JP6613065B2 - 焦点検出装置及びその制御方法、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置及びその制御方法、及び撮像装置に関する。

従来、カメラ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、まず、撮影光学系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る。そして、結像された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ことにより（以下、「位相差演算」と記す。）、被写体のデフォーカス値を検出して、これに基づいてフォーカスレンズの駆動を行う。さらに、複数のＡＦ枠を有する多点焦点検出装置も知られている。

特許文献１には、ファインダ画面及びライブビュー画面内に複数のＡＦ枠（測定点）を配置し、デフォーカス情報から、所定深度内にある複数のＡＦ枠を被写体範囲として表示する技術が開示されている。

特開平４−９９３２号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、複数のラインセンサからの信号を演算する必要があり、ＡＦ動作、及びＡＦ枠を表示するまでに時間がかかってしまうという問題がある。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、多点焦点検出装置において、ＡＦ動作に係る時間を短縮することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、撮影光学系を通過した光束を受光して光電変換する光電変換部を備え、複数の焦点検出領域のそれぞれに応じて複数の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成する信号生成手段と、前記信号生成手段により生成された前記一対の像信号に基づいて、前記焦点検出領域ごとにデフォーカス値を検出する検出手段と、前記検出手段により前記複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて検出されたデフォーカス値に基づく焦点状態の分布情報を記憶部に記憶する記憶制御手段と、前記複数の焦点検出領域の中から第１の焦点検出領域を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値に基づいて焦点調節を行う調節手段と、を有し、前記検出手段によるデフォーカス値の検出および前記調節手段による焦点調節を繰り返し行う際に、前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が予め決められた第１の範囲内の場合、前記信号生成手段は、前記複数の分割パターンのうち前記第１の焦点検出領域に応じた第１の分割パターンを選択し、前記第１の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成し、前記検出手段は、前記複数の焦点検出領域のうち、前記第１の焦点検出領域を含む限定された焦点検出領域において次回のデフォーカス値の検出を行い、前記記憶制御手段は、当該限定された焦点検出領域におけるデフォーカス値の検出結果に基づく前記焦点状態の分布情報を記憶しないように制御する。

本発明によれば、多点焦点検出装置において、ＡＦ動作に係る時間を短縮することができる。

本発明の実施形態におけるカメラの概略構成を示すブロック図。 第１の実施形態のＡＦセンサにおけるラインセンサの配置図。 第１の実施形態における焦点検出領域の配置、及び、焦点検出領域と、ラインセンサを分割したブロックとの位置関係を示す図。 第１の実施形態における撮影動作までに行われるＡＦ動作を示すフローチャート。 デフォーカス値の推移の一例を示す図。 被写体が動体の場合のデフォーカス値の推移の一例を示す図。 デフォーカス分布情報の記憶方法の一例を示す図。 第２の実施形態における焦点検出領域の配置を示す図。 第２の実施形態における焦点検出領域の一部とラインセンサを分割したブロックとの位置関係を示す図。 第２の実施形態における撮影動作までに行われるＡＦ動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における撮像装置であるカメラの概略構成を示すブロック図である。

図１において、撮影光学系を構成する撮影レンズ１０１はレンズ駆動部１１９により駆動され、レンズ駆動部１１９は、システムコントローラ１１３と通信を行う通信回路と、焦点調節等を行うために撮影レンズ１０１の駆動を行うレンズ駆動機構と、その駆動回路とを備えている。なお、図１では、撮影レンズ１０１を１枚のレンズにより表しているが、実際にはフォーカスレンズを含む複数のレンズにより構成されている。

主ミラー１０２は、半透過部を有し、撮影時にはミラー駆動回路１１７の駆動により撮影光路外へ退避し（ミラーアップ）、焦点検出時には撮影光路中に斜設される（ミラーダウン）。図１では撮影光路中に挿入された（ミラーダウン）状態を示している。主ミラー１０２は、ミラーダウンの状態で、撮影レンズ１０１を通過した被写体光学像の光束の一部を、ＡＦ枠表示部１０３、ペンタプリズム１０４及び接眼レンズ１０５から構成されるファインダ光学系へ導く。更に、ペンタプリズム１０４は、被写体光学像の光束の一部を接眼レンズ１０５の上部に配置されたＡＥセンサ１０６へ導く。

ＡＦ枠表示部１０３は透過型液晶であり、焦点検出領域を示す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のＡＦ枠を確認することができる。ＡＦ枠表示回路１１８は、ＡＦ枠表示部１０３を制御してＡＦ枠を表示させる。

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多画素のエリアセンサである。画素部にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色フィルタが設けられており、これにより、被写体像のＲＧＢ信号を出力することができる。ＡＥセンサ制御回路１１４は、ＡＥセンサ１０６を駆動し、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、得られた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。

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及びサブミラー１０７は、ミラー駆動回路１１７により駆動される。主ミラー１０２がミラーダウン状態にある場合に、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に入射する。ＡＦセンサ１０９は複数のラインセンサを備え、ＡＦセンサ制御回路１１６の制御により、位相差検出方式で撮影画面の複数領域における撮影レンズ１０１の焦点状態を検出することができる。

ミラー駆動回路１１７による駆動により主ミラー１０２がミラーアップされると、撮影レンズ１０１を通過した被写体光学像は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いて構成される撮像センサ１０８に結像される。撮像センサ１０８は、撮像センサ駆動回路１１５による駆動により、結像された被写体光学像の光量に応じた電荷に変換して、得られた画像信号を出力する。

撮像センサ１０８から出力された画像信号は、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。そして、得られたデジタル画像信号に対し、デジタル信号処理回路１１２において、シェーディング補正やガンマ補正等の公知の画像処理が施される。

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画像データを記憶することができる。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、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は、バッファメモリ１２０に記憶された画像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。一旦バッファメモリ１２０に記憶された画像データは、記録・再生信号処理回路１２１によりメモリカード等の外部記憶媒体１２２に記録することができる。

システムコントローラ１１３は、カメラ全体の制御を行うＣＰＵ、記憶装置であるＲＡＭなどを備える。そして、デジタル信号処理回路１１２、ＡＥセンサ制御回路１１４、撮像センサ駆動回路１１５、ＡＦセンサ制御回路１１６、ミラー駆動回路１１７、ＡＦ枠表示回路１１８、レンズ駆動部１１９、操作部１２５を含む各部に接続され、動作を適宜制御する。

記録・再生信号処理回路１２１には記憶媒体１２２とデータ通信を行うためのインタフェースも含まれ、画像データを記憶媒体１２２に記録する際には、例えば、ＪＰＥＧ方式等の公知の方式に従って、画像データの圧縮、データ圧縮を行う。一方、画像データを外部記憶媒体１２２から読み込む際には、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。

表示装置１２４は、撮像された画像を表示したり、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、変換された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。

なお、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をミラーアップした状態で、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。

操作部１２５は、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等を含む。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するスイッチ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するスイッチＳＷ２とが接続されている。

次に、図２及び図３を参照して、ＡＦセンサ１０９内のラインセンサ群と、撮影画面における焦点検出領域との関係について説明する。

図２は、第１の実施形態におけるＡＦセンサ１０９のラインセンサ（信号生成手段）の配置図である。ラインセンサ群２００ａでは、複数の光電変換素子がライン状に並べられたラインセンサ２０１ａ、２０２ａ、２０３ａが、ライン方向と直行する方向に３ライン分、配置されている。また、ラインセンサ群２００ｂも同様に、複数のラインセンサ２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂが配置されている。そして、ラインセンサ２０１ａと２０１ｂがラインセンサ対２０１を成し、ラインセンサ２０２ａと２０２ｂがラインセンサ対２０２を成し、ラインセンサ２０３ａと２０３ｂがラインセンサ対２０３を成す。ラインセンサ群２００ａ及び２００ｂは、撮影レンズ１０１の異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束をそれぞれ受光する。

図３（ａ）は、撮影画面における焦点検出領域（ＡＦ枠）の配置を示す図であり、本第１の実施形態では、３行×３列の計９点の焦点検出領域が配置されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す焦点検出領域を配置する為の、ラインセンサのブロック分割について説明する図である。なお、図３（ｂ）では、ラインセンサ対２０１〜２０３の一方のラインセンサを代表的に表している。また、各ラインセンサ対２０１〜２０３は、ＡＦ枠１〜９に対応するようにそれぞれ３つの領域に分割されており、それぞれの分割領域対で適切な露光量を得るため、個別に蓄積制御することができる。

次に、上記構成を有する第１の実施形態のカメラにおける撮影動作までのＡＦ動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。

Ｓ１０１では、システムコントローラ１１３は、操作部１２５に含まれるレリーズボタンの操作によりスイッチＳＷ１がＯＮしたかどうかを判断する。スイッチＳＷ１がＯＮされていなければ、スイッチＳＷ１がＯＮされるまで処理を繰り返す。一方、スイッチＳＷ１がＯＮされていれば、Ｓ１０２へ進む。

Ｓ１０２では、システムコントローラ１１３は、後述する判定フラグを０に設定すると共に、デフォーカス分布情報をクリアする。Ｓ１０３では、システムコントローラ１１３は、判定フラグの値を判定する。この判定フラグは、全てのＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算し、デフォーカス分布情報を記憶するか、あるいは、デフォーカス分布情報を記憶せずに限定されたＡＦ枠（ここでは１つのＡＦ枠）のデフォーカス値を演算するかを示すフラグである。判定フラグ＝０の場合はＳ１０４へ進み、判定フラグ＝１の場合はＳ１０７へ進む。

Ｓ１０４において、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、ラインセンサ対２０１〜２０３の各分割領域対の蓄積動作を行う。そして、ラインセンサ対２０１〜２０３の各分割領域対から電気信号を読み出し、公知の相関演算を行って、ＡＦ枠１〜９それぞれにおけるデフォーカス値を演算する。

Ｓ１０５では、システムコントローラ１１３は、Ｓ１０４で演算したＡＦ枠１〜９のデフォーカスに基づいて、代表ＡＦ枠を決定する。ここでは、近優先として、カメラから最も近距離にある被写体の画像を含むＡＦ枠を選択する。なお、代表ＡＦ枠の決定方法はこれに限定されるものではなく、例えば、最も画面の中央に近いＡＦ枠や、所定の被写体領域（例えば顔）に対応するＡＦ枠を代表ＡＦ枠として選択するようにしてもよい。

次に、Ｓ１０６では、システムコントローラ１１３（記憶制御手段）は、Ｓ１０４で演算したＡＦ枠１〜９のデフォーカス値をデフォーカス分布情報（焦点状態の分布情報）として内部の記憶部に記憶する。その際、既にデフォーカス分布情報が記憶されている場合は、今回の情報を追加する。

一方、Ｓ１０７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、ラインセンサ対２０１〜２０３の各分割領域対のうち、代表ＡＦ枠に限定した分割領域対の蓄積動作を行う。そして、代表ＡＦ枠に対応する分割領域対の電気信号を読み出し、デフォーカス値を演算する。ここでは、蓄積する分割領域対、及び、読み出す分割領域対を限定しているが、蓄積はラインセンサ対２０１〜２０３の全分割領域対で行い、演算する分割領域対を限定してもよい。

Ｓ１０８では、システムコントローラ１１３は、Ｓ１０４あるいはＳ１０７で演算した代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１以内か（合焦状態か）否かを判断する。デフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１以内（第２の範囲内）、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数。定数δが２０μｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは１０μｍ）であるならば合焦と判断し、Ｓ１１４へ移行する。一方、デフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１よりも大きい場合はＳ１０９へ移行する。

Ｓ１０９では、システムコントローラ１１３は、代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦近傍判定値ｄｅｆ２以内か否かを判断する。合焦近傍判定値ｄｅｆ２は合焦判定値ｄｅｆ１よりは大きいが合焦範囲近傍であり（第１の範囲内）、例えば７／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数。定数δが２０μｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは７０μｍ）であるならば、合焦範囲近傍と判断し、Ｓ１１０へ移行する。一方、代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦近傍判定値ｄｅｆ２よりも大きい場合はＳ１１２へ移行する。

Ｓ１１０では、Ｓ１０６の動作で記憶したデフォーカス分布情報の履歴から、ＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の相対値の変動量が判定値δ以下（閾値以下）であるか否かを判定する。変動量が判定値δ以下である場合は、Ｓ１１１へ移行する。一方、変動量が判定値δよりも大きい場合は、Ｓ１１２へ移行する。

Ｓ１１１では、システムコントローラ１１３は、次回のＡＦ動作ではデフォーカス分布情報を記憶しないで代表ＡＦ枠に限定してデフォーカス値を演算するように、フラグに１を設定する。また、Ｓ１１２では、システムコントローラ１１３は、次回のＡＦ動作では全てのＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算し、デフォーカス分布情報を記憶できるように、フラグに０を設定する。

Ｓ１１３では、システムコントローラ１１３がＳ１０４あるいはＳ１０７で演算した代表ＡＦ枠のデフォーカス値をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動部１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、Ｓ１０３へ戻る。そして、Ｓ１０８で合焦と判断されるまで、Ｓ１０３〜Ｓ１１３の動作を繰り返す。

Ｓ１１４では、システムコントローラ１１３はＡＦ枠表示部１０３を制御し、Ｓ１０６で記憶した最新のデフォーカス分布情報から被写体範囲に含まれるＡＦ枠を表示する。その際に、代表ＡＦ枠とその他のＡＦ枠のデフォーカス値の差が小さい場合、例えば７／４Ｆδ以内（予め決められた範囲内）のデフォーカス値を有するＡＦ枠は、被写体範囲に含まれると判定する。

Ｓ１１５では、システムコントローラ１１３は、操作部１２５に含まれるレリーズボタンの操作によりスイッチＳＷ２がＯＮしたかどうかを判断する。スイッチＳＷ２がＯＮされていればＳ１１６の撮影動作に移行する。Ｓ１１６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及びサブミラー１０７を撮影光路外へ駆動させ、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、一連のＡＦ動作及び撮影動作を終了する。

一方、スイッチＳＷ２がＯＮされていなければ、Ｓ１１７へ移行し、システムコントローラ１１３は、スイッチＳＷ１が押されているかを判定する。スイッチＳＷ１がＯＮされていれば、Ｓ１０３へ戻り、再度ＡＦ動作を行う。一方、スイッチＳＷ１がＯＮされていなければ、一連のＡＦ動作及び撮影動作を終了する。

なお、図４のフローチャートでは、Ｓ１０８で合焦判定された後のタイミングのＳ１１４でＡＦ枠を表示する場合について説明しているが、本発明はこれに限るものではない。例えば、Ｓ１０９で代表ＡＦ枠のデフォーカス値が合焦近傍と判定され、Ｓ１１０でデフォーカス値の相対値の変動量が判定された後のタイミングのＳ１１１でＡＦ枠の表示を行ってもよい。

以上説明したように、本第１の実施形態では、代表ＡＦ枠のデフォーカス値が合焦近傍かどうかを判定する。この判定結果に応じて、合焦近傍の場合には次回のＡＦ動作時に代表ＡＦ枠を限定してデフォーカス演算する。また、代表ＡＦ枠に限定したデフォーカス検出結果に基づくデフォーカス分布情報の更新を行わない。このような制御を行うことで、ＡＦセンサ１０９からの電気信号の読み出し時間や演算時間を短縮することができる。

次に、上述したＡＦ動作における判定動作について、図５から図７を用いて具体的に説明する。図５は、スイッチＳＷ１をＯＮしてから、３回目のＡＦ動作で合焦判定された場合のＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の推移の一例を示した図である。横軸が時間、縦軸がデフォーカス値であり、デフォーカス値は＋方向がカメラから遠側、−方向が近側を示している。

１回目のＡＦ動作では、Ｓ１０３の判定でフラグが０であるため、Ｓ１０４でＡＦ枠１〜９全てのデフォーカス値を演算した結果を時間Ｔ１付近に示している。そして、代表ＡＦ枠としてカメラから最も近距離にある被写体の画像を含むＡＦ枠６を選択し、１回目のデフォーカス分布情報を記憶する。デフォーカス分布情報としては、デフォーカス値の絶対値を記憶しても良いが、図７に示すように、代表ＡＦ枠６のデフォーカス値からの差分デフォーカス値を記憶した方が、記憶容量を削減することができる。

図５に示す例では、Ｓ１０８、Ｓ１０９で、代表ＡＦ枠であるＡＦ枠６のデフォーカス値の絶対値は合焦近傍判定値ｄｅｆ２よりも大きいと判断されるため、２回目のＡＦ動作においても全てのＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算するように、判定フラグを０に設定する。

Ｓ１０３の判定で判定フラグが０であるため、２回目のＡＦ動作においてＳ１０４で得られたＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算した結果を時間Ｔ２付近に示している。そして、代表ＡＦ枠として、カメラから最も近距離にある被写体の画像を含むＡＦ枠６を選択し、２回目のデフォーカス分布情報を記憶する。

Ｓ１０８、Ｓ１０９で、ＡＦ枠６のデフォーカス値の絶対値は合焦判定値ｄｅｆ１よりは大きいが合焦近傍判定値ｄｅｆ２以下と判定される。更にＳ１１０で、１回目と２回目のデフォーカス分布情報から、ＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の相対位置の変動量が小さいと判定される。したがって、３回目のＡＦ動作では、デフォーカス分布情報を記憶せずに代表ＡＦ枠に限定してデフォーカス値を演算するように、判定フラグとして１を設定する。３回目のＡＦ動作ではＳ１０３で判定フラグが１と判定され、代表ＡＦ枠６のデフォーカス値を演算した結果を時間Ｔ３付近に示している。

従って、Ｓ１０８において、ＡＦ枠６のデフォーカス値の絶対値は合焦判定値ｄｅｆ１以内であり、合焦していると判定される。そして、最新の情報である２回目のデフォーカス分布情報から被写体範囲に含まれるＡＦ枠５、ＡＦ枠６、ＡＦ枠８、ＡＦ枠９を表示する。

図５の例では、３回目のＡＦ動作では、代表ＡＦ枠に限定してＡＦセンサ１０９からの電気信号を読み出し、デフォーカス値を演算するので、ＡＦ動作にかかる時間を短縮することができる。さらに、２回目のＡＦ動作で記憶したデフォーカス分布情報から被写体範囲のＡＦ枠を表示することができる。

図６は、スイッチＳＷ１がＯＮしてから３回目のＡＦ動作で合焦判定された場合のＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の推移を示した図である。図５との違いは、３回のＡＦ動作の間に被写体が動き、ＡＦ枠に含まれる被写体の位置が変わったため、ＡＦ枠１〜９のデフォーカス値が変動している点である。

１回目のＡＦ動作では、図５で説明したＡＦ動作と同じ動作が行われる。２回目のＡＦ動作では、Ｓ１０３で判定フラグが０と判定される。Ｓ１０４でＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算した結果を時間Ｔ２付近に示している。そして、代表ＡＦ枠としてカメラから最も近距離にある被写体の画像を含むＡＦ枠６を選択し、２回目のデフォーカス分布情報を記憶する。

Ｓ１０８、Ｓ１０９において、ＡＦ枠６のデフォーカス値の絶対値は合焦判定値ｄｅｆ１よりは大きいが合焦近傍判定値ｄｅｆ２以下であると判定される。更にＳ１１０で、１回目と２回目のデフォーカス分布情報からＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の相対位置の変動量を判定する。図６に示す例では、ＡＦ枠８の変動量が大きいため、３回目のＡＦ動作も全てのＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算するため、判定フラグに０を設定する。

３回目のＡＦ動作においても、Ｓ１０３で判定フラグが０と判定される。Ｓ１０４でＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算した結果を時間Ｔ３付近に示している。２回目と比較すると、３回目のデフォーカス分布情報ではＡＦ枠５の変動量が大きい。

代表ＡＦ枠としてカメラから最も近距離にある被写体の画像を含むＡＦ枠６を選択し、３回目のデフォーカス分布情報を記憶する。Ｓ１０８で、ＡＦ枠６のデフォーカス値の絶対値は合焦判定値ｄｅｆ１以内であり、合焦と判定される。そして、３回目のデフォーカス分布情報から、被写体範囲に含まれるＡＦ枠６、及びＡＦ枠９を表示する。

図６の例では、３回目のＡＦ動作で、全てのＡＦ枠１〜９についてＡＦセンサ１０９からの電気信号を読み出し、デフォーカス値を演算するので、ＡＦ動作に係わる時間を短縮できていない。しかしながら、被写体が動体であり、２回目と３回目で記憶したデフォーカス分布情報も変化していることから、ＡＦ枠の誤表示を防ぐことができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、カメラの構成は図１を参照して第１の実施形態で説明したものと同様であるため、説明を省略する。

図８は、第２の実施形態におけるファインダ画面中のＡＦ枠の配置を示す図である。ＡＦ枠１〜１５のうち、実線で示したＡＦ枠１〜９（第１のグループ）は、第１の実施形態で図２を参照して説明したＡＦ枠の配置と同じであり、その間に破線で示したＡＦ枠１０〜１５（第２のグループ）が追加されている。

図９は、追加されたＡＦ枠１０〜１５とラインセンサ対２０１〜２０３のブロック分割について説明する図である。各ラインセンサ対２０１〜２０３はＡＦ枠１０〜１５に対応するように光電変換部が２つの領域に分割されている。それぞれの分割領域対で適切な露光量を得るため、個別に蓄積制御できる。

ラインセンサ対２０１〜２０３を図３（ｂ）に示すように３分割した場合をパターンＰ１とする。一方、ラインセンサ対２０１〜２０３を図９に示すように２分割した場合をパターンＰ２とする。このように、本実施形態では、ラインセンサ対の分割パターンとして複数のパターンを有し、パターンＰ１とパターンＰ２でそれぞれ蓄積することで、ＡＦ枠１〜１５のデフォーカス値を演算できる。

第２の実施形態のカメラにおけるＡＦ動作及び撮影動作を、図１０のフローチャートを用いて説明する。

Ｓ２０１では、システムコントローラ１１３は、操作部１２５に含まれるレリーズボタンの操作によりスイッチＳＷ１がＯＮしたかどうかを判断する。スイッチＳＷ１がＯＮされていなければ、スイッチＳＷ１がＯＮされるまで処理を繰り返す。一方、スイッチＳＷ１がＯＮされていれば、Ｓ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、システムコントローラ１１３は、判定フラグと、デフォーカス分布情報をクリアする。Ｓ２０３では、システムコントローラ１１３は、判定フラグの値を判定する。判定フラグ＝０の場合はＳ２０４へ進み、判定フラグ＝１あるいは２の場合はＳ２０８へ進む。

Ｓ２０４において、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、ラインセンサ対２０１〜２０３を３分割するパターンＰ１に設定し、各分割領域対の蓄積動作を行う。そして、ラインセンサ対２０１〜２０３の各分割領域対から蓄積された電気信号を読み出し、公知の相関演算を行って、ＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算する。

Ｓ２０５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、ラインセンサ対２０１〜２０３を２分割するパターンＰ２に設定し、各分割領域対の蓄積動作を行う。そして、ラインセンサ対２０１〜２０３の各分割領域対から蓄積された電気信号を読み出し、公知の相関演算を行って、ＡＦ枠１０〜１５のデフォーカス値を演算する。

一方、Ｓ２０８では、システムコントローラ１１３は、判定フラグの値を判定する。ここでは、ラインセンサ対２０１〜２０３を３分割するパターンＰ１でＡＦセンサ１０９を制御するか、あるいはラインセンサ対２０１〜２０３を２分割するパターンＰ２でＡＦセンサ１０９を制御するかを判定する。判定フラグ＝１の場合は、Ｓ２０９へ進む。一方、フラグ＝２の場合はＳ２１０へ進む。

Ｓ２０９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、ラインセンサ対２０１〜２０３の領域を３分割するパターンＰ１で蓄積動作を行う。そして、蓄積された電気信号を読み出し、デフォーカス値を演算し、Ｓ２１１に移行する。

Ｓ２１０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、ラインセンサ対２０１〜２０３の領域を２分割するパターンＰ２で蓄積動作を行う。そして、蓄積された電気信号を読み出し、デフォーカス値を演算し、Ｓ２１１に移行する。

Ｓ２０６では、システムコントローラ１１３は、代表ＡＦ枠を決定する。Ｓ２０４及びＳ２０５でデフォーカス値を演算した場合、ＡＦ枠１〜１５のデフォーカス値の中から１つを選択する。Ｓ２０９でパターンＰ１の分割方法によりデフォーカス値を演算した場合、ＡＦ枠１〜９のデフォーカス値の中から１つを選択する。また、Ｓ２１０でパターンＰ２の分割方法によりデフォーカス値を演算した場合、ＡＦ枠１０〜１５のデフォーカス値の中から１つを選択する。そして、選択したＡＦ枠を、代表ＡＦ枠と決定する。ここでは、近優先として、カメラから最も近距離にある位置にある被写体の画像を含むＡＦ枠を選択する。なお、代表ＡＦ枠の決定方法はこれに限定されるものではなく、例えば、最も画面の中央に近いＡＦ枠や、所定の被写体領域（例えば顔）に対応するＡＦ枠を代表ＡＦ枠として選択するようにしてもよい。

次に、Ｓ２０７では、システムコントローラ１１３は、Ｓ２０４及びＳ２０５で演算したデフォーカス値をデフォーカス分布情報として内部に記憶する。その際、既にデフォーカス分布情報が記憶されている場合は、今回の情報を追加する。

Ｓ２１１において、システムコントローラ１１３は、Ｓ２０４及びＳ２０５、あるいはＳ２０９またはＳ２１０で演算した、代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１以内か否かを判断する。デフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１以内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数。定数が２０μｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは１０μｍ）であるならば合焦と判断し、Ｓ２１９へ移行する。一方、デフォーカス値の絶対値が合焦判定値ｄｅｆ１よりも大きい場合はＳ２１２へ移行する。

Ｓ２１２では、システムコントローラ１１３は、代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦近傍判定値ｄｅｆ２以内か否かを判断する。合焦近傍判定値ｄｅｆ２は合焦判定値ｄｅｆ１よりは大きいが合焦範囲近傍であり、例えば７／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数。定数δが２０μｍの場合、Ｆ２．０のレンズの開放絞りでは７０μｍ）であるならば、合焦範囲近傍と判断し、Ｓ２１３へ移行する。一方、代表ＡＦ枠のデフォーカス値の絶対値が合焦近傍判定値ｄｅｆ２よりも大きい場合はＳ２１７へ移行する。

Ｓ２１３では、Ｓ２０７の動作で記憶したデフォーカス分布情報の履歴から、ＡＦ枠１〜１５のデフォーカス値の相対値の変動量が判定値δ以下であるか否かを判定する。変動量が判定値δ以下である場合は、Ｓ２１４へ移行する。一方、変動量が判定値δよりも大きい場合は、Ｓ２１７へ移行する。

Ｓ２１４では、システムコントローラ１１３は、Ｓ２０６で決定した代表ＡＦ枠がＡＦ枠１〜９（パターンＰ１）のいずれかに該当するか否かを判定する。ＡＦ枠１〜９の場合はＳ２１５に移行し、それ以外の場合はＳ２１６に移行する。

Ｓ２１５では、システムコントローラ１１３は、次回のＡＦ動作ではＡＦ枠１〜９のデフォーカス値を演算するためパターンＰ１に設定し、判定フラグに１を設定する。

Ｓ２１６では、システムコントローラ１１３は、次回のＡＦ動作ではＡＦ枠１０〜１５のデフォーカス値を演算するためパターンＰ２に設定し、判定フラグに２を設定する。

Ｓ２１７では、システムコントローラ１１３は、次回のＡＦ動作では全てのＡＦ枠１〜１５のデフォーカス値を演算し、デフォーカス分布情報を記憶するため、判定フラグに０を設定する。

Ｓ２１８では、システムコントローラ１１３は、代表ＡＦ枠のデフォーカス値をレンズの駆動量であるパルス数に変換し、レンズ駆動部１１９を介して撮影レンズ１０１を駆動し、Ｓ２０３へ戻る。Ｓ２１１で合焦と判断されるまで、Ｓ２０３〜Ｓ２１８の動作を繰り返す。

Ｓ２１９〜Ｓ２２２における処理は、図４のＳ１１４〜Ｓ１１７における処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以上説明したように第２の実施形態によれば、代表ＡＦ枠のデフォーカス値が合焦近傍かどうかを判定するとともに、代表ＡＦ枠がパターンＰ１あるいはパターンＰ２どちらに含まれるかを判定する。そして、次回のＡＦ動作時に読み出しパターンを限定することで、ＡＦセンサ１０９の蓄積制御や信号読出し時間及び演算時間を短縮することができる。

なお、上述した第１の及び第２の実施形態では、焦点検出領域の数が９点または１５点、一対のラインセンサ群が、それぞれ３ラインのラインセンサ対により構成されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は焦点検出領域やラインセンサの数により限定されるものではなく、ラインセンサの数や、ブロックへの分割の仕方によって、様々な焦点検出領域の配置に対応することができる。

また、第２の実施形態ではブロックへの分割パターンも、２種類である場合について説明したが、３種類以上にしてもよい。

また、ラインセンサではなく、1組、または１枚のエリアセンサにより構成しても良い。

また、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出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１：撮影レンズ、１０３：ＡＦ枠表示部、１０８：撮像センサ、１０９：ＡＦセンサ、１１２：デジタル信号処理回路、１１３：システムコントローラ、１１５：撮像センサ駆動回路、１１６：ＡＦセンサ制御回路、１１８：ＡＦ枠表示回路、１２０：バッファメモリ、２０１，２０２，２０３：ラインセンサ対

Claims (15)

1. 撮影光学系を通過した光束を受光して光電変換する光電変換部を備え、複数の焦点検出領域のそれぞれに応じて複数の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成する信号生成手段と、
   前記信号生成手段により生成された前記一対の像信号に基づいて、前記焦点検出領域ごとにデフォーカス値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により前記複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて検出されたデフォーカス値に基づく焦点状態の分布情報を記憶部に記憶する記憶制御手段と、
   前記複数の焦点検出領域の中から第１の焦点検出領域を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値に基づいて焦点調節を行う調節手段と、を有し、
   前記検出手段によるデフォーカス値の検出および前記調節手段による焦点調節を繰り返し行う際に、前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が予め決められた第１の範囲内の場合、前記信号生成手段は、前記複数の分割パターンのうち前記第１の焦点検出領域に応じた第１の分割パターンを選択し、前記第１の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成し、前記検出手段は、前記複数の焦点検出領域のうち、前記第１の焦点検出領域を含む限定された焦点検出領域において次回のデフォーカス値の検出を行い、前記記憶制御手段は、当該限定された焦点検出領域におけるデフォーカス値の検出結果に基づく前記焦点状態の分布情報を記憶しないように制御することを特徴とする焦点検出装置。
2. 合焦近傍の場合に、デフォーカス値が前記第１の範囲内となることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて検出されたデフォーカス値の相対値の変動量が閾値よりも大きい場合、前記検出手段は、前記複数の焦点検出領域においてデフォーカス値の検出を行い、前記記憶制御手段は、当該検出結果に基づく前記焦点状態の分布情報を更新することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
4. 焦点検出領域を示す表示を行う表示手段を更に有し、
   前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が前記第１の範囲よりも小さい予め決められた第２の範囲内にある場合、前記表示手段において、当該第１の焦点検出領域を示す表示を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 合焦状態の場合に、デフォーカス値が前記第２の範囲内となることを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
6. 前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が前記第１の範囲内にあり、且つ、前記複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて検出されたデフォーカス値の相対値の変動量が閾値以下の場合に、前記表示手段において、当該第１の焦点検出領域を示す表示を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の焦点検出装置。
7. 前記表示手段において、前記複数の焦点検出領域のうち、前記第１の焦点検出領域とのデフォーカス値の差が予め決められた範囲内である焦点検出領域を示す表示を更に行うことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
8. 前記光電変換部の分割パターンとして、前記複数の焦点検出領域のうち、第１のグループの焦点検出領域に応じた第１の分割パターンと、前記第１のグループと異なる第２のグループの焦点検出領域に応じた第２の分割パターンを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
9. 前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が前記第１の範囲内の場合、前記検出手段は、当該第１の焦点検出領域に対応する分割パターンにより分割された前記光電変換部の各領域に対応する前記一対の像信号に基づいてデフォーカス値を検出することを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
10. 前記焦点状態の分布情報は、前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値と前記複数の焦点検出領域それぞれのデフォーカス値との差分を焦点検出領域ごとに示した情報であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
11. 前記選択手段は、前記複数の焦点検出領域のデフォーカス値に基づいて、最も近距離にある被写体の画像を含む焦点検出領域を前記第１の焦点検出領域として選択することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
12. 前記撮影光学系により結像された被写体光学像を光電変換して、画像信号を出力する撮像素子と、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の焦点検出装置と
    を有することを特徴とする撮像装置。
13. 撮影光学系を通過した光束を受光して光電変換する光電変換部を備え、複数の焦点検出領域のそれぞれに応じて複数の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成する信号生成手段を備える焦点検出装置の制御方法であって、
    前記信号生成手段により生成された前記一対の像信号に基づいて、前記焦点検出領域ごとにデフォーカス値を検出する検出工程と、
    前記検出工程で前記複数の焦点検出領域のそれぞれにおいて検出されたデフォーカス値に基づく焦点状態の分布情報を記憶部に記憶する記憶制御工程と、
    前記複数の焦点検出領域の中から第１の焦点検出領域を選択する選択工程と、
    前記選択工程で選択された前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値に基づいて焦点調節を行う調節工程と、を有し、
    前記検出工程によるデフォーカス値の検出および前記調節工程による焦点調節を繰り返し行う際に、前記第１の焦点検出領域のデフォーカス値が予め決められた第１の範囲内の場合、前記信号生成手段は、前記複数の分割パターンのうち前記第１の焦点検出領域に応じた第１の分割パターンを選択し、前記第１の分割パターンで分割された前記光電変換部の各領域に対応する一対の像信号を生成し、前記検出工程において、前記複数の焦点検出領域のうち、前記第１の焦点検出領域を含む限定された焦点検出領域において次回のデフォーカス値の検出を行い、前記記憶制御工程において、当該限定された焦点検出領域におけるデフォーカス値の検出結果に基づく前記焦点状態の分布情報を記憶しないように制御することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
14. コンピュータに、請求項１３に記載の焦点検出装置の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
15. 請求項１４に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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