JP5402129B2 - 焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関するものである。

従来より、撮影画像の中から人物の顔を検知することにより、撮影する主要被写体が撮影画面内のどの位置にあるかを認識し、その主要被写体位置に対して撮影光学系の焦点調節を行う撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２１５７５０号公報

しかしながら、人物の顔を検出することができる光学系のデフォーカス量の範囲は、光学系による焦点検出可能なデフォーカス量の範囲よりも狭いことが一般的であり、そのため、上記従来技術においては、顔の検出タイミングや、焦点調節状態によっては、人物の顔を適切に検知できず、結果として、主要被写体の焦点状態を検出できないという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、主要被写体の焦点状態を適切に検出することができる焦点検出装置を提供することである。

この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

[１]発明に係る焦点検出装置は、光学系の像面内の複数の位置に設定された複数の焦点検出位置に対して、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段（１６１）と、前記像面内における対象を検出する対象検出手段（１７０）と、前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果、および前記対象検出手段による検出結果の少なくとも一方に基づいて、前記複数の焦点検出位置のうちのいずれかを選択する選択手段（１７０）とを備え、前記選択手段は、前記対象検出手段により前記対象を検出していない状態で、前記焦点状態の検出結果に基づいて前記複数の焦点検出位置から第１の焦点検出位置を選択し、前記対象検出手段は、前記第１の焦点検出位置に対して検出される前記焦点状態が所定の状態となった場合に前記対象を検出し、前記選択手段は、前記対象検出手段によって検出した前記対象の位置に基づいて、前記複数の焦点検出位置から前記光学系の焦点調節の対象とする第２の焦点検出位置を選択することを特徴とする。

[２]上記焦点検出装置に係る発明において、前記選択手段（１７０）は、前記対象を検出していない状態で前記光学系の焦点状態に基づくデフォーカス量が所定量以上である場合に、前記第１の焦点検出位置を選択するように構成することができる。

[３]上記焦点検出装置に係る発明において、前記選択手段（１７０）は、前記対象検出手段（１７０）によって前記対象を検出できなかった場合に、前記第１の焦点検出位置を選択するように構成することができる。

[４]上記焦点検出装置に係る発明において、前記選択手段（１７０）は、前記第１の焦点検出位置に対して検出される前記焦点状態が所定の状態となった場合に前記対象検出手段（１７０）によって検出された前記対象の検出結果と、前記焦点検出手段（１６１）によって検出された前記焦点状態とに基づいて、前記第２の焦点検出位置を選択するように構成することができる。

[５]発明に係る焦点調節装置は、上記発明に係る焦点検出装置と、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段（２３０）と、前記焦点調節手段による焦点調節を起動する起動手段とを備え、前記焦点検出手段（１６１）は、前記光学系の焦点状態を繰り返し検出し、前記選択手段（１７０）は、前記起動手段によって前記焦点調節を起動する前に前記焦点検出手段によって検出される前記焦点状態に基づくデフォーカス量が所定量以上である場合に前記第１の焦点検出位置を検出することを特徴とする。

[６]発明に係る撮像装置は、上記発明に係る焦点検出装置を備えたことを特徴とする。

[７]発明に係る撮像装置は、上記発明に係る焦点調節装置を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、主要被写体の焦点状態を適切に検出することができる焦点検出装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図である。 図２は、図１に示す焦点検出モジュールを示す図である。 図３は、撮影光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を示す図である。 図４は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その１）である。 図５は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その２）である。 図６は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その３）である。 図７は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その４）である。 図８は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。 図９は、第３実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その１）である。 図１０は、第３実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その２）である。 図１１は、第３実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャート（その３）である。 図１２は、第４実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

《第１実施形態》
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
以下においては、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、上記発明の焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ２１２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ１００側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１２の現在位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するカメラ制御部１６０へ送出される。そして、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ２１２の駆動量が、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して送出され、これに基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ２３０は駆動する。

絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１６０からレンズ制御部２５０を介して送出されることにより行われる。また、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０に入力される。絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタン（不図示）を全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

クイックリターンミラー１２０で反射された被写体からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。また、測光センサ１３７は、被写体認識用の撮像素子も兼ねており、撮影光学系により焦点板１３１上に結像された被写体像を電気信号に変換して画像信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御および被写体認識処理に用いられる。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子１１０が初期位置にある場合における撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有し、フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１ｄで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出する。

そして、図２に示すように被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ１００側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて短くなり、逆に被写体像Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各像信号がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２および撮像素子１１０を移動させることでピントを合わせる。

ここで、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を図３に示す。図３に示すように、撮影光学系の撮影画面５０内には複数の焦点検出エリア５１が設定されており、本実施形態においては、焦点検出モジュール１６１は、各焦点検出エリア５１に対応して、一対のラインセンサ１６１ｄが複数備えられており、これにより、各焦点検出エリア５１における像信号を取得できるようになっている。本実施形態では、図３に１〜３１の数字で示すように、３１点の焦点検出エリア５１が設けられ、それぞれの位置が撮像素子１１０の撮像範囲の所定位置に対応している。なお、焦点検出エリア５１の個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間を制御するもので、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を、各焦点検出エリア５１に対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリア５１に対応した像信号のずれ量をデフォーカス量ｄｆに変換し、これを駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量ｄｆに基づいて、当該デフォーカス量ｄｆに応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１２を移動させる。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

操作部１５０は、シャッターレリーズボタン、ズームボタン、および撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、自動露出モード／マニュアル露出モード、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、また、オートフォーカスモードの中でも、特定被写体を認識するための被写体認識モードの設定が行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、レンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御部１７０は、上述したように撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。さらに、カメラ制御部１７０は、操作部１５０により、被写体認識モードが選択されている場合には、測光センサ１３７からの画像信号を受信し、受信した画像信号に基づき、撮影画面５０内に存在する特定被写体を検知するための被写体認識処理を行う。また、カメラ制御部１７０は、これらに加えて、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図４〜図７は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。以下においては、操作部１５０により、被写体認識モードが選択されている場合を例示して説明する。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部１７０が、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ１０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部１７０は、測光センサ１３７から被写体認識用の画像信号を受信し、被写体認識処理を行う。被写体認識の方法としては、特に限定されず、公知の方法に従えばよいが、たとえば、人物の顔のテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、撮影光学系の撮影画面５０中から人物の顔を認識し、これにより特定被写体を検出する方法などが挙げられる。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１０２における被写体認識処理によって、撮影光学系の撮影画面５０内において、撮影画面５０中に設定された複数の焦点検出エリア５１に対応する位置に、特定被写体が検出されたか否かの判定が行われる。特定被写体が検出された場合には、ステップＳ１０４に進み、図５に示す「焦点調節処理Ａ」が実行される（ステップＳ２０１〜Ｓ２０９）。一方、特定被写体が検出されなかった場合には、ステップＳ１０５に進み、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」が実行される（ステップＳ３０１〜Ｓ３２１）。

以下、図５に示す「焦点調節処理Ａ」について、説明する。まず、ステップＳ２０１では、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積が行われ、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報を、各焦点検出エリア５１に対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

ステップＳ２０２では、デフォーカス演算部１６３により、撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア（ＡＦエリア）５１について、位相差検出方式による像ズレ量の演算が行われ、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆが算出される。算出されたデフォーカス量ｄｆは、カメラ制御部１７０およびレンズ駆動量演算部１６４に出力される。

ステップＳ２０３では、カメラ制御部１７０により、各焦点検出エリア５１のうち、特定被写体が検出された全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量ｄｆの演算が終了したか否かの判断がされ、特定被写体が検出された全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量ｄｆの演算が終了している場合には、ステップＳ２０４に進む。一方、終了していない場合には、特定被写体が検出された全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量ｄｆの演算が終了するまで、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報の読み出し、およびデフォーカス量ｄｆの演算が繰り返される。

ステップＳ２０４では、カメラ制御部１７０により、デフォーカス演算部１６３によって算出されたデフォーカス量ｄｆに基づき、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のうち、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１を決定するための処理が行われる。焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１を決定する方法としては、特に限定されないが、たとえば、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの分布や信頼性に基づいて決定する方法や、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のうち、最も至近側に位置するエリアを選択する方法などが挙げられる。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４において、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定されたか否かの判定が行われ、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定された場合には、ステップＳ２０８に進む。一方、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定されなかった場合には、ステップＳ２０６に進む。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定されない場合としては、たとえば、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のデフォーカス量が算出できない場合や、デフォーカス量が算出できても、その信頼性が低い場合などが挙げられる。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４において、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定されなかったため、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１以外の焦点検出エリアについて、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあるか否かの判断が行われる。ここで、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあるか否かの判断は、たとえば、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１以外の焦点検出エリアのうち、ステップＳ２０２において、デフォーカス量が算出され、かつ、算出されたデフォーカス量の信頼性が所定の基準以上である焦点検出エリアが存在するか否かに基づいて行うことができる。焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあると判断された場合には、ステップＳ２０７に進む。一方、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアが存在しないと判断された場合には、「焦点調節処理Ａ」を終了し、本実施形態の処理を終了する。

ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６にて、焦点状態の検出が可能であると判断された焦点検出エリアのうちから、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１を決定するための処理が行われる。この場合における、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１の決定方法としては、特に限定されないが、たとえば、最も至近側に位置するエリアを選択する方法などが挙げられる。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０４において、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のうちから決定された焦点調節に用いる焦点検出エリア、またはステップＳ２０７において、定被写体が検出された焦点検出エリア５１以外の焦点検出エリアのうちから決定された焦点調節に用いる焦点検出エリアにおける、焦点状態に基づいて、図７に示す焦点調節処理が行われる（ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４）。

図７に示す焦点調節処理においては、まず、ステップＳ４０１において、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積が行われ、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報を、各焦点検出エリア５１に対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

次いで、ステップＳ４０２では、デフォーカス演算部１６３により、ステップＳ２０４またはステップＳ２０７において決定された焦点調節に用いる焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出が行われ、算出されたデフォーカス量は、レンズ駆動量演算部１６４に出力される。

ステップＳ４０３では、レンズ駆動量演算部１６４により、デフォーカス演算部１６３によって算出されたデフォーカス量ｄｆに基づいて、デフォーカス量ｄｆに応じたフォーカスレンズ２１２のレンズ駆動量Δｄの算出が行われ、算出されたレンズ駆動量Δｄは、レンズ駆動制御部１６５に出力される。

ステップＳ４０４では、レンズ駆動制御部１６５により、ステップＳ４０３にて算出されたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令が送出され、フォーカスレンズ２１２が移動する。

次いで、図５のステップＳ２０９に進み、合焦判定が行われる。本実施形態では、たとえば、フォーカスレンズ２１２が目標位置まで移動した場合、または焦点調節に用いる焦点検出エリア５１のデフォーカス量が所定値以下となった場合に、合焦と判定される。合焦と判定された場合には、図５に示す「焦点調節処理Ａ」を終了し、本実施形態の処理を終了する。一方、合焦していないと判定された場合には、ステップＳ２０８に戻り、焦点調節処理が繰り返し行われる。

一方、図４に示すステップＳ１０３において、特定被写体が検出されなかったと判断された場合には、ステップＳ１０５に進み、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」が実行される（ステップＳ３０１〜Ｓ３２１）。

以下、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」について、説明する。まず、ステップＳ３０１、Ｓ３０２では、図５に示すステップＳ２０１、Ｓ２０２と同様に、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積、読み出し、および撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出が行われる。

ステップＳ３０３では、各焦点検出エリア５１のうち、全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量ｄｆの演算が終了したか否かの判断がされる。全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量ｄｆの演算が終了した場合には、ステップＳ３０４に進み、一方、終了していない場合には、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報の読み出し、およびデフォーカス量ｄｆの演算が繰り返される。

ステップＳ３０４では、カメラ制御部１７０により、デフォーカス演算部１６３によって算出されたデフォーカス量ｄｆに基づき、各焦点検出エリア５１のうち、仮合焦を行うための仮合焦用の焦点検出エリア５１を決定するための処理が行われる。ここで、本実施形態において、仮合焦とは、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された各焦点検出エリア５１から、焦点検出を行うための焦点検出エリアを仮決めし、仮決めした焦点検出エリア（仮決めした焦点検出エリアを「仮合焦用の焦点検出エリア」とする。）における、焦点状態に基づいて、仮の焦点調節処理を行うことを意味する。また、仮合焦用の焦点検出エリア５１の決定方法としては、特に限定されないが、たとえば、最も至近側に位置するエリアを選択する方法などが挙げられる。

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４において仮合焦用の焦点検出エリア５１が決定されたか否かの判定が行われ、仮合焦用の焦点検出エリア５１が決定された場合には、ステップＳ３０８に進む。一方、仮合焦用の焦点検出エリア５１が決定されなかった場合には、ステップＳ３０６に進む。なお、仮合焦用の焦点検出エリア５１が決定されない場合としては、たとえば、全ての焦点検出エリア５１について、デフォーカス量が算出できない場合や、デフォーカス量が算出できても、その信頼性が低い場合、さらには、デフォーカス量の値から仮合焦用の焦点検出エリアとして選択するのに適当でないと判断された場合などが挙げられる。

ステップＳ３０６では、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあるか否かの判断が行われる。焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあるか否かの判断としては、特に限定されないが、たとえば、ステップＳ３０４において、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアであっても、仮合焦用の焦点検出エリアとして選択するのに適当でないと判断された焦点検出エリアがあるか否か等に基づいて、判断される。焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあると判断された場合には、ステップＳ３０７に進む。一方、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアが存在しないと判断された場合には、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」を終了し、本実施形態の処理を終了する。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０６にて、焦点状態の検出が可能であると判断された焦点検出エリア５１のうちから、仮合焦用の焦点検出エリア５１を決定するための処理が行われる。この場合における、仮合焦用の焦点検出エリア５１の決定方法としては、特に限定されないが、たとえば、最も至近側に位置するエリアを選択する方法などが挙げられる。

ステップＳ３０８では、ステップＳ３０５またはステップＳ３０７で決定された仮合焦用の焦点検出エリアにおける、焦点状態に基づいて、図７に示す焦点調節処理が行われる（ステップＳ４０１〜Ｓ４０４）。

ステップ３０９では、ステップＳ３０８の焦点調節処理により、ステップＳ３０５またはステップＳ３０７で決定された仮合焦用の焦点検出エリアにおけるデフォーカス量が予め設定された所定値以下となったか否かの判断が行われる。なお、この場合における所定値としては特に限定されず、フォーカスレンズ２１２の像面位置が、仮合焦用の焦点検出エリアの合焦点近傍となるような値（たとえば３００μｍ）に設定することができる。仮合焦用の焦点検出エリアにおけるデフォーカス量が所定値以下となった場合には、ステップＳ３１０に進む。一方、仮合焦用の焦点検出エリアにおけるデフォーカス量が所定値を超えている場合には、ステップＳ３０８に戻り、焦点調節処理が繰り返し行われる。

ステップＳ３１０では、ステップＳ３０５またはステップＳ３０７において決定された仮合焦用の焦点検出エリアの合焦点近傍で、再度、被写体認識処理が行われる。なお、被写体認識処理は、図４に示すステップＳ１０２と同様にして行われる。そして、Ｓ３１１において、図４に示すステップＳ１０３と同様に、撮影画面５０中に設定された複数の焦点検出エリア５１に対応する位置に、特定被写体が検出されたか否かの判定が行われ、特定被写体が検出された場合には、ステップＳ３１２に進む。一方、特定被写体が検出されなかった場合には、ステップＳ３１９に進む。

ステップＳ３１２〜Ｓ３１５では、ステップＳ３１０における被写体認識処理により特定被写体が検出されたため、図５に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様に、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積、読み出し、撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出、および特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のうちから、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１を決定するための処理が行われる。

ステップＳ３１６では、図５に示すステップＳ２０５と同様に、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定されたか否かの判定が行われ、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定された場合には、ステップＳ３２０に進み、一方、決定されなかった場合には、ステップＳ３１７に進む。

ステップＳ３１７では、図５に示すステップＳ２０６と同様に、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１以外の焦点検出エリアについて、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあるか否かの判断が行われる。そして、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアがあると判断された場合には、ステップＳ３１８に進み、図５に示すステップＳ２０７と同様にして、焦点調節用の焦点検出エリアの決定処理が行われる。一方、焦点状態の検出が可能な焦点検出エリアが存在しないと判断された場合には、ステップＳ３１９に進む。

そして、ステップＳ３１１において、特定被写体が検出されなかったと判断された場合、またはステップＳ３１７において、焦点状態の検出可能な焦点検出エリアが存在しないと判断された場合には、ステップＳ３１９に進み、ステップＳ３１９では、ステップＳ３０４またはステップＳ３０７で決定した仮合焦用の焦点検出エリアを、焦点調節用の焦点検出エリアに設定される。

ステップＳ３２０では、ステップＳ３１５、ステップＳ３１８またはステップＳ３１９で決定された焦点調節用の焦点検出エリアにおける、焦点状態に基づいて、図７に示す焦点調節処理が行われ（ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４）、ステップＳ３２１において、合焦したと判定された場合には、「焦点調節処理Ｂ」を終了し、本実施形態の処理を終了する。一方、合焦していないと判定された場合には、ステップＳ２２０に戻り、焦点調節処理が繰り返し行われる。

《第２実施形態》
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。本発明の第２実施形態は、上述した第１実施形態のカメラ１において、以下に説明するように動作する以外は、第１実施形態と同様である。

以下においては、第２実施形態の動作について、説明する。図８は、第２実施形態に係る「焦点調節処理Ｃ」を説明するためのフローチャートである。第２実施形態においては、図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０５の「焦点調節処理Ｂ」の代わりに、図８に示す「焦点調節処理Ｃ」を実行する以外は、第１実施形態と同様に動作する。

すなわち、第２実施形態においては、図４に示すステップＳ１０３において、特定被写体が検出されなかったと判断された場合には、図８に示す「焦点調節処理Ｃ」を実行する。

そして、図８に示す「焦点調節処理Ｃ」においては、まず、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３において、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」のステップＳ３０１〜Ｓ３０３と同様に、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積、読み出し、および撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出が行われる。

そして、ステップＳ５０４において、ステップＳ５０２で算出された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅの算出が行われ、デフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値以上であるか否かの判断が行われる。その結果、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値以上であると判断された場合には、ステップＳ５０５に進み、ステップＳ５０５〜Ｓ５２２において、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」のステップＳ３０４〜Ｓ３２１と同様に、仮合焦用の焦点検出エリアの決定、被写体認識処理および焦点調節処理が行われる。なお、デフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅを算出するに際しては、必ずしも、撮影画面５０中の複数の焦点検出エリア５１のうち、全ての焦点検出エリア５１を用いて算出する必要はなく、たとえば、撮影画面５０中の複数の焦点検出エリア５１のうち、撮影画面５０中央部分の特定の焦点検出エリア５１を用いて算出してもよい。

一方、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値未満である場合には、仮合焦用の焦点検出エリアの決定および被写体認識処理（ステップＳ５０５〜Ｓ５１５）を行わずに、ステップＳ５１６に進み、ステップＳ５０２で算出された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量に基づいて、焦点調節用の焦点検出エリアを決定するための処理が行われる。なお、この場合に、仮合焦用の焦点検出エリアの決定および被写体認識処理を行わないのは、デフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値未満であるにも拘わらず、ステップＳ１０２において、特定被写体が検知できなかったため、仮合焦用の焦点検出エリアの合焦点近傍で、再度、被写体認識処理を行っても、特定被写体が検知できる可能性は低いと考えられることによる。そして、ステップＳ５１７〜Ｓ５２２において、図６に示す「焦点調節処理Ｂ」のステップＳ３０４〜Ｓ３２１と同様に、焦点調節処理が行われる。

《第３実施形態》
次いで、本発明の第３実施形態を説明する。本発明の第３実施形態は、上述した第１実施形態のカメラ１において、以下に説明するように動作する以外は、第１実施形態と同様である。

以下においては、第３実施形態の動作について、説明する。図９〜図１１は、第３実施形態におけるカメラ１の動作を説明するためのフローチャートである。第３実施形態においては、被写体認識処理（ステップＳ６０６）を行う前に、デフォーカス量ｄｆの算出（ステップＳ６０３）、およびデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅに基づく判断（ステップＳ６０４）を行う点において異なる以外は、上述の第１実施形態と同様である。

すなわち、図９に示すように、ステップＳ６０１では、図４に示すステップＳ１０１と同様に、カメラ制御部１７０が、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ６０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ６０１で待機する。

ステップＳ６０２〜Ｓ６０４では、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積、読み出し、および、撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出が行われる。

ステップＳ６０５では、ステップＳ６０３で算出された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅの算出が行われ、デフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値以上であるか否かの判断が行われる。その結果、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値以上である場合には、ステップＳ６０６に進み、被写体認識処理が行われる。一方、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの平均値ｄｆ_ａｖｅが所定値未満である場合には、ステップＳ６０９に進み、図１１に示す「焦点調節処理Ｅ」が実行される。

ステップＳ６０６では、図４に示すステップＳ１０２と同様にして、被写体認識処理が行われ、ステップＳ６０７において、特定被写体が検出されたと判断された場合には、ステップＳ６０８に進み、図１０に示す「焦点調節処理Ｄ」が実行される（ステップＳ７０１〜７０６）。一方、特定被写体が検出されなかったと判断された場合には、ステップＳ６０９に進み、図１１に示す「焦点調節処理Ｅ」が実行される（ステップＳ８０１〜８１８）。

そして、図１０に示す「焦点調節処理Ｄ」においては、図５に示す「焦点調節処理Ａ」のステップＳ２０４〜Ｓ２０９と同様に、特定被写体が検出された焦点検出エリアのうち、焦点調節用の焦点検出エリアを決定する処理が行われ、これに基づき、焦点調節処理が行われる（ステップＳ７０１〜Ｓ７０６）。

一方、図１１に示す「焦点調節処理Ｅ」においては、図６に示す「焦点調節処理Ｆ」のＳ３０４〜Ｓ３２１と同様に、ステップＳ６０３で算出された各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づき、仮合焦用の焦点検出エリアの決定処理がなされ、決定された仮合焦用の焦点検出エリアの合焦位置近傍での被写体認識処理、および焦点調節処理が行われる（ステップＳ８０１〜Ｓ８１８）。

なお、第３実施形態においては、ステップＳ６０７において、特定被写体が検出されなかった場合には、図１１に示す「焦点調節処理Ｄ」を実行する場合を例示したが、図１１に示す「焦点調節処理Ｄ」において、ステップＳ８０１〜Ｓ８１１（仮合焦用の焦点検出エリアの決定および被写体認識処理）を行わずに、ステップＳ８１２に進み、ステップＳ８１３からＳ８１８において、ステップＳ６０３で算出された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量に基づいて、焦点調節用の焦点検出エリアを決定するための処理が行い、これに基づき、焦点調節処理を行うような構成としてもよい。

《第４実施形態》
次いで、本発明の第４実施形態を説明する。本発明の第４実施形態は、上述した第１実施形態のカメラ１において、以下に説明するように動作する以外は、第１実施形態と同様である。

以下においては、第４実施形態の動作について、説明する。図１２は、第４実施形態におけるカメラ１の動作を説明するためのフローチャートである。第４実施形態においては、シャッターレリーズボタンの半押しにより第１スイッチＳＷ１がオン（ステップＳ９０５）する前に、半押しタイマがオンとなっている場合に（ステップＳ９０１）、予め、デフォーカス量ｄｆの算出（ステップＳ９０３）を行う点において異なる以外は、上述の第３実施形態と同様である。

すなわち、図１２のステップＳ９０１では、制御部１７０により、半押しタイマがオンしているか否かの判断が行われる。なお、半押しタイマは、撮影者によりシャッターレリーズボタンが半押しされることによりオンし、半押しされた後、所定時間経過することによりオフとなるタイマである。半押しタイマがオンしている場合には、ステップＳ９０２に進み、ステップＳ９０２〜Ｓ９０４において、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積、読み出し、および、撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の算出が行われる。一方、半押しタイマがオンしていない場合には、ステップＳ９０１で待機する。

ステップＳ９０５では、図４に示すステップＳ１０１と同様に、カメラ制御部１７０が、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ９０６へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ９０１に戻り、ステップＳ９０１〜Ｓ９０５を繰り返す。

そして、ステップＳ９０６〜Ｓ９０８では、図９に示すステップＳ６０５〜Ｓ６０７と同様に、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の平均値が所定値以上であるか否かの判断、および被写体認識処理が行われる。そして、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の平均値が所定値以上であり（ステップＳ９０６＝Ｙｅｓ）、かつ、特定被写体が検出された場合（ステップＳ９０８＝Ｙｅｓ）には、ステップＳ９０９に進み、図１０に示す「焦点調節処理Ｄ」が実行される（ステップＳ７０１〜７０６）。一方、各焦点検出エリア５１のデフォーカス量の平均値が所定値未満である場合（ステップＳ９０６＝Ｎｏ）、または特定被写体が検出されなかった場合（ステップＳ９０８＝Ｎｏ）には、ステップＳ９１０に進み、図１１に示す「焦点調節処理Ｅ」が実行される。

なお、第４実施形態においても、ステップＳ９０８において、特定被写体が検出されなかった場合には、図１１に示す「焦点調節処理Ｄ」において、ステップＳ８０１〜Ｓ８１１（仮合焦用の焦点検出エリアの決定および被写体認識処理）を行わずに、ステップＳ８１２に進み、ステップＳ８１３からＳ８１８において、ステップＳ６０３で算出された各焦点検出エリア５１のデフォーカス量に基づいて、焦点調節用の焦点検出エリアを決定するための処理が行い、これに基づき、焦点調節処理を行うような構成としてもよい。

本実施形態においては、被写体認識処理により特定被写体が検知できるか否かの判断を行い、特定被写体が検知できない場合には、各焦点検出エリアのデフォーカス量に基づき、各焦点検出エリアから、仮合焦を行うための焦点検出エリアを仮決めし、仮合焦を行うための焦点検出エリアの合焦点近傍で、再度、被写体認識処理を行う。そのため、本実施形態によれば、被写体認識処理による特定被写体の検知精度の向上を図ることができ、これにより、特定被写体に対する焦点調節精度を向上させることができる。特に、本実施形態によれば、仮合焦を行うための焦点検出エリアを仮決めし、仮合焦を行うための焦点検出エリアの合焦点近傍で、再度、被写体認識処理を行うという構成を採用することにより、フォーカスレンズ２１２のレンズ位置、およびレンズの種類にかかわらず、被写体認識処理による特定被写体の検知精度の向上が可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１６１…焦点検出モジュール
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動量制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…フォーカスレンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部

Claims (7)

1. 光学系の像面内の複数の位置に設定された複数の焦点検出位置に対して、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記像面内における対象を検出する対象検出手段と、
   前記焦点検出手段による焦点状態の検出結果、および前記対象検出手段による検出結果の少なくとも一方に基づいて、前記複数の焦点検出位置のうちのいずれかを選択する選択手段とを備え、
   前記選択手段は、前記対象検出手段により前記対象を検出していない状態で、前記焦点状態の検出結果に基づいて前記複数の焦点検出位置から第１の焦点検出位置を選択し、
   前記対象検出手段は、前記第１の焦点検出位置に対して検出される前記焦点状態が所定の状態となった場合に前記対象を検出し、
   前記選択手段は、前記対象検出手段によって検出した前記対象の位置に基づいて、前記複数の焦点検出位置から前記光学系の焦点調節の対象とする第２の焦点検出位置を選択す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、
   前記選択手段は、前記対象を検出していない状態で前記光学系の焦点状態に基づくデフォーカス量が所定量以上である場合に、前記第１の焦点検出位置を選択することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
   前記選択手段は、前記対象検出手段によって前記対象を検出できなかった場合に、前記第１の焦点検出位置を選択することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記選択手段は、前記第１の焦点検出位置に対して検出される前記焦点状態が所定の状態となった場合に前記対象検出手段によって検出された前記対象の検出結果と、前記焦点検出手段によって検出された前記焦点状態とに基づいて、前記第２の焦点検出位置を選択することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
   前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、
   前記焦点調節手段による焦点調節を起動する起動手段とを備え、
   前記焦点検出手段は、前記光学系の焦点状態を繰り返し検出し、
   前記選択手段は、前記起動手段によって前記焦点調節を起動する前に前記焦点検出手段によって検出される前記焦点状態に基づくデフォーカス量が所定量以上である場合に前記第１の焦点検出位置を検出することを特徴とする焦点調節装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項５に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

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