JP2011075841A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子内に設ける位相差検出用の画素を最小限にしつつ、撮影画面内の焦点調節を行うことができる範囲を拡大することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】位相差検出用のＡＦセンサ部を有するＣＣＤと手ブレ補正手段とを備えた撮像装置において、撮影画面上で任意に設定される被写体検出範囲（撮影者が画面内でピントを合わせたいと考えている被写体検出範囲）を取得し（ステップＳ４０）、この被写体検出範囲内にＡＦセンサ部が存在するか否かを判別する（ステップＳ４２）。存在しない場合には、被写体検出範囲とＡＦセンサ部との差分（ベクトル）を算出し（ステップＳ４６）、その算出結果に基づいて前記被写体検出範囲にＡＦセンサ部が入るようにＣＣＤを移動させる（ステップＳ４８）。このようにして移動したＣＣＤのＡＦセンサ部からの画像信号に基づいて焦点調節を行うようにしている。
【選択図】 図７

Description

本発明は撮像装置に係り、特に位相差検出方式の自動焦点調節（位相差ＡＦ）を行う撮像装置に関する。

一眼レフカメラ等に使用されている位相差検出方式のＡＦ装置は、撮影レンズと固体撮像素子との間にビームスプリッタを配置し、ビームスプリッタで分岐された光を位相差検出用のＡＦセンサに入射させ、このＡＦセンサにより検出される位相差を示す検出信号に基づいてフォーカスレンズを制御するようにしている。

従来、上記ビームスプリッタや専用のＡＦセンサを設ける代わりに、固体撮像素子の一部に専用の位相差検出用の画素（ＡＦセンサ部）を設けることで、位相差ＡＦを行う技術が知られている（特許文献１）。

即ち、特許文献１に記載の固体撮像装置は、固体撮像素子の予め設定された所定範囲内の各素子の位置と、その上方に設けたレンズ（マイクロレンズ）とを相対的にずらし、一方の方向にずらした素子の出力信号と、他方の方向にずらした素子の出力信号との比較結果に基づいて合焦状態を検出するようにしている。

特許第２９５９１４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の固体撮像装置は、固体撮像素子のＡＦセンサ部が設けられた箇所でしか位相差ＡＦの情報を検出することができないため、ピントを合わせたい被写体がＡＦセンサ部上に位置していない場合には、前記被写体にピントを合わせることができないという問題がある。

一方、ピントを合わせたい被写体がＡＦセンサ上に位置するように、画角をずらしてＡＦセンサ部上に被写体を位置させ、前記被写体にピントを合わせてから（フォーカスロックさせてから）画角を戻すといったカメラ操作を行う場合には、カメラ操作が煩雑になるとともに、撮影までに時間がかかるという問題がある。

また、位相差検出用の画素は、撮影画像用の画素として使用することができず、固体撮像素子に多くのＡＦセンサ部を設けると、画質が低下するという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子内に設ける位相差検出用の画素を最小限にしつつ、撮影画面内の焦点調節を行うことができる範囲を拡大することができる撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る撮像装置は、撮影レンズと、位相差検出用の画素を含むＡＦセンサ部を有する固体撮像素子と、装置本体に加わる手ブレを検出する手ブレ検出手段と、前記手ブレ検出手段の検出出力に基づいて前記装置本体の手ブレによる像ブレを相殺するように前記固体撮像素子又は前記撮影レンズ内の手ブレ補正用の光学部材を駆動する手ブレ補正手段と、前記固体撮像素子から画像信号を読み出し、該画像信号のうちの前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行うフォーカス制御手段と、撮影画面上で任意に設定されるＡＦ領域と前記固体撮像素子内のＡＦセンサ部との位置関係を算出する算出手段と、前記算出手段による算出出力に基づいて前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

即ち、撮影画面上で焦点調節を行いたい任意のＡＦ領域に、固体撮像素子内に設けたＡＦセンサ部が存在しない場合には、既存の手ブレ補正機能を使用して前記ＡＦ領域にＡＦセンサ部が入るように手ブレ補正手段を制御し、これにより焦点調節を行うことができる範囲を拡大できるようにしている。

請求項２に示すように請求項１に記載の撮像装置において、前記フォーカス制御手段は、前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号に基づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段を含み、前記算出されたデフォーカス量が０になるように前記撮影レンズを駆動させることを特徴としている。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載の撮像装置において、前記固体撮像素子は、複数のＡＦセンサ部を有し、各ＡＦセンサ部の間隔は、前記手ブレ補正手段により補正可能な像ブレ補正範囲以下であることを特徴としている。これにより、ＡＦセンサ部をむやみに増やすことなく、焦点調節を行うことができる範囲を拡大できるようにしている。

請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置において、前記固体撮像素子から得られる画像信号に基づいて特定対象が存在する領域を検出し、この検出した領域を前記ＡＦ領域として設定するＡＦ領域設定手段を備えたことを特徴としている。

前記ＡＦ領域検出手段により検出される特定対象が存在する領域としては、人物の顔、ペット、花等の、撮影者が画面内でピントを合わせたいと考えているであろう特定対象が存在する領域であり、この領域がＡＦ領域として自動的に設定される。

請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置において、記録用の本画像の撮影前に前記固体撮像素子から連続して得られる画像信号に基づいてライブビュー画像を表示する画像表示手段を更に備えたことを特徴としている。

請求項６に示すように請求項５に記載の撮像装置において、前記表示制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段が制御されている期間、前記画像表示手段に表示されているライブビュー画像に代えて、前記ＡＦ領域を中心に前記ライブビュー画像を拡大した拡大画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴としている。

即ち、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段を制御すると、撮影画角が変化してライブビュー画像が移動することになるが、前記ライブビュー画像に代えて、前記ＡＦ領域を中心に前記ライブビュー画像を拡大した拡大画像を前記画像表示手段に表示させることにより、焦点調節が行われているＡＦ領域を確認することができるとともに、ライブビュー画像の移動といった違和感をなくすことができる。

請求項７に示すように請求項５に記載の撮像装置において、前記表示制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段が制御されている期間、前記画像表示手段に表示されるライブビュー画像を静止させることを特徴としている。

これにより、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる手ブレ補正手段の制御時に、ライブビュー画像が移動するといった違和感をなくすことができる。

請求項８に示すように請求項５から７のいずれかに記載の撮像装置において、前記表示制御手段は、前記手ブレ補正手段の駆動により拡大される前記ＡＦセンサによる焦点調節が可能な範囲を示す第１の指標を、前記画像表示手段の画面上に表示させることを特徴としている。これにより、予め撮影画角中のどの範囲の被写体にピントを合わせることができるかを知ることができる。

請求項９に示すように請求項５から８のいずれかに記載の撮像装置において、前記表示制御手段は、前記任意のＡＦ領域に対するフォーカス制御が行われると、前記画像表示手段の画面上に前記ＡＦ領域を示す第２の指標を表示させることを特徴としている。これにより、撮影画角中のどの被写体に対してピントが合わされたかを知ることができる。

請求項１０に示すように請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置において、前記フォーカス制御手段は、前記撮影レンズの焦点調節が完了するまで、前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号を複数回取得し、該複数回の画像信号の取得が終了するまで、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段を制御することを特徴としている。これによれば、合焦状態を確認することができ、合焦精度を上げることができる。

請求項１１に示すように請求項１から１０のいずれかに記載の撮像装置において、前記制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる前記手ブレ補正手段の制御時に、前記手ブレ検出手段の検出出力と前記算出手段による算出出力とに基づいて前記手ブレ補正手段を制御することを特徴としている。前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる前記手ブレ補正手段の制御時（即ち、ＡＦセンサ部の画素から画像信号を取得する時）に、手ブレ補正も行われるため、より良好な位相差検出用の画像信号を取得することができる。

請求項１２に示すように請求項１から１１のいずれかに記載の撮像装置において、前記制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる前記手ブレ補正手段の制御と本撮影時に像ブレを補正する前記手ブレ補正手段の制御とを、シャッタボタンの半押し時と全押し時とで切り替えることを特徴としている。これにより、位相差ＡＦ時と手ブレ補正時とで、それぞれ最適な手ブレ補正手段の制御を行うことができる。

本発明によれば、撮影画面上で焦点調節を行いたい任意のＡＦ領域に、固体撮像素子内に設けたＡＦセンサ部が存在しない場合には、既存の手ブレ補正機能を使用して前記ＡＦ領域にＡＦセンサ部が入るように手ブレ補正手段を制御するようにしたため、固体撮像素子内に設ける位相差検出用の画素を最小限にしつつ、焦点調節を行うことができる範囲を拡大することができる。

図１は本発明に係る撮像装置（デジタルカメラ）の実施の形態を示すブロック図である。 図２は本発明に係るＣＣＤの要部拡大図である。 図３は図２に示したＣＣＤの断面を模式的に示した図である 図４は焦点状態と位相差検出用の画素Ａ、画素Ｂの出力（位相差）との関係を示す図である。 図５はＣＣＤに設けられた位相差検出用のＡＦセンサ部の一例を示す図である。 図６は本発明に係る撮像装置（デジタルカメラ）の撮影前から画像記録までの処理手順を示すフローチャートである。 図７は本発明に係る位相差ＡＦ処理の第１の実施形態を示すフローチャートである。 図８は液晶モニタに表示される焦点調節が可能な範囲の表示例を示す図である。 図９は液晶モニタに表示される焦点調節が可能な範囲の他の表示例を示す図である。 図１０は本発明に係るＣＣＤの第２の構成例を示す図である。 図１１は本発明に係るＣＣＤの第３の構成例を示す図である。 図１２は本発明に係る位相差ＡＦ処理の第２の実施形態を示すフローチャートである。 図１３は手ブレ検出部を駆動している期間中のスルー画像の他の表示例を説明するために使用した図である。 図１５は手ブレ検出部を駆動している期間中に被写体検出範囲にＡＦセンサ部が入るようにＣＣＤを移動させたときのスルー画像の表示例を示す図である。 図１５は本発明に係るＣＣＤの第４の構成例を示す図である。 図１６は本発明に係るＣＣＤの第４の構成例を示す図である。 図１７は本発明に係る位相差ＡＦ処理の第３の実施形態を示すフローチャートである。 図１８は通常の手ブレ補正と本発明に係る第３の実施形態の手ブレ補正時にＣＣＤの状態を示す図である。 図１９は手ブレ補正時と本発明に係る第３の実施形態の手ブレ補正時のＣＣＤの移動を示す波形図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の実施の形態について説明する。
［撮像装置の全体構成］
図１は本発明に係る撮像装置（デジタルカメラ）１０の実施の形態を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、カメラ全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。

デジタルカメラ１０には、シャッタボタン、モードダイヤル、再生ボタン、ＭＥＮＵ／ＯＫキー、十字キー、ＢＡＣＫキー等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいてデジタルカメラ１０の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ３０の表示制御などを行う。

シャッタボタンは、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にＯＮするＳ１スイッチと、全押し時にＯＮするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。モードダイヤルは、静止画を撮影するオート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物、風景、夜景等のシーンポジション、及び動画を撮影する動画モードのいずれかを選択する選択手段である。

再生ボタンは、撮影記録した静止画又は動画を液晶モニタ３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。ＭＥＮＵ／ＯＫキーは、液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キーは、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。また、十字キーの上／下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。ＢＡＣＫキーは、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、あるいは１つ前の操作状態に戻らせる時などに使用される。

また、手ブレ検出部３９は、例えば、カメラ本体の垂直方向及び水平方向の角速度を検出する２つの角速度センサと、これらの角速度センサによって検出された角速度をそれぞれ積分して垂直方向及び水平方向のブレ角を算出する積分手段とから構成されている。この手ブレ検出部３９により検出されたカメラ本体の垂直方向及び水平方向のブレ角を示す検出信号は、ＣＰＵ４０に加えられる。

さて、撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４を介してＣＣＤイメージセンサである固体撮像素子（以下、「ＣＣＤ」という）１６の受光面に結像される。撮影レンズ１２は、ＣＰＵ４０によって制御されるレンズ駆動部３２によって駆動され、フォーカス制御、ズーム制御等が行われる。絞り１４は、例えば、５枚の絞り羽根からなり、ＣＰＵ４０によって制御される絞り駆動部３３によって駆動され、例えば、絞り値Ｆ2.8 〜Ｆ11まで１ＡＶ刻みで５段階に絞り制御される。

ＣＰＵ４０は、手ブレ検出部３９から入力するカメラ本体の垂直方向及び水平方向のブレ角を示す検出信号に基づいて、カメラ本体の手ブレによる像ブレを相殺するようにＣＣＤ１６を上下左右方向に駆動（振動）させる手ブレ補正部３４を制御する。尚、ＣＰＵ４０は、位相差ＡＦ時にも手ブレ補正部３４を制御するが、その詳細については後述する。

また、ＣＰＵ４０は、絞り駆動部３３を介して絞り１４を制御するとともに、ＣＣＤ制御部３６を介してＣＣＤ１６での電荷蓄積時間（シャッタスピード）や、ＣＣＤ１６からの画像信号の読み出し制御等を行う。

＜ＣＣＤの第１の構成例＞
図２は本発明に係るＣＣＤ１６の要部拡大図である。このＣＣＤ１６は、ハニカム配列された光電変換用の画素であって、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の受光方向の制限を受けない通常の画素と、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の受光方向の制限を受ける位相差検出用の画素とを有しており、各画素上にはＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタが設けられている。

通常の画素は、光電変換素子（フォトダイオード）ＰＤの中心と、その上方に設けられたマイクロレンズＬ１の中心とが一致している。一方、位相差検出用の画素は、フォトダイオードＰＤの中心と、その上方に設けられたマイクロレンズＬ２の中心とがずれており、かつマイクロレンズＬ２は、マイクロレンズＬ１よりも小さいものとなっている。

また、図２上で符号Ａ、Ｂで区別されているように、位相差検出用の画素は、フォトダイオードＰＤに対してマイクロレンズＬ２が右にずれているものと、左にずれているものとの２種類の画素を有している。

図３は上記ＣＣＤ１６の断面を模式的に示したものである。図３に示すように通常の画素は、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の受光方向の制限を受けないようにマイクロレンズＬ１によりフォトダイオードＰＤ上に集光されているが、位相差検出用の画素は、撮影レンズ１２の射出瞳を通過する光束の受光方向の制限を受けるようにマイクロレンズＬ２とフォトダイオードＰＤとが配置されており、画素Ａと画素Ｂとでは、光束の受光方向の制限方向が異なる。

従って、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように後ピン、合焦、前ピンの状態に応じて画素Ａと画素Ｂの出力は、位相がずれ又は位相が一致する。上記位相差検出用の画素Ａ，Ｂの出力信号の位相差は撮影レンズ１２のデフォーカス量に対応するため、この位相差を検出することにより撮影レンズ１２のＡＦ制御を行うことができる。

上記位相差検出用の画素Ａ，Ｂは、図５に示すようにＣＣＤ１６の中央部の所定の領域に設けられており、以下、この領域をＡＦセンサ部１７という。このＡＦセンサ部１７は、図２に示したように通常の画素と、位相差検出用の画素Ａ，Ｂとが混在して設けられている。尚、図２では、位相差検出用の画素Ａ、Ｂがそれぞれ２個ずつ設けられているが、ＡＦセンサ部１７には、位相差を精度よく検出できるように、例えば、それぞれ１０個ずつ設けることが好ましい。

ところで、位相差検出用の画素Ａ，Ｂへの入射光量は、通常の画素の入射光量の３０％程度となるため、位相差検出用の画素Ａ，Ｂの画像信号は、本撮影時の画像信号としては使用できない。そこで、位相差検出用の画素Ａ，Ｂの位置の画像信号は、その周囲の通常の画素の画像信号を補間して生成する。尚、位相差検出用の画素Ａ，Ｂの画像信号を、通常の画素との入射光量の比率に応じて増幅し、本撮影時の画像信号として使用してもよい。

図１に戻って、ＣＣＤ１６に蓄積された信号電荷は、ＣＣＤ制御部３６から加えられる読み出し信号に基づいて信号電荷に応じた電圧信号として読み出される。ＣＣＤ１６から読み出された電圧信号は、アナログ信号処理部１８に加えられ、ここで各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２０に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２０は、順次入力するＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して画像入力コントローラ２２に出力する。

デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・ コントロール処理、ガンマ補正処理、ＹＣ処理等の所定の信号処理を行う。

デジタル信号処理部２４で処理された画像データは、ＶＲＡＭ５０に入力する。ＶＲＡＭ５０には、それぞれが１コマ分の画像を表す画像データを記憶するＡ領域とＢ領域とが含まれている。ＶＲＡＭ５０において１コマ分の画像を表す画像データがＡ領域とＢ領域とで交互に書き換えられる。ＶＲＡＭ５０のＡ領域及びＢ領域のうち、画像データが書き換えられている方の領域以外の領域から、書き込まれている画像データが読み出される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている液晶モニタ３０に出力され、これにより被写体像が液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。

また、操作部３８のシャッタボタンの第１段階の押下（半押し）があると、ＡＦ動作及びＡＥ動作が開始する。即ち、Ａ／Ｄ変換器２０から出力される画像データのうちのＡＦセンサ部１７に対応する画像データ（位相差検出用の画素の出力信号）が位相差検出部４２に取り込まれる。位相差検出部４２は、ＡＦセンサ部１７における画素Ａの画像データと画素Ｂの画像データとの位相差を検出し、この位相差を示す情報をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、位相差検出部４２から入力する位相差情報に基づいてデフォーカス量を求め、このデフォーカス量が０になるようにレンズ駆動部３２を介して撮影レンズ１２内のフォーカスレンズの位置を制御する。

顔検出部４６は、操作部３８で顔検出機能をＯＮにするボタン操作が行われると、動作可能となり、人物の顔検出を行う。この顔検出部４６での顔検出は、撮影画像内で所定の対象領域の位置を移動させながら、対象領域の画像と顔画像テンプレートとを照合して両者の相関を調べ、相関スコアが予め設定された閾値を越えると、その対象領域を顔領域として検出する。その他、顔検出方法には、エッジ検出又は形状パターン検出による顔検出方法、色相検出又は肌色検出による顔検出方法等の公知の方法を利用することができる。

また、シャッタボタンの半押し時にＡ／Ｄ変換器２０から出力される画像データは、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。ＡＥ検出部４４では、画面全体のＧ信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、又は顔検出部４６により検出された顔領域のＧ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影Ｅｖ値に基づいて絞り１４の絞り値及びＣＣＤ１６の電子シャッタ（シャッタスピード）を所定のプログラム線図にしたがって決定し、その決定した絞り値に基づいて絞り駆動部３３を介して絞り１４を制御するとともに、決定したシャッタスピードに基づいてＣＣＤ制御部３６を介してＣＣＤ１６での電荷蓄積時間を制御する。

ＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタボタンの第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答してＡ／Ｄ変換器２０から出力される画像データが画像入力コントローラ２２からメモリ(SDRAM) ４８に入力し、一時的に記憶される。

メモリ４８に一時的に記憶された画像データは、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、ここで画像データの輝度データ及び色差データの生成処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、再びメモリ４８に記憶される。続いて、ＹＣデータは圧縮伸長処理部２６に出力され、JPEG (joint photographic experts group)などの所定の圧縮処理が実行される。圧縮されたＹＣデータは、再びメモリ４８に出力されて記憶されたのち、メディア・コントローラ５２によって読み出され、メモリカード５４に記録される。

［撮影動作］
次に、上記構成のデジタルカメラ１０による撮影時の動作について説明する。

図６はデジタルカメラ１０の撮影前から画像記録までの処理手順を示すフローチャートである。

図６において、ＣＰＵ４０は、操作部３８のシャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）されたか否かを判別する（ステップＳ１０）。シャッタボタンのＳ１がＯＮされていないと判別されると（「Ｎｏ」の場合）、ライブビュー画像（以下、「スルー画像」という）等を表示するためにＣＣＤ１６から画像の読み出しを行い（ステップＳ１２）、また、顔検出機能がＯＮされている場合には、顔検出部４６にて前記読み出した画像から顔領域の検出を行わせる（ステップＳ１４）。そして、前記読み込んだ画像に基づいて液晶モニタ３０にスルー画像を表示させ（ステップＳ１６）、ステップＳ１０に遷移させる。尚、顔検出部４６にて顔検出がされている場合には、前記スルー画像上に顔検出枠が表示される。

撮影者は液晶モニタ３０に表示されるスルー画像を見ながら構図を決定することができる。

一方、ステップＳ１０において、シャッタボタンのＳ１がＯＮさていると判別されると（「Ｙｅｓ」の場合）、ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ１６から自動露出（ＡＥ）及び自動焦点調節（位相差ＡＦ）用の画像を読み出す（ステップＳ１８）。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４を介して入力する前記読み出した画像の積算値に基づいて絞り１４の絞り値及びＣＣＤ１６の電子シャッタ（シャッタスピード）を決定するＡＥ処理を行う（ステップＳ２０）。

また、ＣＰＵ４０は、位相差ＡＦ処理を行う（ステップＳ２２）。

＜位相差ＡＦ処理の第１の実施形態＞
図７は上記ステップＳ２２における位相差ＡＦ処理の第１の実施形態を示すフローチャートである。

図７において、まず、撮影画面上で任意に設定される被写体検出範囲（ＡＦ領域）を取得する（ステップＳ４０）。この被写体検出範囲としては、顔検出機能がＯＮされている場合には、図６のステップＳ１４で検出された顔検出範囲を使用し、また、顔検出機能がＯＮされていない場合には、液晶モニタ３０上で撮影者が十字キーやタッチパネル等を使用して指定した位置を中心とした所定の範囲を使用し、更に顔検出機能がＯＮされず、かつ撮影者からのＡＦ領域の指示がない場合には、撮影画面中央の所定の範囲を使用する。

また、インテリジェントＡＦの機能（画面内で撮影者がピントを合わせたいと考えているであろう被写体を予測し、その予測した被写体にピントを合わせる機能）を有するデジタルカメラにおいて、インテリジェントＡＦの機能がＯＮされている場合には、インテリジェントＡＦにより予測した被写体の検出範囲を使用する。

次に、ＣＰＵ４０は、前記被写体検出範囲内にＡＦセンサ部１７（図５参照）が存在しているか否かを判別する（ステップＳ４２）。存在している場合（「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップＳ４４に遷移させ、存在していない場合（「Ｎｏ」の場合）には、ステップＳ４６に遷移させる。

ステップＳ４６では、ＣＰＵ４０は、被写体検出範囲に最も近いＡＦセンサ部１７と被写体検出範囲との差分（ベクトル）を算出する（図５）。尚、図５の例では、ＡＦセンサ部１７は、１箇所だけであるため、このＡＦセンサ部１７と被写体検出範囲との差分ベクトルを算出する。

続いて、ＣＰＵ４０は、上記算出された算出結果（ベクトル）に対応して手ブレ補正部３４（図１）を制御し、ＣＣＤ１６を移動させる（ステップＳ４８）。そして、ＣＣＤ１６を移動させた結果、被写体検出範囲内にＡＦセンサ部１７が存在しているか否かを判別し（ステップＳ５０）、存在していない場合（「Ｎｏ」の場合）には、ステップＳ４６に遷移させ、ステップＳ４６からステップＳ５０の処理を繰り返す。このようにして、被写体検出範囲にＡＦセンサ部１７が入るようにする。

ステップＳ４２又はステップＳ５０において、被写体検出範囲内にＡＦセンサ部１７が存在していると判別されると（「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ４４に遷移する。ステップＳ４４では、ＣＣＤ１６から位相差ＡＦ用の画像が読み出される。位相差検出部４２は、読み出された画像中のＡＦセンサ部１７に対応する画像（位相差検出用の画素の出力信号）に基づいて位相差を検出し、この位相差を示す情報（焦点検出情報）を取得する。

ＣＰＵ４０は、位相差検出部４２から入力する焦点検出情報に基づいてデフォーカス量を求め、このデフォーカス量が０になるようにレンズ駆動部３２を介して撮影レンズ１２内のフォーカスレンズの位置を制御する（ステップＳ５２）。これにより、任意の被写体検出範囲の被写体に合焦させる位相差ＡＦを行うことができる。

図６に戻って、ステップＳ２４では、ステップＳ２０で決定された絞り値及びシャッタスピードが保持されるとともに、ステップＳ２２での位相差ＡＦ処理によりＡＦ制御されたフォーカスレンズの位置が保持される。尚、シャッタボタンの半押し時には、スルー画像の表示は静止させ、ＣＣＤ１６の移動時にスルー画像が移動しないようにしている。

続いて、ＣＰＵ４０は、操作部３８のシャッタボタンが全押し（Ｓ２がＯＮ）されたか否かを判別する（ステップＳ２６）。シャッタボタンのＳ２がＯＮされていないと判別されると（「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ２８に遷移させ、ここでシャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）されたか否かを判別する。半押しされている場合（「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップＳ２６に遷移させ、半押しされていない場合（「Ｎｏ」の場合）には、ステップＳ１０に遷移させる。

ステップＳ２６において、シャッタボタンのＳ２がＯＮされていると判別されると（「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ２０でのＡＥ処理にて決定したシャッタ速度、絞り値等の撮影条件で本撮影を行わせる（ステップＳ３０）。この本撮影により撮影された画像がＣＣＤ１６から読み出され（ステップＳ３２）、その読み出された画像は、デジタル信号処理部２４で画像処理された後、圧縮伸張処理部２６で圧縮処理が施され、メモリカード５４に記録される（ステップＳ３４、Ｓ３６）。

＜焦点調節可能範囲の表示例＞
図８は液晶モニタ３０に表示される焦点調節が可能な範囲の表示例を示す図であり、図８（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれスルー画像の表示中及びシャッタボタンの半押し中に関して示している。

図８（Ａ）に示すようにスルー画像の表示中は、手ブレ補正部３４によりＣＣＤ１６を移動させることなく焦点調節が可能な領域（ＡＦ領域）を示す固定のＡＦ枠６０と、手ブレ補正部３４によりＣＣＤ１６（ＡＦセンサ部１７）を移動させることにより焦点調節が可能な範囲を示す枠６２とを、液晶モニタ３０のスルー画像上に表示させる。

これにより、撮影者は焦点調節が可能な範囲を確認しながら構図を決めることができる。

一方、図８（Ｂ）に示すようにシャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）されると、画面内で撮影者がピントを合わせたいと考えているであろう特定対象（例えば、人物の顔、ペット、花等）を予測し、その特定対象が存在する領域にＡＦ枠６０を移動させる。

これにより、撮影者はどの被写体にピントが合わされたかを確認することができる。

尚、人物の顔を特定対象とする場合には、顔検出機能をＯＮにさせ、また、人物の顔に限らず、画面内で撮影者がピントを合わせたいと考えているであろう各種の特定対象を予測させて、その位置をＡＦ領域とする場合には、インテリジェントＡＦの機能を選択するようにする。

また、顔検出機能やインテリジェントＡＦの機能がＯＦＦの場合には、枠６２の表示は行われず、またＡＦ枠６０も移動しなくなることは言うまでもない。

図９は液晶モニタ３０に表示される焦点調節が可能な範囲の他の表示例を示す図であり、図９（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれスルー画像の表示中及びシャッタボタンの半押し中に関して示している。尚、図８と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この表示例では、顔検出機能がＯＮされている場合に、スルー画像上で検出された顔領域に顔検出枠６４とＡＦ枠６０とを表示している。この顔検出枠６４とＡＦ枠６０とは、一体となって顔を追尾するように移動する。

そして、シャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）され、ＡＦ枠６０内の顔に合焦すると、合焦を示す枠６０’（ＡＦ枠６０を小さくした枠）を表示させる。尚、小さい枠６０’の代わりに、枠の色を変えるようにしてもよい。

＜ＣＣＤの第２、第３の構成例＞
図１０及び図１１は本発明に係るＣＣＤの第２、第３の構成例を示す図である。

図５に示す第１の構成例のＣＣＤ１６では、ＣＣＤ１６の中心にＡＦセンサ部１７が一箇所だけ設けられているが、図１０及び図１１に示す第２、３の構成例のＣＣＤ１６１、１６２は、それぞれ５箇所及び９箇所にＡＦセンサ部１７が設けられている点で相違する。

上記構成のＣＣＤ１６１、１６２によれば、第１の構成例のＣＣＤ１６に比べて、画面内で焦点調節が可能な範囲を拡げることができ、また、各ＡＦセンサ部の間隔を、手ブレ検出部３９により手ブレ補正可能な像ブレ補正範囲よりも小さくすることで、特定対象にＡＦセンサ部を移動させる際の移動量を小さく抑えることができる。

そして、複数のＡＦセンサ部１７が設けられたＣＣＤ１６１、１６２の場合には、図７のステップＳ４６において、ＣＰＵ４０は、被写体検出範囲に最も近いＡＦセンサ部１７と被写体検出範囲との差分（ベクトル）を算出する。この算出したベクトルに基づいて手ブレ検出部３９を駆動してＣＣＤ１６１、１６２を移動させる。

＜位相差ＡＦ処理の第２の実施形態＞
図１２は図６に示したステップＳ２２における位相差ＡＦ処理の第２の実施形態を示すフローチャートである。尚、図７の第１の実施形態を示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１２に示す位相差ＡＦ処理の第２の実施形態は、図７に示した第１の実施形態と比較して、ステップＳ６０、Ｓ６２、及びＳ６４が追加されている点で相違する。

即ち、ステップＳ５２にて、ＣＰＵ４０により焦点検出情報に基づいて合焦動作が実施された後、再度、ＣＣＤ１６から位相差ＡＦ用の画像を読み出し、焦点検出情報を取得する（ステップＳ６０）。尚、ステップＳ５２により合焦動作が実施された後の画像は、より鮮明な画像になっているため、精度の高い焦点検出情報を取得することができる。

上記取得した焦点検出情報により合焦が完了しているか否かを判別する（ステップＳ６２）。ここで、焦点検出情報が位相差０を示す場合には、合焦が完了していると判別される。

合焦が完了していない場合（「Ｎｏ」の場合）には、ステップＳ５２に遷移させ、最新の焦点検出情報に基づいて合焦動作を実施させ、合焦が完了している場合（「Ｙｅｓ」の場合）には、手ブレ検出部３９の駆動を終了し、ＣＣＤ１６を元の位置に移動させる（ステップＳ６４）。

図１３及び図１４は上記手ブレ検出部３９を駆動している期間中のスルー画像の他の表示例を説明するための図である。

図１３（Ａ）に示すように左側の人物の顔（丸で囲んだ被写体検出範囲）に焦点を合わせる場合、図１３（Ｂ）に示すように被写体検出範囲にＡＦセンサ部が入るようにＣＣＤ１６を移動させる。

その結果、液晶モニタ３０上にスルー画像を表示し続けると、図１４（Ａ）に示すようにスルー画像の画角が焦点検出位置変更動作によりずれる。このスルー画像の画角のずれによる違和感をなくすために、シャッタボタンの半押し時にスルー画像を静止させるようにしたが、この実施形態では、図１４（Ｂ）に示すように被写体検出範囲（ＡＦ領域）を中心にスルー画像を拡大した拡大画像を液晶モニタ３０に表示させるようにしている。

これにより、どの被写体検出範囲にピントを合わせようとしているかを確認することができるとともに、スルー画像の移動といった違和感をなくすことができる。

＜ＣＣＤの第４の構成例＞
図１５及び図１６は本発明に係るＣＣＤの第４の構成例を示す図である。

図１０及び図１１に示す第２、３の構成例のＣＣＤ１６１、１６２は、５個、９個のＡＦセンサ部を十字に配置するようにしたが、図１５、図１６に示す第４の構成例のＣＣＤ１６３は、９個のＡＦセンサ部１７がマトリクス状に配置されている。

図１５は３行２列目のＡＦセンサ部１７が焦点検出可能な範囲を示しており、図１６は９個のＡＦセンサ部１７がそれぞれ焦点検出可能な範囲を示している。

これによれば、ＣＣＤ１６３による全撮影範囲内を焦点検出可能範囲とすることができる。

尚、ＣＣＤによる全撮影範囲を焦点検出可能範囲としてカバーする場合に限らず、全撮影範囲の周辺領域を除く範囲をカバーできるようにＡＦセンサ部を配置するようにしてもよい。また、図１６に示すようにＡＦセンサ部１７を配置する場合、各ＡＦセンサ部１７の間隔を手ブレ補正移動量以下にする。

＜位相差ＡＦ処理の第３の実施形態＞
図１７は図６に示したステップＳ２２における位相差ＡＦ処理の第３の実施形態を示すフローチャートである。尚、図１２の第２の実施形態を示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１７に示す位相差ＡＦ処理の第３の実施形態は、図１２に示した第２の実施形態と比較して、ステップＳ７０、Ｓ７２、及びＳ７４が追加されている点で相違する。

即ち、ステップＳ７０では、手ブレ補正機能をＯＮにしている。通常、カメラの手ブレ補正機能はＯＮに設定されている（メニュー等を使用して手ブレ補正機能をＯＦＦに設定することも可能である）が、第１、第２の実施形態では、被写体検出範囲（ＡＦ領域）にＡＦセンサ部１７を入れるために手ブレ補正部３４を駆動する場合には、通常の手ブレ補正機能は禁止させておく。

この第３の実施形態では、位相差ＡＦ処理時も手ブレ補正機能をＯＮ状態に維持する。そして、位相差ＡＦ処理用に手ブレ補正部３４を駆動する場合には、被写体検出範囲（ＡＦ領域）にＡＦセンサ部１７を入れるためのＣＣＤ１６の移動量だけ、手ブレ補正駆動中心位置を移動させて手ブレ補正駆動を継続する（ステップＳ７２）。

図１８（Ａ）は通常の手ブレ補正のみを行っているＣＣＤ１６の状態を示し、図１８（Ｂ）は手ブレ補正と位相差ＡＦを行っているＣＣＤ１６の状態を示している。図１８（Ａ）に示すように通常の手ブレ補正は、イメージサークル７０の中心付近をブレ補正の中心位置として補正動作を行っているが、図１８（Ｂ）に示すように位相差ＡＦ時には、ブレ補正の中心位置を、被写体検出範囲にＡＦセンサ部１７を入れるためのＣＣＤ１６の移動量だけシフトして、ブレ補正動作を行う。

そして、位相差ＡＦによる合焦が完了すると、手ブレ補正中心を元の位置に戻し、引き続き手ブレ補正を行う（ステップＳ７４）。

図１９（Ａ）と図１９（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ従来の手ブレ補正時と、本発明の第３の実施形態の手ブレ補正時のＣＣＤの移動を示す波形図である。

図１９（Ｂ）に示すように本発明の第３の実施形態では、シャッタボタンの半押し（Ｓ１のＯＮ）から全押し（Ｓ２のＯＮ）までの焦点情報の検出期間、ＣＣＤ１６の中心位置を、被写体検出範囲にＡＦセンサ部１７を入れる移動量だけシフトさせ、手ブレ補正動作を続ける。

また、図１９（Ｃ）に示すように、シャッタボタンの半押し（Ｓ１のＯＮ）から全押し（Ｓ２のＯＮ）までの焦点情報の検出期間、手ブレ補正の振幅を抑制し、カメラの手ブレに対して弱めに追従させるようにしてもよい。これにより、消費電力が過大にならないようにすることができる。

このように焦点情報の検出期間中も手ブレ補正を継続させることにより、手ブレのない画像を取り込むことができ、より良好な焦点検出情報を求めることができる。

＜その他＞
固体撮像素子に設けるＡＦセンサ部の数及び配置は、この実施形態に限定されない。また、手ブレ補正手段は、固体撮像素子を移動させるものに限らず、撮影光学系中の手ブレ補正用の光学部材を移動させるものでもよい。

また、光学ズームのズーム倍率により手ブレ補正手段による画角の移動量が異なるため、被写体検出範囲にＡＦセンサ部を入れるための手ブレ補正手段の制御は、ズーム倍率も制御のパラメータにする必要がある。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０…撮像装置（デジタルカメラ）、１２…撮影レンズ、１６、１６１、１６２、１６３…固体撮像素子（ＣＣＤ）、１７…ＡＦセンサ部、２４…デジタル信号処理部、３０…液晶モニタ、３２…レンズ駆動部、３３…絞り駆動部、３４…手ブレ補正部、３６…ＣＣＤ制御部、３８…操作部、３９…手ブレ検出部、４０…中央処理装置（ＣＰＵ）、４２…位相差検出部、４４…ＡＥ検出部、４６…顔検出部、４８…メモリ、５４…メモリカード、６０…ＡＦ枠、６２…枠、６４…顔検出枠、ＰＤ…フォトダイオード、Ｌ１，Ｌ２…マイクロレンズ

Claims (12)

1. 撮影レンズと、
   位相差検出用の画素を含むＡＦセンサ部を有する固体撮像素子と、
   装置本体に加わる手ブレを検出する手ブレ検出手段と、
   前記手ブレ検出手段の検出出力に基づいて前記装置本体の手ブレによる像ブレを相殺するように前記固体撮像素子又は前記撮影レンズ内の手ブレ補正用の光学部材を駆動する手ブレ補正手段と、
   前記固体撮像素子から画像信号を読み出し、該画像信号のうちの前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行うフォーカス制御手段と、
   撮影画面上で任意に設定されるＡＦ領域と前記固体撮像素子内のＡＦセンサ部との位置関係を算出する算出手段と、
   前記算出手段による算出出力に基づいて前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記フォーカス制御手段は、前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号に基づいて前記撮影レンズのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段を含み、前記算出されたデフォーカス量が０になるように前記撮影レンズを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記固体撮像素子は、複数のＡＦセンサ部を有し、各ＡＦセンサ部の間隔は、前記手ブレ補正手段により補正可能な像ブレ補正範囲以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記固体撮像素子から得られる画像信号に基づいて特定対象が存在する領域を検出し、この検出した領域を前記ＡＦ領域として設定するＡＦ領域設定手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 記録用の本画像の撮影前に前記固体撮像素子から連続して得られる画像信号に基づいてライブビュー画像を表示する画像表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記表示制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段が制御されている期間、前記画像表示手段に表示されているライブビュー画像に代えて、前記ＡＦ領域を中心に前記ライブビュー画像を拡大した拡大画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記表示制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段が制御されている期間、前記画像表示手段に表示されるライブビュー画像を静止させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 前記表示制御手段は、前記手ブレ補正手段の駆動により拡大される前記ＡＦセンサ部による焦点調節が可能な範囲を示す第１の指標を、前記画像表示手段の画面上に表示させることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記表示制御手段は、前記任意のＡＦ領域に対するフォーカス制御が行われると、前記画像表示手段の画面上に前記ＡＦ領域を示す第２の指標を表示させることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 前記フォーカス制御手段は、前記撮影レンズの焦点調節が完了するまで、前記ＡＦセンサ部の画素に対応する画像信号を複数回取得し、該複数回の画像信号の取得が終了するまで、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部が入るように前記手ブレ補正手段を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 前記制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる前記手ブレ補正手段の制御時に、前記手ブレ検出手段の検出出力と前記算出手段による算出出力とに基づいて前記手ブレ補正手段を制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. 前記制御手段は、前記ＡＦ領域に前記ＡＦセンサ部を入れる前記手ブレ補正手段の制御と本撮影時に像ブレを補正する前記手ブレ補正手段の制御とを、シャッタボタンの半押し時と全押し時とで切り替えることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の撮像装置。

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