JP2015102670A - 焦点検出装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な焦点検出ができる焦点検出装置及び撮像装置を提供する。
【解決手段】焦点検出装置は、複数の焦点検出領域を有する焦点検出用センサと、複数の焦点検出領域で生成された電気信号を対応するメモリ領域に蓄積するメモリと、複数の焦点検出領域における電荷の蓄積時間及びゲインを制御するセンサ制御手段と、複数の焦点検出領域で生成された電気信号をメモリ領域に蓄積させる第１蓄積制御手段と、所定の焦点検出領域で生成された電気信号をメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる第２蓄積制御手段と、複数の焦点検出領域における蓄積時間と１フレーム期間とから算出される残り蓄積時間に基づき、追加蓄積又は再蓄積すべき焦点検出領域を特定し、当該焦点検出領域で検出された電荷を第２蓄積制御手段によりメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる蓄積実行制御手段と、１フレーム期間毎にメモリ領域に蓄積された電気信号を出力する出力手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出装置及び撮像装置に関する。

従来、夜景状況下で点光源等がある場合において、有害光による影響を除去するため、ラインセンサの蓄積時間を延長、又は補助光を照射しながら再度蓄積する焦点検出装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−１７１６８５号公報

特許文献１に記載された焦点検出装置では、１対のラインセンサが複数の焦点検出領域毎に配置されているため、点光源等が存在していない焦点検出領域の蓄積時間を延長することにより、焦点検出に及ぼす有害光の影響を小さくすることができる。

これに対し、１対のラインセンサ上に複数の焦点検出領域を設定し、これらの焦点検出領域の各々を測距領域とした焦点検出装置がある。この焦点検出装置では、複数の焦点検出領域での蓄積制御がラインセンサ毎に共通に行われる。これによれば、点光源等が存在していない焦点検出領域について、個別に蓄積時間を延長する等の制御を行うことはできない。そのため、点光源等の有害光による影響を抑制して、適切な焦点検出を行うことが難くなる。

本発明の目的は、適切な焦点検出を行うことができる焦点検出装置及び撮像装置を提供することにある。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、撮像領域に複数の焦点検出領域を含む焦点検出範囲が複数列配置され、各列の前記焦点検出範囲に含まれる前記複数の焦点検出領域において、受光量に応じた電気信号を生成する焦点検出用センサと、前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、当該複数の焦点検出領域毎に割り当てられたメモリ領域に蓄積するメモリと、前記複数の焦点検出領域で生成される電気信号の蓄積時間及びゲインを制御するセンサ制御手段と、前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積させる第１蓄積制御手段と、前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号のうち、所定の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる第２蓄積制御手段と、各列の前記複数の焦点検出領域に設定された蓄積時間と１フレーム期間とから算出される残り蓄積時間に基づいて、追加蓄積又は再蓄積すべき前記焦点検出領域を特定し、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる蓄積実行制御手段と、１フレーム期間毎に、前記メモリの前記メモリ領域に蓄積された電気信号を信号データとして出力する出力手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記蓄積実行制御手段は、電荷が飽和している前記焦点検出領域が存在する場合には、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に再蓄積させることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記蓄積実行制御手段は、信号値が所定値を下回る前記焦点検出領域が存在する場合には、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積させることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置において、前記蓄積実行制御手段は、信号値が飽和している前記焦点検出領域及び信号値が所定値を下回る前記焦点検出領域が共に存在する場合には、該当する焦点検出領域の数に基づいて、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、前記蓄積実行制御手段は、前記メモリの前記メモリ領域に蓄積された電気信号に対して、追加蓄積を実行する条件を満たす前記焦点検出範囲が存在する場合には、前記第１蓄積制御手段により前記焦点検出範囲に含まれる前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積させる初回蓄積を実行させた後、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積された電気信号に対して、追加蓄積を実行させることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の焦点検出装置において、前記センサ制御手段は、前記第１蓄積制御手段による初回蓄積のゲインに対して、前記第２蓄積制御手段による追加蓄積のゲインを異ならせることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、適切な焦点検出を行うことができる焦点検出装置及び撮像装置を提供することができる。

第１実施形態におけるカメラ１の概略構成図である。 位相差ＡＦ検出部１５の機能的な構成を示すブロック図である。 焦点検出用センサ１５１における位相差ＡＦ検出領域１００の構成を示す概念図である。 各列のＡＦエリアに対応して配置されたラインセンサＳ１〜Ｓ７を示す概念図である。 ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１の機能的な構成を示すブロック図である。 制御装置３０においてカメラ１のＡＦ動作を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。 ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦセンサ制御の処理手順を示すフローチャートである。 ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦセンサ制御の処理手順を示すフローチャートである。 ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦセンサ制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る焦点検出装置及び撮像装置の実施形態について説明する。ここでは、本発明に係る焦点検出装置を、撮像装置としてのカメラ１に適用した実施形態について説明する。

まず、本実施形態のカメラ１について説明する。図１は、本実施形態におけるカメラ１の概略構成図である。

図１に示すように、カメラ１は、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０に着脱可能に構成された撮像レンズ２０と、を備える。本実施形態のカメラ１は、いわゆるデジタル一眼レフカメラである。

カメラ本体１０は、撮像素子１１と、クイックリターンミラー１２Ａと、サブミラー１２Ｂと、ファインダー光学系１３と、測光部１４と、位相差ＡＦ検出部１５と、操作部材１６と、制御装置３０と、を備える。

撮像素子１１は、被写体光から変換された電荷を、電荷信号として出力するＣＣＤ（電荷結合素子）により構成される。撮像素子１１には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色に対応する画素が所定の配列パターンで配置されている。撮像素子１１は、撮像レンズ２０の結像光学系による結像面の画像情報を撮像し、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた画像信号として制御装置３０に出力する。

クイックリターンミラー１２Ａは、カメラ１内において、２つの異なる位置に移動可能に構成された反射部材である。すなわち、クイックリターンミラー１２Ａは、撮像レンズ２０の結像光学系から撮像素子１１に至る光路中に介在する作用位置（図１参照）と、光路中に介在しない退避位置との間を移動可能に構成されている。クイックリターンミラー１２Ａは、作用位置において、入射光束をファインダー光学系１３（ファインダースクリーン１３Ａ）へ反射する。クイックリターンミラー１２Ａの一部には、入射光束の一部を透過する半透過領域が形成されている。

サブミラー１２Ｂは、クイックリターンミラー１２Ａの背面側に設けられた反射部材である。サブミラー１２Ｂは、作用位置に移動したクイックリターンミラー１２Ａにおいて、クイックリターンミラー１２Ａの半透過領域を透過した入射光束を、位相差ＡＦ検出部１５に向けて反射させる。

ファインダー光学系１３は、ファインダースクリーン１３Ａと、ペンタプリズム１３Ｂと、接眼レンズ１３Ｃと、を備える。

ファインダースクリーン１３Ａは、撮像素子１１と光学的に等価な位置に設けられている。ファインダースクリーン１３Ａには、クイックリターンミラー１２Ａにより導かれた入射光束が結像する。ペンタプリズム１３Ｂ及び接眼レンズ１３Ｃは、ファインダースクリーン１３Ａ上に結像した被写体像を、撮影者が正立像として視認可能とするための光学系である。

測光部１４は、測光用レンズ１４Ａと、測光センサ１４Ｂと、を備える。測光用レンズ１４Ａは、ペンタプリズム１３Ｂを介したファインダースクリーン１３Ａに結像した被写体像を測光センサ１４Ｂに導く。測光センサ１４Ｂは、撮像素子１１と同様に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色に対応する画素が所定の配列パターンで配置され、レンズ光学系により結像される結像面の画像情報を撮像する。

そして測光センサ１４Ｂは、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた測光信号を制御装置３０へ出力する。制御装置３０は、測光センサ１４Ｂからの測光信号に基づいて結像面の明るさを検出し、露出を決定する。

操作部材１６は、カメラ１の操作を行うための図示しない各種スイッチ類により構成される。例えば、操作部材１６には、カメラ１の動作モードを選択するためのモード選択スイッチ、ＡＦエリア（後述）を選択するためのエリア選択スイッチ、焦点調節（ＡＦ）の開始及び撮影を指示するためのレリーズボタン等が含まれる。

位相差ＡＦ検出部１５の構成を、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２は、位相差ＡＦ検出部１５の機能的な構成を示すブロック図である。位相差ＡＦ検出部１５は、図２に示すように、焦点検出用センサ１５１と、アンプ回路１５２と、Ａ／Ｄ変換部１５３と、メモリ１５４と、を備える。

焦点検出用センサ１５１は、受光量に応じた電気信号を生成するラインセンサＳ（後述）を備える。ラインセンサＳには、クイックリターンミラー１２Ａの半透過領域を透過し、サブミラー１２Ｂで反射した入射光束が入射する（図１参照）。

アンプ回路１５２は、焦点検出用センサ１５１のラインセンサＳで生成された電気信号を、予め設定されたゲインにより増幅する。

Ａ／Ｄ変換部１５３は、アンプ回路１５２で増幅されたアナログ量の電気信号を、デジタル信号に変換する。

メモリ１５４は、ラインセンサＳで生成され、Ａ／Ｄ変換部１５３でデジタル信号に変換された電気信号を、複数の焦点検出領域毎に割り当てられたメモリ領域（不図示）に蓄積する。メモリ領域には、電気信号がデジタルデータとして蓄積される。

焦点検出用センサ１５１の構成について説明する。
図３は、焦点検出用センサ１５１における位相差ＡＦ検出領域１００の構成を示す概念図である。図３に示すように、位相差ＡＦ検出領域１００には、撮像領域１０１の所定位置に、焦点検出領域としてのＡＦエリア（測距領域）１０２が複数設けられている。本実施形態では、縦方向に配置された５つのＡＦエリア１０２により、１列の焦点検出範囲（列）が構成されている。この焦点検出範囲は、７列配置されており、合計で３５点のＡＦエリア１０２が配置されている。以下、図３に示すＡＦエリア１０２を、適宜に「ＡＦエリア」ともいう。

図４は、各列のＡＦエリアに対応して配置されたラインセンサＳ１〜Ｓ７（以下、総称して「ラインセンサＳ」ともいう）を示す概念図である。ラインセンサＳ１〜Ｓ７は、各列の焦点検出範囲に対応する。

図４において、破線で示す各領域Ａ〜Ｅは、焦点検出領域の縦方向の位置を示すものである。各ＡＦエリア１０２は、ラインセンサＳの番号（１〜７）と領域の符号（Ａ〜Ｅ）により表すことができる。例えば、位相差ＡＦ検出領域１００の中央にあるＡＦエリア１０２は、「Ｃ１」となる。

ラインセンサＳは、複数の光電変換素子を、ライン状に配置した電荷蓄積型の光電変換素子アレイ（例えば、ＣＣＤラインセンサ）である。ラインセンサＳは、フォトダイオード（不図示）において、後述する一対の被写体像の受光量に比例した電荷を、設定された蓄積時間に亘って蓄積し、その電荷量に応じた電気信号を出力する。ラインセンサＳは、各ＡＦエリアと対応する領域に、１つの光電変換素子が配置されている。撮像レンズ２０（図１参照）の異なる領域を通過して２つに分けられた（一対の）光束は、絞りマスク（不図示）により２つに分けられた後、一対の被写体像がラインセンサＳの対応する領域に再結像される。そして、ラインセンサＳは、結像した被写体像の受光量に応じた電気信号を生成する。ラインセンサＳで生成された電気信号は、アンプ回路１５２（図２参照）に送出される。

また、図１において、制御装置３０は、ＣＰＵやメモリ等（不図示）により構成され、カメラ１の動作を統合的に制御する。また、制御装置３０は、測光センサ１４Ｂからの測光信号に基づいて結像面の明るさを検出し、露出を決定する。

また、制御装置３０は、焦点調節（ＡＦ）に関連する機能部として、図１に示すように、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１と、デフォーカス演算部３２と、フォーカスエリア位置決定部３３と、レンズ駆動量演算部３４と、レンズ駆動制御部３５と、背景領域・顔領域抽出部３６と、を備える。

ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、位相差ＡＦ検出部１５のラインセンサＳにおいて、後述する電荷の蓄積制御を実行すると共に、位相差ＡＦ検出部１５のメモリ１５４から信号データを読み出し、デフォーカス演算部３２へ出力する。

図５は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１の機能的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、センサ制御手段としてのセンサ制御部３１１と、第１蓄積制御手段としての第１蓄積制御部３１２と、第２蓄積制御手段としての第２蓄積制御部３１３と、蓄積実行制御手段としての蓄積実行制御部３１４と、出力手段としての出力部３１５と、タイマ（不図示）と、を備える。

センサ制御部３１１は、位相差ＡＦ検出部１５において、ラインセンサＳ１〜Ｓ７（焦点検出用センサ１５１）の各ＡＦエリア（焦点検出領域）における電荷の蓄積時間、及びアンプ回路１５２のゲインを設定する。また、センサ制御部３１１は、設定した蓄積時間及びゲインに基づいて、ラインセンサＳ１〜Ｓ７の各ＡＦエリアにおける電荷の蓄積を制御する。

第１蓄積制御部３１２は、位相差ＡＦ検出部１５において、複数のＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４の対応するメモリ領域に蓄積させる。

第２蓄積制御部３１３は、位相差ＡＦ検出部１５において、複数のＡＦエリアで生成された電気信号のうち、所定のＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４の対応するメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる。追加蓄積とは、メモリ領域に蓄積されている前回の電気信号に対して、新たな電気信号を加算することをいう。再蓄積とは、メモリ領域に蓄積されている前回の電気信号に対して、新たな電気信号を上書きすることをいう。

蓄積実行制御部３１４は、各列の複数のＡＦエリアに設定された蓄積時間と１フレーム期間とから算出される残り蓄積時間に基づいて、追加蓄積又は再蓄積すべきＡＦエリアを特定する。そして、蓄積実行制御部３１４は、特性したＡＦエリアで生成された電気信号を、第２蓄積制御部３１３によりメモリ１５４の対応するメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる。

出力部３１５は、１フレーム期間毎に、メモリ１５４のメモリ領域から電気信号を読み出し、信号データとしてデフォーカス演算部３２（後述）へ出力する。

なお、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１を構成する各部の動作については、図７〜図９を参照しながら更に詳細に説明する。また、図１に示すカメラ１において、位相差ＡＦ検出部１５及びＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、本実施形態の焦点検出装置を構成する。

デフォーカス演算部３２は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１から出力された信号データに基づいて、撮像レンズ２０の焦点調節状態（ピントのずれ量）を表すデフォーカス量を算出する。

フォーカスエリア位置決定部３３は、デフォーカス演算部３２により算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ２０を最終的に合焦させるＡＦエリアを決定する。

レンズ駆動量演算部３４は、使用者又はフォーカスエリア位置決定部３３により決定されたＡＦエリアに対応して、デフォーカス演算部３２により算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ２０が有する焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の駆動量を演算する。

ここでは、焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の駆動位置の目標となるレンズ目標位置を演算することにより、レンズ駆動量の演算を行う。レンズ目標位置は、デフォーカス量がほぼ０となる焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の位置に相当する。

レンズ駆動制御部３５は、レンズ駆動量演算部３４により演算されたレンズ駆動量、すなわち焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）に対するレンズ目標位置に基づいて、撮像レンズ２０のレンズ駆動用モータ２２へ駆動制御信号を出力する。この駆動制御信号に応じて、レンズ駆動用モータ２２が焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）を駆動して、レンズ目標位置へ移動させることにより、焦点調節が行われる。

背景領域・顔領域抽出部３６は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１より出力された信号データに基づいて、撮像領域１０１から背景領域となる高輝度部を抽出する。また、背景領域・顔領域抽出部３６は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１より出力された信号データから、パターンマッチング等の手法により顔領域を抽出する。

撮像レンズ２０は、鏡筒２１の内部に、結像光学系を構成する複数のレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、レンズ駆動用モータ２２と、を備える。レンズ群Ｌ２は、光軸ＯＡ方向に移動して結像位置を調節可能な焦点調節レンズである。レンズ群Ｌ２は、レンズ駆動用モータ２２により、光軸ＯＡ方向に沿って被写体側又は撮像素子１１側に移動可能に構成されている。レンズ駆動用モータ２２の駆動は、カメラ本体１０側に設けられた制御装置３０により制御される。

次に、上記のように構成されたカメラ１において、ＡＦ動作を行う場合の処理手順について説明する。図６は、制御装置３０において、カメラ１のＡＦ動作を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、使用者がレリーズボタン（操作部材１６）の半押し等の操作を行い、カメラ１に対してＡＦ駆動を指示することにより開始される。

図６に示すステップＳ１０１において、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、後述するＡＦセンサ制御として、位相差ＡＦ検出部１５のラインセンサＳにおける電荷の蓄積制御を実行する。この蓄積制御により、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１からデフォーカス演算部３２に信号データが出力される。

ステップＳ１０２において、デフォーカス演算部３２は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１から出力された信号データに基づいて、相関演算により像ズレ量を求め、デフォーカス量を算出する。

ステップＳ１０３において、フォーカスエリア位置決定部３３は、ＡＦエリア位置決定のルーチン（不図示）を実行する。

ステップＳ１０４において、レンズ駆動量演算部３４は、レンズ駆動量演算のルーチン（不図示）を実行する。

ステップＳ１０５において、レンズ駆動制御部３５は、ステップＳ１０４におけるレンズ駆動量演算部３４のレンズ駆動量演算の結果に従い、撮像レンズ２０のレンズ駆動用モータ２２へ駆動制御信号を出力する。

次に、図６のステップＳ１０１におけるＡＦセンサ制御（サブルーチン）について説明する。図７〜図９は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦセンサ制御の処理手順を示すフローチャートである。図７〜図９に示す処理は、ラインセンサＳ１〜Ｓ７の各々について実行される。ここでは、任意のラインセンサＳの処理として説明する。

図７に示すステップＳ２０１において、センサ制御部３１１は、ラインセンサＳが起動済みか否かを判定する。このステップＳ２０１において、センサ制御部３１１の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２１８へ移行する。また、ステップＳ２０１において、センサ制御部３１１の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２０２へ移行する。

ステップＳ２０２において、センサ制御部３１１は、初期化等の起動処理を実行する。
ステップＳ２０３において、センサ制御部３１１は、蓄積（ゲインの制御）を安定化させるための処理として、ラインセンサＳの蓄積サイクルを数回実行する。ラインセンサ起動時には、被写体の輝度が明確ではないためである。

ステップＳ２０４において、センサ制御部３１１は、所定の蓄積時間及びゲインを設定し、ラインセンサＳにおいて通常の蓄積制御を実行する。なお、ステップＳ２０４において、センサ制御部３１１は、蓄積する電荷の出力レベル（電荷のピーク値×ゲイン）が、ラインセンサＳにおける飽和レベルの５０％〜６０％となるように蓄積時間及びゲインを設定する。

図８に示すステップＳ２０５において、蓄積実行制御部３１４は、ステップＳ２０４の蓄積制御を行った上で、蓄積が継続して可能か否かを判定する。ここでは、追加蓄積又は再蓄積を行う時間があるか否かにより、蓄積が継続して可能か否かを判定する。このステップＳ２０５において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２０６へ移行する。また、ステップＳ２０５において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１６（図９）へ移行する。

ステップＳ２０６（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）において、蓄積実行制御部３１４は、ラインセンサＳに、オーバーフローの（信号値が飽和している）ＡＦエリア、及び低出力の（信号値が所定値を下回る）ＡＦエリアが存在するか否かを判定する。蓄積実行制御部３１４は、メモリ１５４のメモリ領域に記憶された電気信号の信号値に基づいて、ラインセンサＳにオーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアが存在するか否かを判定する。このステップＳ２０６において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２０７へ移行する。また、ステップＳ２０６において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２０９へ移行する。以下、上述したオーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアを、「対象となるＡＦエリア」ともいう。

ステップＳ２０７（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）において、蓄積実行制御部３１４は、各列の複数のＡＦエリアに設定された蓄積時間（ステップ２０４で設定された蓄積時間）と１フレーム期間とから残り蓄積時間を算出する。そして、蓄積実行制御部３１４は、対象となるＡＦエリアに対して、追加蓄積のみ可能か否かを判定する。このステップＳ２０７において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２０８（図９）へ移行する。ステップＳ２０７において、蓄積実行制御部３１４は、オーバーフローのＡＦエリアに対して再蓄積を行うには時間が足りないが、低出力のＡＦエリアに対して追加蓄積を行うのは可能であると判定した場合に「ＹＥＳ」と判定する。また、このステップＳ２０７において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１２（図９）へ移行する。

図９に示すステップＳ２０８（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）において、第２蓄積制御部３１３は、追加蓄積のみ可能と判定した、低出力のＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４（位相差ＡＦ検出部１５）の対応するメモリ領域に追加蓄積させる。

一方、図８に示すステップＳ２０９（ステップＳ２０６：ＮＯ）において、蓄積実行制御部３１４は、ラインセンサＳに、対象となるＡＦエリアとして低出力のＡＦエリアのみが存在するか否かを判定する。このステップＳ２０９において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２０８（図９）へ移行する。また、ステップＳ２０９において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１０へ移行する。

ステップＳ２１０（ステップＳ２０９：ＮＯ）において、蓄積実行制御部３１４は、ラインセンサＳに、対象となるＡＦエリアとしてオーバーフローのＡＦエリアのみが存在するか否かを判定する。このステップＳ２１０において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２１１（図９）へ移行する。また、ステップＳ２１０において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１６（図９）へ移行する。ステップＳ２１０において「ＮＯ」の場合は、ラインセンサＳのすべてのＡＦエリアにおいて、適切な蓄積制御が行われていると考えられるため、追加蓄積や再蓄積は実行されない。

図９に示すステップＳ２１１（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）において、第２蓄積制御部３１３は、オーバーフローのＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４（位相差ＡＦ検出部１５）の対応するメモリ領域に再蓄積させる。

一方、ステップＳ２１２（ステップＳ２０７：ＮＯ）において、蓄積実行制御部３１４は、対象となるＡＦエリアに対して、再蓄積のみ可能か否かを判定する。このステップＳ２１２において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２１３へ移行する。ステップＳ２１２において、蓄積実行制御部３１４は、低出力のＡＦエリアに対して追加蓄積を行うには時間が足りないが、オーバーフローのＡＦエリアに対して再蓄積を行うのは可能である場合に「ＹＥＳ」と判定する。また、このステップＳ２１２において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１４へ移行する。

ステップＳ２１３（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）において、第２蓄積制御部３１３は、低出力のＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４（位相差ＡＦ検出部１５）の対応するメモリ領域に再蓄積させる。

一方、ステップ２１４（ステップＳ２１２：ＮＯ）において、蓄積実行制御部３１４は、対象となるＡＦエリアに対して、追加蓄積及び再蓄積の両方が可能か否かを判定する。このステップＳ２１４において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２１５へ移行する。また、このステップＳ２１４において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２１６へ移行する。

ステップＳ２１５（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）において、第２蓄積制御部３１３は、オーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアのうち、数の多い方のＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４（位相差ＡＦ検出部１５）の対応するメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる。なお、ステップＳ２１５において、第２蓄積制御部３１３は、オーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアの数が同じである場合には、追加蓄積又は再蓄積のうち、蓄積時間の短い方の蓄積制御を実行する。

ステップＳ２１６において、出力部３１５は、メモリ１５４（位相差ＡＦ検出部１５）の各メモリ領域に蓄積された電気信号を信号データとして読み出し、感度不均一補正等の補正処理を行い、デフォーカス演算部３２へ出力する。

ステップＳ２１７において、蓄積実行制御部３１４は、蓄積中心時刻を更新する。蓄積中心時刻とは、蓄積制御（通常蓄積、追加蓄積、再蓄積）の開始時刻と終了時刻との中間に相当する時刻をいう。ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１では、ラインセンサ起動時にタイマ（不図示）により時間の計測が開始される。蓄積実行制御部３１４は、タイマにより計測されたその時点での経過時間を、蓄積中心時刻として更新（記録）する。また、蓄積実行制御部３１４は、蓄積中心時刻を更新した際に、蓄積制御に要した時間も記録する。蓄積中心時刻を記録することにより、各ＡＦエリアにおける蓄積制御の状態等を把握することができる。

ステップＳ２１７で蓄積中心時刻を更新した後、本サブルーチンの処理は終了する（ステップＳ２０１へリターンする）。

一方、図７に示すステップＳ２１８（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）において、蓄積実行制御部３１４は、ラインセンサＳに、追加蓄積を実行する条件を満たすＡＦエリアが存在するか否かを判定する。このステップＳ２１８では、前回のフレーム期間で蓄積制御したＡＦエリアのうち、追加蓄積を実行する条件を満たすものがあるか否かを判定する。

追加蓄積を実行する条件を満たすか否かは、例えば、そのＡＦエリアにおいて、再蓄積を実行する時間があるか否かにより判断することができる。また、追加蓄積を実行する条件を満たすか否かは、ラインセンサＳに含まれる複数のＡＦエリアにおいて、蓄積時間の最大最小差が１ｍｓ以上で、且つ最長蓄積時間と最短蓄積時間の比率が２．１（＝ピーク値の７０％で蓄積制御した際に、どの列のラインセンサＳも目標の３０％以上で蓄積できる範囲）を超えるか否かにより判断することもできる。この他、ラインセンサ内での輝度差が大きく、１回の蓄積制御では同一ラインセンサ内のすべてのＡＦエリアに対して適切な蓄積ができないと判断される場合等を、追加蓄積を実行する条件を満たすか否かの判断基準とすることができる。

このステップＳ２１８において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、処理はステップＳ２１９へ移行する。また、ステップＳ２１８において、蓄積実行制御部３１４の判定が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ２０４へ移行する。このように、追加蓄積を実行する条件を満たさない場合には、ステップＳ２０４において、通常の蓄積制御が実行される。

ステップＳ２１９（ステップＳ２１８：ＹＥＳ）において、センサ制御部３１１は、初回蓄積のための蓄積時間及びゲインを設定し、ラインセンサＳにおいて初回の蓄積制御を実行する。なお、センサ制御部３１１は、前回の蓄積制御において、蓄積時間が最短となるＡＦエリアに基づいて蓄積時間及びゲインを設定する。

ステップＳ２２０において、センサ制御部３１１は、ステップＳ２１９における初回蓄積の結果に応じて、追加蓄積のための蓄積時間及びゲインを設定する。そして、第２蓄積制御部３１３は、設定された蓄積時間及びゲインに基づいて、ラインセンサＳにおいて追加蓄積を実行する。

なお、ステップＳ２１９において、センサ制御部３１１により、初回蓄積及び追加蓄積の２回分の蓄積時間及びゲインを前もって設定してもよい。その場合に、ステップＳ２２０において、初回蓄積（ステップＳ２１９）の結果に応じて、追加蓄積のゲインを異ならせてもよい。
ステップＳ２２０で追加蓄積を実行した後、処理はステップＳ２１６（図９）へ移行する。

なお、上述した本サブルーチンの処理は、カメラ１のＡＦ駆動が継続している間、１フレーム期間毎に繰り返し実行される。また、本サブルーチンの終了後、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１の処理は、図６に示すメインルーチンのステップＳ１０２に移行する。

上述した実施形態の焦点検出装置によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の焦点検出装置では、蓄積制御されたラインセンサの残り蓄積時間に基づいて、追加蓄積又は再蓄積が可能なＡＦエリアを特定し、当該ＡＦエリアで生成された電気信号を、メモリ１５４の対応するメモリ領域に追加蓄積又は再蓄積する。これによれば、ラインセンサのより多くのＡＦエリアにおいて、オーバーフローや低出力とならない適切な出力レベルの信号データを得ることができる。従って、本実施形態の焦点検出装置によれば、点光源等の有害光による影響を抑制して、適切な焦点検出を行うことができる。

また、本実施形態の焦点検出装置では、オーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアが共に存在する場合には、これらＡＦエリアの数に基づいて、追加蓄積又は再蓄積を実行する。これによれば、本実施形態の焦点検出装置では、オーバーフロー又は低出力のうち、焦点検出に及ぼす影響が大きいと考えられる出力レベルに適した蓄積制御が行われる。そのため、本実施形態の焦点検出装置によれば、オーバーフロー又は低出力の影響のより少ない、適切な出力レベルの信号データを得ることができる。

また、本実施形態の焦点検出装置では、オーバーフローのＡＦエリア及び低出力のＡＦエリアが共に存在し、且つこれらＡＦエリアの数が同じである場合には、追加蓄積又は再蓄積のうち、蓄積時間の短い方の蓄積制御を実行する。そのため、本実施形態の焦点検出装置では、残り蓄積時間において、より確実に追加蓄積又は再蓄積を実行することができる。

また、本実施形態の焦点検出装置では、前回のフレーム期間で蓄積制御したラインセンサのうち、追加蓄積を実行する条件を満たすものが存在する場合には、当該ラインセンサに対して、初回蓄積及び追加蓄積を連続して実行する。そのため、本実施形態の焦点検出装置では、エリアセンサ内で輝度差が大きい場合でも、連続する２回の蓄積制御により、輝度の低いＡＦエリアにおいて確実に電荷を蓄積することができる。そのため、本実施形態の焦点検出装置では、より多くのＡＦエリアにおいて、オーバーフロー及び低出力の影響が少ない、より適切な出力レベルの信号データを得ることができる。

また、本実施形態の焦点検出装置では、初回蓄積及び追加蓄積を連続して実行する際に、初回蓄積のゲインに対して追加蓄積のゲインを異ならせることもできる。例えば、初回蓄積の時間が長くなった場合には、追加蓄積の蓄積時間を短くしてゲインを大きくすることができる。また、ノイズの影響を抑えるために、追加蓄積において、ゲインを小さくして蓄積時間を長くすることができる。これによれば、初回蓄積に続く追加蓄積において、より精度の高い蓄積制御を行うことができる。

［変形形態］
以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明は以下に示すような変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。

例えば、本実施形態では、焦点検出用センサ１５１のラインセンサを、ＣＣＤにより構成した例について説明した。これに限らず、焦点検出用センサ１５１のラインセンサを、ＣＭＯＳにより構成してもよい。具体的には、各列における読み出しラインにメモリを接続し、そのメモリにおいて、Ａ／Ｄ変換した電気信号を加算するようにしてもよい。なお、ＣＭＯＳでは、フォトダイオードにおいて、被写体像の受光量に比例した電荷が、設定された蓄積時間に亘って蓄積され、その電荷量に相当する電気信号が出力される。また、各ＡＦエリアに対応するＣＭＯＳ内部にメモリを設け、このメモリにおいて、電気信号をデジタル量として加算するようにしてもよい。

上記実施形態及び変形形態は適宜に組み合わせて用いることができるが、実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。更に、本発明は以上説明した実施形態により限定されることはない。

１：カメラ、１０：カメラ本体、１１：撮像素子、１５：位相差ＡＦ検出部、２０：撮像レンズ、３０：制御装置、３１：ＡＦ−ＣＣＤ制御部、３２：デフォーカス演算部、３３：フォーカスエリア位置決定部、３４：レンズ駆動量演算部、３５：レンズ駆動制御部、３６：背景領域・顔領域抽出部、１５１：焦点検出用センサ、１５２：Ａ／Ｄ変換部、１５３：メモリ、３１１：センサ制御部、３１２：第１蓄積制御部３１３：第２蓄積制御部、３１４：蓄積実行制御部、３１５：出力部

Claims (7)

1. 撮像領域に複数の焦点検出領域を含む焦点検出範囲が複数列配置され、各列の前記焦点検出範囲に含まれる前記複数の焦点検出領域において、受光量に応じた電気信号を生成する焦点検出用センサと、
   前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、当該複数の焦点検出領域毎に割り当てられたメモリ領域に蓄積するメモリと、
   前記複数の焦点検出領域で生成される電気信号の蓄積時間及びゲインを制御するセンサ制御手段と、
   前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積させる第１蓄積制御手段と、
   前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号のうち、所定の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる第２蓄積制御手段と、
   各列の前記複数の焦点検出領域に設定された蓄積時間と１フレーム期間とから算出される残り蓄積時間に基づいて、追加蓄積又は再蓄積すべき前記焦点検出領域を特定し、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させる蓄積実行制御手段と、
   １フレーム期間毎に、前記メモリの前記メモリ領域に蓄積された電気信号を信号データとして出力する出力手段と、
   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、
   前記蓄積実行制御手段は、電荷が飽和している前記焦点検出領域が存在する場合には、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に再蓄積させることを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記蓄積実行制御手段は、信号値が所定値を下回る前記焦点検出領域が存在する場合には、当該焦点検出領域で生成された電気信号を、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積させることを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記蓄積実行制御手段は、信号値が飽和している前記焦点検出領域及び信号値が所定値を下回る前記焦点検出領域が共に存在する場合には、該当する焦点検出領域の数に基づいて、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に追加蓄積又は再蓄積させることを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記蓄積実行制御手段は、前記メモリの前記メモリ領域に蓄積された電気信号に対して、追加蓄積を実行する条件を満たす前記焦点検出範囲が存在する場合には、前記第１蓄積制御手段により前記焦点検出範囲に含まれる前記複数の焦点検出領域で生成された電気信号を、前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積させる初回蓄積を実行させた後、前記第２蓄積制御手段により前記メモリの対応する前記メモリ領域に蓄積された電気信号に対して、追加蓄積を実行させることを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項５に記載の焦点検出装置において、
   前記センサ制御手段は、前記第１蓄積制御手段による初回蓄積のゲインに対して、前記第２蓄積制御手段による追加蓄積のゲインを異ならせることを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

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