焦点検出装置、撮像装置
【課題】複数の焦点検出エリアを有する撮像素子においてデフォーカス量を算出する際に同時性を確保する。
【解決手段】撮像装置１に備わる撮像素子３１には、撮像画素が二次元状に配列され、複数の撮像画素の間に複数の焦点検出画素列ｅが配列されている。複数の焦点検出画素列は、撮像装置１の複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応している。撮像素子駆動制御回路３２ａは、各焦点検出エリアに対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す。読み出された焦点検出信号列は、時系列に内部メモリ３２ｃに記憶される。ボディＣＰＵ３２ｄは、加算処理の対象となる焦点検出信号列の中心時刻ｔｃを決定する。さらに、ボディＣＰＵ３２ｄは、決定した中心時刻ｔｃに基づいて、加算処理において加算する焦点検出信号列の選択を行う。
【解決手段】撮像装置１に備わる撮像素子３１には、撮像画素が二次元状に配列され、複数の撮像画素の間に複数の焦点検出画素列ｅが配列されている。複数の焦点検出画素列は、撮像装置１の複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応している。撮像素子駆動制御回路３２ａは、各焦点検出エリアに対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す。読み出された焦点検出信号列は、時系列に内部メモリ３２ｃに記憶される。ボディＣＰＵ３２ｄは、加算処理の対象となる焦点検出信号列の中心時刻ｔｃを決定する。さらに、ボディＣＰＵ３２ｄは、決定した中心時刻ｔｃに基づいて、加算処理において加算する焦点検出信号列の選択を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置およびその焦点検出装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式に用いる焦点検出画素列を有する撮像素子を備えた撮像素子において、これら焦点検出画素列から読み出された焦点検出信号列をそれぞれ時系列に加算し、所定値以上の信号レベルを有する加算値を得て、その加算値に基づいてそれぞれデフォーカス量の算出を行う撮像装置が知られている。
【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、撮像素子に複数の焦点検出エリアが存在するとき、各焦点検出エリアにおいて加算する加算中心がばらつき、各焦点検出エリアごとにデフォーカス量の算出に用いられる焦点検出信号の同時性がないという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施の形態による焦点検出装置は、複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、二次元状に配列される複数の撮像画素と、複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、読出手段によって読み出された各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、各焦点検出エリアにおける結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、読出手段により時系列的に繰り返し読み出される各焦点検出エリアに対応する時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された焦点検出エリアに対応する時系列の複数の焦点検出信号列を、各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、加算手段で加算する際に、各焦点検出エリアの加算中央の時間を略同時刻となるように制御する加算制御手段と、を備え、焦点検出手段は、加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
複数の焦点検出エリアを有する撮像素子においても、同時性を確保しつつ算出したデフォーカス量に基づいて、焦点調節状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】撮像画面に対応する撮像素子の平面図の一例である。
【図３】焦点検出画素の平面図の一例である。
【図４】複数の焦点検出エリアを有する撮影画面の一例である。
【図５】ボディ駆動制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】焦点検出信号の加算処理について説明するための図である。
【図７】焦点検出信号の加算処理について一例を示す図である。
【図８】焦点検出信号の加算処理対象とする焦点検出信号列を選択した結果の一例を示す図である。
【図９】加算処理対象とする焦点検出信号列を選択した後の焦点検出信号の加算処理について説明するための図である。
【図１０】焦点検出処理に関するフローチャートの一例である。
【図１１】変形例の撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態による撮像装置の一構成例を示すブロック図である。図１に例示される撮像装置１は、交換レンズ２とカメラボディ３とから構成される。交換レンズ２は、マウント部４を介してカメラボディ３に交換可能に装着される。
【０００９】
交換レンズ２は、レンズ２１ａ〜２１ｃを含む結像光学系２１と、絞り２２と、レンズ駆動制御装置２３とを備える。レンズ２１ａおよび２１ｃはズーミング用のレンズであり、レンズ２１ｃはフォーカシング用のレンズとしても作用する。これらのレンズ２１ａ、２１ｃはレンズ駆動制御装置２３によって制御される不図示のモータにより光軸方向に駆動される。
【００１０】
レンズ駆動制御装置２３は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品によって構成される。レンズ駆動制御装置２３は、レンズ２１ａ、レンズ２１ｃ、および絞り２２の駆動制御、絞り２２および結像光学系２１の状態検出、電気接点部５を介してカメラボディ３との間で行われる情報の送受信などの処理を行う。
【００１１】
カメラボディ３は、撮像素子３１とボディ駆動制御装置３２とメモリーカード３３と液晶表示素子駆動回路３４と液晶表示素子３５と接眼レンズ３６とを備える。
【００１２】
撮像素子３１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどから構成される。図２は、撮像素子３１の正面図の一例である。図２（ａ）に示すように、撮像素子３１には撮像画素が２次元状に配置され、複数の撮像画素の間に焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅが配置されている。
【００１３】
図２（ｂ）は、焦点検出画素列３１１ａ近傍の拡大図である。図２（ｂ）に示すように、焦点検出画素列３１１ａには焦点検出画素３１２、３１３が直線状に交互に配列されている。焦点検出画素列３１１ａの周囲には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類の色フィルタを有する撮像画素３１０が二次元状にベイヤ配列されている。焦点検出画素列３１１ｂ〜３１１ｅについても同様に焦点検出画素３１２、３１３が直線状に交互に配列され、その周囲に撮像画素３１０がベイヤ配列されている。
【００１４】
図３は焦点検出画素３１２、３１３の拡大図である。図３(ａ)に示すように、焦点検出画素３１２はマイクロレンズ１０と光電変換部１２から構成される。また、図３(ｂ)に示すように、焦点検出画素３１３はマイクロレンズ１０と光電変換部１３から構成される。光電変換部１２と１３はマイクロレンズ１０を重ね合わせて表示した場合、左右水平方向に並んでいる。光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０を介して光束を受光すると光束の明るさに対応したアナログ信号を出力する。以降、焦点検出画素３１２、３１３の光電変換部１２、１３から出力されるアナログ信号を焦点検出信号と称する。そして、焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅに配列された焦点検出画素３１２、３１３から出力される焦点検出信号の列を焦点検出信号列と称する。
【００１５】
図４は、撮像装置１の撮影画面の一例を示す図である。図４に例示される撮影画面１００には、焦点検出エリア１０１〜１０５が設定されている。撮像素子３１の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅは、焦点検出エリア１０１〜１０５に対応する位置に配置される。
【００１６】
図５は、ボディ駆動制御装置３２の内部構成を説明するためのブロック図である。図５に例示するボディ駆動制御装置３２は、撮像素子駆動制御回路３２ａとＡＤ変換回路３２ｂと内部メモリ３２ｃとボディＣＰＵ３２ｄとを備える。
【００１７】
撮像素子駆動制御回路３２ａは、撮像素子３１を制御して、撮像素子３１の各画素から出力信号を繰り返し読み出して、出力信号列をＡＤ変換回路３２ｂへ出力する。また、撮像素子駆動制御回路３２ａは、ＡＤ変換回路３２ｂを制御して撮像素子３１から読み出された撮像信号列や焦点検出信号列などの出力信号列をＡ／Ｄ変換する。内部メモリ３２ｃは、ＡＤ変換回路３２ｂによりＡ／Ｄ変換された出力信号列を記憶する。
【００１８】
ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶された撮像信号列に基づいた画像処理や、内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列に基づいたデフォーカス量の算出、レンズ駆動制御装置２３へのデフォーカス量に関する情報の送信、レンズ駆動制御装置２３から送信される各種情報の受信等の各種処理を行う。レンズ駆動制御装置２３は、電気接点部５を介してボディＣＰＵ３２ｄからデフォーカス量に関する情報を送信されると、その情報に基づいて不図示のモータを介してフォーカシング用のレンズ２１ｃを駆動し、結像光学系２１の焦点調節を行う。ボディＣＰＵ３２ｄにより画像処理された撮像信号列は、撮像画像として液晶表示素子３５に表示されたり、撮像画像データとしてメモリーカード３３に記憶される。
【００１９】
メモリーカード３３はカメラボディ３に脱着可能であり、撮像画像データを記憶する可搬記憶媒体である。液晶表示素子３５は、液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電気的ビューファインダー）であって、液晶表示素子駆動回路３４によって駆動される。撮影者は接眼レンズ３６を介して液晶表示素子３５に表示された像を観察することができる。
【００２０】
内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列に基づいたデフォーカス量の算出について説明する。各焦点検出エリア１０１〜１０５に対応した焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅから読み出された焦点検出信号列は、ＡＤ変換回路３２ｂによりＡ／Ｄ変換され、内部メモリ３２ｃに時系列的に記憶される。このように内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列には、焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅに含まれる焦点検出画素３１２から読み出された焦点検出信号と、焦点検出画素３１３から読み出された焦点検出信号とが含まれる。ボディＣＰＵ３２ｄは、焦点検出画素３１２から読み出された焦点検出信号の信号列と、焦点検出画素３１３から読み出された焦点検出信号の信号列とに基づいて、デフォーカス量を算出する。
【００２１】
撮像画素の間に配列された焦点検出画素の出力信号レベルは、撮像画素の出力信号レベルと比べて低レベルとなる傾向にある。焦点検出画素の出力レベルが低レベルのままデフォーカス量を算出しても、ノイズの影響を受けて大きな誤差が生じたり、焦点検出不能になってしまう。そこで、デフォーカス量の算出を行う際、焦点検出信号の出力信号レベルが不足しているときは過去の焦点検出信号との加算を行う加算処理がボディＣＰＵ３２ｄにより実行される。
【００２２】
図６は、加算処理を説明するための図である。図６において、横軸は焦点検出画素列における焦点検出画素の位置であり、縦軸は焦点検出信号の出力レベルである。加算処理は、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに行われるが、図６の説明においては焦点検出エリア１０４における加算処理を例に説明する。また、フレームｙに焦点検出エリアｘに対応する焦点検出信号列から読み出され内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列をＳ（ｘ，ｙ）と記載することにする。まず今回フレームｎに内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出エリア１０４の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ）の出力レベルの中から信号レベルが最大の焦点検出信号Ｐｎを検出する。この最大の焦点検出信号Ｐｎが所定の閾値Ｐｔｈに達していない場合には、内部メモリ３２ｃから前回の過去フレームｎ−１に内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出エリア１０１の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ−１）を読み出して加算する。加算値の最大値Ｐｎ−１が所定値Ｐｔｈを達していない場合にはさらに前々回の過去フレームｎ−２の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ−２）を加算する。このような加算を加算値の最大値が所定の閾値Ｐｔｈに達するまで繰り返すことにより、加算データは焦点検出処理に適した信号レベルに達する。図６の例では、過去フレームｎ−３まで時系列に加算したとき焦点検出エリア１０４に対する加算値の最大値Ｐｎ−３が所定の閾値Ｐｔｈに達している。
【００２３】
図７は、加算処理の実行結果の一例である。図７に示す実行結果例は、内部メモリ３２ｃに記憶されている各焦点検出エリア１０１〜１０５の時系列の焦点検出信号列について加算処理を行った結果を示している。図７には、今回フレームｎから過去フレームｎ−５までの焦点検出エリアｘ（焦点検出エリア１０１〜１０５）の焦点検出信号列Ｓ（ｘ，ｙ）がセルとして表示されている。図７では、加算処理で時系列に加算された焦点検出信号列のセルは黒色で塗りつぶされている。つまり、焦点検出エリア１０１は過去フレームｎ−２まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０２は今回フレームｎのみで所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０３は過去フレームｎ−５まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０４は過去フレームｎ−３まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０５は過去フレームｎ−１まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達した状態が例示されている。
【００２４】
図７では、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに黒色のセルの中心がばらついている。すなわち、各焦点検出エリア１０１〜１０５において加算された時系列の複数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列がそれぞれ読み出された時刻にばらつきが生じている。ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５について加算される時系列の複数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列が各焦点検出エリア１０１〜１０５から略同時刻に読み出された焦点検出信号列になるように焦点検出信号列を再選択して加算処理を再度実行する。
【００２５】
図８は、各焦点検出エリア１０１〜１０５の加算処理において加算する焦点検出信号列をボディＣＰＵ３２ｄが再選択した結果の一例を示す。図８では、焦点検出エリア１０３の加算中央の時刻ｔｃを中心に加算する焦点検出信号列を表す黒色のセルが再配置されている。
【００２６】
ボディＣＰＵ３２ｄは、図７のように今回フレームｎから時系列的に加算した場合に加算した回数を各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出し、その中で加算回数が最大となる焦点検出エリアを検出する。図７の例では、焦点検出エリア１０３の加算回数が今回フレームｎの焦点検出信号列に５個の過去フレームの焦点検出信号列を時系列に加算しており、加算回数が最大である。
【００２７】
加算回数が最大となった焦点検出エリアを検出したら、ボディＣＰＵ３２ｄはその焦点検出エリアにおいて略中央の焦点検出信号列が読み出された加算中央の時刻ｔｃを算出する。そして、ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出した加算回数と、算出された時刻ｔｃとに基づいて、各焦点検出エリア１０１〜１０５の加算処理において加算する焦点検出信号列を再選択する。
【００２８】
図９は、図８のように再選択されたときに実行される加算処理の計算式を示す。図８のＳ（１０１，ｎ−４）などのように黒色に半分塗られたセルに相当する焦点検出信号列は、対応するフレームの焦点検出信号列に１／２など、所定の係数を乗じてから加算している。なお、所定の係数は１／２に限定されず１でもよい。このようにして加算された焦点検出信号列において、焦点検出画素３１２に対応する焦点検出信号列と焦点検出画素３１３に対応する焦点検出信号列とに基づいて、ボディＣＰＵ３２ｄは各焦点検出エリアのデフォーカス量を算出する。ボディＣＰＵ３２ｄは、算出した各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動制御装置２３に送信するデフォーカス量を決定する。たとえば、各焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値をレンズ駆動制御装置２３に送信する。
【００２９】
図１０は、ボディ駆動制御装置３２が実行する焦点検出処理に関するフローチャートである。図１０の処理は、撮像装置１の電源が投入されときに開始される。ステップＳ１１０では、ボディ駆動制御装置３２の撮像素子駆動制御回路３２ａは、撮像素子３１から焦点検出エリア１０１〜１０５の焦点検出信号列を含む出力信号列を読み込む。ステップＳ１２０では、撮像素子駆動制御回路３２ａは、ＡＤ変換回路３２ｂを制御してステップＳ１１０で読み込まれた出力信号をＡＤ変換し、内部メモリ３２ｃへ記憶する。
【００３０】
ステップＳ１３０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶されている各焦点検出エリア１０１〜１０５の時系列の焦点検出信号列に基づいて、加算処理における加算値の最大値が所定の閾値Ｐｔｈに達するまでの加算回数を算出する。
【００３１】
ステップＳ１４０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、加算中央の時刻とする中心時刻ｔｃを決定する。中心時刻ｔｃは、たとえば加算回数が最大となる焦点検出エリア（図８における焦点検出エリア１０３）における加算中央の時刻とすればよい。
【００３２】
ステップＳ１５０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、ステップＳ１４０で決定した中心時刻ｔｃと、ステップＳ１３０で各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出した加算回数に基づいて、加算処理に用いる時系列の焦点検出信号列を再選択する。
【００３３】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で各焦点検出エリアごとに再選択された焦点検出信号列に基づいて加算処理を実行する。ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で加算処理を行った焦点検出信号列に基づいて各焦点検出エリアごとにデフォーカス量の算出を行う。
【００３４】
各焦点検出エリアごとにデフォーカス量を算出したら、それらのデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動制御装置２３へ送信するデフォーカス量を決定する。たとえば、各焦点検出エリアごとのデフォーカス量の平均値をレンズ駆動制御装置２３へ送信するデフォーカス量として決定し、レンズ駆動制御装置２３へ送信する。レンズ駆動制御装置２３は、送信されたデフォーカス量に基づいて、フォーカシング用のレンズ２１ｃを駆動制御し、結像光学系２１を焦点調節する。
【００３５】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
撮像装置１は、結像光学系２１と、結像光学系２１を通過した結像光束を受光する撮像素子３１とを備える。撮像素子３１には、撮像画素３１０が二次元状に配列され、複数の撮像画素３１０の間に複数の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅが配列されている。複数の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅは、撮像装置１の複数の焦点検出エリア１０１〜１０５にそれぞれ対応しており、撮像素子駆動制御回路３２ａの制御により焦点検出信号列が時系列的に繰り返し読み出される。読み出された焦点検出信号列は、時系列に内部メモリ３２ｃに記憶される。ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶された時系列の焦点検出信号列の加算値が所定の閾値に達するまでの加算回数を算出する（図１０のステップＳ１３０）。そして、ボディＣＰＵ３２ｄは、算出した加算回数に基づいて、加算処理の対象となる焦点検出信号列の中心時刻ｔｃを決定する（ステップＳ１４０）。さらに、ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出された加算回数と、中心時刻ｔｃとに基づいて、加算処理において加算する焦点検出信号列の再選択を行う（ステップＳ１５０）。このとき、各焦点検出エリア１０１〜１０５について加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列は、中心時刻ｔｃに対応する時刻に各焦点検出エリア１０１〜１０５から読み出された焦点検出信号列となる。そして、再選択した焦点検出信号列について加算処理を行い、その加算値結果に基づいてデフォーカス量の算出を行う。これにより、複数の焦点検出エリアを有する撮像素子においても、同時性を確保しつつ算出したデフォーカス量に基づいて、結像光学系の焦点調節状態を検出することができる。
【００３６】
以上で説明した実施形態は、以下のように変形して実施できる。
上記の実施の形態では、撮像素子３１を一つ備える撮像装置１を用いて説明を行ったが、図１１のように複数の撮像素子３１ａ、３１ｂを有する撮像装置６にも適用できる。交換レンズ２を通過した結像光束は、ハーフミラー３７により分割されて、各分割光束がそれぞれ撮像素子３１ａおよび３１ｂに導かれる。各撮像素子は複数の焦点検出エリアを有し、各焦点検出エリアからは焦点検出信号列が時系列に繰り返し読み出される。内部メモリ３２ｃには、焦点検出信号列が複数の撮像素子の複数の焦点検出エリアごとに時系列に記憶される。内部メモリ３２ｃに記憶された後は、複数の焦点検出エリアとして、上記の実施形態と同様の処理により各焦点検出エリアごとに加算処理やデフォーカス量の算出処理を行う。
【００３７】
上記の実施の形態では、加算回数を算出するとき、内部メモリ３２ｃに記憶されている焦点検出信号列に対して予備的な加算処理を行った。しかし、予備的な加算処理を行わずに所定の閾値Ｐｔｈと、撮像素子３１から読み出された焦点検出信号列の最大値Ｐｍａｘとに基づいて、加算回数を推定する演算を行ってもよい。たとえば、Ｐｔｈ／Ｐｍａｘを算出し、その算出結果に安全係数などの所定値を乗じた結果を加算回数の推定値として利用してもよい。
【００３８】
以上で説明した各実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
１、６ 撮像装置
２ 交換レンズ
３ カメラボディ
４ マウント部
５ 電気接点部
２１ 結像光学系
２１ｃ （フォーカシング用の）レンズ
２２ 絞り
２３ レンズ駆動制御装置
３１ 撮像素子
３２ ボディ駆動制御装置
３２ａ 撮像素子駆動制御回路
３２ｂ ＡＤ変換回路
３２ｃ 内部メモリ
３２ｄ ボディＣＰＵ
３３ メモリーカード
３４ 液晶表示素子駆動回路
３５ 液晶表示素子
３６ 接眼レンズ
３７ ハーフミラー
１００ 撮影画面
１０１〜１０５ 焦点検出エリア
３１０ 撮像画素
３１１ａ〜３１１ｅ 焦点検出画素列
３１２、３１３ 焦点検出画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置およびその焦点検出装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差検出方式に用いる焦点検出画素列を有する撮像素子を備えた撮像素子において、これら焦点検出画素列から読み出された焦点検出信号列をそれぞれ時系列に加算し、所定値以上の信号レベルを有する加算値を得て、その加算値に基づいてそれぞれデフォーカス量の算出を行う撮像装置が知られている。
【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、撮像素子に複数の焦点検出エリアが存在するとき、各焦点検出エリアにおいて加算する加算中心がばらつき、各焦点検出エリアごとにデフォーカス量の算出に用いられる焦点検出信号の同時性がないという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施の形態による焦点検出装置は、複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、二次元状に配列される複数の撮像画素と、複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、読出手段によって読み出された各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、各焦点検出エリアにおける結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、読出手段により時系列的に繰り返し読み出される各焦点検出エリアに対応する時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された焦点検出エリアに対応する時系列の複数の焦点検出信号列を、各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、加算手段で加算する際に、各焦点検出エリアの加算中央の時間を略同時刻となるように制御する加算制御手段と、を備え、焦点検出手段は、加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
複数の焦点検出エリアを有する撮像素子においても、同時性を確保しつつ算出したデフォーカス量に基づいて、焦点調節状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】撮像画面に対応する撮像素子の平面図の一例である。
【図３】焦点検出画素の平面図の一例である。
【図４】複数の焦点検出エリアを有する撮影画面の一例である。
【図５】ボディ駆動制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】焦点検出信号の加算処理について説明するための図である。
【図７】焦点検出信号の加算処理について一例を示す図である。
【図８】焦点検出信号の加算処理対象とする焦点検出信号列を選択した結果の一例を示す図である。
【図９】加算処理対象とする焦点検出信号列を選択した後の焦点検出信号の加算処理について説明するための図である。
【図１０】焦点検出処理に関するフローチャートの一例である。
【図１１】変形例の撮像装置の一構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態による撮像装置の一構成例を示すブロック図である。図１に例示される撮像装置１は、交換レンズ２とカメラボディ３とから構成される。交換レンズ２は、マウント部４を介してカメラボディ３に交換可能に装着される。
【０００９】
交換レンズ２は、レンズ２１ａ〜２１ｃを含む結像光学系２１と、絞り２２と、レンズ駆動制御装置２３とを備える。レンズ２１ａおよび２１ｃはズーミング用のレンズであり、レンズ２１ｃはフォーカシング用のレンズとしても作用する。これらのレンズ２１ａ、２１ｃはレンズ駆動制御装置２３によって制御される不図示のモータにより光軸方向に駆動される。
【００１０】
レンズ駆動制御装置２３は、マイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品によって構成される。レンズ駆動制御装置２３は、レンズ２１ａ、レンズ２１ｃ、および絞り２２の駆動制御、絞り２２および結像光学系２１の状態検出、電気接点部５を介してカメラボディ３との間で行われる情報の送受信などの処理を行う。
【００１１】
カメラボディ３は、撮像素子３１とボディ駆動制御装置３２とメモリーカード３３と液晶表示素子駆動回路３４と液晶表示素子３５と接眼レンズ３６とを備える。
【００１２】
撮像素子３１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどから構成される。図２は、撮像素子３１の正面図の一例である。図２（ａ）に示すように、撮像素子３１には撮像画素が２次元状に配置され、複数の撮像画素の間に焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅが配置されている。
【００１３】
図２（ｂ）は、焦点検出画素列３１１ａ近傍の拡大図である。図２（ｂ）に示すように、焦点検出画素列３１１ａには焦点検出画素３１２、３１３が直線状に交互に配列されている。焦点検出画素列３１１ａの周囲には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類の色フィルタを有する撮像画素３１０が二次元状にベイヤ配列されている。焦点検出画素列３１１ｂ〜３１１ｅについても同様に焦点検出画素３１２、３１３が直線状に交互に配列され、その周囲に撮像画素３１０がベイヤ配列されている。
【００１４】
図３は焦点検出画素３１２、３１３の拡大図である。図３(ａ)に示すように、焦点検出画素３１２はマイクロレンズ１０と光電変換部１２から構成される。また、図３(ｂ)に示すように、焦点検出画素３１３はマイクロレンズ１０と光電変換部１３から構成される。光電変換部１２と１３はマイクロレンズ１０を重ね合わせて表示した場合、左右水平方向に並んでいる。光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０を介して光束を受光すると光束の明るさに対応したアナログ信号を出力する。以降、焦点検出画素３１２、３１３の光電変換部１２、１３から出力されるアナログ信号を焦点検出信号と称する。そして、焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅに配列された焦点検出画素３１２、３１３から出力される焦点検出信号の列を焦点検出信号列と称する。
【００１５】
図４は、撮像装置１の撮影画面の一例を示す図である。図４に例示される撮影画面１００には、焦点検出エリア１０１〜１０５が設定されている。撮像素子３１の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅは、焦点検出エリア１０１〜１０５に対応する位置に配置される。
【００１６】
図５は、ボディ駆動制御装置３２の内部構成を説明するためのブロック図である。図５に例示するボディ駆動制御装置３２は、撮像素子駆動制御回路３２ａとＡＤ変換回路３２ｂと内部メモリ３２ｃとボディＣＰＵ３２ｄとを備える。
【００１７】
撮像素子駆動制御回路３２ａは、撮像素子３１を制御して、撮像素子３１の各画素から出力信号を繰り返し読み出して、出力信号列をＡＤ変換回路３２ｂへ出力する。また、撮像素子駆動制御回路３２ａは、ＡＤ変換回路３２ｂを制御して撮像素子３１から読み出された撮像信号列や焦点検出信号列などの出力信号列をＡ／Ｄ変換する。内部メモリ３２ｃは、ＡＤ変換回路３２ｂによりＡ／Ｄ変換された出力信号列を記憶する。
【００１８】
ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶された撮像信号列に基づいた画像処理や、内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列に基づいたデフォーカス量の算出、レンズ駆動制御装置２３へのデフォーカス量に関する情報の送信、レンズ駆動制御装置２３から送信される各種情報の受信等の各種処理を行う。レンズ駆動制御装置２３は、電気接点部５を介してボディＣＰＵ３２ｄからデフォーカス量に関する情報を送信されると、その情報に基づいて不図示のモータを介してフォーカシング用のレンズ２１ｃを駆動し、結像光学系２１の焦点調節を行う。ボディＣＰＵ３２ｄにより画像処理された撮像信号列は、撮像画像として液晶表示素子３５に表示されたり、撮像画像データとしてメモリーカード３３に記憶される。
【００１９】
メモリーカード３３はカメラボディ３に脱着可能であり、撮像画像データを記憶する可搬記憶媒体である。液晶表示素子３５は、液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電気的ビューファインダー）であって、液晶表示素子駆動回路３４によって駆動される。撮影者は接眼レンズ３６を介して液晶表示素子３５に表示された像を観察することができる。
【００２０】
内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列に基づいたデフォーカス量の算出について説明する。各焦点検出エリア１０１〜１０５に対応した焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅから読み出された焦点検出信号列は、ＡＤ変換回路３２ｂによりＡ／Ｄ変換され、内部メモリ３２ｃに時系列的に記憶される。このように内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列には、焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅに含まれる焦点検出画素３１２から読み出された焦点検出信号と、焦点検出画素３１３から読み出された焦点検出信号とが含まれる。ボディＣＰＵ３２ｄは、焦点検出画素３１２から読み出された焦点検出信号の信号列と、焦点検出画素３１３から読み出された焦点検出信号の信号列とに基づいて、デフォーカス量を算出する。
【００２１】
撮像画素の間に配列された焦点検出画素の出力信号レベルは、撮像画素の出力信号レベルと比べて低レベルとなる傾向にある。焦点検出画素の出力レベルが低レベルのままデフォーカス量を算出しても、ノイズの影響を受けて大きな誤差が生じたり、焦点検出不能になってしまう。そこで、デフォーカス量の算出を行う際、焦点検出信号の出力信号レベルが不足しているときは過去の焦点検出信号との加算を行う加算処理がボディＣＰＵ３２ｄにより実行される。
【００２２】
図６は、加算処理を説明するための図である。図６において、横軸は焦点検出画素列における焦点検出画素の位置であり、縦軸は焦点検出信号の出力レベルである。加算処理は、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに行われるが、図６の説明においては焦点検出エリア１０４における加算処理を例に説明する。また、フレームｙに焦点検出エリアｘに対応する焦点検出信号列から読み出され内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出信号列をＳ（ｘ，ｙ）と記載することにする。まず今回フレームｎに内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出エリア１０４の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ）の出力レベルの中から信号レベルが最大の焦点検出信号Ｐｎを検出する。この最大の焦点検出信号Ｐｎが所定の閾値Ｐｔｈに達していない場合には、内部メモリ３２ｃから前回の過去フレームｎ−１に内部メモリ３２ｃに記憶された焦点検出エリア１０１の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ−１）を読み出して加算する。加算値の最大値Ｐｎ−１が所定値Ｐｔｈを達していない場合にはさらに前々回の過去フレームｎ−２の焦点検出信号列Ｓ（１０４，ｎ−２）を加算する。このような加算を加算値の最大値が所定の閾値Ｐｔｈに達するまで繰り返すことにより、加算データは焦点検出処理に適した信号レベルに達する。図６の例では、過去フレームｎ−３まで時系列に加算したとき焦点検出エリア１０４に対する加算値の最大値Ｐｎ−３が所定の閾値Ｐｔｈに達している。
【００２３】
図７は、加算処理の実行結果の一例である。図７に示す実行結果例は、内部メモリ３２ｃに記憶されている各焦点検出エリア１０１〜１０５の時系列の焦点検出信号列について加算処理を行った結果を示している。図７には、今回フレームｎから過去フレームｎ−５までの焦点検出エリアｘ（焦点検出エリア１０１〜１０５）の焦点検出信号列Ｓ（ｘ，ｙ）がセルとして表示されている。図７では、加算処理で時系列に加算された焦点検出信号列のセルは黒色で塗りつぶされている。つまり、焦点検出エリア１０１は過去フレームｎ−２まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０２は今回フレームｎのみで所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０３は過去フレームｎ−５まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０４は過去フレームｎ−３まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達し、焦点検出エリア１０５は過去フレームｎ−１まで加算することにより所定の閾値Ｐｔｈに達した状態が例示されている。
【００２４】
図７では、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに黒色のセルの中心がばらついている。すなわち、各焦点検出エリア１０１〜１０５において加算された時系列の複数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列がそれぞれ読み出された時刻にばらつきが生じている。ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５について加算される時系列の複数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列が各焦点検出エリア１０１〜１０５から略同時刻に読み出された焦点検出信号列になるように焦点検出信号列を再選択して加算処理を再度実行する。
【００２５】
図８は、各焦点検出エリア１０１〜１０５の加算処理において加算する焦点検出信号列をボディＣＰＵ３２ｄが再選択した結果の一例を示す。図８では、焦点検出エリア１０３の加算中央の時刻ｔｃを中心に加算する焦点検出信号列を表す黒色のセルが再配置されている。
【００２６】
ボディＣＰＵ３２ｄは、図７のように今回フレームｎから時系列的に加算した場合に加算した回数を各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出し、その中で加算回数が最大となる焦点検出エリアを検出する。図７の例では、焦点検出エリア１０３の加算回数が今回フレームｎの焦点検出信号列に５個の過去フレームの焦点検出信号列を時系列に加算しており、加算回数が最大である。
【００２７】
加算回数が最大となった焦点検出エリアを検出したら、ボディＣＰＵ３２ｄはその焦点検出エリアにおいて略中央の焦点検出信号列が読み出された加算中央の時刻ｔｃを算出する。そして、ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出した加算回数と、算出された時刻ｔｃとに基づいて、各焦点検出エリア１０１〜１０５の加算処理において加算する焦点検出信号列を再選択する。
【００２８】
図９は、図８のように再選択されたときに実行される加算処理の計算式を示す。図８のＳ（１０１，ｎ−４）などのように黒色に半分塗られたセルに相当する焦点検出信号列は、対応するフレームの焦点検出信号列に１／２など、所定の係数を乗じてから加算している。なお、所定の係数は１／２に限定されず１でもよい。このようにして加算された焦点検出信号列において、焦点検出画素３１２に対応する焦点検出信号列と焦点検出画素３１３に対応する焦点検出信号列とに基づいて、ボディＣＰＵ３２ｄは各焦点検出エリアのデフォーカス量を算出する。ボディＣＰＵ３２ｄは、算出した各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動制御装置２３に送信するデフォーカス量を決定する。たとえば、各焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値をレンズ駆動制御装置２３に送信する。
【００２９】
図１０は、ボディ駆動制御装置３２が実行する焦点検出処理に関するフローチャートである。図１０の処理は、撮像装置１の電源が投入されときに開始される。ステップＳ１１０では、ボディ駆動制御装置３２の撮像素子駆動制御回路３２ａは、撮像素子３１から焦点検出エリア１０１〜１０５の焦点検出信号列を含む出力信号列を読み込む。ステップＳ１２０では、撮像素子駆動制御回路３２ａは、ＡＤ変換回路３２ｂを制御してステップＳ１１０で読み込まれた出力信号をＡＤ変換し、内部メモリ３２ｃへ記憶する。
【００３０】
ステップＳ１３０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶されている各焦点検出エリア１０１〜１０５の時系列の焦点検出信号列に基づいて、加算処理における加算値の最大値が所定の閾値Ｐｔｈに達するまでの加算回数を算出する。
【００３１】
ステップＳ１４０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、加算中央の時刻とする中心時刻ｔｃを決定する。中心時刻ｔｃは、たとえば加算回数が最大となる焦点検出エリア（図８における焦点検出エリア１０３）における加算中央の時刻とすればよい。
【００３２】
ステップＳ１５０では、ボディＣＰＵ３２ｄは、ステップＳ１４０で決定した中心時刻ｔｃと、ステップＳ１３０で各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出した加算回数に基づいて、加算処理に用いる時系列の焦点検出信号列を再選択する。
【００３３】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で各焦点検出エリアごとに再選択された焦点検出信号列に基づいて加算処理を実行する。ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で加算処理を行った焦点検出信号列に基づいて各焦点検出エリアごとにデフォーカス量の算出を行う。
【００３４】
各焦点検出エリアごとにデフォーカス量を算出したら、それらのデフォーカス量に基づいて、レンズ駆動制御装置２３へ送信するデフォーカス量を決定する。たとえば、各焦点検出エリアごとのデフォーカス量の平均値をレンズ駆動制御装置２３へ送信するデフォーカス量として決定し、レンズ駆動制御装置２３へ送信する。レンズ駆動制御装置２３は、送信されたデフォーカス量に基づいて、フォーカシング用のレンズ２１ｃを駆動制御し、結像光学系２１を焦点調節する。
【００３５】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
撮像装置１は、結像光学系２１と、結像光学系２１を通過した結像光束を受光する撮像素子３１とを備える。撮像素子３１には、撮像画素３１０が二次元状に配列され、複数の撮像画素３１０の間に複数の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅが配列されている。複数の焦点検出画素列３１１ａ〜３１１ｅは、撮像装置１の複数の焦点検出エリア１０１〜１０５にそれぞれ対応しており、撮像素子駆動制御回路３２ａの制御により焦点検出信号列が時系列的に繰り返し読み出される。読み出された焦点検出信号列は、時系列に内部メモリ３２ｃに記憶される。ボディＣＰＵ３２ｄは、内部メモリ３２ｃに記憶された時系列の焦点検出信号列の加算値が所定の閾値に達するまでの加算回数を算出する（図１０のステップＳ１３０）。そして、ボディＣＰＵ３２ｄは、算出した加算回数に基づいて、加算処理の対象となる焦点検出信号列の中心時刻ｔｃを決定する（ステップＳ１４０）。さらに、ボディＣＰＵ３２ｄは、各焦点検出エリア１０１〜１０５ごとに算出された加算回数と、中心時刻ｔｃとに基づいて、加算処理において加算する焦点検出信号列の再選択を行う（ステップＳ１５０）。このとき、各焦点検出エリア１０１〜１０５について加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列は、中心時刻ｔｃに対応する時刻に各焦点検出エリア１０１〜１０５から読み出された焦点検出信号列となる。そして、再選択した焦点検出信号列について加算処理を行い、その加算値結果に基づいてデフォーカス量の算出を行う。これにより、複数の焦点検出エリアを有する撮像素子においても、同時性を確保しつつ算出したデフォーカス量に基づいて、結像光学系の焦点調節状態を検出することができる。
【００３６】
以上で説明した実施形態は、以下のように変形して実施できる。
上記の実施の形態では、撮像素子３１を一つ備える撮像装置１を用いて説明を行ったが、図１１のように複数の撮像素子３１ａ、３１ｂを有する撮像装置６にも適用できる。交換レンズ２を通過した結像光束は、ハーフミラー３７により分割されて、各分割光束がそれぞれ撮像素子３１ａおよび３１ｂに導かれる。各撮像素子は複数の焦点検出エリアを有し、各焦点検出エリアからは焦点検出信号列が時系列に繰り返し読み出される。内部メモリ３２ｃには、焦点検出信号列が複数の撮像素子の複数の焦点検出エリアごとに時系列に記憶される。内部メモリ３２ｃに記憶された後は、複数の焦点検出エリアとして、上記の実施形態と同様の処理により各焦点検出エリアごとに加算処理やデフォーカス量の算出処理を行う。
【００３７】
上記の実施の形態では、加算回数を算出するとき、内部メモリ３２ｃに記憶されている焦点検出信号列に対して予備的な加算処理を行った。しかし、予備的な加算処理を行わずに所定の閾値Ｐｔｈと、撮像素子３１から読み出された焦点検出信号列の最大値Ｐｍａｘとに基づいて、加算回数を推定する演算を行ってもよい。たとえば、Ｐｔｈ／Ｐｍａｘを算出し、その算出結果に安全係数などの所定値を乗じた結果を加算回数の推定値として利用してもよい。
【００３８】
以上で説明した各実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
１、６ 撮像装置
２ 交換レンズ
３ カメラボディ
４ マウント部
５ 電気接点部
２１ 結像光学系
２１ｃ （フォーカシング用の）レンズ
２２ 絞り
２３ レンズ駆動制御装置
３１ 撮像素子
３２ ボディ駆動制御装置
３２ａ 撮像素子駆動制御回路
３２ｂ ＡＤ変換回路
３２ｃ 内部メモリ
３２ｄ ボディＣＰＵ
３３ メモリーカード
３４ 液晶表示素子駆動回路
３５ 液晶表示素子
３６ 接眼レンズ
３７ ハーフミラー
１００ 撮影画面
１０１〜１０５ 焦点検出エリア
３１０ 撮像画素
３１１ａ〜３１１ｅ 焦点検出画素列
３１２、３１３ 焦点検出画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、
二次元状に配列される複数の撮像画素と、前記複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して前記複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、
前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、
前記読出手段によって読み出された前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、前記各焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記読出手段により時系列的に繰り返し読み出される前記各焦点検出エリアに対応する前記時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列を、前記各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、
前記加算手段で加算する際に、各焦点検出エリアの加算中央の時間を略同時刻となるように制御する加算制御手段と、
を備え、
前記焦点検出手段は、前記加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記読出手段により読み出された焦点検出信号列が前記所定値以上のときは、当該焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについて前記加算手段による加算を行わず、
前記加算制御手段は、前記読出手段により前記所定値以上の焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについては、当該焦点検出エリア以外の各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列と略同時刻を中心にして当該焦点検出エリアの焦点検出信号列を前記読出手段によって読み出すように制御することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記記憶手段から前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段により加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の第２の加算値が前記所定値に達したか否かを判定する判定手段と、
をさらに備え、
前記複数の焦点検出エリアのそれぞれについて、
前記第２の加算値が前記所定値に達していないと前記判定手段が判定したときは、前記所定個数を第２の所定値だけ増加させて、前記抽出手段と前記加算手段と前記判定手段とを繰り返し、
前記第２の加算値が前記所定値に達していると前記判定手段が判定したときは、前記記憶手段に記憶された当該焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列のうち、前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときの前記所定個数の時系列の焦点検出信号列を、前記加算手段が加算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記加算制御手段は、前記加算手段により前記焦点検出信号列を加算する際に、前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときの前記所定個数が最大となる焦点検出エリアの加算中央の時間と、各焦点検出エリアの前記加算中央の時間とが略同時刻になるように制御することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記加算手段は、前記各焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から前記読出手段によってそれぞれ読み出された焦点検出信号列に基づいて、前記各焦点検出エリアの加算値が所定値に達するまでの加算回数を算出し、前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の前記加算回数の焦点検出信号列を加算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、
二次元状に配列される複数の撮像画素と、前記複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して前記複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、
前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、
前記読出手段によって読み出された前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、前記各焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記読出手段により時系列的に繰り返し読み出される前記各焦点検出エリアに対応する前記時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列を、前記各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、
前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列について前記加算値が前記所定値に達するまでの加算回数を算出する加算回数算出手段と、
を備え、
前記加算手段は、前記焦点検出信号列を加算する際に、各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列が各焦点検出エリアについて前記読出手段によって略同時刻に読み出された焦点検出信号列となるように、前記加算回数に基づき前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列を前記記憶手段から選択し、
前記焦点検出手段は、前記加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の焦点検出装置において、
前記読出手段により読み出された焦点検出信号列が前記所定値以上のときは、当該焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについて前記加算手段による加算を行わず、
前記加算回数算出手段は、前記読出手段により前記所定値以上の焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについては、当該焦点検出エリア以外の各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列と略同時刻に前記読出手段によって読み出された焦点検出信号列を、前記加算手段によって加算される焦点検出信号列の代わりとすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記加算回数算出手段は、
前記記憶手段から前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段により加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の第２の加算値が前記所定値に達したか否かを判定する判定手段と、
を有し、
前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときは前記所定個数を前記加算回数とし、前記第２の加算値が前記所定値に達していないと判定されたときは前記所定個数を第２の所定値だけ増加させた後に前記抽出手段と前記第２の加算手段と前記判定手段とを繰り返すことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の焦点検出装置において、
前記加算手段は、前記焦点検出信号列を加算する際に、各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列が、加算回数が最大となる焦点検出エリアについて前記第２の加算手段において加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列と略同時刻になるように、前記加算回数に基づき前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列を前記記憶手段から選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項６または７に記載の焦点検出装置において、
前記加算回数算出手段は、前記加算回数を、前記読出手段によって前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から読み出された焦点検出信号列に基づいて算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記撮像素子を複数有し、
前記結像光学系からの光束を分割して各分割光束を複数の前記撮像素子へ導く分割手段をさらに備え、
前記複数の焦点検出エリアは、前記複数の前記撮像素子の各々に有する複数の焦点検出エリアを含むことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
【請求項１】
複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、
二次元状に配列される複数の撮像画素と、前記複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して前記複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、
前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、
前記読出手段によって読み出された前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、前記各焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記読出手段により時系列的に繰り返し読み出される前記各焦点検出エリアに対応する前記時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列を、前記各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、
前記加算手段で加算する際に、各焦点検出エリアの加算中央の時間を略同時刻となるように制御する加算制御手段と、
を備え、
前記焦点検出手段は、前記加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記読出手段により読み出された焦点検出信号列が前記所定値以上のときは、当該焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについて前記加算手段による加算を行わず、
前記加算制御手段は、前記読出手段により前記所定値以上の焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについては、当該焦点検出エリア以外の各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列と略同時刻を中心にして当該焦点検出エリアの焦点検出信号列を前記読出手段によって読み出すように制御することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記記憶手段から前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段により加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の第２の加算値が前記所定値に達したか否かを判定する判定手段と、
をさらに備え、
前記複数の焦点検出エリアのそれぞれについて、
前記第２の加算値が前記所定値に達していないと前記判定手段が判定したときは、前記所定個数を第２の所定値だけ増加させて、前記抽出手段と前記加算手段と前記判定手段とを繰り返し、
前記第２の加算値が前記所定値に達していると前記判定手段が判定したときは、前記記憶手段に記憶された当該焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列のうち、前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときの前記所定個数の時系列の焦点検出信号列を、前記加算手段が加算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記加算制御手段は、前記加算手段により前記焦点検出信号列を加算する際に、前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときの前記所定個数が最大となる焦点検出エリアの加算中央の時間と、各焦点検出エリアの前記加算中央の時間とが略同時刻になるように制御することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記加算手段は、前記各焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から前記読出手段によってそれぞれ読み出された焦点検出信号列に基づいて、前記各焦点検出エリアの加算値が所定値に達するまでの加算回数を算出し、前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の前記加算回数の焦点検出信号列を加算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置であって、
二次元状に配列される複数の撮像画素と、前記複数の焦点検出エリアにそれぞれ対応して前記複数の撮像画素の間に配置される複数の焦点検出画素列とを有し、結像光学系からの光束を受光する撮像素子と、
前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から焦点検出信号列を時系列的に繰り返し読み出す読出手段と、
前記読出手段によって読み出された前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列に基づき、前記各焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記読出手段により時系列的に繰り返し読み出される前記各焦点検出エリアに対応する前記時系列の焦点検出信号列を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の複数の焦点検出信号列を、前記各焦点検出エリア毎に加算値が所定値に達するまで、加算する加算手段と、
前記各焦点検出エリアに対応する焦点検出信号列について前記加算値が前記所定値に達するまでの加算回数を算出する加算回数算出手段と、
を備え、
前記加算手段は、前記焦点検出信号列を加算する際に、各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列が各焦点検出エリアについて前記読出手段によって略同時刻に読み出された焦点検出信号列となるように、前記加算回数に基づき前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列を前記記憶手段から選択し、
前記焦点検出手段は、前記加算手段によって加算された焦点検出信号列に基づき、当該焦点検出信号列に対応する焦点検出エリアにおける前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の焦点検出装置において、
前記読出手段により読み出された焦点検出信号列が前記所定値以上のときは、当該焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについて前記加算手段による加算を行わず、
前記加算回数算出手段は、前記読出手段により前記所定値以上の焦点検出信号列が読み出された焦点検出エリアについては、当該焦点検出エリア以外の各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列と略同時刻に前記読出手段によって読み出された焦点検出信号列を、前記加算手段によって加算される焦点検出信号列の代わりとすることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記加算回数算出手段は、
前記記憶手段から前記焦点検出エリアに対応する前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列を加算する第２の加算手段と、
前記第２の加算手段により加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の第２の加算値が前記所定値に達したか否かを判定する判定手段と、
を有し、
前記判定手段により前記第２の加算値が前記所定値に達したと判定されたときは前記所定個数を前記加算回数とし、前記第２の加算値が前記所定値に達していないと判定されたときは前記所定個数を第２の所定値だけ増加させた後に前記抽出手段と前記第２の加算手段と前記判定手段とを繰り返すことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の焦点検出装置において、
前記加算手段は、前記焦点検出信号列を加算する際に、各焦点検出エリアについて前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列のほぼ中央の焦点検出信号列が、加算回数が最大となる焦点検出エリアについて前記第２の加算手段において加算された前記時系列の所定個数の焦点検出信号列の略中央の焦点検出信号列と略同時刻になるように、前記加算回数に基づき前記加算される時系列の複数の焦点検出信号列を前記記憶手段から選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項６または７に記載の焦点検出装置において、
前記加算回数算出手段は、前記加算回数を、前記読出手段によって前記複数の焦点検出エリアの各々に対応する焦点検出画素列から読み出された焦点検出信号列に基づいて算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記撮像素子を複数有し、
前記結像光学系からの光束を分割して各分割光束を複数の前記撮像素子へ導く分割手段をさらに備え、
前記複数の焦点検出エリアは、前記複数の前記撮像素子の各々に有する複数の焦点検出エリアを含むことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６４７９９（Ｐ２０１３−６４７９９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２３９０（Ｐ２０１１−２０２３９０）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【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４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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