JP2012226246A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点状態を良好に検出することが可能な焦点検出装置を提供する。
【解決手段】光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ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手段１６１，１６３と、前記位相差検出手段により、合焦位置に対応する焦点状態が複数検出された場合に、複数の前記焦点状態における像の高周波成分を検出し、前記高周波成分の検出結果に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する高周波成分検出手段１７０と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

従来より、位相差検出方式により、一対の像のズレ量を検出することにより、光学系の焦点状態を検出する焦点検出装置が知られている。このような焦点検出装置として、合焦位置に対応する焦点状態が複数検出された場合に、合焦位置に対応する各焦点状態において一対の像の相関量を算出し、算出した相関量を比較することで、光学系の焦点状態を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００３−２３２９８２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、合焦位置に対応する複数の焦点状態で得られた相関量の差が所定値以下である場合には、合焦位置に対応する複数の焦点状態の中から、実際の合焦位置に対応する焦点状態を検出することができず、光学系の焦点状態を適切に検出できないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態を良好に検出することが可能な焦点検出装置を提供することである。

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。

［１］本発明に係る焦点検出装置は、光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ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手段（１６１，１６３）と、前記位相差検出手段により、合焦位置に対応する焦点状態が複数検出された場合に、複数の前記焦点状態における像の高周波成分を検出し、前記高周波成分の検出結果に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する高周波成分検出手段（１７０）と、を備えることを特徴とする。

［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記高周波成分検出手段（１７０）は、前記像の高周波成分が多い焦点状態を、合焦位置として検出するように構成することができる。

［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記位相差検出手段（１６１，１６３）は、前記光学系の瞳の異なる領域からの光を受光する一対の受光素子（１６１ｄ）からの出力を取得し、該出力に基づいて、前記像のズレ量を検出し、前記高周波成分検出手段（１７０）は、前記一対の受光素子からの出力を取得し、該出力に基づいて、前記像の高周波成分を検出するように構成することができる。

［４］本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光学系の焦点状態を良好に検出することができる。

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は、焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。 図３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４（Ａ），（Ｂ）は、一対のラインセンサ１６１ｄから出力された一対の受光信号の強度の一例を示す図である。 図５は、図４（Ａ），（Ｂ）に示す一対の受光信号の間の相関量と、シフト量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

図１に示すように、本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合される。

レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ２１２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２００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２１２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、レンズ駆動モータ２３０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２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したようにレンズ鏡筒２００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２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。レンズ駆動モータ２３０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、レンズ駆動モータ２３０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２１２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、レンズ駆動モータ２３０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２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２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２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば、その位置を求めることができる。

本実施形態のエンコーダ２６０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。

絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０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２２０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適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０を介したマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。なお、絞り２２０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２５０で現在の開口径が認識される。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７に導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束（光軸Ｌ２）は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数、合焦表示などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御に用いられる。

操作部１５０は、例えば、シャッターレリーズボタン、およびカメラ１の各種動作モードを設定するためのモード設定スイッチなどを備えており、操作部１５０により、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できるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、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。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ１６１ｄは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換素子とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ１６１ｄに配列された各画素で受光することで、一対の像信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ１６１ｄで取得した一対の像信号の位相ずれを、後述する相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。

例えば、図２に示すように、被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗと比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号が、それぞれのラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して像信号がずれ、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせることができる。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御するものであり、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を各焦点検出エリアに対応させて読み出し、読み出した像信号をカメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリアに対応した一対の像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ駆動モータ２３０を駆動し、フォーカスレンズ２１２の位置を調整する。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む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１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配置されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成することができる。撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像素子１１０から画像信号を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。この他にも、カメラ制御部１７０は、撮影画像情報の補正、レンズ鏡筒２００の焦点調節状態の検出、および絞り調節状態の検出など、カメラ１全体の制御を司る。

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３は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、たとえば、撮影者により、操作部１５０に備えられたシャッターレリーズボタンが半押しされることで開始される。

まず、ステップＳ１０１では、一対のラインセンサ１６１ｄにより、被写体からの光束が受光される。そして、一対のラインセンサ１６１ｄに配列された画素列を構成する各画素により、受光した光の強度に応じて電荷の蓄積が行われ、蓄積された電荷に応じた一対の受光信号が、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により読み出され、デフォーカス演算部１６３へと出力される。

ステップＳ１０２では、デフォーカス演算部１６３により、ステップＳ１０１で読み出された一対の受光信号に基づいて、像ズレ検出演算処理(相関演算処理)が行われ、像ズレ量が演算される。具体的には、デフォーカス演算部１６３は、配列方向ｎ番目の画素から得られた一対の受光信号の強度をα（ｎ）、β（ｎ）とした場合に、一対の受光信号の相関量Ｃ（ｋ）を、下記式（１）に示す相関演算により求める。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜ａ（ｎ＋ｋ）−ｂ（ｎ）｜ …（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてａ（ｎ＋ｋ）、ｂ（ｎ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、ラインセンサ１６１ｄに配列された画素列の画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式（１）の演算結果においては、一対の受光信号の相関が高いシフト量において、相関量Ｃ（ｋ）は極小（小さいほど相関度が高い）になる。

次いで、ステップＳ１０３では、デフォーカス演算部１６３により、ステップＳ１０２で算出された相関量に基づいて、相関量の極小値を算出する処理が行われる。本実施形態では、たとえば、以下の下記式（２）〜（５）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）と、極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを算出することができる。なお、下記式に示すＣ（ｋｊ）は、上記式（１）で得られた相関量Ｃ（ｋ）のうち、Ｃ（ｋ−１）≧Ｃ（ｋ）およびＣ（ｋ＋１）＞Ｃ（ｋ）の条件を満たす値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ …（２）
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜ …（３）
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ …（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝ …（５）
算出された相関量の極小値Ｃ（ｘ）および極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘは、カメラ制御部１７０に送出される。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１０３で相関量の極小値が検出されたか否かの判断が行われる。相関量の極小値が検出された場合はステップＳ１０５に進み、一方、相関量の極小値が検出されなかった場合はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１０５では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１０３で複数の極小値が検出されたか否かの判断が行われる。複数の極小値が検出された場合にはステップＳ１０９に進み、一方、相関量の極小値が１つだけ検出された場合には、ステップＳ１０６に進む。

ここで、図４（Ａ），（Ｂ）は、一対のラインセンサ１６１ｄから出力された一対の受光信号の強度の一例を示す図である。また、図５は、図４（Ａ），（Ｂ）に示す一対の受光信号の間の相関量とシフト量との関係の一例を示す図である。たとえば、森や、高層ビル、あるいは柵などを、広角レンズを用いて撮影した場合、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、一対のラインセンサ１６１ｄにより、周期的なパターンを有する受光信号が得られる場合がある。そして、図４（Ａ），（Ｂ）に示すような一対の受光信号について相関演算を行った場合、図５に示すように、相関量の極小値が複数得られる場合がある。たとえば、図５に示す例では、極小値ａ、極小値ｂ、極小値ｃの３つの極小値が検出され、ステップＳ１０９に進むこととなる。

ステップＳ１０６では、デフォーカス演算部１６３により、ステップＳ１０３で検出された極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘに基づいて、デフォーカス量の演算が行われ、続くステップＳ１０７で、レンズ駆動量演算部１６４により、ステップＳ１０６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２１２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演算が行われる。これにより、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０に送出され、フォーカスレンズ駆動モータ２３０により、レンズ駆動量に基づくフォーカスレンズ２１２の駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ２１２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１０８に進み、合焦表示が行なわれる。

一方、ステップＳ１０５で、相関量の極小値が複数検出されたと判断された場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１０３で検出された極小値に対応するレンズ位置まで、フォーカスレンズ２１２を駆動させる駆動処理が行われる。なお、フォーカスレンズ２１２の駆動方向は、特に限定されないが、以下においては、図５に示す例において、フォーカスレンズ２１２を、極小値ａに対応するレンズ位置から、極小値ｃに対応するレンズ位置に向かって駆動させる場面について説明する。この場合、カメラ制御部１７０は、たとえば、フォーカスレンズ２１２のレンズ位置が、極小値ａよりもシフト量の小さい相関量に対応するレンズ位置にある場合には、フォーカスレンズ２１２を、極小値ａに対応するレンズ位置まで駆動させる。また、フォーカスレンズ２１２のレンズ位置が、極小値ａに対応するレンズ位置にある場合には、極小値ｂに対応するレンズ位置まで駆動させる。なお、フォーカスレンズ２１２の駆動方向と逆方向に、相関量の極小値に対応するレンズ位置が存在する場合など、相関量の極小値に対応するレンズ位置が、既にフォーカスレンズ２１２を駆動させた位置にある場合には、このようなレンズ位置に、フォーカスレンズ２１２を駆動させなくてもよい。

そして、ステップＳ１１０では、相関量の極小値に対応するレンズ位置において、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄにより電荷の蓄積が行われる。そして、一対のラインセンサ１６１ｄで蓄積された電荷に応じた一対の受光信号が、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により読み出され、カメラ制御部１７０に出力される。

そして、ステップＳ１１１では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１１０で読み出された一対の受光信号から高周波成分を抽出する抽出処理が行われる。具体的には、カメラ制御部１７０は、まず、突発的なノイズ成分を除去するために、ラインセンサ１６１ｄから読み出した一対の受光信号に対して、ローパスフィルタ処理を施す。そして、カメラ制御部１７０は、ローパスフィルタ処理が施された一対の受光信号に対して、ハイパスフィルタ処理を施すことにより、一対の受光信号から高周波成分を抽出する。

ステップＳ１１２では、カメラ制御部１７０により、極小値に対応する全てのレンズ位置で一対の受光信号を取得し、取得した全ての受光信号について高周波成分の抽出を行ったか否かの判断が行われる。極小値に対応する全てのレンズ位置で得られた全ての受光信号から高周波成分を抽出した場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、極小値に対応する全てのレンズ位置で得られる全ての受光信号から高周波成分を抽出していない場合には、ステップＳ１０９に戻り、高周波成分を抽出していない極小値に対応するレンズ位置に、フォーカスレンズ２１２が駆動される。

ステップＳ１１３では、カメラ制御部１７０により、高周波成分を最も多く含む受光信号が得られた、相関量の極小値に対応するレンズ位置が、合焦位置として検出される。続くステップＳ１１４では、カメラ制御部１７０により、フォーカスレンズ２１２を、ステップＳ１１３で検出された合焦位置まで駆動させるレンズ駆動処理が行なわれる。そして、フォーカスレンズ２１２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１１５に進み、合焦表示が行なわれる。

なお、ステップＳ１０５において、相関量の極小値が１つも検出されなかった場合には、ステップＳ１１６に進み、ステップＳ１１６において、合焦不能表示が行なわれる。

次に、図５に示す場面例におけるカメラ１の動作を説明する。なお、以下においても、フォーカスレンズ２１２が、極小値ａよりもシフト量が小さい相関量に対応するレンズ位置にあり、フォーカスレンズ２１２を、極小値ａに対応するレンズ位置から、極小値ｃに対応するレンズ位置に向かって駆動させる場面について説明する。

カメラ制御部１７０は、図５に示すように、相関量の極小値が複数検出された場合には（ステップＳ１０８＝Ｙｅｓ）、まず、フォーカスレンズ２１２を、極小値ａに対応するレンズ位置まで駆動させ（ステップＳ１０９）、極小値ａに対応するレンズ位置において一対の受光信号を取得し（ステップＳ１１０）、極小値ａに対応するレンズ位置で得られた一対の受光信号から高周波成分を抽出する（ステップＳ１１１）。同様に、カメラ制御部１７０は、フォーカスレンズ２１２を、極小値ｂに対応するレンズ位置、および極小値ｃに対応するレンズ位置の順に駆動させて（ステップＳ１０９）、極小値ｂ，ｃに対応するレンズ位置において得られた一対の受光信号から高周波成分をそれぞれ抽出する（ステップＳ１１１）。そして、極小値ａ，ｂ，ｃに対応するレンズ位置において得られた一対の受光信号のうち、たとえば、極小値ｃに対応するレンズ位置で得られた一対の受光信号が高周波成分を最も多く含む場合に、極小値ｃに対応するレンズ位置が合焦位置として検出され（ステップＳ１１３）、フォーカスレンズ２１２が、検出された合焦位置まで駆動される（ステップＳ１１４）。

以上のように、本実施形態では、位相差検出方式による相関演算により、相関量の極小値が複数検出された場合に、検出された極小値に対応する各レンズ位置までフォーカスレンズ３２を駆動させ、極小値に対応するレンズ位置で得られた一対の受光信号から高周波成分を抽出する。そして、相関量の極小値に対応するレンズ位置のうち、高周波成分を最も多く含む受光信号が得られたレンズ位置を、合焦位置として検出する。これにより、本実施形態では、たとえば、図５に示すように、相関量の極小値が複数検出された場合であっても、合焦位置を適切に検出することができるため、偽合焦を有効に防止することができる。

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。

例えば、焦点検出モジュール１６１を用いた焦点調節以外にも、撮像素子１１０を構成する画素の配列中に対となる焦点検出画素を設け、光学系の瞳の異なる領域を通過した一対の光束の結像位置の違いに基づいて合焦位置を検出する瞳分割位相差方式による自動焦点調節を行う構成としてもよい。

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、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。

１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１５０…操作部
１６１…焦点検出モジュール
１６１ｄ…ラインセンサ
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動量制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…フォーカスレンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部

Claims (4)

1. 光学系の瞳の異なる領域からの光による像のズレ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手段と、
   前記位相差検出手段により、合焦位置に対応する焦点状態が複数検出された場合に、複数の前記焦点状態における像の高周波成分を検出し、前記高周波成分の検出結果に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する高周波成分検出手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記高周波成分検出手段は、前記像の高周波成分が多い焦点状態を、合焦位置として検出することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
   前記位相差検出手段は、前記光学系の瞳の異なる領域からの光を受光する一対の受光素子からの出力を取得し、該出力に基づいて、前記像のズレ量を検出し、
   前記高周波成分検出手段は、前記一対の受光素子からの出力を取得し、該出力に基づいて、前記像の高周波成分を検出することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

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