JP5171124B2

JP5171124B2 - 焦点調節装置、撮像装置および、焦点調節方法

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Publication number: JP5171124B2
Application number: JP2007165224A
Authority: JP
Inventors: 英則谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: JP2009003261A

Description

本発明は、焦点調節装置、撮像装置および、焦点調節方法に関しており、特に電子スチルカメラおよびビデオ等に利用されるオートフォーカス技術に関する。

位相差方式の焦点検出装置では撮像レンズが色収差などの収差をもつため、異なる波長の光に対しては、結像される空中像の結像位置が異なる。

また、イメージセンサなどの光電変換部の多くは、Ｐ−Ｎ接合型フォトダイオードであり、その感度は可視領域から近赤外領域までのびている。焦点検出用の補助光源は、パワーの大きな近赤外のＬＥＤが使用される場合があるので、焦点検出用受光素子の感度は、近赤外光まであるほうが好ましい。

しかしながら、合焦とされる撮像レンズ位置の調整が、ある波長域を中心にしてなされている場合、ある波長域よりも短波長、あるいは、長波長になるにしたがって結像位置とずれてしまう。ここで、ある波長域は、例えばＤ線（５８７ｎｍ）などが考えられる。特に、近赤外光領域では、色収差が大きく、良好に合焦とされる位置に調整されるとはいえない。例えば、昼光で照明する場合と、タングステンランプ等の色温度の低い光源で照明する場合、蛍光灯等の色温度の高い光源で照明する場合とでは、可視光に対する近赤外光の相対的な割合が異なる。従って、間違った焦点調節が行われてしまう。撮像レンズの収差によっては、焦点位置が数１０ミクロンも異なり、焦点調節が正確に行えない。

そこで、この問題点を解消する為に、光源の検出を行って、焦点検出のズレを補正する必要がある。特許文献１に記載の従来例は、焦点検出用受光素子近傍に、異なる分光感度を有する受光素子を配置して、被写体を照明する光源を判別して、焦点検出結果を補正しようとするものである。
特許第２９００３９０号公報

しかしながら従来例では、焦点検出用受光素子の近傍の固定された領域において光源検出用の信号を検出していた。このために、例えば複数の光源で照明されたようなシーンでは、主被写体とは異なる種類の光源検出信号が混入してきたりしてしまう。あるいは、夜景のように低輝度な中に、部分的に照明の輝点が存在するようなシーンでは、良好なＳＮの得られない低輝度な部分の光源検出信号が混入してきたりしてしまう。このような場合、光源検出結果を取り間違えたり、ばらつきが大きくなって精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、良好な焦点調節を行う焦点調節装置、撮像装置および焦点調節方法を提供することにある。

上述のような課題を解決するために、本発明の技術的特徴としては、被写体からの光を光電変換して得られた信号に基づき、位相差方式により撮像レンズの焦点位置からのずれ量を検出して焦点調節を行う焦点調節手段と、被写体からの異なる波長領域の光を受光して、それぞれの波長領域の光に基づく信号を出力する受光手段と、前記受光手段より出力された前記信号の比較に基づいて、前記焦点調節手段による焦点検出結果を補正する補正手段と、複数の測距点において前記焦点調節手段で検出された前記ずれ量に基づく距離分布情報に応じて、主被写体の測距点と他の測距点とをグループ化するグループ化手段とを備えた焦点調節装置であって、前記補正手段は、前記焦点検出結果の補正を行うか否かを前記受光手段より出力された信号に基づいて制御し、前記グループ化手段により主被写体にグループ化された測距点に対応する前記受光手段から出力された信号のうち、ノイズが所定値より少なく、かつ該信号の輝度分布の頻度に基づく信頼度が所定より高い信号に基づいて前記焦点検出結果を補正することを特徴とする焦点調節装置である。

また、本発明の他の技術的特徴としては、被写体からの光を光電変換して得られた信号に基づき、位相差方式により撮像レンズの焦点位置からのずれ量を検出して焦点調節を行う焦点調節工程と、被写体からの異なる波長領域の光を受光して、それぞれの波長領域の光に基づく信号を出力する受光工程と、前記受光工程で出力された前記信号の比較に基づいて、前記焦点調節工程による焦点検出結果を補正する補正工程と、複数の測距点において前記焦点調節工程で検出された前記ずれ量に基づく距離分布情報に応じて、主被写体の測距点と他の測距点とをグループ化するグループ化工程を有し、前記補正工程では、前記焦点調節結果の補正を行うか否かを前記受光工程で出力された信号に基づいて制御し、前記グループ化工程により主被写体にグループ化された測距点に対応する前記受光工程で出力された信号のうち、ノイズが所定値より少なく、かつ該信号の輝度分布の頻度に基づく信頼度が所定より高い信号に基づいて前記焦点検出結果を補正することを特徴とする焦点調節方法である。

本発明によれば、例えば、複数の光源が存在するような場合や夜景のように高輝度と低輝度部分の混在するような適正な光源検出結果を得にくいシーンにおいても、良好な焦点調節が可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。

＜カメラシステムの構成＞
図１は本発明の実施形態に係わる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される交換式の撮像レンズとによって構成されるカメラシステムの光学配置を示す構成図である。

同図において、１はカメラ本体であり、その前面には撮像レンズ１１が装着される。カメラ本体１内には、光学部品、機械部品、電気回路およびフィルム又はＣＣＤ等の撮像素子などが収納され、写真又は画像撮像が行えるようになっている。以下に、その詳細を説明する。カメラ本体１内において、２は主ミラーであり、ファインダ観察状態では撮像光路内に斜設され、撮像状態では撮像光路外に退避する。また、主ミラー２はハーフミラーとなっており、撮像光路内に斜設されているときは、後述する焦点検出光学系へ被写体からの光線の約半分を透過させる。３は、ファインダ光学系を構成する、後述のレンズ１２〜１４の予定結像面に配置されたピント板、４はファインダ光路変更用のペンタプリズムである。５はアイピースであり、撮像者はこの窓からピント板３を観察することで、撮像画面を観察することができる。７はファインダ観察画面内の被写体輝度測定用の測光センサ、６は被写体輝度測定用測光センサ７にピント板３を通した被写体像を結像する結像レンズである。また、３１は光源検出用測光センサ、３０は結像レンズ、３２は被写体輝度測定用測光センサ７の分光特度を視感度に合わせる視感度補正フィルタである。８はフォーカルプレーンシャッタである。９は感光部材であり、銀塩フィルム又はＣＣＤ等の撮像素子（センサ）が用いられる。このセンサにおいては、被写体光を受光し光電変換して画像信号を生成する。２５はサブミラーであり、主ミラー２とともにファインダ観察状態では撮像光路内に斜設され、撮像状態では撮像光路外に退避する。このサブミラー２５は、斜設された主ミラー２を透過した光線を下方に折り曲げて、後述の焦点検出ユニットの方に導くものである。２６は焦点検出ユニットであり、２次結像ミラー２７、２次結像レンズ２８、焦点検出ラインセンサ２９や後述の焦点検出回路等から構成されている。２次結像ミラー２７および２次結像レンズ２８は焦点検出光学系を構成しており、撮像レンズ１１の２次結像面を焦点検出ラインセンサ２９上に形成している。焦点検出ラインセンサ２９において、被写体からの光を受光し光電変換して信号を生成する。そして、生成された信号に基づいて合焦状態を検出することができる。焦点検出ユニット２６はいわゆる位相差方式によって撮像レンズ１１の焦点調節状態（合焦状態）を検出し、その検出結果を撮像レンズの焦点位置を調節する機構を制御する自動焦点調節装置へ送出する。１０はカメラ本体１と撮像レンズ１１との通信インターフェイスとなるレンズマウント接点群である。

次に、撮像レンズ１１内について説明する。１２〜１４はレンズである。１群レンズ（以下、フォーカシングレンズと記す）１２は光軸上を前後に移動することで撮像画面のピント位置を調整する。また、２群レンズ１３は光軸上を前後に移動することで撮像レンズ１１の焦点距離を変更し、撮像画面の変倍を行う。また、１４は固定の３群レンズである。１５は絞りである。１６は駆動モータであり、自動焦点調節動作時にフォーカシングレンズ１２を光軸方向に前後移動させるフォーカス駆動モータである。１７は絞り１５の開口径を変化させるための絞り駆動モータである。１８は距離エンコーダであり、フォーカシングレンズ１２に取り付けられたブラシ１９が摺動することで、フォーカシングレンズ１２の位置を読み取り、被写体距離に相当する信号を発生する。詳しくは、距離エンコーダ１８とブラシ１９および後述のレンズマイコン１１２は、ピント調節された後のフォーカシングレンズ１２の位置を読み取り、該位置よりその時の被写体距離に換算した信号である被写体距離情報を出力する。

＜カメラシステムの回路構成＞
次に、図２を用いて、上記カメラシステムの回路構成について説明する。なお、図１と共通の構成要素には同じ符号を付している。

まず、カメラ本体１内の回路構成について説明する。カメラマイコン１００には、焦点検出回路１０５、被写体輝度測定用測光センサ７、光源検出用測光センサ３１、シャッタ制御回路１０７、モータ制御回路１０８および液晶表示回路１１１が接続されている。また、カメラマイコン１００は、撮像レンズ１１内に配置されたレンズマイコン１１２とはレンズマウント接点１０を介して信号伝達を行う。焦点検出回路１０５は、カメラマイコン１００からの信号に従って焦点検出ラインセンサ２９の蓄積制御と読み出し制御を行い、それぞれの画素情報をカメラマイコン１００に出力する。カメラマイコン１００はこの情報をＡ／Ｄ変換し、位相差方式による焦点調節状態の検出を行い、レンズマイコン１１２と信号のやりとりを行うことによって、撮像レンズ１１の焦点調節制御を行う。シャッタ制御回路１０７は、シャッタ先幕および後幕を走行させ、露出動作を行う。具体的には、カメラマイコン１００からの信号に従ってフォーカルプレーンシャッタ８を構成するシャッタ先幕駆動マグネットＭＧ−１およびシャッタ後幕駆動マグネットＭＧ−２の通電制御をする。モータ制御回路１０８は、カメラマイコン１００からの信号に従ってモータＭを制御することにより、主ミラー２のアップダウンおよびシャッタチャージなどを行う。ＳＷ１は不図示のレリーズボタンの第１ストローク（半押し）操作でｏｎし、測光、ＡＦ（オートフォーカス）を開始させるスイッチである。ＳＷ２はレリーズボタンの第２ストローク（全押し）操作でｏｎし、シャッタ走行、すなわち露光動作を開始させるスイッチである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２およびその他、不図示の操作部材であるＩＳＯ感度設定スイッチ、絞り設定スイッチ、シャッタ速度設定スイッチなどの各スイッチの状態信号はカメラマイコン１００が読み取る。液晶表示回路１１１は、ファインダ内表示器２４と外部表示器４２をカメラマイコン１００からの信号に従って制御する。

次に、撮像レンズ１１内の電気回路構成について説明する。カメラ本体１と撮像レンズ１１とはレンズマウント接点１０を介して相互に電気的に接続される。このレンズマウント接点１０は、以下の接点で構成されている。まず、接点Ｌ０は、撮像レンズ１１内のフォーカス駆動モータ１６および絞り駆動モータ１７の電源用接点である。また、クロック用接点Ｌ２は、レンズマイコン１１２の電源用接点Ｌ１と、シリアルデータ通信を行うためのものである。また、データ送信用接点Ｌ３は、カメラ本体１から撮像レンズ１１へのデータ送信のためのものである。また、データ送信用接点Ｌ４は、撮像レンズ１１からカメラ本体１へのデータ送信のためのものである。また、モータ用グランド接点Ｌ５は、モータ用電源に対するモータ用グランドのためのものである。また、グランド接点Ｌ６は、レンズマイコン１１２用電源に対するグランドのためのものである。レンズマイコン１１２は、レンズマウント接点１０を介してカメラマイコン１００と接続されている。そして、カメラマイコン１００からの信号に応じてフォーカシングレンズ１２を駆動するフォーカス駆動モータ１６および絞り１５を駆動する絞り駆動モータ１７を動作させる。これにより、撮像レンズ１１の焦点調節と絞りを制御する。５０と５１は光検出器とパルス板であり、レンズマイコン１１２がパルス数をカウントすることによりピント調節（合焦動作）時のフォーカシングレンズ１２の位置情報を得る。これにより、撮像レンズ１１の焦点調節を行うことができる。１８は上記した距離エンコーダであり、ここで読み取られたフォーカシングレンズ１２の位置情報はレンズマイコン１１２に入力され、ここで被写体距離情報に変換され、カメラマイコン１００に伝達される。

＜焦点検出素子の測距点配置と光源検出用測光センサの配置＞
図３は、本発明の一例として、焦点検出ラインセンサ２９の焦点検出素子の画面上での測距点２９’の配置を示した図である。図から明らかなように、４５点の測距点がエリア上に配置されている。各測距点には、図の左上の測距点から、Ａ＿ｍｎの番号を付与している。ｍは、垂直方向の座標を示し、ｎは水平方向の座標を示している。これ以上の詳細説明は、図からあきらかなので省略する。

図４は、本発明の一例として、光源検出用測光センサ３１の画面上での受光領域３１’の配置を示した図である。図から明らかなように、６３点の領域の光源を検出可能に構成されている。また、各領域には、左上からＬ＿ｍｎの番号を付与してある。ｍは、垂直方向の座標を示し、ｎは水平方向の座標を示している。これ以上の詳細説明は、図からあきらかなので省略する。また、Ｌ＿ｍｎの各領域は、異なる分光感度を有する２つの受光素子により構成されており、光源の種類や光源の分光分布等の光源情報を判別可能なようになっている。具体的な構成は、例えば、特開２００６−０７２０８４号公報に記載の構成で実現可能である。２種類の異なる分光感度を有する（異なる波長領域の光束を測光する）受光素子のうち、第一の受光素子は、人間の視感度特度に近い分光感度を有するセンサである。また、第二の受光素子は、焦点検出装置で問題になっている６５０ｎｍから７５０ｎｍ程度の近赤外領域に感度を有するものである。

図５は、撮像画面に対応する測距点２９’および光源検出用の受光領域３１’の配置を示した図である。５０１の黒枠が撮像可能な領域を示している。測距点２９’および受光領域３１’は、撮像画面の中央領域のかなり広い範囲において密に配置されており、焦点検出、および光源検出が中央領域の広い範囲で行われていることがわかる。

図６は、本発明が適応される撮像シーンの一例を示した図である。大きな窓を背景に、室内の人物を昼間撮像しているシーンである。同図において、６０１の黒枠は、窓の大きさを示している。６０２は、人物の模式的な図である。また、６０３の斜線で示された部分は、室内の光源（本実施形態では蛍光灯とする）が、６０２の人物により遮られて、室内の壁にできた影を示している。２９’は測距点を示しており、実線で示された測距点は、最終的に選択された測距点および選択された測距点に対して、所定のデフォーカス量だけずれてはいるが、許容の合焦幅に収まっている測距点を示している。破線の測距点は、許容可能な合焦幅を逸脱した測距点を示している。３１’は、光源検出用測光センサの受光領域を示しており、測距点との対応関係が示されている。

＜ＡＦ処理のフロー＞
図７は、撮像の際のＡＦ処理動作を示すフローチャートである。図のフローチャートを用いて、詳細な動作説明を行う。まず、カメラのレリーズスイッチが、第一のストロークまで押し下げられると、カメラ内のスイッチＳＷ１がｏｎして、撮像準備動作が開始する。

Ｓ７０１では、まず焦点検出のために焦点検出ラインセンサ２９の焦点検出素子の蓄積動作が行なわれる。次に、蓄積動作が完了すると、Ｓ７０２に進んで、測距演算（デフォーカス量の算出）が行なわれる。ここで、Ａ＿００からＡ＿４６までのすべての測距点のデフォーカスデータが取得され、Ｓ７０３に進む。なお、ここでいうデフォーカス量とは合焦位置からの撮像レンズ位置のずれ量のことである。

Ｓ７０３では、デフォーカスデータをもとに距離分布情報が作成され、Ｓ７０４に進む。

Ｓ７０４では、前記の距離分布情報をもとに、各測距点がグループ化され、主被写体の存在するグループが判定される。次に、主被写体グループ内に含まれる測距点の中から、もっとも、主被写体を測距したと推定される測距点が、一つ選択され、デフォーカス量が決定される。

図５の撮像シーンにおいては、実線で示された、Ａ＿１６、Ａ＿１７、Ａ＿２６、Ａ＿２７、Ａ＿２８、Ａ＿３６、Ａ＿３７、Ａ＿３８、Ａ＿４３、Ａ＿４４、Ａ＿４５、Ａ＿４６、の１２の測距点が、主被写体グループとして、グループ化されている。

次に、Ｓ７０５では、３１の光源検出用測光センサのデータが、Ｌ＿００からＬ＿６８領域まで取得される。取得データは、第１の受光素子の出力Ｗ＿００からＷ＿６８、第二の受光素子の出力Ｒ＿００からＲ＿６８の合計１２６種類のデータである。Ｒ＿ｍｎ／Ｗ＿ｍｎの比演算を行うことにより、光源の種類を判別することが可能である。

Ｓ７０６では、測距点のグルーピングの結果、判定された主被写体グループが含まれる光源検出用測光センサ３１のデータを抽出して、各データの信頼度判定を行い、高い信頼度の得られた光源検出結果を使って、Ｒ／Ｗの比演算を行う。Ｓ７０６の処理の詳細は、後述する。

Ｓ７０７では、レンズ内のレンズマイコン１１２から色収差情報を取得して、Ｓ７０８で、前記のＲ／Ｗと色収差情報を使って、デフォーカス補正量を算出して、最終的にフォーカシングレンズ１２の駆動量を算出して、焦点調節動作を完了する。ここでいうＲ／Ｗと色収差情報には、光源検出用測光センサ３１の出力を比較した比較結果が含まれる。

＜光源検出用測光センサ出力の信頼度判定のフロー＞
図８は、３１の光源検出用測光センサの各データの信頼度判定を行い、最終的な光源検出データを算出するサブルーチンのフローチャートである。また、図９は、信頼度判定の判定基準に用いられる輝度およびＲ＿ｍｎ／Ｗ＿ｍｎのヒストグラムである。図８および図９を用いて、光源検出データ算出の詳細を説明する。

Ｓ８０１では、Ｌ＿００からＬ＿６８領域のデータから必要なデータを抽出する。主被写体グループとして、Ａ＿１６、Ａ＿１７、Ａ＿２６、Ａ＿２７、Ａ＿２８、Ａ＿３６、Ａ＿３７、Ａ＿３８、Ａ＿４３、Ａ＿４４、Ａ＿４５、Ａ＿４６、の１２の測距点がグループ化されているので、それに対応する光源検出用測光センサの領域を抽出する。主被写体グループに属する光源検出用測光センサの領域は、図６から明らかなように、Ｌ＿２５、Ｌ＿２６、Ｌ＿３５、Ｌ＿３６、Ｌ＿４５、Ｌ＿４６、Ｌ＿５４、Ｌ＿５５、Ｌ＿５６、の９領域の光源検出用測光出力である。具体的には、この領域に対応する、第一の受光素子出力、および第二の受光素子出力をそれぞれ抽出し、Ｓ８０２に進む。ここで、第一の受光素子出力は、Ｗ＿２５、Ｗ＿２６、Ｗ＿３５、Ｗ＿３６、Ｗ＿４５、Ｗ＿４６、Ｗ＿５４、Ｗ＿５５、Ｗ＿５６である。また、第二の受光素子出力は、Ｒ＿２５、Ｒ＿２６、Ｒ＿３５、Ｒ＿３６、Ｒ＿４５、Ｒ＿４６、Ｒ＿５４、Ｒ＿５５、Ｒ＿５６である。そして、第一の受光素子出力と第二の受光素子出力は異なる波長領域の光を受光し信号を出力する。

Ｓ８０２では、信頼度判定の１つであるＳＮの判定（ノイズ量の判定）を行なう。これは、Ｓ８０１で得られた第一、第二の受光素子の出力が所定以上得られたか否かを判定するものである。このときは、分光感度の広いＷ＿ｍｎの出力が、所定のＳＮ以上であるかを抽出された各Ｗ＿ｍｎにおいて順次判定する。具体的には、信号出力中のノイズの割合が所定値よりも多くないかどうかを判定する。判定の結果、所定以上のＳＮが得られる場合にはＳ８０３に、得られなければＳ８０４に進む。Ｓ８０３では、所定以上のＳＮが得られる領域番号ｍｎを記憶しておき、Ｓ８０５に進む。

Ｓ８０４では、所定のＳＮが得られない領域番号を記憶して、この領域のデータをこのあとの処理から除外し、Ｓ８０５に進む。Ｓ８０５では、抽出されてすべての領域のＳＮ判定が、すべて終了したか否かを判定して、すべて終了していればＳ８０６に、終了していなければＳ８０２に戻って、すべての抽出領域のＳＮ判定を継続する。

Ｓ８０６では、抽出された領域のうち、ＳＮ判定後にＳＮが所定量以上であった領域の領域数（フロー上は、データ数と記載）が、所定数以上か否かを判定する。所定数以下の場合には、ＳＮ判定以外の信頼度判定を行わず、Ｓ８２０に進んで、光源検出から得られる焦点検出補正量を演算する。所定数以上の場合には、Ｓ８０７に進む。抽出された領域数が、所定数以下の場合には、ＳＮ判定以外の信頼度判定を行なうことが困難であるためである。例えば、そもそも抽出された領域数が、１つの場合やＳＮ判定後領域数が、０になる場合などが考えられる。所定数に関しては、測距点と光源検出用測光センサの配置に大きく影響されるので、各カメラごとに設定されることが好ましい。本実施形態においては、おおむね４領域程度が、好ましい。

本実施形態では、抽出された、９領域のすべてＳＮ判定が、ＯＫであったとして以下の説明を続ける。

Ｓ８０７では、グループ化された測距点グループに含まれる９領域の光源検出用測光センサの輝度分布を作成して、信頼度判定を行う。具体的には、第一の受光素子出力である、Ｗ＿ｍｎの出力を使って、輝度のヒストグラムを作成し、Ｓ８０８に進む。図９の（ａ）は、このとき作成された９領域のＷ＿ｍｎの輝度ヒストグラムを示している。横軸は輝度、縦軸はデータ頻度を示している。輝度の刻みは、例えば、１／３段程度にとればよい。

Ｓ８０８では、作成された輝度ヒストグラムのもっとも頻度の高いデータを抽出して、そのデータをＷ＿ｆｒｅｑとして記憶し、Ｓ８０９に進む。また、最頻度データが存在しない場合には、中心値をＷ＿ｆｒｅｑとして記憶すればよい。

Ｓ８０９では、最頻度データＷ＿ｆｒｅｑに対して、抽出波長域の各データＷ＿ｍｎが、所定の相対差に収まっているか否かを判定する。所定の相対輝度をδＬｖとしたときに、
ＡＢＳ（Ｗ＿ｍｎ−Ｗ＿ｆｒｅｑ）＜δＬｖ（１）
を計算する。ＡＢＳは、Ｗ＿ｍｎ−Ｗ＿ｆｒｅｑの絶対値を示す。相対差が、δＬｖ未満であれば、Ｓ８１０に進んで、このときの領域を記憶して、Ｓ８１２に進む。また、δＬｖ以上であれば、Ｓ８１１で、この領域番号を記憶して、この領域のデータをこのあとの処理から除外し、Ｓ８１２に進む。Ｓ８１２では、抽出された全領域のデータの比較が、完了したか否かを判定して、比較が完了していなければ、Ｓ８０９に戻ってデータの比較を続け、完了していれば、Ｓ８１３に進む。δＬｖは、例えば人物の肌の反射率が、２０〜４０％程度であるので、おおむね１段程度に設定される。これ以上の輝度の相対比がある場合は、背景に影響された可能性が高くデータの信頼度が、低い可能性が高い。図９（ａ）のヒストグラムでは、Ｌ＿２５およびＬ＿２６は、おおむね最頻度データよりも２段輝度が高く、図６から、室外の明るい背景光に影響されたと考えられる。また、Ｌ＿５４は、室内の光源が、人物により遮られてできた影を測光している。従って、９領域のうち輝度ヒストグラムにより、Ｌ＿２５、Ｌ＿２６およびＬ＿５４が、主被写体以外に影響されたと判定され、データが除外される。Ｓ８１３では、輝度ヒストグラムによる信頼度判定でＯＫであった領域数が、所定数以上であったか否かを判定する。所定数以下であれば、Ｓ８２０に、そうでなければ、Ｓ８１４に進む。所定数は、おおむね、２程度に設定すればよい。なお、本実施形態中では、第一の受光素子出力である、Ｗ＿ｍｎの出力を使って、輝度のヒストグラムを作成した。しかしながら、第二の受光素子出力であるＲ＿ｍｎの出力から輝度のヒストグラムを作成して、同様に信頼度判定を行ってもよい。

本実施形では、９領域中の６領域の判定が、ＯＫであった場合で、以下の説明を続ける。

Ｓ８１４では、グループ化された測距点グループに含まれる９領域の光源検出用測光センサの出力の比（Ｒ／Ｗ＿ｍｎ）の分布を作成して、信頼度判定を行う。具体的には、輝度ヒストグラムによる判定で信頼度ＯＫであった６領域の、第一の受光素子出力であるＷ＿ｍｎ、第二の受光素子出力であるＲ＿ｍｎを使って、その比Ｒ／Ｗ比を領域ごとに計算して、Ｒ／Ｗのヒストグラムを作成し、Ｓ８１５に進む。図９の（ｂ）は、このとき作成された６領域、および輝度ヒストグラムによる判定で除外された３領域のＲ／Ｗ＿ｍｎのヒストグラムを示している。横軸は、Ｒ／Ｗ比、縦軸は、データ頻度を示している。

Ｓ８１５では、作成されたＲ／Ｗ比のヒストグラムのもっとも頻度の高いデータを抽出して、そのデータをＲ／Ｗ＿ｆｒｅｑとして記憶し、Ｓ８１６に進む。また、最頻度データが存在しない場合には、分布の中心値をＲ／Ｗ＿ｆｒｅｑとして記憶すればよい。

Ｓ８１６では、最頻度データＲ／Ｗ＿ｆｒｅｑに対して、抽出領域の各データＲ／Ｗ＿ｍｎが、所定の相対差に収まっているか否かを判定する。所定の相対差をδＲ／Ｗとしたときに、
ＡＢＳ（Ｒ／Ｗ＿ｍｎ−Ｒ／Ｗ＿ｆｒｅｑ）＜δＲ／Ｗ（２）
を計算する。ＡＢＳは、Ｒ／Ｗ＿ｍｎ−Ｒ／Ｗ＿ｆｒｅｑの絶対値を示す。相対差が、δＲ／Ｗ未満であれば、Ｓ８１７に進んで、このときの領域を記憶して、Ｓ８１９に進む。また、δＲ／Ｗ以上であれば、Ｓ８１８で、この領域番号を記憶して、この領域のデータをこのあとの処理から除外し、Ｓ８１９に進む。Ｓ８１９では、抽出された全領域のデータの比較が、完了したか否かを判定して、比較が完了していなければ、Ｓ８１６に戻って，データの比較を続け、完了していれば、Ｓ８２０に進む。δＲ／Ｗは、例えば最終的な光源検出結果により算出される焦点検出補正量が、デフォーカス換算でＦδ程度収まる程度に設定すればよい。δは、おおむね合焦とみなせる許容錯乱円に設定するのがよい。これ以上の相対比がある場合は、背景に影響された可能性が高くデータの信頼度が、低い可能性が高く、データとして使わないことが望ましい。図９（ｂ）のＲ／Ｗヒストグラムでは、輝度ヒストグラムで信頼度がないと判断された、Ｌ＿２５、Ｌ＿２６は、最頻度データよりもＲ／Ｗ比が高くなった。つまり、輝度ヒストグラムと同様に信頼度が低いと判断された。これは、図６からもわかるように、室内の光源よりも、赤外光を多く含む、室外の背景光（例えば、太陽光）に影響されたと考えられる。また、同じく輝度ヒストグラムで信頼度がないと判断されたＬ＿５４は、輝度ヒストグラムの結果から、室内の光源が、人物により遮られてできた影を測光していると考えられる。しかし、Ｒ／Ｗ比のずれは、Ｌ＿５６、Ｌ＿５７よりも最頻度データに近い結果になっており、Ｒ／Ｗ比としては、信頼度が高い結果になっている。よって、Ｒ／Ｗヒストグラムにおいては、輝度ヒストグラムの結果により、比較対照には入っていないが、Ｌ＿２５、Ｌ＿２６のデータを使わないことが可能である。また、Ｌ＿５４は、Ｒ／Ｗ比からは、使わないことが不可能であることがわかる。本実施形態では、３つの信頼度判定の結果、Ｌ＿３５、Ｌ＿３６、Ｌ＿４５、Ｌ＿４６、Ｌ＿５５、Ｌ＿５６の６つの領域のデータ信頼度が高いことが判定できる。

Ｓ８２０では、３つの信頼度判定の結果、信頼度ありと判定された、領域の数を判定して、信頼度判定後のデータ数が、０であれば、Ｓ８２２に、１以上であれば、Ｓ８２１に進む。Ｓ８２１では、Ｒ／Ｗ比の平均値Ｒ／Ｗ＿ａｖｅを算出して、このサブルーチンを抜ける。また、Ｓ８２２では、３つの信頼度判定の結果、信頼度のあるデータが存在しなかったため、光源補正を０、すなわち、焦点検出補正なしとして、このサブルーチンを抜ける。ただし、ここでは、補正なし、あるいは平均値としたが、信頼度の信頼度に応じて、補正に重み付けを持たせるように構成しても構わない。このときには、信頼度が高いほどその光源検出用測光センサ出力に起因する補正を大きくする。

＜まとめ＞
以上、説明したように、本実施形態ではグループ化された測距点に対応する光源検出センサの出力を信頼度判定基準を用いて判定した。これにより、例えば、複数の光源が存在するような場合や夜景のように高輝度と低輝度部分の混在するようなシーンにおいて、良好な光源検出の判別が可能になる。したがって、良好な焦点調節を行うことが可能となる。

なお、上述の実施形態では、光源検出用測光センサ３１の出力に基づいて、光源検出用測光センサ３１の出力の信頼度を判定した。しかしながら、これに限らず、例えば、被写体輝度測定用測光センサ７や焦点検出ラインセンサ２９の出力に基づいて、光源検出用測光センサ３１の出力の信頼度を判定してもよい。

また、上述の実施形態では、光源検出用測光出力として第一の受光素子出力、および第二の受光素子出力の２種類の波長領域の信号を出力する構成とした。しかしながら、これに限らず、異なる波長領域の光を複数（２波長以上）受光し、それぞれの波長領域における出力に基づいて焦点位置の調節の補正をしてもよい。

また、光源検出用測光センサ３１の出力等から、撮影するシーンを判別して焦点調節の制御を切り換えるよう構成してもよい。例えば、複数の光源が存在する、もしくは高輝度と低輝度が混在するようなシーンであれば、上述の実施形態のように複数の測距点をグループ化し適切な受光領域を選択して焦点位置の調節の補正に用いる。一方、上記以外のシーンであれば、主被写体の測距点に対応する受光領域からの信号を用いて焦点位置の調節の補正をする。このように、場合わけして制御を切り換えることにより、より適切なピントすれ補正を行うことが可能となる。

カメラシステムを示す構成図カメラシステムの回路構成を示すブロック図画面上において対応する測距点の配置を示す図画面上において対応する光源検出用センサの配置を示す図測距点、光源検出センサの配置を示す図撮像シーンの一例を説明する図ＡＦ処理動作を示すメインフローチャート光源検出データ算出動作を示すサブルーチンのフローチャート信頼度判定のためのヒストグラムを示す図

符号の説明

１カメラ本体
７被写体輝度測定用測光センサ
３１光源検出用測光センサ
１１撮像レンズ
１２フォーカシングレンズ
２６焦点検出ユニット
１００カメラマイコン
１１２レンズマイコン

Claims

被写体からの光を光電変換して得られた信号に基づき、位相差方式により撮像レンズの焦点位置からのずれ量を検出して焦点調節を行う焦点調節手段と、
被写体からの異なる波長領域の光を受光して、それぞれの波長領域の光に基づく信号を出力する受光手段と、
前記受光手段より出力された前記信号の比較に基づいて、前記焦点調節手段による焦点検出結果を補正する補正手段と、
複数の測距点において前記焦点調節手段で検出された前記ずれ量に基づく距離分布情報に応じて、主被写体の測距点と他の測距点とをグループ化するグループ化手段とを備えた焦点調節装置であって、
前記補正手段は、前記焦点検出結果の補正を行うか否かを前記受光手段より出力された信号に基づいて制御し、前記グループ化手段により主被写体にグループ化された測距点に対応する前記受光手段から出力された信号のうち、ノイズが所定値より少なく、かつ該信号の輝度分布の頻度に基づく信頼度が所定より高い信号に基づいて前記焦点検出結果を補正することを特徴とする焦点調節装置。
前記受光手段は、可視光領域に分光感度を有する第１の受光手段と、近赤外光領域に分光感度を有する第２の受光手段から成り、
前記補正手段は、前記グループ化手段により主被写体にグループ化された測距点に対応する前記受光手段から出力された信号のうち、さらに、前記第１の受光手段からの信号と前記第２の受光手段からの信号との出力比分布の頻度に基づく信頼度が所定より高い信号に基づいて前記焦点検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
請求項１又は２に記載の焦点調節装置と、前記撮像レンズを有することを特徴とする撮像装置。
被写体からの光を光電変換して得られた信号に基づき、位相差方式により撮像レンズの焦点位置からのずれ量を検出して焦点調節を行う焦点調節工程と、
被写体からの異なる波長領域の光を受光して、それぞれの波長領域の光に基づく信号を出力する受光工程と、
前記受光工程で出力された前記信号の比較に基づいて、前記焦点調節工程による焦点検出結果を補正する補正工程と、
複数の測距点において前記焦点調節工程で検出された前記ずれ量に基づく距離分布情報に応じて、主被写体の測距点と他の測距点とをグループ化するグループ化工程とを有し、
前記補正工程では、前記焦点調節結果の補正を行うか否かを前記受光工程で出力された信号に基づいて制御し、前記グループ化工程により主被写体にグループ化された測距点に対応する前記受光工程で出力された信号のうち、ノイズが所定値より少なく、かつ該信号の輝度分布の頻度に基づく信頼度が所定より高い信号に基づいて前記焦点検出結果を補正することを特徴とする焦点調節方法。