JP2014085406A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象被写体が異なることによるぼけ状態と、被写界深度が異なることによるぼけ状態とを適切に確認し得る撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、開口絞り１２と、撮像光学系１１の像面に配置され、複数の焦点検出エリアに対応する位置に焦点検出画素を有する撮像素子１３と、複数の焦点検出エリアから所定の焦点検出エリアを選択する選択部１７と、選択された焦点検出エリアに対応する焦点検出画素から出力される信号に基づいて焦点調節状態を検出する焦点検出部１７と、検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行う制御部１７と、撮像素子１３の焦点検出画素以外の撮像画素から所定の周期で出力される信号に基づいて、画像を表示装置１５に逐次表示させる画像処理部１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

ライブビュー表示と呼ばれ、所定の周期で撮像した画像を表示部に逐次表示させる機能が知られている（特許文献１参照）。例えば、ユーザーが絞り値を変更した場合は、変更後の被写界深度をライブビュー表示画像から確認できる。

また、撮像光学系の一対の瞳部分を通過した一対の光束による像のずれ量に基づいて、撮像光学系の焦点調節状態を検出する瞳分割位相差検出方式による自動焦点調節（ＡＦ）を行う撮像装置において、撮像光学系に設けられた絞り口径に応じて上記一対の像のずれ量を検出する領域（ＡＦエリア）を制限する撮像装置が知られている（特許文献２参照）。絞り値が所定値を超える場合に、撮像面において撮像光学系の光軸から離れて位置するＡＦエリアが使用されなくなる。

特許第４７５０６１６号公報 特開２０１２−１３３１５１号公報

特許文献１では、ライブビュー表示中は自動焦点調節（ＡＦ）を行えないため、被写体がカメラに近づいたり離れたりすると、絞り口径を変えなくても被写体像のぼけ状態が変わってしまうという問題がある。

本発明による撮像装置は、撮像光学系を通過する被写体光束を制限する開口絞りと、撮像光学系の像面に配置され、複数の焦点検出エリアに対応する位置に焦点検出画素を有する撮像素子と、複数の焦点検出エリアから所定の焦点検出エリアを選択する選択部と、選択部で選択された焦点検出エリアに対応する焦点検出画素から出力される信号に基づいて、撮像光学系の焦点調節状態を位相差検出方式により検出する焦点検出部と、焦点検出部で検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行う制御部と、撮像素子の焦点検出画素以外の撮像画素から所定の周期で出力される信号に基づいて、画像を表示装置に逐次表示させる表示制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明による撮像装置では、被写体距離が変化したことによるライブビュー表示中の像ぼけを抑えることができる。

本発明の一実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示するブロック図である。 撮像面内に設定されたＡＦエリアの一例を示す図である。 制限後の採用可能なＡＦエリアを例示する図である。 制限後の採用可能なＡＦエリアを例示する図である。 制限後の採用可能なＡＦエリアを例示する図である。 ライブビューモードにおいてＣＰＵが実行する処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。本実施形態のデジタルカメラは、絞り優先モードでライブビュー表示を行わせることにより、ユーザーがライブビュー画像で被写界深度を確認する。ライブビュー表示中は、ＡＦ動作を繰り返し行う。

図１は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ１の構成を例示するブロック図である。図１においてデジタルカメラ１は、撮像光学系１１と、絞り１２と、撮像素子１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、絞り駆動部１６と、ＣＰＵ１７と、ＲＡＭ１８と、フラッシュメモリ１９と、記録／再生部２０と、操作部材２１とを備える。

撮像光学系１１は、撮像素子１３の撮像面に被写体像を結像させる。撮像光学系１１は、フォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成される。絞り１２は、撮像素子１３に入射する被写体光束の量を調節する。絞り１２の開口径は、絞り駆動部１６によって駆動制御される。絞り駆動部１６に対する駆動指示は、後述するコマンドダイヤルからの操作信号に基づいてＣＰＵ１７が行う。

撮像素子１３は、ＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１３は、撮像面上に結像された被写体像を撮像画素で光電変換し、画像信号を出力する。撮像素子１３は、ＣＰＵ１７によって設定されたＩＳＯ感度とシャッター速度により、撮像条件が制御される。

画像処理部１４は、撮像素子１３から読み出され、図示しないＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換された画像信号に対して所定の画像処理を行う。画像処理部１４はさらに、画像処理後の画像データに基づく再生画像を表示部１５に表示させるためのリサイズ処理などを行う。

表示部１５は、ライブビュー画像や撮影画像、操作メニュー画面などを表示する。ＣＰＵ１７は、ＲＡＭ１８を作業領域として制御プログラムを実行し、デジタルカメラ１の各部に対する種々の制御を行う。ＣＰＵ１７はさらに、画像信号から被写体の明るさを検出し、検出結果に基づいてＡＰＥＸ演算により露出値を求め、上記ＩＳＯ感度や絞り値、シャッター速度を算出する。また、画像データを格納した所定形式の画像ファイルを生成したり、圧縮処理を行ったりする。フラッシュメモリ１９は、ＣＰＵ１７が実行するプログラムやデータを格納する。

記録／再生部２０は、ＣＰＵ１７からの指示に基づいて画像ファイルを記録媒体３０に記録したり、記録媒体３０に記録されている画像ファイルを読出したりする。記録媒体３０は、例えば、図示しないカードスロットに着脱自在に取り付けられるメモリカードによって構成される。

操作部材２１は、電源スイッチ、シャッターボタン、モードダイヤル、およびコマンドダイヤルなどを含み、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１７へ送出する。モードダイヤルは、ライブビュー画像を表示部１５に逐次表示させながら撮影処理を行うライブビューモードと、画像ファイルに基づく再生画像を表示部１５に表示させる再生処理モードなどを設定するためのダイヤルである。コマンドダイヤルは、絞り値やシャッター速度を設定するためのダイヤルである。ライブビューモードでは、コマンドダイヤルを用いて設定された絞り値やシャッター速度による画像効果が、ライブビュー画像にも反映され、表示部１５に逐次表示される。

＜像面位相差検出方式＞
撮像素子１３は、撮像面の一部に像面位相差検出方式のＡＦ処理のための焦点検出用画素を有する。焦点検出用画素は、撮影画面内にあらかじめ設定されたＡＦエリア（焦点検出領域）に対応する撮像素子１３の撮像面上の位置に配置される。

図２は、撮像面内に設定されたＡＦエリアの一例を示す図である。図２において、撮像面２００の略全域にわたり、３５個（水平方向に５個×垂直方向に７個）のＡＦエリア２０１が設定されている。本実施形態のＣＰＵ１７は、３５個のＡＦエリア２０１のそれぞれで焦点調節状態を検出し得る。そして、３５個のＡＦエリア２０１のうち所定のＡＦエリアをフォーカシングレンズの駆動量の算出用に採用する。

採用するＡＦエリア２０１を選ぶ方式は、ＣＰＵ１７が自動的に選ぶ（例えば、デジタルカメラ１に最も近い被写体に対応するＡＦエリアを選ぶ）方式と、操作部材２１からの操作信号が示すＡＦエリアを選ぶ方式とが切替え可能に構成されている。

撮像素子１３のＡＦエリアに対応する位置には、フォーカス検出用の画素（焦点検出用画素と呼ぶ）が形成されている。フォーカス検出用画素は、特開２００７−３１７９５１号公報に記載されているものと同様のものである。ＣＰＵ１７は、フォーカス検出用画素からの出力信号を用いて位相差検出演算を行うことにより、撮像光学系１１による焦点調節状態（具体的にはデフォーカス量）を検出する。この位相差検出演算は、上記特開２００７−３１７９５１号公報の記載事項と同様であるため、説明を省略する。

＜ＡＦエリアの制限＞
ＣＰＵ１７は、ライブビュー表示中に行うＡＦ処理において、絞り値に対する複数の所定値が段階的に設けられ、その所定値に応じて焦点調節状態を検出するＡＦエリア２０１の使用を以下のように制限する。例えば、絞り値がＦ５．６より開放側の場合、ＣＰＵ１７は上記３５個全てのＡＦエリア２０１（図２）を採用可能とし、このうち所定のＡＦエリアをフォーカシングレンズの駆動量の算出用に採用する。

絞り値がＦ５．６からＦ８の場合、ＣＰＵ１７は像高が第１所定値以内となる１５個のＡＦエリア２０１（図３）を採用可能とし、このうち所定のＡＦエリアをフォーカシングレンズの駆動量の算出用に採用する。図３によれば、撮像面２００の中央寄りの１５個（水平方向に３個×垂直方向に５個）のＡＦエリア２０１が採用可能に設定される。

絞り値がＦ８からＦ１６の場合、ＣＰＵ１７は像高が第２所定値（第２所定値＜第１所定値）以内となる５個のＡＦエリア２０１（図４）を採用可能とし、このうち所定のＡＦエリアをフォーカシングレンズの駆動量の算出用に採用する。図４によれば、撮像面２００の中央寄りの５個（中央と上下左右各１個の計５個）のＡＦエリア２０１が採用可能に設定される。

絞り値がＦ１６より絞り込み側である場合、ＣＰＵ１７は像高が第３所定値（第３所定値＜第２所定値）以内となる１個のＡＦエリア２０１（図５）をフォーカシングレンズの駆動量の算出用に採用する。図５によれば、撮像面２００の中央の１個のＡＦエリア２０１が採用される。

＜フローチャートの説明＞
本実施形態のデジタルカメラ１は、ライブビューモードにおいて絞り値が変更された際のＡＦ処理に特徴を有するので、以降の説明はこの点を中心に行う。図６は、ライブビューモードにおいてＣＰＵ１７が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。ＣＰＵ１７は、電源スイッチがオン操作され、モードダイヤルによってライブビューモードが設定された場合に図６による処理を起動させる。

図６のステップＳ１１において、ＣＰＵ１７はライブビュー画像の表示を開始させてステップＳ１２へ進む。これにより、撮像素子１３によって所定のフレームレートで撮像されたライブビュー画像が、表示部１５に逐次表示される。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ１７は、ライブビュー画像の信号に基づいて測光処理を行い、被写体の明るさを測定してステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、ＣＰＵ１７は、設定されている絞り値、および上記被写体の明るさ（以後、「輝度情報」とする）を用いてライブビュー用のＡＰＥＸ演算により露出値を求め、ＩＳＯ感度およびシャッター速度を制御してステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１７は、撮影指示が行われたか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、シャッターボタンが全押し操作された場合にステップＳ１４を肯定判定してステップＳ１４Ｂへ進み、シャッターボタンが全押し操作されない場合には、ステップＳ１４を否定判定してステップＳ２１へ進む。ステップＳ１４Ｂにおいて、ＣＰＵ１７は、合焦駆動済みか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、合焦駆動済みの場合にステップＳ１４Ｂを肯定判定してステップＳ１５へ進み、合焦駆動済みでない場合にはステップＳ１４Ｂを否定判定してステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１５において、ＣＰＵ１７は、前回の合焦駆動時よりも絞り値が大きいか否かを判定する。 ＣＰＵ１７は、前回の合焦駆動時よりも絞り値が大きい場合にステップＳ１５を肯定判定してステップＳ１６へ進み、前回の合焦駆動時よりも絞り値が小さい場合にステップＳ１５を否定判定してステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１７は、上述したように絞り値に応じてＡＦエリア２０１を制限してステップＳ１８へ進む。ステップＳ１７において、ＣＰＵ１７は、上述したＡＦエリア２０１の制限を解除してステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８において、ＣＰＵ１７は、採用したＡＦエリア２０１で検出されたデフォーカス量に基づいて演算したレンズ位置へフォーカシングレンズを駆動させて（合焦駆動）、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９において、ＣＰＵ１７は、設定されている絞り値、および直近の輝度情報を用いて撮影用のＡＰＥＸ演算により露出値を求め、ＩＳＯ感度およびシャッター速度を制御して撮影処理を行い、ステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ１７は、終了操作が行われたか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、例えばライブビューモードが解除され再生処理モードへ切替え操作が行われた場合に、ステップＳ２０を肯定判定して図６による処理を終了する。ＣＰＵ１７は、ライブビューモードが継続される場合には、ステップＳ２０を否定判定してステップＳ１２へ戻る。ステップＳ１２へ戻る場合は上述した処理を繰り返す。

上述したステップＳ１４を否定判定して進むステップＳ２１において、ＣＰＵ１７は、合焦駆動済みか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、合焦駆動済み（すなわち、ＡＦ処理済み）の場合にステップＳ２１を肯定判定してステップＳ２６へ進み、未だＡＦ処理を行っていない場合はステップＳ２１を否定判定してステップＳ２３へ進む。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ１７は、上述したように絞り値に応じてＡＦエリア２０１を制限してステップＳ２５へ進む。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ１７は、採用したＡＦエリア２０１で検出されるデフォーカス量に基づいて演算したレンズ位置へフォーカシングレンズを駆動させて（合焦駆動）、ステップＳ２０へ進む。

上述したステップＳ２１を肯定判定して進むステップＳ２６において、ＣＰＵ１７は、設定されている絞り値が前回の合焦駆動時の絞り値と異なるか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、絞り値が異なる場合にステップＳ２６を肯定判定してステップＳ２７へ進み、同じ絞り値である場合には、ステップＳ２６を否定判定してステップＳ２０へ進む。本実施形態のデジタルカメラ１は、ＡＦ処理後の絞り値が合焦駆動時と同じ場合は再度のＡＦ処理をしない。

ステップＳ２７において、ＣＰＵ１７は、絞り値が所定値（例えばＦ５．６）より小さいか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、絞り値がＦ５．６より小さい（Ｆ５．６を含む）場合にステップＳ２７を肯定判定してステップＳ２８へ進み、絞り値がＦ５．６より大きい場合にステップＳ２７を否定判定してステップＳ２０へ進む。本実施形態のデジタルカメラ１は、ＡＦ処理後の絞り値が所定値より大きい場合は再度のＡＦ処理をしない。ステップＳ２８において、ＣＰＵ１７は、上述したＡＦエリア２０１の制限を解除してステップＳ２５へ進む。本実施形態のデジタルカメラ１は、ＡＦ処理後の絞り値が開放側へ変更になった場合にＡＦエリアの制限を外して再度ＡＦ処理を行う。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）デジタルカメラ１は、撮像光学系１１を通過する被写体光束を制限する開口絞り１２と、撮像光学系１１の像面に配置され、複数のＡＦエリア２０１に対応する位置に焦点検出画素を有する撮像素子１３と、複数のＡＦエリア２０１から所定のＡＦエリアを選択するＣＰＵ１７と、ＣＰＵ１７で選択されたＡＦエリアに対応する焦点検出画素から出力される信号に基づいて、撮像光学系１１の焦点調節状態を位相差検出方式により検出するＣＰＵ１７と、ＣＰＵ１７で検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行うＣＰＵ１７と、撮像素子１３の焦点検出画素以外の撮像画素から所定の周期で出力される信号に基づいて、画像を表示部１５に逐次表示させる画像処理部１４と、を備える。これにより、ライブビュー表示時に被写体がカメラに近づいたり、遠ざかったりすることによる像ぼけを抑えられる。

（２）上記（１）のデジタルカメラ１において、ＣＰＵ１７はさらに、開口絞り１２の絞り値に応じてＣＰＵ１７によるＡＦエリア２０１の選択範囲を制限するとともに、制限後にＣＰＵ１７で検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行う。これにより、特許文献２に開示されているような焦点調節状態の検出精度の低下（絞り値が所定値を超える場合に、撮像面において撮像光学系の光軸から離れた位置で検出される一対の光束による像のずれ量の検出精度が低下すること）に起因する影響を避けられる。

（３）上記（２）のデジタルカメラ１において、ＣＰＵ１７はさらに、合焦制御を行った後に開口絞り１２が上記絞り値より開放側へ変更された場合、ＣＰＵ１７によるＡＦエリア２０１の選択範囲を制限しない状態でＣＰＵ１７によって検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を再度行う。これにより、ＡＦ後の絞りが開放側へ変更された場合はＡＦエリアの制限を解除して再度ＡＦを行うので、被写界深度が浅くなる状態では、対象被写体にピント合わせをし直して適切に被写界深度を確認し得る。

（４）上記（２）または（３）のデジタルカメラ１において、ＣＰＵ１７はさらに、合焦制御を行った後に開口絞り１２が開放側へ変更されない場合、合焦制御を再度行うことを禁止する。これにより、被写界深度が変わらない状態や、被写界深度が深くなる状態では、対象被写体に対するピントを変えずに被写界深度を適切に確認し得る。

（５）上記（２）〜（４）のデジタルカメラ１において、ＣＰＵ１７は、開口絞り１２が絞り込まれるほどＣＰＵ１７による焦点検出エリア２０１の選択範囲を狭くするように、撮像面２００の中央を中心に段階的に選択範囲を狭くする。これにより、絞り１２の開口径が小さくなる場合のデフォーカス量の精度低下を抑えることができる。

（変形例１）
上述した合焦駆動（ステップＳ１８、ステップＳ２５）において、デフォーカス量演算に用いる一対の像について像ずれ検出に必要なコントラストが得られない場合や、一対の像に相関を検出できない場合には、演算されるデフォーカス量の信頼度が低くなる。このような場合には、合焦駆動をせずにフォーカシングレンズの位置を維持させてもよい。変形例１のＣＰＵ１７は、所定のコントラストまたは所定の相関が得られない場合には、フローチャートのステップＳ１８、ステップＳ２５をスキップする。変形例１によれば、無駄なフォーカシングレンズの駆動を避けることができる。

（変形例２）
変形例１に加えて、絞り１２が絞り込まれている場合（例えば、絞り値がＦ１１より大きい）には、変形例１におけるコントラストの判定閾値、または相関の判定閾値を下げてもよい。

（変形例３）
像面位相差検出方式によるＡＦ処理に代えて、コントラスト検出方式によるＡＦ処理を行うようにしてもよい。コントラスト検出方式によるＡＦ処理は、フォーカシングレンズを移動しながらライブビュー画像から得られるコントラストの変化を求め、ライブビュー画像のコントラストを最大とするレンズ位置を合焦位置とするものである。変形例３のＣＰＵ１７は、演算されるデフォーカス量の信頼度が低くなると、像面位相差検出方式によるＡＦ処理に代えて、コントラスト検出方式によるＡＦ処理を行う。そして、絞り１２が絞り込まれている場合（例えば、絞り値がＦ１１より大きい）には、ＣＰＵ１７は、コントラスト検出方式によるＡＦ処理でコントラストの最大値を判定する判定閾値を通常時の判定閾値より低くする。

（変形例４）
絞り１２が絞り込まれている場合（例えば、絞り値がＦ１１より大きい）であって、かつ絞り１２の絞り値が所定時間変更されない場合において、像面位相差検出方式によるＡＦ処理に代えてコントラスト検出方式によるＡＦ処理を行うように構成してもよい。また、絞り１２が絞り込まれている場合（例えば、絞り値がＦ１１より大きい）であって、かつ絞り１２の絞り値が所定時間変更されない場合で、かつ演算されるデフォーカス量の信頼度が低い場合において、像面位相差検出方式によるＡＦ処理に代えてコントラスト検出方式によるＡＦ処理を行うように構成してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

１…デジタルカメラ
１１…撮像光学系
１２…絞り
１３…撮像素子
１４…画像処理部
１５…表示部
１６…絞り駆動部
１７…ＣＰＵ
２０１…ＡＦエリア

Claims (5)

1. 撮像光学系を通過する被写体光束を制限する開口絞りと、
   前記撮像光学系の像面に配置され、複数の焦点検出エリアに対応する位置に焦点検出画素を有する撮像素子と、
   前記複数の焦点検出エリアから所定の焦点検出エリアを選択する選択部と、
   前記選択部で選択された焦点検出エリアに対応する焦点検出画素から出力される信号に基づいて、前記撮像光学系の焦点調節状態を位相差検出方式により検出する焦点検出部と、
   前記焦点検出部で検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行う制御部と、
   前記撮像素子の前記焦点検出画素以外の撮像画素から所定の周期で出力される信号に基づいて、画像を表示装置に逐次表示させる表示制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記制御部はさらに、前記開口絞りの所定値に応じて前記選択部による前記焦点検出エリアの選択範囲を制限するとともに、前記制限後に前記焦点検出部で検出された焦点調節状態に基づいて合焦制御を行うことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記制御部はさらに、前記合焦制御を行った後に前記開口絞りが前記所定値より開放側へ変更された場合、前記選択部による前記焦点検出エリアの選択範囲を制限しない状態で前記焦点検出部によって検出された焦点調節状態に基づいて前記合焦制御を再度行うことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御部はさらに、前記合焦制御を行った後に前記開口絞りが前記所定値より開放側へ変更されない場合、前記合焦制御を再度行うことを禁止することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記開口絞りが絞り込まれるほど前記選択部による前記焦点検出エリアの選択範囲を狭くするように、撮像面の中央を中心に段階的に選択範囲を狭くすることを特徴とする撮像装置。
   

Images