JP2014002283A - 焦点調節装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多点測距点を有し、オートフォーカスを行うカメラにおいて、ユーザーに対して合焦した被写体をより確実に視認させることが可能な焦点調節装置を提供する。
【解決手段】 フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置は、撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するとともに、焦点検出領域を分割して成る分割領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいてフォーカスレンズ位置の制御に伴う表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮影装置、あるいは種々の観察装置などに用いられる焦点検出装置に関するものである。

カメラでオートフォーカス（ＡＦ）を行うための焦点検出装置として、いわゆる位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。位相差検出方式では、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させ、被写体像を光電変換して得られた一対の被写体像の相対位置の変位量を求める（以下、位相差演算と記す）。この位相差演算により検出した被写体のデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動を行う。この種の焦点検出装置では、特許文献１で開示されているように、複数のＡＦ枠（測距点）にそれぞれ対応した位置にラインセンサを配置する。

特開２０１１−２３２５４４号公報

近年、ＡＦ性能の向上を目的に、ＡＦ枠数を増加させる傾向がある。ＡＦ枠数を増加させると、光学レイアウトの制約のため、１対のラインセンサに対して複数のＡＦ枠を高密度に配置することが想定される。この場合、合焦制御を行ったラインセンサに対応する複数のＡＦ枠を表示することになるが、複数のＡＦ枠のうち、どのＡＦ枠に含まれる被写体に対しての合焦結果なのかをユーザーに表示し知らしめることができない。そのため、ユーザーが意図した被写体に合焦しているかどうかを表示によって知ることができない場合がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、多点測距点を有し、オートフォーカスを行うカメラにおいて、ユーザーに対して合焦した被写体をより確実に視認させることが可能な焦点調節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、第１の本発明は、フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記焦点検出領域を分割して成る分割領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明は、フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記焦点検出領域を分割して成る分割領域における像信号のコントラストを算出し、当該コントラストに基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする。

第３の本発明は、フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、被写体像を光電変換して画像信号を生成し出力する撮像手段と、前記画像信号に基づいて特定の被写体を検出する被写体検出手段と、撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記被写体検出手段により前記特定の被写体が検出された表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする。

第４の本発明は、フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある第１の焦点検出領域から出力する信号生成手段と、前記第１の焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記第１の焦点検出領域と直交する複数の第２の焦点検出領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、多点測距点を有し、オートフォーカスを行うカメラにおいて、ユーザーに対して合焦した被写体をより確実に視認させることが可能な焦点調節装置を提供することができる。

本発明のカメラ構成を示す図である。 位相差検出方式による焦点検出のための光学系の詳細な構成を示す図である。 本発明のラインセンサの配置を示す図である。 本発明の実施例１のＡＦ枠とラインセンサ視野の位置関係を示す図である。 本発明の実施例１のＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２のＡＦ枠とラインセンサの配置を示す図である。 本発明の実施例２のＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３のＡＦ枠とラインセンサの配置を示す図である。 本発明の実施例３のＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４のＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５の撮像用画素の配置と構造を示す図である。 本発明の実施例５の水平方向に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す図である。 本発明の実施例５の垂直方向に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す図である。 本発明の実施例５の撮像用画素と焦点検出用画素の配置規則を示す図である。 本発明の実施例５のＡＦ枠と焦点検出領域の配置を示す図である。

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。

図１は本発明を実施するために最良の形態であるカメラの例を示したものである。図１において、撮影レンズ１０１を含む撮影光学系を通過した光束は、撮像センサ１０８で結像し、被写体光学像が形成される。撮影レンズ１０１には、光軸方向に移動させることで焦点調節を行うフォーカスレンズが含まれる。撮像センサ１０８は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等であり、結像された被写体光学像の光量に応じて電荷に変換して得られた画像信号を出力する。

半透過部を有する主ミラー１０２は、撮影時には撮影光束外へ退避し、焦点検出時に撮影光路内に斜設される。図１では撮影光束中に挿入された状態（ミラーダウン）を示している。主ミラー１０２は、撮影光路内に斜設された状態で、撮影光学系を通過した光束の一部をＡＦ枠表示装置１０３、ペンタプリズム１０４、接眼レンズ１０５から構成されるファインダ光学系と、接眼レンズ１０５の上部に配置されたＡＥセンサ１０６へ導く。ＡＦ枠表示装置１０３は透過型液晶であり、ＡＦ枠を表示することで、撮影者はファインダから撮影画面上にＡＦ枠を確認することができる。ＡＥセンサ１０６は、撮影画面の輝度値や被写体認識のための被写体像を撮像するための多画素のエリアセンサーである。画素部にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色フィルターが設けられている。これにより、被写体像のＲＧＢ信号を出力することができる。

サブミラー１０７は、主ミラー１０２の動作に同期して主ミラー１０２に対して折り畳み、展開可能である。主ミラー１０２の半透過部を通過した光束の一部は、サブミラー１０７によって下方へ反射され、ＡＦセンサ１０９に入射して光電変換され、一対の像信号が生成される。

ここで、位相差検出方式による焦点検出のための光学系の詳細な構成を図２を用いて説明する。サブミラー１０７で反射された光は、撮像面と共役な面にある視野マスク２０６の近傍に一旦結像する。図２では、サブミラー１０７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２０６は画面内の焦点検出領域（ＡＦ枠）以外の余分な光を遮光するための部材である。フィールドレンズ２０７は、絞り２０８の各開口部を撮影レンズ１０１の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り２０８の後方には二次結像レンズ２０９が配置されており、それぞれのレンズは絞り２０８の各開口部に対応している。視野マスク２０６、フィールドレンズ２０７、絞り２０８、二次結像レンズ２０９を通過した各光束は、ＡＦセンサ１０９上のラインセンサ上に結像する。

また、ＡＦセンサ１０９は撮像画面内の異なる被写体からの光束も結像できるように構成されている。ＡＦセンサ１０９は、生成した上記一対の像信号により、撮影光学系を通過した被写体からの光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出する。システムコントローラ１１３は、ＡＦセンサ１０９の出力に基づいて検出した合焦位置へ、フォーカスレンズの位置を制御する。

カメラ全体の制御を行うＣＰＵ、記憶装置であるＲＡＭなどから構成されるシステムコントローラ１１３は、後述する各部の動作を適宜制御する。レンズ駆動装置１１９は、システムコントローラ１１３に接続され、撮影レンズ１０１と通信を行う通信回路と、焦点調節を行うためにレンズ駆動を行うレンズ駆動機構と、その駆動回路を備える。ＡＦ枠表示回路１１８は、システムコントローラ１１３に接続され、ＡＦ枠表示装置１０３を制御し、ＡＦ枠を表示させる。ミラー駆動回路１１７は、システムコントローラ１１３に接続され、主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動させる。ＡＦセンサ制御回路１１６は、システムコントローラ１１３に接続され、ＡＦセンサ１０９を制御する。撮像センサ駆動回路１１５は、システムコントローラ１１３に接続され、撮像センサ１０８を駆動する。ＡＥセンサ制御回路１１４は、システムコントローラ１１３に接続され、ＡＥセンサ１０６を駆動する。ＡＥセンサ制御回路１１４は、ＡＥセンサ１０６から出力される被写体像のＲＧＢ信号を基に、被写体の輝度値を演算し、輝度分布情報や色情報を基に被写体の顔の領域を検出する。

撮像センサ１０８に結像された被写体光学像の光量に応じた撮像信号は、アナログ信号処理回路１１０に入力され、Ａ／Ｄ変換器１１１によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号処理回路１１２は、システムコントローラ１１３に接続され、Ａ／Ｄ変換された信号にシェーディング補正やガンマ補正などの画像処理を施す。

バッファメモリ１２０は、デジタル信号処理回路１１２に接続され、撮像センサ１０８で撮像された複数フレーム分のデータを記憶することができるフレームメモリである。Ａ／Ｄ変換された信号は一旦このバッファメモリ１２０に記憶される。デジタル信号処理回路１１２では、バッファメモリ１２０に記憶されたデータを読み込んで上述した各処理を行い、処理後のデータは再びバッファメモリ１２０に記憶される。

記録・再生信号処理回路１２１は、デジタル信号処理回路１１２に接続され、デジタル信号処理回路１１２で各種処理が施された画像データを一旦バッファメモリ１２０に記憶した後に、メモリカード等の外部記憶媒体１２２に記録する。画像データを外部記憶媒体１２２に記録する際、記録・再生信号処理回路１２１は、画像データの圧縮、例えば、ＪＰＥＧ方式でデータ圧縮を行う。一方、画像データを外部記憶媒体１２２から読み込む際、記録・再生信号処理回路１２１は、画像データの伸長処理を行う。記録・再生信号処理回路１２１には、外部記憶媒体１２２とデータ通信を行うためのインタフェースも含まれている。

表示装置１２４は、撮像された画像を表示する。撮像センサ１０８で撮像された画像を表示装置１２４で表示する形態には２つの形態がある。一つは、主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動した状態で、撮像センサ１０８で繰り返し撮像される画像を逐次更新表示するライブビューと呼ばれる表示形態である。もう一つは、カメラのレリーズ操作後に、撮像センサ１０８で撮像された画像を所定時間表示するフリーズ画と呼ばれる表示形態である。また、表示装置１２４は、外部記憶媒体１２２に記録されている画像データを再生表示する際にも用いられる。表示装置１２４に画像を表示する場合には、バッファメモリ１２０に記憶された画像データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１２３によりデジタル画像データをアナログ映像信号に変換する。そして、そのアナログ映像信号を用いて表示装置１２４に画像を表示する。

操作部１２５は、システムコントローラ１１３に接続され、カメラの電源をオン・オフするための電源スイッチ、レリーズボタン、人物撮影モードなどの撮影モードを選択するための設定ボタンなど、カメラを操作するための操作部材が設けられている。これらのスイッチやボタンを操作すると、その操作に応じた信号がシステムコントローラ１１３に入力される。なお、レリーズボタンには、撮影者により操作されるレリーズボタンの第１ストローク操作（半押し操作）によりＯＮするＳＷ１と、レリーズボタンの第２ストローク操作（全押し操作）によりＯＮするＳＷ２とが接続されている。

ここで、撮影画面内におけるＡＦセンサ１０９上のラインセンサ（信号生成部）について、図３及び図４を参照して説明する。図３はＡＦセンサ１０９上に複数備えられたラインセンサの配置図で、ＡＦセンサ１０９を正面から見た状態を示している。本発明は、対応するＡＦ枠が複数有るラインセンサを一つ以上備えているものに適用できる。各ラインセンサは、複数の画素から構成されている。例えば、図３のラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂは、二次結像レンズ２０９により被写体のほぼ同じ領域を受光し、光学的に対の関係になっている。

図４（ａ）及び（ｂ）は、ファインダ視野２００中に図３のラインセンサを逆投影した図であり、ＡＦ枠とラインセンサ視野の位置関係を示している。図４（ａ）は横ラインセンサ視野を、図４（ｂ）は縦ラインセンサ視野を示している。図４（ａ）のラインセンサ視野２０３は、図３のラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂに対応する。ＡＦセンサ１０９は複数のラインセンサを備えており、そのうちラインセンサ視野２０３に対応する位置に、２つのＡＦ枠（ＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２）が配置されている。その拡大図を図４（ｃ）に示す。なお、ＡＦ枠は本願発明の表示領域に相当する。

実施例１では、図３のラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂで得られた信号による焦点検出結果が他のラインセンサに比べて最も信頼性がよく、ラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂによる焦点調節制御を行うことを前提に説明する。なお、以下の説明では、ラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂを、ラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサと記載する。

実施例１のカメラにおける焦点調節動作を、図５のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１０１では、システムコントローラ１１３は、ＳＷ１がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでなければ、ＳＷ１がＯＮになるまで処理を繰り返す。一方、ＳＷ１がＯＮであればステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦセンサ制御回路１１６を介してＡＦセンサ１０９を制御し、蓄積した電荷から一対の像信号を取得する。そして、システムコントローラ１１３は、複数対のラインセンサの各々から得られる一対の像信号を基に、公知の技術である相関演算（位相差演算）による焦点検出を行う。ここでは、各ラインセンサの領域１（全域）を用いて演算する。例えば、図３のラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂの全域で演算する場合が、この領域１での演算に相当する。このように、合焦判定の段階では比較的広い領域を演算範囲にすることにより、撮影レンズ１０１のピント状態が大きくデフォーカスしていても焦点検出することができる。また、被写体コントラストの捕捉率が上がるため、検出結果の信頼性を向上させることができる。

ステップＳ１０３では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ１０２で得られた複数対のラインセンサの検出結果についてそれぞれ信頼度を算出し、最も信頼度の高い１つを判定して選択する。信頼度の評価値としては、例えば特開２００７−０５２０７２号公報にて開示されているＳレベル（ＳＥＬＥＣＴＬＥＶＥＬ）値などを用いる。ここでは、信頼度判定により、ラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果が選択される前提とし、後述するＡＦ枠の表示方法について説明する。

ステップＳ１０４では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ１０３で選択したラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果ｄｅｆ１から、焦点状態が合焦か否かを判断する。この検出結果ｄｅｆ１が合焦判定値の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：許容錯乱円径、例えばδ＝２０ｕｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、ステップＳ１０６へ移行する。一方、検出結果ｄｅｆ１が合焦判定値（例えば１／４Ｆδ）より大であるならば、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、システムコントローラ１１３は、検出結果ｄｅｆ１をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動装置１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、ステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ１０４で合焦と判定されるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の動作を繰り返す。

ここで、ラインセンサ視野２０３に対応するＡＦ枠は、ＡＦ枠２０１及びＡＦ枠２０２の２つである。ＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示することが想定されるが、被写体の状況によっては一方のＡＦ枠のみにユーザーが意図する被写体が含まれている場合がある。このような場合に両方のＡＦ枠を表示すると、意図する被写体が含まれているＡＦ枠に合焦しているのか、もう一方のＡＦ枠に合焦しているのか、ユーザーは判断できない。そこで、一方のＡＦ枠に対応する焦点検出結果が、もう一方のＡＦ枠と比較して領域１全体の焦点検出結果に強く寄与する場合は、強く寄与する方のＡＦ枠のみを表示するように制御する。

ステップＳ１０６では、システムコントローラ１１３は、ラインセンサ視野２０３に対応するＡＦ枠２０１及びＡＦ枠２０２の表示判定を行うため、領域１を分割して焦点検出を行う。図６は、表示判定のためのラインセンサ視野２０３の領域を示す。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で行った電荷蓄積の結果（光電変換結果）を用いて、分割した領域の各々について位相差演算を行う。分割領域の一つとしての領域２（ラインセンサ視野２０３の右半分）で演算した検出結果をｄｅｆ２とする。また、別の分割領域としての領域３（ラインセンサ視野２０３の左半分）で演算した検出結果をｄｅｆ３とする。領域２と領域３は、それぞれ第１の分割領域と第２の分割領域に相当する。ここで、検出結果ｄｅｆ２はＡＦ枠２０１の被写体に対応し、焦点検出結果ｄｅｆ３はＡＦ枠２０２の被写体に対応している。

ステップＳ１０７〜ステップＳ１０９は、表示判定動作である。ステップＳ１０７では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ１０６の検出結果ｄｅｆ２とステップＳ１０２の分割前の検出結果ｄｅｆ１の差が判定値ａ（第１の所定値）より小さいか否かを判定する。差（｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜）が所定の判定値ａよりも小さい場合は、ステップＳ１０８へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜）が判定値ａ以上（第１の所定値以上）の場合は、ステップＳ１０９へ進む。ここで、判定値ａを合焦判定値よりも大きな値（例えば４Ｆδ）に設定する。これにより、演算領域を狭くしたことによる検出誤差を許容でき、一方の領域の検出結果のみが領域１の検出結果と大きく離れていた場合にＡＦ枠の表示数を減らすことができる。

なお、ステップＳ１０７では、｜ｄｅｆ２−ｄｅｆ１｜の代わりに｜ｄｅｆ２｜が判定値ａ’より小さいか否かを判定してもよい。この場合の判定値ａ’も合焦判定値より大きな値とする。

ステップＳ１０８では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ１０６の検出結果ｄｅｆ３とステップ１０２の検出結果ｄｅｆ１の差を判定する。差（｜ｄｅｆ３−ｄｅｆ１｜）が判定値ａよりも小さい場合は、ステップＳ１１１へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ３−ｄｅｆ１｜）が判定値ａ以上（第１の所定値以上）の場合は、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１１では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示する。これは、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０８の表示判定により、検出結果ｄｅｆ２と検出結果ｄｅｆ３が検出結果ｄｅｆ１と略一致したことで、主被写体はＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方に存在すると判定されたためである。

ステップＳ１１０では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１を表示する。これは、ステップＳ１０７〜ステップＳ１０８の表示判定により、検出結果ｄｅｆ３のみが検出結果ｄｅｆ１と大きく異なることから、ＡＦ枠２０２は主被写体から外れた背景などの結果であり、主被写体はＡＦ枠２０１に存在すると判定されたためである。

一方、ステップＳ１０９に進んだ場合も、システムコントローラ１１３は、ステップＳ１０６の検出結果ｄｅｆ３とステップ１０２の検出結果ｄｅｆ１の差を判定する。差（｜ｄｅｆ３−ｄｅｆ１｜）が判定値ａよりも小さい場合は、ステップＳ１１２へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ３−ｄｅｆ１｜）が判定値ａ以上の場合は、ステップＳ１１１へ進み、ＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示する。これは、検出結果ｄｅｆ２と検出結果ｄｅｆ３が、両方とも検出結果ｄｅｆ１と大きく異なるため、主被写体がＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２のどちらに存在するのか判定できないためである。

なお、ステップＳ１０８及びＳ１０９では、｜ｄｅｆ３−ｄｅｆ１｜の代わりに｜ｄｅｆ３｜が判定値ａ’より小さいか否かを判定してもよい。

ステップＳ１１２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０２を表示する。これは、ステップＳ１０７〜ステップ１０９の表示判定により、検出結果ｄｅｆ２のみが検出結果ｄｅｆ１と大きく異なることから、ＡＦ枠２０１は主被写体から外れた背景などの結果であり、主被写体はＡＦ枠２０２に存在すると判定されたためである。

ステップＳ１１３では、システムコントローラ１１３は、操作部の１つであるＳＷ２がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ２がＯＮでなければ、ステップＳ１１３の動作を繰り返す。一方、ＳＷ２がＯＮであればステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１１４では、システムコントローラ１１３は、ミラー駆動回路１１７を介して、主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動させ、撮像センサ駆動回路１１５を介して撮像センサ１０８を駆動させレリーズする。

なお、ステップＳ１０６で分割領域について焦点検出を行った後、表示判定動作の前に各焦点検出結果についてステップＳ１０３と同様に信頼度の算出を行ってもよい。信頼度を算出した結果、領域２と領域３の両方とも所定の閾値より大きい場合にステップＳ１０７の表示判定動作に進み、一方でも閾値以下の場合はステップＳ１１１に進んでＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示する。このように、分割領域の両方とも焦点検出結果の信頼度が高い場合に表示判定動作を行うことで、検出誤差による誤判定を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施例では、表示判定のための焦点検出の際（ステップＳ１０６）、領域１（ラインセンサ視野２０３の全域）よりも狭い領域２と領域３で演算することで、領域２と領域３どちらに対応するＡＦ枠に主被写体が存在するかを判定することができる。このとき、合焦判定値よりも大きな値をＡＦ枠表示の判定値に用いることで、合焦精度を高くする一方で適切なＡＦ枠表示を行うことができる。

なお、本実施例では、領域２と領域３の演算結果をフォーカスレンズの合焦制御には用いず、ＡＦ枠表示の判定にのみ用いている。これは、ラインセンサとＡＦ枠を高密度に配置しているために、領域２や領域３では被写体を捉えられない、又はエッジが得られない可能性が高いためである。また、領域２と領域３の演算結果をフォーカスレンズの合焦制御に用いないことで、レリーズタイムラグを少なくすることができる。

さらに、本実施例では、表示判定のための相関演算を合焦検出してから行うことで、演算回数を少なくすることができる。なぜなら、表示判定のための相関演算を行う際（ステップＳ１０６）には、すでに合焦範囲内と判定された検出結果ｄｅｆ１に基づいて演算することができるからである。演算回数を少なくすることで、レリーズタイムラグの増大を軽減することができる。

実施例１では、表示判定をするため、合焦した後、ＡＦ枠に対応した狭い領域（領域２、領域３）で再度相関演算を行っている。これに対して、本実施例では、表示判定の際、ＡＦ枠に対応した狭い領域（領域２、領域３）のコントラスト値を使っている。カメラの構成やラインセンサの配置は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２のカメラにおける焦点調節動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２０１では、システムコントローラ１１３は、ＳＷ１がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでなければ、ＳＷ１がＯＮになるまで処理を繰り返す。一方、ＳＷ１がＯＮであればステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦセンサ制御回路１１６を介してＡＦセンサ１０９を制御し、一対の像信号を取得する。そして、システムコントローラ１１３は、複数のラインセンサの各々から得られる一対の像信号を基に、公知の技術である相関演算により焦点検出を行う。ここでは、各ラインセンサの領域１（全域）で演算する。例えば、図３のラインセンサ２０４ａ及びラインセンサ２０４ｂの全域で演算する場合が、この領域１での演算に相当する。このように、合焦判定の段階では比較的広い領域を演算範囲にすることにより、撮影レンズ１０１のピント状態が大きくデフォーカスしていても焦点検出することができる。また、被写体コントラストの捕捉率が上がるため、検出結果の信頼性を向上させることができる。

ステップＳ２０３では、システムコントローラ１１３は、ステップ２０２で得られた複数対のラインセンサの検出結果についてそれぞれ信頼度を算出し、最も信頼度の高い１つを判定して選択する。ここでは、信頼度判定により、ラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果が選択される前提とし、後述するＡＦ枠の表示方法について説明する。

ステップＳ２０４では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ２０３で選択したラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果ｄｅｆ１から、焦点状態が合焦か否かを判断する。この検出結果ｄｅｆ１が合焦判定値の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内であるならば合焦と判断し、ステップＳ２０６へ移行する。一方、検出結果ｄｅｆ１が合焦判定値（例えば１／４Ｆδ）より大であるならば、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、システムコントローラ１１３は、検出結果ｄｅｆ１をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動装置１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、ステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ２０４で合焦と判定されるまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５の動作を繰り返す。

ステップＳ２０６では、システムコントローラ１１３は、ラインセンサ視野２０３に対応するＡＦ枠２０１及びＡＦ枠２０２の表示判定を行うため、領域１を分割してコントラスト演算を行う。すなわち、図６の領域２のコントラストと領域３のコントラストを演算する。ここでは、コントラスト演算として、隣接した画素信号の差を積分することでコントラスト値を演算する。領域２と領域３は、第１の表示領域と第２の表示領域に相当する。ＡＦ枠２０１に対応した領域１のコントラスト値をｃｎｔ１、ＡＦ枠２０２に対応した領域２のコントラスト値をｃｎｔ２とする。

ステップＳ２０７〜ステップＳ２０９は、表示判定動作である。ステップＳ２０７では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ２０６で演算したコントラスト値ｃｎｔ１とｃｎｔ２を比較する。ｃｎｔ１がｃｎｔ２よりも大きい場合は、ステップＳ２０８へ進み、ｃｎｔ１がｃｎｔ２以下である場合は、ステップＳ２０９へ進む。

ステップＳ２０８では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ２０６で演算したコントラスト値ｃｎｔ１とｃｎｔ２の比率（コントラスト同士の比率）が所定値より大きいか否かを判定する。ｃｎｔ１／ｃｎｔ２が所定の判定値ｂよりも大きい（所定の比率より大きい）場合は、ステップＳ２１０へ進む。一方、ｃｎｔ１／ｃｎｔ２が判定値ｂ以下（所定の比率以下）である場合は、ステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２０９では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ２０６で演算したコントラスト値ｃｎｔ１とｃｎｔ２の比率が所定値より大きいか否かを判定する。ｃｎｔ２／ｃｎｔ１が所定の判定値ｂよりも大きい（所定の比率より大きい）場合は、ステップＳ２１２へ進む。一方、ｃｎｔ２／ｃｎｔ１が判定値ｂ以下（所定の比率以下）である場合は、ステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２１０では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１を表示する。これは、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０８の表示判定により、ｃｎｔ１はｃｎｔ２より十分大きい値であることから、主被写体はＡＦ枠２０１に存在すると判定されたためである。

ステップＳ２１１では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０２を表示する。これは、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０９の表示判定により、ｃｎｔ２はｃｎｔ１より十分大きい値であることから、主被写体はＡＦ枠２０２に存在すると判定されたためである。

ステップＳ２１２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示する。これは、ステップＳ２０７〜ステップＳ２０９の表示判定により、ｃｎｔ１とｃｎｔ２は略等しいことから、主被写体はＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方に存在すると判定された場合の処理である。

ステップＳ２１３では、システムコントローラ１１３が操作部の１つであるＳＷ２がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ２がＯＮでなければ、ステップＳ２１３を繰り返す。一方、ＳＷ２がＯＮであれば、ステップＳ２１４へ進む。

ステップＳ２１４では、システムコントローラ１１３は、ミラー駆動回路１１７を介して主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動させ、撮像センサ駆動回路１１５を介して撮像センサ１０８を駆動させてレリーズする。

以上説明したように、本実施例では、表示判定の際、ＡＦ枠に対応した領域２、領域３のコントラスト値を演算し、それらのコントラスト比により主被写体の位置を判定している。一般的にコントラスト演算は相関演算よりも演算量が少ないので、レリーズタイムラグの増大を更に軽減することができる。

本実施例では、実施例１および実施例２とは異なる表示判定を行う装置について説明する。カメラの構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

図８は、実施例３における撮影画面中のＡＦ測距枠とラインセンサ視野の配置を示す図である。ＡＦセンサ１０９は互いに直交する２方向に複数のラインセンサを備え、そのうち水平方向のラインセンサ視野３０３に対応する２つのＡＦ枠（ＡＦ枠３０１とＡＦ枠３０２）が配置されている。また、垂直方向にラインセンサ視野３０４、３０５が配置されている。ラインセンサ視野３０３に対応するラインセンサが第１の焦点検出領域に相当する。また、ラインセンサ視野３０４、３０５に対応するラインセンサが第２の焦点検出領域に相当する。

実施例３では、図８のラインセンサ視野３０３に対応するラインセンサで得られた信号による焦点検出結果が他のラインセンサに比べて最も信頼性がよく、ラインセンサ視野３０３に対応するラインセンサで焦点調節制御を行うことを前提に説明する。

実施例３のカメラにおける焦点調節動作を、図９のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ３０１では、システムコントローラ１１３は、操作部の一つであるＳＷ１がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでなければ、ＳＷ１がＯＮになるまで処理を繰り返す。一方、ＳＷ１がＯＮであればステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦセンサ制御回路１１６を介してＡＦセンサ１０９を制御し、一対の像信号を取得する。そして、システムコントローラ１１３は、複数のラインセンサの各々から得られる一対の像信号を基に、公知の技術である相関演算（位相差演算）による焦点検出を行う。

ステップＳ３０３では、システムコントローラ１１３は、ステップ３０２で得られた複数対のラインセンサの検出結果についてそれぞれ信頼度を算出し、最も信頼度の高い１つを判定して選択する。ここでは、信頼度判定により、ラインセンサ視野３０３に対応するラインセンサの検出結果が選択される前提とし、後述するＡＦ枠の表示方法について説明する。

ステップＳ３０４では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ３０３で選択したラインセンサ視野３０３に対応するラインセンサの検出結果ｄｅｆ４から、焦点状態が合焦か否かを判断する。この検出結果ｄｅｆ４が合焦判定値の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：許容錯乱円径、例えばδ＝２０ｕｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、ステップＳ３０６へ移行する。一方、合焦判定値（例えば１／４Ｆδ）より大であるならば、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、システムコントローラ１１３が検出結果ｄｅｆ４をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動装置１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、ステップＳ３０１へ戻る。ステップＳ３０４で合焦と判定されるまで、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の動作を繰り返す。

ステップＳ３０６〜ステップＳ３０８は、表示判定動作である。ステップＳ３０６では、ステップＳ３０２で演算したラインセンサ３０３の検出結果ｄｅｆ４とラインセンサ３０４の検出結果ｄｅｆ５の差が所定値より小さいか否かを判定する。差（｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃよりも小さい場合は、ステップＳ３０７へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃ以上の場合は、ステップＳ３０８へ進む。ここで、所定値ｃを合焦判定値よりも大きな値（例えば４Ｆδ）に設定する。

なお、ステップＳ３０６では、｜ｄｅｆ５−ｄｅｆ４｜の代わりに｜ｄｅｆ５｜が判定値ｃ’より小さいか否かを判定してもよい。この場合の判定値ｃ’も合焦判定値より大きな値とする。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０２のラインセンサ視野３０３の検出結果ｄｅｆ４とラインセンサ視野３０５の検出結果ｄｅｆ６の差が判定値ｃ（第２の所定値）より小さいか否かを判定する。差（｜ｄｅｆ６−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃよりも小さい場合は、ステップＳ３１０へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ６−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃ以上の場合は、ステップＳ３０９へ進む。 ステップＳ３１０では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠３０１とＡＦ枠３０２の両方を表示する。これは、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０７の表示判定により、検出結果ｄｅｆ５と検出結果ｄｅｆ６が検出結果ｄｅｆ４と略一致したことで、主被写体はＡＦ枠３０１とＡＦ枠３０２の両方に存在すると判定されたためである。

ステップＳ３０９では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠３０１を表示する。これは、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０７の表示判定により、検出結果ｄｅｆ６のみが検出結果ｄｅｆ４と大きく異なることから、ＡＦ枠３０２は主被写体から外れた背景などの結果であり、主被写体はＡＦ枠３０１に存在すると判定されたためである。

一方、ステップＳ３０８に進んだ場合も、システムコントローラ１１３は、ラインセンサ視野３０３の検出結果ｄｅｆ４とラインセンサ視野３０５の検出結果ｄｅｆ６の差が判定値ｃより小さいか否かを判定する。差（｜ｄｅｆ６−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃよりも小さい場合は、ステップＳ３１１へ進む。一方、差（｜ｄｅｆ６−ｄｅｆ４｜）が判定値ｃ以上の場合は、ステップＳ３１０へ進み、ＡＦ枠３０１とＡＦ枠３０２の両方を表示する。これは、検出結果ｄｅｆ５と検出結果ｄｅｆ６が、両方とも検出結果ｄｅｆ４と大きく異なるため、主被写体がＡＦ枠３０１とＡＦ枠３０２のどちらに存在するのか判定できないためである。

なお、ステップＳ３０７及びステップＳ３０８では、｜ｄｅｆ６−ｄｅｆ４｜の代わりに｜ｄｅｆ６｜が判定値ｃ’より小さいか否かを判定してもよい。

ステップＳ３１１では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠３０２を表示する。これは、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０８の表示判定により、検出結果ｄｅｆ５のみが検出結果ｄｅｆ４と大きく異なることから、ＡＦ枠３０１は主被写体から外れた背景などの結果であり、主被写体はＡＦ枠３０２に存在すると判定されたためである。

ステップＳ３１２では、システムコントローラ１１３が操作部の１つであるＳＷ２がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ２がＯＮでなければ、ステップＳ３１２を繰り返す。一方、ＳＷ２がＯＮであればステップＳ３１３へ進む。

ステップＳ３１３では、システムコントローラ１１３は、ミラー駆動回路１１７を介して主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動させ、撮像センサ駆動回路１１５を介して撮像センサ１０８を駆動させレリーズする。

以上説明したように、焦点調節するためのラインセンサ視野３０３上に２つのＡＦ枠３０１、３０２がある場合、ラインセンサ視野３０３と直交したラインセンサ視野３０４及び３０５の検出結果から主被写体の存在するＡＦ枠を判定することができる。

本実施例では、実施例１〜３とは異なる表示判定を行う装置について説明する。カメラの構成やラインセンサの配置は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例４では、図３のラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサで得られた信号による焦点検出結果が他のラインセンサに比べて最も信頼性がよく、ラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサによる焦点調節制御を行うことを前提に説明する。

実施例４のカメラにおける焦点調節動作を、図１０のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ４０１では、システムコントローラ１１３は、操作部の一つであるＳＷ１がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでなければ、ＳＷ１がＯＮになるまで処理を繰り返す。一方、ＳＷ１がＯＮであればステップＳ４０２へ進む。

ステップＳ４０２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦセンサ制御回路１１６を介してＡＦセンサ１０９を制御し、一対の像信号を取得する。そして、システムコントローラ１１３は、複数のラインセンサの蓄積信号を基に、公知の技術である相関演算（位相差演算）による焦点検出を行う。

ステップＳ４０３では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ４０２で得られた複数対のラインセンサの検出結果についてそれぞれ信頼度を算出し、最も信頼度の高い１つを判定して選択する。ここでは、ラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果が選択される前提とし、後述するＡＦ枠の表示方法について説明する。

ステップＳ４０４では、システムコントローラ１１３は、ステップＳ４０３で選択したラインセンサ視野２０３に対応するラインセンサの検出結果ｄｅｆ１から、焦点状態が合焦か否かを判断する。この検出結果ｄｅｆ１が合焦判定値の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：許容錯乱円径、例えばδ＝２０ｕｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、ステップＳ４０６へ移行する。一方、合焦判定値（例えば１／４Ｆδ）より大であるならば、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５では、システムコントローラ１１３は、検出結果ｄｅｆ１をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動装置１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、ステップＳ４０１へ戻る。ステップＳ４０４で合焦と判定されるまで、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０５の動作を繰り返す。

ステップＳ４０６では、ＡＥセンサ制御回路１１４は、ＡＥセンサ１０６で撮像した信号を基に、特定の被写体を検出する。ここでは、特定の被写体検出として公知の技術である顔検出を行い、撮影画面中に顔がある場合は、顔領域の大きさや位置などの情報をシステムコントローラ１１３へ送信する。

ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９は、表示判定動作である。ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で検出した顔領域がＡＦ枠２０１内にあるか否かを判定する。ＡＦ枠２０１内に顔もしくは顔の一部が存在する場合はステップＳ４０８へ進む。一方、ＡＦ枠２０１内に顔が存在しない場合は、ステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０８では、ステップＳ４０６で検出した顔領域がＡＦ枠２０２内にあるか否かを判定する。ＡＦ枠２０２内に顔もしくは顔の一部が存在する場合はステップＳ４１０へ進む。一方、ＡＦ枠２０２内に顔が存在しない場合は、ステップＳ４１２へ進む。

ステップＳ４０９では、ステップＳ４０６で検出した顔領域がＡＦ枠２０２内にあるか否かを判定する。ＡＦ枠２０２内に顔もしくは顔の一部が存在する場合はステップＳ４１１へ進む。一方、ＡＦ枠２０２内に顔が存在しない場合は、ステップＳ４１０へ進む。

ステップＳ４１０では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方を表示する。この動作は、ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９の表示判定により、ＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２の両方に主被写体である顔がある場合、あるいは、両方に顔がない場合の処理である。本実施例では、両方のＡＦ枠に顔がない場合は、主被写体の判別ができないため、ＡＦ枠２０１、ＡＦ枠２０２の両方を表示する。

ステップＳ４１１では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０２を表示する。この動作は、ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９の表示判定により、ＡＦ枠２０２に主被写体である顔が存在する場合の処理である。

ステップＳ４１２では、システムコントローラ１１３は、ＡＦ枠表示回路１１８を介してＡＦ枠表示装置１０３中のＡＦ枠２０１を表示する。この動作は、ステップＳ４０７〜ステップＳ４０９の判定により、ＡＦ枠２０１に主被写体である顔が存在する場合の処理である。

ステップＳ４１３では、システムコントローラ１１３は、操作部の１つであるＳＷ２がＯＮかどうかを判断する。ＳＷ２がＯＮでなければ、ステップＳ４１３を繰り返す。一方、ＳＷ２がＯＮであればステップＳ４１４へ進む。

ステップＳ４１４では、システムコントローラ１１３がミラー駆動回路１１７を介して、主ミラー１０２を撮影光束外へ駆動させ、撮像センサ駆動回路１１５を介して撮像素子１０８を駆動させレリーズする。

以上説明したように、本実施例では、ラインセンサ２０３上に２つのＡＦ枠２０１、２０２がある場合、撮影画面中の顔検出を行い、顔領域に対応したＡＦ枠２０１とＡＦ枠２０２表示することで、主被写体の存在するＡＦ枠を判定することができる。

本実施例では、ＡＦセンサ１０９による位相差検出方式の焦点調節制御ではなく、ライブビュー時における撮像センサ１０８による焦点調節制御を行う装置について説明する。

図１１から図１３は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。実施例５においては、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、該ベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。

図１１に撮像用画素の配置と構造を示す。同図（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。周知のごとく、ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そして該２行×２列の構造が繰り返し配置される。

同図（ａ）における断面Ａ−Ａを同図（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（Ｒｅｄ）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（Ｇｒｅｅｎ）のカラーフィルタである。ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）は光電変換部を模式的に示したもの、ＣＬ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌａｙｅｒ）は各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影光学系を模式的に示したものである。

ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＴＬ（Ｔａｋｉｎｇ Ｌｅｎｓ）を通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰ（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ）と光電変換部ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部の有効面積は大面積に設計される。また、同図（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（Ｂｌｕｅ）画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束（光量子）を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。

図１２は、撮影光学系の水平方向（横方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで水平方向あるいは横方向の定義は、撮影光学系の光軸が水平となるようにカメラを構えたとき、該光軸に直交し、かつ水平方向に伸びる直線に沿った方向を指す。同図（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。記録もしくは観賞のための画像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分を取得する。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方でＲもしくはＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで本実施例においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢの画素を焦点検出用画素に置き換える。これを同図（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢで示す。

同図（ａ）における断面Ａ−Ａを同図（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図１１（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。本実施例においては、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（Ｗｈｉｔｅ）が配置される。また、撮像センサ１０８で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、画素ＳＨＡ及の開口部ＯＰＨＡは右側に偏倚しているため、撮影光学系ＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは左側に偏倚しているため、撮影光学系ＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＨＡを水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また、画素ＳＨＢも水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とすると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像の焦点検出を行うことができる。

なお、上記画素ＳＨＡ及びＳＨＢでは、撮影画面の横方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対しては焦点検出可能だが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。そこで本実施例では、後者についても焦点検出できるよう、撮影光学系の垂直方向（縦方向）にも瞳分割を行なう画素も備えている。

図１３は、撮影光学系の垂直方向（換言すると上下方向もしくは縦方向）に瞳分割を行うための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで垂直方向あるいは上下あるいは縦横方向の定義は、撮影光学系の光軸が水平となるようにカメラを構えたとき、該光軸に直交し、鉛直方向に伸びる直線に沿った方向を指す。同図（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図で、図１２（ａ）と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、ＲとＢの画素を焦点検出用画素としている。これを同図（ａ）においてＳＶＣ及びＳＶＤで示す。

同図（ａ）の断面Ａ−Ａを同図（ｂ）に示すが、図１２（ｂ）の画素が横方向に瞳分離する構造であるのに対して、図１３（ｂ）の画素は瞳分離方向が縦方向になっているだけで、画素の構造としては変わらない。すなわち、画素ＳＶＣの開口部ＯＰＶＣは下側に偏倚しているため、撮影光学系ＴＬの上側の射出瞳ＥＰＶＣを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＶＤの開口部ＯＰＶＤは上側に偏倚しているため、撮影光学系ＴＬの下側の射出瞳ＥＰＶＤを通過した光束を受光する。よって、画素ＳＶＣを垂直方向規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＣ像とする。また、画素ＳＶＤも垂直方向規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＤ像とすると、Ｃ像とＤ像の相対位置を検出することで、垂直方向に輝度分布を有する被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。

図１４は、上記図１１〜図１３で説明した撮像用画素と焦点検出用画素の配置規則を説明する図である。図１４は撮像用画素の間に焦点検出用画素を離散的に配置する場合の、最小単位の配置規則を説明するための図である。同図において、１０行×１０列＝１００画素をひとつのブロックと定義する。そして一番左上のブロックＢＬＫ（１，１）において、一番左下のＲ画素とＢ画素を、水平方向に瞳分割を行なう１組の焦点検出用画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢで置き換える。

その右隣りのブロックＢＬＫ（１，２）においては、同じく一番左下のＲ画素とＢ画素を、垂直方向に瞳分割を行なう１組の焦点検出用画素Ｓ_ＶＣ及びＳ_ＶＤで置き換える。また、最初のブロックＢＬＫ（１，１）の下に隣接したブロックＢＬＫ（２，１）の画素配列は、ブロックＢＬＫ（１，２）と同一とする。そして、その右隣りのブロックＢＬＫ（２，２）画素配列は、先頭のブロックＢＬＫ（１，１）と同一とする。

この配置規則を普遍的に表現すると、ブロックＢＬＫ（ｉ，ｊ）において、ｉ＋ｊが偶数なら水平瞳分割用の焦点検出用画素を配置し、ｉ＋ｊが奇数なら垂直瞳分割用の焦点検出用画素を配置することになる。焦点検出用画素は、この単位で、撮影画面全域にわたって配置されている。このように画面全域に離散的に配置された焦点検出用画素を所定領域単位で抜き取ることで、ＡＦセンサ１０９のラインセンサのように撮影画面上の複数領域について焦点検出を行うことができる。

なお、本実施例において、デジタル信号処理回路１１２は、撮像センサ１０８の焦点検出用画素から出力される被写体像信号より撮影レンズ１０１の合焦状態を検出する検出回路を備えている。

図１５は、実施例５における撮影画面中のＡＦ枠と焦点検出領域の配置を示す図である。
複数の焦点検出領域のうちの１つである水平方向の焦点検出領域５０３上には、２つのＡＦ枠（ＡＦ枠５０１とＡＦ枠５０２）が配置されている。また、ＡＦ枠５０１とＡＦ枠５０２には、それぞれ垂直方向の焦点検出領域５０４と焦点検出領域５０５が配置されている。

これらのＡＦ枠５０１とＡＦ枠５０２の表示判定は、実施例１〜４の表示判定を適用することで、適切にＡＦ枠を表示することができる。表示判定されたＡＦ枠は、デジタル信号処理回路１１２により表示装置１２４から表示される。
以上説明したように、本実施例のように撮像面位相差ＡＦを行う場合でも本発明の表示判定を行うことが出来る。

１０１ 撮影レンズ
１０３ ＡＦ枠表示装置
１０９ ＡＦセンサ
１１３ システムコントローラ
１１６ ＡＦセンサ制御回路
１１８ ＡＦ枠表示回路
２０１ ＡＦ枠
２０２ ＡＦ枠
２０３ ラインセンサ視野
２０４ａ、２０４ｂ ラインセンサ

Claims (19)

1. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、
   撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、
   前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記焦点検出領域を分割して成る分割領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記制御手段は、分割前の前記焦点検出領域との位相差検出結果の差が第１の分割領域より小さい第２の分割領域に対応する表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記制御手段は、分割前の前記焦点検出領域との位相差検出結果の差が第１の所定値より小さい分割領域に対応する表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
4. 前記制御手段は、分割前の前記焦点検出領域との位相差検出結果の差が全ての分割領域において前記第１の所定値以上の場合、前記焦点検出領域に対応する全ての表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置。
5. 前記制御手段は、前記焦点検出領域の位相差検出結果が所定の判定値より小さくなる位置へ前記フォーカスレンズを移動させた後、前記分割領域の位相差検出結果に基づいて合焦表示を行う表示領域を判定し表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
6. 前記制御手段は、分割前の前記焦点検出領域との位相差検出結果の差が第１の所定値より小さい分割領域に対応する表示領域に合焦表示を行い、
   前記第１の所定値は、前記所定の判定値より大きな値であることを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
7. 前記制御手段は、前記分割領域の位相差を検出する場合、分割前の前記焦点検出領域の位相差検出結果が前記所定の判定値より小さくなった際の前記焦点検出領域の光電変換結果を用いることを特徴とする請求項５又は６に記載の焦点調節装置。
8. 前記信号生成手段は、複数の焦点検出領域を備え、各焦点検出領域でそれぞれ一対の像信号を生成して出力し、
   前記制御手段は、前記像信号の信頼度をそれぞれ算出し、最も信頼度の高い像信号を生成した前記焦点検出領域の位相差検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
9. 前記制御手段は、前記分割領域における像信号の信頼度を算出し、当該信頼度が所定の閾値以下の場合、前記焦点検出領域に対応する全ての表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
10. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記焦点検出領域を分割して成る分割領域における像信号のコントラストを算出し、当該コントラストに基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。
11. 前記制御手段は、前記分割領域における像信号のコントラストを算出した結果、第１の表示領域のコントラストに対して第２の表示領域のコントラストが所定の比率より大きい場合、前記第２の表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項１０に記載の焦点調節装置。
12. 前記第１の表示領域と前記第２の表示領域それぞれのコントラスト同士の比率が前記所定の比率以下の場合、前記制御手段は、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項１１に記載の焦点調節装置。
13. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、
    被写体像を光電変換して画像信号を生成し出力する撮像手段と、
    前記画像信号に基づいて特定の被写体を検出する被写体検出手段と、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力する信号生成手段と、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記被写体検出手段により前記特定の被写体が検出された表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。
14. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置であって、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある第１の焦点検出領域から出力する信号生成手段と、
    前記第１の焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するとともに、前記第１の焦点検出領域と直交する複数の第２の焦点検出領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行う制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。
15. 前記制御手段は、前記第１の焦点検出領域との位相差検出結果の差が第２の所定値より小さい前記第２の焦点検出領域に対応する表示領域に合焦表示を行うことを特徴とする請求項１４に記載の焦点調節装置。
16. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置の制御方法であって、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力するステップと、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するステップと、
    前記焦点検出領域を分割して成る分割領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行うステップとを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
17. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置の制御方法であって、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力するステップと、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するステップと、
    前記焦点検出領域を分割して成る分割領域における像信号のコントラストを算出し、当該コントラストに基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行うステップとを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
18. 被写体像を光電変換して画像信号を生成し出力する撮像手段を有し、フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置の制御方法であって、
    前記画像信号に基づいて、特定の被写体を検出するステップと、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある焦点検出領域から出力するステップと、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するステップと、
    前記被写体検出手段により前記特定の被写体が検出された表示領域に合焦表示を行うステップとを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
19. フォーカスレンズ位置の制御に伴って表示領域に合焦表示を行う焦点調節装置の制御方法であって、
    撮影光学系を通過した被写体光を光電変換して生成した一対の像信号を、対応する表示領域が複数ある第１の焦点検出領域から出力するステップと、
    前記焦点検出領域から出力された一対の像信号に基づいて位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するステップと、
    前記第１の焦点検出領域と直交する複数の第２の焦点検出領域の位相差を検出し、当該検出結果に基づいて前記フォーカスレンズ位置の制御に伴う前記表示領域に合焦表示を行うステップとを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。

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