JP2001021792A

JP2001021792A - 焦点検出システム

Info

Publication number: JP2001021792A
Application number: JP11196512A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ito; 順一伊藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】一回の撮像動作で得られた画像データからシ
フト演算に必要な二組の画像データを得る焦点検出シス
テムを提供すること。【解決手段】焦点検出装置は、光学系で形成される被
写体像を受けこの被写体像に相当する検知データを出力
するカラー撮像手段(撮像素子19)と、光学系とカラー撮
像手段の間に配されこの光学系を通過した光束を分割す
る為の一対の開口部をもつ瞳分割手段(瞳分割プレート1
0)と、この一対の開口部を通過する光束の波長分布をそ
れぞれ異ならせる為のこの瞳分割手段と兼用又はその近
傍に設けた光学的特性の異なる第１、第２光学フィルタ
手段(カラーフィルタ10a,10b,10c)と、これら光学フィ
ルタ手段の光学的特性に基づき上記検知データから一対
の画像データを生成する復元手段(DSP)と、この復元手
段から出力された一対の画像データに基づき光学系によ
る結像位置に関する情報を求める焦点検出手段(CPU)と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子スチル
カメラの撮像素子を用いて焦点検出を行なう方法を含む
焦点検出システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の焦点検出に関する技術の一例に
は、特開平７−１４０３７５号公報に教示されたものが
ある。このような技術では、メカニカル絞り又は液晶絞
りにより時分割で瞳分割を行い、画像素子より二回の画
像データを取り込み、これら二回分の画像データから
「位相差」演算してデフォーカス量を求めるという方法
が用いられている。

【０００３】従来の「位相差方式」センサならば、一回
のデータ取り込みでデフォーカス量を求めることができ
る。しかし、上記の方法では、二回のデータ取り込み動
作を行なうため、デフォーカス量を得るまでに二倍の時
間を必要とする。又、高速度で移動する被写体において
は、二回測定した画像データ上の被写体像にはデフォー
カス以外のズレが含まれている故に、正しく焦点調整は
できない。

【０００４】ここで上記の「位相差方式」の原理を図１
７（ａ），（ｂ）及び図１８（ａ）〜（ｃ）に基づいて
説明すると、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、撮像
素子１９と撮影レンズ６の間に瞳分割を行なうためのシ
ボリ５を配置する。シボリ５には撮影レンズ６から射出
する光束の一部を通過させる開口部、即ち穴５ａが存在
する。例えば、撮像素子１９が焦点面よりうしろ側に位
置すると仮定する。そして、シボリ５の穴が撮影レンズ
６の光軸の上（図１７（ａ）に相当）に存在する時と、
下（図１７（ｂ）に相当）に存在する時とで、撮像素子
１９から画像データを読み出す。

【０００５】この二回の読出し動作で得た画像データを
プロットすると、図１８（ａ）のグラフ曲線になる。実
線は図１７（ａ）の状態で読み出した画像データをプロ
ットしたものであり、破線は、図１７（ｂ）の状態で読
み出した画像データをプロットしたものである。図１８
（ａ）中に示す二つの曲線のピークの相対的距離（φ）
を求めることで、焦点面から撮像素子までの距離（デフ
ォーカス量）が検出できる。尚、二つの曲線の距離は公
知技術である「シフト演算」によって求めることができ
る。

【０００６】また図１８（ｂ）は、撮像素子１９のうし
ろ側に焦点面が存在する場合（図１７中の左位置）であ
り、画像データを読み出しプロットするとピークの相対
的距離が大きなグラフ曲線となる。一方、図１８（ｃ）
は、撮像素子１９上に焦点面が存在する場合（図１７中
の焦点面）であり、同様に画像データを読み出してプロ
ットするとピークの相対的距離が極めて小さなグラフ曲
線となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ここに例示
した位相差方式の欠点は、二回の撮像動作を行なわない
とシフト演算に必要なデータを得ることができない点に
ある。仮りに、シボリ５に破線で示した穴５ｂ（図１７
中の破線円）を開ければ、二回の撮像動作を一回にする
ことができるはずである。しかしながらこれは不可能で
ある。撮像素子１９上には穴５ａと穴５ｂをそれぞれ通
過した光束によって像が形成されが、画像データの中か
ら穴５ａからの光束によるデータと穴５ｂからの光束に
よるデータとを分離する方法が無い。シボリ５の二つの
穴５ａ，５ｂを通過した光束がそれぞれ形成する像に関
するデータに分離できない理由は、二つの穴５ａ，５ｂ
を通過した光が同じ性質のもので事に起因するからであ
る。つまりこの事は、シフト演算に必要な二組のデータ
が得られないことを意味する。

【０００８】そこで本発明の目的は、一回の撮像動作で
得られた画像データからシフト演算に必要な二組の画像
データを得る焦点検出システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決し目的を
達成するため次のような手段を講じている。左右一対の
瞳分割絞りの通過波長をそれぞれ異ならせる。そのため
例えば、二つの穴に異なる特性のフィルタを配置し、こ
れらフィルタを通過できる光の特性のちがいを利用して
一回の撮像動作で得た画像データからシフト演算に必要
とされる二組のデータを分離することを発明の一つの原
理としている。

【００１０】第１の発明によれば、光学系により形成さ
れる被写体像を受けこの被写体像に相当する検知データ
を出力するカラー撮像手段と、上記光学系とカラー撮像
手段との間に配されその光学系を通過した光束を分割す
るための一対の開口部をもつ瞳分割手段と、その開口部
を通過する光束の波長分布をそれぞれ異ならせる為の、
上記瞳分割手段と兼用またはその近傍に設けられて成る
光学的特性のそれぞれ異なる第１、第２光学フィルタ手
段と、これら第１、第２光学フィルタ手段の光学的特性
に基づき上記検知データから一対の画像データを生成す
る復元手段と、この復元手段から出力された一対の画像
データに基づき光学系による結像位置に関する情報を求
める焦点検出手段とを備える焦点検出装置を提案する。
上記第１、第２の光学フィルタ手段は、光学的特性とし
て透過波長特性がそれぞれ異なるものであるか、または
光学的特性として透過光の偏光方向がそれぞれ異なるも
のである。

【００１１】また、三原色に基づく光学特性の三種類の
光学フィルタのうち二つで成り、上記第１、第２光学フ
ィルタ手段を異なる光学特性の光学フィルタ手段に変更
する光学フィルタ変更手段を更に備え、上記焦点検出手
段は、焦点検出不能の場合、その光学フィルタ変更手段
により第１、第２光学フィルタ手段の光学特性を変更さ
せてから焦点検出動作を行うような焦点検出装置であ
る。さらに、被写体に向けて光を照射する補助光照射手
段を備え、上記焦点検出手段は、焦点検出不能の場合、
上記補助光照射手段により補助光を照射させながら焦点
検出動作を行うような焦点検出装置でもある。

【００１２】上記焦点検出手段は、焦点検出不能の場
合、上記復元手段から出力された一対の画像データの一
方についてコントラストを評価することにより焦点検出
動作を行い、また、上記第１、第２光学フィルタ手段
は、それぞれ光学特性の異なる複数の組が使用可能であ
り、上記焦点検出手段は、焦点検出動作に先立って上記
一対の画像データのサンプリングを行い、その結果に応
じて最適な組を選択するような焦点検出装置を提案す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態を挙げて本発明
の要旨について詳しく説明する。（第１実施形態例）図１は、本発明の焦点検出装置の一
つの機能構成を示し、ブロック構成図で示している。

【００１４】システムコントローラ（ＣＰＵ）２は本発
明の電子カメラ１の全体の制御を行なう。測光回路３は
被写体輝度を測定するための回路である。システムコン
トローラ２は測光回路３からの輝度情報に基づいて、シ
ボリ５の設定値と、撮像素子１９の積分時間を決定す
る。ファインダ４は撮影エリアの確認のために使用され
る。レンズ駆動機構９ａは、図示しないモータ等のアク
チェータを有し、このアクチェータの駆動力を撮影レン
ズ６の光軸上の動きへ変換する。アクチェータへの電力
はレンズ駆動回路９ｂより供給され、このレンズ駆動回
路９ｂを制御することでＣＰＵ２は撮影レンズ６の位置
を任意に設定できる。

【００１５】絞り駆動機構８ａは、図示しないステップ
モータ等のアクチェータを有し、シボリ５を形成する羽
根を駆動する。アクチェータへの電力は絞り駆動回路８
ｂから供給され、この駆動回路８ｂを制御することでシ
ボリ５を任意に設定できる。瞳分割プレート１０はシボ
リ５の近傍に配置され、このシボリ５を制御することに
より、撮像素子１９を用い焦点検出が実現できる。瞳分
割プレート１０の構造は記述する。プレート１０はプレ
ート駆動モータ７によって回転することができる。この
モータ７へは分割プレート駆動回路１１から電力が供給
される。ＣＰＵ２はこの駆動回路１１を制御することで
瞳分割プレート１０を任意に回転できる。

【００１６】システムコントローラ２には、画像データ
コントローラ１２が接続されている。この画像データコ
ントローラ１２は、デジタル信号プロセッサ（以下、Ｄ
ＳＰと称する）１２により構成される画像補正手段であ
り、撮像素子１９の制御、この撮像素子１９から入力さ
れた画像データの補正や加工等をシステムコントローラ
２の指令に基いて実行するものである。

【００１７】また、上記画像データコントローラ１２に
は、撮像素子１９を駆動する時に必要なパルス信号を出
力するタイミングパルス発生回路１８と、この撮像素子
１９と共にタイミングパルス発生回路１８で発生された
タイミングパルスを受けて、撮像素子１９から出力され
る被写体像に対応したアナログ信号をデジタル信号に変
換するためのＡ／Ｄコンバータ１７と、得られた画像デ
ータ（デジタルデータ）を一時的に記憶しておくための
ＤＲＡＭ１４が接続されている。

【００１８】画像表示回路１５は、液晶モニタ１６を制
御するため回路である。撮像素子１９より入力された画
像データが、画像表示回路１５により液晶モニタ１６上
へ表示される。また画像データ記録メディア１３は、例
えばフラッシュメモリ、ＨＤＤまたはＦＤＤ等から構成
されている。

【００１９】本発明に係わるカメラシステムはパワース
イッチ（以下、パワーＳＷと略称）２０ａがＯＮ状態の
時のみ動作が許可される。レリーズスイッチはファース
トレリーズＳＷ（以下、１Ｒ−ＳＷと略称）２０ｂおよ
びセカンドレリーズＳＷ（以下、２Ｒ−ＳＷと略称）２
０ｃから成る二段構成のスイッチであり、このスイッチ
を半押しすると１Ｒ−ＳＷ２０ｂがＯＮ状態になる。更
にこれを押し込むと、１Ｒ−ＳＷ２０ａと共に２Ｒ−Ｓ
Ｗ２０ｃもＯＮ状態になる。

【００２０】動作表示ＬＣＤ２２は、カメラ１の動作状
態を表示するために使用される。ストロボ制御回路２１
は、被写体が低輝度な時に発光させるＸｅ管２１ａを発
光させるために必要な昇圧回路（不図示）や、その発光
エネルギーを貯えるコンデンサ（不図示）などを含む回
路である。ＥＥＰＲＯＭ２３には、カメラシステムを制
御する時に必要な制御パラメータが記憶されている。

【００２１】続いて、図２を参照しながら瞳分割プレー
ト１０について説明する。この瞳分割プレート１０上に
は幾つかの穴（１０ａ，１０ｂ,１０ｃ，１０ｄ）が存
在し、カメラ１の動作に応じてこれらの穴をそれぞれシ
ボリ５と重なるように位置決めされる。瞳分割プレート
１０は中心点Ｏを基準にプレート駆動モータ７によって
回転することができる。

【００２２】瞳分割プレート１０には複数の穴が形成さ
れており、これらのうちで最も大きい穴１０ｄは、撮像
動作を行なう時にシボリ５と重なるように位置決めされ
る。三原色（ＲＧＢ）のうちの二色、例えばＲ・Ｇで一
対の穴１０ａは撮像素子１９を用いて「位相差ＡＦ」を
行なう時に使用される。この時、この一対の穴１０ａは
シボリ５と重なるように位置決めされる。一対の穴１０
ｂ，１０ｃもまた、位相差ＡＦのために存在して、それ
ぞれＧ・ＢおよびＢ・Ｒの色フィルタである。

【００２３】詳しくは、これらの一対の穴１０ａ，１０
ｂ,１０ｃには特性の異なるフィルタが嵌め込まれてい
る。例えば、Ｒで示された穴には赤い光を透過するカラ
ーフィルタが存在する。Ｇで示された穴には緑の光を透
過するカラーフィルタが存在する。Ｂで示された穴には
青の光を透過するカラーフィルタが存在する。

【００２４】ここで、図３に示すグラフは、これら三つ
のＲＧＢカラーフィルタの特性を示したものであり、赤
・緑・青のそれぞれの光の波長に対応する透過率がそれ
ぞれの波長帯域で三つのピークを示していることがわか
る。そして本実施形態例でもこの三つの色を透過するフ
ィルタと同様の特性を有するフィルタが撮像素子１９上
に配置されている。なお、このように色が異なるのでそ
の差を補正してやる必要は生ずる。

【００２５】図４（ａ）〜（ｄ）には、上述の如く瞳分
割プレート１０に開口された複数の穴と、これらと撮像
素子１９との位置関係を示したものである。図４（ａ）
に示す位置関係は、撮像動作を行なう時の瞳分割プレー
ト１０の位置と撮像素子１９との位置を示している。こ
の場合、図示しないシボリ５の開口部５ａを通過した光
束は、すべて撮像素子１９へ至る。

【００２６】一方、次の図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）に
は、測距の場合の位置関係であり、瞳分割プレート１０
が回動しながらそれぞれの位置に停止し得られる位置で
ある。すなわち、図４（ｂ）に示す位置関係は、赤い光
(Ｒ)と緑の光(Ｇ)を用いて位相差ＡＦを行なう時のプレ
ートの位置である。図４（ｃ）は、緑の光(Ｇ)と青の光
(Ｂ)で位相差ＡＦを行なう時のプレートの位置である。
同様に、図４（ｄ）は、青い光(Ｂ)と赤い光(Ｒ)で位相
差ＡＦを行なう時のプレートの位置をそれぞれ示してい
る。

【００２７】次に、図５のフローチャートを参照しなが
らシステムコントローラ（ＣＰＵ）２が内蔵の所定の制
御プログラムで実行する動作手順を説明する。まずパワ
ーＳＷ２０ａがＯＮされてこのカメラシステム（焦点検
出装置）へ電力が供給されるとＣＰＵ２は動作を開始す
ると、まず、Ｉ／Ｏポートの初期化、所定のメモリの初
期化および、ＣＰＵ２の周辺回路の初期化などの初期設
定が行なわれる（Ｓ１００）。

【００２８】ステップＳ１０１においては、測光回路３
から被写体の輝度情報を入力する。この輝度情報に基づ
いて、シボリ５の設定値、シャッタ秒時（撮像素子１９
の積分時間）が決定される（Ｓ１０１）。

【００２９】ステップＳ１０２では、１Ｒ−ＳＷ２０ｂ
の状態を検出する（Ｓ１０２）。この１Ｒ−ＳＷ２０ｂ
がＯＮ状態になっているならば後述するステップＳ１１
０へ移行し、一方、もしＯＦＦ状態ならば次のステップ
Ｓ１０３（Ａ参照）へ移行する。このステップＳ１０３
では、パワーＳＷ２０ａの状態を検出する（Ｓ１０
３）。もしパワーＳＷ２０ａがＯＦＦ状態ならば、この
カメラ１の動作は停止しなければならない。そこで、カ
メラシステムを停止するための処理を実行後、ＣＰＵ２
は動作を止める（Ｓ１０４）。一方、パワーＳＷ２０ａ
がもしＯＮ状態ならば、引き続き動作を続行するため前
述したステップＳ１０１へ戻る。つまり、上記１Ｒ−Ｓ
Ｗ２０ｂがＯＮ状態のためステップＳ１１０へ移行する
と、図４（ｂ）に示されるような位置へ瞳分割プレート
１０を回動させる。この動作によって赤の光と緑の光を
用いて位相差ＡＦが実行可能になる（Ｓ１１０）。

【００３０】これに続き、画像データコントローラとし
てのＤＳＰ１２に対して撮像動作を指示する（Ｓ１１
１）。このＤＳＰ１２はＣＰＵ２からの撮像条件に基づ
いて撮像素子１９を制御して画像データを取り込む。そ
して、ＤＳＰ１２からフォーカスエリアに相当する位置
の画像データを入力する（Ｓ１１２）。

【００３１】ここで図６に、撮像素子１９の一例を示す
と、撮像素子１９を構成する画素には、Ｒ，Ｇ，Ｂのカ
ラーフィルタがストライプ状に配置されている。エリア
１９ａがフォーカスエリアに相当し、このエリアに存在
する画素のデータがステップＳ１１２において取り込ま
れる。

【００３２】ステップＳ１１３では、この取り込まれた
データの中からＲのカラーフィルタが配置された画素デ
ータの平均値（ave Ｒ）と、Ｇのカラーフィルタが配置
された画素データの平均値（ave Ｇ）が算出される（Ｓ
１１３）。

【００３３】ステップＳ１１４では、求めた二つの平均
値の比（ave Ｒ／ave Ｇ）が所定の巾の値の中に存在す
るか判定する（Ｓ１１４）。すなわち、Ｋmin からＫma
x の間にこの比が存在するか判定する。この比がＫmin
〜Ｋmax の間にあれば位相差ＡＦができると判定してス
テップＳ１１５へ移行する。一方、この比がＫmin 〜Ｋ
max の間になければＡＦは不可能と判定してステップＳ
１２０へ移行する。

【００３４】ここで、このステップＳ１１４の動作ステ
ップが必要な理由について説明すると、ピントを合わせ
ようとしている被写体像にはさまざまな波長の光が含ま
れている。そして今、赤の光と緑の光に基づいて位相差
ＡＦを実行しようとしている。したがって被写体像を形
成する光には、赤と緑の光が含まれている必要がある。
できれば、二つの光の成分が均等ならば更に望ましい。
しかし、ピントを合わせるべき被写体によっては特定の
光のみを反射するので、位相差ＡＦに必要な赤と緑の二
つの光を含んでいない可能性もある。また二つの光を含
んでいても、二つの光のパワーの差が大きすぎるとシフ
ト演算によって赤の色の像のデータと緑の色の像のデー
タの相対距離（位相差）を正しく求めることができな
い。

【００３５】そこで上記ステップＳ１１４では、赤の光
を検出した画素のデータ（Ｒのカラーフィルタ付画素）
の平均値と緑の光を検出した画素のデータ（Ｇのカラー
フィルタ付画素）の平均値とを比較して赤の光と緑の光
による位相差ＡＦが可能か判定している。

【００３６】なお、判定値となるＫmin とＫmax は、被
写体の条件、フィルタの特性、撮像素子１９の特性など
を考慮して決定しなければならない。したがって、必要
に応じて変更できることが望ましい。望ましくは、ＥＥ
ＰＲＯＭ２３へ記憶すべき制御パラメータとすべきであ
る。

【００３７】前述の如くステップＳ１１４からステップ
Ｓ１１５へ移行すると、Ｒカラーフィルタ付画素（Ｒ画
素）のデータとＧカラーフィルタ付画素（Ｇ画素）のデ
ータのバランス補正を行なう（Ｓ１１５）。

【００３８】ここでまた、図７および図８のグラフに基
づいて上記ステップＳ１１５で実行される補正演算につ
いて説明する。被写体像を構成する色の成分は、赤成分
が緑成分に比較して大きいと仮定する。この時、Ｒ画素
のデータとＧ画素のデータをプロットすると図７に示す
様になる。図７から明らかな如く、Ｇ画素データを示す
曲線の高さが低いために、Ｒ画素データとの相関を計す
ことが難しい。したがって、Ｇ画素データの曲線の高さ
をＲ画素データの曲線の高さとを同じにする必要があ
る。このためには、Ｇ画素データ個々に係数を掛ければ
よい。すなわち、Ｒ画素データ平均とＧ画素データ平均
の比（ave Ｒ／ave Ｇ）を係数とすればよい。

【００３９】図８に示すグラフは、ave Ｒ／ave Ｇを用
いてＧ画素データを補正したものをプロットした曲線で
あり、この補正動作により二つの画素データが示す二曲
線の相関を計ることができる。すなわち公知技術の「シ
フト演算」（即ち位相差演算）によって二つの曲線の相
対的距離（φ）を求めることが可能となる。

【００４０】ステップＳ１１６においてこのような位相
差演算が実行される（Ｓ１１６）。ステップＳ１１７で
は相対距離φに基づいて、撮影レンズ６のピントずれ量
が算出される。さらに撮影レンズ６の駆動量も求められ
る（Ｓ１１７）。そして、この駆動量に基づいて撮影レ
ンズ６の位置が変更される（Ｓ１１８）。そして、後述
するステップＳ１１９に移行する。一方、上記ステップ
Ｓ１１４で、Ｒ画素データとＧ画素データによる位相差
ＡＦが不可能と判定されると、ステップＳ１２０へ移行
する。

【００４１】このステップＳ１２０では、図４（ｃ）に
示される様に瞳分割シボリの位置を設定する動作が行わ
れる。この動作によって撮像素子１９のＧ画素データと
Ｂ画素（Ｂカラーフィルタが付いた画素）データを用い
ての位相差ＡＦが実行可能な状態となる。尚、ステップ
Ｓ１２１〜Ｓ１２５の動作は、前述したステップＳ１１
１〜Ｓ１１５の動作と基本的に同じである。但し、異な
るのはＲ画素データとＧ画素データの組合せがＧ画素デ
ータとＢ画素データの組合せに変更された点である。ま
た、Ｇ画素データとＢ画素データの組合せによる位相差
ＡＦが不可能な時は、ステップＳ１２４からステップＳ
１３０へ移行する。

【００４２】ステップＳ１３０では、図４（ｄ）に示さ
れるように瞳分割プレート１０（のシボリ？）の位置を
設定する。この動作によってＢ画素データとＲ画素デー
タによる位相差ＡＦが実行可能な状態になる。尚、ステ
ップＳ１３１〜Ｓ１３５の動作はステップＳ１１１〜Ｓ
１１５の動作と基本的に同じである。但し、使用される
画素データの組合せが異なるだけである。また、Ｂ画素
データとＲ画素データの組合せが不可能と判定された場
合は、ステップＳ１３４からステップＳ１３６移行す
る。

【００４３】そしてステップＳ１３６においては、動作
表示ＬＣＤ２２を用いてＡＦが不可能であることを示す
所定の警告表示を出力する（Ｓ１３６）。

【００４４】上記ステップＳ１１６〜Ｓ１１８で、Ｒ，
Ｇ，Ｂの三つの画素データの何れかの組合せにより位相
差ＡＦが実行されると、次のステップＳ１１９におい
て、２Ｒ−ＳＷの状態が検出され（Ｓ１１９）、２Ｒ−
ＳＷがＯＮ状態ならばステップＳ１４０へ移行し、もし
ＯＦＦ状態ならばステップＳ１０１へ戻り同様な処理ス
テップを実行する。

【００４５】ステップＳ１４０では、図４（ａ）に示す
位置へ瞳分割プレート１０を動かして設定する（Ｓ１４
０）。この設定動作によって撮像動作が可能になる。上
記ステップＳ１０１で決定されたシボリ値へシボリ５を
設定し（Ｓ１４１）、次に、ＤＳＰ１２に対して撮像動
作を指示する（Ｓ１４２）。このＤＳＰ１２はＣＰＵ２
からの撮像条件に基づいて撮像素子を制御して画像デー
タを取り込む。そして、シボリ５を開放位置へ戻す
（Ｓ１４３）。また、ＤＳＰ１２へ画像データの格納を
指示する（Ｓ１４４）。ＤＳＰ１２はＤＲＡＭ１４へ格
納した画像データを所定の画像フォーマットへ変換した
後、画像データ記録メディア１３へ記憶する。

【００４６】（作用効果１）このように、第１実施形態
例に示す如く、ＲＧＢカラーフィルタが付いた画素によ
る画像データの組合せにより位相差ＡＦを行ない、その
組合せを適宜変更することで最適なＡＦ動作に制御して
いる。よって、まず構造的には、撮像素子を利用するの
で焦点検出用の特別なセンサを設ける必要がない。

【００４７】また、位相差ＡＦを実行する際に必要な二
組の画素データを一回の撮像動作により得られるので動
作時間が短縮できる。その結果、一回の撮像動作で得ら
れた画像データからシフト演算に必要な二組の画像デー
タを得るという焦点検出システムを提供できる。

【００４８】（第２実施形態例）上述した第１実施形態
例においては、Ｒ画素データとＧ画素データの組合せに
よる位相差ＡＦが無理ならば、Ｇ画素データとＢ画素デ
ータの組合せによる位相差ＡＦを行ない、この組合せも
無理ならば、Ｂ画素とＲ画素の組合せによる位相差ＡＦ
を行なった。つまり、一つの組合せが無理とわかると他
の組合せに変更することでＡＦができない状況にならな
いように制御されていた。

【００４９】これに対して、本第２実施形態例では、あ
る所定の組合せ（仮りにＲ画素データとＧ画素データと
する）で位相差ＡＦが実行できないと判定された時は、
補助光を被写体に照射することで、被写体像に含まれる
光の成分を変更する。このことにより、ＡＦができない
状況にならないように制御している処に特徴がある。
尚、前述の第１実施形態例に示した動作と同じものにつ
いての説明は省略する。

【００５０】図９に示したフローチャートを用いて、第
２実施形態例におけるＣＰＵ２の動作を説明する。パワ
ーＳＷ２０ａがＯＮ状態になると、このシステムに電力
が供給されＣＰＵ２は動作を開始する。ステップＳ２０
０〜Ｓ２０４の動作は既に説明した前述したステップＳ
１００〜Ｓ１０４（図５）と実質的に同じである。

【００５１】レリーズスイッチが操作されステップＳ２
０２において、１Ｒ−ＳＷがＯＮ状態になると判定され
た場合は、次のステップＳ２１０へ移行し、補助光フラ
グを“０”でクリアする（Ｓ２１０）。この動作によっ
て補助光がない状態での位相差ＡＦ動作が行なわれるこ
とになる。もしも補助光が無い状態でのＡＦ動作が無理
と判定されると、補助光要求フラグ“１”がセットされ
る。そして、補助光を点灯して再度、ＡＦ動作が実行さ
れることになる。

【００５２】次に、瞳分割プレート１０を図４（ｂ）に
示した状態に設定する（Ｓ２１１）。この動作によっ
て、Ｒ画素データとＧ画素データの組合せによる位相差
ＡＦが実行可能となる。

【００５３】ステップＳ２１２においては、補助光要求
フラグが“１”であるか“０”であるかを判定する（Ｓ
２１２）。もしこのフラグが“１”ならば続くステップ
Ｓ２１３へ移行し、“０”ならば後述するステップＳ２
１４へ移行する。

【００５４】ステップＳ２１３では、ストロボ制御回路
２１に対してフラット発光開始の指令を出力する（Ｓ２
１３）。この指令を受けたストロボ回路２１はＸｅ管２
１ａを間欠的に発光する。

【００５５】なお、この第２実施形態例では、補助光と
してストロボ装置を利用したが、他の手段を使用しても
よい。高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用するこ
とも可能である。好ましくは赤色のＬＥＤと緑色のＬＥ
Ｄが好ましい。例えば、Ｒ画素データの出力が不足した
時は赤色のＬＥＤを補助光とし、Ｇ画素データの出力が
不足した時は緑色のＬＥＤを補助光とすればよい。

【００５６】ステップＳ２１４においては、ＤＳＰ１２
に対して撮像動作を指示する（Ｓ２１４）。このＤＳＰ
１２が撮像素子１９から画像データを取り込むと、続く
ステップＳ２１５にて補助光要求フラグの有無を判定す
る（Ｓ２１５）。もしこのフラグが“１”ならば続くス
テップＳ２１６へ移行して、ストロボ制御回路２１に対
してフラット発光を停止するように指令する（Ｓ２１
６）。一方、“０”ならばステップＳ２１７へ移行す
る。尚、ステップＳ２１７，Ｓ２１８，Ｓ２１９の動作
は既に説明したステップＳ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１４
（図５参照）と同じ動作である。

【００５７】上記ステップＳ２１９において、ave Ｒと
ave Ｇの差が大きくＡＦができないと判定されると、ス
テップＳ２２０へ移行し、補助光要求フラグの有無を判
定する（Ｓ２２０）。もしこのフラグが“１”ならば、
補助光を点灯して画素データの取込みを実行したことを
意味する。補助光を点灯してもＡＦはできないと判定さ
れた時はステップＳ２２１において、ＡＦは不可能を意
味する警告表示を動作表示ＬＣＤ２２上に行なう（Ｓ２
２１）。一方、補助光要求フラグが“０”ならば、ステ
ップＳ２２２へ移行して、補助光要求フラグをセットす
る（Ｓ２２２）。そして補助光を点灯して画素データを
取り込むためステップＳ２１２へ戻って同様な処理ステ
ップを実行する。

【００５８】上記ステップＳ２１９で、位相差ＡＦが実
行可能と判定されると、ステップＳ２３３へ移行する。
尚、このステップＳ２２３〜Ｓ２２６の動作は既に説明
したステップＳ１１５〜Ｓ１１８（図５）と同じもので
ある。

【００５９】ステップＳ２２８においては、２Ｒ−ＳＷ
の状態が検出され、もしＯＦＦ状態ならばステップＳ２
０１へ移行し、ＯＮ状態ならば次のステップＳ２３０へ
移行する。尚、このステップＳ２３０〜Ｓ２３４の動作
も既に説明したステップＳ１４０〜Ｓ１４４（図５）と
同じ動作である。

【００６０】（作用効果２）このように、第２実施形態
例に示す如く、位相差ＡＦを実行しようとある所定の組
合せ（例えばＲ画素データとＧ画素データとの組合せ）
で位相差ＡＦが実行できないと判定された場合には、補
助光を被写体に照射した状態で再度画素データの取り込
みを実行する。このとき、三つのカラーフィルタで被写
体像に含まれる光の成分(色)を変更することでＡＦがで
るように制御している。よって、組合せは変えないの
で、処理時間の短縮が維持され得る焦点検出システムを
提供することができる。

【００６１】（第３実施形態例）上述した第２実施形態
例では、位相差ＡＦに必要な二組の画素データが使用で
きないと判定されると、補助光を点灯した状態での画素
データの取り込みを再度実行することで、ＡＦができな
い状況が発生しないようにした。これに対して本第３実
施形態例はこれとは別の方法での解決策を提示する。す
なわち、位相差ＡＦが不可能と判定された時は、他の方
式の焦点検出動作を実行することによってＡＦができな
い状況が発生しないようにする。具体的には、撮像素子
を利用したコントラストＡＦである。勿論、カメラシス
テムの中にアクティブ方式の測光装置が存在するなら
ば、それを用いてもよい。コントラストＡＦを利用する
メリットは既にカメラ中に存在する撮像素子をそのまま
利用できる点であり、特別なセンサを新たに配置する必
要もない点である。

【００６２】図１０のフローチャートを用いてこの第３
実施形態例におけるＣＰＵの動作を説明する。パワーＳ
Ｗ２０ａがＯＮ状態になると、このカメラシステムに電
力が供給されＣＰＵ２は動作を開始する。ステップＳ３
００〜Ｓ３０４の動作は既に説明したステップＳ１００
〜Ｓ１０４（図５）と実質的に同じである。

【００６３】ステップＳ３０２において、１Ｒ−ＳＷが
ＯＮ状態であると認識すると、ステップＳ３１０へ移行
する。このステップＳ３１０〜Ｓ３１４では、位相差Ａ
Ｆに使用するＲ画素データとＧ画素データを撮像素子か
ら取り込み、更に二つの画素データがシフト演算に使用
できるか否か判定する。尚、この一連の動作は既に説明
したステップＳ１１１〜Ｓ１１４（図５）と同じであ
る。

【００６４】そして、二つの画素データでシフト演算が
可能ならばステップＳ３１５〜Ｓ３１８の動作が実行さ
れて、被写体像が撮像素子上へ結像する。尚、この動作
も既に説明したステップＳ１１５〜Ｓ１１８（図５）の
動作と同じである。

【００６５】ステップＳ３１４においては、Ｒ画素デー
タとＧ画素データによる位相差ＡＦが判定され（Ｓ３１
４）、もしこれが不可能と判定されるとステップＳ３３
０へ移行し、図４（ａ）に示すように瞳分割プレート１
０を設定する（Ｓ３３０）。これは撮像素子３０の出力
を利用したコントラストＡＦを実行するためである。次
に、焦点検出回路カウンタ（ｎ）をクリアする（Ｓ３３
１）。

【００６６】ステップＳ３３２では、ＤＳＰ１２に対し
て撮像動作を指示する（Ｓ３３２）。ＤＳＰ１２は撮像
素子３０を制御して画像データを取り込む。続いて、Ｄ
ＳＰ１２からフォーカスエリアに相当する位置の画像デ
ータを入力する。これは図６中のエリア１１９ａの画素
データである（Ｓ３３３）。そして、この画素データに
対して公知のコントラスト演算が行なわれる（Ｓ３３
４）。一般的には隣り合う画素データの差分が求められ
る。

【００６７】ステップＳ３３５では、コントラストデー
タが最大値になったか否かが判定される（Ｓ３３５）。
コントラストデータが最大値になったことを検出するた
めには、光学系のレンズを移動しながらコントラスト演
算を行なう必要がある。一例として図１１には、レンズ
位置とコントラストの関係を示したものである。

【００６８】ここでもし最大値であれば、ステップＳ３
１９に戻って同じ処理ステップを実行する。一方、まだ
最大値でなければステップＳ３３６において、コントラ
スト値の変化に応じてレンズ位置を変更する（Ｓ３３
６）。すなわち、コントラストが増える傾向にある時
は、同じ方向へ移動する。逆にコントラストが減る傾向
にある時は、レンズの移動方向を反転してそのレンズを
移動する。

【００６９】ステップＳ３３２〜Ｓ３３６の動作は、コ
ントラストが最大となるまで繰り返えされる。ただし、
この動作回数が所定値となってもコントラストの最大と
なるレンズの位置が発見できない時はＡＦ不能と判定さ
れる。コントラストの演算とレンズ駆動が一回実行され
る毎にステップＳ３３７において焦点検出回数カウンタ
（ｎ）がインクリメントされる。

【００７０】ステップＳ３３８では、このカウンタ
（ｎ）が所定値に達っしたか判定する。所定値ならば、
ＡＦが不可能であることを示す警告表示を行なう（Ｓ３
３９）。一方、所定値でなければ、コントラストＡＦを
続けるためステップＳ３３２へ移行する。このように、
コントラストが最大となる位置へレンズが設定される
と、ステップＳ３１９へ移行して、再びこのステップＳ
３１９では、２Ｒ−ＳＷの状態が検出され、もしＯＦＦ
状態ならばステップＳ３０１へ移行し、一方、ＯＮ状態
ならばステップＳ３２０〜Ｓ３２４の動作が実行され
る。尚、この動作は既に説明したステップＳ１４０〜Ｓ
１４４（図５）と同じ動作である。

【００７１】（作用効果３）このように、第３実施形態
例に示す如く、位相差ＡＦが不可能な場合には、撮像素
子を利用した「コントラストＡＦ」という方式で焦点検
出を行うことによって、ＡＦ動作を可能にしている。よ
ってこの方式を用いるので、既にカメラ本体中に存在す
る撮像素子をそのまま利用でき、新たに専用のセンサを
設けることはない。よって、位相差ＡＦのほかにもコン
トラストＡＦで対応できるので、ＡＦができない状況は
起こらない焦点検出システムを提供することができる。

【００７２】（第４実施形態例）前述した第１実施形態
例では、三つのカラーフィルタの組合せを変更すること
で組合せの異なる画素データによる位相差ＡＦが最大で
三回実行可能である。しかし、最適な組合せが最初から
わかっていれば、その組合せで最初からＡＦ動作をすべ
きである。この点に注目した方法を本第４実施形態例で
示す。

【００７３】図１２のフローチャートにより本第４実施
形態例の動作手順を説明すると、まず、パワーＳＷ２０
ａがＯＮ状態になるとＣＰＵ２は動作を開始する。ステ
ップＳ４００〜Ｓ４０４の動作は既に説明したステップ
Ｓ１００〜Ｓ１０４（図５）と実質的に同じである。

【００７４】ステップＳ４１０において、１Ｒ−ＳＷが
ＯＮ状態になると、図４（ａ）に示すように瞳分割プレ
ート１０を設定する。ＤＳＰ１２に対して撮像動作を指
示する（Ｓ４１１）。ＤＳＰ１２は撮像素子１９を制御
して画像データを取り込む。そして、図６中のフォーカ
スエリア１９ａの画素データをＤＳＰ１２から入力する
（Ｓ４１２）。また、Ｒ画素データ、Ｇ画素データ、Ｂ
画素データのヒストグラムを算出する（Ｓ４１３）。そ
してヒストグラムに基づいて位相差ＡＦに最適な組合せ
が決定される。

【００７５】ステップＳ４１４において、ＲＧＢの最適
な組み合わせを次の如く選択する。もし、ＲとＧ画素が
最適ならば、ステップＳ４２０へ移行する。ＧとＢ画素
が最適ならば、ステップＳ４３０へ移行する。ＢとＲ画
素が最適ならば、ステップＳ４４０へ移行する。

【００７６】例えば、Ｒ画素とＧ画素の組合せが選択さ
れると，ステップＳ４２０において図４（ｂ）に示され
るように瞳分割プレート１０が設定される。そしてＲ画
素データとＧ画素データが撮像素子から取り込まれ、所
定の演算が行われる。尚、ステップＳ４２０〜Ｓ４２４
の動作は既に説明したステップＳ１１０〜Ｓ１１４（図
５）と同じである。

【００７７】上記ステップＳ４２４にて、Ｒ画素とＧ画
素の組合せによる位相差ＡＦが不可能な場合は、ステッ
プＳ４４６に移行して警告表示が行なわれる（Ｓ４４
６）。一方、ＡＦが可能ならば、ステップＳ４２５にお
いて色バランス補正演算が行なわれ、その後、ステップ
Ｓ４２６，Ｓ４２７，Ｓ４２８が実行される。尚、この
一連の動作は、既に説明したステップＳ１１６，Ｓ１１
７，Ｓ１１８（図５）と同じである。

【００７８】ステップＳ４２９では、２Ｒ−ＳＷの状態
を検出する（Ｓ４２９）。もしＯＦＦ状態ならばステッ
プＳ４０１へ移行し、ＯＮ状態ならばステップＳ４５０
〜Ｓ４５４が実行される。この動作は既に説明したステ
ップＳ１４０〜Ｓ１４４（図５）と同じである。

【００７９】Ｇ画素とＢ画素によるＡＦが最適と判定さ
れるとステップＳ４１４からステップＳ４３０へ移行す
る。そしてステップＳ４３０〜Ｓ４３５の動作が実行さ
れる。尚、この動作は画素データの組合せが異なるのみ
でステップＳ４２０〜Ｓ４２５の動作と同じである。ま
た、ステップＳ４４０〜Ｓ４４５の動作も上記ステップ
Ｓ４２０〜Ｓ４２５の動作と基本的には変わらない。

【００８０】前述したステップＳ４１０〜Ｓ４１３に示
される動作は、本第４実施形態例においては、１Ｒ−Ｓ
ＷがＯＮして実行される構成となっている。しかし、１
Ｒ−ＳＷがＯＦＦの時にこの動作を周期的に実行する構
成としてもよい。そして、１Ｒ−ＳＷがＯＮしたら直ち
に最適なフィルタの組合せになるように瞳分割プレート
１０を設定し、位相差ＡＦを開始すればよい。

【００８１】（作用効果４）このように、第４実施形態
例に示す如く、最適な組合せが最初からわかっている場
合には、フィルタの組合せを変更することなくその組合
せで最初から位相差ＡＦを行うように制御している。こ
れにより、撮像動作の回数を増やすことなくＡＦが可能
な焦点検出システムを提供することができる。

【００８２】（変形例）以上の第１〜第４実施形態例で
採用されている瞳分割プレート１０に配置されたフィル
タは、ＲＧＢの三種類のカラーフィルタである。ただ
し、これらのフィルタの特性は、例示したその特性に限
定されたものではない。また、そのほかの色やその他の
組合せでもよい。これらのフィルタは基本的に、撮像素
子の画像データからシフト演算で必要な二組の画素デー
タが取り出せればよいものであり、例示したフィルタ以
外でもよい。このような変形実施によっても、上記実施
形態例と同等の効果が期待できる。

【００８３】（第５実施形態例）以上に例示した第１〜
４実施形態例では、被写体像を形成する光の色（波長）
に注目し、位相差ＡＦに必要な二組の画素データを撮像
素子から取り出しているが、この第５実施形態例は光の
「偏光」に注目して実施するものである。まずこの違い
に伴なう構成的、および方式の違いについて説明する。

【００８４】図１３には、本第５実施形態例のカメラシ
ステムのブロック構成図が示されている。尚、図１のブ
ロック構成図と同じ構成要素については説明は省略す
る。前述の実施形態例を示す図１と異なる構成要素とし
ては、図示の如く、瞳分割プレート１０の構造および新
たに追加された構成要素として、偏光板３０、偏光板駆
動機構３１および偏光板駆動回路３２が挙げられる。

【００８５】偏光板３０を瞳分割プレートと撮像素子１
９との間に設け、この偏光板３０には、偏光板駆動機構
３１と、この機構を制御する偏光板駆動回路３２を設け
る。偏光板３０は、位相差ＡＦが実行される時は撮像素
子１９の前面に配置され、撮影動作時には、撮影レンズ
６からの光束をさえぎらない位置へ退避される。またこ
の偏光板３０は、偏光板駆動機構３１によって位置を変
更することができる。

【００８６】偏光板駆動機構３１には図示しないアクチ
ェータが存在する。このアクチェータの駆動に必要な電
力は、偏光板駆動回路３２によって供給される。ＣＰＵ
２はこの偏光板駆動回路３２を制御することで偏光板３
０を所望の位置へ設定できるように構成されている。

【００８７】図１４（ａ），（ｂ）を用いて瞳分割プレ
ート１０と偏光板３０の構造および二つの作用について
説明する。まず図１４（ａ）には、撮像動作を行なう際
の瞳分割プレート１０の位置、偏光板３０の位置が示さ
れている。シボリ５の開口部５ａを通過した撮影レンズ
６の光束は穴１０ｄを通して撮像素子１９上へ導かれ
る。偏光板３０はこの時、光束をさえぎらない位置にあ
る。

【００８８】図１４（ｂ）には、位相差ＡＦを実行する
際の瞳分割プレート１０の位置、偏光板３０の位置が示
されている。シボリ５の開口部５ａに対してこのプレー
ト１０上の一対の穴１０ａが設定される。Ｓで示された
一方の穴には、偏光子が存在し、Ｘ−Ｚ面（図のＸ軸と
Ｚ軸で規定される）で電場が振動する光が射出する。Ｐ
で示された穴に存在する偏光子は、Ｙ−Ｚ面（図上のＹ
軸とＺ軸で規定される面）で電場が振動する光が射出す
る。つまり偏光板３０は、二つの偏光子より構成されて
いる。

【００８９】Ｐで示された領域３０ａには、プレート１
０上のＰと同じ特性の偏光子が配置され、Ｓで示された
領域３０ｂには、プレート１０上のＳと同じ特性の偏光
子が配置されている。したがって、プレート１０のＰか
ら射出した光で形成される被写体像のデータは、偏光板
３０のＰ領域に位置する画素データで検出できる。同様
に、プレート１０のＳから射出した光による像データ
は、Ｓ領域に位置する画素データで検出できる。

【００９０】ここで、図１５のフローチャートを用いて
ＣＰＵ２の動作手順を説明する。尚、基本的な動作は前
述の第１実施形態例と同じである。よって、同一の動作
ステップは、第１実施形態例を参照することとしてここ
での説明は省略する。

【００９１】パワーＳＷ２０ａがＯＮ状態になると、Ｃ
ＰＵ２は動作を開始する。ステップＳ５００〜Ｓ５０４
の動作は既に説明したステップＳ１００〜Ｓ１０４（図
５）と実質的に同じである。

【００９２】ステップＳ５０２において、１Ｒ−ＳＷの
状態を判定し（Ｓ５０２）、もしこの１Ｒ−ＳＷがＯＮ
状態であると、ステップＳ５１０へ移行する。一方、Ｏ
ＦＦ状態であれば、ステップＳ５０３へ移行する。

【００９３】ステップＳ５１０では、図１４（ｂ）に示
すように偏光板３０を撮像素子１９上へ配置する（Ｓ５
１０）。次に、図１４（ｂ）に示すように瞳分割プレー
ト１０の位置を設定する（Ｓ５１１）。

【００９４】また、ＤＳＰ１２に対して撮像動作を指令
する（Ｓ５１２）。ＤＳＰ１２はＣＰＵ２からの指令に
基づき、撮像素子１９を制御して画像データを取り込
む。そして、画像データの中からフォーカスエリアに相
当する画素データをＤＳＰ１２から入力する（Ｓ５１
３）。

【００９５】ここで、図１６を参照しながら詳しく説明
すると、撮像素子１９は二つの領域に分かれる。偏光板
３０のＰ領域を通過した光を受光する画素が存在する領
域（細い線で描いてある）とＳ領域を通過した光を受光
する画素が存在する領域（太い線）とが存在する。フォ
ーカスエリア１９ｂは二つの領域の境界線上にある。フ
ォーカスエリアはＰ領域に属するエリア１９ｂ１とＳ領
域に属するエリア１９ｂ２から構成される。位相差ＡＦ
に必要なシフト演算は、エリア１９ｂ１から読み出した
画素データとエリア１９ｂ２から読み出した画素データ
との間で行なわれる。

【００９６】ステップＳ５１５では、エリア１９ｂ１の
画素データの平均値（ave Ｐ）とのエリア１９ｂ２の画
素データの平均値（ave Ｓ）が算出される。そしてこの
二つの平均値を用いて、ステップＳ５１６では、ave Ｐ
とave Ｓの比より位相差ＡＦが可能か否かを判定する。
既に説明したステップＳ１１３，Ｓ１１４（図５）と基
本的には同じである。第１実施形態例のようにＲ画素デ
ータをエリア１９ｂ１の画素データとし、Ｇ画素データ
をエリア１９ｂ２の画素データとして置き換えると同じ
であることは明らかである。

【００９７】ステップＳ５１６において、位相差ＡＦが
可能か否かを判定する（Ｓ５１６）。位相差ＡＦが可能
であれば、ステップＳ５１７へ移行する。もし位相差Ａ
Ｆが不可能であれば、次のステップＳ５１８へ移行す
る。

【００９８】このステップＳ５１８では、焦点検出がで
きない場合の処理が実行される。この処理としては以下
の（〜）のようなものが考えられる。すなわち、第１〜４実施形態例に示した位相差ＡＦを実行す
る。瞳分割プレート１０上に図２中の穴（１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ）に示されるようにカラーフィルタ付の穴を
形成すれば可能である。

【００９９】図１４（ａ）に示されるように偏光板
３０と瞳分割プレート１０の位置を設定し、撮像素子１
９の出力を利用してコントラストＡＦを実行する。何らの補助光を利用し、被写体に光を照射しながら
再度、ステップＳ５１０〜ＳＳ５１６の動作を実行す
る。公知技術として示したような位相差ＡＦを実行
する。

【０１００】上記ステップＳ５１６にて位相差ＡＦが実
行できると判定されてステップＳ５１７へ移行すると、
Ｐ領域の画素データとＳ領域の画素データのバランス補
正を行なう（Ｓ５１７）。尚、この動作は既に説明した
ステップＳ１１５（図５）と基本的に同じである。ま
た、Ｒ画素データをＰ領域の画素データとみなし、Ｇ画
素データをＳ領域の画素データとみなせば、同じである
ことは明白である。

【０１０１】そして、ステップＳ５１９，Ｓ５２０，Ｓ
５２１では得られた二組の画素データに基づきデフォー
カス量が求められ、そして撮像レンズ６が駆動される。

【０１０２】ステップＳ５２２においては、２Ｒ−ＳＷ
の状態が検出され（Ｓ５２２）、２Ｒ−ＳＷがＯＦＦ状
態ならば前述のステップＳ５０１へ戻り、同様な処理ス
テップを実行する。一方、もしＯＮ状態ならばステップ
Ｓ５２３へ移行して、図１４（ａ）のように偏光板３０
を退避する（Ｓ５２３）。

【０１０３】続いて、図１４（ａ）のように瞳分割プレ
ート１０の位置を設定する（Ｓ５２４）。尚、このステ
ップＳ５２５〜Ｓ５２８の動作は既に説明したステップ
Ｓ１４１〜Ｓ１４４（図５）と同じである。

【０１０４】（作用効果５）このように、本第５実施形
態例は、第１〜４実施形態例の原理である被写体像の光
の色（波長）に注目した方式とは異なる、光の偏光に注
目した方式を採っている。すなわち、この焦点検出装置
は構成的には偏光板３０、偏光板駆動機構３１および偏
光板駆動回路３２を新たに備えて構成されている。そし
て、位相差ＡＦを実行してもだめな場合に、偏光板３０
と瞳分割プレート１０の位置を設定し、撮像素子１９の
出力を用いて光の偏光に関するコントラストＡＦを行っ
ている。よって、この方式を採用した焦点検出装置によ
っても、ＡＦが可能な焦点検出システムとして提供する
ことができる。

【０１０５】（その他の変形例）なお、第１〜第５実施
形態例として示したそれぞれの例は、電子スチルカメラ
を想定したものであるが、ここに示した技術は、撮像素
子と撮像素子上に像を形成する光学系が存在するシステ
ムすべてに適用可能である。例えば電子内視鏡や、撮像
素子と顕微鏡を組み合わせた光学システムなどにおいて
も同様に適用できる。また、このほかにも、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【０１０６】以上、複数の実施形態例に基づき説明した
が、本明細書中には次の発明が含まれている。例えば、（１）左右の瞳分割絞りの通過波長をそれぞれ異なら
せる手段を有し、この手段を用いて一回の撮像動作を行
って必要な二つの画像データを得ることにより、自動焦
点検出を行うことを特徴とする焦点検出システムを提供
できる。

【０１０７】（２）上記瞳分割絞りは、円形プレート
状に１つの撮像用の開口部と、三原色の中から一対の色
の組合せから成る複数（三対）のＡＦ用の開口部と、を
具備することを特徴とする（１）に記載の焦点検出シス
テムである。（３）上記ＡＦ用の開口部の一対は、二つの穴から成
り、これらの穴には異なる特性のフィルタが配設され、
このフィルタを通過できる光の波長特性のちがいを利用
して、一回の撮像動作で得た画像データから、シフト演
算に必要とされる二組のデータを分離することを特徴と
する（２）に記載の焦点検出システムである。

【０１０８】（４）瞳分割プレートと撮像素子との間
に偏光板を回動自在に具備し、この偏光板を回動する偏
光板駆動機構と、この駆動機構を制御する偏光板駆動回
路を更に具備して、被写体からの光の偏光を利用してコ
ントラストＡＦに基づく自動焦点検出を行うことを特徴
とする焦点検出システムを提供できる。（５）上記偏光板は、二つの領域の偏光子により構成
されて成り、上記撮像素子は、上記偏光板の一方の領域
を通過した光を受光する画素が存在する領域と、その他
方の領域を通過した光を受光する画素が存在する領域と
の二つの画素領域に分かれていることを特徴とする
（４）に記載の焦点検出システムを提供できる。

【０１０９】

【発明の効果】本発明によれば、一回の撮像動作で得ら
れた画像データからシフト演算に必要な二組の画像デー
タを得ることが可能な焦点検出装置を含む焦点検出シス
テムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態例の焦点検出シ
ステムの装置の一つの機能構成を示すブロック構成図。

【図２】図２は、本発明に係わる瞳分割プレートの構造
を示す平面図。

【図３】図３は、三原色カラーフィルタの特性を示すグ
ラフ。

【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は瞳分割プレートに開口
された複数の穴と撮像素子との位置関係を示し、図４
（ａ）は、撮像動作を行なう時の瞳分割プレートの位置
を示す斜視図、図４（ｂ）は、赤(Ｒ)い光と緑(Ｇ)の光
を用いて位相差ＡＦを行なう時のプレートの位置を示す
斜視図、図４（ｃ）は、緑の光と青の光で位相差ＡＦを
行なう時のを示す斜視図、図４（ｄ）は、青(Ｂ)の光と
赤(Ｒ)の光で位相差ＡＦを行なう時のプレートの位置を
示す斜視図。

【図５】図５は、システムコントローラの動作手順を示
すフローチャート。

【図６】図６は、撮像素子の構成の一例を示す説明図。

【図７】図７は、補正演算が施される前の二色に関する
画素出力を示すグラフ。

【図８】図８は、補正演算が実行された後の二色に関す
る画素出力を示すグラフ。

【図９】図９は、本発明の第２実施形態例におけるシス
テムコントローラの動作を示すフローチャート。

【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態例における
システムコントローラの動作を示すフローチャート。

【図１１】図１１は、レンズ位置とコントラストの関係
を示すグラフ。

【図１２】図１２は、本発明の第４実施形態例における
システムコントローラの動作を示すフローチャート。

【図１３】図１３は、本発明の第５実施形態例のカメラ
システムの構成を示すブロック構成図。

【図１４】図１４（ａ），（ｂ）は瞳分割プレートと
偏光板の構造および作用を示し、図１４（ａ）は、撮像
動作を行なう際の瞳分割プレートの位置、偏光板の位置
を示す説明図、図１４（ｂ）は、位相差ＡＦを実行する
際の瞳分割プレートの位置、偏光板の位置を示す説明
図。

【図１５】図１５は、本発明の第５実施形態例における
システムコントローラの動作を示すフローチャート。

【図１６】図１６は、撮像素子の構成のもう一つの例を
示す説明図。

【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は撮像素子と撮影レ
ンズの間に瞳分割を行なう為のシボリを配した従来の
「位相差方式」の原理を示し、図１７（ａ）は、シボリ
の穴が撮影レンズの光軸の上に存る時のレンズから射出
する光経路を示す説明図、図１７（ｂ）は、シボリの穴
が撮影レンズの光軸の下に存る時のレンズから射出する
光経路を示す説明図。

【図１８】図１８（ａ）〜（ｃ）は従来の「位相差方
式」で得られた出力を示し、図１８（ａ）は、二回の読
出し動作で得た画像データをプロットしたグラフ、図１
８（ｂ）は、撮像素子のうしろ側に焦点面が存在する時
に画像データを読み出しプロットしたグラフ、図１８
（ｃ）は、撮像素子上に焦点面が存在する時に画像デー
タを読み出しプロットしたグラフ。

【符号の説明】

１…電子カメラ、２…システムコントローラ（ＣＰＵ）、３…測光回路、４…ファインダ、５…絞り（シボリ）、５ａ，５ｂ……穴、６…撮影レンズ、７…プレート駆動モータ、８ａ…絞り駆動機構８ｂ…絞り駆動回路９ａ…レンズ駆動機構９ｂ…レンズ駆動回路１０…瞳分割プレート、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…ＡＦ用の瞳分割プレート（Ｒ
ＧＢ）、１０ｄ…撮像用の瞳分割プレート、１１…分割プレート駆動回路、１２…画像データコントローラ（ＤＳＰ）、１３…画像データ記録メディア、１４…ＤＲＡＭ、１５…画像表示回路、１６…液晶モニタ、１７…Ａ／Ｄコンバータ、１８…タイミングパルス発生回路、１９…撮像素子、１９ａ…撮像素子のセンサ領域、１９ｂ…撮像素子のセンサ領域（従来技術）、２０ａ…パワーＳＷ、２０ｂ…１Ｒ−ＳＷ、２０ｃ…２Ｒ−ＳＷ、２１…ストロボ制御回路、２１ａ…閃光管、２２…動作表示ＬＣＤ２３…ＥＥＰＲＯＭ、３０…偏光板、３０ａ…偏光板（第Ｐ領域）、３０ｂ…偏光板（第Ｓ領域）、３１…偏光板駆動機構、３２…偏光板駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 9/04 Ｇ０３Ｂ 3/00 ＡＦターム(参考） 2H011 AA03 BA31 BB04 DA08 2H051 BA07 BA47 CB06 CB13 CE14 DA01 DA03 DA22 DC00 DC16 FA48 5C022 AA13 AB00 AB12 AB15 AB22 AB40 AC51 AC54 AC55 AC69 AC74 5C065 AA03 BB01 BB11 BB41 CC01 EE04 EE06 EE12 FF02 FF05 GG15 GG18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系により形成される被写体像を受
け、この被写体像に相当する検知データを出力するカラ
ー撮像手段と、上記光学系と上記カラー撮像手段との間に配され、上記
光学系を通過した光束を分割するための一対の開口部を
有する瞳分割手段と、上記一対の開口部を通過する光束の波長分布をそれぞれ
異ならせるための、上記瞳分割手段と兼用もしくは上記
瞳分割手段の近傍に設けられた、光学的特性のそれぞれ
異なる第１、第２光学フィルタ手段と、上記第１、第２光学フィルタ手段の光学的特性に基づい
て、上記検知データから一対の画像データを生成する復
元手段と、上記復元手段から出力された一対の画像データに基づい
て上記光学系による結像位置に関する情報を求める焦点
検出手段とを具備することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】上記第１、第２の光学フィルタ手段は、
光学的特性として透過波長特性がそれぞれ異なることを
特徴とする、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】上記第１、第２の光学フィルタ手段は、
光学的特性として透過光の偏光方向がそれぞれ異なるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項４】三原色に基づく、光学特性の三種類の光
学フィルタのうち二つで成り、上記第１、第２光学フィルタ手段を異なる光学特性の光
学フィルタ手段に変更する光学フィルタ変更手段を更に
具備し、上記焦点検出手段は、焦点検出不能の場合、上記光学フ
ィルタ変更手段により上記第１、第２光学フィルタ手段
の光学特性を変更させてから焦点検出動作を行うことを
特徴とする、請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項５】被写体に向けて光を照射する補助光照射
手段をさらに具備し、上記焦点検出手段は、焦点検出不能の場合、上記補助光
照射手段により補助光を照射させながら焦点検出動作を
行うことを特徴とする、請求項１に記載の焦点検出装
置。
【請求項６】上記焦点検出手段は、焦点検出不能の場
合、上記復元手段から出力された一対の画像データの一
方についてコントラストを評価することにより焦点検出
動作を行うことを特徴とする、請求項１に記載の焦点検
出装置。
【請求項７】上記第１、第２光学フィルタ手段は、そ
れぞれ光学特性の異なる複数の組が使用可能であり、上記焦点検出手段は、焦点検出動作に先立って上記一対
の画像データのサンプリングを行い、その結果に応じて
最適な組を選択することを特徴とする、請求項１に記載
の焦点検出装置。