JP2009151254A - 撮影装置及び焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体像を確実に検出すると共に、被写体に対して迅速にピントを合わせることを可能にした撮影装置を提供すること。
【解決手段】ライブビュー動作を開始した後のステップＳ１１４の処理では、”焦点検出情報”に基づいて焦点調整動作の制御方法を選択する。”焦点検出情報”の”検出方式”に、位相差方式が設定されている場合はステップＳ１１５以下で、ＡＦセンサユニット１６（別図）のデフォーカス量を使用して焦点調整を行う。”コントラスト方式”が設定されている場合はステップＳ１４９以下で、コントラスト方式の焦点調整を行う。”検出不可能”が設定されている場合はステップＳ１６０以下で、撮影レンズを至近端から無限端まで駆動しながら焦点調整が可能な被写体をＡＦセンサユニット１６の出力或いは撮像素子２０の出力から探し出す処理を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は撮影装置及び焦点検出装置に係り、特に、撮像素子により取得された被写体像を電子的に観察可能な焦点に調整する撮影装置及び焦点検出装置に関する。

従来、一眼レフレックス型の電子カメラ(DSLR: Digital Single Lens Reflex Camera)では、例えば、特許文献１に開示されたＤＳＬＲの場合、光学ファインダを利用して被写体を観察できる第１の観察形態と、撮像素子から得られた画像データを表示モニタを介して観察できる第２の観察形態との２つの観察形態を備え、第１の観察形態では位相差方式の焦点調整動作を行うことで、被写体に短時間でピントを合わせることを可能にしている。また、第２の観察形態では表示モニタを用いての所謂ライブビュー動作が可能にしている（従って、モニタ上の被写体を観察しながら撮影動作を実行することができる）。この時の焦点調整機能は撮像素子の出力を用いたコントラスト方式を使用することで、撮影エリアの任意のポイントでの焦点調整動作を行うことを可能にしている（特許文献１参照）。

また、従来、撮像素子の出力した画像データを用いることで被写体の位置を特定し、測距エリア（撮影範囲）を選択できるようにする技術も提案されている。例えば、特許文献２に開示された撮像装置の場合は、ＣＣＤ等の撮像素子から得られた画像データから、被写体である人物の顔の位置を検出し、この位置を測距エリアとして選択することで自動焦点調整動作（即ちＡＦ動作）を行うように構成されている（特許文献２参照）。この撮影装置によれば、画像データから、例えば人物の顔の特徴点を検出して焦点調整動作を行うことで確実に当該人物にピントを合わせることができる。

なお、この撮像素子に関し、一般的な撮像素子の受光面の近傍には防塵フィルタが配置されているが、この防塵フィルタの構成と制御方法に関する詳細は、例えば特開２００３−３３３３９１号公報に開示されている（特許文献３参照）。
特開２０００−３３３０６４号公報 特開２００３−１０７３３５号公報 特開２００３−３３３３９１号公報

しかしながら、上記背景技術で述べた従来の撮影装置にあっては、例えば、文献１に開示された一眼レフレックス型の電子カメラ(DSLR)の場合、焦点調整機能には、前述のとおり、第２の観察形態では、撮像素子の出力を用いたコントラスト方式を用いているが、このコントラスト方式は、第１の観察形態で用いられている位相差方式に比べて被写体にピントが合うまでの時間が長いという問題点がある。

一方、特許文献２に開示された撮像装置の場合は、被写体の位置を検出する機能として、前述のとおり、ＣＣＤ等の撮像素子から得られた画像データから、被写体である人物の顔の位置を検出し、この位置を測距エリアとして選択するものであり、撮像素子の出力する画像データを用いることで被写体の検出は確実となる。しかし、この場合、焦点調整機能には、通常はコントラスト方式を用いることになるが、このコントラスト方式では焦点調整動作に要する時間が長いため、折角、測距エリアが選択できたとしても、焦点調整が完了した頃には撮影チャンスを逃してしまうという問題点があった。

また、現在、一眼レフレックス型の電子カメラ(DSLR)で使用されている位相差方式のＡＦセンサは、撮影エリアの複数のポイントでの焦点検出動作を可能にするものではあるが、一般に、ＡＦセンサが検出可能なポイントは撮影エリア内に離散的に存在している。また、ＡＦセンサから出力されるデータ量は、撮像素子から出力される画像データのデータ量に比べて少ない。そのため第１の観察形態で用いられている位相差方式のＡＦセンサだけでは被写体形状の特徴点を検出して被写体像を探し出すといった処理（所謂、画像認識処理）を行うことができないという問題点もあった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、被写体像を確実に検出すると共に、被写体に対して迅速にピントを合わせることを可能にした撮影装置を目的としている。

本発明の他の目的は、被写体像を確実に検出する処理がなされた時に、被写体に対して迅速にピントを合わせることを可能にした焦点検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る撮影装置は、撮影レンズと、前記撮影レンズの形成する像を受光する撮像素子と、複数の焦点検出ポイントを有する位相差方式のＡＦ(Auto Focus)センサと、前記撮影レンズの光束を前記撮像素子分と上記ＡＦセンサ分とに分ける光路分割素子と、前記撮像素子の出力を用いたライブビュー動作を行う際に使用できる表示手段とを備えた撮影装置において、前記ライブビュー動作中に、前記撮像素子の出力を用いて撮影領域における被写体の被写体位置を検出する被写体位置検出手段と、焦点調整方法として位相差方式が設定されている場合に、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの出力に基づいてデフォーカス量を算出すると共に、当該デフォーカス量に基づいて撮影レンズの焦点調整処理を行う第１の焦点調整手段と、焦点調整方法としてコントラスト方式が設定されている場合に、前記撮像素子の出力を用いてコントラスト値を検出するコントラスト方式の焦点調整処理を行う第２の焦点調整手段と、を備えたことを特徴とする撮影装置を提供するものである。

また、前記撮影装置において、前記第１の焦点調整手段は、前記撮影領域内の前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの内、前記被写体位置に被さる設定された１つの焦点検出ポイントの出力に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする。

また、前記撮影装置において、前記第２の焦点調整手段は、前記撮影領域から、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域を除いた第二領域の画像データに基づいて前記コントラスト値を検出することを特徴とする。

また、前記撮影装置は、ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって検出される被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の内部に有る場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の外部の第二領域に有る場合は前記焦点調整方法として前記コントラスト方式を設定することを特徴とする。

さらに、前記撮影装置は、ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって被写体の位置が検出されていなくても前記ＡＦセンサによる焦点調整処理が可能である場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が検出されず、かつ前記ＡＦセンサによる焦点調整処理も不可能である場合は検出不可能の場合の処理を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る焦点検出装置は、撮影レンズと、前記撮影レンズの形成する像を受光する撮像素子と、複数の焦点検出ポイントを有する位相差方式のＡＦセンサと、前記撮影レンズの光束を前記撮像素子分と上記ＡＦセンサ分とに分ける光路分割素子と、前記撮像素子の出力を用いたライブビュー動作を行う際に使用できる表示手段とを備えた撮影装置に内蔵されて焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記ライブビュー動作中に、前記撮像素子の出力を用いて撮影領域における被写体の被写体位置を検出する被写体位置検出手段と、焦点調整方法として位相差方式が設定されている場合に、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの出力に基づいてデフォーカス量を算出すると共に、当該デフォーカス量に基づいて撮影レンズの焦点調整処理を行う第１の焦点調整手段と、焦点調整方法としてコントラスト方式が設定されている場合に、前記撮像素子の出力を用いてコントラスト値を検出するコントラスト方式の焦点調整処理を行う第２の焦点調整手段と、を備えたことを特徴とする焦点検出装置を提供するものである。

また、前記焦点検出装置において、前記第１の焦点調整手段は、前記撮影領域内の前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの内、前記被写体位置に被さる設定された１つの焦点検出ポイントの出力に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする。

また、前記焦点検出装置において、前記第２の焦点調整手段は、前記撮影領域から、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域を除いた第二領域の画像データに基づいて前記コントラスト値を検出することを特徴とする。

また、前記焦点検出装置は、ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって検出される被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の内部に有る場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の外部の第二領域に有る場合は前記焦点調整方法として前記コントラスト方式を設定することを特徴とする。

さらに、前記焦点検出装置は、ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって被写体の位置が検出されていなくても前記ＡＦセンサによる焦点調整処理が可能である場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が検出されず、かつ前記ＡＦセンサによる焦点調整処理も不可能である場合は検出不可能の場合の処理を行うことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の撮影装置によれば、電子的な観察形態が可能な撮像装置において、被写体像の確実な検出動作と、この被写体像に対して迅速に焦点調整動作とが可能となる効果がある。

また、本発明の焦点検出装置によれば、電子的な観察形態が可能な撮像装置において、被写体像の確実な検出動作がなされる場合に、この被写体像に対して迅速に焦点調整動作が可能となる効果がある。

本発明は、本実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
以下、本発明の撮影装置及び焦点検出装置の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮影装置の全体構成を示す構成図である。
同図において、本実施形態の撮影装置（ここでは電子カメラ）の主要部は、ボディシステム１００と、このボディシステム１００に対して着脱交換自在な交換レンズシステム１０と、を備えて構成される。

ボディシステム１００は、本発明に係る焦点検出装置の主要部であり、電子カメラ全体の制御を司るシステムコントローラ５０を備える。このシステムコントローラ５０は、ＣＰＵ５１と、複数の回路ブロック、例えば、画像処理回路５２、圧縮伸張回路５３、画像認識回路５４、外部メモリＩＦ回路５５、汎用Ｉ／Ｏ回路５６、割込み制御回路５７、タイマカウンタ５８、及びＡ／Ｄコンバータ５９等により構成されている。ＣＰＵ５１と各回路ブロック５２〜５９とは図示しない制御ラインやバスラインで接続されている。

以下、本発明の実施形態に係る撮影装置及び焦点検出装置の機能を主要な構成要素毎に説明する。
画像処理回路５２は、ＣＣＤ等の撮像素子２０で撮像されて撮像素子インターフェイス回路７２から取り込んだ画像データに対してγ補正、色変換、画素変換、ホワイトバランス処理等の所定の処理を施す。圧縮伸張回路５３は、画像処理回路５２で画像処理された画像データの圧縮処理やメモリカード７０から読み出された圧縮画像データの伸張処理を行う。画像認識回路５４は、撮像素子２０で撮像された画像データから所定の画像認識アルゴリズムを用いて被写体である人物の顔の特徴点を検出する際に必要な画像処理を実行するもので、認識手段の機能を実現する。

外部メモリＩＦ回路５５は、メモリカード７０、ＳＤＲＡＭ７１、ＦｌａｓｈＲｏｍ６８とシステムコントローラ５０内部の前記バスライン（ここではデータバス）とのブリッジ機能を果す。ここで、ＦｌａｓｈＲｏｍ６８には、全体の動作を制御するための制御プログラム、制御パラメータ等が記録されている。システムコントローラ５０は、ＣＰＵ５１がＦｌａｓｈＲｏｍ６８に格納されている制御プログラムを読み出して実行することにより、本電子カメラ全体の動作を制御する。ＳＤＲＡＭ７１は、撮像素子インターフェイス回路７２を介して得られた画像データの一時格納用に用いられたり、システムコントローラ５０のワークエリアとして用いられる。メモリカード７０は、半導体の不揮発性メモリや小型ＨＤＤ等の着脱可能な記録媒体である。

また、汎用Ｉ／Ｏ回路５６は、システムコントローラ５０に接続された操作ＳＷ（スイッチ）６７の読込み端子、周辺回路を制御する制御信号の出力端子として使用される。割込み制御は、操作ＳＷ６７による割込み信号、タイマカウンタ５８による割込み信号などを生成する。タイマカウンタ５８は、クロックをカウントしてシステム制御に必要なタイミング信号を発生させる。Ａ／Ｄコンバータ５９は、カメラが備える温度センサ（Ｔ１，Ｔ２）等の各種センサの検出出力をＡ／Ｄ変換する。

撮像ユニット中に設けられた撮像素子２０は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサ等からなり、撮影レンズ１により結像された被写体像をアナログ電気信号に光電変換する。撮像素子インターフェイス回路７２は、撮像素子２０を駆動するタイミングパルスを生成し、撮像素子２０が光電変換したアナログ電気信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換して画像データとしてシステムコントローラ５０へ転送する。

温度センサＴ１は、温度測定回路８２と共に温度検出手段を構成し、撮像素子２０の近傍に配設されて撮像素子２０の温度を検出するためのものである。温度センサＴ１としては、温度に応じて抵抗値が変化する素子や、半導体温度センサを用いればよい。より正確な温度を測定するために撮像素子２０を構成する回路内部に半導体温度センサを形成するようにしてもよい。

ブレ検出センサ（ジャイロスコープ）８３は、本電子カメラに生じた振動を検出するためのものである。防振コントローラ２４は、このブレ検出センサ８３の出力からブレにより生じた撮像素子面における被写体像の変移を求める。そして防振コントローラ２４は、システムコントローラ５０からの指令に従って、アクチュエータ駆動回路２３を介し、この被写体像の変移を相殺するように撮像ユニット２５を変移させる。撮像ユニット変移機構２２は交換レンズ光軸に垂直な面に沿って変移可能に撮像ユニット２５を指示している。この変移機構に設けられたアクチュエータを駆動することで撮像素子を移動できる。防振コントローラ２４はアクチェータ駆動回路２３を制御することで撮像ユニット２５を移動させる。

撮像素子の受光面の近傍には図示しない防塵フィルタが配置されている。この防塵フィルタは防塵フィルタ駆動回路２６から出力された駆動信号に応答して振動してフィルタに付着した塵を除去する。システムコントローラ５０は防塵フィルタ駆動回路２６を制御して防塵フィルタへの塵の付着を防止する。防塵フィルタの構成と制御方法に関する詳細は、前述のとおり、例えば特許文献３に開示されている。

シャッタ１９は、撮像素子２０の露光面側の前面に配設されて、撮像素子２０の露光時間を制御する。シャッタ中のアクチュエータに対する駆動信号はアクチュエータ駆動回路２３から供給される。

ペリクルミラー１１は交換レンズの光束を撮像素子２０とＡＦ(Auto Focus)センサユニット１６とへ導くためのビームスプリッター（光路分割素子）である。ペリクルミラー１１は薄いガラス又はニトロセルロース膜から構成された半透過のミラーである。ペリクルミラーの厚みは収差を発生しないレベルに設定されなければならない。

このＡＦセンサユニット１６としては、周知の位相差方式のＡＦセンサ１６５が用いられている。ＡＦセンサ１６５は、ＡＦコントローラ１７によって制御される。ＡＦコントローラ１７はシステムコントローラ５０からの指令に従ってＡＦセンサ１６５を制御する。ＡＦセンサ１６５からの出力に基づき、交換レンズ１が形成する被写体像の位置と撮像素子２０の受光面とのずれ量であるデフォーカス量を計算する。ＡＦセンサ１６５はこのデフォーカス量を演算するための専用回路（焦点検出回路）を内蔵する。演算されたデフォーカス量は内蔵されたＲＡＭに記憶される。システムコントローラ５０はこのＲＡＭにアクセスすることでデフォーカス量を取得できる。ペリクルミラー１１を用いることによってライブビュー動作（撮像素子の出力を所定フレームレートで取得して表示素子へ表示する）を行いながら位相差方式の焦点検出動作も可能となる。

電力回路６１は、バッテリ６２の電圧をシステムコントローラ５０とその周辺回路に必要な駆動電圧に変換して供給する。電力の分配は、システムコントローラ５０の指令に基づき制御される。液晶モニタ駆動回路Ｉ６３は、液晶モニタＩ６４を駆動する。液晶モニタＩ６４は、液晶モニタ駆動回路Ｉ６３からの駆動信号に応じてライブビュー動作時の画像データを表示したり、各種メニュー等を表示する。バックライト駆動回路Ｉ６６は、液晶モニタＩ６４の背面に設けられたＬＥＤ等によるバックライトＩ６５を駆動点灯させる。液晶モニタＩはカメラボディの背面に配置された表示部であり第一の表示部である。

本発明のカメラボディーには第二の表示部としてＥＶＦ（Electronic View Finder）ユニット９０を有する。このＥＶＦユニット中には液晶モニタII９１と、この液晶を照明するバックライトII９２と、この液晶を暖めるヒータ９３とを含む。ユーザーは、接眼レンズを利用して液晶モニタII９１の表示を観察できる。温度センサＴ２は液晶の温度を測定するためのものである。この温度センサの出力に基づき温度測定回路８２が検出した周囲温度が、液晶の駆動に適さない温度（低温）であると判断されると、システムコントローラ５０はヒーター駆動回路２７を制御して液晶モニタII９１を暖める。液晶モニタII９１は液晶モニタII駆動回路８４からの駆動信号に応じて表示動作を行う。バックライト駆動回路II８５はバックライトII９２を構成するＬＥＤを駆動する。

また、操作ＳＷ６７は、本電子カメラを操作するためのスイッチであり、レリーズＳＷ、モード設定ＳＷ、ファインダモード選択ＳＷ、電源ＳＷ等を含む。
次に、交換レンズシステム１０側の概略構成及び作用について説明する。

交換レンズシステム１０は、レンズコントローラ８によって制御される。交換レンズシステム１０がボディシステム１００に装着されることにより、レンズコントローラ８とシステムコントローラ５０は通信ラインによって接続される。そして、システムコントローラ５０からの指令に応じてレンズコントローラ８は所定の動作を行う。ズームエンコーダ６は、撮影レンズ１の焦点距離を検出するための検出手段である。レンズコントローラは８エンコーダの出力からユーザによるズーミング動作によって変化するレンズ焦点距離を検出できる。撮影レンズ１の光束を制限する絞り４は、絞り駆動機構５によって駆動される。絞り駆動機構５中にはアクチュエータが配設され、アクチュエータ駆動回路７からの供給電力によって駆動される。

レンズコントローラ８は、アクチュエータ駆動回路７を介して絞りを所定値に設定できる。フォーカスレンズ駆動機構３は、撮影レンズ１の一部或いは全体を変位させて焦点調整を行うための機構である。フォーカスレンズ駆動機構３にはアクチュエータが配設され、アクチュエータ駆動回路７からの供給電力によって駆動される。レンズコントローラ８は、アクチュエータ駆動回路７を介して撮影レンズの焦点調整動作を行うことができる。システムコントローラ５０から転送されるデフォーカス量に応じてレンズコントローラ８は撮影レンズ１の焦点調整動作を制御する。

図２は、位相差方式のＡＦセンサユニット１６の１構成例を示す構成図である。
撮影レンズ１の光束は、ペリクルミラー１１で反射されてＡＦセンサ１６ユニットの近傍の１次結像面１６１に被写体像を形成する。この被写体像は、コンデンサレンズ１６２、ミラー１６３を介してセパレータレンズ１６４へ導かれる。セパレータレンズ１６４は、レンズ１６４ａ１，１６４ａ２とレンズ１６４ｂ1，１６４ｂ２との２ペアのレンズから構成され、各レンズが形成する像がＡＦセンサ１６５上の対応するセンサ群１６５ａ１，１６５ａ２，１６５ｂ１，１６５ｂ２上に形成される。ここで、水平方向で対をなすセンサ群１６５ａ１，１６５ａ２の出力と、垂直方向で対をなすセンサ群１６５ｂ１，１６５ｂ２の出力に対して、像の位相差を求める演算を行うことで、デフォーカス量（撮像素子の受光面と撮影レンズの像の偏差）を求めることができる。

図３は、ＡＦセンサユニット１６がデフォーカス量を検出する撮影領域を示したマップ図である。
同図に示す撮影範囲の第一領域（即ち、ＡＦセンサユニット１６がデフォーカス量を検出する領域）において、符号ＦＡ１〜ＦＡ１１で示された１１箇所のマークは、デフォーカス量を検出する位置（即ち焦点検出ポイント）を示している。ＡＦセンサ１６５の積分動作、その出力の増幅、その出力のＡ／Ｄ変換、デフォーカス量の算出等に関する制御は、ＡＦコントローラ１７によって行われる。第二領域（撮影領域であって第一領域を除いた領域を示す）においてはＡＦセンサユニット１６の出力を利用した焦点調整動作はできない。しかしながら、この第二領域においては撮像素子の出力に基づきコントラスト方式の焦点調整動作を行うことが可能である。

図４は、システムコントローラ５０によって実行される撮影動作に関連した動作を示したフローチャート図である。
以下、図１〜３を参照しながら、図４に示すフローチャート図を使用して、システムコントローラ５０によって実行される撮影動作に関連した動作の流れを説明する。但し、ここでは、電子カメラの図示しない電源ＳＷが操作され、本電子カメラの動作が起動し、所定撮影モードが実行されるものと想定している。また、システムコントローラ５０に含まれる各処理部の処理は、ＣＰＵ５１の制御下で行われているので、ここでは、この各処理部の処理を全てＣＰＵ５１の処理として説明する。なお、ステップの追加に備えて、ステップの追番は＋２で歩進している箇所が存在する。また、以下の説明では、被写体の表示形態の１例を示した図６、図７も参照している。

（ステップＳ１００）
まず、ステップＳ１００では、撮像素子ＩＦ回路７２を制御して所定のフレームレート（例えば３０（ｆｐｓ）で撮像素子から画像データを取得し、この画像データを液晶モニタ駆動回路Ｉ６３或いは液晶モニタ駆動回路II８４へ送る（ライブビュー動作の開始）。この動作によってユーザーは被写体像を液晶モニタＩ６４（カメラボディ背面の液晶素子）或いは液晶モニタII９１（ＥＶＦの液晶素子）で観察可能となる。

（ステップＳ１０２）
ステップＳ１０２では、画像処理回路５２の動作を許可し、ライブビュー用に取得した画像データを画像処理回路へも入力する。画像処理回路５２は、撮影領域内において被写体像（人物の顔）を検索し、検索した位置データはワークメモリのＳＤＲＡＭ７１へ格納する。この位置データは画像処理回路５２が新たな被写体位置データを取得する毎に変更するものとする（被写体位置検出手段）。

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０４では、ＡＦコントローラ１７へ焦点検出動作の開始を指示する。ＡＦコントローラ１７はＡＦセンサ１６５の積分動作を制御する。ＡＦセンサ１６５の積分が終了するとデータを順次読み出して、公知のシフト演算を実行してフォーカス量の演算を行う。演算結果は焦点検出位置に対応するアドレスの内蔵ＲＡＭへ格納する。ＡＦコントローラ１７はこの積分の制御動作と演算動作とを繰り返して実行する。従って、内蔵ＲＡＭのデフォーカス量は撮影領域内の被写体の変化に応じて更新される。

（ステップＳ１０６）
ステップＳ１０６では、撮影の準備動作の開始を指示するレリーズＳＷの半押し動作が行われると、１ｓｔレリーズＳＷがoffからｏｎへ変化する。この変化を検出すると、ステップＳ１０８へ進む。

（ステップＳ１０８）
ステップＳ１０８では、撮影領域における被写体像の検出動作が終了している（即ち、全撮影領域で少なくとも１回は検出動作が行われた）か否かを判定する。撮影モードが設定されてから直ぐさまレリーズＳＷが操作されると、被写体検出動作が終了していない可能性がある。そこで少なくとも１回は被写体検出動作が終了するまでステップＳ１０８で待機する。

（ステップＳ１１０）
ステップＳ１１０では、ＡＦコントローラ１７による焦点検出動作が終了するまで待機し、焦点検出動作が終了するとステップＳ１１２に移る。被写体が暗い場合はＡＦセンサ１６５の積分動作に時間を必要とする。レリーズＳＷがＯＮしたときに少なくとも１回目の焦点検出動作が終了していないと焦点調整動作を実行できないので、焦点検出動作が終了するまでの待機処理が必要となる。

（ステップＳ１１２）
ステップＳ１１２では、サブルーチン”焦点検出方法の選択動作”を実行する（焦点検出方法選択手段）。このサブルーチンでは、撮像素子から取得した画像データから検出された被写体位置データとＡＦセンサ１７６５の出力から求めたデフォーカス量等を考慮して”焦点検出情報”を設定する。この”焦点検出情報”には、”検出方法”、”デフォーカス量”、”被写体位置”、及び”ＡＦエリア”に関する各情報が含まれる。これらの情報はＳＤＲＡＭ７１の所定アドレスに格納される（この情報の詳細は後述する）。

（ステップＳ１１４）
ステップＳ１１４では、”焦点検出情報”に基づいて焦点調整動作の制御方法を選択する。”焦点検出情報”に設定された”検出方式”に位相差方式が設定されている場合はステップＳ１１５へ分岐し、”検出方式”に”コントラスト方式”が設定されている場合はステップＳ１４９へ分岐し、”検出方式”に”検出不可能”が設定されている場合はステップＳ１６０へ分岐する。

（ステップＳ１１５）
ステップＳ１１５では、”焦点検出情報”に設定された”ＡＦエリア”に基づき液晶モニタＩ６４、液晶モニタII９１上の画像表示に選択された焦点検出位置を示すマークを重ねて表示する。

図６（ａ）は表示形態の１例を示す説明図である。
ＡＦセンサユニット１６の検出ポイントＦＡ１と人物の顔の位置が実質的に一致している場合である。ＦＡ１が選択されていることを明示するため、ＦＡ１（図３参照）を示すマーク（＊２）は他のマーク（ＦＡ２からＦＡ１１）と区別可能な表示形態とする。例えば十文字マークの色を他のマークと変える。例えば他のマークに比べて色を濃くする。或いはＦＡ１を示すマークのみを表示し他のマークは消してもよい。また、人の顔の位置を示すためのマーク（＊１の枠）も併せて表示する。なお、人物以外の被写体の場合は、人の顔の位置を示すための該マーク（＊１の枠）は表示しない。ユーザは＊１の有無によって、人物の顔が認識された上で焦点調整動作が可能なのか否かを判断することが可能となる。

（ステップＳ１１６）
ステップＳ１１６では、”焦点検出情報”に設定された”デフォーカス量”をレンズコントローラ８へ送信する。この情報に基づき、レンズコントローラ８は撮影レンズの移動量を算出してレンズを駆動する。この処理によって撮像ユニット２５内の撮像素子の受光面に被写体像が結像する（第１の焦点調整手段）。

（ステップＳ１１８）
ステップＳ１１８では、ライブビュー動作中の、撮像ユニット２５内の撮像素子の出力から、露光動作の条件（シャッター速度、絞りの設定値、ホワイトバランス等）を算出する。

（ステップＳ１２０）
ステップＳ１２０では、撮影動作の開始を指示するレリーズＳＷの全押し動作が行われると、２ｎｄレリーズＳＷがoffからｏｎへ変化する。この変化を検出するとステップＳ１２２へ移る。

（ステップＳ１２２）
ステップＳ１２２では、ライブビュー動作を停止する。
（ステップＳ１２４）
ステップＳ１２４では、ステップＳ１１８で算出した絞りの設定値をレンズコントローラへ送信する。レンズコントローラはこの設定値に基づき、絞りを駆動する。

（ステップＳ１２６）
ステップＳ１２６では、防塵フィルタ駆動回路２６を制御して所定時間、フィルタを振動させてフィルタに付着した塵を除去する。

（ステップＳ１２８）
ステップＳ１２８では、防振コントローラ２４へ防振動作の開始を指令する。
（ステップＳ１３０）
ステップＳ１３０では、ステップＳ１１８で設定したシャッタ速度に応じてシャッタを制御して撮像ユニット２５内の撮像素子を露光する。その後、この撮像素子から画像データを取得する。画像データには所定の画像処理を行った後にデータを圧縮してメモリーカードへ格納する。

（ステップＳ１３２）
ステップＳ１３２では、防振コントローラ２４へ防振動作の停止を指令する。
（ステップＳ１３４）
ステップＳ１３４では、レンズコントローラ８へ絞りを開放状態に設定することを指令する。レンズコントローラ８は絞りを開放位置へ駆動する。

（ステップＳ１３６）
ステップＳ１３６では、ライブビュー動作を再開する処理を行って本処理を終了する。
（ステップＳ１４９）
ステップＳ１４９では、ステップＳ１１５において”焦点検出情報”に設定した”被写体位置”に基づき、液晶モニタＩ６４、液晶モニタII９１上の画像表示に選択された焦点検出位置を示すマークを重ねて表示する。

図６（ｂ）は、表示形態の他の１例を示す説明図である。
表示された画面上の人物の顔を実質的に囲むマーク（＊３に示される枠）が表示される。ＡＦセンサユニット１６の焦点検出ポイントを示すＦＡ１からＦＡ１１のマークはこのマークと区別可能な表示形態である。例えば、色を変える、色の濃度を変える、若しくはマークを消す、などであってよい。

（ステップＳ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５４）
ステップＳ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５４では、ＡＦセンサ１６５による焦点検出が不可能な場合はコントラスト方式の焦点調整動作（第２の焦点調整手段）が実行される（以下、各ステップ毎に説明する）。

（ステップＳ１５０）
ステップＳ１５０では、”焦点検出情報”に設定された”被写体位置”に対応する前記撮像素子からの画像データのコントラスト値を算出する。

（ステップＳ１５２）
ステップＳ１５２では、算出されたコントラスト値がピーク位置に有るか否かを判定する。算出されたコントラスト値がピーク位置に有れば焦点調整動作は終了したものと判定してステップＳ１１８に戻る。一方、算出されたコントラスト値がピーク位置に無い場合はステップＳ１５４へ進む。

（ステップＳ１５４）
ステップＳ１５４では、コントラスト値の変化に応じて撮影レンズの位置を変更するために、レンズコントローラ８に移動量と移動方向を送信する。

図７は、コントラスト方式が実行される際のコントラスト値とレンズ位置の関係を示す説明図である。
前述のステップＳ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５４では、レンズを所定量移動させては画像データからコントラスト値を算出している。このコントラスト値をグラフにすると、カーブを描く。図７に示した１例では、レンズを１，２，３・・・７と移動させて７回目にカーブのピーク位置を検出する。

（ステップＳ１６０）
ステップＳ１６０では、液晶モニタＩ６４、液晶モニタII９１上の画像表示に焦点検出動作が不可能であることを示す警告表示がなされる。

図６（ｃ）は、表示形態の他の１例を示す説明図である。
画面内の四隅の１つ（実施例では画面の右下）に警告マーク或いは警告文（＊４の”ＡＦＮＧ”）を表示する。または点滅させる。

ＡＦセンサ１６の検出ポイントを示すマーク（ＦＡ１〜ＦＡ１１）は、その位置が認識できるように表示される。
（ステップＳ１６２）
ステップＳ１６２では、焦点検出動作ができない場合の処理動作が行われる。例えば撮影レンズを至近端から無限端まで駆動しながら焦点調整が可能な被写体をＡＦセンサ１６５の出力或いは撮像素子の出力から探し出し、本処理を終了する。この動作としては、いわゆるサーチ動作、スキャン動作と呼ばれる動作を実行してもよい。或いは、ユーザーが撮影動作を必要とするなら撮影動作を許可してもよい。即ち、焦点調整動作の如何に関わらず、レリーズＳＷの全押し動作を検出したら撮影動作を行う。

図５は、システムコントローラ５０によって実行されるサブルーチン”焦点検出方法の選択動作”を示したフローチャート図である。
このサブルーチンにおいては、撮像素子から得られる画像データを基に検出された被写体の位置情報（人物の顔の位置）と、ＡＦセンサユニット１６の出力から求められたデフォーカス量とに基づき、”焦点検出情報”を設定する処理を行う。この”焦点検出情報”は以下の情報を含む。

（１） ”検出方法”：この情報として、”位相差方式”が設定されている場合は、ＡＦセンサ１６５の出力からＡＦコントローラが算出したデフォーカス量が利用できることを示す。この情報として、”コントラスト方式”が設定されている場合は、ＡＦセンサ１６５の出力に基づく焦点検出動作ができないことを示す。図３に示す撮影領域の場合、第一領域には被写体が存在せず、第二領域には被写体が存在する。第二領域の被写体に対して焦点調整するには、撮像素子の出力に基づき、コントラスト方式の焦点調整動作を行う必要がある。

（２） ”デフォーカス量”：位相差方式の焦点調整動作を行う際に必要なデフォーカス量を示す。
（３） ”被写体位置”：撮影領域における被写体の位置情報を示す。即ち、図８に示すように画像内に座標軸を設定する。そして被写体を実質的に囲む長方形の位置を特定する２つの座標データを”被写体位置”として設定する。

（４） ”ＡＦエリア”：ＡＦセンサユニット１６によって焦点検出が可能な位置は図３に示した。位相差方式の焦点調整動作が可能な場合は、ＦＡ１からＦＡ１１の何れかを設定する。

以下、図３，８を参照しながら、図５に示すフローチャート図を使用して、サブルーチン”焦点検出方法の選択動作”の流れを説明する。
（ステップＳ２００）
まず、ステップＳ２００では、ライブビュー動作中に実行される被写体認識動作によって人物の位置が検出できたか判定する。人物顔の位置が検出されるとその位置はＳＤＲＡＭ上の所定アドレスに記憶される。ＳＤＲＡＭ上に人物顔の位置情報が格納されていない場合はステップＳ２０８へ移り、人物顔の位置情報が格納されている場合はステップＳ２０２へ移る。

（ステップＳ２０２）
ステップＳ２０２では、人物顔の位置が第一領域（図３参照）に有る場合はステップＳ２０４へ移り、人物顔の位置が第二領域（図３参照）に有る場合はステップＳ２０６へ移る。

（ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４では、画像認識動作で検出された人物顔の位置はＡＦセンサユニット１６の焦点検出エリア内であり、位相差方式の焦点検出動作が可能である場合の処理として、”焦点検出情報”を以下のように設定し、その後、該サブルーチンの呼び出し元に復帰する。

（１） ”検出方法”には”位相差方式”を設定する。
（２） ”デフォーカス量”には人物顔の位置（図８参照）に対応したデフォーカス量をＡＦコントローラ１７のＲＡＭから読み出して設定する。

（３） ”被写体位置”には画像認識動作で検出された人物顔の位置を示すアドレス情報を設定する。
（４） ”ＡＦエリア”には人物顔の位置に対応したＡＦセンサユニット１６の焦点検出ポイントを設定する（ＦＡ１からＦＡ１１（図３参照）の内の１つ）。

ここでは、検出される人物顔が１つの場合を示している。
（ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６では、画像認識動作で検出された人物顔の位置はＡＦセンサユニット１６の焦点検出エリア外であり、位相差方式の焦点検出動作が不可能である場合の処理として、”焦点検出情報”を以下のように設定し、該サブルーチンの呼び出し元に復帰する。

（１） ”検出方法”には”コントラスト方式”を設定する。
（２） ”デフォーカス量”は設定しない。
（３） ”被写体位置”には画像認識動作で検出した人物顔の位置を示すアドレス情報を設定する。

（４） ”ＡＦエリア”は設定しない。
（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０８では、ＡＦセンサ１６５の出力から焦点調整動作が可能か否かを判断する。ここでは画像認識動作によって認識される被写体は人物である。従って、人物以外の被写体は検出されない。しかしＡＦセンサユニット１６によって検出される被写体は人物であるか否かを問わない。単に焦点検出が可能な被写体であるか否かを問うのみである。そこでＡＦセンサ１６によって焦点調整が可能な場合はステップＳ２１０へ移り、ＡＦセンサユニット１６によって焦点調整が不可能な場合はステップＳ２１２へ移る。

（ステップＳ２１０）
ステップＳ２１０では、人物顔の位置は検出されていないが、ＡＦセンサユニット１６による焦点検出動作が可能である場合の処理として、”焦点検出情報”を以下のように設定し、該サブルーチンの呼び出し元に復帰する（なお、複数の焦点検出ポイントでデフォーカス量の検出が可能であった場合は信頼性の高い焦点検出ポイントのデータを選ぶ）。

（１） ”検出方法”には”位相差方式”を設定する。
（２） ”デフォーカス量”にはＡＦコントローラ１７から信頼性の高いデフォーカス量を取得して設定する。

（３） ”被写体位置”は設定しない。
（４） ”ＡＦエリア”には信頼性の高い焦点検出ポイントを設定する（ＦＡ１からＦＡ１１（図３参照）の内の１つ）。

（ステップＳ２１２）
ステップＳ２１２では、人物顔の位置は検出されておらず、かつＡＦセンサユニット１６による焦点調整も不可能である場合の処理として、”焦点検出情報”を以下のように設定し、該サブルーチンの呼び出し元に復帰する。

（１） ”検出方法”には”検出不可能”を設定する。
（２） ”デフォーカス量”は設定しない。
（３） ”被写体位置”は設定しない。

（４） ”ＡＦエリア”は設定しない。
以上に説明した動作では、複数の人物が検出された際の動作については記載していない。

複数の人物顔が検出される場合については、複数の人物顔からの選択動作が必要となる。例えば、以下のような選択方法が可能である。
（１） 複数の人物顔が検出された場合は、撮影領域内で最も面積の大きい人物顔を選択するものとする。

（２） 第一領域（図３参照）と第二領域（図３参照）の各々において、人物顔を認識した場合は、第一領域の人物位置データを選択するものとする。ちなみに、第一領域のデータを選択することで位相差方式の焦点調整動作を実行することができる。

このような処理動作を追加することにより、信頼性の高い焦点調整動作が可能となる。
この実施形態では、上記のとおり、撮影領域の全域において人物を検出するための画像認識動作を実行するものとしたが、画像認識動作の認識領域を実質的に第一領域（図３参照）に絞って実行すれば認識動作はより速くなる。一方、被写体が第二領域にある場合は、焦点調整動作が実行できなくなる。そこで、カメラの動作モードに応じてこのような動作を選択できる構成としてもよい。

なお、本発明に係る撮影装置の各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図４，５のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ，パーソナルコンピュータ，汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。

本発明の実施形態に係る撮影装置の全体構成を示す構成図である。 位相差方式のＡＦセンサユニットの１構成例を示す構成図である。 ＡＦセンサユニットがデフォーカス量を検出する撮影領域を示したマップ図である。 システムコントローラによって実行される撮影動作に関連した動作を示したフローチャート図である。 システムコントローラによって実行されるサブルーチン”焦点検出方法の選択動作”を示したフローチャート図である。 表示形態の例を示す説明図である。 コントラスト方式が実行される際のコントラスト値とレンズ位置の関係を示す説明図である。 人物顔の位置情報を採取する撮影領域を示す説明図である。

符号の説明

１ 撮影レンズ
３ フォーカスレンズ駆動機構
４ 絞り
５ 絞り駆動機構
６ ズームエンコーダ
７ アクチュエータ
８ レンズコントローラ
１０ 交換レンズシステム
１１ ペリクルミラー（光路分割素子）
１６ ＡＦセンサユニット
１７ ＡＦコントローラ
５０ システムコントローラ
５１ ＣＰＵ
５２ 画像処理回路
５３ 圧縮伸張回路
５４ 画像認識回路
５５ 外部メモリＩＦ回路
５６ 汎用Ｉ／Ｏ回路５６
５７ 割込み制御回路
５８ タイマカウンタ
５９ Ａ／Ｄコンバータ
６７ 操作ＳＷ（スイッチ）
１００ ボディシステム
１６５ ＡＦセンサ

Claims (10)

1. 撮影レンズと、前記撮影レンズの形成する像を受光する撮像素子と、複数の焦点検出ポイントを有する位相差方式のＡＦ(Auto Focus)センサと、前記撮影レンズの光束を前記撮像素子分と上記ＡＦセンサ分とに分ける光路分割素子と、前記撮像素子の出力を用いたライブビュー動作を行う際に使用できる表示手段とを備えた撮影装置において、
   前記ライブビュー動作中に、前記撮像素子の出力を用いて撮影領域における被写体の被写体位置を検出する被写体位置検出手段と、
   焦点調整方法として位相差方式が設定されている場合に、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの出力に基づいてデフォーカス量を算出すると共に、当該デフォーカス量に基づいて撮影レンズの焦点調整処理を行う第１の焦点調整手段と、
   焦点調整方法としてコントラスト方式が設定されている場合に、前記撮像素子の出力を用いてコントラスト値を検出するコントラスト方式の焦点調整処理を行う第２の焦点調整手段と、を備えたことを特徴とする撮影装置。
2. 前記第１の焦点調整手段は、前記撮影領域内の前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの内、前記被写体位置に被さる設定された１つの焦点検出ポイントの出力に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 前記第２の焦点調整手段は、前記撮影領域から、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域を除いた第二領域の画像データに基づいて前記コントラスト値を検出することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
4. ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって検出される被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の内部に有る場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の外部の第二領域に有る場合は前記焦点調整方法として前記コントラスト方式を設定することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
5. ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって被写体の位置が検出されていなくても前記ＡＦセンサによる焦点調整処理が可能である場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が検出されず、かつ前記ＡＦセンサによる焦点調整処理も不可能である場合は検出不可能の場合の処理を行うことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
6. 撮影レンズと、前記撮影レンズの形成する像を受光する撮像素子と、複数の焦点検出ポイントを有する位相差方式のＡＦセンサと、前記撮影レンズの光束を前記撮像素子分と上記ＡＦセンサ分とに分ける光路分割素子と、前記撮像素子の出力を用いたライブビュー動作を行う際に使用できる表示手段とを備えた撮影装置に内蔵されて焦点検出を行う焦点検出装置であって、
   前記ライブビュー動作中に、前記撮像素子の出力を用いて撮影領域における被写体の被写体位置を検出する被写体位置検出手段と、焦点調整方法として位相差方式が設定されている場合に、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの出力に基づいてデフォーカス量を算出すると共に、当該デフォーカス量に基づいて撮影レンズの焦点調整処理を行う第１の焦点調整手段と、焦点調整方法としてコントラスト方式が設定されている場合に、前記撮像素子の出力を用いてコントラスト値を検出するコントラスト方式の焦点調整処理を行う第２の焦点調整手段と、を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
7. 前記第１の焦点調整手段は、前記撮影領域内の前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントの内、前記被写体位置に被さる設定された１つの焦点検出ポイントの出力に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。
8. 前記第２の焦点調整手段は、前記撮影領域から、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域を除いた第二領域の画像データに基づいて前記コントラスト値を検出することを特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。
9. ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって検出される被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の内部に有る場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が、前記ＡＦセンサの複数の焦点検出ポイントが集中する第一領域の外部の第二領域に有る場合は前記焦点調整方法として前記コントラスト方式を設定することを特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。
10. ライブビュー動作中に実行される被写体認識処理によって被写体の位置が検出されていなくても前記ＡＦセンサによる焦点調整処理が可能である場合は前記焦点調整方法として前記位相差方式を設定し、さもなくて、前記被写体の位置が検出されず、かつ前記ＡＦセンサによる焦点調整処理も不可能である場合は検出不可能の場合の処理を行うことを特徴とする請求項６記載の焦点検出装置。

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