JP5610929B2

JP5610929B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5610929B2
Application number: JP2010191394A
Authority: JP
Inventors: 森本　庸介; 庸介森本
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-08-27
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Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、特に可視光の画像の撮影と赤外光の画像の撮影の両方が可能な撮像装置に関するものである。

ビデオカメラ等のオートフォーカス（ＡＦ）制御では、撮像素子を用いて生成された映像信号の鮮鋭度（コントラスト状態）を示すＡＦ評価値信号を生成し、ＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズの位置を探索するＴＶ−ＡＦ方式が主流である。このＴＶ−ＡＦ方式は高精度な合焦制御が可能な反面、ＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズ位置を探索する必要があるため、合焦に要する時間が長くなるという弱点がある。そこで、ＴＶ−ＡＦ方式と他のＡＦ方式を組み合わせたハイブリッドＡＦ方式が種々提案されている。

ＴＶ−ＡＦ方式と組み合わされるＡＦ方式として、測距センサを撮影レンズとは独立に設け、その測距センサにより検出された被写体までの距離からフォーカスレンズの合焦位置を演算し、そこにフォーカスレンズを移動させる外測測距方式（外測位相差検出方式）がある（特許文献１参照）。外測位相差検出方式では、被写体から受けた光束を２分割し、その２分割した光束を一組の受光素子列（ラインセンサ）によりそれぞれ受光する。そして、その一組のラインセンサ上に形成された像のずれ量、すなわち位相差を検出し、その位相差から三角測量法を用いて被写体距離を求め、その被写体距離に対して合焦する位置にフォーカスレンズを移動させる。

またこれとは別のＡＦ方式として、内測位相差検出方式がある。内測位相差検出方式では、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される像のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ズレ量を検出することで撮影レンズのピント方向のズレ量を直接求める（特許文献２参照）。さらに、カメラの撮像素子そのものに位相差検出のための特殊な画素を持たせ、光束を分割することなしに内測位相差検出を可能としたＡＦ方式も提案されている（特許文献３参照）。

上記のような位相差検出によるＡＦ方式では、フォーカスレンズの合焦位置やピントのズレ量の情報が直接得られるため、高速な合焦制御が可能となっている。そこでハイブリッドＡＦ方式では、位相差検出方式でフォーカスレンズを合焦点近傍まで移動した後、ＴＶ−ＡＦ方式に移行してピント位置の追い込みを行うことで、高速かつ高精度なＡＦ制御を実現している。

特開２００５−２３４３２５号公報特開平５−６４０５６号公報特開２００８−１３４３８９号公報

一般にデジタルカメラやデジタルビデオカメラは、撮像光学系から撮像素子に入光する光の成分から赤外光成分を除去するフィルタを備えている。これは撮像素子が赤外光成分にも感度を持っているために、赤外光成分が混じることで撮影された画像の色再現性が低下したり、収差により解像度が低下することを防止するためである。

一方で、可視光の光量が不十分な暗所での撮影を可能にするために、赤外光除去フィルタを撮像光学系の光路上に出し入れするフィルタ切り替え手段を設けた撮像装置が提案されている。これは、通常の可視光での撮影（以下、可視光撮影モード）では赤外光除去フィルタを光路上に入れて撮影を行う一方で、可視光が少ない暗所では赤外光除去フィルタを光路外に移動して、赤外光での撮影（以下、赤外光撮影モード）も可能としたものである。

ところで、このように赤外光除去フィルタを光路上に出し入れした場合、赤外光除去フィルタの有無により撮像光学系の光学特性が変化する結果、フォーカスレンズの合焦位置が変化する。図６は、撮像光学系の変倍率を変化させるズームレンズを備えた撮像レンズにおいて、赤外光除去フィルタを光路上から光路外に移動した際の、フォーカスレンズの合焦位置の変化量とズームレンズ位置の関係を示した図である。図６にＬ１で示す曲線は、可視光のみの環境下での合焦位置の変化量であり、図の左端がズームレンズの広角側の端位置、右端が望遠側の端位置を示している。一方、図６にＬ２で示す曲線は、赤外光のみの環境下での合焦位置の変化量であり、上記の曲線Ｌ１とは大きく異なっている。可視光と赤外光の成分が混在した環境下では、合焦位置の変化量はＬ１とＬ２の中間の特性となる。このように可視光と赤外光の成分比により合焦位置の変化量が異なるのは、撮像光学系のレンズが持つ色収差の特性によるものである。

ここで、上述したような赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能なカメラにおいて、前述したハイブリッドＡＦを適用した場合、以下の２つの問題が発生する。

まず第１に、赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズの合焦位置の変化によって、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置とがずれてしまい、位相差検出ＡＦ動作でピントがボケてしまうという問題がある。その理由は以下のようなものである。

外測位相差検出方式や、内測位相差検出方式で光束の分割点より撮像素子側に赤外光除去フィルタが配置されている場合には、赤外光除去フィルタは位相差検出センサの光路外にある。このため赤外光除去フィルタが光路外に移動しても、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置は変化しない。一方、撮像素子の撮像光学系では、赤外光除去フィルタの移動により合焦位置が変化している。このため、ハイブリッドＡＦ制御で位相差検出ＡＦ動作を行うと、ピントがボケてしまうという問題が生じる。

第２に、赤外光除去フィルタがない場合に被写体像が不鮮明になり、位相差検出方式の合焦精度が低下して、位相差検出ＡＦ動作でピントがボケてしまうという問題がある。その理由は以下のようなものである。

前述したように、赤外光除去フィルタがない場合、レンズの色収差の特性によって合焦位置がずれる。一般に被写体像は赤外光成分を含む様々な周波数の光成分を含んでおり、その成分ごとに合焦位置が異なっていることから、被写体像は鮮明な合焦状態とならず不鮮明になってしまう。前述したように位相差検出方式では、２つの像のズレ量を検出しているため、不鮮明な被写体像では正確なズレ量が検出できず、合焦精度が低下してしまう。このような問題は、内測位相差検出方式で光束の分割点より被写体側に赤外光除去フィルタが配置されている場合や、撮像素子に位相差検出用の画素を持たせた内測位相差検出方式など、位相差検出方式の光路上に赤外光除去フィルタが配置される構成において生じる。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能で、且つハイブリッドＡＦ機能を備えた撮像装置において、ＡＦ動作の精度低下を抑制することである。

本発明に係わる撮像装置は、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して入射する被写体からの光束を光電変換して出力信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第１の検出手段と、被写体からの光束を２つの光束に分割して、該２つの光束から得られる２つの像のずれ量を検出する第２の検出手段と、前記撮像光学系の光路上に配置され、被写体からの光束を前記撮像素子に向かう第１の光束と前記第２の検出手段に向かう第２の光束に分割する分割手段と、前記第１の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、前記赤外光除去フィルタは、前記分割手段と前記撮像素子の間の光路に配置されており、前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報を用いることを制限することを特徴とする。

本発明によれば、赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能で、且つハイブリッドＡＦ機能を備えた撮像装置において、ＡＦ動作の精度低下を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図。本発明の第１の実施形態におけるＡＦ制御の切り替え処理を示すフローチャート。本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図。本発明の第３の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図。本発明の第４の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図。赤外光除去フィルタを光路外に移動した際の、フォーカスレンズの合焦位置変化量の例を示す図。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるビデオカメラの構成を示すブロック図である。

図１において、１０１は固定の第１群レンズ、１０２は変倍を行う変倍レンズ（以下ズームレンズ）、１０３は絞り、１０４は固定の第２群レンズである。１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能（結像位置を調節する機能）を兼ね備えたフォーカスコンペレンズ（以下フォーカスレンズ）である。そして、これらによって撮像光学系が構成される。

１１８は被写体からの光から赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタであり、図示しない駆動機構により撮像光学系の光路外に移動可能になっている。１０６は被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子、１０７は撮像素子１０６の動作を制御し、かつ撮像素子１０６の出力をサンプリングする撮像素子制御回路である。１０８はカメラ信号処理回路で、撮像素子制御回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。

１０９は表示手段であるモニタ装置で、カメラ信号処理回路１０８の出力信号が表示され撮影者が画像をモニタするために用いられるとともに、撮影者に対しカメラの状態表示や各種の警告表示などが表示される。１１３は記録装置で、カメラ信号処理回路１０８により生成された映像信号を磁気テープ、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどの記録媒体に記録する。

１１０はズームレンズ１０２を移動させるためのモータであるズーム駆動源、１１１はフォーカスレンズ１０５を移動させるためのモータであるフォーカシング駆動源であり、ステッピングモータや、直動式のボイスコイルモータなどが用いられる。１１９は赤外光除去フィルタ１１８を撮像光学系の光路上に出し入れするためのモータであるフィルタ駆動源である。

以上の各駆動源は、後述するカメラマイコン１１４からの駆動命令によって制御される。なお、上記の各駆動源によって駆動されるレンズおよびフィルタの位置は、図示しない位置検出手段により検出され、カメラマイコン１１４での各種制御に用いられる。位置検出手段としては、位置を検出するセンサを設けてもよく、また駆動源としてステッピングモータを使用している場合であれば、ステッピングモータを駆動するための駆動パルス数をカメラマイコン１１４でカウントすることで位置を検出しても良い。

カメラマイコン１１４は、ビデオカメラ全体の動作の制御を司るマイクロコンピュータであり、本実施形態に係わる各種制御もこのマイコンにより実行される。

１１２はカメラ信号処理回路１０８で生成される映像信号から高周波成分を抽出して焦点信号を生成する焦点信号処理回路（第１の検出手段）である。この焦点信号（焦点情報）は、撮像された被写体像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表すものであるが、鮮鋭度は被写体像の焦点状態によって変化するので、結果的に被写体像の焦点状態を表す信号となる。ビデオカメラがオートフォーカス状態として制御されている場合には、この焦点信号を用いてカメラマイコン１１４にて公知のＴＶ−ＡＦ制御処理が実行される。すなわち、焦点信号は、被写体像が合焦状態にあるときに最大となる性質があることを利用し、フォーカスレンズ１０５を移動させて焦点信号の変化を検出し、焦点信号が最大となる位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる。これにより、ＴＶ−ＡＦ方式で被写体像を高精度に合焦させることができる。

１１６は外部測距ユニット（第２の検出手段）で、外測位相差検出方式により被写体までの距離情報を出力する。外測位相差検出方式では、被写体から受けた光束を２分割し、その２分割した光束を一組の受光素子列（ラインセンサ）によりそれぞれ受光する。そして、その一組のラインセンサ上に形成された像のずれ量、すなわち位相差を検出し、その位相差から三角測量法を用いて被写体距離を求め、その被写体距離に対して合焦する位置にフォーカスレンズを移動させる。

外部測距ユニット１１６からの測距情報は、カメラマイコン１１４へ取り込まれ合焦フォーカスレンズ位置へと変換される。ここで得られた合焦フォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動させることで、位相差検出ＡＦ方式により合焦位置近傍にフォーカスレンズを高速に移動させることができる。

１１７は動作モード切り替えスイッチで、撮影者が可視光撮影モードと赤外光撮影モードとを切り替えるときに操作する。赤外光撮影モードが選択されている場合には、カメラマイコン１１４によりフィルタ駆動源１１９が制御され、赤外光除去フィルタ１１８が撮像光学系の光路外に移動されるとともに、撮像装置が赤外光撮影に適した撮影条件に設定される。一方、可視光撮影モードが選択されている場合には、赤外光除去フィルタ１１８が光路上に移動されるとともに、撮像装置が可視光撮影に適した撮影条件に設定される。

なお、以上の説明では動作モード切り替えスイッチの切り替えに応じて、フィルタ駆動源１１９により赤外光除去フィルタ１１８が移動されたが、以下のようにフィルタ移動手段と動作モード切り替え手段を共通部材とする構成としてもよい。すなわち、フィルタ駆動源１１９の代わりに手動で赤外光除去フィルタ１１８を光路上に出し入れするレバーなどを設ける。そして、撮影者がレバーを操作してフィルタを光路外に移動させた場合、図示しないフィルタ位置検出手段にてフィルタの移動をカメラマイコン１１４で検知し、動作モードを赤外光撮影モードに切り替える。逆にレバー操作にてフィルタが光路上に移動された場合は、動作モードを可視光撮影モードに切り替える。このようにすれば、フィルタ駆動手段としてモータを設ける必要がなく、撮像装置の小型化やコストダウンを図ることができる。

本実施形態においては、赤外光除去フィルタは位相差検出センサである外部測距ユニット１１６の光路外にある。このため、前述したように赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズの合焦位置の変化によって、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間にずれが生じる。

次に、本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えについて、図２のフローチャートを用いて説明する。

図２において、Ｓ１０１では、ビデオカメラが可視光撮影モードであるか赤外光撮影モードであるかを、動作モード切り替えスイッチ１１７の情報に基づいて判別する。可視光撮影モードであると判別された場合は、前述したような位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、Ｓ１０２に進んで公知のハイブリッドＡＦ制御を実行しＳ１０１に戻る。すなわち、位相差検出方式でフォーカスレンズを合焦点近傍まで移動した後、ＴＶ−ＡＦ方式に移行してピント位置の追い込みを行うように焦点調節制御を行う。

一方、Ｓ１０１で、ビデオカメラが赤外光撮影モードであると判別された場合は、位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置と実際の合焦位置がずれてしまうため、以下に述べるようにＳ１０３以降の処理により位相差検出ＡＦの動作を制限する。

まずＳ１０３にて、現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆを、前述した位置検出手段により検出する。次にＳ１０４で、位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置Ｐｆ０を演算する。ただし前述したように、ここでの合焦位置Ｐｆ０は実際の合焦位置とずれているので、フォーカスレンズをＰｆ０に移動する制御は行わず、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５では、現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆと位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置Ｐｆ０との差分を演算し、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、上記の差分の絶対値がしきい値Ｔｈよりも大きいかどうかを判別する。このしきい値Ｔｈは、赤外光除去フィルタの有無による位相差検出ＡＦでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれ量、および被写体像が不鮮明になることによる位相差検出ＡＦの合焦位置の誤差量に基づき、それらよりも十分大きい値に設定する。位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置Ｐｆ０は、実際の合焦位置に対してしきい値Ｔｈ程度の不確実さを持っているが、上記の差分がこのしきい値Ｔｈより大きければ、実際の合焦位置が現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆより無限遠側にあるか、至近側にあるかの判別は可能であるといえる。なお図６に示したように赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズ合焦位置の変化はズーム位置に応じて変化するため、上記のしきい値はズーム位置に応じて変更するようにしてもよい。

Ｓ１０６で、差分がしきい値よりも大きくないと判別された場合は、現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆに対して実際の合焦位置がどちらの方向にあるかが判別できないため、Ｓ１０７に進んでＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御を実行しＳ１０１に戻る。一方、差分がしきい値よりも大きいと判別された場合は、実際の合焦位置が現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆに対して無限遠側と至近側のどちらの方向にあるかの判別が可能であることから、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズの合焦位置Ｐｆ０が、現在のフォーカスレンズ位置Ｐｆより無限遠側にあるかどうかを判別する。無限遠側にあると判別された場合はＳ１０９に進み、ＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御での合焦位置（ＡＦ評価信号が最大となるフォーカスレンズ位置）を探索するためのフォーカスレンズを光軸方向に走査させる走査位置（移動方向）を無限遠側に設定する。そしてＳ１０７に進んでＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御を実行し、Ｓ１０１に戻る。一方、Ｓ１０８でＰｆ０がＰｆより至近側にあると判別された場合は、Ｓ１１０に進んでＴＶ−ＡＦ方式の合焦位置の探索方向を至近側に設定する。そしてＳ１０７に進んでＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御を実行し、Ｓ１０１に戻る。

以上のように、位相差検出ＡＦでの合焦位置の精度が低い赤外光撮影モードでは、ＴＶ−ＡＦ方式での合焦位置の探索方向の決定のみに位相差検出ＡＦの情報を用い、位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズ移動は行わない。そのため、位相差検出ＡＦの合焦位置のずれによりピントがボケることはない。

なお、以上の説明では、赤外光撮影モードの場合に位相差検出ＡＦの合焦位置の情報に基づいてＴＶ−ＡＦ方式の合焦位置の探索方向を設定し、ＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御を行っている。しかし、位相差検出ＡＦの情報を用いずＴＶ−ＡＦ方式のみによって焦点調節制御を行ってもかまわない。ただしこの場合には、ＴＶ−ＡＦ方式での合焦位置の探索のために要する時間が長くなる。

以上のように本実施形態によれば、可視光撮影モードの状態ではハイブリッドＡＦ方式により高速かつ高精度なＡＦ制御を行う一方、赤外光撮影モードの状態では位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズ移動を行わずＴＶ−ＡＦ方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出ＡＦでの合焦位置のずれによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。また、赤外光撮影モードの状態において、位相差検出ＡＦでの合焦位置の情報を用いてＴＶ−ＡＦ方式での合焦位置の探索方向を決定するので、ＴＶ−ＡＦ方式での合焦位置の探索のために要する時間を短縮することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。第１の実施形態では、外測位相差検出方式を用いた場合について説明したが、本実施形態においては、内測位相差検出方式を用いている。内測位相差検出方式では、撮像光学系の射出瞳を通過した光束を第１の光束と第２の光束に２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される像のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ズレ量を検出することで撮像光学系のピント方向のズレ量を直接求めるものである。なお、上記の第１の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、撮像光学系が、被写体側から順に、固定の第１群レンズ１０１、変倍レンズ（ズームレンズ）１０２、フォーカスコンペレンズ（フォーカスレンズ）１０５、絞り１０３、及び固定の第２群レンズ１０４とから構成されている。赤外光除去フィルタ１１８は第２群レンズ１０４と撮像素子１０６の間に配置されている。

６２１はハーフプリズムであり、フォーカスレンズ１０５と絞り１０３との間に配置されている。ハーフプリズム６２１は、フォーカスレンズ１０５から絞り１０３に向かう光束を、撮像素子１０６に向かう光束成分と、後述するＡＦセンサ６２４に向かう光束成分とに分割する。絞り１０３は、動画撮影中、常に動作しているので、絞り１０３よりも被写体側に配置したハーフプリズム６２１によって、入射した全光束を分割する。

６２２はハーフプリズム６２１により分割された光束成分を反射するサブミラー、６２３はサブミラー６２２で反射した光束をＡＦセンサ６２４上に結像させる結像レンズである。ＡＦセンサ６２４は、位相差検出方式ＡＦ用の一対の受光素子列（ラインセンサ）を有する。６２５はＡＦセンサ６２４の一対のラインセンサ上に形成された２つの像信号の位相差を演算するＡＦ回路である。

カメラマイコン１１４は、ＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づいて、ピントのずれ量及びずれ方向を求める。このように構成されたビデオカメラでは、第１の実施形態で説明したハイブリッドＡＦ制御において、外測測距ユニット１１６からの測距情報に代えて、ＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報を用いて、同様のＡＦ処理を行う。

本実施形態においては、赤外光除去フィルタはハーフプリズム６２１よりも撮像素子１０６側に配置されているため、位相差検出センサであるＡＦセンサ６２４の光路外にある。このため第１の実施形態と同様に、ビデオカメラが赤外光撮影モードの場合、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間にずれが生じる。

本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第１の実施形態で説明した図２のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。第１の実施形態と同様に、赤外光撮影モードの状態では位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズ移動を行わずＴＶ−ＡＦ方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出ＡＦでの合焦位置のずれによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態においては、第２の実施形態と同様に、内測位相差検出方式を用いている。なお、第１および第２の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、赤外光除去フィルタ１１８がフォーカスレンズ１０５とハーフプリズム６２１の間に配置されている。本実施形態においても、ＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報により、第２の実施形態と同様のＡＦ処理を行うことができる。

本実施形態においては、赤外光除去フィルタはハーフプリズム６２１よりも被写体側に配置されているため、位相差検出センサであるＡＦセンサ６２４の光路上にある。このため第１および第２の実施形態とは異なり、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間のずれは生じない。しかしながら前述したように、赤外光除去フィルタがない場合、レンズの色収差の特性によって合焦位置がずれることで、被写体像は鮮明な合焦状態とならず不鮮明になってしまう。この結果、位相差検出方式で正確なズレ量が検出できず、合焦精度が低下してしまう。

本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第１の実施形態で説明した図２のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。なお本実施形態においては、前述したように赤外光除去フィルタの有無による位相差検出ＡＦでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、図２のＳ１０６におけるしきい値Ｔｈは、被写体像が不鮮明になることによる位相差検出ＡＦの合焦位置の誤差量のみに基づいて設定すれば良い。

本実施形態においても、赤外光撮影モードの状態では位相差検出ＡＦでのフォーカスレンズ移動を行わずＴＶ−ＡＦ方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出ＡＦで被写体像が不鮮明になって合焦精度が低下することによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態においても内測位相差検出方式を用いているが、撮像素子そのものに位相差検出のための画素を備えることで、ハーフプリズム６２１による光束の分割を行わずに内測位相差検出を行っている。なお、第１および第２の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の撮像光学系は第１の実施形態と同じであるが、撮像素子１０６上に位相差検出のための画素が設けられている。撮像素子１０６の出力は撮像素子制御回路１０７、カメラ信号処理回路１０８で処理される。ＡＦ回路６２５はカメラ信号処理回路１０８の出力から位相差検出のための画素の信号を読み出し、位相差を演算する。このＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報を用いて、第２および第３の実施形態と同様のＡＦ処理を行うことができる。

本実施形態においては、撮像素子が位相差検出センサを兼ねているため、赤外光除去フィルタは位相差検出センサの光路上にある。このため第３の実施形態と同様に、位相差検出ＡＦで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間のずれは生じない。しかしながら第３の実施形態と同様に、赤外光除去フィルタがない場合、被写体像が不鮮明になり位相差検出方式の合焦精度が低下してしまう。

本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第１の実施形態で説明した図２のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。なお本実施形態においても第３の実施形態と同様に、赤外光除去フィルタの有無による位相差検出ＡＦでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、図２のＳ１０６におけるしきい値Ｔｈは、被写体像が不鮮明になることによる位相差検出ＡＦの合焦位置の誤差量のみに基づいて設定すれば良い。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

Claims

フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して入射する被写体からの光束を光電変換して出力信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、
前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、
前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第１の検出手段と、
被写体からの光束を２つの光束に分割して、該２つの光束から得られる２つの像のずれ量を検出する第２の検出手段と、
前記撮像光学系の光路上に配置され、被写体からの光束を前記撮像素子に向かう第１の光束と前記第２の検出手段に向かう第２の光束に分割する分割手段と、
前記第１の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、
前記赤外光除去フィルタは、前記分割手段と前記撮像素子の間の光路に配置されており、
前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報を用いることを制限することを特徴とする撮像装置。
前記第２の検出手段は、前記撮像光学系の光路外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報を用いないように制限し、前記第１の検出手段により得られる合焦状態に基づく情報を用いて焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して入射する被写体からの光束を光電変換して出力信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、
前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、
前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第１の検出手段と、
被写体からの光束を２つの光束に分割して、該２つの光束から得られる２つの像のずれ量を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、
前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第２の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報のうち、前記フォーカスレンズの移動方向の情報を用いるように制限し、前記移動方向の情報に基づいて、前記第１の検出手段の検出結果を用いて行われる前記フォーカスレンズの光軸方向の移動の方向を制御することを特徴とする撮像装置。