JP2018189743A - 焦点検出装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の撮像領域の一方のみに光学像が存在してしまうような場合でも、高速な焦点検出を行うことのできる焦点検出装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】 焦点検出の対象の被写体の像が、一対の撮像領域の一方に存在しない場合、一方の撮像領域により受光された光学像の位置、及び、前記撮影レンズの情報に基づいて、撮影レンズのデフォーカス量の取り得る範囲を算出する。【選択図】 図６

Description

本発明は、被写体の焦点状態を検出する焦点検出装置に関するものである。

一眼レフカメラ等の撮像装置には、位相差検出方式の焦点検出システムが搭載されているものがある。位相差検出方式の焦点検出システムは、撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した一対の光学像を一対のセンサで受光して得られる位相差（像ずれ量）に基づいて、撮影レンズのデフォーカス量を算出するシステムをいう。

位相差検出方式の焦点検出システムでは、撮影レンズのデフォーカス量が所定よりも大きい場合、一対のセンサの一方のみに光学像が存在してしまい、像ずれ量を検出できないことがあった。

例えば、特許文献１に記載の撮像装置では、位相差検出方式の焦点検出が不可能な場合、コントラスト検出方式の焦点検出を行うことにより、位相差検出方式の焦点検出範囲外の被写体の焦点検出を可能としている。

特開２０１５−１６５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、位相差検出方式の焦点検出をできないため、位相差検出方式の焦点検出により実現していた高速な焦点検出を達成することが困難であった。

そこで、本発明は、特定の被写体の光学像が、一対の撮像領域の一方に存在しない場合でも、高速な焦点検出を行うことのできる焦点検出装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の技術的特徴として、前記撮影レンズを通過した被写体光であって、前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した一対の光学像を受光する一対の撮像領域を有するセンサを備えた焦点検出装置の制御方法であって、特定の被写体を検出する検出ステップと、前記特定の被写体の光学像が、前記一対の撮像領域の一方に存在しない場合、前記光学像の位置、及び、前記撮影レンズの情報に基づいて、前記撮影レンズのデフォーカス量の取り得る範囲を算出するデフォーカス量範囲算出ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、特定の被写体の光学像が、一対の撮像領域の一方に存在しない場合でも、高速な焦点検出を行うことができる。

焦点検出装置が用いられた撮像装置の一例についてその構成を示す図である。 図１に示す焦点検出装置の構成についてその一例を説明するための図である。 図１に示すカメラで行われる焦点検出動作の一例を説明するための図である。 図１に示すカメラで行われる焦点検出動作の他の例を説明するための図である。 図１に示すカメラで行われるデフォーカス量範囲算出動作の一例を説明するための図である。 図５に示す一例から想定されるデフォーカス量範囲の一例を説明するための図である。 図５に示す一例から想定されるデフォーカス量範囲の他の例を説明するための図である。 図１に示す撮影レンズのデフォーカス特性を示す図である。 図１に示すカメラにおける撮影動作を説明するためのフローチャートである。 図９に示す焦点調整動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例について図面を参照して説明する。

［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態による焦点検出装置が用いられた撮像装置の一例についてその構成を示す図である。

図示の撮像装置は、例えば、一眼レフカメラ（以下、カメラという）であり、カメラ本体２００を有している。カメラ本体２００には、撮影レンズ１００がマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられる。マウント部には、電気接点ユニット１０４が設けられている。カメラ本体２００は、撮影レンズ１００と電気接点ユニット１０４を介して通信を行い、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１を制御する。

被写体からの光線束は、撮影レンズ１００を介してカメラ本体２００内のメインミラー２０１に導かれる。メインミラー２０１は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置されて、被写体からの光線束を上方のファインダ光学系に導く第１の位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２の位置とに移動が可能である。

メインミラー２０１の中央部はハーフミラーになっており、メインミラー２０１が第１の位置の状態であるときには、被写体からの光線束の一部が該ハーフミラー部を透過する。ハーフミラー部を透過した光線束は、メインミラー２０１の背面側に設けられたサブミラー２０２で反射し、焦点検出装置３００に導かれる。一方、メインミラー２０１で反射した光線束は、撮像センサ２０５と光学的に共役な位置に配置された焦点検出板２０６上に一次結像する。一次結像した光線束によって形成された被写体像は、焦点検出板２０６に拡散され、ファインダ視野マスク２０７を通過し、ファインダ内表示部２０８を透過し、ペンタプリズム２０９によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ２１０によって拡大され、撮影者により観察される。

ファインダ視野マスク２０７は、焦点検出板２０６の近傍に配置されており、焦点検出板２０６で拡散されて透過した光の周辺部を遮光することによって撮像センサ２０５で撮像される領域を撮影者に視認させる。

ファインダ内表示部２０８は、高分子分散液晶パネルであり、焦点検出板２０６の近傍に配置されている。また、ファインダ内表示部２０８は、焦点検出動作の状態表示、焦点検出領域、絞り値やシャッタ速度等、カメラの各種撮影情報を被写体光に重畳して表示し、光学ファインダを覗いている撮影者により観察される。

焦点検出板２０６で拡散されて透過した光の一部は、測光レンズ２１１を透過し、測光センサ２１２上に二次結像して、測光センサ２１２が受光する。

メインミラー２０１が第２の位置に退避した際には、サブミラー２０２もメインミラー２０１に対して折り畳まれて撮影光路外に退避する。これにより、撮影レンズ１００からの光線束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２０４を通過し、撮像センサ２０５に至る。フォーカルプレーンシャッタ２０４は、撮像センサ２０５に入射する光量を制限する。撮像センサ２０５は、光電変換画素を２次元に配置したエリアセンサであり、撮影レンズ１００により形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。

カメラ本体２００は、カメラ全体の制御を司るＣＰＵ２１３を有する。ＣＰＵ２１３は、電気接点ユニット１０４を介して、撮影レンズ１００内のレンズ制御回路１０３と通信を行う。レンズ制御回路１０３は、ＣＰＵ２１３からの信号に応じてレンズ駆動機構１０２を制御し、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動して焦点調整を行う。レンズ駆動機構１０２は、ステッピングモータ等を駆動源として有する。

また、ＣＰＵ２１３には、記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２１４が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２１４は、カメラを制御する上で調整が必要なパラメータや、カメラ個体の識別を行うための固有の情報であるカメラＩＤ（識別）情報や、カメラの製造工程において取得された撮影に関するパラメータの調整値等を記憶している。

また、ＣＰＵ２１３には、撮影者が意思をカメラに伝えるための不図示の操作検出部が接続されている。操作検出部は、レリーズボタンや選択ボタン等の操作を検出する。

外部表示部２１５は、撮像センサ２０５で撮像された画像データや撮影者が設定する項目等を表示するための表示装置であり、一般にはカラーの液晶表示素子により構成される。ＣＰＵ２１３に接続される不図示の表示制御部は、外部表示部２１５及びファインダ内表示部２０８の表示を制御する。

［焦点検出装置の構成］
次に、本実施形態に係るカメラの焦点検出装置３００の構成について説明する。

図２は、図１に示す焦点検出装置の構成についてその一例を説明するための図である。

サブミラー２０２で反射された被写体光は、焦点検出装置３００内のＡＦ視野マスク３０１の開口部、ＡＦフィールドレンズ３０２、ＡＦ絞り３０３の開口部、ＡＦ二次結像レンズ３０４を順に通過し、ＡＦセンサ３０５に到達する。

ＡＦ視野マスク３０１は、矩形状の開口部を有しており、撮影レンズ１００を通過した被写体光を制限する。ＡＦフィールドレンズ３０２は、撮影レンズ１００の不図示の瞳内の一対の領域と、ＡＦ絞り３０３の開口部とを、光学的に共役な関係に位置付ける。ＡＦ二次結像レンズ３０４は、一対のレンズ３０４Ａ及び３０４Ｂを有している。一対のレンズ３０４Ａ及び３０４Ｂは、撮影レンズ１００を通過した被写体光を、撮影レンズ１００の不図示の射出瞳の異なる領域ごとに縦方向に分割し、ＡＦセンサ３０５上に結像させる。

なお、本実施形態では、射出瞳の分割方向が縦方向の場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、分割方向が横方向、その他の方向、または、これらの方向を組み合わせた場合にも適用することが可能である。

ＡＦセンサ３０５は、光電変換画素を２次元に配置したエリアセンサであり、ＡＦ二次結像レンズ３０４によって結像されたＡＦ像を光電変換して電気信号をＣＰＵ２１３に出力する。焦点調整動作は、主にＡＦ対象被写体の決定動作、焦点検出動作、デフォーカス量範囲算出動作、レンズ駆動動作により構成される。

［ＡＦ対象被写体の決定動作］
ＡＦ対象被写体の決定動作は、撮影者が事前に設定した任意選択モードまたは自動選択モードにより、ＡＦ対象被写体４００（後述する図３で示す）を決定することをいう。任意選択モードでは、撮影者が撮影範囲内の焦点検出範囲内の任意の領域を選択し、その領域に位置する被写体をＡＦ対象被写体４００に決定する。自動選択モードでは、ＣＰＵ２１３が、ＡＦセンサ３０５のＡＦ像の出力に基づいて、所定のアルゴリズムに則りＡＦ対象被写体４００を決定する。例えば、ＣＰＵ２１３は、撮影範囲内に所定の色を有する被写体、人物の顔等の所定の形体を有する被写体またはコントラストの高い被写体が存在する場合には、前記被写体をＡＦ対象被写体４００に決定する。なお、その際にＣＰＵ２１３は、ＡＦ対象被写体４００の像の大きさを検出する。

［焦点検出動作］
焦点検出動作は、ＣＰＵ２１３が、ＡＦセンサ３０５のＡＦ像の出力から、デフォーカス量ｄ［ｍｍ］を算出することをいう。デフォーカス量ｄは、メインミラー２０１が撮影光路外に退避する第２の位置において、撮影レンズ１００によってＡＦ対象被写体が結像する位置と、撮像センサ２０５の位置との撮影レンズ１００の光軸方向のずれ量をいう。撮影レンズ１００の焦点状態は、デフォーカス量ｄの値によって、ｄ≒０（所定の許容誤差範囲内）の場合にインフォーカス状態、その他の場合にデフォーカス状態と分類される。

図３及び図４を参照して、焦点検出動作について説明する。

図３は、図１に示すカメラで行われる焦点検出動作の一例を説明するための図である。そして、図３（Ａ）は撮影範囲におけるＡＦ対象被写体の位置およびＡＦ視野範囲を示す図であり、図３（Ｂ）は図２に示すＡＦセンサ３０５に結像されたＡＦ像を示す図である。なお、図３においては、インフォーカス状態でかつＡＦ対象被写体の像高＝０の場合における撮影範囲およびＡＦ像が示されている。

図３（Ａ）は、撮影範囲内におけるＡＦ対象被写体の位置とＡＦ視野範囲を示す。撮影範囲２０５０は、メインミラー２０１が撮影光路外に退避する第２の位置において撮像センサ２０５上に形成される被写体像のうち、撮像センサ２０５の出力に基づいて撮影画像として生成される範囲をいう。

図３（Ｂ）は、ＡＦセンサ３０５上に結像されたＡＦ像を示す。有効画素範囲３０５０は、ＡＦセンサ３０５の光電変換画素が配置された範囲である。ＡＦ像３０５Ａ、３０５Ｂは、それぞれ一対のレンズ３０４Ａ及び３０４Ｂによって、ＡＦセンサ３０５上に結像された像である。

インフォーカス状態の像ずれ量（位相差）ｐ_０［ｍｍ］、及び、ＡＦ像３０５Ａ、３０５Ｂの原点３０６Ａ、３０６Ｂの座標は、カメラ本体２００の製造工程においてＥＥＰＲＯＭ２１４に記憶されている。

図３（Ａ）におけるＡＦ視野範囲２０５Ａ、２０５Ｂは、それぞれＡＦ像３０５Ａ、３０５Ｂに対応する視野範囲を示している。また、焦点検出範囲２０５Ｃは、ＡＦ視野範囲２０５Ａ及び２０５Ｂの共通範囲をいい、斜線の領域で表される。インフォーカス状態では、図３（Ａ）で示すように、ＡＦ視野範囲２０５Ａ、２０５Ｂ及び焦点検出範囲２０５Ｃは、完全に重なっている。

図４は、図１に示すカメラで行われる焦点検出動作の他の例を説明するための図である。そして、図４（Ａ）は撮影範囲におけるＡＦ対象被写体の位置およびＡＦ視野範囲を示す図であり、図４（Ｂ）は図２に示すＡＦセンサ３０５に結像されたＡＦ像を示す図である。

なお、図４においては、デフォーカス状態でかつＡＦ対象被写体の像高＝０の場合における撮影範囲およびＡＦ像が示されている。また、ここでは、デフォーカス状態は、ｄ＜０の場合、いわゆる前ピン状態である。

図４（Ａ）で示すように、デフォーカス状態では、ＡＦ視野範囲２０５Ａと２０５Ｂは、縦方向にかつ光軸に対してそれぞれ対称にシフトするため、完全には重ならない。そのため、その共通範囲である焦点検出範囲２０５Ｃは、インフォーカス状態に対して狭くなる。

ここで、デフォーカス量ｄの算出方法について説明する。ＣＰＵ２１３は、ＡＦセンサ３０５の光電変換画素のうち、ＡＦ像３０５Ａ、３０５Ｂ内のそれぞれのＡＦ対象被写体４００を含む列の出力信号に対して公知の相関演算を実行することにより、像ずれ量ｐ［ｍｍ］を算出する。そして、ＣＰＵ２１３は、次の式（１）により、像ずれ量差Δｐ［ｍｍ］を、式（２）により、デフォーカス量ｄを算出する。なお、式（２）は、ＡＦ二次結像レンズ３０４の像倍率や光学的な敏感度等の設計パラメータに基づいて決定されたものである。
Δｐ＝ｐ−ｐ_０ （１）
ｄ＝１００×Δｐ／（２−Δｐ） （２）

以上、ＡＦ対象被写体の像高＝０の場合における焦点検出動作について説明した。ＡＦ対象被写体の像高≠０の場合であっても、ＡＦ対象被写体４００が焦点検出範囲２０５Ｃに存在する場合、同様にデフォーカス量ｄの算出が可能である。

［デフォーカス量範囲算出動作］
次に、デフォーカス量範囲算出動作について説明する。

図５は、図１に示すカメラで行われるデフォーカス量範囲算出動作の一例を説明するための図である。そして、図５（Ａ）は撮影範囲におけるＡＦ対象被写体の位置およびＡＦ視野範囲を示す図であり、図５（Ｂ）は図２に示すＡＦセンサ３０５に結像されたＡＦ像を示す図である。なお、図５においては、デフォーカス状態であり、かつ、ＡＦ対象被写体４００が、ＡＦ像３０５Ａまたは３０５Ｂの一方のみに存在する場合における撮影範囲およびＡＦ像が示されている。

図５（Ｂ）に示すように、ＡＦ対象被写体４００は、ＡＦ像３０５Ａのみに含まれており、ＡＦ像３０５Ｂには含まれていない。そのため、像ずれ量ｐを算出できないため、デフォーカス量ｄを算出できない。

そこで、デフォーカス量範囲算出動作を行う。デフォーカス量範囲算出動作は、主に像ずれ量に基づく範囲及び撮影レンズの情報に基づく範囲の算出によって構成される。ここで、ＡＦ像３０５Ａ及び３０５Ｂの縦の長さをＬ、原点座標３０６Ａに対するＡＦ対象被写体４００の縦方向の原点座標をａ、ＡＦ対象被写体４００の縦方向の長さをｂとする。

図６及び図７を参照して、像ずれ量に基づく範囲の算出方法について説明する。図５（Ｂ）では、前ピン状態（ｄ＜０）であるか、後ピン状態（ｄ＞０）であるか不明であるため、場合分けして算出する。

図６は、図５に示す一例から想定されるデフォーカス量範囲の一例を説明するための図である。そして、図６（Ａ）は撮影範囲におけるＡＦ対象被写体の位置およびＡＦ視野範囲を示す図であり、図６（Ｂ）は図２に示すＡＦセンサ３０５に結像されたＡＦ像を示す図である。図６においては、図５から想定される前ピン状態（ｄ＜０）のうち、デフォーカス量ｄの絶対値が最小の場合における撮影範囲およびＡＦ像が示されている。

図６（Ｂ）において、非検出ＡＦ対象被写体４０１は、ＡＦセンサ３０５に検出されないＡＦ対象被写体である。このときの像ずれ量ｐ_ｆｗｄは、次の式（３）により表される。
ｐ_ｆｗｄ＝ｐ_０＋ａ−（Ｌ＋ｂ）／２ （３）

図６（Ｂ）における像ずれ量ｐ_ｆｗｄを用いて、前ピンの状態に取り得る像ずれ量ｐは、以下の式（４）により表される。
ｐ≦ｐ_ｆｗｄ （４）

図７は、図５に示す一例から想定されるデフォーカス量範囲の他の例を説明するための図である。そして、図７（Ａ）は撮影範囲におけるＡＦ対象被写体の位置およびＡＦ視野範囲を示す図であり、図７（Ｂ）は図２に示すＡＦセンサ３０５に結像されたＡＦ像を示す図である。図７においては、図５から想定される後ピン状態（ｄ＞０）のうち、デフォーカス量ｄの絶対値が最小の場合における撮影範囲およびＡＦ像が示されている。

図７（Ｂ）において、像ずれ量ｐ_ｂｗｄは、次の式（５）により表される。
ｐ_ｂｗｄ＝ｐ_０＋ａ＋（Ｌ＋ｂ）／２ （５）

図７（Ｂ）における像ずれ量ｐ_ｂｗｄを用いて、後ピンの状態に取り得る像ずれ量ｐは、以下の式（６）により表される。
ｐ≧ｐ_ｂｗｄ （６）

式（１）、（３）乃至（６）より、図５から取り得る像ずれ量差Δｐの範囲は、次の式（７）で表される。
Δｐ≦ａ−（Ｌ＋ｂ）／２、または、Δｐ≧ａ＋（Ｌ＋ｂ）／２ （７）

次に、図８を参照して、撮影レンズの情報に基づく範囲の算出方法について説明する。図８は、図１に示す撮影レンズのデフォーカス特性を示す図である。図８のグラフの横軸はフォーカス位置ＦＰであり、縦軸はデフォーカス量ｄである。フォーカス位置ＦＰとは、撮像センサ２０５上に結像される像点に対応する物点と、撮像センサ２０５の距離であり、フォーカスレンズ１０１の位置により変化する。ＦＰ_ｃｌｓは、フォーカス位置ＦＰの最小値であり、いわゆる最短撮影距離である。撮像センサ２０５から被写体までの距離である撮影距離が最短撮影距離の場合のグラフＤ_ｃｌｓ、及び、無限遠の場合のグラフＤ_ｉｎｆを例として示す。ここで、フォーカス位置ＦＰ’に対して、ＡＦ対象被写体４００の撮影距離が最短撮影距離であるときのデフォーカス量をｄ’_ｃｌｓ、無限遠であるときのデフォーカス量をｄ’_ｉｎｆとする。撮影距離が最短撮影距離ＦＰ_ｃｌｓ以上であるとき、フォーカス位置ＦＰ’において、デフォーカス量ｄの取り得る範囲は、次の式（８）で表される。
ｄ’_ｃｌｓ≦ｄ≦ｄ’_ｉｎｆ （８）

例えば、Ｌ＝２、ａ＝０．７、ｂ＝０．２、撮影レンズ１００の焦点距離ｆ＝３００、ＦＰ_ｃｌｓ＝２０００、ＦＰ’＝５０００（単位は全て［ｍｍ］）のとき、式（７）及び式（８）は、次の式（９）及び（１０）で表される。
ｄ≦−１６．７、または、ｄ≧９００ （９）
−２０．２≦ｄ≦４４．７ （１０）

デフォーカス量ｄの取り得る範囲は、式（９）及び（１０）の共通範囲であるため、次の式（１１）で表される。
−２０．２≦ｄ≦−１６．７

以上、デフォーカス量範囲算出動作について説明した。デフォーカス量範囲算出動作を行うことにより、デフォーカス量の範囲を限定できるため、後述するサーチレンズ駆動動作によって、フォーカスレンズを焦点検出動作が可能な位置に駆動するまでの時間を短縮できる。特に、上記のようにデフォーカス方向を特定できる場合、時間短縮の効果は大きい。以上により、所定の被写体に対する撮影レンズがデフォーカス状態であり、所定の被写体の像が一対の光学像の一方のみに存在する場合でも、位相差検出方式による高速な焦点検出を行うことができる。

レンズ駆動動作については後述する。

［メインフロー］
図９及び図１０を参照して、本実施形態に係るカメラの撮影動作を説明する。

図９は、図１に示すカメラにおける撮影動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ０１でカメラの電源がＯＮになると、ステップＳ０２に移る。カメラの電源がＯＮになるまで、ステップＳ０１が繰り返される。

ステップＳ０２で、ＣＰＵ２１３は、撮影者によってレリーズボタンが半押しされたか（ＳＷ１がＯＮか）否かを確認する。レリーズボタンが半押しされたことを確認すると、ステップＳ０３に移る。レリーズボタンが半押しされたことが確認されるまで、ステップＳ０２が繰り返される。

ステップＳ０３で、ＣＰＵ２１３の制御のもと、焦点調整動作が行われる。焦点調整動作が完了すると、ステップＳ０４に移る。

ステップＳ０４で、ＣＰＵ２１３の制御のもと、露出制御動作が行われる。ＣＰＵ２１３は、測光センサ２１２の出力に基づいて、ＡＦ対象被写体４００を主とする被写界を適切な露出で撮影するための露出制御値を算出する。露出制御値が算出されると、ステップＳ０５に移る。

ステップＳ０５で、ＣＰＵ２１３は、撮影者によってレリーズボタンが全押しされたか（ＳＷ２がＯＮか）否かを確認する。レリーズボタンが全押しされたことを確認すると、ステップＳ０６に移る。レリーズボタンが全押しされたことが確認されるまで、ステップＳ０５が繰り返される。

ステップＳ０６では、ＣＰＵ２１３の制御下、ミラーアップ動作が行われる。メインミラー２０１及びサブミラー２０２が第２の位置に退避すると、ステップＳ０７に移る。

ステップＳ０７で、ＣＰＵ２１３の制御下、画像記録が行われる。ＣＰＵ２１３は、不図示のシャッタ制御部、絞り駆動部、撮像センサ制御部にステップＳ０４で算出された露出制御値に基づいて決定された各種信号を送信する。撮像センサ２０５は撮影レンズ１００によって投影された被写体像を光電変換し、電気信号を出力する。撮像センサ２０５に出力された電気信号は、不図示の撮像センサ制御部及び画像処理部により処理され、撮影画像が生成される。生成された撮影画像は、ＳＤカード等、カメラ本体２００に接続されている不図示の記録メディアに記録される。画像記録が完了すると、カメラの全体フローは完了する。

［焦点調整動作のフロー］
図１０は、図９に示す焦点調整動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ３０１で、ＣＰＵ２１３の制御のもと、既述したＡＦ対象被写体の決定動作が行われ、ＡＦ対象被写体４００が決定される。ＡＦ対象被写体４００が決定されると、ステップＳ３０２に移る。

ステップＳ３０２で、焦点検出動作の可否判定が行われる。ＣＰＵ２１３は、ＡＦ対象被写体４００がＡＦ像３０５Ａ及び３０５Ｂに含まれる場合、焦点検出動作が可能であると判定し、その他の場合、不可能であると判定する。焦点検出動作が可能であると判定された場合、ステップＳ３０８に移り、不可能であると判定された場合、ステップＳ３０３に移る。

ステップＳ３０３で、デフォーカス量範囲算出動作の可否判定が行われる。ＣＰＵ２１３は、ＡＦ対象被写体４００がＡＦ像３０５Ａ又は３０５Ｂの一方のみに含まれる場合、デフォーカス量範囲算出動作が可能であると判定し、その他の場合、不可能であると判定する。デフォーカス量範囲算出動作が可能であると判定された場合、ステップＳ３０４に移り、不可能であると判定された場合、焦点調整動作のフローは完了する。

ステップＳ３０４で、既述したデフォーカス量範囲算出動作が行われ、ＣＰＵ２１３は、取り得るデフォーカス量ｄの範囲を算出する。取り得るデフォーカス量ｄの範囲が算出されると、ステップＳ３０５に移る。

ステップＳ３０５で、ＣＰＵ２１３の制御のもと、焦点検出可能な範囲にフォーカスレンズ１０１を駆動するためのサーチレンズ駆動動作が行われる。ＣＰＵ２１３は、ステップＳ３０４で算出された取り得るデフォーカス量ｄの範囲をもとに、所定の関係式を用いて取り得るレンズ駆動量範囲を算出する。そして、ＣＰＵ２１３は、取り得るレンズ駆動量範囲、かつ、サーチレンズ駆動動作により駆動されていない範囲のうち、その絶対値が最小となるレンズ駆動量を決定する。レンズ制御回路１０３は、ＣＰＵ２１３の信号に応じてレンズ駆動機構１０２を制御し、フォーカスレンズ１０１を駆動する。フォーカスレンズ１０１の駆動が完了すると、ステップＳ３０６に移る。

ステップＳ３０６で、ステップＳ３０２と同様に焦点検出動作の可否判定が行われる。焦点検出動作が可能であると判定された場合、ステップＳ３０８に移り、不可能であると判定された場合、ステップＳ３０７に移る。

ステップＳ３０７で、フォーカスレンズ１０１がレンズ駆動量範囲の全範囲を駆動したか否かの判定が行われる。ＣＰＵ２１３は、フォーカスレンズ１０１がステップＳ３０５で算出された取り得るレンズ駆動量範囲の全範囲を駆動したと判定した場合、焦点調整動作のフローは完了し、その他の場合、ステップＳ３０５に移る。

ステップＳ３０８で、既述した焦点検出動作が行われ、ＣＰＵ２１３は、デフォーカス量ｄを算出する。デフォーカス量ｄが算出されると、ステップＳ３０９に移る。

ステップＳ３０９で、ＣＰＵ２１３の制御のもと、通常のレンズ駆動動作が行われる。ＣＰＵ２１３は、ステップＳ３０８または後述するＳ３１０で算出された最新のデフォーカス量ｄをもとに、所定の関係式を用いてレンズ駆動量を算出する。レンズ制御回路１０３は、ＣＰＵ２１３の信号に応じてレンズ駆動機構１０２を制御し、フォーカスレンズ１０１を駆動する。フォーカスレンズ１０１の駆動が完了すると、ステップＳ３１０に移る。

ステップＳ３１０で、再び既述した焦点検出動作が行われ、ＣＰＵ２１３は、デフォーカス量ｄを算出する。デフォーカス量ｄが算出されると、ステップＳ３１１に移る。

ステップＳ３１１で、撮影レンズ１００の焦点状態の判定が行われる。ＣＰＵ２１３は、ステップＳ３１０で算出されたデフォーカス量ｄの絶対値が所定のデフォーカス量許容値ｄ_ＴＨ以下である場合、すなわち、｜ｄ｜≦ｄ_ＴＨの場合、インフォーカス状態であると判定し、その他の場合、デフォーカス状態であると判定する。インフォーカス状態であると判定された場合、ステップＳ３１２に移り、デフォーカス状態であると判定された場合、ステップＳ３０９に移る。

ステップＳ３１２で、ファインダ内表示部２０８は、焦点調整動作の結果を表示する。ファインダ内表示部２０８は、前記表示制御部の信号に基づいて、ＡＦ対象被写体４００の位置の領域を点灯することにより、焦点調整に成功したことを撮影者に視認させる。ファインダ内表示部２０８が点灯すると、焦点調整動作のフローは完了する。

以上のように、所定の被写体に対する撮影レンズがデフォーカス状態であり、所定の被写体の像が一対の光学像の一方のみに存在する場合に、デフォーカス量範囲算出動作を行う。これにより、後のサーチレンズ駆動動作において、フォーカスレンズ１０１の駆動範囲を取り得るデフォーカス量範囲に限定できるため、サーチレンズ駆動動作の時間を短縮することができる。以上により、位相差検出方式による高速な焦点検出を行うことができる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

例えば上記実施形態では、撮像センサ２０５とは異なるセンサであるＡＦセンサ３０５及びＡＦ二次結像レンズ３０４を有する焦点検出装置３００を用いて、位相差検出方式の焦点検出をするカメラ本体２００について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、焦点検出装置３００を用いずに、焦点検出用画素を有する撮像センサ２０５の前にマイクロレンズアレイを配置することにより、撮像センサ２０５の出力をもとに位相差検出方式の焦点検出をするカメラ本体２００についても適用することが可能である。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 撮影レンズ
２００ カメラ本体
３００ 焦点検出装置
３０４ ＡＦ二次結像レンズ
３０５ ＡＦセンサ
３０５Ａ，３０５Ｂ ＡＦ像
４００ ＡＦ対象被写体

Claims (7)

1. 特定の被写体を検出する検出手段と、
   撮影レンズを通過した被写体光であって、前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した一対の光学像を受光する一対の撮像領域を有するセンサと、
   前記特定の被写体の光学像が、前記一対の撮像領域の一方に存在しない場合、前記光学像の位置、及び、前記撮影レンズの情報に基づいて、前記撮影レンズのデフォーカス量の取り得る範囲を算出するデフォーカス量範囲算出手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記デフォーカス量範囲算出手段は、デフォーカスの方向を特定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記撮影レンズの情報は、前記撮影レンズの焦点距離、最短撮影距離、フォーカス位置のうち、少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
4. 前記一対の撮像領域を有するセンサは、２次元に配置された光電変換画素を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 前記撮影レンズの焦点状態が前記デフォーカス量範囲算出手段により算出された前記撮影レンズのデフォーカス量の取り得る範囲に含まれるように、前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
6. 撮像手段と、前記焦点検出装置で駆動された前記撮影レンズを通過した被写体像を前記撮像手段で撮像し、画像ファイルとして記録する記録手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点検出装置を有する撮像装置。
7. 撮影レンズを通過した被写体光であって、前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した一対の光学像を受光する一対の撮像領域を有するセンサを備えた焦点検出装置の制御方法であって、
   特定の被写体を検出する検出ステップと、
   前記特定の被写体の光学像が、前記一対のセンサの一方に存在しない場合、前記光学像の位置、及び、前記撮影レンズの情報に基づいて、前記撮影レンズのデフォーカス量の取り得る範囲を算出するデフォーカス量範囲算出ステップと、を有することを特徴とする制御方法。

Images