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特開2017-126035撮像装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-126035(P2017-126035A)
(43)【公開日】2017年7月20日
(54)【発明の名称】撮像装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体
(51)【国際特許分類】
   G02B 7/28 20060101AFI20170623BHJP
   G02B 7/34 20060101ALI20170623BHJP
   G03B 13/36 20060101ALI20170623BHJP
   H04N 5/232 20060101ALI20170623BHJP
【FI】
   G02B7/28 N
   G02B7/34
   G03B13/36
   H04N5/232 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】31
【出願形態】OL
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2016-6447(P2016-6447)
(22)【出願日】2016年1月15日
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【住所又は居所】東京都大田区下丸子3丁目30番2号
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100124442
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 創吾
(72)【発明者】
【氏名】門原 輝岳
【住所又は居所】東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノン株式会社内
【テーマコード(参考)】
2H011
2H151
5C122
【Fターム(参考)】
2H011BA23
2H011BB03
2H151BA03
2H151BA06
2H151BA14
2H151CB09
2H151CB10
2H151CB11
2H151CB21
2H151DA02
2H151DA08
2H151EA20
5C122DA04
5C122EA37
5C122FA08
5C122FC01
5C122FC02
5C122FC03
5C122FC05
5C122FC06
5C122FD01
5C122FD07
5C122FF05
5C122HA86
5C122HA88
5C122HB01
5C122HB02
5C122HB10
(57)【要約】
【課題】 焦点検出結果の検出タイミングと当該焦点検出結果を用いるタイミングとの乖離が大きくなってしまうと、撮影レンズが被写体を追従する精度が低下してしまう場合がある。
【解決手段】 実施例の撮像装置は、複数の撮影を連続して行う連続撮影が可能な撮像装置である。撮像装置はAFセンサ101と撮像素子5112とを有する。マイクロコンピュータ5123はAFセンサ101から取得した信号に基づいて焦点検出(デフォーカス量の算出)を行う。また、撮像素子5112から取得した信号に基づいて焦点検出を行う。
マイクロコンピュータ5123はいずれかの焦点検出結果を選択し、レンズ駆動1とレンズ駆動2で撮影レンズ5101を駆動するよう制御する。
【選択図】 図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の撮影を連続して行う連続撮影が可能な撮像装置において、
視差を有する光束を受光し光電変換する第1の撮像素子と、
視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有する第2の撮像素子と、
前記第1の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第1の焦点検出手段と、
前記第2の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第2の焦点検出手段と、
前記第2の焦点検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて、前記第2の焦点検出手段による焦点検出の後かつ前記第1の焦点検出手段による次の焦点検出の前に、撮影レンズを駆動するよう制御する第2の制御手段と、を有し、
前記第2の焦点検出手段は、撮影の際に前記第2の撮像素子から取得した信号を用いて焦点検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
撮影の際に前記第2の撮像素子から取得した前記信号は、記録画像の生成に用いられる信号であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記第1の焦点検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて、前記第1の焦点検出手段による焦点検出の後かつ撮影の前に撮影レンズを駆動するように制御する第1の制御手段を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記第1の撮像素子はラインセンサを有し、
前記第1の撮像素子が取得した前記信号は、焦点検出用の信号であることを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が第1の絞り値以下である場合には、前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう、前記第2の制御手段が制御することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値以下である場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果を用いずに前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値以下である場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果の両方に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値より大きい場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする、請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値より大きい場合には、前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果を用いずに前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする、請求項8に記載の撮像装置。
【請求項10】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が第2の絞り値以下である場合には、前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする、請求項5に記載の撮像装置。
【請求項11】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第2の絞り値以下である場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果を用いずに前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする、請求項10に記載の撮像装置。
【請求項12】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値以下かつ前記第2の所定値より大きい場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果の両方に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう前記第2の制御手段が制御することを特徴とする、請求項10又は請求項11のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項13】
前記第1の制御手段は、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果の両方に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう制御することを特徴とする、請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項14】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値以下である場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果の両方に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする、請求項5乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項15】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値より大きい場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする、請求項5乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項16】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値より大きい場合には、前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果を用いずに前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする、請求項15に記載の撮像装置。
【請求項17】
前記第1の撮像素子が被写体を捉えることができていない場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果を用いずに前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする、請求項5乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項18】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値以下である場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果の両方に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
【請求項19】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が前記第1の絞り値より大きい場合には、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう前記第1の制御手段が制御することを特徴とする、請求項17又は請求項18のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項20】
過去の複数の焦点検出結果を用いて被写体の将来の位置を予測する予測手段を有し、
前記第2の制御手段は、前記予測手段による予測の結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するよう制御することを特徴とする、請求項1乃至請求項19のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項21】
被写体の将来の位置として、将来の像面位置を予測することを特徴とする請求項20の記載の撮像装置。
【請求項22】
信頼性判定の閾値に応じて第2の焦点検出手段による焦点検出結果の信頼性を判定する第2の判定手段を有し、
第2の判定手段は、第2の焦点検出手段による焦点検出結果の信頼性の評価値が、前記信頼性判定の閾値より大きければ、第2の焦点検出手段による焦点検出結果は信頼できると判定し、第2の焦点検出手段による焦点検出結果の信頼性の評価値が、前記信頼性判定の閾値以下である場合には、第2の焦点検出手段による焦点検出結果は信頼できないと判定し、
前記信頼性判定の閾値は、前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値に応じて異なることを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項23】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値が第1の絞り値よりも大きい場合の前記信頼性判定の閾値は、前記絞り値が前記第1の絞り値以下である場合よりも大きく、
前記絞り値が第2の絞り値よりも大きい場合の前記信頼性判定の閾値は、前記絞り値が前記第2の絞り値以下である場合よりも大きく、
前記第1の絞り値は、前記第2の絞り値よりも大きいことを特徴とする、請求項22に記載の撮像装置。
【請求項24】
前記絞り値が前記第1の絞り値以下である場合には、前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段は、前記第1の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて撮影レンズの駆動を制御することを特徴とする、請求項22又は請求項23に記載の撮像装置。
【請求項25】
前記第2の撮像素子が信号を取得した際の絞り値の大きさを判定する第1の判定手段を有することを特徴とする、請求項5乃至請求項24のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項26】
前記第1の制御手段と前記第2の制御手段は、共通のマイクロコンピュータであることを特徴とする、請求項1乃至請求項25のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項27】
前記第1の制御手段と前記第2の制御手段は、互いに異なる制御手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項25のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項28】
前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段は、前記第1の検出手段による焦点検出結果と前記第2の焦点検出手段による焦点検出結果を重みづけした値に基づいて、前記撮影レンズを駆動するよう制御することを特徴とする、請求項1に乃至請求項27のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項29】
視差を有する光束を受光し光電変換する第1の撮像素子と、
視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有する第2の撮像素子と、を有し、複数の撮影を連続して行う連続撮影が可能な撮像装置の制御方法において、
前記第1の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第1の焦点検出ステップと、
前記第2の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第2の焦点検出ステップと、
前記第2の焦点検出ステップにより算出されたデフォーカス量に基づいて、前記第2の焦点検出ステップによる焦点検出の後かつ前記第1の焦点検出ステップによる次の焦点検出の前に、撮影レンズを駆動するよう制御する第2の制御ステップと、を有し、
前記第2の焦点検出ステップは、撮影の際に前記第2の撮像素子から取得した信号であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項30】
請求項29に記載の撮像装置の制御方法における各ステップをコンピュータによって実行させるためのプログラム。
【請求項31】
請求項30に記載のプログラムをコンピュータで読み取ることができるように記憶する記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置に関し、特に連続撮影における被写体追従のための技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複数の撮影を連続して行う連続撮影において、近年、移動している被写体の動きを予測しレンズを駆動する技術が知られている。特許文献1では、過去複数回の焦点検出結果を記憶しておき、将来の被写体像面位置の変化を予測するために最も適した関数を選択し、これに基づいて撮影レンズの駆動を行うことで、被写体に対して焦点を合わせ続ける(被写体を追従する)。なお、追従とは、動く被写体に対して焦点が合うように撮影レンズを駆動することである。
【0003】
特許文献1では、撮影してから次の焦点検出を行うまでレンズ駆動を行わない。被写体が動体である場合には、撮影してから次の焦点検出を行うまでの間にも、被写体は動いていることが考えられる。この場合、被写体が動く速度が速いと、被写体の位置や動く方向によっては、速度が遅い場合と比較して、撮影してから次の焦点検出を行うまでの間に生じる被写体の像面位置の変化が大きくなる。連続撮影の際は撮影レンズを駆動することができる時間(焦点検出から撮影までの時間)が限られている。このため、被写体の像面位置の変化が大きいと、焦点検出結果に基づいて算出した撮影レンズの駆動量だけ撮影レンズを駆動することができない場合も考えられる。
【0004】
そこで、次の焦点検出後の撮影レンズの駆動に先立って、撮影後かつ次の焦点検出の前に、過去の焦点検出結果を用いて次の焦点検出までの間にレンズ駆動する。これにより、焦点検出後かつ撮影前の撮影レンズの駆動による被写体の追従精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−75999号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前述のように次の焦点検出に先立って撮影レンズの駆動を行う際には、過去の焦点検出から時間が経ってしまっている。焦点検出のタイミングと当該焦点検出結果を用いて撮影レンズを駆動するタイミングとの乖離が大きいと、そうでない場合と比較して、焦点検出したタイミングでの被写体の位置と撮影レンズを駆動するタイミングでの被写体の位置の差が大きくなってしまう。従って、過去の焦点検出結果を用いると、被写体に対する追従の精度が低下してしまう場合がある。
【0007】
そこで、本発明は、従来技術と比較してより精度良く被写体を追従することができる撮像装置を提供することを目的とする。また、このような撮像装置の制御方法、そのプログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の撮影を連続して行う連続撮影が可能な撮像装置において、視差を有する光束を受光し光電変換する第1の撮像素子と、視差を有する光束をそれぞれ受光し光電変換する複数の光電変換部を有する画素部を複数有する第2の撮像素子と、前記第1の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第1の焦点検出手段と、前記第2の撮像素子が取得した信号を用いてデフォーカス量を算出する第2の焦点検出手段と、前記第2の焦点検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて、前記第2の焦点検出手段による焦点検出の後かつ前記第1の焦点検出手段による次の焦点検出の前に、撮影レンズを駆動するよう制御する第2の制御手段と、を有し、前記第2の焦点検出手段は、撮影の際に前記第2の撮像素子から取得した信号であるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、従来技術と比較して、精度良く被写体を追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】カメラ本体及び撮影レンズ等の構成を示すブロック図である。
図2】カメラ本体、撮影レンズおよびストロボ装置の光学配置を示す図である。
図3】撮像素子5112の回路図及び撮像素子5112が備える画素部の構成を示す図である。
図4】撮像素子の画素配列部の構成を示す図である。
図5】撮像素子5112における受光の様子、および撮像素子5112おける位相差検出方式の焦点検出を模式的に説明する図である。
図6】焦点検出に関わる光学系(焦点検出光学系)の構成を示す図である。
図7】動作タイミングの説明図である。
図8】焦点検出に用いる信号(焦点検出信号)を撮像素子5112から取得するタイミングと、AFセンサ101から取得するタイミングについて説明する図である。
図9】実施例1のレンズ駆動量演算判断1の動作フローの説明図である。
図10】実施例1のレンズ駆動量演算2の動作フローの説明図である。
図11】実施例2のレンズ駆動量演算2の動作フローの説明図である。
図12】実施例3のレンズ駆動量演算2の動作フローの説明図である。
図13】実施例4の撮像面信頼性判定の動作フローの説明図である。
図14】実施例5におけるレンズ駆動演算の動作フローの説明図である。
図15】AFセンサ101の焦点検出領域と、撮像素子5112の焦点検出領域との位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例1】
【0012】
[カメラ本体及び撮影レンズ等の構成]
図1は実施例1の一眼レフデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【0013】
撮影レンズ5101から入射した光束は、主ミラー5106によってファインダ側と撮像素子側とに分割される。主ミラー5106は常時はファインダ部へと光束を導くよう反射させるように配されているが、撮影が行われる場合には、撮像素子5112へと光束を導くように上方に跳ね上がり、撮影光路から待避する。また主ミラー5106はその中央部が光の一部を透過できるようにハーフミラーとなっており、光束の一部は焦点検出を行うためのAFセンサ101(後述)に入射するように透過させる。なお、本実施例では、焦点検出とはデフォーカス量を算出することである。
【0014】
サブミラー5107は主ミラー5106から透過してきた光束を反射させ、焦点検出部5109内のAFセンサ101に導く。マイクロコンピュータ5123は、AFセンサ101が受光した光束に基づいて像ずれ量を検出する。マイクロコンピュータ5123は、当該像ずれ量に係数を乗じることで、デフォーカス量を算出する。マイクロコンピュータ5123は、当該デフォーカス量をもとに、撮影レンズの駆動量の演算を行う。また、本実施例では、デフォーカス量は撮像素子5112の出力を演算することによって求めることもできる(詳しくは後述する)。マイクロコンピュータ5123は演算結果を評価(信頼性を判定)してAF駆動部5102に指示し、フォーカスレンズを駆動させる。
【0015】
AF駆動部5102は、例えばDCモータやステッピングモータによって構成され、マイクロコンピュータ5123の制御によって撮影レンズ5101のフォーカスレンズ位置を変化させることによりピントを合わせる。
【0016】
ズーム駆動部5103は、例えばDCモータやステッピングモータによって構成され、マイクロコンピュータ5123の制御によって撮影レンズ5101の変倍レンズの位置を変化させることにより撮影レンズ5101の焦点距離を変化させる。
【0017】
絞り駆動部5105は、絞り5104を駆動する。駆動されるべき量はマイクロコンピュータ5123によって算出され、光学的な絞り値を変化させる。即ち、絞り値はカメラ側で決められ、レンズ側ではカメラ側からの指示(コマンド)に従って設定される。
【0018】
ペンタプリズム5108はファインダの一部である。ファインダは他にピント板、アイピースレンズ(いずれも不図示)などを有する。更に、測光センサ(不図示)もペンタプリズム5108の一部分から光束を得ている。
【0019】
シャッタ駆動回路5111は、フォーカルプレーンシャッタ5110を駆動する。シャッタの開口時間はマイクロコンピュータ5123によって、制御される。
【0020】
撮像素子5112には、CCDやCMOSセンサなどが用いられ、撮影レンズ5101によって結像された被写体像を電気信号に変換する。前述の通り、本実施例ではAFセンサ101から取得した信号を用いるだけでなく、撮像素子5112から取得した信号を用いることによっても焦点検出を行うことができる。詳しくは後述する。
【0021】
クランプ回路5113やAGC回路5114は、A/D変換をする前の基本的なアナログ信号処理を行い、マイクロコンピュータ5123により、クランプレベルやAGC基準レベルの変更が行われる。
【0022】
A/D変換器5115は撮像素子5112のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。変換された信号は撮影結果となる画像信号と焦点検出の為の信号となる。
【0023】
映像信号処理回路5116は、ゲートアレイなどのロジックデバイスにより実現される。映像信号処理回路5116は、デジタル化された画像データに、フィルター処理、色変換処理、ガンマ処理を行うと共に、JPEGなどの圧縮処理を行い、メモリコントローラ5119に出力する。映像信号処理回路5116は、撮像素子5112からの映像信号や、メモリコントローラ5119から逆に入力される画像データを、TFT駆動回路5117を通してTFT(液晶)モニタ5118に出力することも可能である。これらの機能切り替えはマイクロコンピュータ5123の指示により行われる。映像信号処理回路5116は、必要に応じて撮像素子5112の信号の露出情報やホワイトバランスなどの情報をマイクロコンピュータ5123に出力することが可能である。それらの情報を基にマイクロコンピュータ5123はホワイトバランスやゲイン調整の指示を行う。連続撮影動作の場合においては、一旦、未処理画像のままバッファメモリ5122に撮影データを格納し、メモリコントローラ5119を通して未処理の画像データを読み出す。そして、映像信号処理回路5116にて画像処理や圧縮処理を行い、連続撮影を行う。連続撮影枚数は、バッファメモリの大きさに左右される。
【0024】
メモリコントローラ5119では、映像信号処理回路5116から入力された未処理のデジタル画像データをバッファメモリに格納し、処理済みのデジタル画像データをメモリ5120に格納する。また、逆にバッファメモリ5122やメモリ5120から画像データを映像信号処理回路5116に出力する。メモリ5120は取り外し可能である場合もある。メモリコントローラ5119は、コンピュータ等と接続可能な外部インターフェイス5121を介してメモリ5120に記憶されている画像を出力可能である。
【0025】
操作部材5124は、マイクロコンピュータ5123にその状態を伝え、マイクロコンピュータ5123はその操作部材の変化に応じて各部をコントロールする。
【0026】
スイッチSW1とスイッチSW2は、レリーズボタンの操作でオンオフするスイッチであり、それぞれ操作部材5124の入力スイッチのうちの1つである。SW1のみオンの状態はレリーズボタン半押し状態であり、この状態でオートフォーカス動作や測光動作を行う。SW1,SW2が共にオンの状態はレリーズボタンの全押し状態であり、画像を記録するためのレリーズボタンオン状態である。この状態で撮影が行われる。また、本実施例では、SW1,SW2がONし続けている間は、連続撮影動作が行われる。
【0027】
操作部材5124には、他に、ISO設定ボタン、画像サイズ設定ボタン、画質設定ボタン、情報表示ボタンなど不図示のスイッチが接続されており、スイッチの状態が検出されている。
【0028】
液晶駆動回路5127は、マイクロコンピュータ5123の表示内容命令に従って、外部液晶表示部材5128やファインダ内液晶表示部材5129を駆動する。また、ファインダ内液晶表示部材5129には、不図示のLEDなどのバックライトが配置されており、そのLEDも液晶駆動回路5127で駆動される。マイクロコンピュータ5123は撮影前に設定されているISO感度、画像サイズ、画質に応じた、画像サイズの予測値データをもとに、メモリコントローラ5119を通して、メモリの容量を確認した上で撮影可能残数を演算することができる。必要に応じて外部液晶表示部材5128、ファインダ内液晶表示部材5129にも表示することができる。
【0029】
不揮発性メモリ(EEPROM)5130は、カメラに電源が入れられていない状態でもデータを保存することができる。
【0030】
電源部5131は、各ICや駆動系に必要な電源を供給する。
【0031】
図2は、実施例1の一眼レフデジタルカメラのカメラ本体6200、撮影レンズ6300及びストロボ装置6400の光学配置を示す図である。
【0032】
まずカメラ本体6200の構成について説明する。
【0033】
カメラ本体6200内には光学部品、機械部品、電気回路および撮像素子などが収納され、写真又は画像撮影(記録画像の取得)が行えるようになっている。
【0034】
図2において、主ミラー6201(図1では主ミラー5106に対応)は、ファインダ観察状態では、撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。主ミラー6201はハーフミラーとなっており、撮影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に光束を導くために、被写体からの光線の一部を透過する。
【0035】
ピント板6202はファインダ光学系の一部を構成し、撮影レンズ6300(図1の撮影レンズ5101に対応)の予定結像面に配置されたである。ペンタプリズム6203(図1ではペンタプリズム5108)はファインダ光路変更用である。撮影者は接眼レンズ6204の後方にある窓からピント板6202を観察することで、撮影画面を観察することができる。
【0036】
測光センサ6206はファインダ観察画面内の被写体輝度を測定するためのセンサであり、である。結像レンズ6205は、ペンタプリズム6203内の反射光路を介してピント板6202と測光センサ6206とを共役に関係付けている。フォーカルプレーンシャッタ6207(図1ではフォーカルプレーンシャッタ5110)が開くことで、撮像素子6208(図1では撮像素子5112)によって撮影(記録画像信号の取得)を行うことができる。撮像素子6208には、CCDやCMOSセンサ等が用いられる。撮像素子6208は撮影レンズ6300の予定結像面に配置される。
【0037】
サブミラー6209(図1ではサブミラー5107)は主ミラー6201と同様に、ファインダ観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。サブミラー6209は、斜設された主ミラー6201を透過した光線を下方に折り曲げて、焦点検出ユニット6210の方に導く。
【0038】
焦点検出ユニット6210は焦点検出用光学系(後述)と、その一部としての焦点検出用のセンサであるAFセンサ101を備えている。また、焦点検出ユニット6210は、図1の焦点検出部5109を有する。更に、焦点検出ユニット6210は、後述の視野マスク307、フィールドレンズ311、AF絞り308及び二次結像レンズ309等を有する。焦点検出ユニット6210は、位相差検出方式によって撮影レンズ6300の焦点調節状態を検出し、その検出結果を撮影レンズの焦点調節機構を制御するカメラ用のマイクロコンピュータ5123へ送る。
【0039】
次に、撮影レンズ6300の構成について説明する。
【0040】
図2において、1群レンズ6301は光軸上を前後に移動することで、撮影画面のピント位置を調整するフォーカスレンズである。2群レンズ6302は光軸上を前後に移動することで撮影レンズ6300の焦点距離を変更し、撮影画面の変倍を行う変倍レンズである。3群レンズ6303は固定レンズである。
【0041】
AF駆動部6305はフォーカスレンズである1群レンズ6301を光軸方向に移動させる。AF駆動部6305はDCモータやステッピングモータによって構成され、AF動作により1群レンズ6301を前後に移動させる。ズーム駆動部6306はDCモータやステッピングモータによって構成され、2群レンズ6302(変倍レンズ)を光軸方向に前後に移動させる。
【0042】
絞り駆動部6307はDCモータやステッピングモータによって構成され、絞り6304(図1では絞り5104)の開口径を変化させるようにこれを駆動する。
【0043】
レンズマウント接点群6308は、カメラ本体6200と撮影レンズ6300との通信インターフェイスである。
【0044】
次に、ストロボ装置6400の構成について説明する。ストロボ装置6400は、カメラ本体6200に対して着脱可能であり、カメラ本体6200からの信号に従って発光制御を行う。
【0045】
図2において、キセノン管6401は、電流エネルギーを発光エネルギーに変換する。フレネルレンズ6402と反射板6403はそれぞれ発光エネルギーを効率良く被写体に向けて集光する役目を持つ。ストロボ接点群6404は、カメラ本体6200とストロボ装置6400との通信インターフェイスとなるホットシューに設けられている。
【0046】
[撮像素子の構成]
図3は実施例1の撮像素子5112の回路図及び撮像素子5112が備える画素部の構成を示す図である。図3(A)において撮像素子5112は、二次元アレイ状に各画素が配置された画素配列部201と、画素配列部201における行を選択する垂直選択回路202、画素配列部201における列を選択する水平選択回路204を含む。また、画素配列部201の画素部のうち垂直選択回路202によって選択される画素部の信号を読み出す読み出し回路203、各回路の動作モードなどを外部から決定するためのシリアルインターフェイス205を含んで構成される。読み出し回路203は、信号を蓄積するメモリ、ゲインアンプ、AD変換器などを列毎に有する。なお、撮像素子5112は、例えば不図示の垂直選択回路202、水平選択回路204、信号読み出し回路203等にタイミングを提供するタイミングジェネレータ或いは制御回路等を備える。典型的には、垂直選択回路202は、画素配列部201の複数の行を順に選択して読み出し回路203に読み出す。水平選択回路204は、読み出し回路203に読み出された複数の画素信号を列毎に順に選択する。
【0047】
図3(B)は実施例1の撮像素子5112が有する1画素部の構成を示す図である。画素部206は、1つのマイクロレンズ207を有する。また、一つの画素部206は、撮像面での位相差検出方式のAFを可能する為に、2つのフォトダイオード(以下PDとも光電変換部とも称する)PD208とPD209を有する。フォトダイオードは、受光した電気信号に変換する(光電変換する)。なお、1画素部は、図示された構成要素以外にも、例えば、PDの信号を読み出し回路203に読み出すための信号増幅アンプ、行を選択する選択スイッチ、PDの信号をリセットするリセットスイッチなどを備える。
【0048】
図4は画素配列部201の構成を示す図である。画素配列部201は、2次元の画像を提供するために、図3(B)で示したような画素部を複数、二次元アレイ状に配列して構成される。画素部301、画素部302、画素部303及び画素部304は、前述の画素部206に対応している。PD301L、PD302L、PD303L、PD304Lが図3(B)のPD208に対応している。PD301R、PD302R、PD303R、PD304Rは図3(B)のPD209に対応している。
【0049】
図4のような構成を有する撮像素子5112における受光の様子について、図5を用いて説明する。
【0050】
図5は撮影レンズ5101の射出瞳を通過した光束が、撮像素子5112が有する画素部のPDに入射することを説明する図である。断面401は撮像素子5112の断面である。マイクロレンズ402は図3(B)のマイクロレンズ207に対応する。撮像素子5112が有する各画素部はカラーフィルター403を有する。カラーフィルターはR,G又はBのカラーフィルターであり、例えばベイヤー配列に従って配置されている。PD404は図3(B)で示した、PD208に対応するフォトダイオードである。PD405は図3(B)で示した、PD209に対応するフォトダイオードである。
【0051】
ここでは、マイクロレンズ402を有する画素部を、射出瞳406から出た光束の中心である光軸409上の画素部であると仮定し、当該画素部に着目して説明する。射出瞳406からを通過した光は、光軸409を中心として撮像素子5112に入射される。瞳領域407及び瞳領域408は、撮影レンズ5101の射出瞳の一部領域である。瞳領域407を通過する光の最外周の光線を光線410、411で示し、瞳領域408を通過する光の最外周の光線を光線412、413で示す。この図からわかるように、射出瞳406から出る光束のうち、瞳領域407を通過した光束はPD405に入射し、瞳領域408を通過した光束はPD404に入射される。つまり、PD404とPD405は各々、射出瞳406の異なる領域の光を受光している。つまり、PD404とPD405それぞれが受光する光束は、互いに視差を有している。
【0052】
このように、撮像素子の撮像面で撮影レンズ5101の射出瞳の別々の領域の像が得られることができることから、撮像面での位相差検出方式のAFが可能である。
【0053】
撮像素子5112は、図5の瞳領域408を通過した光束を受光するAライン画素と、瞳領域407を通過した光束を受光するBライン画素が2次元状に配置されている。図4を用いて説明すると、行305のうち、PD301L、PD302L、PD303L、PD304Lで光電変換した信号を加算してAライン(A像)を形成する。PD301R、PD302R、PD303R、PD304Rで光電変換した信号を加算してBライン(B像)を形成する。Aライン、Bラインの出力は、合焦状態、前ピン状態及び後ピン状態の何れであるかによりに2像の間隔が異なる。像間隔が合焦状態の間隔になるように、撮影レンズのフォーカス用レンズを移動させて、ピントを合わせる。つまりフォーカス用レンズの移動量(デフォーカス量)は、2像のずれ量から計算して求めることができる。なお、これまで説明した、画素部が1つのマイクロレンズに対して2つのPDを有する構成において、2つのPDそれぞれにおいて光電変換した信号を加算することで、記録画像を生成するための信号(記録画像信号)を取得することができる。
【0054】
上記では2像(Aライン、Bライン)を説明の便宜上、隣接した画素部の並びで説明したが、実際には同じ色のカラーフィルターを有する画素部で構成するのが望ましい。また、2像のズレ量からレンズを駆動するまでの処理は従来から公知の方法となるので詳細な説明は省略する。
【0055】
なお、図5における撮影レンズ5101の瞳領域407と瞳領域408との重心間隔(以下、基線長とも称する)は絞り値に応じて変化する。絞り値が大きい場合は、絞り値が小さい場合と比較して、位相差検出方式での基線長が短くなる。基線長が短くなると、位相差を求める信号波形のノイズによる影響が大きくなり、基線長が長い場合と比較すると焦点検出結果の精度が低下する。また、特にピントのボケ具合が大きい場合には、ノイズの影響も大きくなる。従って、本実施例は、撮像素子5112から取得した信号を焦点検出に用いるかどうかについては、絞り値を考慮している(詳しくは後述する)。
【0056】
以上、図3図5において、画素部が1つのマイクロレンズに対して2つのPDを有する場合について説明したが、複数のPDを有していれば2つに限らなくても本実施例の効果を得ることができる。
【0057】
また、一方に偏心したPDを有する画素部と、他方に偏心したPDを有する画素部とのそれぞれを複数有する撮像素子の構成であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【0058】
[焦点検出光学系の構成]
焦点検出に関わる光学系(焦点検出光学系)の構成を図6に示す。撮影レンズ5101(図6では便宜上、1枚のレンズにより表している)を通過した被写体からの光束は、サブミラー5107で反射され、焦点検出ユニット6210内に入射する。光束は撮像面と共役な面上にある視野マスク307の近傍に一旦結像する。図6では、サブミラー5107で反射され、折り返された光路を展開して示している。視野マスク307は画面内の焦点検出領域以外への余分な光を遮光するための部材である。
【0059】
フィールドレンズ311は、AF絞り308の各開口部を撮影レンズ5101の射出瞳406付近に結像する作用を有している。AF絞り308の後方には二次結像レンズ309が配置されており、一対2つのレンズから構成され、それぞれのレンズはAF絞り308の各開口部に対応している。視野マスク307、フィールドレンズ311、AF絞り308、二次結像レンズ309を通過した各光束は、AFセンサ101(第1の撮像素子)が有するラインセンサに結像する。図6では、AFセンサ101上にラインセンサが一対のみ示されているが、複数のラインセンサが配置されている。以上のような構成により、AFセンサ101によって視差を有する焦点検出信号を取得することができる。なお、AFセンサ101はラインセンサの代わりに、エリアセンサを有していても良い。
【0060】
[焦点検出信号を取得するタイミング]
図7は、焦点検出に用いる信号(焦点検出信号)を撮像素子5112から取得するタイミングと、AFセンサ101から取得するタイミングについて説明する図である。図中、「M−Up」は主ミラー5106が撮影光路外に退避した状態で、フォーカルプレーンシャッタ5110を開ける事で、撮像素子5112による撮影動作が可能な状態である。撮影動作が可能であるということは、同時に撮像素子5112によって焦点検出信号を取得することが可能である。逆に「M−Down」は主ミラー5106が撮影光路内に斜設された状態(ファインダ観察状態)である。この状態では、主ミラー5106を透過した光束がサブミラー5107によって焦点検出ユニット6210に導かれるため、AFセンサ101によって焦点検出信号を取得することができる状態である。図7は時刻t2から連写が開始された3駒分の図である。縦軸のデフォーカス量は焦点検出信号を用いてマイクロコンピュータ5123によって算出された撮影光学系のピントズレを解消するためのレンズ駆動量である。図7では、撮像装置に向かってくる被写体でのピント位置の変化の様子を表している。連写動作では、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出とAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出はそれぞれ交互に行われる。時刻tにおいて、奇数番(t1、t3、t5、t7)はAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出、偶数番(t2、t4、t6)は撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出となる。理想的には図に示したように、焦点検出結果とピント位置の変化が一致する。
【0061】
以下の実施例に於いては、以上説明したように交互に得られる焦点検出結果をどのように使いこなすかを説明していく。図7に示したようにピント位置が変化する動体に対しては、多項式を用いて求める演算(動体予測演算)の結果を用いてピント調節のためのレンズ駆動量を算出する。動体予測とは、動く被写体の将来の位置を予測することである。被写体位置として、像面位置を用いても良い。例えば、過去の複数の焦点検出結果から、ピントが合うように被写体の動きを像面移動の関数で表現し、当該関数を用いて将来の被写体の位置を予測することができる。像面位置を予測することで、被写体にピントを合わせるための撮影レンズ5110のレンズ駆動量を算出することができる。なお、予測する被写体の位置は像面位置に限らず、例えば被写体距離であっても良い。多項式で求める演算方法(動体予測演算の方法)自体は公知の技術であるので説明を省略する。
【0062】
[メインフロー]
以下、図8を参照して、実施例1のメインフローを説明する。図8は実施例1の撮影処理の動作例である。
【0063】
なお、本実施例では、移動している被写体を撮影レンズが追従し、連続撮影を行うことを想定している。本実施例において連続撮影とは、記録画像を取得するための複数の撮影を連続して行うことである。
【0064】
カメラの電源が入ると、ステップS10000からの動作が開始する。ステップS10001で、マイクロコンピュータ5123は、SW1の状態を判定する。SW1がオンで無い場合、ステップS10002に移行し、マイクロコンピュータ5123は電源スイッチの状態を判定する。マイクロコンピュータ5123が電源スイッチはオフであると判定した場合は、本フローを終了する。マイクロコンピュータ5123が電源スイッチをオンであると判定した場合には、ステップS10001のSW1の状態の判定に戻る。
【0065】
ステップS10001でスイッチSW1がオンであるとマイクロコンピュータ5123が判定した場合は、主ミラー5106は撮影光路内に斜設された状態となるよう制御する。撮影レンズ5101を通過した光束の一部は主ミラー5106を反射し、ファインダを構成するペンタプリズム5108へと導かれ、ファインダ観察状態となる。また、撮影レンズ5101を通過した光束の一部が主ミラー5106を透過し、サブミラー5107によって焦点検出ユニット6210へと光束が導かれる。
【0066】
ステップS10003では、マイクロコンピュータ5123(第1の焦点検出手段)が焦点検出ユニット6210のAFセンサ101による信号を用いて焦点検出動作(デフォーカス量の算出)を行う。焦点検出結果(デフォーカス量)は、焦点検出の時刻とともに、メモリ5120(記憶手段)が記憶する。
【0067】
ステップS10004では、まず、レンズ駆動1にステップS10003において算出したデフォーカス量を用いるか、ステップS10003より前のタイミングで撮像素子5112から取得した信号を用いて算出したデフォーカス量を用いるか判定する。選択したデフォーカス量を用いて、被写体の動きを考慮してレンズ駆動量の演算を行う。レンズ駆動量演算は、動く被写体に対してピントを合わせるためのレンズ駆動量を、過去の焦点検出結果を複数用いて演算する処理である。ここでいうステップS10003のタイミングは例えば図7でいうt3であると仮定する。この場合、撮像素子5112から取得した信号を用いてデフォーカス量を算出したタイミングとは、図7でいうt2である。また、選択したデフォーカス量を用いてレンズ駆動量の演算を行う。詳しくはサブフローを用いて後述する。
【0068】
ステップS10005では、ステップS10004の結果に基づき、ステップS10007の撮影動作のためにピントを合わせるべく、レンズ駆動1(主駆動)を行うよう、マイクロコンピュータ5123(第1の制御手段)が制御する。
【0069】
引き続きステップS10006で、SW2をオンすることによりユーザーが撮影動作を求めているかを、マイクロコンピュータ5123が判断する。SW2がオンではない(オフである)場合には、マイクロコンピュータ5123はステップS10001に戻り、スイッチSW1の状態を判断する。
【0070】
一方、マイクロコンピュータ5123がSW2はオンであると判定した場合には、マイクロコンピュータ5123はステップS10007に移行する。ステップS10007では主ミラー5106を撮影光路外に退避させ、フォーカルプレーンシャッタ5110も開くよう制御する事で撮像素子5112による撮影動作を行う。撮影動作によって取得した信号は、記録画像の生成に用いられる。
【0071】
ステップS10008で、マイクロコンピュータ5123は主ミラーを撮影光路内に斜設された状態に戻すよう制御する。そして、マイクロコンピュータ5123(第2の焦点検出手段)は、S10007の撮影動作により撮像素子5112から取得した信号を用いて、焦点検出(デフォーカス量の算出)を行う。焦点検出結果(デフォーカス量)は、焦点検出の時刻とともに、メモリ5120(記憶手段)が記憶する。
【0072】
続くステップS10009のレンズ駆動量演算2では、ステップS10010のレンズ駆動2においてステップS10003の焦点検出結果とステップS10008の焦点検出結果のどちらをどれだけ用いるかをマイクロコンピュータ5123が判断する。詳しくはサブフローを用いて後述する。
【0073】
ステップS10010で、マイクロコンピュータ5123(第2の制御手段)はレンズ駆動2(補駆動)を実施するよう制御する。レンズ駆動2は、次のステップS10003の焦点検出の精度を上げる為のレンズ駆動である。被写体が動体である場合、被写体の動きによっては、レンズ駆動1(主駆動)だけでは被写体を追従できない場合があるため、このような駆動を行う。
【0074】
なお、ステップS10005でレンズ駆動1を行うよう制御するマイクロコンピュータ5123(第1の制御手段)と、ステップS10010でレンズ駆動2を行うよう制御するマイクロコンピュータ5123は同じマイクロコンピュータであるとして説明した。しかし、レンズ駆動1を行うための制御手段とレンズ駆動2を行うための制御手段は、別個としても良い。
【0075】
S10010のレンズ駆動2を行った後は、マイクロコンピュータ5123は、再びステップS10001のスイッチSW1の状態判断に戻る。
【0076】
以上説明したように、本実施例では、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出とAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出の、2種類の焦点検出がある。
【0077】
撮像素子5112から取得した信号は、記録画像の生成のためにも、焦点検出信号の生成のためにも、用いることができる。このことから、撮像素子5112を用いる場合は、わざわざ焦点検出信号だけを取得するための機会を設けなくとも、記録画像の生成のための撮影動作を行うことで焦点検出信号も同時に取得することができる。レンズ駆動2の直前では撮像素子5112から信号を取得する撮影を行っているため、撮影の際に取得した信号をもとにそのまま焦点検出に用い、レンズ駆動2に適用することができる。このため、レンズ駆動2では、S10003の焦点検出の結果よりもより新しい結果を、焦点検出のための信号取得を行うことなく取得することができる。
【0078】
また、本実施例では、ピント調節動作であるレンズ駆動も2種類ある。1つは撮影動作前のレンズ駆動1であり、まさしくピントのあった撮影をするためのレンズ駆動である。もう1つは撮影動作後かつ次のAFセンサ101による焦点検出の前に行うレンズ駆動2である。レンズ駆動2では、AFセンサ101による焦点検出を行う際に少しでも合焦位置に近くなるよう、次のレンズ駆動1に先立って撮影レンズを駆動するものである。被写体が動きの速い被写体である場合にはレンズ駆動1だけでは精度良く被写体を追従できない場合があるためである。レンズ駆動2を行うことで、動きの速い被写体に対してもより正確に追従することができ、これにより高い精度で焦点検出を行うことができる。
【0079】
このとき、仮にAFセンサ101による焦点検出結果しか得られない場合には、レンズ駆動量演算1とレンズ駆動量演算2では同じ焦点検出結果を用いて、異なるタイミングのレンズ駆動量を演算する必要があった。
【0080】
一方で、本実施例では、AFセンサ101から取得した信号によっても、撮像素子5112から記録画像の生成のために取得した信号によっても、焦点検出にも用いることができる。また、本実施例によれば、前述の通り、撮影により記録画像の生成のための信号を焦点検出用の信号としても用いる。つまり、別途焦点検出用の信号を取得せずとも焦点検出用の信号を取得することができる。記録画像の生成のための信号を焦点検出用の信号としても用いることで、レンズ駆動量演算2においても、AFセンサ101から取得した信号よりも新しい信号を用いて、信号の取得回数を増やすことなく、より新しい焦点検出結果を採用することができる。このため、動く被写体をより精度よく追従することができる。
【0081】
[レンズ駆動量演算判断1のサブフロー(図9)]
これまで述べた通り、S10005のレンズ駆動1は、S10007の撮影動作のためにピントを合わせるためのレンズ駆動である。従って、レンズ駆動1(S10005)におけるレンズ駆動量は、最もタイミングの近い焦点検出(S10003)において算出したデフォーカス量を用いて演算することが好ましい。レンズ駆動量の算出に用いるデフォーカス量を算出したタイミングがレンズ駆動のタイミングよりも前であれば前であるほど、被写体の動きの速さや動く方向によって被写体を追従することができなくなる場合が生じやすいためである。
【0082】
一方、AFセンサ101(第1の撮像素子)から取得した信号を用いた焦点検出結果を用いるには課題がある。以下、図15を参照して当該課題を説明する。
【0083】
図15は撮像素子の全面(0)とAFセンサ101(第1の撮像素子)での焦点検出領域(1から7の7領域)、及び撮像素子5112(第2の撮像素子)による焦点検出領域(11から31の21領域)の位置関係を示している。ファインダの接眼レンズ6204から撮影画面を観察した状態となる。このように、一般的に撮像素子5112(第2の撮像素子)による焦点検出領域は、AFセンサ101での焦点検出領域より広くなる。これは、AFセンサ101での焦点検出はサブミラー6209(5107)の物理的制約を受けてしまうからである。
【0084】
従って、被写体がAFセンサ101での焦点検出領域より外れてしまった場合でも、撮像素子5112(第2の撮像素子)による焦点検出領域にあれば、撮像素子5112による焦点検出結果を用いる事で継続して追従する事ができる。
【0085】
以上説明した背景を踏まえ、図9を参照して本実施例のレンズ駆動量演算判断1のフローを説明する。レンズ駆動量演算1は、レンズ駆動1(S10005)におけるレンズ駆動量を算出するための演算であり、ステップS10003のAFセンサ101による焦点検出と、ステップS10005のレンズ駆動1との間で行われる。
【0086】
本フローは、ステップS13000から始まる。今回のレンズ駆動量の演算を撮像素子5112(第2の撮像素子)から取得した信号による焦点検出結果とAFセンサ101(第1の撮像素子)から取得した信号を用いた焦点検出結果の両方を用いた連携により行うか否かを、決定している。
【0087】
ステップS13001で、AFセンサ101(第1の撮像素子)から取得した信号による焦点検出結果から、マイクロコンピュータ5123が、現在の被写体を捉えることができるか否かを判定する。被写体を捉える事ができているかどうかは、例えばAFセンサ101から取得した信号の信頼性に応じて判定することができる。マイクロコンピュータ5123は、信頼性が高ければ被写体を捉えており、信頼性が低ければ被写体を捉えることができていないと判定する。更に、実際に像ずれ量の演算を行うことができたかどうか(又は、デフォーカス量を算出することができたかどうか、でも良い)を指標としても良い。像すれ量の演算を行うことができた場合には被写体を捉えており、像ずれ量の演算を行うことができなかった場合には、被写体を捉えることはできていないと、マイクロコンピュータ5123が判定する。また、過去の焦点検出結果から算出した関数に対して、今回のAFセンサ101(第1の撮像素子)から取得した信号による焦点検出結果が対応しているといえるかを、マイクロコンピュータ5123が判定しても良い。今回のAFセンサ101(第1の撮像素子)から取得した信号による焦点検出結果が過去の焦点検出結果から算出した関数と対応しているといえる場合には被写体を捉えているとマイクロコンピュータ5123は判定する。そうでない場合には、被写体を捉えることができていないとマイクロコンピュータ5123は判定する。以上説明した項目のうち1つを判定の指標としても良いし、複数を判定の指標としても良い。
【0088】
AFセンサ101(第1の撮像素子)の焦点検出領域に被写体を捉えていないとマイクロコンピュータ5123が判定した場合には、ステップS13002で今回の演算にはAFセンサ101での焦点検出結果を用いないとする。そしてステップS13005へ進む。ステップS13005では、マイクロコンピュータ5123が撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果(デフォーカス量)に基づき、レンズ駆動量を演算する。即ち、AFセンサ101によって捉える事ができていない場合は、撮像素子5112による焦点検出結果のみを用いてレンズ駆動量を演算する。なお、ここではレンズ駆動量を演算するために、マイクロコンピュータ5123(予測手段)が本フローで選択した焦点検出結果及び過去の焦点検出結果を複数用いた動体予測演算を行う。マイクロコンピュータ5123は、動体予測演算結果に基づき、レンズ駆動量を算出する。
【0089】
一方、AFセンサ101の焦点検出領域に被写体を捉えているとマイクロコンピュータ5123が判定した場合には、ステップS13003へ移行する。ステップS13003では、撮像素子5112によって前回記録画像信号(焦点検出信号として用いることができる)を取得した際の撮影光学系の絞り値が第1の絞り値以下か否かを判定する。これにより、AFセンサ101による焦点検出結果と撮像素子5112の焦点検出結果の両方を用いることができるかを判断している。絞り値が第1の絞り値以下であるとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定した場合は、ステップS13007で撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を用いて焦点検出することができると判断する。絞り値が大きければ大きいほど、絞り値が小さい場合と比較して、焦点検精度が低下するためである。従って、ステップS13005へ進むと、マイクロコンピュータ5123がAFセンサ101による焦点検出結果と撮像素子5112の焦点検出結果の両方を用いてレンズ駆動量を演算する。すなわち、当該両方の焦点検出結果と、それ以前の過去の焦点検出結果を複数用いた動体予測演算を行う。そして、マイクロコンピュータ5123は動体予測結果に基づきレンズ駆動量を算出する。
【0090】
一方、絞り値が第1の絞り値より大きいとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定した場合は、ステップS13004に移行し、AFセンサ101から取得した信号による焦点検出結果を用いることをマイクロコンピュータ5123が決定する。すなわち、撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果(前回のS10008の焦点検出結果)は用いない。そしてステップS13005で、当該焦点検出結果と、それ以前の過去の焦点検出結果を複数用いた動体予測演算を行い、動体予測演算結果に基づいてレンズ駆動量を算出する。
【0091】
[レンズ駆動量演算1のサブフロー(図9)による効果]
以上のように、本フローは、基本的には直近の焦点検出結果(AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果)を採用しつつ、必要に応じて撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果を用いるようにしている。
【0092】
直近の焦点検出結果(AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果)を可能な限り採用することで、最も直近の焦点検出結果を用いてレンズ駆動量を算出することができる。
【0093】
また、可能な場合は撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果を用いることで、用いない場合と比較して、タイミングの近い焦点検出結果をより多く採用してレンズ駆動量を演算することができる。
【0094】
また、AFセンサ101では被写体を捉えきれない場合には、撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果を用いるため、AFセンサ101が苦手とする被写体であっても、より精度良く追従することができる。
【0095】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図10)]
以下、図10を参照して本実施例のレンズ駆動量演算2のサブフローを説明する。レンズ駆動量演算2はレンズ駆動2(S10010)におけるレンズ駆動量を算出するための演算であり、ステップS10007の撮影動作と、ステップS10010のレンズ駆動2との間で行われる。
【0096】
図10のフローでは、撮影光学系の絞り値に着目する。絞り値に応じて、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果とAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果のどちらを採用して焦点調節動作を行うかをマイクロコンピュータ5123が判断する。
【0097】
ステップS2001では撮像素子5112から取得した焦点検出信号を得た時の撮影光学系の絞り値が第1の絞り値以下か否かを、マイクロコンピュータ5123が判定する。マイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が絞り値を第1の絞り値以下であると判定したならば、ステップS2002に移行する。ステップS2002では、でマイクロコンピュータ5123が撮像素子5112から取得した焦点検出信号を用いてレンズ駆動量を演算する。レンズ駆動量演算2のタイミングでは、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果(ステップS10003)よりも、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果(ステップS10008)の方がタイミングが近いためである。また、絞り値が第1の絞り値以下であれば、焦点検出精度も確保できるためである。
【0098】
一方、絞り値が第1の絞り値より大きいとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定した場合は、ステップS2003に移行する。ステップS2003では、AFセンサ101から取得した信号による焦点検出結果を採用してレンズ駆動量の演算を行う。前述の通り、絞り値が大きいと、絞り値が小さい場合と比較して、焦点検出精度が低下するためである。精度の低い焦点検出精度の結果を採用するより、結果の取得タイミングは焦点検出結果(ステップS10003)に遡ったとしても、より精度の高い結果を採用する。
【0099】
なお、本実施例で判断に用いた絞りの値の閾値は、あくまで焦点検出装置あるいは撮像装置それぞれに応じて判断される事が望ましい。
【0100】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図10)による効果]
以上のように、本フローでは、レンズ駆動2におけるレンズ駆動量を算出するにあたって、第1の絞り値に応じて、撮像素子5112とAFセンサ101のどちらから取得した信号に基づく焦点検出結果を採用するかを判定する。これにより、焦点検出したタイミングが近い撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果を、焦点検出精度が許容できる範囲内で採用することができる。
【0101】
また、撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果の精度が低い場合には、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果を採用することで、より精度の高い焦点検出結果によりレンズ駆動量を算出することができる。
【0102】
本実施例によれば、撮影で撮像素子5112により取得された(記録画像に用いる)信号を用いて焦点検出を行い、焦点レンズ駆動2における撮影レンズ5101の駆動量の算出に用いる。撮影により取得した信号を、本来の目的である記録画像の生成だけでなく焦点検出のためにも用いるため、改めて焦点検出用の信号を取得することなく焦点検出を行うことができる。また、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出(S10003)結果を採用する場合よりもより最新の焦点検出結果を採用することができるため、より精度良く被写体を追従できる。精度良く被写体を追従できれば、被写体に対する追従精度が低い場合と比較して、より高い精度で焦点検出を行うことができる。
【0103】
また、前述した通り、本実施例ではマイクロコンピュータ5123が動体予測演算を行い、動体予測結果に基づいてレンズ駆動量を算出している。動体予測とは、過去の焦点検出結果から、被写体の動きを像面移動の関数で表現し、当該関数を用いて将来の被写体の像面位置を予測することである。つまり、焦点検出結果が多いほど、焦点検出結果が少ない場合と比較して、より被写体の動きを正確に反映した関数を算出することができる。本実施例では、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出(S10003)のみを用いて動体予測を行う場合と比較して、焦点検出結果の数が増える。これにより、動体予測の精度が向上するため、より精度良く被写体を追従することができる。
【0104】
[実施例2]
以下、図11を参照して、本発明を適用した実施例2について説明する。なお、実施例1との共通点については説明を省略し、相違点に着目して説明する。なお、本実施例は、実施例1に対してレンズ駆動量演算2のサブフローが異なる。
【0105】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図11)]
以下、図11を参照して本実施例のレンズ駆動量演算2のフローを説明する。なお、図11のフローは、実施例1の図10のフローに対応するフローである。図10では第1の絞り値に応じて撮像素子5112とAFセンサ101のいずれかから取得した信号に基づく焦点検出結果を採用した。一方これから説明する図11のフローでは、絞り値によらず少なくともAFセンサ101から取得した信号による焦点検出結果は採用する。
【0106】
ステップS1001では、撮像素子5112による焦点検出信号を得たタイミング(S10007)での撮影光学系の絞り値が第1の絞り値以下(一例として、F8以下)か否かをマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定する。第1の絞り値以下であるならば、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果の精度は確保されている。そして続くステップS1002では、第1の絞り値に応じて撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果とAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果の両方を用いてマイクロコンピュータ5123がレンズ駆動量を演算する。一方、絞り値が第1の絞り値より大きいとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定した場合は、ステップS1003に移行する。ステップS1003では、マイクロコンピュータ5123がAFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果を採用し、レンズ駆動量の演算を行う。レンズ駆動量は、マイクロコンピュータ5123による動体予測演算の結果に基づいて算出する。
【0107】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図11)の効果]
以上のように、図11のフローによれば、許容できる絞り値のときに取得した撮像素子5112からの信号を用いた焦点検出結果を採用することで、より新しい焦点検出結果を採用してレンズ駆動を行うことができる。これにより、より精度よく被写体を追従することができる。
【0108】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図11)をレンズ駆動1のために適用した場合とその効果]
なお、これまで図11のフローはステップS10009のレンズ駆動量演算2に適用されるものとして説明したが、レンズ駆動量演算1(ステップS10004)において適用しても良い。絞り値が第1の絞り値より大きい場合も、第1の絞り値以下である場合も、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果を採用しているため、最も直近(S10003)の焦点調節結果を用いてレンズ駆動量を算出することができる。また、絞り値が第1の絞り値以下である場合、すなわち撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を使用できる場合には、AFセンサ101の苦手被写体に対しても精度良く被写体を追従することができる。更に、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を使用することで、より新しい焦点検出結果をより多く採用してレンズ駆動量を算出することができる。
【0109】
[実施例3]
以下、図12を参照して、本発明を適用した実施例3について説明する。なお、実施例1との共通点については説明を省略し、相違点に着目して説明する。なお、本実施例は、実施例1に対してレンズ駆動量演算2のサブフローが異なる。
【0110】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図12)]
これまでの実施例では、第1の絞り値を閾値として、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を用いるか否かをマイクロコンピュータ5123が判定した。実施例3は、閾値として更に第2の絞り値(一例としてF5)を設けている。そして、撮影動作の際(S10007)の絞り値に応じて、レンズ駆動量の演算に用いる撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を重みづけする。
【0111】
図12は、本実施例のレンズ駆動量演算2を説明するためのフローチャートである。以下、重み付をαとした場合、2方式の両方の焦点検出結果をそのまま用いた演算結果をX、AFセンサ101から取得した信号を用いたでの検出結果のみの演算結果をYとすると、最終演算結果Zを以下のように定義する。
Zα=(α×X+(1−α)×Y)/2 (式1)
重み付100%:α=1、重み付0%:α=0
【0112】
ステップS8001では撮影動作(S10007)の際、すなわち撮像素子5112から焦点検出信号を取得した際の撮影光学系の絞り値が第1の所定値以下か否かをマイクロコンピュータ5123が判定している。マイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が絞り値を第1の絞り値より大きいと判定した場合は、撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果は精度が低いと考えられる。この場合、ステップS8003で撮像素子での結果に対する重み付を0%とする。
【0113】
一方マイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が絞り値を第1の絞り値以下であると判定したならば、更にステップS8002において、絞り値が第2の絞り値以下か否かを判定する。なお、第1の絞り値と第2の絞り値との関係は、第1の絞り値>第2絞り値である。絞り値が第2の絞り値以下であるとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定したならば、ステップS8005で撮像素子5112から取得した信号による焦点検出結果に対する重み付を100%とする。第2の絞り値は、第1の絞り値よりも絞り値が大きいことから、第1の絞り値と比較してもより長い基線長を確保できるため、焦点検出結果の精度が良いと考えられるためである。
【0114】
一方、絞り値が第2の絞り値よりも大きいとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定した場合は、ステップS8004で撮像素子での結果に対する重み付を50%とする。ステップS8001での判定により、絞り値は第1の絞り値以下であるものの、やや慎重に扱い、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果を共にレンズ駆動量の演算に用いるためである。
【0115】
以上のように決定した撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果(デフォーカス量)に対する重み付を踏まえて、ステップS8006で今回のデフォーカス量Zαを算出し、レンズ駆動量の算出に用いる。
【0116】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図12)の効果]
以上説明したように、本実施例では、絞り値が第1の絞り値だけでなく、第2の絞り値(第1の絞り値>第2の絞り値)をともに考慮して、撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果に対する重み付を変更する。マイクロコンピュータ5123が撮影光学系の絞り値をより詳細に判定する事で、絞り値に応じてレンズ駆動量を算出するために用いる焦点検出結果をより細かく場合分けをすることができる。高い精度向上が見込める場合にはより積極的に撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を採用することで、レンズ駆動2(S10010)より前であってより焦点検出のタイミングの近い焦点検出結果を優先的に用いる。絞り値が第1の絞り値より大きい場合は、S10003の焦点検出結果を採用することで、S10008の焦点検出に対して焦点検出のタイミングが遡ってしまうものの、焦点検出精度は確保することができる。絞り値が第1の絞り値以下であり第2の絞り値よりも大きい場合には、S10003の焦点検出結果とS10008の焦点検出結果の両方を採用することで、焦点検出精度を保ちつつ、タイミングとしても間をとることができる。以上のような理由から、本実施例によれば、精度よく被写体を追従することができる。このようにして撮像素子による焦点検出結果を今回の焦点調節動作の為の演算に用いることで、精度をより良くする事が可能となる。
【0117】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図12)をレンズ駆動1のために適用した場合とその効果]
なお、これまで図12のフローはステップS10009のレンズ駆動量演算2に適用されるものとして説明したが、レンズ駆動量演算1(ステップS10004)において適用しても良い。撮像素子5112から取得した信号を用いた焦点検出結果を使用できる場合には、AFセンサ101から取得した信号を用いた焦点検出結果を積極的に採用することで、AFセンサ101の苦手被写体に対しても精度良く被写体を追従することができる。
【0118】
[実施例4]
以下、図13を参照して、本発明を適用した実施例4について説明する。なお、実施例1との共通点については説明を省略し、相違点に着目して説明する。
【0119】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図13)]
これまでの実施例では、絞り値に応じて、撮像素子5112の信号を用いた焦点検出結果とAFセンサ101の信号を用いた焦点検出結果のどちらをどれだけ採用するか異ならせた。これに対し、本実施例では、マイクロコンピュータ5123が絞り値に応じて撮像素子5112による焦点検出結果の信頼性判定のための閾値を異ならせる。ここでいう信頼性判定は、焦点検出結果が適切かどうかを、例えば焦点検出用の信号のコントラスト等によって判定する公知の方法である。つまり本サブフローでは、公知の方法に対して更に絞り値を考慮している。本実施例のサブフローは、撮像素子5112による焦点検出(S10008)後かつレンズ駆動量演算(S10009)前に実施する。
【0120】
これより、撮像素子5112の信号を用いた焦点検出の段階から焦点検出の精度向上を図っている。
【0121】
ステップS9001では、撮影動作(ステップS10007)によって撮像素子5112から信号を取得した際の撮影光学系の絞り値が第1の絞り値以下か否かをマイクロコンピュータ5123が判定している。第1の絞り値以下でないとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定したならば、マイクロコンピュータ5123はステップS9003で撮像素子5112での焦点検出演算で用いる信頼性判定の閾値を最大値とする。すなわち、撮像素子5112から取得した信号は焦点検出の観点では常に信頼性無しとする。
【0122】
一方、第1の絞り値以下であるとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定したならば、ステップS9002に移行する。ステップS9002では、絞り値が第2の絞り値以下か否かをマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定する。第2の絞り値以下であるとマイクロコンピュータ5123が判定したならば、ステップS9005で撮像素子5112から取得した信号による焦点検出演算で用いる信頼性判定の閾値を所定の閾値(所定値)とする。
【0123】
一方、第2の絞り値以下でないとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定したならば、やや慎重に扱うとし、S9004で撮像素子での焦点検出演算で用いる信頼性判定の閾値を通常の倍とする。
【0124】
以上のように決定した信頼性判定の閾値を用いて、ステップS9006では、マイクロコンピュータ5123(第2の判定手段)が今回の撮像素子5112から取得した信号を用いて焦点検出結果を求める際の信頼性判定を行う。撮像素子5112からの焦点検出結果の評価値が信頼性判定の閾値より大きい場合には、撮像素子5112からの焦点検出結果は信頼性が高いとマイクロコンピュータ5123(第2の判定手段)が判定する。撮像素子5112からの焦点検出結果の評価値が信頼性判定の閾値以下である場合には、撮像素子5112からの焦点検出結果は信頼性が低いとマイクロコンピュータ5123(第2の判定手段)が判定する。なお、信頼性判定自体は公知であるため、これ以上の説明は省略する。
【0125】
[レンズ駆動量演算2のサブフロー(図13)をレンズ駆動2に適用する効果]
以上のように、撮像素子5112により焦点検出信号を得た際の絞り値をマイクロコンピュータ5123が判定し、撮像素子5112による焦点検出演算で用いる信頼性判定の閾値の閾値を異ならせる。これまで説明したように、絞り値が第1の絞り値より大きい場合は、第1の絞り値以下の場合と比較して、撮像素子5112による焦点検出精度が低下してしまう。従って、本サブフローでは絞り値が大きいときほど、撮像素子5112による焦点検出が採用されにくい信頼性判定の閾値を設定する。これにより、信頼性判定の精度を向上させることができる。信頼性判定の精度が高いと、信頼できる焦点検出結果を用いてより精度良くレンズ駆動量の演算することができるため、より精度良く被写体を追従することができる。
【0126】
[実施例5]
なお、これまで説明したように、レンズ駆動量演算1とレンズ駆動量演算2の両方について共通のフローで共通の処理を行うことができる。一方、以下に説明する実施例5のように、共通のフローを採用しつつ、レンズ駆動量演算1とレンズ駆動量演算2では異なる制御になるようにしても良い。
【0127】
以下、図14を参照して、実施例5におけるレンズ駆動演算のフローを説明する。なお、実施例1との共通点については説明を省略し、相違点に着目して説明する。図14のフローは、レンズ駆動量演算1とレンズ駆動量演算2との両方において適用される。
【0128】
ステップS11001では今回のレンズ駆動がレンズ駆動2(補駆動)であるか否かを判定する。レンズ駆動2であるならば、ステップS11006で撮像素子5112による焦点検出結果とAFセンサ101による焦点検出結果の両方を用いた連携により演算するとして、ステップS11004へ移行する。レンズ駆動2ではない、即ち、レンズ駆動1(主駆動)であるならば、ステップS11002に移行する。ステップS11002では、撮像素子5112により焦点検出信号を得た時の撮影光学系の絞り値が第1の絞り値以下か否かを判定している。第1の絞り値以下であるとマイクロコンピュータ5123(第1の判定手段)が判定したならば、撮像素子5112による焦点検出結果も精度上問題ないため、S11006に移行する。S11006では撮像素子5112による焦点検出結果とAFセンサ101による焦点検出結果の両方を用いた連携により演算すると決定する。そしてステップS11004で両方の連携による演算を行う。一方、第1の絞り値より絞り値が大きい場合は、ステップS11003でAFセンサ101の焦点検出結果のみで演算を行うと決定し、ステップS11004でレンズ駆動量の演算を行う。
【0129】
[実施例5による効果]
以上のように、本実施例では、今回レンズ駆動量を算出する対象としているレンズ駆動がレンズ駆動2であるか否かを判定している。これにより、撮像素子による焦点検出結果を適切に採用し、各レンズ駆動の目的に応じてレンズ駆動量算出に用いる焦点検出結果を異ならせることができる。
【0130】
[変形例]
なお、これまでレンズ駆動量の演算は、過去複数の焦点検出結果を用いた動体予測演算により行うことを説明したが、動体予測演算を行わずに、単にこれまで説明したフローにより選ばれた焦点検出結果だけをもとにレンズ駆動量を求めても良い。これまで説明した実施例のメインフローでは、一回のシーケンス中で2回焦点検出を行うことができるため、被写体の速度や動く方向によっては、動体予測演算を行わなくても動く被写体を追従することができる場合があるためである。
【0131】
また、これまで焦点検出に用いる2つの撮像素子は一方がAFセンサ101でありもう一方が記録画像の取得のための撮像素子5112であることを説明したが、2つのセンサの両方が記録画像を取得できるようにしても良い。例えば、撮像素子5112と同様の撮像素子を2つ有する撮像装置として考えても良い。この場合であってもこれまで説明した実施例を適用することで、同様の効果を得ることができる。
【0132】
[その他]
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み取り実行する処理でも実現できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
【0133】
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。
【0134】
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。
【符号の説明】
【0135】
101 AFセンサ(第1の撮像素子)
5101 撮影レンズ
5104 絞り
5112 撮像素子(第2の撮像素子)
5123 マイクロコンピュータ
6208 撮像素子(第2の撮像素子)
6300 撮影レンズ
6304 絞り
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15