JP2012118154A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像センサの一部画素について、光学特性を他の画素と異ならせて、焦点検出に用いるＡＦ方式／コントラストAF方式のハイブリッドAFにおいて、絞った場合には、ＡＦに用いる焦点検出用画素の瞳がけられてしまい、精度が悪くなる、という問題があった。
【解決手段】 撮像センサの一部画素について、光学特性を他の画素と異ならせて、焦点検出に用いるＡＦ方式／コントラストAF方式のハイブリッドAFにおいて、絞った場合には、ウォブリング対応レンズのみ、コントラストAFでウォブリングを行い、焦点検出動作を行うようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、被写体を撮像する撮像装置であって、特に、撮像センサの一部画素について、光学特性を他の画素と異ならせて、焦点検出に用いるＡＦ方式とコントラストＡＦとのハイブリッドＡＦが可能な撮像装置に関する。

従来、輝度が所定の明るさよりも、暗いときには、フォーカスレンズをウォブリングモードで動作させる装置が提案されていた。（特許文献１参照）

特開２００９−１４８５０号公報

特許文献１によれば、フォーカスレンズをウォブリングモード動作させる記述はあるものの、輝度が変化しても、表示状態をほぼ均一に保つことを目的としたものであり、ハイブリッドＡＦとの組み合わせに関しては、述べられてはいない。

撮像素子を用いて焦点検出を行うコントラストＡＦ（以後、第一のＡＦ方式と称す）は、撮像素子そのものを用いてＡＦを行っているため合焦精度が高いものの、合焦に時間がかかるという課題を有する。

一方、撮像素子内に離散的に配置された焦点検出用画素による焦点検出を行うＡＦ方式（以後、第二のＡＦ方式と称す）は、合焦近傍での精度は出るが、大デフォーカスには弱い。

その相互の特徴を補間するように、両方式を用いるハイブリッドＡＦが提案されている。

第二のＡＦ方式で、焦点検出を行う場合、絞りが絞られると、ＡＦに用いる焦点検出用画素の瞳がけられてしまい、正常な検出を行うことが、困難になってしまう、という問題があった。

絞ることによって、瞳がけられた状態となり、正確な信号を取得することが困難となってしまう。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、絞りを絞った場合でも、適切なＡＦ動作を行える装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、
撮影光学系で撮像素子上に被写体を結像させて該被写体を表わす画像を生成する撮影装置において、前記撮影光学系が、移動によりピント調整を行なうピント調整素子を含むものであって、前記ピント調整素子を移動させながら前記撮像素子で得られた画像のコントラストを検知して合焦位置の検出を行い、レリーズボタンが操作される前にウォブリング動作を行なって合焦の方向を認識し、レリーズボタンが操作されたことを受けて前記ピント調整素子を現在位置から該合焦の方向に移動させて合焦位置を検出するウォブリングモードを有するコントラストＡＦによる第一の焦点検出手段と、離散的に配置された焦点検出用画素による第二の焦点検出手段とを備え、通常は、第二の焦点検出手段による焦点検出を行い、絞りが絞られた場合には、前記ウォブリングモードにより第一の焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする。

また、請求項２の撮像装置は、ウォブリング非対応レンズの場合には、絞りの制限を行うことを特徴とする。

また、請求項３の撮像装置は、絞り、像高、レンズ瞳位置情報により、焦点検出用画素の瞳のケラレ具合で判定し、第一のＡＦ方式と第二のＡＦ方式の比率を変えることを特徴とする。

また、請求項４の撮像装置は、絞り、像高、レンズ瞳位置情報により、焦点検出用画素の瞳のケラレ具合で判定し、ウォブリング幅を変えることを特徴とする。

本発明により、撮像センサの一部画素について、光学特性を他の画素と異ならせて、焦点検出に用いるＡＦ方式／コントラストAF方式のハイブリッドAFにおいて、絞った場合でも、適切にAFを行うことが出来る効果がある。

本発明の実施の形態に係る画像処理装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 撮像画素群と焦点検出画素群の画素配置の一例を示す図である。 ピントずれによる像の位相ずれを説明するための模式図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理装置の全体構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施例の形態に係る撮像装置のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳述する。

［実施例］
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の全体構成の一例を示すブロック図である。

図１において、撮像装置１００は、被写体を結像するレンズ１０１と、レンズの焦点位置を制御するレンズ制御部１０２と、入射光量を調節する絞り１０３とを備える。さらに、撮像装置１００は、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）から成る撮像素子１０４を備える。

撮像素子１０４は、ＲＧＢ各カラーフィルタが受光面上に設けられ撮像用の像信号の取得に用いられる画素から成る撮像画素群１０５を備える。さらに、撮像素子１０４は、焦点検出に用いる互いに光学構成が光軸対称に構成された１対の位相差センサであり、複数組の位相差センサから成り複数の焦点検出領域に存在する焦点検出画素群１０６を備える。さらに、撮像素子１０４は、焦点検出画素群１０６の１対をなす各位相差センサに対して瞳が対称に分割したように光線が入射するよう入射光線を制限する瞳分割光学系１０７から成る。

さらに、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０６における互いに光学構成が光軸対称に構成された２種類の位相差センサの各画素列の像ずれ量から焦点を検出する焦点検出部１０８を備える。さらに、撮像装置１００は、撮像画素群１０５のうち焦点検出画素群１０６の近傍に位置する複数の画素から成る像信号の高周波成分の強度を検出する空間周波数検出部１０９を備える。さらに、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０６を用いて焦点検出結果に基づいて後述の画素補間部１１２で補間処理を行うか、空間周波数検出部４０１を用いて高周波成分の強度に基づいて画素補間部１１２で補間処理を行うか、いずれかを選択する判定切替部１１０を備える。

さらに、焦点検出画素群１０６は、遮光層５０３、６０３により視野が制限されている。また、焦点検出画素群１０６は、光線入射面にカラーフィルタを設けない。したがって、焦点検出画素群１０６の像信号のレベルは撮像画素群１０５のうち焦点検出画素群１０６の近傍に位置する複数の画素（以下、近傍画素群と称す。）から成る像信号のレベルと異なってしまう。このため、撮像装置１００は、焦点検出画素群１０６の像信号を近傍画素群の像信号のレベルに近づけるために、焦点検出画素群１０６のゲインを調整するゲイン調整部１１１を備える。

さらに、撮像装置１００は、判定切替部１１０の判定に基づいて、焦点検出画素群１０の位相差センサの位置に相当する画像データを、撮像素子１０４から得られた撮像画素群１０５の像信号に基づいて補間演算で生成する画素補間部１１２を備える。さらに撮像装置１００は、撮像画素群１０５から出力される像信号にガンマ補正、ホワイトバランス調整、リサンプリング、所定の画像圧縮符号化を行う画像処理部１１３を備える。さらに、撮像装置１００は、画像処理部１１３から出力された画像データを表示する表示部１１４と、記録する記録部１１５を備える。さらに、撮像装置１００は、操作者の操作入力を受け付ける操作部１１６と、撮像装置１００全体を制御するカメラ制御部１１７とを備える。

図２は、撮像画素群と焦点検出画素群の配列を示す図である。

図２において、焦点検出画素群１０６における１対の位相差センサの一方をＳ１、他方をＳ２として示している。また、焦点検出画素群１０６に該当する画素を、網線処理で強調している。Ｓ１が離散的に挿入された画素列と、一定間隔を空けてＳ２が離散的に挿入された画素列の組で、１つの測距点を成す。図２では、上部に第１の測距点、下部に第２の測距点が図示されている。焦点検出部１０８は、各測距点に対して個別に焦点検出を行う。

図３はピントずれによる像の位相ずれを説明するための模式図である。図において、Ｓ１とＳ２を抽象的に近づけてＡ、Ｂの点で示している。また、判りやすくするため、撮像のためのＲＧＢ各画素の図示を省略して、あたかも位相差センサが並んでいるように示している。

被写体の特定点からの光は、Ａに対応する瞳を通って該当のＡに入る光線束（ΦＬａ）と、Ｂに対応する瞳を通って該当のＢに入る光線束（ΦＬｂ）に分けられる。この２つの光束は、同じ１点からのものなので、撮像光学系のピントが撮像素子面上にあれば、同一マイクロレンズで括られる１点に到達する（ａ）。しかし、例えばｘ手前にピントがあれば、光線の入射角の変化だけ互いにずれる（ｂ）。また、ｘだけ奥にピントがあれば、逆方向にずれる。

図４は、本発明の実施例を模式的に表した図である。

第一のＡＦ方式では、撮像素子群内に設けられた焦点検出素子群により、その信号を検出し、Ａ像Ｂ像の相関をとることによって焦点検出動作を行う。

一方、第二のＡＦ方式では、撮像素子群の信号から得られる評価値に基づいて、焦点検出動作を行う。

この時、絞りが絞られた場合には、ＡＦに用いる焦点検出用画素の瞳がけられてしまい、精度が出ないので、コントラストＡＦで焦点検出を行う。この場合、ウォブリング対応レンズの場合のみ、レンズを前後に微小駆動させるウォブリング動作を行って、方向判別を行う。

図５は、本発明の実施の形態に係る撮像装置のフローチャートの一例である。

Ｓ１０１では、絞り状態を判定し、もし、開放状態であるならば、Ｓ１０５にて、第二のＡＦ方式による焦点検出動作を行う。Ｓ１０２では、絞り、像高、レンズ瞳位置情報等によりケラレ具合を判定し、もし、ＯＫであるならば、同様に、Ｓ１０５へと進む。Ｓ１０３では、ウォブリング対応レンズであるか否か判定し、非対応レンズの場合には、同様にＳ１０５へと進み、対応レンズの場合には、Ｓ１０４にて、ウォブリング動作を行って、コントラストＡＦによる第一のＡＦ方式による焦点検出動作を行う。このとき、第一のＡＦ方式と第二のAF方式との結果の比率を変えるようにしたり、ウォブリング幅を変えるようにしてもいい。

１００ 撮像装置
１０５ 撮像画素群
１０６ 焦点検出画素群
１０７ 瞳分割光学系
１０９ 判定切替部
１１１ ゲイン調整部
１１２ 画素補間部

Claims (4)

1. 撮影光学系で撮像素子上に被写体を結像させて該被写体を表わす画像を生成する撮影装置において、
   前記撮影光学系が、移動によりピント調整を行なうピント調整素子を含むものであって、
   前記ピント調整素子を移動させながら前記撮像素子で得られた画像のコントラストを検知して合焦位置の検出を行い、レリーズボタンが操作される前にウォブリング動作を行なって合焦の方向を認識し、レリーズボタンが操作されたことを受けて前記ピント調整素子を現在位置から該合焦の方向に移動させて合焦位置を検出するウォブリングモードを有するコントラストＡＦによる第一の焦点検出手段と、
   離散的に配置された焦点検出用画素による第二の焦点検出手段とを備え、
   通常は、第二の焦点検出手段による焦点検出を行い、絞りが絞られた場合には、前記ウォブリングモードにより第一の焦点検出手段による焦点検出を行う
   ことを特徴とする撮影装置。
2. ウォブリング非対応レンズの場合には、絞りの制限を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 絞り、像高、レンズ瞳位置情報により、焦点検出用画素の瞳のケラレ具合で判定し、第一のＡＦ方式と第二のＡＦ方式との比率を変えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 絞り、像高、レンズ瞳位置情報により、焦点検出用画素の瞳のケラレ具合で判定し、ウォブリング幅を変えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。