撮像装置
【課題】画像を良好に撮影することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部２２と、前記光学系を通過し、撮像部２２に入射する光束を制限する絞り３４と、画像信号に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部２１と、焦点検出部２１による焦点検出結果に基づいて、焦点調節光学系３２を光軸方向に駆動させることで、光学系の焦点調節を行う焦点調節部３６と、光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、焦点検出部２１に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、焦点調節部３６に焦点調節光学系３２の駆動を開始させ、焦点調節光学系３２の駆動中に、絞り３４を絞り込み、絞り３４が絞られた状態で、焦点検出部２１に焦点検出を行わせる制御部２１と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【解決手段】光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部２２と、前記光学系を通過し、撮像部２２に入射する光束を制限する絞り３４と、画像信号に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部２１と、焦点検出部２１による焦点検出結果に基づいて、焦点調節光学系３２を光軸方向に駆動させることで、光学系の焦点調節を行う焦点調節部３６と、光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、焦点検出部２１に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、焦点調節部３６に焦点調節光学系３２の駆動を開始させ、焦点調節光学系３２の駆動中に、絞り３４を絞り込み、絞り３４が絞られた状態で、焦点検出部２１に焦点検出を行わせる制御部２１と、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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像素子に備えられた焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の像面のずれ量を検出することで、光学系の焦点状態を検出する撮像装置が知られている。このような撮像装置として、たとえば、焦点検出を行う際にケラレが発生することを防止するために、光学系の絞り値を所定の絞り値よりも小さい値（開放側の値）に設定し、焦点検出を行う方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１７６１８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、従来技術では、画像を本撮影するために、光学系の絞り値を、焦点検出時の絞り値から撮影絞り値へと変更した場合に、絞り値の変更に伴って光学系の像面が移動してしまい、その結果、被写体にピントの合った画像が撮影できない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、画像を良好に撮影することができる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、以下においては、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、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係る撮像装置は、光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞り（３４）と、前記画像信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出部（２１）と、前記焦点検出部による焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系（３２）を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部（３６）と、前記光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせる制御部（２１）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記撮像装置に係る発明において、被写体に照明光を照明する照明部と、被写体の輝度を検出し、検出した被写体の輝度に基づいて、前記照明部による照明が必要か否かを判断する判断部（２１）と、をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記照明部による照明が必要であると判断された場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部（２１）に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【０００９】
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ鏡筒（３）から取得する取得部（２１）をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記開放側制限値と同じ値または前記開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１０】
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値としてレンズ鏡筒（３）から取得する取得部（２１）をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【００１１】
［５］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記光学系の焦点状態を検出できない場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値として、前記焦点検出部（２１）に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【００１２】
［６］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、画像を撮影する際の撮影絞り値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１３】
［７］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部（２１）は、画像を撮影する際の撮影絞り値が、前記絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記絞り込み側制限値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１４】
［８］上記撮像装置に係る発明において、前記撮像部（２２）は、二次元状に配列された複数の撮像用画素（２２１）と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素（２２２ａ，２２２ｂ）とを有し、前記焦点検出部（２１）は、前記焦点検出用画素から出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出方式の焦点検出、および、前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出方式の焦点検出のうち、少なくともいずれか一方の方式で焦点検出を行うことが可能であるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像を良好に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態において設定される焦点検出時の絞り値と、撮影絞り値との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ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、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１９】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００２０】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００２１】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２２】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２３】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２４】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２５】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２６】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された絞り値に応じた開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された撮影絞り値に応じた開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２７】
また、本実施形態において、レンズ制御部３７は、光学系の焦点状態を検出する際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、メモリ３９に予め記憶している。ここで、たとえば、光学系の焦点状態を検出する際の絞り値をＦ１．４とし、画像を本撮影する際の撮影絞り値をＦ２．８とした場合に、焦点検出後に本撮影を行うために、光学系の絞り値を、焦点検出を行う際の絞り値であるＦ１．４から撮影絞り値であるＦ２．８に変更した場合に、絞り値の変更に伴う光学系の像面の移動により、焦点検出時において検出された合焦位置が、画像の本撮影時における光学系の被写界深度から外れてしまい、焦点検出時にピントの合っていた被写体にピントの合った画像を撮影できない場合がある。特に、光学系の絞り値が開放側の値になるほど、この傾向は大きくなる。そこで、このような場合、たとえば、光学系の焦点状態を検出する際の絞り値を、Ｆ１．４にできないように、Ｆ２までに制限することで、絞り値の変更に伴う像面移動量を抑制し、光学系の絞り値を、焦点状態を検出する際の絞り値から撮影絞り値に変更した場合でも、被写体にピントの合った画像を撮影することができるようになる。開放側制限値は、このように、光学系の絞り値を、焦点検出時の絞り値から撮影絞り値に変更した場合でも、画像を良好に撮影することができる、光学系の絞り値の開放側の制限値であり、レンズ鏡筒３ごとに固有の値として、メモリ３９に予め記憶されている。
【００２８】
また、本実施形態において、レンズ制御部３７は、開放側制限値を、開放絞り値からの絞り段数として、メモリ３９に記憶している。たとえば、開放側制限値が、絞り値（Ｆ値）でＦ２である場合において、開放絞り値がＦ１．２であり、光学系の絞り値を開放絞り値であるＦ１．２から開放側制限値であるＦ２に変更するための絞り３４の絞り段数が２段である場合には、カメラ制御部３７は、開放側制限値を、２段として記憶している。このように、開放側制限値を、開放絞り値からの絞り段数として記憶しておくことで、たとえば、ズームレンズのレンズ位置が変更された場合でも、ズームレンズのレンズ位置に応じた開放絞り値に基づいて、ズームレンズのレンズ位置に応じた開放側制限値を求めることができ、ズームレンズのレンズ位置ごとに、開放絞り値を記憶しておく必要がない。なお、上述した開放絞り値、開放側制限値、および絞り段数は一例であって、これらの値に限定されるものではない。
【００２９】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００３０】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００３１】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による光学系の焦点状態の検出を行う。なお、焦点状態の検出方法については、後述する。
【００３２】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンおよび撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３３】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３４】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３５】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３６】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３７】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３８】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３９】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００４０】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００４１】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００４２】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４３】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４４】
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４５】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４６】
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４７】
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４８】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４９】
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５０】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５１】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００５２】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５３】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５４】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。
【００５５】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５６】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。
【００５７】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、開放側制限値の取得が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、光学系の焦点状態を検出する際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ制御部３７から取得する。なお、本実施形態において、開放側制限値は、開放絞り値からの絞り込み段数として、メモリ３９に記憶されているため、カメラ制御部２１は、開放絞り値と開放絞り値からの絞り込み段数とに基づいて、焦点検出を行う際における光学系の絞り値の開放側の制限値（Ｆ値）を、開放側制限値として求める。
【００５８】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合は、ステップＳ１０３に進む。一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、ステップＳ１０２で待機する。
【００５９】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で開放側制限値を取得できたか否かの判断が行われる。開放側制限値を取得できたと判断された場合は、ステップＳ１０４に進み、一方、開放側制限値を取得できなかったと判断された場合は、ステップＳ１０５に進む。ここで、本実施形態に係るレンズ鏡筒３は、メモリ３９に、開放側制限値を記憶しており、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７を介して、開放側制限値を取得することができるため、ステップＳ１０４に進む。一方、レンズ鏡筒の種別によっては、レンズ鏡筒に開放側制限値を記憶していないものもあり、このようなレンズ鏡筒を用いた場合、カメラ制御部２１は、レンズ鏡筒から開放側制限値を取得することができない。このような場合、開放側制限値を取得することができないと判断し、ステップＳ１０５に進む。
【００６０】
ステップＳ１０４では、開放側制限値が取得されているため、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値（Ｆ値）が、開放側制限値に設定される。ここで、図１０は、焦点検出を行うために設定される絞り値と、撮影絞り値との関係の一例を示す図である。なお、図１０に示す例では、開放絞り値がＦ１．２であり、最大絞り値（最大Ｆ値）がＦ１６であるレンズ鏡筒３において、開放側制限値がＦ２．８として取得された場面を示している。ステップＳ１０４では、開放側制限値が取得されているため、図１０の（Ａ）に示すように、光学系の絞り値が、開放側制限値であるＦ２．８に設定される。
【００６１】
一方、ステップＳ１０３で、開放側制限値を取得できなかったと判断された場合には、ステップＳ１０５に進み、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値（Ｆ値）が、開放絞り値に設定される。たとえば、ステップＳ１０５では、図１０の（Ｂ）に示すように、光学系の絞り値が、開放絞り値であるＦ１．２に設定される。
【００６２】
そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、焦点検出の露出制御が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の出力に基づいて、焦点検出エリア（図２に示す焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）をそれぞれ含む所定領域内においてスポット測光を行い、焦点検出エリアを含む所定領域内の輝度値ＳｐｏｔＢｖを算出する。そして、カメラ制御部２１は、算出した輝度値ＳｐｏｔＢｖに基づいて、焦点検出に適した露出(例えば、適正露出よりも１段明るい露出)が得られるように、撮像素子２２に対する露出の制御を行う。
【００６３】
また、ステップＳ１０６の露出制御において、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０４で光学系の絞り値が開放側制限値に設定された場合には、開放側制限値に応じた絞りＡｖとしたまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖのうち少なくとも一方を変更することで、撮像素子２２に対する露出を制御する。同様に、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０５で光学系の絞り値が開放絞り値に設定された場合には、開放絞り値に応じた絞りＡｖとしたまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖのうち少なくとも一方を変更することで、撮像素子２２に対する露出を制御する。
【００６４】
ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が行われる。具体的には、まず、撮像素子２２により、光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量について、その信頼性の評価を行う。たとえば、カメラ制御部２１は、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて、デフォーカス量の信頼性を判断することができる。
【００６５】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０７で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３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行われ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される。
【００６６】
そして、フォーカスレンズ３２の駆動が開始されると、ステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０９において、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値が、撮影絞り値に設定される。たとえば、図１０の（Ａ）では、ステップＳ１０４で、光学系の絞り値が、開放側絞り値であるＦ２．８に設定されているが、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ４に設定される。また、図１０の（Ｂ）では、ステップＳ１０５で、光学系の絞り値が、開放絞り値であるＦ１．２に設定されているが、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ４に設定される。
【００６７】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０６と同様に、カメラ制御部２１により、焦点検出用の露出制御が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアを含む所定領域内の輝度値ＳｐｏｔＢｖを算出し、算出した輝度値ＳｐｏｔＢｖと、ステップＳ１０９で設定された撮影絞り値に対応する絞りＡｖとに基づいて、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを決定し、決定した受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖに基づいて、シャッター２３のシャッタースピードや、撮像素子２２の撮像感度などを設定する。なお、ステップＳ１１０でも、ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ１０９で設定された撮影絞り値に対応する絞りＡｖを固定したまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを変更することで、撮像素子２２に対する露出制御が行われる。
【００６８】
そして、ステップＳ１１１では、光学系の絞り値が撮影絞り値に設定された状態で、デフォーカス量の算出が行われ、続くステップＳ１１２では、ステップＳ１１１で算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が実行される。
【００６９】
ステップＳ１１３では、カメラ制御部２１により、合焦判定が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以下であるか否かを判断し、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以下である場合には、光学系の焦点状態が合焦状態であるものと判断して、ステップＳ１１４に進み、一方、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値よりも大きい場合には、合焦していないものと判断して、ステップＳ１１１に戻り、デフォーカス量の算出と、算出されたデファーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動とが繰り返される。
【００７０】
ステップＳ１１３で合焦と判定された場合には、ステップＳ１１４に進み、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否か判断される。第２スイッチＳＷ２がオンの場合には、ステップＳ１１５に進み、一方、第２スイッチＳＷ２がオンではない場合には、ステップＳ１０２に戻る。
【００７１】
ステップＳ１１５では、撮像素子２２により画像の撮像が行われ、撮像された画像データが、メモリ２４に記憶される。なお、本実施形態では、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値に設定されているため、撮影絞り値のまま、画像の撮影が行われる。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できない場合、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を開始し、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放絞り値から撮影絞り値に変更して、焦点検出を行う。このように、本実施形態では、まず、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行うことで、被写体の輝度が低い場合でも、光学系の焦点状態を適切に検出することができるとともに、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を撮影絞り値に設定して、焦点検出を行うことで、絞り値の変更に伴う像面の変化により、焦点検出にピントを合わせた被写体が、撮影時にピントが合わなくなってしまうことを有効に防止することができ、被写体にピントの合った画像を適切に撮影することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合には、光学系の絞り値を、開放絞り値ではなく、開放側制限値に設定して、焦点検出を行う。これにより、本実施形態では、光学系の絞り値を、開放側制限値から撮影絞り値に変更した場合における、光学系の像面の移動量を、所定値以下とすることができ、開放側制限値で検出された合焦位置を、撮影時の被写界深度の範囲内とすることができる。そのため、本実施形態では、たとえ、撮影絞り値で合焦位置を検出できなかった場合でも、被写体にピントが合った画像を撮影することができる。
【００７４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７５】
たとえば、上述した実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合に、図１０の（Ａ）に示すように、光学系の絞り値を開放側制限値に設定して、焦点検出を行い、焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を撮影絞り値となるように、絞り３４を絞り込む構成を例示したが、たとえば、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合でも、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値が開放側制限値と同じ値または開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、絞り３４を絞り込む構成としてもよい。たとえば、図１０の（Ｃ）に示すように、開放側制限値がＦ２．８として取得できた場合でも、光学系の絞り値を、開放絞り値であるＦ１．２に設定し、焦点検出を行う。そして、この焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値が、開放側制限値であるＦ２．８と同じ値、または、開放側制限値であるＦ２．８よりも絞り込み側の値となるように、絞り３４を絞り込み、焦点検出を行う。たとえば、図１０の（Ｃ）では、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値よりも絞り込み側の値であるＦ３．５に設定して、焦点検出を行なう。そして、画像を撮影する際には、光学系の絞り値を、撮影絞り値であるＦ４に設定して、画像を撮影する。これにより、焦点検出から本撮影に移行する際の像面移動量を所定値以下とすることができ、被写体にピントが合った画像を撮影することができる。
【００７６】
また、上述した実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合には、光学系の絞り値を開放側制限値に設定し、焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に加えて、光学系の絞り値を開放側制限値とした状態で、光学系の焦点状態を検出できなかった場合には、光学系の絞り値を開放絞り値に変更して、焦点検出を行う構成としてもよい。これにより、被写体の輝度が低い場合などに、光学系の焦点状態をより適切に検出することができる。
【００７７】
さらに、上述した実施形態では、焦点検出を行う際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として取得する構成を例示したが、たとえば、焦点検出を行う際における、光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として、カメラ制御部２１に備えるメモリに予め記憶しておき、この絞り込み側制限値に基づいて、焦点検出を行う構成としてもよい。なお、絞り込み側制限値は、焦点検出を行う際に、たとえば、ケラレの発生を有効に防止することができ、良好な焦点検出精度を得ることができる絞り値のうち、最も絞り込み側の値とすることができる。たとえば、図１０の（Ｄ）に示すように、絞り込み側制限値がＦ５．６として記憶されており、撮影絞り値がＦ８として設定されている場面では、撮影絞り値であるＦ８が、絞り込み側制限値であるＦ５．６よりも絞り込み側の値である。このような場合、フォーカスレンズ３２駆動中における光学系の絞り値を、絞り込み側制限値であるＦ５．６に制限して、焦点検出を行うことで、焦点検出時にケラレが発生することを有効に防止することができ、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。なお、この場合、焦点検出後に、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ８に設定されて、設定された撮影絞り値で、画像の本撮影が行われる。
【００７８】
また、上述した実施形態では、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値に設定して焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を開始すると、直ぐに、光学系の絞り値を、撮影絞り値に設定する構成を例示したが、たとえば、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値から、撮影絞り値へと次第に変更するように、絞り３４を徐々に絞り込む構成としてもよい。また、絞り込み側制限値を記憶しており、撮影絞り値が絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値から、絞り込み側制限値へと次第に変更するように、絞り３４を徐々に絞り込む構成としてもよい。
【００７９】
加えて、カメラ本体２に、被写体に照明光を照射するための照明光照射部を備え、カメラ制御部２１が、被写体の輝度に基づいて、照明光照射部により照明光を照射する必要があると判断した場合にのみ、上述したカメラ１の動作を行う構成としてもよい。
【００８０】
加えて、上述した実施形態では、位相差検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に加えて、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成としてもよい。また、位相差検出による焦点検出を優先して行い、位相差検出による焦点検出ができない場合に、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成としてもよい。さらに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式による焦点検出とを同時に行い、焦点検出ができた方式による焦点検出結果に基づいて、合焦駆動を行う構成としてもよい。
【００８１】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像素子に備えられた焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の像面のずれ量を検出することで、光学系の焦点状態を検出する撮像装置が知られている。このような撮像装置として、たとえば、焦点検出を行う際にケラレが発生することを防止するために、光学系の絞り値を所定の絞り値よりも小さい値（開放側の値）に設定し、焦点検出を行う方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１７６１８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、従来技術では、画像を本撮影するために、光学系の絞り値を、焦点検出時の絞り値から撮影絞り値へと変更した場合に、絞り値の変更に伴って光学系の像面が移動してしまい、その結果、被写体にピントの合った画像が撮影できない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、画像を良好に撮影することができる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、以下においては、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、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係る撮像装置は、光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞り（３４）と、前記画像信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出部（２１）と、前記焦点検出部による焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系（３２）を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部（３６）と、前記光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせる制御部（２１）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記撮像装置に係る発明において、被写体に照明光を照明する照明部と、被写体の輝度を検出し、検出した被写体の輝度に基づいて、前記照明部による照明が必要か否かを判断する判断部（２１）と、をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記照明部による照明が必要であると判断された場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部（２１）に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【０００９】
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ鏡筒（３）から取得する取得部（２１）をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記開放側制限値と同じ値または前記開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１０】
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値としてレンズ鏡筒（３）から取得する取得部（２１）をさらに備え、前記制御部（２１）は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【００１１】
［５］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記光学系の焦点状態を検出できない場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値として、前記焦点検出部（２１）に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞り（３４）を絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせるように構成することができる。
【００１２】
［６］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、画像を撮影する際の撮影絞り値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１３】
［７］上記撮像装置に係る発明において、前記焦点検出部（２１）により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部（２１）は、画像を撮影する際の撮影絞り値が、前記絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、前記焦点調節光学系（３２）の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記絞り込み側制限値となるように、前記絞り（３４）を絞り込むように構成することができる。
【００１４】
［８］上記撮像装置に係る発明において、前記撮像部（２２）は、二次元状に配列された複数の撮像用画素（２２１）と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素（２２２ａ，２２２ｂ）とを有し、前記焦点検出部（２１）は、前記焦点検出用画素から出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出方式の焦点検出、および、前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出方式の焦点検出のうち、少なくともいずれか一方の方式で焦点検出を行うことが可能であるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像を良好に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態において設定される焦点検出時の絞り値と、撮影絞り値との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ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、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１９】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００２０】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００２１】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００２２】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２３】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２４】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２５】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２６】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された絞り値に応じた開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された撮影絞り値に応じた開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２７】
また、本実施形態において、レンズ制御部３７は、光学系の焦点状態を検出する際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、メモリ３９に予め記憶している。ここで、たとえば、光学系の焦点状態を検出する際の絞り値をＦ１．４とし、画像を本撮影する際の撮影絞り値をＦ２．８とした場合に、焦点検出後に本撮影を行うために、光学系の絞り値を、焦点検出を行う際の絞り値であるＦ１．４から撮影絞り値であるＦ２．８に変更した場合に、絞り値の変更に伴う光学系の像面の移動により、焦点検出時において検出された合焦位置が、画像の本撮影時における光学系の被写界深度から外れてしまい、焦点検出時にピントの合っていた被写体にピントの合った画像を撮影できない場合がある。特に、光学系の絞り値が開放側の値になるほど、この傾向は大きくなる。そこで、このような場合、たとえば、光学系の焦点状態を検出する際の絞り値を、Ｆ１．４にできないように、Ｆ２までに制限することで、絞り値の変更に伴う像面移動量を抑制し、光学系の絞り値を、焦点状態を検出する際の絞り値から撮影絞り値に変更した場合でも、被写体にピントの合った画像を撮影することができるようになる。開放側制限値は、このように、光学系の絞り値を、焦点検出時の絞り値から撮影絞り値に変更した場合でも、画像を良好に撮影することができる、光学系の絞り値の開放側の制限値であり、レンズ鏡筒３ごとに固有の値として、メモリ３９に予め記憶されている。
【００２８】
また、本実施形態において、レンズ制御部３７は、開放側制限値を、開放絞り値からの絞り段数として、メモリ３９に記憶している。たとえば、開放側制限値が、絞り値（Ｆ値）でＦ２である場合において、開放絞り値がＦ１．２であり、光学系の絞り値を開放絞り値であるＦ１．２から開放側制限値であるＦ２に変更するための絞り３４の絞り段数が２段である場合には、カメラ制御部３７は、開放側制限値を、２段として記憶している。このように、開放側制限値を、開放絞り値からの絞り段数として記憶しておくことで、たとえば、ズームレンズのレンズ位置が変更された場合でも、ズームレンズのレンズ位置に応じた開放絞り値に基づいて、ズームレンズのレンズ位置に応じた開放側制限値を求めることができ、ズームレンズのレンズ位置ごとに、開放絞り値を記憶しておく必要がない。なお、上述した開放絞り値、開放側制限値、および絞り段数は一例であって、これらの値に限定されるものではない。
【００２９】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００３０】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００３１】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による光学系の焦点状態の検出を行う。なお、焦点状態の検出方法については、後述する。
【００３２】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンおよび撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３３】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３４】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３５】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３６】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３７】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３８】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３９】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００４０】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００４１】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００４２】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４３】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４４】
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４５】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４６】
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４７】
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４８】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４９】
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５０】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５１】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００５２】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５３】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５４】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。
【００５５】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５６】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。
【００５７】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、開放側制限値の取得が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、光学系の焦点状態を検出する際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ制御部３７から取得する。なお、本実施形態において、開放側制限値は、開放絞り値からの絞り込み段数として、メモリ３９に記憶されているため、カメラ制御部２１は、開放絞り値と開放絞り値からの絞り込み段数とに基づいて、焦点検出を行う際における光学系の絞り値の開放側の制限値（Ｆ値）を、開放側制限値として求める。
【００５８】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合は、ステップＳ１０３に進む。一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、ステップＳ１０２で待機する。
【００５９】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で開放側制限値を取得できたか否かの判断が行われる。開放側制限値を取得できたと判断された場合は、ステップＳ１０４に進み、一方、開放側制限値を取得できなかったと判断された場合は、ステップＳ１０５に進む。ここで、本実施形態に係るレンズ鏡筒３は、メモリ３９に、開放側制限値を記憶しており、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７を介して、開放側制限値を取得することができるため、ステップＳ１０４に進む。一方、レンズ鏡筒の種別によっては、レンズ鏡筒に開放側制限値を記憶していないものもあり、このようなレンズ鏡筒を用いた場合、カメラ制御部２１は、レンズ鏡筒から開放側制限値を取得することができない。このような場合、開放側制限値を取得することができないと判断し、ステップＳ１０５に進む。
【００６０】
ステップＳ１０４では、開放側制限値が取得されているため、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値（Ｆ値）が、開放側制限値に設定される。ここで、図１０は、焦点検出を行うために設定される絞り値と、撮影絞り値との関係の一例を示す図である。なお、図１０に示す例では、開放絞り値がＦ１．２であり、最大絞り値（最大Ｆ値）がＦ１６であるレンズ鏡筒３において、開放側制限値がＦ２．８として取得された場面を示している。ステップＳ１０４では、開放側制限値が取得されているため、図１０の（Ａ）に示すように、光学系の絞り値が、開放側制限値であるＦ２．８に設定される。
【００６１】
一方、ステップＳ１０３で、開放側制限値を取得できなかったと判断された場合には、ステップＳ１０５に進み、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値（Ｆ値）が、開放絞り値に設定される。たとえば、ステップＳ１０５では、図１０の（Ｂ）に示すように、光学系の絞り値が、開放絞り値であるＦ１．２に設定される。
【００６２】
そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、焦点検出の露出制御が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の出力に基づいて、焦点検出エリア（図２に示す焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）をそれぞれ含む所定領域内においてスポット測光を行い、焦点検出エリアを含む所定領域内の輝度値ＳｐｏｔＢｖを算出する。そして、カメラ制御部２１は、算出した輝度値ＳｐｏｔＢｖに基づいて、焦点検出に適した露出(例えば、適正露出よりも１段明るい露出)が得られるように、撮像素子２２に対する露出の制御を行う。
【００６３】
また、ステップＳ１０６の露出制御において、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０４で光学系の絞り値が開放側制限値に設定された場合には、開放側制限値に応じた絞りＡｖとしたまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖのうち少なくとも一方を変更することで、撮像素子２２に対する露出を制御する。同様に、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０５で光学系の絞り値が開放絞り値に設定された場合には、開放絞り値に応じた絞りＡｖとしたまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖのうち少なくとも一方を変更することで、撮像素子２２に対する露出を制御する。
【００６４】
ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が行われる。具体的には、まず、撮像素子２２により、光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量について、その信頼性の評価を行う。たとえば、カメラ制御部２１は、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて、デフォーカス量の信頼性を判断することができる。
【００６５】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０７で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３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行われ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される。
【００６６】
そして、フォーカスレンズ３２の駆動が開始されると、ステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０９において、カメラ制御部２１により、光学系の絞り値が、撮影絞り値に設定される。たとえば、図１０の（Ａ）では、ステップＳ１０４で、光学系の絞り値が、開放側絞り値であるＦ２．８に設定されているが、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ４に設定される。また、図１０の（Ｂ）では、ステップＳ１０５で、光学系の絞り値が、開放絞り値であるＦ１．２に設定されているが、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ４に設定される。
【００６７】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０６と同様に、カメラ制御部２１により、焦点検出用の露出制御が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアを含む所定領域内の輝度値ＳｐｏｔＢｖを算出し、算出した輝度値ＳｐｏｔＢｖと、ステップＳ１０９で設定された撮影絞り値に対応する絞りＡｖとに基づいて、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを決定し、決定した受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖに基づいて、シャッター２３のシャッタースピードや、撮像素子２２の撮像感度などを設定する。なお、ステップＳ１１０でも、ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ１０９で設定された撮影絞り値に対応する絞りＡｖを固定したまま、受光感度Ｓｖおよび露光時間Ｔｖを変更することで、撮像素子２２に対する露出制御が行われる。
【００６８】
そして、ステップＳ１１１では、光学系の絞り値が撮影絞り値に設定された状態で、デフォーカス量の算出が行われ、続くステップＳ１１２では、ステップＳ１１１で算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動が実行される。
【００６９】
ステップＳ１１３では、カメラ制御部２１により、合焦判定が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以下であるか否かを判断し、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以下である場合には、光学系の焦点状態が合焦状態であるものと判断して、ステップＳ１１４に進み、一方、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値よりも大きい場合には、合焦していないものと判断して、ステップＳ１１１に戻り、デフォーカス量の算出と、算出されたデファーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動とが繰り返される。
【００７０】
ステップＳ１１３で合焦と判定された場合には、ステップＳ１１４に進み、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否か判断される。第２スイッチＳＷ２がオンの場合には、ステップＳ１１５に進み、一方、第２スイッチＳＷ２がオンではない場合には、ステップＳ１０２に戻る。
【００７１】
ステップＳ１１５では、撮像素子２２により画像の撮像が行われ、撮像された画像データが、メモリ２４に記憶される。なお、本実施形態では、ステップＳ１０９で、光学系の絞り値が、撮影絞り値に設定されているため、撮影絞り値のまま、画像の撮影が行われる。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できない場合、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を開始し、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放絞り値から撮影絞り値に変更して、焦点検出を行う。このように、本実施形態では、まず、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行うことで、被写体の輝度が低い場合でも、光学系の焦点状態を適切に検出することができるとともに、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を撮影絞り値に設定して、焦点検出を行うことで、絞り値の変更に伴う像面の変化により、焦点検出にピントを合わせた被写体が、撮影時にピントが合わなくなってしまうことを有効に防止することができ、被写体にピントの合った画像を適切に撮影することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合には、光学系の絞り値を、開放絞り値ではなく、開放側制限値に設定して、焦点検出を行う。これにより、本実施形態では、光学系の絞り値を、開放側制限値から撮影絞り値に変更した場合における、光学系の像面の移動量を、所定値以下とすることができ、開放側制限値で検出された合焦位置を、撮影時の被写界深度の範囲内とすることができる。そのため、本実施形態では、たとえ、撮影絞り値で合焦位置を検出できなかった場合でも、被写体にピントが合った画像を撮影することができる。
【００７４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７５】
たとえば、上述した実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合に、図１０の（Ａ）に示すように、光学系の絞り値を開放側制限値に設定して、焦点検出を行い、焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を撮影絞り値となるように、絞り３４を絞り込む構成を例示したが、たとえば、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合でも、光学系の絞り値を開放絞り値に設定して、焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値が開放側制限値と同じ値または開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、絞り３４を絞り込む構成としてもよい。たとえば、図１０の（Ｃ）に示すように、開放側制限値がＦ２．８として取得できた場合でも、光学系の絞り値を、開放絞り値であるＦ１．２に設定し、焦点検出を行う。そして、この焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値が、開放側制限値であるＦ２．８と同じ値、または、開放側制限値であるＦ２．８よりも絞り込み側の値となるように、絞り３４を絞り込み、焦点検出を行う。たとえば、図１０の（Ｃ）では、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値よりも絞り込み側の値であるＦ３．５に設定して、焦点検出を行なう。そして、画像を撮影する際には、光学系の絞り値を、撮影絞り値であるＦ４に設定して、画像を撮影する。これにより、焦点検出から本撮影に移行する際の像面移動量を所定値以下とすることができ、被写体にピントが合った画像を撮影することができる。
【００７６】
また、上述した実施形態では、レンズ鏡筒３から開放側制限値を取得できた場合には、光学系の絞り値を開放側制限値に設定し、焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に加えて、光学系の絞り値を開放側制限値とした状態で、光学系の焦点状態を検出できなかった場合には、光学系の絞り値を開放絞り値に変更して、焦点検出を行う構成としてもよい。これにより、被写体の輝度が低い場合などに、光学系の焦点状態をより適切に検出することができる。
【００７７】
さらに、上述した実施形態では、焦点検出を行う際における、光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として取得する構成を例示したが、たとえば、焦点検出を行う際における、光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として、カメラ制御部２１に備えるメモリに予め記憶しておき、この絞り込み側制限値に基づいて、焦点検出を行う構成としてもよい。なお、絞り込み側制限値は、焦点検出を行う際に、たとえば、ケラレの発生を有効に防止することができ、良好な焦点検出精度を得ることができる絞り値のうち、最も絞り込み側の値とすることができる。たとえば、図１０の（Ｄ）に示すように、絞り込み側制限値がＦ５．６として記憶されており、撮影絞り値がＦ８として設定されている場面では、撮影絞り値であるＦ８が、絞り込み側制限値であるＦ５．６よりも絞り込み側の値である。このような場合、フォーカスレンズ３２駆動中における光学系の絞り値を、絞り込み側制限値であるＦ５．６に制限して、焦点検出を行うことで、焦点検出時にケラレが発生することを有効に防止することができ、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。なお、この場合、焦点検出後に、光学系の絞り値が、撮影絞り値であるＦ８に設定されて、設定された撮影絞り値で、画像の本撮影が行われる。
【００７８】
また、上述した実施形態では、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値に設定して焦点検出を行い、この焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動を開始すると、直ぐに、光学系の絞り値を、撮影絞り値に設定する構成を例示したが、たとえば、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値から、撮影絞り値へと次第に変更するように、絞り３４を徐々に絞り込む構成としてもよい。また、絞り込み側制限値を記憶しており、撮影絞り値が絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、フォーカスレンズ３２の駆動中に、光学系の絞り値を、開放側制限値または開放絞り値から、絞り込み側制限値へと次第に変更するように、絞り３４を徐々に絞り込む構成としてもよい。
【００７９】
加えて、カメラ本体２に、被写体に照明光を照射するための照明光照射部を備え、カメラ制御部２１が、被写体の輝度に基づいて、照明光照射部により照明光を照射する必要があると判断した場合にのみ、上述したカメラ１の動作を行う構成としてもよい。
【００８０】
加えて、上述した実施形態では、位相差検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に加えて、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成としてもよい。また、位相差検出による焦点検出を優先して行い、位相差検出による焦点検出ができない場合に、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成としてもよい。さらに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式による焦点検出とを同時に行い、焦点検出ができた方式による焦点検出結果に基づいて、合焦駆動を行う構成としてもよい。
【００８１】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞りと、
前記画像信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、
前記焦点検出部による焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、
前記光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
被写体に照明光を照明する照明部と、
被写体の輝度を検出し、検出した被写体の輝度に基づいて、前記照明部による照明が必要か否かを判断する判断部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記照明部による照明が必要であると判断された場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ鏡筒から取得する取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記開放側制限値と同じ値または前記開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値としてレンズ鏡筒から取得する取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記光学系の焦点状態を検出できない場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値として、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、画像を撮影する際の撮影絞り値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、画像を撮影する際の撮影絞り値が、前記絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記絞り込み側制限値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記撮像部は、二次元状に配列された複数の撮像用画素と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素とを有し、
前記焦点検出部は、前記焦点検出用画素から出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出方式の焦点検出、および、前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出方式の焦点検出のうち、少なくともいずれか一方の方式で焦点検出を行うことが可能であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
前記光学系を通過し、前記撮像部に入射する光束を制限する絞りと、
前記画像信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、
前記焦点検出部による焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させることで、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、
前記光学系の絞り値を開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせる制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
被写体に照明光を照明する照明部と、
被写体の輝度を検出し、検出した被写体の輝度に基づいて、前記照明部による照明が必要か否かを判断する判断部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記照明部による照明が必要であると判断された場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値として、レンズ鏡筒から取得する取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記開放側制限値と同じ値または前記開放側制限値よりも絞り込み側の値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の開放側の制限値を、開放側制限値としてレンズ鏡筒から取得する取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記レンズ鏡筒から前記開放側制限値を取得できた場合には、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記光学系の絞り値を前記開放側制限値とした状態で、前記光学系の焦点状態を検出できない場合には、前記光学系の絞り値を前記開放絞り値として、前記焦点検出部に焦点検出を行わせ、該焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の駆動を開始させ、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記絞りを絞り込み、前記絞りが絞られた状態で、前記焦点検出部に焦点検出を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、画像を撮影する際の撮影絞り値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記焦点検出部により焦点検出を行う際における前記光学系の絞り値の絞り込み側の制限値を、絞り込み側制限値として記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、画像を撮影する際の撮影絞り値が、前記絞り込み側制限値よりも絞り込み側の値である場合には、前記焦点調節光学系の駆動中に、前記光学系の絞り値が、前記絞り込み側制限値となるように、前記絞りを絞り込むことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記撮像部は、二次元状に配列された複数の撮像用画素と、前記撮像用画素に混在して一次元または二次元状に配列された複数の焦点検出用画素とを有し、
前記焦点検出部は、前記焦点検出用画素から出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出方式の焦点検出、および、前記撮像用画素により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出方式の焦点検出のうち、少なくともいずれか一方の方式で焦点検出を行うことが可能であることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５４１５５（Ｐ２０１３−５４１５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１３５９（Ｐ２０１１−１９１３５９）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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