JP2013186186A

JP2013186186A - 撮像装置

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Publication number: JP2013186186A
Application number: JP2012049361A
Authority: JP
Inventors: Takayo Morikawa; 貴世森川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】一対の焦点検出画素から出力される信号によってデフォーカス量を算出する。
【解決手段】撮像素子３１は、交換レンズ２の光学系２１の予定結像面に配置されている。撮像素子３１の焦点検出エリアに対応する位置には、第１焦点検出画素と第２焦点検出画素とから成る焦点検出画素対が１対配置されている。姿勢情報取得部３７は、撮像角度の変化量や撮像位置の変化量などを検出し、撮像装置１の姿勢に関する姿勢情報を取得する。ボディ駆動制御装置３２では、第１焦点検出画素から出力される第１信号と、第２焦点検出画素から出力される第２信号とが、姿勢情報取得部３７により取得された姿勢情報とともに記録部３２１に記録され、マイクロコンピュータ３２２が記録部３２１に記憶された複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された第１信号および第２信号とに基づいて位相差を算出し、そしてデフォーカス量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像面に焦点検出画素を有する撮像装置に関する。

二次元状に配置されたカラー撮像画素の配列の一部に、撮像面上に像を形成する光学系の一対の瞳部分を通過した一対の光束のうち、一方の光束を受光する第１焦点検出画素と、他方の光束を受光する第２焦点検出画素とを交互に配列した焦点検出画素列を有する撮像素子が知られている（たとえば、特許文献１）。このような撮像素子を有する撮像装置では、第１焦点検出画素の配列から生成される第１信号列と、第２焦点検出画素の配列から生成される第２信号列とに基づいた位相差からデフォーカス量を算出する。第１焦点検出画素や第２焦点検出画素が配置されている画素位置からはカラー画像信号が得られないため、焦点検出画素列の周囲の画素でカラー画像信号の補間を行う必要がある。

特開２０１０−１３９６２４号公報

各焦点検出画素列に含まれる焦点検出画素の個数が少なくなると、画像信号を補間すべき画素数が少なくなり、撮像画像の画質の向上が見込まれる。しかし、各焦点検出画素列に含まれる焦点検出画素の個数が少なくなると、第１信号列と第２信号列との間の位相のズレ方向が判別不能となり、デフォーカス量の算出ができなくなる。

本発明に係る撮像装置は、撮像光学系の像面に配置され、撮像光学系の一対の瞳部分を通過した一対の光束のうち一方の光束を受光する第１焦点検出画素と他方の光束を受光する第２焦点検出画素とから成る１対の焦点検出画素対を、焦点検出エリアに対応する位置に有する撮像素子と、撮像装置の姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢情報取得手段と、第１焦点検出画素から出力される第１信号と、第２焦点検出画素から出力される第２信号とを、第１信号および第２信号に対応する一対の光束を受光したときに姿勢情報取得手段により取得された姿勢情報とともに記録する記録手段と、記録手段に記憶された複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された第１信号および第２信号とに基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、一対の焦点検出画素であってもデフォーカス量を算出することができる。

本発明の第１の実施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。本発明の第１の実施形態による撮像装置に備えられる撮像素子について画素配列の一例を示す図である。撮像素子に配置される焦点検出画素対の一例を示す図である。従来の撮像素子に備わる焦点検出画素列と、その出力信号列の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態による撮像装置の撮像素子に備わる焦点検出画素対から読み出すことができる出力信号の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態による撮像装置の姿勢の変化の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態による撮像装置の姿勢の変化の一例を示す図である。撮像装置の姿勢から仮想的な画素位置を決定した結果の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態による撮像装置において、デフォーカス量の算出に用いられる位相差の算出方法について説明するための図である。本発明の第１の実施形態による撮像装置において、デフォーカス量を算出する処理に関するフローチャートである。本発明の第１の実施形態による撮像装置において、デフォーカス量を算出する処理に関するフローチャートである。本発明の第２の実施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。本発明の第２の実施形態による撮像装置において、デフォーカス量を算出する処理に関するフローチャートである。撮像素子に配置される焦点検出画素対の変形例を示す図である。

―第１の実施の形態―
図１は、本発明の第１の実施の形態による撮像装置の一構成例を示す。図１に示す撮像装置１はデジタルカメラであって、交換レンズ２とカメラボディ３から構成され、交換レンズ２はマウント部４によりカメラボディ３に装着される。

交換レンズ２はズーミング用レンズ２１ａ、レンズ２１ｂ、およびフォーカシング用レンズ２１ｃを含む光学系２１と、絞り２２と、レンズ駆動制御装置２３とを備えている。レンズ駆動制御装置２３は、マイクロコンピュータとメモリなどの周辺部品から成り、フォーカシング用レンズ２１ｃと絞り２２の駆動制御、絞り２２、ズーミング用レンズ２１ａおよびフォーカシング用レンズ２１ｃの状態検出、ボディ駆動制御装置３２との情報の送受信などの処理を行う。

レンズ駆動制御装置２３は、ボディ駆動制御装置３２から受信したデフォーカス量に関する情報に基づいて、フォーカシング用レンズ２１ｃのレンズ駆動量を算出する。そして、このレンズ駆動量に基づいてフォーカシングレンズ２１０を不図示のモータ等の駆動源により合焦点へと駆動する。

カメラボディ３は撮像素子３１、ボディ駆動制御装置３２、記録媒体３３、液晶表示素子駆動回路３４、液晶表示素子３５、接眼レンズ３６、姿勢情報取得部３７、操作部材３８などを備えている。

撮像素子３１は、交換レンズ２の光学系２１の予定結像面に配置されており、画素が二次元状に配置されている。撮像素子３１は、その撮像面上に被写体像の撮像に用いる撮像画素と、位相差検出ＡＦ用の焦点検出画素との２種類の画素が配置されている。撮像素子３１は、一または複数の焦点検出エリアを有し、各焦点検出エリアには、一対の焦点検出画素が配置される。

図２は、撮像素子３１の正面図の一例である。図２（ａ）に示す例では、撮像素子３１の撮像面上に複数の焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋが配置されている。焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋ以外の領域には撮像画素がベイヤ配列に従って配列される。長方形で表される焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋでは、その長手方向に一対の焦点検出画素が隣接した状態で配置される。

図２（ｂ）は、焦点検出エリア３１０ａ周辺を拡大した図である。図２（ｂ）に図示される焦点検出画素３１２と焦点検出画素３１３とは、焦点検出エリア３１０ａに対応する焦点検出画素である。焦点検出画素３１２と焦点検出画素３１３とは、位相差検出ＡＦ用の焦点検出画素であり、互いに対を成し焦点検出画素対３１４を構成する。焦点検出画素対３１４の周辺には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類の色フィルタを有する撮像画素３１１が配置されている。撮像画素３１１からは、受光した被写体像に関するカラー画像信号が出力される。図２（ａ）の焦点検出エリア３１０ｂ〜３１０ｋの周辺についても、焦点検出エリア３１０ａと同様に図２（ｂ）のような画素配列となる。

図３は、焦点検出画素対３１４およびそれを構成する焦点検出画素３１２および３１３について説明するための図である。焦点検出画素対３１４を構成する焦点検出画素３１２は、マイクロレンズ１０と光電変換部１１とから構成される。一方、焦点検出画素３１２と対を成す焦点検出画素３１３は、マイクロレンズ１０と光電変換部１３とから構成される。光電変換部１１および１２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おり、マイクロレンズ１０の垂直二等分線に関して対称な形状をしている。

焦点検出画素対３１４は、光学系２１の一対の瞳部分を通過した一対の光束を受光する。焦点検出画素３１２は、一対の光束のうちの一方を受光し、受光光束を光電変換して第１信号を出力する。一方、焦点検出画素３１３は、他方の光束を受光し、受光光束を光電変換して第２信号を出力する。焦点検出画素３１２が出力する第１信号と、焦点検出信号３１３が出力する第２信号とは、ボディ駆動制御装置３２により読み出される。

ボディ駆動制御装置３２は記録部３２１やマイクロコンピュータ３２２などの周辺部品から構成される。記録部３２１はＲＡＭなどの記録媒体であって、マイクロコンピュータ３２２が各種処理を実行する際に作業領域として利用する。マイクロコンピュータ３２２は、撮像素子３１からの読出処理や、記録媒体３３への画像データの記録処理、液晶表示素子駆動回路３４の制御、姿勢情報取得部３７からの姿勢情報の取得、操作部材３８からの入力受付、デフォーカス量の算出、マウント部４の電気接点部５を介したレンズ駆動制御装置２３との間の情報の送受信などの処理を実行する。

メモリーカード３３はカメラボディ３に脱着可能であり、画像データを記憶する可搬記憶媒体である。液晶表示素子駆動回路３４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）の液晶表示素子３５を駆動する。液晶表示素子３５には、撮像素子３１により撮像された撮像画像が表示される。ユーザは、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。

姿勢情報取得部３７は、撮像装置１の姿勢の変化に関する情報を取得するものであって、撮像角度変化検出部３７１と、撮像位置変化検出部３７２とを有する。撮像装置１の姿勢とは撮像装置１の撮像角度や撮像位置などを指す。

撮像角度変化検出部３７１は、ジャイロ等によって構成され、手振れなどによって発生する撮像装置１の回転移動を検出する。撮像角度変化検出部３７１が検出する回転の回転軸は、撮像素子３１の撮像面に対して平行であって、焦点検出画素対３１４を成す焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３が並ぶ方向（焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋの長手方向）に直交する。

撮像位置変化検出部３７２は、加速度センサ等によって構成され、手振れなどによって発生する撮像装置１の水平移動を検出する。撮像位置変化検出部３７２が検出する撮像装置１の水平移動は、焦点検出画素対３１４を成す焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３が並ぶ方向（焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋの長手方向）と平行の方向である。

操作部材３８は、レリーズスイッチ３８１や不図示の電源スイッチなどを含む。レリーズスイッチ３８１の操作は２段階あり、１段階目の操作が行われると位相差検出ＡＦが実行され、２段階目の操作が行われると撮像処理が実行される。ここで、レリーズスイッチ３８１の１段階目の操作は、たとえば半押しと呼称される操作である。

図４は、位相差検出ＡＦについて説明するための図である。図４（ａ）に示すグラフ４００およびグラフ４０１は、従来の撮像面位相差検出ＡＦ用の撮像素子の出力信号列を示す。従来の撮像面位相差検出ＡＦ用の撮像素子では、図４（ｂ）に示すように、焦点検出エリアの周辺には、複数の焦点検出画素３１２と複数の焦点検出画素３１３とが交互に一列に並べられた焦点検出画素列が配置される。図４（ａ）の横軸はそのような焦点検出画素列における画素位置を表し、縦軸は各焦点検出画素から出力された出力信号レベルを表す。なお、撮像素子に含まれる画素位置は離散的なものであるが、グラフ４００およびグラフ４０１は便宜上連続なグラフとして示している。

グラフ４００は、図４（ｂ）の焦点検出画素列に含まれる焦点検出画素３１２が出力した第１信号の信号列を表す。グラフ４０１は、図４（ｂ）の焦点検出画素列に含まれる焦点検出画素３１３が出力した第２信号の信号列を表す。従来の撮像装置では、第１信号の信号列と第２信号の信号列との間の相関度に基づいて位相差を算出する。そして、算出された位相差に基づいてデフォーカス量が算出される。

図４（ｂ）の撮像素子の撮像面において、焦点検出画素が配置された画素位置については、撮像処理において画像データの補間処理を行う。補間処理では、たとえば各焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３の周辺にある撮像画素３１１のカラー画像信号に基づいて、焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３が配置されている画素位置のカラー画像信号が作成される。

図５は、焦点検出画素対３１４から出力される信号の一例を示す図である。図５に示される第１信号５００は、ボディ駆動制御装置３２の読出処理により、焦点検出画素対３１４に含まれる焦点検出画素３１２から読み出された第１信号の一例である。図５に示される第２信号５０１は、ボディ駆動制御装置３２の読出処理により、焦点検出画素対３１４に含まれる焦点検出画素３１３から読み出された第２信号の一例である。焦点検出画素対３１４には、焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３が一対しか含まれないため、１回の読出処理ではグラフ４００やグラフ４０１などのような信号列とはならない。撮像装置１では、マイクロコンピュータ３２２が過去に読出処理により読み出された第１信号および第２信号に基づいて、第１信号の信号列と第２信号の信号列とを作成する。そして、マイクロコンピュータ３２２は、作成した第１信号の信号列と第２信号の信号列との位相差を算出し、その位相差に基づいてデフォーカス量を算出する。以降、マイクロコンピュータ３２２により作成された第１信号の信号列のことを第１仮想信号列と称し、マイクロコンピュータ３２２により作成された第２信号の信号列のことを第２仮想信号列と称する。

読出処理により読み出された第１信号および第２信号は、記録部３２１に記録される。記録部３２１には、所定フレームの期間分の第１信号と第２信号が記録される。所定フレームは、たとえば秒間６０フレームの撮像が行われる場合は、６０フレームとすればよい。第１仮想信号列は、姿勢情報取得部３７により取得される撮像装置１の姿勢の変化に関する情報に基づいて、記録部３２１に記録された第１信号を、他の画素位置のデータとして再配置することにより作成される。同様に第２信号列は、姿勢情報取得部３７により取得される撮像装置１の姿勢の変化に関する情報に基づいて、記録部３２１に記録された第２信号を他の画素位置のデータとして再配置することにより作成される。以降、姿勢情報取得部３７により取得される撮像装置１の姿勢の変化に関する情報のことを姿勢情報と称する。

図６は、撮像角度変化検出部３７１により検出される撮像装置１の姿勢の変化と、記録部３２１に記録されるデータについて説明するための図である。図６の撮像装置１ａはフレームｔ０における撮像装置１の姿勢を表し、撮像装置１ｂはフレームｔ０よりも後のフレームｔ１における撮像装置１の姿勢を表す。ユーザは、フレームｔ０からフレームｔ１にかけて、撮像装置１をθだけ回転させて撮像装置１ａの姿勢から撮像装置１ｂの姿勢へ変化させたものとする。このとき、記録部３２１には、フレームｔ１における第１信号Ｓ１＿ｔ１および第２信号Ｓ２＿ｔ１と、撮像装置１ｂの姿勢になったときに撮像角度変化検出部３７１により取得された姿勢情報（撮像角度の変化量θに関する情報）とが記録される。

図７は、撮像位置変化検出部３７２により検出される撮像装置１の姿勢の変化と、記録部３２１に記録されるデータについて説明するための図である。図７の撮像装置１ｂは、フレームｔ１における撮像装置１の姿勢を表し、撮像装置１ｃは、フレームｔ１よりも後のフレームｔ２における撮像装置１の姿勢を表す。ユーザは、フレームｔ１からフレームｔ２にかけて、撮像装置１をＬだけ右に水平移動させて撮像装置１ｂの姿勢から撮像装置１ｃの姿勢へ変化させたものとする。このとき、記録部３２１には、フレームｔ２における第１信号Ｓ１＿ｔ２および第２信号Ｓ２＿ｔ２と、撮像装置１ｃの姿勢になったときに撮像位置変化検出部３７２により取得された姿勢情報（撮像位置の変化量Ｌに関する情報）とが記録される。

図８は、第１仮想信号列および第２仮想信号列の作成方法について説明するための図である。図８には、フレームｔ２においてマイクロコンピュータ３２２が作成した第１仮想信号列８０１と第２仮想信号列８０２とが示されている。マイクロコンピュータ３２２は、フレームｔ２における第１信号Ｓ１＿ｔ２および第２信号Ｓ２＿ｔ２は、焦点検出画素対３１４の本来の画素位置に配置する。一方、フレームｔ１における第１信号Ｓ１＿ｔ１および第２信号Ｓ１＿ｔ２は、変化量Ｌに基づいた画素位置だけ左の画素位置に再配置される。このように記録部３２１に記録されている姿勢情報に基づいて仮想的な画素位置を算出し、その仮想的な画素位置に過去に撮像された第１信号および第２信号を再配置することを繰り返すことにより、第１仮想信号列８０１と第２仮想信号列８０２とを作成する。

図９は、画素位置の再配置により得た第１仮想信号列および第２仮想信号列を用いてデフォーカス量を算出する処理について説明するための図である。図９には、第１仮想信号列８００および第２仮想信号列８０１が例示されている。マイクロコンピュータ３２２は、第１仮想信号列８００のうち信号レベルが最大となる画素位置Ｐ１を算出し、第２仮想信号列８０１のうち信号レベルが最大となる画素位置Ｐ２を算出する。そして、マイクロコンピュータ３２２は、画素位置Ｐ１と画素位置Ｐ２との位相差に基づいて、光学系２１のデフォーカス量を算出する。以降、第１仮想信号列において、出力信号レベルが最大の画素位置のことを第１信号最大位置と称する。また、第２仮想信号列において、出力信号レベルが最大の画素位置のことを第２信号最大位置と称する。

図１０は、マイクロコンピュータ３２２が実行するデフォーカス量を算出する処理に関するフローチャートの一例である。図１０の処理は、撮像装置１の電源がオンになったときにマイクロコンピュータ３２２によって開始される。なお、図１０の開始直後は、レリーズスイッチ３８１は、ユーザにより操作されていないものとする。

ステップＳ１１０では、マイクロコンピュータ３２２は、撮像素子３１からの読出処理を実行し、各焦点検出エリアに対応する焦点検出画素対３１４に含まれる焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３から第１信号および第２信号を取得する。ステップＳ１２０では、マイクロコンピュータ３２２は、姿勢情報取得部３７から撮像装置１の姿勢の変化に関する情報を姿勢情報として取得する。

ステップＳ１３０では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１１０で取得した第１信号および第２信号と、ステップＳ１２０で取得した姿勢情報とともに記録部３２１へ記録する。

ステップＳ１４０では、マイクロコンピュータ３２２は、操作部材３８等を介して光学系２１の焦点調節状態を検出する指示が行われたか否かを判定する。たとえば、ユーザによりレリーズスイッチ３８１が半押し状態となったとき、マイクロコンピュータ３２２は、光学系２１の焦点調節状態を検出する指示が行われたと判定する。マイクロコンピュータ３２２は、焦点検出開始の指示が行われたと判定したとき図１０の処理をステップＳ１５０へ進め、焦点検出開始の指示が行われていないと判定したとき図１０の処理をステップＳ１１０へ進める。

ステップＳ１５０では、マイクロコンピュータ３２２は、次の図１１に示す処理を実行して、光学系２１のデフォーカス量を算出する。算出されたデフォーカス量は、ボディ駆動制御装置３２からレンズ駆動制御装置２３へ送信され、レンズ駆動制御装置２３によるフォーカシング用レンズ２１ｃのレンズ駆動量の算出に利用される。

図１１は、図１０のステップＳ１５０の詳細を示すフローチャートの一例である。ステップＳ１５１では、マイクロコンピュータ３２２は、記録部３２１に記録された複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録されている第１信号および第２信号とを記録部３２１から読み出す。

ステップＳ１５２では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１５１で読み出された複数の姿勢情報の各々に基づいて、当該姿勢情報とともに記録された第１信号の仮想的な画素位置を算出する。ステップＳ１５３では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１５１で読み出された複数の姿勢情報の各々に基づいて、当該姿勢情報とともに記録された第２信号の仮想的な画素位置を算出する。

ステップＳ１５４では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１５１で読み出された第１信号のうち出力信号レベルが最大の第１信号について、ステップＳ１５２で算出された仮想的な画素位置を第１信号最大位置として算出する。

ステップＳ１５５では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１５１で読み出された第２信号のうち出力信号レベルが最大の第２信号について、ステップＳ１５２で算出された仮想的な画素位置を第２信号最大位置として算出する。

ステップＳ１５６では、マイクロコンピュータ３２２は、ステップＳ１５４で算出された第１信号最大位置と、ステップＳ１５５で算出された第２信号最大位置とに基づいて位相差を算出し、その位相差に基づいてデフォーカス量を算出する。

以上で説明した第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
本発明の第１の実施の形態による撮像装置１は、撮像素子３１と、姿勢情報取得部３７と、記録部３２１とマイクロコンピュータ３２２とを有するボディ駆動制御装置３２とを備える。撮像素子３１は、交換レンズ２の光学系２１の予定結像面に配置されている。撮像素子３１の焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋに対応する位置には、第１焦点検出画素３１２と第２焦点検出画素３１３とから成る焦点検出画素対３１４が１対配置されている。姿勢情報取得部３７は、撮像角度の変化量や撮像位置の変化量などを検出し、撮像装置１の姿勢に関する姿勢情報を取得する。ボディ駆動制御装置３２では、第１焦点検出画素３１２から出力される第１信号と、第２焦点検出画素３１３から出力される第２信号とを、当該第１信号および当該第２信号に対応する一対の光束を受光したときに姿勢情報取得部３７により取得された姿勢情報とともに記録部３２１に記録し、マイクロコンピュータ３２２が記録部３２１に記憶された複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された第１信号および第２信号とに基づいて位相差を算出し、その位相差に基づいてデフォーカス量を算出する。このようにすることにより、一対の焦点検出画素であってもデフォーカス量を算出することができる。

―第２の実施の形態―
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態による撮像装置は、手振れ補正機構を備えるデジタルカメラである。第２の実施の形態による撮像装置は手振れ補正レンズを備えており、撮像装置の姿勢情報として手振れ補正レンズの位置情報を利用する。このようにすることにより、ユーザが撮像装置６を動かさなくても、手振れ補正レンズを駆動させることにより、デフォーカス量の算出が可能となる。

図１２は、本発明の第２の実施の形態による撮像装置の一構成例を示す。図１に示す撮像装置６はデジタルカメラであって、交換レンズ７とカメラボディ８から構成され、交換レンズ７はマウント部９によりカメラボディ８に装着される。

交換レンズ７はズーミング用レンズ７１ａ、レンズ７１ｂ、フォーカシング用レンズ７１ｃ、および手振れ補正レンズ７１ｄを含む光学系７１と、絞り２２と、レンズ駆動制御装置７３とを備えている。

レンズ駆動制御装置７３は、マイクロコンピュータとメモリなどの周辺部品から成り、フォーカシング用レンズ７１ｃおよび振れ補正レンズ７１ｄと絞り２２との駆動制御、絞り２２とズーミング用レンズ７１ａとフォーカシング用レンズ７１ｃと振れ補正レンズ７１ｄとの状態検出、ボディ駆動制御装置３２との情報の送受信などの処理を行う。

レンズ駆動制御装置７３は、ボディ駆動制御装置８２から受信したデフォーカス量に関する情報に基づいて、フォーカシング用レンズ２１ｃのレンズ駆動量を算出する。そして、このレンズ駆動量に基づいてフォーカシングレンズ２１０を不図示のモータ等の駆動源により合焦点へと駆動する。

姿勢情報取得部７４は、撮像装置６の姿勢の変化に関する情報を取得するものであって、手振れ検出部７４１と、振れ補正レンズ位置検出部７４２とを有する。撮像装置６の姿勢とは撮像装置６の手振れ補正レンズの位置などを指す。

手振れ補正レンズ７１ｄは、レンズ駆動制御装置７３により制御され、レンズ駆動制御装置７３および振れ補正レンズ位置検出部７４２によりその位置を検出される。第１の実施の形態では焦点調節状態を検出するために撮像装置１全体を動かさなくてはならなかったが、第２の実施の形態では手振れ補正レンズ７１ｄに対して所定の駆動制御を行うことにより焦点調節状態を検出することができる。

カメラボディ８は撮像素子３１、ボディ駆動制御装置８２、記録媒体３３、液晶表示素子駆動回路３４、液晶表示素子３５、接眼レンズ３６、操作部材３９などを備えている。第１の実施の形態と同じ構成については、その説明を省略する。

ボディ駆動制御装置８２は記録部８２１やマイクロコンピュータ８２２などの周辺部品から構成される。記録部８２１はメモリなどであって、マイクロコンピュータ８２２が各種処理を実行する際に作業領域として利用する。

マイクロコンピュータ８２２は、撮像素子３１からの読出処理や、記録媒体３３への画像データの記録処理、液晶表示素子駆動回路３４の制御、操作部材３８からの入力受付、デフォーカス量の算出、マウント部９の電気接点部１０を介したレンズ駆動制御装置７３との間の情報の送受信などの処理を実行する。

図１３は、第２の実施の形態による撮像装置６においてマイクロコンピュータ８２２が実行するデフォーカス量を算出する処理に関するフローチャートの一例である。図１３の処理は、撮像装置６の電源がオンになったときにマイクロコンピュータ８２２によって開始される。なお、図１３の開始直後は、レリーズスイッチ３８１は、ユーザにより操作されていないものとする。

ステップＳ２００では、マイクロコンピュータ８２２は、手振れ補正レンズ７１ｄをデフォーカス量の算出用に予め定められた所定位置に駆動するようにレンズ駆動制御装置７３へ指示する。

ステップＳ２１０は、図１０のステップＳ１１０と同様の処理である。ステップＳ２１０では、マイクロコンピュータ８２２は、撮像素子３１からの読出処理を実行し、各焦点検出エリアに対応する焦点検出画素対３１４に含まれる焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３から第１信号および第２信号を取得する。

ステップＳ２２０では、マイクロコンピュータ８２２は、レンズ駆動制御装置７３から振れ補正レンズ位置検出部７４２が取得した姿勢の変化に関する情報（手振れ補正レンズ７１ｄの位置情報）を姿勢情報として取得する。

ステップＳ２３０では、マイクロコンピュータ８２２は、ステップＳ２１０で取得した第１信号および第２信号と、ステップＳ２２０で取得した姿勢情報とともに記録部３２１へ記録する。

ステップＳ２４０では、マイクロコンピュータ８２２は、操作部材３８等を介して光学系２１の焦点調節状態を検出する指示が行われたか否かを判定する。たとえば、ユーザによりレリーズスイッチ３８１が半押し状態となったとき、マイクロコンピュータ８２２は、光学系２１の焦点調節状態を検出する指示が行われたと判定する。マイクロコンピュータ８２２は、焦点検出開始の指示が行われたと判定したとき図１３の処理をステップＳ２５０へ進め、焦点検出開始の指示が行われていないと判定したとき図１３の処理をステップＳ２００へ進める。

ステップＳ２５０では、マイクロコンピュータ８２２は、図１１と同様の処理を実行して、光学系２１のデフォーカス量を算出する。算出されたデフォーカス量は、ボディ駆動制御装置８２からレンズ駆動制御装置７３へ送信され、レンズ駆動制御装置７３によるフォーカシング用レンズ７１ｃのレンズ駆動量の算出に利用される。

以上で説明した第２の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
本発明の第２の実施の形態による撮像装置６は、撮像素子３１と、姿勢情報取得部７４と、記録部８２１とマイクロコンピュータ８２２とを有するボディ駆動制御装置８２とを備える。撮像素子３１は、交換レンズ７の光学系７１の予定結像面に配置されている。撮像素子３１の焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋに対応する位置には、第１焦点検出画素３１２と第２焦点検出画素３１３とから成る焦点検出画素対３１４が１対配置されている。姿勢情報取得部７４は、振れ補正レンズ位置検出部７４２を備え、振れ補正レンズ７１ｄの位置を検出し、撮像装置６の姿勢に関する姿勢情報を取得する。ボディ駆動制御装置８２では、第１焦点検出画素３１２から出力される第１信号と、第２焦点検出画素３１３から出力される第２信号とを、当該第１信号および当該第２信号に対応する一対の光束を受光したときに振れ補正レンズ位置検出部７４２により取得された姿勢情報とともに記録部８２１に記録し、マイクロコンピュータ８２２が記録部８２１に記憶された複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された第１信号および第２信号とに基づいて位相差を算出し、その位相差に基づいてデフォーカス量を算出する。このようにすることにより、一対の焦点検出画素であってもデフォーカス量を算出することができる。

以上で説明した各実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
〔１〕上記の各実施の形態では、焦点検出画素対３１４は、焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３をそれぞれ一つ有するものとした。しかし、焦点検出画素対３１４に含める焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３の数は、一対だけに限定しない。すなわち、画像データの補間処理を行わなくとも所定以上の画質を保持できる範囲であれば、焦点検出画素対３１４に複数対の焦点検出画素対３１２および３１３を有してもよい。また、焦点検出画素対３１４を構成する焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３は、焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋの長手方向に隣接した状態で配置されるものとしたが、短手方向に隣接した状態で配置してもよく、長手方向および短手方向の双方に隣接した状態で配置してもよい（図１４）。図１４は、焦点検出画素３１２および３１３と、それらの光電変換部１２および１３を９０度回転させた位置に配置した焦点検出画素３１５および３１６とが一つの焦点検出エリアに対応する焦点検出画素として配置されている。このように９０度回転させた位置に配置した焦点検出画素対をさらに組み合わせることにより上下左右の姿勢の変化によっても焦点調節状態の検出を行うことができるようになる。また、焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋの長手方向と短手方向とが入れ替わった場合、該焦点検出エリアに対応させる一対の焦点検出画素対は、焦点検出画素３１５と焦点検出画素３１６とによって構成することが望ましい。複数の形状の焦点検出エリアが撮像面上にある場合は、焦点検出画素３１２および３１３からなる焦点検出画素対３１４や、焦点検出画素３１５および３１６からなる焦点検出画素対などを適宜用いる。さらに、撮像素子３１は、各焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋに対して一対の焦点検出画素対３１４を有することにしたが、複数対の焦点検出画素対３１４を有することにしてもよい。

〔２〕上記の各実施の形態では、姿勢情報と第１信号および第２信号とは、記録部３２１へ記録することにしたが、他の記録媒体へ記録してもよい。たとえば、メモリ−カード３３へ記録することにしてもよい。

〔３〕焦点検出エリア３１０ａ〜３１０ｋ周辺の撮像画素の撮像信号をさらに記録部３２１へ記憶し、記録部３２１に記録された姿勢情報と撮像信号とに基づいて、焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３上の画像データを補間することにしてもよい。

〔４〕デフォーカス量の算出を行うための位相差の算出において、第１信号の信号列のうち出力信号レベルが最大となる画素位置と、第２信号の信号列のうち出力信号レベルが最大となる画素位置とを算出し、その画素位置の差に基づいて位相差を算出した。しかし、位相差の算出方法は上記の方法だけに限定しない。たとえば、第１信号の信号列の画素位置をシフトさせながら、各画素位置の第１信号の出力信号レベルと第２信号の出力信号レベルの差の絶対値の総和を算出し、その総和が最小となるシフト量を位相差とすることにしてもよい。

〔５〕焦点検出画素対３１４に含まれる焦点検出画素３１２と焦点検出画素３１３との基線長は、任意に設定できる。すなわち、一対の焦点検出画素にそれぞれ含まれる光電変換部間の距離（基線長）が長い大デフォーカス用の焦点検出画素対を焦点検出画素対３１４として利用してもよいし、基線長が短い小デフォーカス用の焦点検出画素対を焦点検出画素対３１４として利用してもよい。また、各焦点検出エリアごとに焦点検出画素３１２および焦点検出画素３１３からなる一対の焦点検出画素対３１４を対応させたが、各焦点検出エリアに対して光電変換部１２および光電変換部１３の両方を含む焦点検出画素を一つ対応させてもよい。

〔６〕第１の実施の形態において、姿勢情報取得部３７は、ジャイロや加速度センサだけに限定しない。たとえば、撮像素子３１により撮像された撮像画像の変化を画像処理によって抽出し、その撮像画像の変化に基づいて撮像装置の姿勢の変化を抽出してもよい。

〔７〕第１の実施の形態において、撮像装置１が三脚に固定されるなどして、撮像装置１の姿勢が変化しない場合は、コントラスト検出ＡＦにより光学系２１の焦点検出を行ってもよい。また、撮像装置１の姿勢の変化量が不足しているときは、ユーザに撮像装置１の姿勢を変化させるよう報知してもよい。

以上で説明した実施の形態や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。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。

１，６撮像装置
２，７交換レンズ
３，８カメラボディ
２１，７１光学系
３１撮像素子
３２，８２ボディ駆動制御装置
３７，７４姿勢情報取得部
３２１，８２１記録部
３２２，８２２マイクロコンピュータ

Claims

撮像光学系の像面に配置され、前記撮像光学系の一対の瞳部分を通過した一対の光束のうち一方の光束を受光する第１焦点検出画素と他方の光束を受光する第２焦点検出画素とから成る１対の焦点検出画素対を、焦点検出エリアに対応する位置に有する撮像素子と、
撮像装置の姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢情報取得手段と、
前記第１焦点検出画素から出力される第１信号と、前記第２焦点検出画素から出力される第２信号とを、前記第１信号および前記第２信号に対応する前記一対の光束を受光したときに前記姿勢情報取得手段により取得された前記姿勢情報とともに記録する記録手段と、
前記記録手段に記憶された複数の前記姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された前記第１信号および前記第２信号とに基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記デフォーカス量算出手段は、
前記複数の姿勢情報と、当該複数の姿勢情報とともに記録された前記第１信号および前記第２信号とを前記記録手段から読み出す読出手段と、
前記読出手段により読み出された複数の姿勢情報の各々に基づいて、当該姿勢情報とともに記録された前記第１信号の仮想的な画素位置を算出する第１受光画素位置算出手段と、
前記読出手段により読み出された複数の姿勢情報の各々に基づいて、当該姿勢情報とともに記録された前記第２信号の仮想的な画素位置を算出する第２受光画素位置算出手段と、
前記読出手段により読み出された複数の前記第１信号のうち出力信号レベルが最大の第１信号について、前記第１受光画素位置算出手段により算出された仮想的な画素位置を第１信号最大位置として算出する第１信号最大位置算出手段と、
前記読出手段により読み出された複数の前記第２信号のうち出力信号レベルが最大の第２信号について、前記第２受光画素位置算出手段により算出された仮想的な画素位置を第２信号最大位置として算出する第２信号最大位置算出手段と、
を備え、
前記第１信号最大位置算出手段により算出された前記第１信号最大位置と前記第２信号最大位置により算出された前記第２信号最大位置との位相差に基づいて、デフォーカス量を算出することを特徴とする撮像装置。
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記撮像光学系は、振れ補正光学系を有し、
前記振れ補正光学系の位置を調節する振れ補正光学系位置調節手段をさらに備え、
前記姿勢情報取得手段は、前記振れ補正レンズの位置を取得することを特徴とする撮像装置。
請求項１または２に記載の撮像装置において、
撮像角度および撮像位置のいずれか少なくとも一つを検出する姿勢検出手段をさらに備え、
前記姿勢情報取得手段は、前記姿勢検出手段が検出した前記撮像角度および前記撮像位置のいずれか少なくとも一つに関する情報を、前記姿勢情報として取得することを特徴とする撮像装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出画素対を成す前記第１焦点検出画素と前記第２焦点検出画素とは、所定の基線長を有することを特徴とする撮像装置。