JP5852371B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体を撮像するための撮像素子を用いて位相差式焦点検出を行なう撮像装置に関する。

動画や静止画が記録可能な電子カメラにおいて、画像記録用の撮像素子を用いて位相差検出方式の焦点検出を実現する技術が提案されている。位相差検出方式では、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用受光素子群で受光する。そして、その受光量に応じて出力される１対２像の信号波形のずれ量、すなわち、光束の瞳分割方向に生ずる相対的位置ずれ量を検出することで、撮影光学系の焦点ずれ量（デフォーカス量）を求める。

一方、電子カメラなどの撮像装置では、本来の撮影光束とは別に、ミラーボックス壁面に当たった内面反射光が撮像素子に入射してしまうという問題がある。そこで、特許文献１では、レンズ鏡筒の内壁を反射防止シートで覆うことが提案されている。レンズ鏡筒に限らず、一般的に撮像装置のミラーボックス内面は、遮光紙で覆うか、反射防止の塗装を施すなどの反射光低減措置が施される。

特開２０００−１８７１４１号公報

特許文献１に開示された従来技術では、反射防止シートによって反射光を低減することはできるが、ゼロにすることはできないという問題があった。反射防止のための植毛部材や、反射防止塗装などを壁面に施しても、内面反射光の低減効果はあるが、ゼロにはならない。それにより、撮影者が意図しない光が撮影画像に写りこむこととなり、撮影画像の品位が損なわれてしまうという問題があった。

また更に、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射すると、瞳分割された位相差式焦点検出信号の２像形状が不一致となり、焦点検出誤差が大きく生じてしまうという問題があった。それにより、撮影者の意図した位置にピントの合っていない低品位な撮影画像が得られることがあった。或いは、大きくピントがずれてしまい、焦点検出を再度実施することで、意図したタイミングでの撮影画像が得られないことがあった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射しても、より高品位な撮影画像を得られるようにすることである。

本発明に係わる撮像装置は、撮像装置であって、撮影光学系により結像された被写体像を光電変換するための複数の画素を有し、該複数の画素のそれぞれが、前記被写体像が形成される面内に並ぶ２×２個以上の光電変換部を有する撮像素子と、前記光電変換部で得られた信号から位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、前記光電変換部で得られた信号から画像を生成する画像生成手段と、前記２×２個以上の光電変換部から得られた信号を比較して、前記撮像装置の内面反射光を検出する反射光検出手段と、を備え、前記反射光検出手段は、前記２×２個以上の光電変換部のうち、前記内面反射光の原因となる反射面に近い光電変換部からの信号出力値の、前記反射面から遠い光電変換部からの信号出力値に対する比率が所定値よりも大きいか否かに基づいて前記内面反射光を検出することを特徴とする。
また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、撮影光学系により結像された被写体像を光電変換するための複数の画素を有し、該複数の画素のそれぞれが、前記被写体像が形成される面内に並ぶ２×２個以上の光電変換部を有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、前記光電変換部で得られた信号から位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出工程と、前記光電変換部で得られた信号から画像を生成する画像生成工程と、前記２×２個以上の光電変換部から得られた信号を比較して、前記撮像装置の内面反射光を検出する反射光検出工程と、を有し、前記反射光検出工程では、前記２×２個以上の光電変換部のうち、前記内面反射光の原因となる反射面に近い光電変換部からの信号出力値の、前記反射面から遠い光電変換部からの信号出力値に対する比率が所定値よりも大きいか否かに基づいて前記内面反射光を検出することを特徴とする。

本発明によれば、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射しても、より高品位な撮影画像を得ることが可能となる。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるカメラの構成図。 撮像素子の画素配列図。 画素の詳細図。 画素への入射角度と光電変換の出力値との関係を示した図。 画面上の各位置における画素の光電変換部の配置を説明する図。 画素の断面構造を説明する図。 焦点検出用画素の瞳投影を説明する図。 カメラの動作のメインフローチャート。 内面反射光検出のフローチャート。 ミラーボックスなどの壁面と、撮影画像領域に写る内面反射光の関係を示す模式図。 瞳投影とミラーボックスでのケラレを説明する模式図。 第１の実施形態における焦点検出動作のフローチャート。 第２の実施形態における焦点検出動作のフローチャート。 第３の実施形態における内面反射光検出のフローチャート。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態であるカメラの構成図で、固体撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系が一体となった電子カメラを示しており、動画及び静止画が記録可能である。図１において、１０１は撮影光学系（結像光学系）の先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に移動可能に保持される。１０２は絞りで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なうほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしても機能する。１０３は第２レンズ群である。そして絞り１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に駆動され、第１レンズ群１０１の移動動作との連動により、変倍作用（ズーム機能）をなす。

１０５は第３レンズ群で、光軸方向の移動により、焦点調節を行なう。１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。１０７はＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された固体撮像素子である。固体撮像素子１０７には、横方向にＭ画素、縦方向にＮ画素の受光ピクセルが正方配置され、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサが用いられる。

１１１はズームアクチュエータで、不図示のカム筒を手動もしくはアクチュエータで回動することにより、第１レンズ群１０１ないし第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動し、変倍操作を行なう。１１２は絞りアクチュエータで、絞り１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。

１１５は無線式通信装置で、インターネット等のネットワークを通じてサーバーコンピュータと通信するためのアンテナや信号処理回路で構成される。１１６はカメラの姿勢検知部で、カメラの撮影姿勢、すなわち横位置撮影か縦位置撮影かを判別するための電子水準器が用いられる。

１２１はＣＰＵで、カメラ本体の種々の制御を司るために、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。ＣＰＵ１２１は、本実施形態の焦点検出手段、焦点検出方法変更手段、画像生成手段、内面反射光検知手段としても機能し、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動する。それにより、焦点検出、撮影、画像処理、記録等の一連の動作を実行する。

１２２は通信制御回路で、通信装置１１５を介して、カメラから撮影画像をサーバーコンピュータへ送信したり、サーバーコンピュータから画像や各種情報を受信したりするものである。１２３は姿勢検知回路で、姿勢検知部１１６の出力信号から、カメラの姿勢を判別する。１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。１２５は画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、画像圧縮等の処理を行なう。

１２６はフォーカス駆動回路で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に駆動して焦点調節を行なう。１２８は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り１０２の開口を制御する。１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。

１３１はＬＣＤ等の表示器で、カメラの撮影モードに関する情報、撮影時のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像、カメラの姿勢情報等を表示する。１３２は操作スイッチ群で、電源スイッチ、撮影開始スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。

図２は本発明の第１の実施形態における撮像素子の画素配列を示した図である。図２は２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサを、撮影光学系側から観察した状態を示している。カラーフィルタはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇｒｅｅｎ）と赤（Ｒｅｄ）のカラーフィルタが交互に設けられる。また、偶数行の画素には、左から順に青（Ｂｌｕｅ）と緑（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタが交互に設けられる。２１１iの円はオンチップマイクロレンズを表わす。オンチップマイクロレンズの内側に配置された複数の矩形はそれぞれ光電変換部である。以下の説明において、分割された複数の光電変換部を連結した形状を連結形状、連結形状の中心を連結中心と称する。

２１１は画素群で、一つのオンチップマイクロレンズ下にある光電変換部が複数の領域に分割されている。本実施形態では、Ｘ方向に２分割、Ｙ方向にも２分割された、２１１ａ〜２１１ｄの合計４個の光電変換部（撮像面内に並ぶ２×２個以上の光電変換部）を有する場合を例に説明する。これら４個の光電変換部は、画素中心で交差するＸ軸及びＹ軸に対して、それぞれ線対称となるように分割されている。すなわち、分割された各領域の平面形状は正方形、４領域を合わせた連結形状も正方形で、像面上のすべての位置において同一の分割形状となっている。画素群の出力は、記録用画像の生成、及び合焦近傍での焦点検出に利用される。ここで記録用画像とは、ＪＰＥＧ等のフォーマットで規定された通常の２Ｄ（２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像のほかに、視差情報を有した複数画像から構成される３Ｄ（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）画像も含む。また、動画、静止画のいずれも該当する。

画素群２１１で光電変換された出力信号は、記録用画像の生成、及び焦点検出に利用される。図３は画素群２１１の拡大図であり、図中における４つの光電変換部をａ〜ｄで示している。光電変換部は下記５つのパターンで加算がなされる。
（１）ａ、ｂ、ｃ、ｄの光電変換信号の加算
（２）ａ、ｂの光電変換信号の加算
（３）ｃ、ｄの光電変換信号の加算
（４）ａ、ｃの光電変換信号の加算
（５）ｂ、ｄの光電変換信号の加算
記録用画像を生成する際には、（１）を用いる。縦縞パターンの被写体像の焦点検出を行う際には、（２）と（３）を用いる。横縞パターンの被写体像の焦点検出を行う際には、（４）と（５）を用いる。縦または横方向の画素を一対として互いの電気出力値の関係により、位相差検出方式の焦点検出を行う。焦点検出の詳細は後述する。

図４のグラフは、均一な輝度の被写体を撮影した場合において、撮影光学系の入射瞳から、各画素に射出される光線の角度を横軸に、それに対する光電変換強度変化を縦軸にとって表したもので瞳強度分布と一般に呼称されているものである。撮影光学系の射出瞳面上における焦点検出用瞳と、撮像素子の各画素における光電変換部は、オンチップマイクロレンズを介して共役関係にある。そのため、ａ、ｂの光電変換信号をそれぞれ加算した（２）の信号と、ｃ、ｄの光電変換信号をそれぞれ加算した（３）に注目すると、位相差検出式焦点検出のための瞳分割が撮影光学系の射出瞳上でなされている。

図５は本実施形態の撮像素子における読み出し回路の構成を示した図である。１５１は水平走査回路、１５３は垂直走査回路である。そして各画素の境界部には、水平走査ライン１５２ａないし１５２ｄと、垂直走査ライン１５４ａないし１５４ｄが配線され、各光電変換部は上記の走査ラインを介して信号が外部に読み出される。

そして上記の４個の光電変換部を有した画素群は全て同様な画素構造となっており撮像用と焦点検出用の画素に応じて光電変換部の数が異なるような複雑な画素構造とはなっていない。

なお、本実施形態の撮像素子は以下の２種類の読み出しモードを有する。第１の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素の信号が読み出される。第２の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、もしくはプレビュー画像の表示のみを行なうためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、画素群はＸ方向及びＹ方向ともに所定比率に間引いた画素のみ読み出す。

図６は、本実施形態の画素群２１１における撮像素子の断面構造を説明するための図である。図中、光電変換部３０２は、シリコン基板３０１に埋め込まれる形で形成されている。透明ポリシリコン電極３０３が、光電変換部３０２とシリコン基板３０１の上面に設けられる。多層構造を有する第１の電極群３０４、第２の電極群３０５及び第３の電極群３０６は、透明ポリシリコン電極３０３の上方に設けられている。第３の電極群３０６は各画素の境界部に配置されている。これら３層の電極群３０４〜３０６はアルミニウムもしくは銅等の金属膜をエッチングして形成される。

また、第１〜第３の電極群３０４〜３０６は、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）等からなる透明な層間絶縁膜３０７によって絶縁されている。３０８は第３の電極群３０６の上部を覆うパッシベーション膜、３０９は第１の平坦化層である。３１０はカラーフィルタである。３１１は第２の平坦化層、３１２はマイクロレンズである。

図７は、撮影光学系の一次元方向（例えばＸ方向）の位相差検出用画素（焦点検出用画素）の瞳投影を説明する図である。図７で示した撮像素子構造で設定される開口ＯＰ０は、マイクロレンズ３１２を介して図７で示す撮影光学系の射出瞳ＴＬの瞳ＥＰａ及びＥＰｃとして投影される。

画素ａ及び画素ｃは水平または垂直方向に規則的に配列されている。そこで、複数の画素ａ、ｂを加算した（２）の出力を連ねて生成した第１の像信号と、複数の画素ｃ、ｄを加算した（３）の出力を連ねて生成した第２の像信号とは、それぞれ横ずれしている。そのため、公知の相関演算により横ずれ量ｕを計算し、被写体とのピントずれ量（デフォーカス量）を検出することができる。

ここでは、画素ａ及び画素ｃの断面図を用いて、縦縞パターンの被写体像の焦点検出を例に説明した。同様にして、複数の画素ａ、ｃを加算した（４）の出力を連ねて生成した第１の像信号と、複数の画素ｂ、ｄを加算した（５）の出力を連ねて生成した第２の像信号との像ずれ量、すなわち位相差を検出することで、横縞パターンの被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。ここではＳ／Ｎを向上させるという観点から、例えば第１の像信号は、画素ａ、ｂを加算した（２）の出力を連ねて生成するとしたが、画素ａ、ｂを加算せずに、それぞれ単独で用いても、同様の効果が得られる。

図８ないし図１２は、本発明の第１の実施形態に係わるカメラの焦点調節及び撮影工程を説明するためのフローチャートである。先に説明した各図を参照しながら、図８以降の制御の流れを説明する。

図８は第１の実施形態のカメラの動作のメインフローチャートである。撮影者がカメラの電源スイッチをオン操作すると、ステップＳ１０２においてＣＰＵ１２１はカメラ内の各アクチュエータや撮像素子の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する。

ステップＳ１０３では撮影条件の設定受付けを行なう。具体的には、露光調節モード、焦点調節モード、画質（記録画素数や圧縮率）等を撮影者が設定するのを受け付ける。ステップＳ１０４では、撮影光学系のズーム状態、フォーカスレンズ状態、及び絞り状態を検出し、射出瞳の大きさや射出瞳距離等の情報をＲＯＭから読み出す。ステップＳ１０５では撮像素子１０７の撮像動作を開始し、画素信号を読み出す。

ステップＳ１０６では読み出した画素信号から表示用縮小画像を創生し、カメラ背面に設けられた表示器１３１に表示する。すると撮影者はこのプレビュー画像を目視して構図決定やズーム操作等を行なう。ステップＳ１０７では後述する内面反射光検知動作を実行する。ステップＳ１０８では後述する焦点検出動作を実行する。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で算出したフォーカスレンズ駆動量が所定値以下か否かを判断する。そしてその駆動量が所定値以下の場合は合焦と判断し、ステップＳ１１１に進む。一方レンズ駆動量が所定値より大きい場合はステップＳ１１０でフォーカスレンズを駆動する。

ステップＳ１１１では、撮影スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければステップＳ１１３へと進み、オン操作されている場合はステップＳ１１２へと進む。

ステップＳ１１２では、画像生成手段であるＣＰＵ１２１によって、光電変換部で得られた電気信号を加算して画像生成する。ステップＳ１０７で内面反射光が検知されていれば、内面反射光の影響を低減するための画像処理を行う。具体的には、撮影者が意図した被写体光以外の内面反射光が入射しているので、内面反射光を検出したエリアでは、出力値を少なくした画像を生成する。そして、生成した画像をフラッシュメモリ１３３に記録する。

ステップＳ１１３では、メインスイッチの状態を判別し、ＮＯの場合、すなわちオン状態が維持されている場合はステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２ないしステップＳ１１２を繰り返し実行する。ステップＳ１１３にてメインスイッチがオフされていたら、ステップＳ１１４へと進み、撮影動作を終了する。

図９は内面反射光検出サブルーチンのフローチャートである。当サブルーチンは、メインフローのステップＳ１０７から呼び出され、内面反射光検知手段であるＣＰＵ１２１によって実行される。

ステップＳ３０２では、メインフローのステップＳ１０４で検出した撮影レンズの絞り状態Ｆｎｏが、所定のＦｎｏ１よりも大きいか否かを判定する。小さければ（より明るい絞り状態に設定されていれば）、ステップＳ３０３へと進む。大きければ（より暗い絞り状態に設定されて入れば）、ステップＳ３１５へと進む。ここで、所定のＦｎｏ１とは、撮影レンズからの入射光がミラーボックス壁面に当たることがなく、ミラーボックス壁面での内面反射光は発生しない絞り状態である。これは、ミラーボックスの大きさや、撮影レンズの射出瞳位置などによって異なるが、例えばＦ１．４やＦ１．８といった値が設定されている。

ステップＳ３０３では、画面上側からの内面反射光の有無を判別するため、画面上側にある画素群の、画素ａｔｏｐの信号出力値と画素ｂｔｏｐの信号出力値とを比較する。

ここで、分割された複数領域間の画素信号の比較により、内面反射光の有無を判別する仕組みについて、以下に説明する。

図１０は、ミラーボックスなどの壁面と、撮影画像領域に写る内面反射光の関係を示す模式図である。図１１は、図１０の線分Ａ−Ａ’での断面を矢印の方向から見たもので、瞳投影とミラーボックスでのケラレを説明する模式図である。

図１０、１１に示す通り、画素ａｔｏｐの開口Ｐ０ａｔｏｐと、撮影光学系の射出瞳面上における焦点検出用瞳ＥＰａｔｏｐは、マイクロレンズを介して共役関係にある。同様に、画素ｃｔｏｐの開口Ｐ０ｃｔｏｐと、撮影光学系の射出瞳面上における焦点検出用瞳ＥＰｃｔｏｐは、マイクロレンズを介して共役関係にある。図１１に示す通り、画素ｂｔｏｐに入射する光はミラーボックス上側壁面でケラレている。これは、上側壁面で反射する内面反射光が画素ｂｔｏｐに入射することも同時に示している。このことから、内面反射光がなければ、画素ｂｔｏｐに入射する光は画素ａｔｏｐに入射する光よりも少ない。上側壁面で反射する内面反射光が撮像素子に入射すると、内面反射光は画素ｂｔｏｐのみに入射し、画素ｂｔｏｐの出力値が増える。

そこで、
ａｔｏｐの画素信号の出力値／ｂｔｏｐの画素信号の出力値＞Ｇｔｏｐ
であれば、画面上側からの内面反射光はないと判定し、ステップＳ３０４へと進み、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。逆であれば、ミラーボックス上側壁面で反射した内面反射光が画面上側に入射していると判定し、ステップＳ３０５へと進む。そして、その結果を内面反射光が入射している位置と共にＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。ここで、所定の閾値Ｇｔｏｐは、内面反射光がないときの画素ａｔｏｐの出力値と、画素ｂｔｏｐの出力値の比を用いて設定され、ＣＰＵ１２１に記憶されている。

ここでは、ａｔｏｐの画素信号の出力値とｂｔｏｐの画素信号の出力値を例に説明したが、ｃｔｏｐの画素信号の出力値とｄｔｏｐの画素信号の出力値についても全く同じことが言える。よって、
ｃｔｏｐの画素信号の出力値／ｄｔｏｐの画素信号の出力値＞Ｇｔｏｐ
で判定しても良いし、或いはその両方を用いたり、加算平均したもので判定しても良い。

ステップＳ３０６から、ステップＳ３１４までの動作は、ステップＳ３０３からステップＳ３０５までの動作と、考え方は同一である。ステップＳ３０６では、画面下側からの内面反射光の有無を判別するため、画面下側にある画素群の、画素ａｂｔｍの信号出力値と画素ｂｂｔｍの信号出力値とを比較する。

ｂｂｔｍの画素信号の出力値／ａｂｔｍの画素信号の出力値＞Ｇｂｔｍ
であれば、画面下側からの内面反射光はないと判定し、ステップＳ３０７へと進み、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。逆であれば、ミラーボックス下側壁面で反射した内面反射光が画面下側に入射していると判定し、ステップＳ３０８へと進む。そして、その結果を内面反射光が入射している位置と共にＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。

ステップＳ３０９では、画面右側からの内面反射光の有無を判別するため、画面右側にある画素群の、画素ａｒｉｇｈｔの信号出力値と画素ｃｒｉｇｈｔの信号出力値とを比較する。

ｃｒｉｇｈｔの画素信号の出力値／ａｒｉｇｈｔの画素信号の出力値＞Ｇｒｉｇｈｔ
であれば、画面右側からの内面反射光はないと判定し、ステップＳ３１０へと進み、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。逆であれば、ミラーボックス右側壁面で反射した内面反射光が画面右側に入射していると判定し、ステップＳ３１１へと進む。そして、その結果を内面反射光が入射している位置と共にＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。

ステップＳ３１２では、画面左側からの内面反射光の有無を判別するため、画面左側にある画素群の、画素ａｌｅｆｔの信号出力値と画素ｃｌｅｆｔの信号出力値とを比較する。

ａｌｅｆｔの画素信号の出力値／ｃｌｅｆｔの画素信号の出力値＞Ｇｌｅｆｔ
であれば、画面左側からの内面反射光はないと判定し、ステップＳ３１３へと進み、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。逆であれば、ミラーボックス左側壁面で反射した内面反射光が画面左側に入射していると判定し、ステップＳ３１４へと進む。そして、その結果を内面反射光が入射している位置と共にＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。

ここで、内面反射光の有無を判別する閾値Ｇｂｔｍ、Ｇｒｉｇｈｔ、Ｇｌｅｆｔは、前述のＧｔｏｐと同じく、内面反射光が無いときの各画素出力値を用いて設定され、ＣＰＵ１２１に記憶されている。

ステップＳ３１５では、内面反射光が無いと判定し、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。ステップＳ３１６にてメインルーチンに戻る。

図１２は焦点検出サブルーチンのフローチャートである。当サブルーチンは、メインフローのステップＳ１０８から呼び出され、焦点検出手段、焦点検出方法変更手段であるＣＰＵ１２１によって実行される。

ステップＳ２０２では、プレビュー画像から被写体パターンを認識し、顔画像の判別や、撮影画面全体のコントラスト分析等を行なう。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２での認識結果から、焦点を合わせるべき主被写体を決定する。

ステップＳ２０４では、メインルーチンのステップＳ１０４で取得したレンズ情報に基づき、撮影光学系の射出瞳計算を行なう。具体的には、射出瞳の大きさや像面からの距離を算出し、次いで像高毎のビネッティング計算を行なう。

ステップＳ２０５では、メインルーチンのステップＳ１０７で算出された内面反射光検出の有無に基づき、ステップＳ２０３で決定した主被写体位置に内面反射光が有るかどうかの判定を行う。内面反射光が有ればステップＳ２０６へと進む。無ければ、ステップＳ２０７へと進む。

ステップＳ２０６では、内面反射光の影響の少ない視野を選択する。ここで内面反射光の影響の少ない視野について、図１０の画面上側に主被写体があり、上側壁面からの内面反射光があるシーンを例に説明する。前述のとおり、上側壁面からの内面反射光は、４つに分割された画素のうち、画素ｂｔｏｐ、画素ｄｔｏｐに入射するが、画素ａｔｏｐ、画素ｃｔｏｐには入射しない。また、画素ｂｔｏｐ、画素ｄｔｏｐは、上側壁面のほぼ同一位置からの光を受光するため、入射する内面反射光は同程度である。

前述のとおり、横線検出視野は、複数の画素ａｔｏｐ、ｃｔｏｐを加算した信号出力を連ねて生成した第１の像信号と、複数の画素ｂｔｏｐ、ｄｔｏｐを加算した信号出力を連ねて生成した第２の像信号の像ずれ量、すなわち位相差を検出することで行う。そのため、横線検出視野では、第２の像信号のみに内面反射光が含まれ、第１の像信号には内面反射光が含まれない。このような、第１の像信号と第２の像信号を用いて位相差を検出すると、精度良く焦点検出を行うことができない。

それに対して、縦線検出視野は、複数の画素ａｔｏｐ、ｂｔｏｐを加算した信号出力を連ねて生成した第１の像信号と、複数の画素ｃｔｏｐ、ｄｔｏｐを加算した信号出力を連ねて生成した第２の像信号の像ずれ量、すなわち位相差を検出することで行う。そのため、縦線検出視野では、第１の像信号と第２の像信号にほぼ同一の内面反射光が含まれる。そのため、横線検出視野よりも縦線検出視野の方がより精度よく焦点検出することが可能である。

そこで、画面上側付近に主被写体が有り、画面上側からの内面反射光がある際には、縦線検出視野を選択する。同様の考えにより、画面下側付近に主被写体が有り、画面下側からの内面反射光がある際には、縦線検出視野を選択する。また、画面右側付近に主被写体が有り、画面右側からの内面反射光がある際には、横線検出視野を選択する。また、画面左側付近に主被写体が有り、画面左側からの内面反射光がある際には、横線検出視野を選択する。ステップＳ２０７では、主被写体近傍において、縦線検出視野と、横線検出視野の両方を選択する。

ステップＳ２０８では、選択された視野の画素群の各光電変換部の出力から、相関演算用の１対２像を創生する。ステップＳ２０９では、創生した焦点検出信号に対して、ビネッティングにより生じた光量アンバランスを軽減する、いわゆるシェーディング補正を施す。これにより、２像の強度差が軽減され、焦点検出精度が向上する。

ステップＳ２１０では、シェーディング補正が施された２像の横ずれ量ｕを算出するための相関演算を行なう。ステップＳ２１１では、上記の相関演算の過程で算出された２像の一致度から、像ずれ検出結果の信頼性を判定し、信頼性の低い値は不採用とする。

ステップＳ２１２では、ステップＳ２１０及びステップＳ２１１にて得られた信頼性の高い像ずれ量ｕと、焦点検出に用いた画素群の基線長θから、デフォーカス量を算出する。ステップＳ２１３では、ステップＳ２０３で決定した主被写体領域と、ステップＳ２１２で算出したデフォーカス量に基づき、フォーカスレンズの駆動量を算出する。そしてステップＳ２１４にてメインルーチンに戻る。

以上説明したように本実施形態においては、内面反射光を検知することが可能になる。また、分割された光電変換部の複数領域間の画素信号を比較して内面反射光を検知するので、より精度良く内面反射光の有無を検知することが可能となる。また、内面反射光が画面の上側に入射といったように、入射した画面位置をより精度良く検知することが可能となる。また、検知した内面反射光に応じて、焦点検出方法を変更するので、より精度良く焦点検出を行うことが可能になる。

また、焦点検出に用いる像信号は、複数画素を加算して創生したＳ／Ｎの良い信号であるため、より精度良く焦点検出を行うことが可能になる。それにより、内面反射光があっても、誤測距による焦点検出の再実施が不要となり、撮影者が意図したタイミングでの撮影が可能になる。また、検知した内面反射光に応じて、画像記録処理を変更するので、より内面反射光の影響を除外した撮影画像を得ることが可能になる。

以上により、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射しても、より高品位な撮影画像を得ることが可能な撮像装置を達成することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、撮像装置の構成は第１の実施形態と同一で、焦点検出サブルーチンの動作が異なる。具体的には、図１２のステップＳ２０６からステップＳ２０８の、内面反射光の有無を判定し、焦点検出に用いる像信号を創生するまでの動作のみが異なる。第１の実施形態では、縦線検出と横線検出の優先度を変えることで、内面反射の影響の少ない焦点検出を行った。第２の実施形態では、焦点検出に用いる第１の像信号と第２の像信号を創生するための画素加算の方法を変える。

図１３は第２の実施形態における、焦点検出サブルーチンの動作を説明するためのフローチャートである。図１３のステップＳ４０１からステップＳ４０５までの動作は、図１２のステップＳ２０１からステップＳ２０５までの動作と同一であるため、説明を省略する。

ステップＳ４０６では、内面反射光の影響の少ない画素群を選択する。ここで内面反射光の影響の少ない画素群について、図１０の画面上側に主被写体があり、上側壁面からの内面反射光があるシーンを例に説明する。前述のとおり、上側壁面からの内面反射光は、４つに分割された画素のうち、画素ｂｔｏｐ、画素ｄｔｏｐに入射するが、画素ａｔｏｐ、画素ｃｔｏｐには入射しない。

そこで、縦線検出視野は、複数の画素ａｔｏｐの信号出力を連ねて生成した第１の像信号と、複数の画素ｃｔｏｐの信号出力を連ねて生成した第２の像信号との像ずれ量、すなわち位相差を検出することで行う。それにより、全く内面反射光の無い画素信号のみを用いるので、より精度良く焦点検出することが可能になる。そこで、画面上側付近に主被写体が有り、画面上側からの内面反射光がある際には、画素ａｔｏｐと画素ｃｔｏｐの画素群を選択する。

同様の考えにより、画面下側付近に主被写体が有り、画面下側からの内面反射光がある際には、画素ｂｂｔｍと画素ｄｂｔｍの画素群を選択する。また、画面右側付近に主被写体が有り、画面右側からの内面反射光がある際には、画素ｃｒｉｇｈｔと画素ｄｒｉｇｈｔの画素群を選択する。また、画面左側付近に主被写体が有り、画面左側からの内面反射光がある際には、画素ａｌｅｆｔと画素ｂｌｅｆｔの画素群を選択する。

ステップＳ４０８からステップＳ４１４までの動作は、図１２のステップＳ２０８からステップＳ２１４までの動作と同一であるため、説明を省略する。

以上説明したように本実施形態においては、内面反射光を検知した際に、焦点検出に用いる像信号の創生するための画素加算方法を変更し、内面反射光の無い像信号のみを用いて焦点検出するので、より精度良く焦点検出を行うことが可能になる。それにより、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射しても、より高品位な撮影画像を得ることが可能な撮像装置を達成することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、撮像装置の構成は第１の実施形態と同一で、内面反射光検知サブルーチンの動作が異なる。具体的には、図９のステップＳ３０３からステップＳ３１４の動作を省略したもので、その他の動作は同一である。

図１４は第３の実施形態における、内面反射光検出サブルーチンの動作を説明するためのフローチャートである。図１４のサブルーチンは、メインフローのステップＳ１０７から呼び出され、内面反射光検知手段であるＣＰＵ１２１によって実行される。

ステップＳ５０２では、メインフローのステップＳ１０４で検出した撮影レンズの絞り状態Ｆｎｏが、所定のＦｎｏ１よりも大きいか否かを判定する。小さければ（より明るい絞り状態に設定されていれば）、ステップＳ５０３へと進む。大きければ（より暗い絞り状態に設定されていれば）、ステップＳ５０４へと進む。ここで、所定のＦｎｏ１とは、撮影レンズからの入射光がミラーボックス壁面に当たることがなく、ミラーボックス壁面での内面反射光は発生しない絞り状態である。これは、ミラーボックスの大きさや、撮影レンズの射出瞳位置などによって異なるが、例えばＦ１．４やＦ１．８といった値が設定されている。

ステップＳ５０３では、内面反射光が無いと判定し、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。ステップＳ５０４では、内面反射光が有ると判定し、その結果をＣＰＵ１２１のＲＯＭに記憶する。ステップＳ５０５にてメインルーチンに戻る。

以上説明したように本実施形態においては、内面反射光を検知することが可能になる。また、設定された撮影レンズの絞り状態から内面反射光の有無を判定するので、複雑な処理が不要となり、より安価でかつ、より短い処理時間で内面反射光を検知することが可能となる。

以上により、ミラーボックス内壁などでの反射光が撮像素子に入射しても、より高品位な撮影画像を得ることが可能な撮像装置を達成することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (7)

1. 撮像装置であって、
   撮影光学系により結像された被写体像を光電変換するための複数の画素を有し、該複数の画素のそれぞれが、前記被写体像が形成される面内に並ぶ２×２個以上の光電変換部を有する撮像素子と、
   前記光電変換部で得られた信号から位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記光電変換部で得られた信号から画像を生成する画像生成手段と、
   前記２×２個以上の光電変換部から得られた信号を比較して、前記撮像装置の内面反射光を検出する反射光検出手段と、を備え、
   前記反射光検出手段は、前記２×２個以上の光電変換部のうち、前記内面反射光の原因となる反射面に近い光電変換部からの信号出力値の、前記反射面から遠い光電変換部からの信号出力値に対する比率が所定値よりも大きいか否かに基づいて前記内面反射光を検出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記反射光検出手段によって検出した前記内面反射光に応じて、前記焦点検出手段による焦点検出方法を変更する焦点検出方法変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記焦点検出方法変更手段は、被写体の縦線を検出して焦点検出を行うか、前記被写体の横線を検出して焦点検出を行うかの優先度を変えることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記焦点検出方法変更手段は、焦点検出に用いる像信号を創生するための信号の加算方法を変更することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記反射光検出手段によって検出した前記内面反射光に応じて、前記画像生成手段の処理を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記反射光検出手段は、前記２×２個以上の光電変換部のうち、前記内面反射光の原因となる反射面に近い光電変換部からの信号出力値の、前記反射面から遠い光電変換部からの信号出力値に対する比率が前記所定値以下の場合に前記内面反射光が存在すると判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 撮影光学系により結像された被写体像を光電変換するための複数の画素を有し、該複数の画素のそれぞれが、前記被写体像が形成される面内に並ぶ２×２個以上の光電変換部を有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
   前記光電変換部で得られた信号から位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出工程と、
   前記光電変換部で得られた信号から画像を生成する画像生成工程と、
   前記２×２個以上の光電変換部から得られた信号を比較して、前記撮像装置の内面反射光を検出する反射光検出工程と、を有し、
   前記反射光検出工程では、前記２×２個以上の光電変換部のうち、前記内面反射光の原因となる反射面に近い光電変換部からの信号出力値の、前記反射面から遠い光電変換部からの信号出力値に対する比率が所定値よりも大きいか否かに基づいて前記内面反射光を検出することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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