者は接眼レンズ１５を介して、電子ビューファインダ１４に表示された被写体像を観察することができる。
【００１３】
デジタルカメラ１の撮影者が電子ビューファインダ１４を介して被写体像を見ながら、レリーズボタンを押すと、ＣＰＵ１１がこれを検出し、不図示のシャッター幕を開く。光学系５および絞り６を通過した被写体光は、シャッター幕が開くことによって撮像素子１２に被写体像を結像し、ＣＰＵ１１は不図示の撮像素子駆動回路によって撮像素子１２に結像した被写体像を撮像する。撮像素子１２は、同図（ｂ）に示すように、２次元状の撮像素子スペース１２ａに撮像用画素が配置されており、中央の焦点検出エリア１２ｂに焦点検出用画素が一列に水平に配列されている。撮像素子１２は、光学系５を介して入射した被写体光を、複数の撮像用画素および撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して、電荷を蓄積する撮像手段を構成する。また、撮像素子駆動回路は、撮像用画素および焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として、所定周期、例えば６０フレーム/秒で読み出す読み出し手段を構成する。また、電子ビューファインダ１４は、読み出し手段により撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された撮像用信号に基づく表示を電子ビューファインダ１４に行う表示手段を構成する。また、不図示のバッファメモリは、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段を構成する。
【００１４】
本実施形態では、位相差検出方式により、被写体像の焦点合わせが行われる。この位相差検出方式では、位相差の異なる２つの像を焦点検出エリア１２ｂに配列された焦点検出用画素によって検出して、２つの像の相対的な位置関係（像ズレ量）を算出し、被写体光の焦点調節状態の情報を含むデフォーカス量を算出する。ＣＰＵ１１は、算出したデフォーカス量、および、交換レンズユニット２の記憶回路から送出されて、不図示のレンズ情報回路に記憶されているレンズ情報等に基づいて、レンズ駆動量を算出する。レンズ駆動制御回路７は、この算出されたレンズ駆動量に基づいて、レンズ・絞り用駆動モーターを駆動させて、フォーカシング用レンズ５ｃを合焦位置へ駆動し、撮像素子１２に投影される被写体像の焦点を合わせる。
【００１５】
撮像素子駆動回路によって撮像された被写体像は、ＣＰＵ１１により、撮像信号として不図示の画像処理回路へ出力される。画像処理回路は、入力された撮像信号に対して所定のアナログ信号処理を施した後、デジタル信号に変換し、ホワイトバランス処理やガンマ補正といった所定の画像処理を行う。画像処理回路で画像処理された画像データは、ＣＰＵ１１の制御によって不図示のバッファメモリに一旦記録され、不図示の画像圧縮部によって圧縮される。画像圧縮部で圧縮された画像データは、不図示のカードインターフェイスの制御の下、不揮発性メモリからなるメモリーカード１６に格納される。
【００１６】
ＣＰＵ１１には、角速度センサ１７が接続されている。角速度センサ１７は、手振れ等により生じるデジタルカメラ１の振れを検出する振れ検出手段を構成する。また、ＣＰＵ１１は、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に補正用レンズ５ｄを移動する振れ補正手段を構成する。なお、角速度センサ１７ではなく、加速度センサ等を用いてデジタルカメラ１の振れを検出する構成にしてもよい。
【００１７】
ＣＰＵ１１は、撮像素子１２の焦点検出用画素と、撮像素子１２に入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段を構成する。本実施形態では、変化検出手段が検出した焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置の変化に基づいて焦点検出用信号を加算する回数が決定され、決定された回数加算された焦点検出用信号に基づいて被写体像の焦点検出が上述した位相差検出方式により行われる。つまり、ＣＰＵ１１は、変化検出手段によって上記の変化が検出されない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルに基づいて焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、変化検出手段によって上記の変化が検出された場合には、焦点検出用信号を加算する加算回数を適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段を構成する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリに時系列に記憶された焦点検出用信号を最新の焦点検出用信号から遡って加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段を構成すると共に、加算手段によって加算された焦点検出用信号に基づいて光学系５の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を構成する。
【００１８】
本実施形態では、ＣＰＵ１１は、振れ補正手段により補正用レンズ５ｄが移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。また、ＣＰＵ１１は、被写体像の中から動く対象物を追尾する追尾手段を構成し、追尾手段により追尾された対象物が所定時間内例えば所定フレーム数内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、被写体像の中から人物の顔を検出する顔検出手段も構成し、顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内例えば所定フレーム数内に所定の閾値以上変化した場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、撮像用画素によって所定時間間隔例えば各フレーム間間隔で撮像された各フレーム画像の各画素値の差分を検出するフレーム間差分検出手段も構成し、フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、角速度センサ１７により所定の閾値以上の撮像装置の振れが検出された場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。
【００１９】
図２は、デジタルカメラ１において、被写体像の焦点検出を行い、電子ビューファインダ１４に被写体像の画像を表示する処理の概略を示すフローチャートである。
【００２０】
デジタルカメラ１の電源がＯＮにされると、ＣＰＵ１１は、ステップ（以下、Ｓと記す）１において、撮像素子１２の撮像用画素および焦点検出用画素に蓄えられた、被写体光を光電変換した電荷を所定周期、例えば６０フレーム/秒で読み出す周期動作（Ｓ２〜Ｓ１２の周期動作）を開始する。
【００２１】
次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ２において、撮像用画素および焦点検出用画素に蓄えられた電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として読み出す動作を完了する。読み出された焦点検出用信号は、バッファメモリに時系列に記憶される。撮像用画素から読み出した撮像用信号に基づいて液晶表示駆動回路１３が駆動されて、電子ビューファインダ１４に１フレーム分の画像が表示される。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ３において、焦点検出用画素から読み出した焦点検出用信号の輝度が、位相差検出方式によって光学系５の焦点合わせが行える所定の閾値以上か否かを判別する。
【００２２】
焦点検出用信号の輝度が低く、所定の閾値未満であり、Ｓ３の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４において、図３において後述する加算回数決定処理を行う。次に、ＣＰＵ１１は、焦点検出用画素から読み出されてバッファメモリに記憶された焦点検出用信号の加算回数が、加算回数決定処理により決定された加算回数の範囲内か否かを判別する。焦点検出用信号の加算回数が、加算回数決定処理により決定された加算回数を越えており、Ｓ５の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ６において、加算回数決定処理により決定された加算回数範囲を越える最古の焦点検出用画素の読出結果を破棄する。例えば、前回までの周期動作の処理で、加算回数決定処理により決定された加算回数例えば１０回の加算が既に行われており、今回のＳ２の処理で新たに読み出した焦点検出用信号を加算すると合計１１回の加算になってしまう場合、バッファメモリに時系列に記憶された焦点検出用信号の中から、最新の順番から数えて１０番目を越える１１番目の、つまり最古の焦点検出用信号が破棄されて、最新の順番から数えて１０番目までの焦点検出用信号が加算される。なお、Ｓ４の加算回数決定処理により加算回数が変更された場合、バッファメモリに時系列に今まで記憶された焦点検出用信号をすべて破棄して、新たなデータを使って加算してもよいし、バッファメモリに時系列に今まで記憶された焦点検出用信号を継続して用いて、加算するようにしてもよい。
【００２３】
加算回数が加算回数決定処理により決定された加算回数範囲を越えておらず、Ｓ５の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、Ｓ６の処理後、ＣＰＵ１１は、Ｓ７において、今回のＳ２の処理で新たに読み出した焦点検出用信号を加算する。加算された焦点検出用信号はバッファメモリに記憶される。一方、読み出した焦点検出用信号の輝度が所定の閾値以上で十分に明るく、Ｓ３の判別が“ＹＥＳ”の場合、上述したＳ７の処理のように、複数の焦点検出用信号を加算する必要はなく、今回の周期動作において読み出された１個の焦点検出用信号がバッファメモリに記憶される。
【００２４】
読み出した焦点検出用信号の輝度が所定の閾値以上であり、Ｓ３の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、Ｓ７の処理の後、ＣＰＵ１１は、Ｓ８において、レリーズボタンが全押しされたか否か、または、電源ボタンが押下されたか否かを判別する。レリーズボタンが全押しされ、または電源ボタンが押下されて、Ｓ８の判別が“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ９において、撮像素子１２の周期動作を終了させ、電子ビューファインダ１４に画像を表示する動作を終了する。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ１０において、撮像素子１２に得られる画像をメモリーカード１６に記録する撮影動作を行うか、または電源をＯＦＦにして、処理を終了する。一方、レリーズボタンが全押しされず、かつ、電源ボタンが押下されないで、Ｓ８の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ１１において、Ｓ７の処理で加算された焦点検出用信号、またはＳ３の判別が“ＹＥＳ”の場合の輝度の十分に大きい１個の焦点検出用信号に基づいて、像ずれ量を算出する演算を実施し、デフォーカス量を算出して、被写体像の焦点検出を行う。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ１２において、撮像用画素および焦点検出用画素に次フレームの電荷を蓄積する蓄積処理を再び開始する。このＳ１２の処理の終了により、Ｓ２〜Ｓ１２の１フレーム分の周期動作が終了する。
【００２５】
図３は、図２のフローチャートにおけるＳ４の、焦点検出用信号の加算回数を決定する加算回数決定処理の詳細なフローチャートである。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、Ｓ４１において、角速度センサ１７の検出結果により、デジタルカメラ１が動いているか否かを判別する。例えば、デジタルカメラ１が三脚に固定されているなどされていてデジタルカメラ１が動いておらず、Ｓ４１の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４２において、顔検出手段により検出された顔の位置が所定フレーム間で所定の閾値以上変化しているか否かを判別する。例えば、図２に示すＳ２〜Ｓ１２のフレーム周期動作において、前回検出した顔の位置と、今回検出した顔の位置とを比較することで、顔の位置が所定の閾値以上変化しているか否かを判別する。被写体の人物が静止しており、顔検出手段により検出された顔の位置が所定の閾値以上変化しておらず、Ｓ４２の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４３において、追尾手段により検出された追尾対象が所定フレーム間で所定の閾値以上移動しているか否かを判別する。例えば、図２に示すＳ２〜Ｓ１２のフレーム周期動作において、前回検出した追尾対象の位置と、今回検出した追尾対象の位置とを比較することで、追尾対象が所定の閾値以上移動しているか否かを判別する。なお、Ｓ４２の処理で、顔検出手段により検出された顔の位置が所定の閾値以上変化したか否かを判別したが、このＳ４３の処理で、追尾手段を用いて被写体像の顔が所定の閾値以上移動したか否かを判別する構成にすることもできる。
【００２７】
追尾対象が移動せず、Ｓ４３の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４４において、フレーム間差分検出手段により検出されたフレーム間差分が所定の閾値以上か否かを判別する。つまり、図２に示すＳ２〜Ｓ１２の周期動作において、前回検出した電子ビューファインダ１４に表示される画像と、今回検出した電子ビューファインダ１４に表示される画像とのフレーム間差分を取り、このフレーム間差分が所定の閾値以上か否かを判別する。フレーム間差分が所定の閾値未満であり、Ｓ４４の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４５において、光学手振れ補正が制御中、つまり光学系５の補正用レンズ５ｄが駆動中であるか否かを判別する。光学手振れ補正が制御中ではなく、Ｓ４５の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４６において、焦点検出用信号の信号レベルおよび絞り６の開口量（絞り値）に基づいて、焦点検出用信号の適正加算回数、例えば１０回を決定する。なお、周期動作が開始された当初は、システムによる制限（メモリ空間の制限、加算するための専用モジュールがあればそのモジュールの制限）により、適正加算回数の初期値を決定する。
【００２８】
一方、例えば、デジタルカメラ１が手持ちで動いており、Ｓ４１の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、検出された顔の位置が所定の閾値以上変化しており、Ｓ４２の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、追尾対象が所定の閾値以上移動しており、Ｓ４３の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、フレーム間差分が所定の閾値以上であり、Ｓ４４の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、光学手振れ補正が制御中であり、Ｓ４５の判別が“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４７において、焦点検出用画素の読み出し結果である焦点検出用信号の加算回数を、Ｓ４６で決定する適正加算回数よりも少ない特定の回数、例えば２回に制限する。なお、Ｓ４７において決定される加算回数は、Ｓ４１〜Ｓ４５の各判別で“ＹＥＳ”となる加算回数制限要件の数に応じて、異なる構成にしてもよい。また、Ｓ４１〜Ｓ４５の各処理で用いられる所定の閾値は、１個に限らず複数でもよく、この複数の閾値に応じて、加算回数が決定される構成にしてもよい。
【００２９】
このような本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、上記のように、被写体やデジタルカメラ１が動いて被写体と焦点検出用画素との相対位置が変化した場合には、焦点検出用信号の加算回数が図３、Ｓ４７の処理で減らされるので、異なる被写体部分からの入射光が焦点検出用画素に入射されて出力される焦点検出用信号の加算分が減り、適切に被写体に対して焦点検出を行える。また、被写体と焦点検出用画素との相対位置に変化がない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号が、Ｓ４６の処理で適正加算回数加算されて焦点検出が精度よく行われると共に、図２、Ｓ２の処理で常に一定の所定周期で撮像画素信号が読み出されて電子ビューファインダ１４に表示される。この結果、電子ビューファインダ１４に表示する画像の品質を維持しながら、適切に焦点検出を行えるデジタルカメラ１が提供される。
【００３０】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、図３、Ｓ４１で、角速度センサ１７により所定の閾値以上のデジタルカメラ１の振れが検出された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、デジタルカメラ１が動いた場合でも適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３１】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４２で、顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内に所定の閾値以上変化した場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、顔検出手段により検出される人物の顔の位置が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３２】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４３で、追尾手段により追尾された対象物が所定時間内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、追尾手段により追尾された対象物が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３３】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４４で、フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出され、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、被写体の一部が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３４】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４５で、振れ補正手段により光学系５が移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出され、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、振れ補正が働いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３５】
なお、Ｓ４７で、加算回数決定手段により加算回数を制限する場合、読み出し手段により読み出される焦点検出用信号のレベルを増幅する増幅手段を備えるように構成してもよい。この構成によれば、加算回数決定手段により加算回数が制限される場合であっても、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルが増幅手段により増幅されるため、電子ビューファインダ１４に表示される画像の品質は劣るものの、加算された焦点検出用信号のレベルが小さくても、焦点検出の検出精度を保つことができる。
【００３６】
本実施形態では、振れ補正手段を構成するＣＰＵ１１が、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に光学系５を移動する構成であったが、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に撮像素子１２を移動する構成であっもよい。この場合、変化検出手段を構成するＣＰＵ１１は、振れ補正手段により撮像素子１２が移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。
【００３７】
上記実施形態においては、本発明の撮影装置をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、ビデオカメラや、携帯電話機等に内蔵されるカメラ等の、焦点検出を行うその他の撮影装置にも適用することが可能である。このような撮影装置に本発明を適用した場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３８】
１…デジタルカメラ
５…光学系
５ａ…レンズ
５ｂ…ズーミング用レンズ
５ｃ…フォーカシング用レンズ
５ｄ…補正用レンズ
１１…ＣＰＵ
１２…撮像素子
１２ａ…撮像素子スペース
１２ｂ…焦点検出エリア
１４…電子ビューファインダ
１７…角速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮像装置として、例えば、特許文献１に開示された撮像装置がある。この撮像装置は、撮像用画素と焦点検出用画素とから構成される複数の画素により光学系による光束を光電変換して蓄積し、読み出し手段により各画素から所定周期で信号を読み出す。光学系の焦点調節状態は、所定周期で読み出した焦点検出用画素の信号の加算が、読み出した焦点検出用画素の信号レベルと絞り値に応じて決定された所定の加算回数だけ行われた加算結果に基づいて、検出されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の撮像装置では、焦点検出用画素の信号が決定された回数だけ加算されて光学系の焦点検出が行われる際、撮像装置が動いたり、被写体が動いたりすると、被写体と焦点検出用画素との相対位置が変化してしまい、被写体に対して正確な焦点検出を行えない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
光学系を介して入射した被写体光を複数の撮像用画素および前記撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して電荷を蓄積する撮像手段と、
前記撮像用画素および前記焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として所定周期で読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により前記撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された前記撮像用信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段と、
前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号のレベルに基づいて前記焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、前記焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、
前記記憶手段に時系列に記憶された前記焦点検出用信号を最新の前記焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段と、
前記加算手段によって加算された前記焦点検出用信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と
を備えて撮像装置を構成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、被写体に対して正確な焦点検出が可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラの構成の概略を示すブロック図、（ｂ）は、（ａ）に示すデジタルカメラの撮像素子の構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラにおいて、被写体像の焦点検出を行い、電子ビューファインダに被写体像の画像を表示する処理の概略を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートにおける、焦点検出用信号の加算回数を決定する加算回数決定処理の詳細なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明による撮像装置をデジタルカメラに適用した場合における、本発明を実施するための一形態について説明する。
【０００９】
図１（ａ）は、この一実施の形態によるデジタルカメラ１の構成の概略を示すブロック図である。同図（ｂ）は、デジタルカメラ１の撮像素子１２の構成を示す正面図である。
【００１０】
デジタルカメラ１は、交換レンズユニット２とカメラボディ３とから構成される。
【００１１】
交換レンズユニット２は、カメラボディ３にマウント部４を介して着脱自在に構成されており、光学系５を構成するレンズ５ａ、ズーミング用レンズ５ｂ、フォーカシング用レンズ５ｃ、および振れ補正用レンズ５ｄに加えて、絞り６を備えている。この交換レンズユニット２には、ズーミング用レンズ５ｂ、フォーカシング用レンズ５ｃ、および振れ補正用レンズ５ｄを移動させると共に、絞り６を駆動する不図示のレンズ・絞り用駆動モータ、並びに、ズーミング用レンズ５ｂおよびフォーカシング用レンズ５ｃの位置を認識するための不図示のエンコーダが設けられている。レンズ・絞り用駆動モータはレンズ駆動制御回路７によって駆動制御される。交換レンズユニット２の焦点距離、開放Ｆナンバー等のレンズ情報は、不図示の記憶回路に記憶される。
【００１２】
カメラボディ３の外側には、撮影時に操作される不図示のレリーズボタンが設けられており、カメラボディ３の内部には、各回路の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１１が設けられている。ＣＰＵ１１には、ＣＰＵ１１が種々の制御を行う際に参照される制御プログラムなどが格納された不図示の不揮発性メモリが接続されている。光学系５を通ってカメラボディ３内に入射した被写体光は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などからなる撮像素子１２に入射して被写体像を結像させる。被写体光の一部は、照度センサを備えて構成された不図示の測光部によって検出され、周囲の明るさが測定される。ＣＰＵ１１は、この測光部で検出した被写体光量に基づいて、制御信号を電気接点８を介してレンズ駆動制御回路７へ出力し、レンズ駆動制御回路７によってレンズ・絞り用駆動モーターを駆動させ、絞り６の開口量を調節する。これにより、撮像素子１２に投影される被写体像の光量が調節される。液晶表示駆動回路１３は、電子ビューファインダ（ＥＶＦ：Electronic View Finder）１４の液晶表示素子を駆動し、撮像素子１２に結像した被写体像を電子ビューファインダ１４に表示させる。撮影者は接眼レンズ１５を介して、電子ビューファインダ１４に表示された被写体像を観察することができる。
【００１３】
デジタルカメラ１の撮影者が電子ビューファインダ１４を介して被写体像を見ながら、レリーズボタンを押すと、ＣＰＵ１１がこれを検出し、不図示のシャッター幕を開く。光学系５および絞り６を通過した被写体光は、シャッター幕が開くことによって撮像素子１２に被写体像を結像し、ＣＰＵ１１は不図示の撮像素子駆動回路によって撮像素子１２に結像した被写体像を撮像する。撮像素子１２は、同図（ｂ）に示すように、２次元状の撮像素子スペース１２ａに撮像用画素が配置されており、中央の焦点検出エリア１２ｂに焦点検出用画素が一列に水平に配列されている。撮像素子１２は、光学系５を介して入射した被写体光を、複数の撮像用画素および撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して、電荷を蓄積する撮像手段を構成する。また、撮像素子駆動回路は、撮像用画素および焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として、所定周期、例えば６０フレーム/秒で読み出す読み出し手段を構成する。また、電子ビューファインダ１４は、読み出し手段により撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された撮像用信号に基づく表示を電子ビューファインダ１４に行う表示手段を構成する。また、不図示のバッファメモリは、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段を構成する。
【００１４】
本実施形態では、位相差検出方式により、被写体像の焦点合わせが行われる。この位相差検出方式では、位相差の異なる２つの像を焦点検出エリア１２ｂに配列された焦点検出用画素によって検出して、２つの像の相対的な位置関係（像ズレ量）を算出し、被写体光の焦点調節状態の情報を含むデフォーカス量を算出する。ＣＰＵ１１は、算出したデフォーカス量、および、交換レンズユニット２の記憶回路から送出されて、不図示のレンズ情報回路に記憶されているレンズ情報等に基づいて、レンズ駆動量を算出する。レンズ駆動制御回路７は、この算出されたレンズ駆動量に基づいて、レンズ・絞り用駆動モーターを駆動させて、フォーカシング用レンズ５ｃを合焦位置へ駆動し、撮像素子１２に投影される被写体像の焦点を合わせる。
【００１５】
撮像素子駆動回路によって撮像された被写体像は、ＣＰＵ１１により、撮像信号として不図示の画像処理回路へ出力される。画像処理回路は、入力された撮像信号に対して所定のアナログ信号処理を施した後、デジタル信号に変換し、ホワイトバランス処理やガンマ補正といった所定の画像処理を行う。画像処理回路で画像処理された画像データは、ＣＰＵ１１の制御によって不図示のバッファメモリに一旦記録され、不図示の画像圧縮部によって圧縮される。画像圧縮部で圧縮された画像データは、不図示のカードインターフェイスの制御の下、不揮発性メモリからなるメモリーカード１６に格納される。
【００１６】
ＣＰＵ１１には、角速度センサ１７が接続されている。角速度センサ１７は、手振れ等により生じるデジタルカメラ１の振れを検出する振れ検出手段を構成する。また、ＣＰＵ１１は、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に補正用レンズ５ｄを移動する振れ補正手段を構成する。なお、角速度センサ１７ではなく、加速度センサ等を用いてデジタルカメラ１の振れを検出する構成にしてもよい。
【００１７】
ＣＰＵ１１は、撮像素子１２の焦点検出用画素と、撮像素子１２に入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段を構成する。本実施形態では、変化検出手段が検出した焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置の変化に基づいて焦点検出用信号を加算する回数が決定され、決定された回数加算された焦点検出用信号に基づいて被写体像の焦点検出が上述した位相差検出方式により行われる。つまり、ＣＰＵ１１は、変化検出手段によって上記の変化が検出されない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルに基づいて焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、変化検出手段によって上記の変化が検出された場合には、焦点検出用信号を加算する加算回数を適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段を構成する。ＣＰＵ１１は、バッファメモリに時系列に記憶された焦点検出用信号を最新の焦点検出用信号から遡って加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段を構成すると共に、加算手段によって加算された焦点検出用信号に基づいて光学系５の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を構成する。
【００１８】
本実施形態では、ＣＰＵ１１は、振れ補正手段により補正用レンズ５ｄが移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。また、ＣＰＵ１１は、被写体像の中から動く対象物を追尾する追尾手段を構成し、追尾手段により追尾された対象物が所定時間内例えば所定フレーム数内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、被写体像の中から人物の顔を検出する顔検出手段も構成し、顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内例えば所定フレーム数内に所定の閾値以上変化した場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、撮像用画素によって所定時間間隔例えば各フレーム間間隔で撮像された各フレーム画像の各画素値の差分を検出するフレーム間差分検出手段も構成し、フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。ＣＰＵ１１は、角速度センサ１７により所定の閾値以上の撮像装置の振れが検出された場合にも、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。
【００１９】
図２は、デジタルカメラ１において、被写体像の焦点検出を行い、電子ビューファインダ１４に被写体像の画像を表示する処理の概略を示すフローチャートである。
【００２０】
デジタルカメラ１の電源がＯＮにされると、ＣＰＵ１１は、ステップ（以下、Ｓと記す）１において、撮像素子１２の撮像用画素および焦点検出用画素に蓄えられた、被写体光を光電変換した電荷を所定周期、例えば６０フレーム/秒で読み出す周期動作（Ｓ２〜Ｓ１２の周期動作）を開始する。
【００２１】
次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ２において、撮像用画素および焦点検出用画素に蓄えられた電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として読み出す動作を完了する。読み出された焦点検出用信号は、バッファメモリに時系列に記憶される。撮像用画素から読み出した撮像用信号に基づいて液晶表示駆動回路１３が駆動されて、電子ビューファインダ１４に１フレーム分の画像が表示される。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ３において、焦点検出用画素から読み出した焦点検出用信号の輝度が、位相差検出方式によって光学系５の焦点合わせが行える所定の閾値以上か否かを判別する。
【００２２】
焦点検出用信号の輝度が低く、所定の閾値未満であり、Ｓ３の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４において、図３において後述する加算回数決定処理を行う。次に、ＣＰＵ１１は、焦点検出用画素から読み出されてバッファメモリに記憶された焦点検出用信号の加算回数が、加算回数決定処理により決定された加算回数の範囲内か否かを判別する。焦点検出用信号の加算回数が、加算回数決定処理により決定された加算回数を越えており、Ｓ５の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ６において、加算回数決定処理により決定された加算回数範囲を越える最古の焦点検出用画素の読出結果を破棄する。例えば、前回までの周期動作の処理で、加算回数決定処理により決定された加算回数例えば１０回の加算が既に行われており、今回のＳ２の処理で新たに読み出した焦点検出用信号を加算すると合計１１回の加算になってしまう場合、バッファメモリに時系列に記憶された焦点検出用信号の中から、最新の順番から数えて１０番目を越える１１番目の、つまり最古の焦点検出用信号が破棄されて、最新の順番から数えて１０番目までの焦点検出用信号が加算される。なお、Ｓ４の加算回数決定処理により加算回数が変更された場合、バッファメモリに時系列に今まで記憶された焦点検出用信号をすべて破棄して、新たなデータを使って加算してもよいし、バッファメモリに時系列に今まで記憶された焦点検出用信号を継続して用いて、加算するようにしてもよい。
【００２３】
加算回数が加算回数決定処理により決定された加算回数範囲を越えておらず、Ｓ５の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、Ｓ６の処理後、ＣＰＵ１１は、Ｓ７において、今回のＳ２の処理で新たに読み出した焦点検出用信号を加算する。加算された焦点検出用信号はバッファメモリに記憶される。一方、読み出した焦点検出用信号の輝度が所定の閾値以上で十分に明るく、Ｓ３の判別が“ＹＥＳ”の場合、上述したＳ７の処理のように、複数の焦点検出用信号を加算する必要はなく、今回の周期動作において読み出された１個の焦点検出用信号がバッファメモリに記憶される。
【００２４】
読み出した焦点検出用信号の輝度が所定の閾値以上であり、Ｓ３の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、Ｓ７の処理の後、ＣＰＵ１１は、Ｓ８において、レリーズボタンが全押しされたか否か、または、電源ボタンが押下されたか否かを判別する。レリーズボタンが全押しされ、または電源ボタンが押下されて、Ｓ８の判別が“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ９において、撮像素子１２の周期動作を終了させ、電子ビューファインダ１４に画像を表示する動作を終了する。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ１０において、撮像素子１２に得られる画像をメモリーカード１６に記録する撮影動作を行うか、または電源をＯＦＦにして、処理を終了する。一方、レリーズボタンが全押しされず、かつ、電源ボタンが押下されないで、Ｓ８の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ１１において、Ｓ７の処理で加算された焦点検出用信号、またはＳ３の判別が“ＹＥＳ”の場合の輝度の十分に大きい１個の焦点検出用信号に基づいて、像ずれ量を算出する演算を実施し、デフォーカス量を算出して、被写体像の焦点検出を行う。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ１２において、撮像用画素および焦点検出用画素に次フレームの電荷を蓄積する蓄積処理を再び開始する。このＳ１２の処理の終了により、Ｓ２〜Ｓ１２の１フレーム分の周期動作が終了する。
【００２５】
図３は、図２のフローチャートにおけるＳ４の、焦点検出用信号の加算回数を決定する加算回数決定処理の詳細なフローチャートである。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、Ｓ４１において、角速度センサ１７の検出結果により、デジタルカメラ１が動いているか否かを判別する。例えば、デジタルカメラ１が三脚に固定されているなどされていてデジタルカメラ１が動いておらず、Ｓ４１の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４２において、顔検出手段により検出された顔の位置が所定フレーム間で所定の閾値以上変化しているか否かを判別する。例えば、図２に示すＳ２〜Ｓ１２のフレーム周期動作において、前回検出した顔の位置と、今回検出した顔の位置とを比較することで、顔の位置が所定の閾値以上変化しているか否かを判別する。被写体の人物が静止しており、顔検出手段により検出された顔の位置が所定の閾値以上変化しておらず、Ｓ４２の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４３において、追尾手段により検出された追尾対象が所定フレーム間で所定の閾値以上移動しているか否かを判別する。例えば、図２に示すＳ２〜Ｓ１２のフレーム周期動作において、前回検出した追尾対象の位置と、今回検出した追尾対象の位置とを比較することで、追尾対象が所定の閾値以上移動しているか否かを判別する。なお、Ｓ４２の処理で、顔検出手段により検出された顔の位置が所定の閾値以上変化したか否かを判別したが、このＳ４３の処理で、追尾手段を用いて被写体像の顔が所定の閾値以上移動したか否かを判別する構成にすることもできる。
【００２７】
追尾対象が移動せず、Ｓ４３の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４４において、フレーム間差分検出手段により検出されたフレーム間差分が所定の閾値以上か否かを判別する。つまり、図２に示すＳ２〜Ｓ１２の周期動作において、前回検出した電子ビューファインダ１４に表示される画像と、今回検出した電子ビューファインダ１４に表示される画像とのフレーム間差分を取り、このフレーム間差分が所定の閾値以上か否かを判別する。フレーム間差分が所定の閾値未満であり、Ｓ４４の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４５において、光学手振れ補正が制御中、つまり光学系５の補正用レンズ５ｄが駆動中であるか否かを判別する。光学手振れ補正が制御中ではなく、Ｓ４５の判別が“ＮＯ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４６において、焦点検出用信号の信号レベルおよび絞り６の開口量（絞り値）に基づいて、焦点検出用信号の適正加算回数、例えば１０回を決定する。なお、周期動作が開始された当初は、システムによる制限（メモリ空間の制限、加算するための専用モジュールがあればそのモジュールの制限）により、適正加算回数の初期値を決定する。
【００２８】
一方、例えば、デジタルカメラ１が手持ちで動いており、Ｓ４１の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、検出された顔の位置が所定の閾値以上変化しており、Ｓ４２の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、追尾対象が所定の閾値以上移動しており、Ｓ４３の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、フレーム間差分が所定の閾値以上であり、Ｓ４４の判別が“ＹＥＳ”の場合、または、光学手振れ補正が制御中であり、Ｓ４５の判別が“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ４７において、焦点検出用画素の読み出し結果である焦点検出用信号の加算回数を、Ｓ４６で決定する適正加算回数よりも少ない特定の回数、例えば２回に制限する。なお、Ｓ４７において決定される加算回数は、Ｓ４１〜Ｓ４５の各判別で“ＹＥＳ”となる加算回数制限要件の数に応じて、異なる構成にしてもよい。また、Ｓ４１〜Ｓ４５の各処理で用いられる所定の閾値は、１個に限らず複数でもよく、この複数の閾値に応じて、加算回数が決定される構成にしてもよい。
【００２９】
このような本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、上記のように、被写体やデジタルカメラ１が動いて被写体と焦点検出用画素との相対位置が変化した場合には、焦点検出用信号の加算回数が図３、Ｓ４７の処理で減らされるので、異なる被写体部分からの入射光が焦点検出用画素に入射されて出力される焦点検出用信号の加算分が減り、適切に被写体に対して焦点検出を行える。また、被写体と焦点検出用画素との相対位置に変化がない場合には、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号が、Ｓ４６の処理で適正加算回数加算されて焦点検出が精度よく行われると共に、図２、Ｓ２の処理で常に一定の所定周期で撮像画素信号が読み出されて電子ビューファインダ１４に表示される。この結果、電子ビューファインダ１４に表示する画像の品質を維持しながら、適切に焦点検出を行えるデジタルカメラ１が提供される。
【００３０】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、図３、Ｓ４１で、角速度センサ１７により所定の閾値以上のデジタルカメラ１の振れが検出された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、デジタルカメラ１が動いた場合でも適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３１】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４２で、顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内に所定の閾値以上変化した場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、顔検出手段により検出される人物の顔の位置が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３２】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４３で、追尾手段により追尾された対象物が所定時間内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出されて、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、追尾手段により追尾された対象物が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３３】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４４で、フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと変化検出手段により検出され、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、撮影の際、デジタルカメラ１が動かずに、被写体の一部が動いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３４】
本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ４５で、振れ補正手段により光学系５が移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出され、Ｓ４７で、焦点検出用信号の加算回数が減らされる。このため、振れ補正が働いた場合でも、適切に被写体に対して焦点検出を行える。
【００３５】
なお、Ｓ４７で、加算回数決定手段により加算回数を制限する場合、読み出し手段により読み出される焦点検出用信号のレベルを増幅する増幅手段を備えるように構成してもよい。この構成によれば、加算回数決定手段により加算回数が制限される場合であっても、読み出し手段により読み出された焦点検出用信号のレベルが増幅手段により増幅されるため、電子ビューファインダ１４に表示される画像の品質は劣るものの、加算された焦点検出用信号のレベルが小さくても、焦点検出の検出精度を保つことができる。
【００３６】
本実施形態では、振れ補正手段を構成するＣＰＵ１１が、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に光学系５を移動する構成であったが、角速度センサ１７により検出されるデジタルカメラ１の振れを打ち消す方向に撮像素子１２を移動する構成であっもよい。この場合、変化検出手段を構成するＣＰＵ１１は、振れ補正手段により撮像素子１２が移動された場合に、焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたと検出する。
【００３７】
上記実施形態においては、本発明の撮影装置をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、ビデオカメラや、携帯電話機等に内蔵されるカメラ等の、焦点検出を行うその他の撮影装置にも適用することが可能である。このような撮影装置に本発明を適用した場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３８】
１…デジタルカメラ
５…光学系
５ａ…レンズ
５ｂ…ズーミング用レンズ
５ｃ…フォーカシング用レンズ
５ｄ…補正用レンズ
１１…ＣＰＵ
１２…撮像素子
１２ａ…撮像素子スペース
１２ｂ…焦点検出エリア
１４…電子ビューファインダ
１７…角速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して入射した被写体光を複数の撮像用画素および前記撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して電荷を蓄積する撮像手段と、
前記撮像用画素および前記焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として所定周期で読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により前記撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された前記撮像用信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段と、
前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号のレベルに基づいて前記焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、前記焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、
前記記憶手段に時系列に記憶された前記焦点検出用信号を最新の前記焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段と、
前記加算手段によって加算された前記焦点検出用信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と
を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
撮像装置の振れを検出する振れ検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記振れ検出手段により所定の閾値以上の撮像装置の振れが検出された場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
被写体像の中から動く対象物を追尾する追尾手段を備え、
前記変化検出手段は、前記追尾手段により追尾された対象物が所定時間内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
被写体像の中から人物の顔を検出する顔検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内に所定の閾値以上変化した場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像用画素によって所定時間間隔で撮像された各フレーム画像の各画素値の差分を検出するフレーム間差分検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段により検出される撮像装置の振れを打ち消す方向に前記光学系または前記撮像手段を移動する振れ補正手段とを備え、
前記変化検出手段は、前記振れ補正手段により前記光学系または前記撮像素子が移動された場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記加算回数決定手段により前記加算回数を制限する場合、前記読み出し手段により読み出される前記焦点検出用信号のレベルを増幅する増幅手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
光学系を介して入射した被写体光を複数の撮像用画素および前記撮像用画素が周りに配置された複数の焦点検出用画素により光電変換して電荷を蓄積する撮像手段と、
前記撮像用画素および前記焦点検出用画素に蓄積された電荷を撮像用信号および焦点検出用信号として所定周期で読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により前記撮像用信号が読み出されるたびに、読み出された前記撮像用信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号を時系列に記憶する記憶手段と、
前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に変化が生じたか否かを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段によって前記変化が検出されない場合には、前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出用信号のレベルに基づいて前記焦点検出用信号を加算する適正加算回数を決定し、前記変化検出手段によって前記変化が検出された場合には、前記焦点検出用信号を加算する加算回数を前記適正加算回数よりも少ない回数に制限する加算回数決定手段と、
前記記憶手段に時系列に記憶された前記焦点検出用信号を最新の前記焦点検出用信号から遡って前記加算回数決定手段により決定された回数分だけ加算する加算手段と、
前記加算手段によって加算された前記焦点検出用信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と
を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
撮像装置の振れを検出する振れ検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記振れ検出手段により所定の閾値以上の撮像装置の振れが検出された場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
被写体像の中から動く対象物を追尾する追尾手段を備え、
前記変化検出手段は、前記追尾手段により追尾された対象物が所定時間内に動く移動量が所定の閾値以上の場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
被写体像の中から人物の顔を検出する顔検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記顔検出手段により検出される顔の位置が所定時間内に所定の閾値以上変化した場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像用画素によって所定時間間隔で撮像された各フレーム画像の各画素値の差分を検出するフレーム間差分検出手段を備え、
前記変化検出手段は、前記フレーム間差分検出手段により検出された差分が所定の閾値以上の場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段により検出される撮像装置の振れを打ち消す方向に前記光学系または前記撮像手段を移動する振れ補正手段とを備え、
前記変化検出手段は、前記振れ補正手段により前記光学系または前記撮像素子が移動された場合に前記焦点検出用画素と入射する被写体光との相対位置に前記変化が生じたと検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記加算回数決定手段により前記加算回数を制限する場合、前記読み出し手段により読み出される前記焦点検出用信号のレベルを増幅する増幅手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４７９３８（Ｐ２０１１−２４７９３８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８３１４（Ｐ２０１０−１１８３１４）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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