JP2007065002A - 焦点検出装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差検出方式により検出される焦点状態の補正値をコントラスト検出方式によって得る場合の高精度化を達成することのできる焦点検出装置を提供する。
【解決手段】一対のセンサ列からの像信号の位相差に基づいて焦点状態を検出する（ステップＳ３０２）第１の焦点検出手段と、前記一対のセンサ列に対応するコントラスト検出エリアの画像の所定方向のコントラストの評価結果（ステップＳ３０９）に基づいて焦点状態を検出する（ステップＳ３１０）第２の焦点検出手段とを有し、前記一対のセンサ列の配置方向に応じて、前記第２の焦点検出手段において焦点状態を検出する際の前記所定方向を切り換える（ステップＳ３０８）ようにしている。
【選択図】図５

Description

本発明は、位相差検出方式により検出される焦点状態の補正値をコントラスト検出方式によって得る焦点検出装置および撮像装置に関する。

従来、カメラシステムでは、一般的にＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出方法が使用されている。しかしながら、この位相差検出方式で検出される合焦位置を実際の合焦面に完全に一致させることは困難である。

これは、位相差検出方式のセンサモジュールをカメラ本体に取り付ける際に発生する誤差や、センサモジュールを構成する光学系の寸法誤差などのカメラ本体側の誤差と、カメラ本体とは別に製造された撮影レンズの製造誤差などの要因によるものである。

製造誤差を補正するものとして、位相差検出方式の第１の焦点検出手段と、撮像素子の画像信号からコントラストを評価してオートフォーカスを行う第２の焦点検出手段とを有する電子的撮像装置が特開２０００−２９２６８４号公報（特許文献１）にて公開されている。これは、第１および第２の焦点検出手段によるオートフォーカスデータから相対ずれ量を算出し、第１の焦点検出手段のオートフォーカスデータに補正を加えることで、カメラ本体側の誤差を補正する。

また、位相差検出のための複数のラインセンサを持つカメラシステムにおいて、キャリブレーション時に測距エリア毎にコントラスト検出によって補正値を算出する撮像装置が特開２００３−２９５０４７号公報（特許文献２）にて提案されている。
特開２０００−２９２６８４号公報 特開２００３−２９５０４７号公報

従来の技術では、下記のような問題があった。

位相差検出のための複数のラインセンサを持つカメラシステムにおいて、測距エリア毎にコントラスト検出によって補正値を算出する場合の高精度化、高速化については前記特許文献１および２には記載されておらず、依然、重要な課題として残っている。

（本発明の目的）
本発明の目的は、位相差検出方式により検出される焦点状態の補正値をコントラスト検出方式によって得る場合の高精度化を達成することのできる焦点検出装置および撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、一対のセンサ列からの像信号の位相差に基づいて焦点状態を検出する第１の焦点検出手段と、前記一対のセンサ列に対応するコントラスト検出エリアの画像の所定方向のコントラストの評価結果に基づいて焦点状態を検出する第２の焦点検出手段とを有し、前記一対のセンサ列の配置方向に応じて、前記第２の焦点検出手段において焦点状態を検出する際の前記所定方向を切り換えることを特徴とするものである。

本発明によれば、位相差検出方式により検出される焦点状態の補正値をコントラスト検出方式によって得る場合の高精度化を達成することができる。

本発明を実施するための最良の形態は、後述する実施例１〜４に記載の通りである。

図１は本発明の実施例１である一眼レフタイプデジタルカメラシステムの電気的構成例を示すブロック図である。

図１に示すように本実施例のデジタルカメラ２００には、撮影レンズユニット１００が不図示のマウント機構を介して着脱可能に取り付けられる。マウント部には、電気的接点群１０７を有している。接点群１０７はデジタルカメラ２００と撮影レンズユニット１００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧を供給する機能を有している。さらに、撮影レンズユニット１００が接続されると、システムコントローラ２２３へ信号を送信する機能も備えている。これによりデジタルカメラ２００と撮影レンズユニット１００の間で通信を行い、撮影レンズユニット１００内の撮影レンズ１０１および絞り１０２の駆動を行うことが可能となる。また、接点群１０７は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としても良い。

なお、本実施例では便宜上１枚の撮影レンズ１０１で示しているが、実際はさらに多数のレンズから構成されていることは周知の通りである。

また、接点群１０７とシステムコントローラ２２３とから、レンズ検出手段を構成している。

図示されない被写体像からの撮影光束が、撮影レンズ１０１及び絞り１０２を介して、図示する矢印方向に回動可能なクイックリターンミラー２０２に導かれる。クイックリターンミラー２０２の中央部はハーフミラーになっており、該クイックリターンミラー２０２がダウンした際に一部の光束が透過する。そして、この透過した光束は、クイックリターンミラー２０２に設置されたサブミラー２０３で下方に向けて反射される。

２０４は不図示である結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー、２次結像レンズ、絞り、及び、複数のＣＣＤから成るラインセンサ等から構成されている周知の位相差検出方式のＡＦセンサユニットである。ＡＦセンサユニット２０４には、図２に示す単一方向でない複数対のセンサ列１１１ａ〜１１１ｎが配置されており、７箇所（一対のセンサ列を７組）の測距エリア（焦点検出エリアと同義）を焦点検出可能なように構成している。そして、システムコントローラ２２３からの制御信号により、焦点検出回路２０５はＡＦセンサユニット２０４をコントロールして、周知の位相差検出方式により焦点検出を行う。

なお、ＡＦセンサユニット２０４と焦点検出回路２０５から位相差検出方式の焦点検出手段が構成されている。

一方、クイックリターンミラー２０２で反射された撮影光束は、ペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０６を介して撮影者の目に至る。

また、クイックリターンミラー２０２がアップした際には、上記撮影レンズ１０１からの光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２０８、フィルタ２０９を介して撮像素子としてのＣＭＯＳ等に代表されるイメージセンサ２１０に至る。

なお、ここではＣＣＤ，ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いているが、銀塩フィルム或いはビディコン等の撮像管でも良い。

フィルタ２０９は２つの機能を有しているもので、１つは赤外線をカットして可視光線のみをイメージセンサ２１０へ導く機能であり、もう１つは光学ローパスフィルタとしての機能である。また、フォーカルプレーンシャッタ２０８は、先幕及び後幕を有して成るもので、撮影レンズ１０１からの光束の透過、遮断を制御する。

なお、クイックリターンミラー２０２のアップ時には、サブミラー２０３は折り畳まれるようになっている。

また、本実施例のデジタルカメラ２００は、当該デジタルカメラ全体の制御手段となり、制御を司るＣＰＵにより構成されるシステムコントローラ２２３（以下ＣＰＵ２２３と称することもある）を備え、後述する各部の動作を適宜制御する。

なお、システムコントローラ２２３は補正値算出手段などに相当する。

システムコントローラ２２３は、撮影レンズ１０１を光軸方向に移動してピント合わせを行うためのレンズ駆動機構１０３を制御するレンズ制御回路１０４と、絞り１０２を駆動するための絞り駆動機構１０５を制御する絞り制御回路１０６とに接続されている。また、クイックリターンミラー２０２のアップ・ダウンの駆動及びフォーカルプレーンシャッタ２０８のシャッタチャージを制御するシャッタチャージ・ミラー駆動機構２１１にも接続されている。また、フォーカルプレーンシャッタ２０８の先幕、後幕の走行を制御するためのシャッタ制御回路２１２と、接眼レンズ２０６の近傍に配設された不図示の測光センサに接続された測光回路２０７にも接続されている。さらに、当該デジタルカメラ２００を制御する上で調整が必要なパラメータやデジタルカメラの個体識別が可能なカメラＩＤ情報や基準レンズで調整されたＡＦ補正データや自動露出補正値などが記憶されている記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２２２等にも接続されている。

レンズ制御回路１０４はレンズ固有の情報、例えば焦点距離、開放絞り、レンズ個々に割り振られるレンズＩＤといった情報とシーケンスコントローラ２２３から受け取った情報を記憶するレンズ記憶装置を有している。

測光回路２０７に接続される測光センサは、被写体の輝度を測定するためのセンサであり、その出力は測光回路２０７を経てシステムコントローラ２２３へ供給される。

システムコントローラ２２３は、レンズ駆動機構１０３を制御することにより、被写体像をイメージセンサ２１０上に結像する。また、システムコントローラ２２３は、設定されたＡｖ値に基づいて、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、さらに、設定されたＴｖ値に基いて、シャッタ制御回路２１２へ制御信号を出力する。

フォーカルプレーンシャッタ２０８の先幕、後幕は、駆動源がバネにより構成されており、シャッタ走行後の次の動作のためにバネチャージを要する。シャッタチャージ・ミラー駆動機構２１１は、このバネチャージを制御するようになっている。また、シャッタチャージ・ミラー駆動機構２１１によりクイックリターンミラー２０２のアップ・ダウンが行われる。

システムコントローラ２２３には、画像データコントローラ２２０が接続されている。この画像データコントローラ２２０は、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）により構成され、イメージセンサ２１０の制御、イメージセンサ２１０から入力された画像データの補正や加工などをシステムコントローラ２２３の指令に基いて実行するものである。画像データの補正・加工の項目の中にはオートホワイトバランスも含まれている。オートホワイトバランスとは、撮影画像中の最大輝度の部分を所定の色（白色）に補正する機能である。オートホワイトバランスは、システムコントローラ２２３からの命令により補正量を変更することが可能である。

画像データコントローラ２２０には、イメージセンサ２１０を駆動する際に必要なパルス信号を出力するタイミングパルス発生回路２１７が接続されている。イメージセンサ２１０と共にタイミングパルス発生回路２１７で発生されたタイミングパルスを受けて、イメージセンサ２１０から出力される被写体像に対応したアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ２１６も接続されている。さらに、得られた画像データ（デジタルデータ）を一時的に記憶しておくＤＲＡＭ２２１と、Ｄ／Ａコンバータ２１５及び画像圧縮回路２１９と、画像回転回路２４１と、コントラスト検出回路２４２とが接続されている。

なお、画像データコントローラ２２０と画像圧縮回路２１９と画像データ記録メディア２１８とから記録手段が構成されている。

ＤＲＡＭ２２１は、加工や所定のフォーマットへのデータ変換が行われる前の画像データを一時的に記憶するために使用される。

画像回転回路２４１は、システムコントローラ２２３の指令に基づいて動作し、画像データコントローラ２２０によって補正された画像データを任意の角度回転し、ＤＲＡＭ２２１に記憶する。

コントラスト検出回路２４２はシステムコントローラ２２３の指令に基づいて動作し、画像データコントローラ２２０によって補正された画像データの所定方向のコントラストを検出し、コントラスト評価値をＥＥＰＲＯＭ２２２に保存する。

Ｄ／Ａコンバータ２１５には、エンコーダ回路２１４を介して画像表示回路２１３が接続される。さらに、画像圧縮回路２１９には、画像データ記録メディア１８が接続される。

画像表示回路２１３は、イメージセンサ２１０で撮像された画像データを表示するための回路であり、一般にはカラーの液晶表示素子により構成される。

画像データコントローラ２２０は、ＤＲＡＭ２２１上の画像データを、Ｄ／Ａコンバータ２１５によりアナログ信号に変換してエンコーダ回路２１４へ出力する。エンコーダ回路２１４は、このＤ／Ａコンバータ２１５の出力を、画像表示回路２１３を駆動する際に必要な映像信号（例えばＮＴＳＣ信号）に変換する。

なお、Ｄ／Ａコンバータ２１５と画像表示回路２１３とエンコーダ回路２１４とから画像表示手段が構成されている。

画像圧縮回路２１９は、ＤＲＡＭ２２１に記憶された画像データの圧縮や変換（例えばＪＰＥＧ）を行うための回路である。変換された画像データは、画像データ記録メディア２１８へ格納される。この画像データ記録メディアとしては、ハードディスク、フラッシュメモリ、フロッピーディスク（登録商標）等が使用される。

システムコントローラ２２３には、当該デジタルカメラ２００の動作モードの情報や露出情報（シャッタ秒時、絞り値等）などを外部液晶表示装置２５０や内部液晶表示装置２５１に表示させる表示制御回路２２５が接続されている。また、メイン電子ダイヤルスイッチ２２６と決定スイッチ２２７が接続されている。ＡＦセンサユニット２０４が持つ複数の測距エリアのうちから使用する測距エリアを選択するための測距エリア選択ボタン２２８（測距エリア選択手段に相当する）も接続されている。さらに、ユーザが所望の動作を当該デジタルカメラ２００に実行させるべきモードを設定する撮影モード選択ボタン２２９が接続されている。そして、測光・測距などの撮影準備動作を開始させるためのレリーズＳＷ１（２３１）と、撮像動作を開始させるためのレリーズＳＷ２（２３０）と、ＡＦモード選択ボタン２３３と、測光モード選択ボタン２３５も接続されている。

なお、外部液晶表示装置２５０と内部液晶表示装置２５１とが表示手段に相当し、さらに、外部液晶表示装置２５０は外部表示手段に、内部液晶表示装置２５１は内部表示手段に、それぞれ相当する。さらに、表示制御回路２２５とシステムコントローラ２２３とから表示制御手段が構成されている。

以上のように構成されたデジタルカメラシステムについて、図３から図１１を用いて本実施例における動作フローを詳細に説明する。

図３は本実施例における撮影モードの切換動作を示すフローチャートである。レリーズＳＷ１（２３１）がオンされると、ステップＳ１０１にて撮影モード選択ボタン２２９の状態を読み込み、ステップＳ１０２では読み込んだ撮影モードを判定する。その判定によって、ステップＳ１０３の「通常モード」またはステップＳ１０４の「キャリブレーションモード」のいずれかの撮影モードに移行する。

図４は「通常モード」時の焦点検出動作を示すフローチャートである。図４において、ステップＳ２０１では位相差検出方式の焦点検出手法によって得られる結果をＥＥＰＲＯＭ２２２に記憶する。

ステップＳ２０２では、ＥＥＰＲＯＭ２２２から現在、装着されている撮影レンズ１０１に対応する位相差による焦点検出結果の補正値を読み出す。ここで、装着されている撮影レンズ１０１の識別にレンズＩＤを利用しても良い。また、レンズＩＤを持たない撮影レンズや対応する補正値が見つからない場合は、最新のキャリブレーション結果を補正値として利用しても構わない。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１の焦点検出結果をステップＳ２０２で読み出した補正値を利用して補正し、ステップＳ２０４で補正結果に基づく合焦位置に撮影レンズ１０１を駆動させる。

図５は「キャリブレーションモード」時におけるＡＦのキャリブレーション動作を示すフローチャートであり、システムコントローラ２２３によって制御される。図５において、ステップＳ３０１ではキャリブレーションを行う測距エリア（図５以降では測距点と記す）を測距エリア選択ボタン２２８によって選択し、選択した測距エリアに対応する位置に図６のような基準チャート１０を設置する。ここで設置する基準チャート１０は、その向きが位相差検出における誤差を低減させるために、対応するラインセンサと直交する向きになるように配置される。

ステップＳ３０２では、測距エリアにおける位相差検出方式の焦点検出を行い、焦点検出結果を基に合焦位置に撮影レンズ１０１を駆動させる。各測距エリアの測距枠８１ａ〜８１ｇは図７に示される通りであり、コントラスト検出エリア８２ａ〜８２ｇとの位置関係も図７に示される通りである。

ステップＳ３０３では、位相差ＡＦによって合焦させた撮影レンズ１０１の位置（デフォーカス量）をＥＥＰＲＯＭ２２２に記憶する。このとき、撮影レンズ１０１に対して固有に設定されているレンズＩＤと対にして記憶しても良い。

ステップＳ３０４では、現在の合焦位置付近でコントラスト検出を行うために、撮影レンズ１０１を所定量、前ピンになるように駆動させる。

ステップＳ３０５で撮影レンズ１０１を所定量、後ピン方向に駆動させて撮像を行う。ここで、ステップＳ３０４で後ピン側に撮影レンズ１０１を駆動させ、ステップＳ３０５では前ピン方向に駆動させても良い。また、ステップＳ３０５のレンズ駆動方向は、後述するステップＳ３０９でのコントラスト評価値によって変更させても良い。

ステップＳ３０６で撮像素子（イメージセンサ２１０）から図７に示す測距エリアに対応するコントラスト検出エリア８２ａ〜８２ｇの画像信号を切り出し、ＤＲＡＭ２２１に保存する。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０１で選択した測距エリアに対応するラインセンサの向きを基に、前記画像を回転する必要があるか否かを判定する。ここでの判定は、所定方向にコントラスト検出を行うことが可能なコントラスト検出回路２４２を利用することを前提としたとき、前記画像をコントラストの強い方向でコントラスト検出することが可能であるかを判断する。また、ステップＳ３０１において、ラインセンサと直交する向きにユーザが基準チャート１０を配置したことから、対応する測距エリアのコントラストの強い方向を判断することが可能である。

ステップＳ３０７で、画像を回転する必要があると判断したとき、ステップＳ３０８へ移行し、コントラスト検出回路２４２でコントラストの強い方向でコントラスト検出が行うことができるように、画像回転回路２４１を利用して図８に示されるように前記画像を回転させる。例えば、コントラスト検出回路２４２は、ステップＳ３０６で切り出した画像信号に対して、フィルタリングを行い、１ＭＨｚ〜２．５ＭＨｚ程度の高周波成分を抽出する。そして、水平方向の隣り合う画素の輝度差の最大値を垂直方向で積分することで、コントラスト評価値を求めることが可能である。このようなコントラスト検出回路２４２を利用し、センサ列１１１ｃとセンサ列１１１ｋ（図２）に対応する測距枠８１ｆ（図７）でキャリブレーションを行う。その場合、ステップＳ３０１で図６に示される向きに配置される基準チャート１０ではコントラストを検出することができない。そこで、画像回転回路２４１によって、図９に示すように画像を９０度回転させて、コントラスト検出を行う。

ここで、画像回転について簡単に説明する。画像を回転するために、すべての画素に対して図１０に示すような座標変換を行うことを考えると、θ度回転した時の回転後の座標位置Ｄは下記の（１）式および（２）式で表すことができる。

Ｄｘ＝Ｚｘ＋（Ｓｘ−Ｚｘ）ｃｏｓθ−（Ｓｙ−Ｚｙ）ｓｉｎθ （１）
Ｄｙ＝Ｚｙ＋（Ｓｘ−Ｚｘ）ｓｉｎθ−（Ｓｙ−Ｚｙ）ｃｏｓθ （２）
次に、回転後の画像をコントラスト検出回路２４２に入力する場合について説明する。図１１（ａ）のように回転後の画像が水平垂直に保たれているのならば、そのままコントラスト検出回路２４２に入力することが可能である。しかし、回転後の画像が水平垂直に保たれない場合は、コントラスト検出回路２４２に入力する前に、画像領域の変更が必要になる。例えば、図１１（ｂ）のように、回転後の画像から一部を切り出し、コントラスト検出回路２４２に入力する画像とする。また、図１１（ｃ）のように、コントラスト検出回路２４２に入力する画像サイズを決め、それよりも大きい領域の画像に対し画像回転を行っても構わない。

ステップＳ３０７で、画像を回転する必要がないと判断された後、もしくは、ステップＳ３０８で画像の回転を行った後、ステップＳ３０９ではコントラスト検出回路２４２によってコントラスト検出を行い、評価結果を撮影レンズ１０１の位置情報と共にＥＥＰＲＯＭ２２２に保存する。

ステップＳ３１０では、ＥＥＰＲＯＭ２２２に保存された前記評価結果からコントラストのピークの検出を行う。コントラストのピークが検出できないとき、ステップＳ３０５に移行し、コントラストのピークが検出されるまでコントラスト評価を所定回数繰り返す。

コントラストのピークが検出できたとき、ステップＳ３１１に移行し、コントラストＡＦ結果に基づきピークの位置に撮影レンズ１０１を駆動させる。

ステップＳ３１２では、位相差の検出によって合焦させた撮影レンズ１０１の位置とコントラストＡＦによって合焦させたときの撮影レンズ１０１の位置の差から、位相差ＡＦの補正値を求め、ＥＥＰＲＯＭ２２２に保存する。このとき、撮影レンズ１０１に対して固有に設定されているレンズＩＤと対にして記憶しても良い。

本実施例１では、コントラストの強い方向でコントラスト検出を行うことで、コントラスト評価の高精度化を可能にした。また、ラインセンサの方向と配置する基準チャート１０の向きを直交させ、実際にコントラストの検出を行うことなく、コントラストの強い方向を判断することが可能なアルゴリズムにより、コントラストの強い方向を判断する上での高速化を可能としている。また、任意方向のコントラスト検出を行うために、コントラスト検出回路２４２に入力する画像を回転させることで、既存の実績のある安全なコントラスト検出回路２４２を再利用できるという効果がある。

なお、本実施例１においては、キャリブレーションを行う測距エリアに対応するラインセンサの向きと基準チャート１０の向きを直交させ、ラインセンサの向きから基準チャート１０におけるコントラストの強い方向を判断している。しかし、コントラストの強い方向を決定する手段はこれに限定されるものではない。

また、画像を回転させる方法については、当然、本実施例１におけるアルゴリズムに限定されるものではなく、いかなる方法によって画像を回転させても構わない。

また、画像の回転後にコントラスト検出回路２４２へ入力する画像を修正する手段においても、本実施例１における手段に限定されるものではなく、他の手段によってコントラスト検出回路２４２への入力画像を生成しても構わない。

また、ステップＳ３０４において、所定量撮影レンズ１０１を前ピン側へ駆動させた後、ステップＳ３０５で、所定量後ピン側へ撮影レンズ１０１を駆動させながら、コントラストのピークをサーチしているが、コントラストのピークを求める手段は本実施例１の手段に限定されるものではない。

また、画像を回転させることなく、ランダムアクセス可能な撮像素子において、直接コントラストの強い方向に沿って画像の読み出しを行っても構わない。

また、備えるラインセンサの向きに対応して読み出すことができるコントラスト検出回路を準備し、強いコントラストの方向のコントラスト検出を行っても構わない。

また、斜め方向のコントラストを検出する場合、縦横のコントラスト検出を行い、コントラスト検出結果の合成によって、斜め方向のコントラストの検出を行っても構わない。

また、本実施例１ではキャリブレーションにおけるコントラストの検出方法を説明したが、強いコントラストの向きに合わせ、コントラスト検出を行うことの応用例はこの限りではない。

また、本実施例１は一眼レフタイプデジタルカメラシステムへの適用例であるが、本発明の適用例は一眼レフタイプデジタルカメラシステムに限定されるものではない。

図１２を用いて実施例２におけるハイブリットＡＦモードでのコントラストのピーク検出手法について説明する。なお、実施例２おけるカメラシステムの構成は実施例１と同一であるので、ここでの説明は省略する。また、実施例１と符号が同一のステップについては説明を省略する。

図１２のステップＳ３０２’では、一対のセンサ列からの出力信号の位相差に基づいて焦点検出を行う位相差方式の焦点検出を行い、撮影レンズ１０１を合焦位置に駆動させる。

ステップＳ３０１’では、ステップ３０２’で選択された測距エリアの位置をメモリ（ＥＥＰＲＯＭ２２２）に保存する。

図１２のステップＳ３０７’では、ステップＳ３０９でＥＥＰＲＯＭ２２２に保存されたコントラストの評価値が所定レベルに達しているかを判断する。前記コントラスト評価値が所定レベルに達している場合、若しくは、所定回数のコントラスト検出処理が行われた場合、ステップＳ３１０へ移行する。もし、コントラストが弱く、コントラストの評価値が所定レベルに達していないと判断した場合、ステップＳ３０８’へ移行する。

ステップＳ３０８’では、コントラスト検出の対象となる画像を所定量回転させる。回転量は、対応するラインセンサの向きとステップＳ３０７’の時点でのコントラスト評価値の両方、もしくはいずれかを基に決定しても良い。または、単純に４５度、９０度などの所定量を予め決めておいても構わない。

本実施例２におけるコントラストのピーク検出手段では、実施例１のように基準チャート１０をコントラストの強い方向に合わせて配置した場合でなくともよい。その場合、撮像素子（イメージセンサ２１０）からの出力信号を基にコントラストの強い方向を判断し、コントラストの評価を行うことが可能であり、高精度のコントラストピーク検出を実現することができる。

なお、多点測距を持つ焦点検出装置において、複数の測距エリアを同時に選択した場合も各測距エリアに対して、本実施例２の動作フローを適用することにより高精度なコントラストピークの検出を行うことが可能である。

図１３を用いて実施例３におけるコントラストのピーク検出手法について説明する。なお、実施例３におけるカメラシステムの構成は実施例１と同一であるので、ここでの説明は省略する。また、キャリブレーションにおける動作も同様であるので、実施例１と符号が同一のステップについては説明を省略する。

図１３のステップＳ３０７’では、ステップＳ３０９でＥＥＰＲＯＭ２２２に保存されたコントラストの評価値が所定レベルに達しているか否かを判断する。前記コントラスト評価値が所定レベルに達している場合、若しくは、所定回数のコントラスト検出処理が行われた場合、ステップＳ３１０へ移行する。もし、コントラストが弱く、コントラストの評価値が所定レベルに達していないと判断した場合、ステップＳ３０８’へ移行する。

ステップＳ３０８’では、コントラスト検出の対象となる画像を所定量回転させる。回転量は、対応するラインセンサの向きとステップＳ３０７’の時点でのコントラスト評価値の両方、もしくはいずれかを基に決定しても良い。または、単純に４５度、９０度などの所定量を予め決めておいても構わない。

本実施例３におけるコントラストのピークを求める手段では、基準チャート１０の向きや種類と選択する測距エリアの関係に制約を持たせる必要がなく、容易なセッティングのもとでキャリブレーションを行うことが可能である。

なお、本実施例３におけるコントラストのピークを求める手段は、キャリブレーションに限定されるものではない。

図１４を用いて実施例４における補助光投影方法について説明する。なお、実施例４におけるカメラシステムの構成は、実施例１のカメラシステムに図１５で示す補助光駆動手段２６０と補助光投光手段２６１を加えたものである。補助光投光手段２６１によって投光される補助光は、システムコントローラ２２３が補助光駆動手段２６０に制御信号を送ることによって制御される。これにより、パターン投光や投光エリアの範囲、光の集約度のすべて、若しくは一部を制御することが可能である。本実施例４の他の構成要素については実施例１と同一であるので、ここでの説明は省略する。また、図１４において、キャリブレーションにおける動作も同様であるので実施例１と符号が同一のステップについては説明を省略する。

図１４のステップＳ３１４では、キャリブレーションを行う測距エリアに対してのみ補助光を投射することで、光を集約することが可能であり、より明るくすることや、エネルギーを節約すること、あるいはその両方を実現することができる。また、投射する補助光をキャリブレーションを行う測距エリアに対応するラインセンサの向きに合わせてパターン投光にすることで、より高精度なキャリブレーションを行うことができる。例えば、図１６に示すようにセンサ列１１１ａ、センサ列１１１ｂに対応する測距エリアのキャリブレーションを行う場合、センサ列１１１ａ，１１１ｂに対して直交する向きとなる斜め方向のパターン投光を行う。同様に、中央のセンサ列１１１ｎ、センサ列１１１ｇに対しては縦方向のパターン投光を行う。

また、通常撮影時においては、すべての視野をカバーする光の投射を行い、投射する光の向きをラインセンサの向きや強いコントラストの向きに合わせることで、高精度、省エネを実現することが可能である。その応用例は、キャリブレーションのみに限定されるものではない。

以上のように、本実施例４によれば、コントラスト検出による焦点検出の高精度化を実現することが可能である。

また、所定方向のコントラスト検出回路を利用して任意方向のコントラスト検出を可能とするため、安全なモジュールを再利用することが可能であり、コスト面にも優れている。

また、コントラスト評価を行う向きと対応するラインセンサの向きとを一致させるため、簡潔で高速なラインセンサ方向コントラスト検出が可能である。

また、斜め方向のコントラスト検出を行う場合、縦横のコントラスト評価値の合成によって求めるため、複雑な処理を行わずに斜め方向のコントラスト検出が可能である。

また、直接、撮像素子（イメージセンサ２１０）から検出方向に沿った形で画像信号を読み出すため、高速なコントラスト検出が可能である。

また、キャリブレーションモード時において、対応する測距エリアのラインセンサの方向に応じてコントラスト検出方向を切り換えて補正値を求めるため、高精度な補正値を求めることが可能である。

また、測距エリア近傍かつラインセンサの方向に合わせた補助光を投影するため、補助光の投影において、高精度かつ省エネを実現することが可能である。

本発明の実施例１であるデジタルカメラシステムの電気的構成例を示すブロック図である。 実施例１におけるラインセンサの配置を示す図である。 実施例１の撮影モード選択動作を示すフローチャートである。 実施例１の通常モード時の動作を示すフローチャートである。 実施例１のキャリブレーションモード時の動作を示すフローチャートである。 実施例１における基準チャートを示す図である 実施例１における測距枠とコントラスト検出エリアの位置関係を示す図である。 実施例１での画像回転とコントラスト検出の関係を示す図である。 実施例１でのラインセンサの配置方向とコントラスト検出方向の関係を示す図である。 実施例１における画像回転による座標変換を示す図である。 実施例１における回転画像とＡＦ対象画像の関係を示す図である。 実施例２の動作を示すフローチャートである。 実施例３の動作を示すフローチャートである。 実施例４の動作を示すフローチャートである。 実施例４での補助光投光手段と他の部分との関係を示すブロック図である。 実施例４におけるセンサ列に対応するパターン投光を示す図である。

符号の説明

１００ 撮影レンズユニット
１０１ 撮影レンズ
１０７ 電気的接点群
２００ デジタルカメラ
２０１ ペンタプリズム
２０２ クイックリターンミラー
２０３ サブミラー
２０４ ＡＦセンサユニット
２０６ 接眼レンズ
２０７ 測光回路
２０８ フォーカルプレーンシャッタ
２０９ フィルタ
２１０ イメージセンサ
２１１ シャッタチャージ・ミラー駆動機構
２１２ シャッタ制御回路
２１３ 画像表示回路
２１４ エンコーダ回路
２１５ Ｄ／Ａコンバータ
２１６ Ａ／Ｄコンバータ
２１７ タイミングパルス発生回路
２１９ 画像圧縮回路
２２０ 画像データコントローラ
２２１ ＤＲＡＭ
２２２ ＥＥＰＲＯＭ
２２３ システムコントローラ
２２８ 測距エリア選択ボタン
２２９ 撮影モード選択ボタン
２４１ 画像回転回路
２４２ コントラスト検出回路
１１１ａ〜１１１ｎ センサ列
１０ 基準チャート
８１ａ〜８１ｇ 測距枠
８２ａ〜８２ｇ コントラスト検出エリア
２６０ 補助光駆動手段
２６１ 補助光投光手段

Claims (7)

1. 一対のセンサ列からの像信号の位相差に基づいて焦点状態を検出する第１の焦点検出手段と、前記一対のセンサ列に対応するコントラスト検出エリアの画像の所定方向のコントラストの評価結果に基づいて焦点状態を検出する第２の焦点検出手段とを有し、
   前記一対のセンサ列の配置方向に応じて、前記第２の焦点検出手段において焦点状態を検出する際の前記所定方向を切り換えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記所定方向の切り換えは、前記コントラスト検出エリアの画像を回転させることを特徴とする請求項１記載の焦点検出装置。
3. 前記所定方向を前記一対のセンサ列の配置方向に合わせることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
4. 前記第２の焦点検出手段における画像用のセンサは、ランダムアクセス可能なセンサであって、前記一対のセンサ列の配置方向に信号の出力を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の焦点検出装置。
5. 前記一対のセンサ列の配置方向に合わせたパターン補助光の投影を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の焦点検出装置。
6. 前記第１の焦点検出手段は、前記一対のセンサ列を複数組有し、組ごとに前記第２の焦点検出手段において焦点状態を検出する際の前記所定方向を切り換えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の焦点検出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の焦点検出装置を有し、該焦点検出装置により調整された焦点状態で撮像を行う撮像装置。
   

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