(57)【要約】【課題】焦点検出装置での光学系の状態変化に応じて合焦位置を適切に補正する。【解決手段】撮像装置の焦点検出装置２０７は、被写体像の光量分布を電気信号に変換する焦点検出センサ４００、入射光束を複数の被写体像として焦点検出センサ４００に結像させる二次結像レンズ３０３、サブミラー２０２と二次結像レンズ３０３との間に配置され、焦点検出センサ４００に結像させる像視野を定める視野マスク開口３００１を有する視野マスク３００と、視野マスク開口３００１に関する初期値を記憶する記憶部２１１を備える。焦点検出装置２０７の制御を司るＣＰＵ２１０は、所定のタイミングで焦点検出センサ４００の出力信号から求められる視野マスク開口３００１に関する値と初期値とに基づいて被写体に対する合焦状態を検出するための補正値を設定する。【選択図】図４
2020016726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点検出手段と、
被写体からの入射光束を前記焦点検出手段に導く光学部材と、を備える撮像装置であって、
前記焦点検出手段は、
被写体像の光量分布を電気信号に変換する焦点検出センサと、
前記入射光束を複数の被写体像として前記焦点検出センサに結像させる結像レンズと、
前記光学部材と前記結像レンズとの間に配置され、前記焦点検出センサに結像させる像視野を定める開口を有する視野マスクと、
前記焦点検出センサからの出力信号と比較可能な、前記視野マスクの開口に関する初期値を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記焦点検出センサの出力信号から求められる前記視野マスクの開口に関する値と前記初期値とに基づいて、被写体に対する合焦状態を検出するための補正値を設定する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記補正値を記憶し、
前記複数の被写体像の光量分布の相対的な位置関係を求め、前記補正値を用いて被写体に対する合焦状態を判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記視野マスクの開口に関する値および前記初期値は、前記入射光束が複数の領域を通過した後のそれぞれの光束が前記焦点検出センサに結像した複数の被写体像それぞれにおける前記視野マスクの開口の共通のエッジの像の相対的な位置関係を示す値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記視野マスクの開口に関する値および前記初期値は、前記入射光束が複数の領域を通過した後のそれぞれの光束が前記焦点検出センサに結像した複数の被写体像それぞれにおける前記視野マスクの開口の複数のエッジを示す光量分布であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記補正手段は、
前記視野マスクの開口の複数のエッジの信頼性評価値を算出する算出手段と、
前記信頼性評価値に基づいて、前記補正値を算出するためのエッジを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたエッジの像に対応する前記焦点検出センサの出力信号に基づいて前記補正値を求める演算手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記信頼性評価値は、前記焦点検出センサにおける焦点検出範囲でのコントラストと該焦点検出範囲の外側のコントラストであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
焦点検出手段と、
被写体からの入射光束を前記焦点検出手段に導く光学部材と、を備える撮像装置であって、
前記焦点検出手段は、
被写体像の光量分布を電気信号に変換する焦点検出センサと、
前記入射光束を複数の被写体像として前記焦点検出センサに結像させる結像レンズと、
前記光学部材と前記結像レンズとの間に配置され、前記焦点検出センサに結像させる像視野を定める複数の開口を有する視野マスクと、
前記焦点検出センサの出力信号と比較可能な、前記視野マスクに設けられた複数の開口それぞれのエッジ位置を表す初期値を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記焦点検出センサの出力信号から求められる、前記視野マスクの前記複数の開口それぞれのエッジ位置の前記初期値からの変化を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した複数の前記エッジ位置の変化の相対関係に応じて被写体に対する合焦状態を補正するための補正値を設定する方法を切り替える補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記補正手段は、
前記複数のエッジ位置が相対的に略同一に変化している場合、前記エッジ位置の前記初期値からの変化量の２倍の変化量を合焦位置を補正するための補正値として設定し、
前記複数のエッジ位置が相対的に略線形に変化している場合、前記焦点検出センサから得られる光量の相関直交方向への重心移動量を合焦位置を補正するための補正値として設定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記補正手段による前記補正値の設定を行うための指示を受け付ける受け付け手段を備え、
前記所定のタイミングは、前記受け付け手段が前記指示を受けたタイミングであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記所定のタイミングは、撮像のために被写体に対する合焦状態を検出するタイミングであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮像装置における焦点検出方法であって、
像視野を定める視野マスクに設けられた開口を通して入射する光束を複数の被写体像として焦点検出センサに結像させるステップと、
前記複数の被写体像の光量分布を前記焦点検出センサによって電気信号として検出するステップと、
前記電気信号から前記視野マスクの開口に関する値を検出し、前記視野マスクの開口に関する値として予め求められている初期値と比較することにより、被写体に対する合焦位置を検出するための補正値を設定するステップと、
撮影時に前記補正値を用いて被写体の合焦位置を補正するステップと、を有することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１２】
撮像装置における焦点検出方法であって、
像視野を定める視野マスクに設けられた複数の開口を通して入射する光束を複数の被写体像として焦点検出センサに結像させるステップと、
前記複数の被写体像の光量分布を前記焦点検出センサによって電気信号として検出するステップと、
前記電気信号から前記視野マスクの複数の開口それぞれのエッジ位置を検出し、前記視野マスクの複数の開口それぞれのエッジ位置に関する値として予め求められている初期値と比較することにより、被写体に対する合焦位置を検出するための補正値を設定するステップと、
撮影時に前記補正値を用いて被写体の合焦位置を補正するステップと、補正値を設定するステップと、を有し、
前記補正値を設定するステップでは、前記複数のエッジ位置が相対的に略同一に変化している場合には前記エッジ位置の前記初期値からの変化量の２倍の変化量を合焦位置を補正するための補正値として設定し、前記複数のエッジ位置が相対的に略線形に変化している場合には前記焦点検出センサから得られる光量の相関直交方向への重心移動量を合焦位置を補正するための補正値として設定することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の焦点検出方法を撮像装置が備えるコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、焦点検出方法及びプログラムに関し、特に自動焦点調節機構（オートフォーカス機構）によって検出される合焦位置を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズの交換が可能な一眼レフカメラ等の撮像装置では、自動焦点調節（オートフォーカス）のためのピント調整が従来から行われている。なお、ピント調整とは、部品公差等に起因する部品個体差を検出し、各部品の動作特性に応じた自動焦点調節のための調整値を工場出荷時に不揮発性メモリに予め記憶させておく処理である。これにより、撮像装置では、実際の撮影時には記憶された調整値を用いて自動焦点調節を精度よく行うことが可能となる。
【０００３】
しかし、撮像装置の長期使用による部品の摩耗、高温環境下或いは低温環境下等の特定環境下での使用に起因する光学部品の位置ずれや部品特性の変動によって、焦点検出光学系の光路長が変化することがある。その場合、工場出荷時でのピント調整値を用いた自動焦点調節では、合焦精度が低下してしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、工場出荷時に不揮発性メモリに記憶させたピント調整値に対して、所定のタイミングで補正値を算出する技術が知られており、これにより、自動焦点調節機能を高精度に維持することが可能となる。例えば、特許文献１には、入射光束を焦点検出装置に導光するサブミラー上の領域であって焦点検出センサの有効範囲に対応する領域に測距可能なパターンを設け、焦点検出センサで測距することによりサブミラーの位置変化を算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９８８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、サブミラーの停止位置は測距の度にばらつくことがあるため、上記特許文献１に記載された技術のようにしてサブミラーの位置を検出した場合、焦点検出装置の光学系に対して算出される補正値がばらついてしまうおそれがある。その結果、高い合焦精度を得ることができないおそれがある。
【０００７】
本発明は、焦点検出装置での光学系の状態変化に応じて合焦位置を適切に補正することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る撮像装置は、焦点検出手段と、被写体からの入射光束を前記焦点検出手段に導く光学部材と、を備える撮像装置であって、前記焦点検出手段は、被写体像の光量分布を電気信号に変換する焦点検出センサと、前記入射光束を複数の被写体像として前記焦点検出センサに結像させる結像レンズと、前記光学部材と前記結像レンズとの間に配置され、前記焦点検出センサに結像させる像視野を定める開口を有する視野マスクと、前記焦点検出センサからの出力信号と比較可能な、前記視野マスクの開口に関する初期値を記憶する記憶手段と、所定のタイミングで前記焦点検出センサの出力信号から求められる前記視野マスクの開口に関する値と前記初期値とに基づいて、被写体に対する合焦状態を検出するための補正値を設定する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、焦点検出装置での光学系の状態変化に応じて合焦位置を適切に補正することが可能となることで、高い焦点調節精度を維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態での焦点検出装置の概略構成を説明する図である。
【図３】第１実施形態での被写体と焦点検出センサに結像した被写体像との関係を説明する図である。
【図４】第１実施形態での焦点検出光学系の状態変化に起因する結像位置のずれを説明する図である。
【図５】第１実施形態でのピント調整値補正処理のフローチャートである。
【図６】第２実施形態でのピント調整値補正処理のフローチャートである。
【図７】第３実施形態での焦点検出装置の概略構成を説明する図である。
【図８】第３実施形態での撮影範囲と焦点検出センサに結像した被写体像との関係を説明する図である。
【図９】第３実施形態での焦点検出光学系の状態変化に起因する結像位置のずれを説明する第１の図である。
【図１０】第３実施形態での焦点検出光学系の状態変化に起因する結像位置のずれを説明する第２の図である。
【図１１】第３実施形態での合焦状態を検出する際の補正内容を切り替える処理のフローチャートである。
【図１２】第４実施形態での視野マスク及び多孔絞りの平面図である。
【図１３】第４実施形態での二次結像レンズ及び焦点検出センサの平面図である。
【図１４】第４実施形態での焦点検出センサに結像した被写体像を説明する図である。
【図１５】第４実施形態での焦点検出光学系に状態変化が発生した場合の焦点検出センサからの出力波形を示す図である。
【図１６】第４実施形態での焦点検出センサからの異なる蓄積時間での出力波形を示す図である。
【図１７】第４実施形態での像間隔の検出に適さない撮影条件での焦点検出センサからの出力波形の例を示す図である。
【図１８】第４実施形態での補正値を算出するためのエッジ像を選択する処理のフローチャートである。
【図１９】第４実施形態での各読み出し範囲での出力波形の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す断面図である。撮像装置は、大略的に、撮像装置本体２００と、撮像装置本体２００に設けられた不図示のレンズマウント部（レンズ装着機構）に対して着脱可能な撮影レンズ１００により構成される。
【００１３】
撮像装置本体２００は、電気接点ユニット１０４、メインミラー２０１とサブミラー２０２を有するミラーユニット、ピント板２０３、ペンタダハプリズム２０４、接眼レンズ２０５、焦点検出装置２０７及びフォーカルプレーンシャッタ２０８を備える。また、撮像装置本体２００は、撮像素子２０９、カメラＣＰＵ２１０、記憶部２１１、表示装置２１２、操作検出部２１３及び発音部２１４を備える。撮影レンズ１００は、フォーカスレンズ１０１、レンズ駆動機構１０２、レンズ制御回路１０３及び電気接点ユニット１０４を備える。
【００１４】
撮像装置本体２００のレンズマウント部には、電気接点ユニット１０４（撮像装置本体２００側）が設けられている。同様に、撮影レンズ１００のマウント部にも電気接点ユニット１０４（撮影レンズ１００側）が設けられている。撮影レンズ１００がレンズマウント部に装着されると、カメラＣＰＵ２１０とレンズ制御回路１０３が電気接点ユニット１０４を介して通信を行う。レンズ制御回路１０３は、撮影レンズ１００の焦点距離や開放絞り値等の性能情報、撮影レンズ１００の個体識別情報（レンズＩＤ等）、カメラＣＰＵ２１０から受信した情報を記憶するメモリ（不図示）を有する。レンズ制御回路１０３が保有する性能情報及びレンズＩＤは、撮像装置本体２００への装着時の初期通信においてカメラＣＰＵ２１０に送信され、記憶部２１１に記憶される。
【００１５】
レンズ駆動機構１０２は、フォーカスレンズ１０１を光軸方向（光軸ＯＡと平行な方向）に駆動する。レンズ制御回路１０３は、カメラＣＰＵ２１０からの信号（指令）に従ってレンズ駆動機構１０２を制御し、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動させて、被写体に対する合焦動作（ピント合わせ）を行う。レンズ駆動機構１０２は、駆動源としてアクチュエータを有する。アクチュエータの種類は撮影レンズの種類によって異なるが、例えば、ステッピングモータや振動型アクチュエータ（超音波モータ）等を用いることができる。なお、図１には、撮影レンズ１００内にフォーカスレンズ１０１のみを示しているが、撮影レンズ１００内には変倍レンズや固定レンズ等のその他のレンズが設けられている。
【００１６】
入射光束（被写体からの光）は、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１を介して、撮像装置本体２００に設けられたミラーユニットに導かれる。ミラーユニットは、所謂、クイックリターンミラーユニットである。メインミラー２０１は、光軸ＯＡに対して所定の角度で斜めに撮影光路内に配置されており、中央部がハーフミラーとなっている光学部材である。メインミラー２０１が図１に示す位置（撮影光路内）にあるとき、入射光束の一部はハーフミラー部を透過してサブミラー２０２へ導かれる。サブミラー２０２は、メインミラー２０１の背面側（撮像素子２０９側）に配置された光学部材であり、入射光束を焦点検出装置２０７に導く。メインミラー２０１を透過した入射光束は、サブミラー２０２で反射して焦点検出装置２０７へ導かれる。なお、焦点検出装置２０７の詳細については後述する。
【００１７】
メインミラー２０１が図１に示す位置（撮影光路内）にあるときには、入射光束の一部はハーフミラー部で反射してその上方に配置されたファインダ光学系へ導かれる。メインミラー２０１で反射した入射光束は、撮像素子２０９と光学的に共役な位置に配置されたピント板２０３上に結像する。ピント板２０３で拡散されてピント板２０３を透過した光（被写体像）は、ペンタダハプリズム２０４によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ２０５によって拡大される。ユーザは、不図示のファインダ窓を通して、正立像を観察することができる。
【００１８】
なお、不図示であるが、メインミラー２０１及びサブミラー２０２は、撮像素子２０９に対する露光時には、ピント板２０３側へ向けて図１で時計まわり方向に回動して、撮影光路外へ退避する。その状態では、撮影レンズ１００を通過した入射光束は、フォーカルプレーンシャッタ２０８を通過し、撮像素子２０９に結像する。フォーカルプレーンシャッタ２０８は、機械シャッタであり、撮像素子２０９に入射する光量を制限する。撮像素子２０９は、被写体光学像を光電変換により電気信号に変換する複数の撮像用画素を有する。撮像用画素から出力される電気信号は、公知の技術により、画像データに変換されて、メモリカード等の記憶媒体（不図示）に記憶される。
【００１９】
カメラＣＰＵ２１０は、記憶部２１１に格納されている所定のプログラムを実行して撮像装置を構成する各部の動作を制御することにより、撮像装置全体の統括的制御を行うコントローラである。記憶部２１１は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリ素子で構成されており、撮像装置本体２００の制御に必要な各種の情報を記憶する。各種の情報としては、カメラＣＰＵ２１０が実行するプログラム、各部を動作させるためのパラメータ、撮像装置の個体識別情報（カメラＩＤ等）が挙げられる。また、基準レンズ（撮像装置の製造工場での調整時に用いられる撮影レンズ）を用いて調整された、撮影に関する各種のパラメータの調整値等も、記憶部２１１に格納されている。
【００２０】
表示装置２１２は、例えば、液晶表示装置であり、その表示画面には、被写体像や撮影画像、ユーザが撮像装置に対して設定する項目（メニュー画面）等が表示される。操作検出部２１３は、ユーザが操作部材（不図示）を操作した際に、その操作を信号としてカメラＣＰＵ２１０へ伝達する。操作部材としては、各種選択ボタン、ダイアル、撮影動作を指示する半押しスイッチ（ＳＷ１）と全押しスイッチ（ＳＷ２）の２段スイッチからなるレリーズボタン、表示装置２１２と連動したタッチパネル等がある。発音部２１４は、カメラＣＰＵ２１０による指示に応じて所定の音を発生させる。
【００２１】
図２は、焦点検出装置２０７の概略構成を説明する図である。焦点検出装置２０７は、概ね、入射光束のうち複数の所定の領域を通過する光束から被写体像に関する光量分布を生成し、生成された複数の光量分布の相対的な位置関係を求めることにより撮影レンズ１００の合焦状態を検出する。
【００２２】
サブミラー２０２で反射した入射光束は、撮像素子２０９と光学的に共役な位置にある、撮影レンズ１００の予定結像面である一次結像面２２０に結像する。焦点検出装置２０７は、一次結像面２２０から順に配置された、視野マスク３００、フィールドレンズ３０１、多孔絞り３０２、二次結像レンズ３０３及び焦点検出センサ４００を備える。
【００２３】
視野マスク３００は、焦点検出センサ４００に結像する被写体像の視野範囲を定める部材である。視野マスク３００は薄板状の部品であり、焦点検出センサ４００に結像する像視野を定める機能を有する視野マスク開口３００１を有する。なお、視野マスク３００は、焦点検出装置２０７ではサブミラー２０２とフィールドレンズ３０１の間に配置されているが、これに限らず、サブミラー２０２と一次結像面２２０の間又はフィールドレンズ３０１と多孔絞り３０２の間に配置されていてもよい。但し、後述の通り、焦点検出装置２０７では、二次結像レンズ３０３によって焦点検出センサ４００上に結像した像を焦点検出センサ４００で検出するため、視野マスク３００は一次結像面２２０の近傍に配置することが望ましい。
【００２４】
フィールドレンズ３０１は、多孔絞り３０２の像を撮影レンズ１００の射出瞳近傍に結像させる機能を有する凸レンズである。多孔絞り３０２は、２カ所の多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂが形成された薄板状の部品である。多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂはそれぞれ、フィールドレンズ３０１から入射する被写体像の光を分割する機能を有する。二次結像レンズ３０３は、焦点検出センサ４００に被写体像を結像させる略板状の部品部材であり、焦点検出センサ４００と対向する面には複数の凸レンズ形状部が設けられている。以下、それらの凸レンズ形状部を、二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂと称呼する。二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂはそれぞれ、多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂに対応するように配置されており、撮影レンズ１００によって結像する一次結像面２２０上の被写体像を焦点検出センサ４００上に再結像させる機能を有する。
【００２５】
焦点検出センサ４００は、複数の光電変換素子（画素）がライン状に配置された構造を有し、光電変換素子の表面に結像した被写体像の光量分布を電気信号に変換する機能を有するラインセンサである。焦点検出センサ４００には、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを使用することができる。焦点検出センサ４００での画素の配置形態は、ライン状に限定されず、二次元状の配置として、被写体像を検出する際に必要範囲の画素の光量分布情報を切り出して用いる構成としてもよい。以下の説明では、焦点検出センサ４００において光電変換素子（画素）がライン状に配置された部分を、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂと称呼する。
【００２６】
焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂは、多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂによって被写体像の光束を分割する方向（以下「相関方向」という）と同じ方向に配置される。そして、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂは、焦点検出センサ４００上に結像する視野マスク開口３００１を検出するために、視野マスク開口３００１で像視野が定められた被写体像の結像範囲よりも相関方向において広い範囲に配置されている。なお、焦点検出装置２０７の各部品の配置は、焦点検出装置２０７及び撮像装置本体２００の小型化を目的として、光路中に反射ミラーを挿入して光路に折り返しを設ける構成としてもよい。或いは、同目的のために、レンズ部品を挿入して、各部品の機能を複数部品の組み合わせで達成する構成としてもよい。
【００２７】
多孔絞り開口３０２１Ａを通過した光線は、二次結像凸レンズ３０３１Ａにより焦点検出センサライン４００１Ａの範囲に結像し、多孔絞り開口３０２１Ｂを通過した光線は、二次結像凸レンズ３０３１Ｂにより焦点検出センサライン４００１Ｂの範囲に結像する。焦点検出装置２０７では、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂが検出する電気信号を用いて、公知の二次結像位相差検出による焦点検出方式によるデフォーカス値の算出を行う。
【００２８】
図３は、被写体と、焦点検出センサ４００に結像した被写体像との関係を説明する図である。図３（ａ）は、撮像装置による撮影範囲５００と、撮影範囲５００内に設けられた焦点検出範囲５０１１を説明する図である。焦点検出範囲５０１１は、撮影範囲５００における焦点検出対象となる範囲であり、視野マスク開口３００１で定められる。焦点検出センサ４００には、焦点検出範囲５０１１内の被写体像（光学像）が結像する。
【００２９】
図３（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、焦点検出センサ４００上に結像した被写体像の例を示す図である。視野マスク開口３００１で規定された焦点検出範囲５０１１の被写体像は、多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂと二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂによって、結像領域５０１１Ａ，５０１１Ｂに２つの像として投影される。
【００３０】
ここで、焦点検出センサ４００上へ被写体像の着弾位置（投影位置）は、被写体像のデフォーカス状態に応じて変動することが知られている。図３（ｂ）が、主被写体である人物に合焦している（ピントが合っている）状態を示しているとする。その場合、主被写体の人物の像間隔が図３（ｃ）で図３（ｂ）よりも広がっていることから、図３（ｃ）の状態は被写体の人物よりも後ろ側の背景にピントが合っている状態を示している。
【００３１】
焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂの出力に基づいて被写体像の像間隔を算出する手法は公知であり、その演算方法を、以下の説明では「相関演算」と呼称する。また、ピントが合っている（デフォーカス量がゼロ（０）である）状態を「基準状態」と称呼する。基準状態での被写体像の像間隔の初期値は、予め撮像装置の製造工場等で記憶部２１１に記憶されている。
【００３２】
所定のタイミングで実行した相関演算により得られた被写体像の像間隔をその時点で記憶部２１１に記憶されている基準状態での被写体像の像間隔と比較することで、被写体像の着弾位置の変動量に基づいてデフォーカス量を算出する手法が知られている。よって、得られたデフォーカス量がゼロとなるようにフォーカスレンズ１０１を駆動させることにより、被写体に対する合焦動作（ピント合わせ）が完了する。
【００３３】
このようにして、被写体像の像間隔からデフォーカス量を算出する方法が知られている一方で、焦点検出センサ４００への被写体像の着弾位置は、焦点検出装置２０７内の焦点検出光学系の状態変化によって変動することがある。焦点検出光学系の状態変化の例としては、二次結像レンズ３０３の吸湿、温度変化に伴う収縮や膨張、屈折率の変化等が挙げられる。また、焦点検出センサ４００への被写体像の着弾位置は、各種部品を固定する接着剤の状態変化による部品位置の変化等によっても変動することがある。
【００３４】
そこで、本実施形態では、焦点検出装置２０７内の焦点検出光学系の変化による被写体像の着弾位置のずれをデフォーカスによる像位置のずれと区別するために、視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置に着目する。具体的には、視野マスク開口３００１は、焦点検出光学系の状態変化を検出するためのエッジ部材としての機能を兼ねる。そこで、焦点検出光学系の状態変化に起因する被写体像の着弾位置のずれを、視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置のずれによって検出する。検出された視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置の変動に基づき、焦点検出光学系の状態変化に応じて像間隔が変動した量を補正値として算出して保持し、補正値を用いて従前の基準状態での像間隔を補正する。これにより、高精度な焦点検出が可能となる。
【００３５】
図４は、焦点検出光学系の状態変化に起因する結像位置のずれを説明する図である。図４（ａ）は、ピント調整時（工場出荷時）から現在まで焦点検出光学系に状態変化が生じていない場合の視野マスク開口３００１の開口エッジと被写体像の焦点検出センサ４００への結像状態を表す図である。図４（ｂ）は、焦点検出光学系の状態がピント調整時から変化した場合の視野マスク開口３００１の開口エッジと被写体像の焦点検出センサ４００への結像状態を表す図である。以下、図４（ａ）に対応する焦点検出光学系の状態を「状態Ａ」と称呼し、図４（ｂ）に対応する焦点検出光学系の状態を「状態Ｂ」と称呼する。なお、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂは、紙面縦方向である相関方向において、視野マスク開口３００１のエッジを検出するための充分な長さを有する。
【００３６】
視野マスク開口３００１のエッジは、視野マスク３００の機械部品としての形状によって定まり、被写体とは無関係なため、どのような被写体が撮影範囲５００内にあったとしても所定の形状で焦点検出センサ４００上に結像する。像エッジ５０２１Ａ，５０３１Ａは、視野マスク開口３００１を透過して焦点検出センサ４００上に結像した一方の光学像のエッジである。像エッジ５０２１Ｂ，５０３１Ｂは、視野マスク開口３００１を透過して焦点検出センサ４００上に結像した他方の光学像のエッジである。像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂは、視野マスク開口３００１における同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。像エッジ５０３１Ａ，５０３１Ｂは、視野マスク開口３００１における別の同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。
【００３７】
視野マスク３００は撮像装置本体２００の駆動によって動く部品ではないため、撮像装置を駆動した際の各種部品の停止位置等が原因で焦点検出センサ４００への視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置がばらつくことはない。よって、像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ，５０３１Ａ，５０３１Ｂの検出と補正値の算出は、安定して実行することができる。
【００３８】
図４（ｂ）の状態Ｂでは、図４（ａ）の状態Ａよりも、像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ間の間隔である開口エッジ像間隔５０２１Ｄ及び像エッジ５０３１Ａ，５０３１Ｂ間の間隔である開口エッジ像間隔５０３１Ｄが同じ値だけ大きくなっている。すなわち、状態Ｂでは、視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置が焦点検出光学系の状態変化によって変動している。このような焦点検出光学系の状態変化に起因する開口エッジ像間隔を基準状態の開口エッジ像間隔と比較することにより、視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置の変動量を算出し、算出した変動量を用いて被写体像の相関演算結果を補正する。補正は、現在の開口エッジ像間隔が基準状態の開口エッジ像間隔から変動している分だけ、被写体像の像間隔をキャンセルすることにより行われる。こうしてキャンセルされた被写体の像間隔を用いてデフォーカス量を算出する。
【００３９】
焦点検出光学系の状態変化に起因する開口エッジ像間隔５０２１Ｄ，５０３１Ｄの変動を算出する具体的な手法としては、以下の方法がある。撮像装置の製造工場等で、視野マスク開口３００１のエッジ像の焦点検出センサ４００への着弾位置を焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂにより検出する。視野マスク開口３００１に関する初期値として、ピント調整時の開口エッジ像間隔、つまり、状態Ａでの開口エッジ像間隔５０２１Ｄ，５０３１Ｄを記憶部２１１に記憶する。開口エッジ像間隔５０２１Ｄ，５０３１Ｄは、入射光束のうち複数の所定領域を通過する光束を用いて、各光束から視野マスク開口３００１のエッジに関する光量分布を求め、それら複数の光量分布の相対的な位置関係を求めることにより検出することができる。
【００４０】
基準状態での開口エッジ像間隔と補正値算出時の視野マスク開口３００１の開口エッジ像間隔とを比較して、焦点検出光学系の変化に起因する開口エッジ像間隔の変動量を算出する。補正値算出時の開口エッジ像間隔は、補正値算出時に焦点検出光学系が状態Ｂとなっていたとすれば、図４（ｂ）に示す開口エッジ像間隔５０２１Ｄ，５０３１Ｄとなる。つまり、状態Ａと状態Ｂにおける開口エッジ像間隔５０２１Ｄ又は開口エッジ像間隔５０３１Ｄを比較することで、焦点検出光学系の変化による開口エッジ像間隔の変動を算出する。この手法には、被写体像の焦点検出と同様に行うことができ、記憶部２１１に記憶する初期値も開口エッジ像間隔となるため、データ容量を比較的小さく抑えることができる利点がある。
【００４１】
別の例として、予め製造工場等で所定の均一輝度面を被写体として、入射光束を焦点検出センサ４００に投影（結像）させる。そして、焦点検出センサ４００の出力信号と比較可能な初期値として、視野マスク開口３００１のエッジの光量分布に対する焦点検出センサ４００の出力信号（光量分布波形）を記憶部２１１に記憶する。このときの焦点検出センサ４００の出力信号は、入射光束のうち複数の所定領域を通過する各光束によって形成される視野マスク開口３００１のエッジに関する光量分布である。例えば、記憶部２１１に記憶される出力信号は、図４（ａ）に示す像エッジ５０２１Ａの近傍の焦点検出センサライン４００１Ａの出力信号と、像エッジ５０２１Ｂの近傍の焦点検出センサライン４００１Ｂの出力信号である。或いは、像エッジ５０３１Ａ近傍の焦点検出センサライン４００１Ａの出力信号と、像エッジ５０３１Ｂの近傍の焦点検出センサライン４００１Ｂの出力信号である。
【００４２】
その上で、記憶部２１１に記憶した信号出力（波形）と対応する焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂの出力信号を相関演算することで、焦点検出光学系の状態変化による開口エッジ像間隔の変動を算出する。例えば、補正値算出時に焦点検出光学系が状態Ｂになっていた場合、像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ，５０３１Ａ，５０３１Ｂのそれぞれについて、状態Ａと状態Ｂにおけるエッジ像の出力信号で相関演算を行う。この手法には、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂのいずれか一方のみで、開口エッジ像間隔の変動を算出することができるため、不適となる被写体が少なく、よって、補正を行い易いという利点がある。また、焦点検出範囲５０１１と多孔絞り３０２の開口を多数有し、焦点検出センサ４００上に視野マスク３００の開口像が密集している場合でも適切に像間隔の変動を検出できるというメリットがある。上述した各手法により、焦点検出装置２０７の内部（焦点検出光学系）に起因して光路長が変化しても、高精度な焦点調節機能を維持することができる。
【００４３】
図５は、焦点検出装置２０７でのピント調整値補正処理を説明するフローチャートである。図５にＳ番号で示す各処理（ステップ）は、カメラＣＰＵ２１０が記憶部２１１に記憶されている所定のプログラムを実行して、撮像装置本体２００の各部の動作を制御することにより実現される。ここでは、ユーザが所定の操作部材（例えば、メニュー画面）を操作して、ピント調整値補正処理の実行をカメラＣＰＵ２１０へ指示したことをトリガとして、ピント調整値補正処理が開始されるものとする。また、事前に、視野マスク開口３００１に関する初期値が記憶部２１１に記憶されている。初期値は、上述した、製造工場等でのピント調整時の開口エッジ像間隔でもよいし、均一輝度面を被写体としたときの開口エッジの光量分布波形（焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂの出力信号）であってもよい。
【００４４】
Ｓ６０１ではカメラＣＰＵ２１０は、ユーザに対して、適切な被写体を撮影範囲（画角）内に入れるように撮像装置を操作するよう、表示装置２１２にメッセージを表示する等することにより指示する。なお、適切な被写体とは、視野マスク開口３００１のエッジの波形を検出したときに、検出誤差が生じ難い被写体を指す。例えば、入射光束が入らないように制限された焦点検出範囲５０１１の外側で適切な出力が得られ、且つ、視野マスク開口３００１のエッジ像の相関演算の過程で被写体像間隔が算出されないように、一定の輝度を持った均一な面が理想である。このとき、被写体像間隔が算出されないようにするために、撮影レンズ１００を外して、被写体像が一次結像面２２０に結像しない状態で被写体を観察するようにしてもよい。
【００４５】
Ｓ６０２ではカメラＣＰＵ２１０は、ユーザによる補正開始と補正中止のどちらの指示を受け付けたかを判定する。ユーザによる補正開始／補正中止の指示は、例えば、所定の操作部材の操作（例えば、ボタン操作）により行うことができる。カメラＣＰＵ２１０は、補正開始の指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、処理をＳ６０３へ進め、補正中止の指示を受け付けたと判定した場合（Ｓ６０２でＮＯ）、本処理を終了させる。
【００４６】
Ｓ６０３ではカメラＣＰＵ２１０は、視野マスク開口３００１のエッジの結像位置に相当する像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂと像エッジ５０３１Ａ，５０３１Ｂの信号波形を取得する。信号波形の取得は、開口エッジ像の相関演算の過程において被写体像間隔が算出されないよう、焦点検出範囲５０１１内の所定の領域の信号が飽和して出力が一定値となるように、焦点検出センサ４００の蓄積時間を制御して行ってもよい。また、信号波形を取得するエッジは、焦点検出装置２０７の仕様に応じて変更することができる。例えば、焦点検出装置２０７が、図３の紙面縦方向（上下方向）だけでなく、紙面横方向（左右方向）についても相関演算を行う構成となっている場合には、紙面縦方向に加えて紙面横方向でもエッジを検出するようにしてもよい。
【００４７】
ところで、図３（ａ）のように焦点検出範囲５０１１が撮影範囲５００内の中央領域のみではなく、例えば、別の焦点検出範囲が中央領域の左右に配置される焦点検出装置を備える撮像装置の場合には、焦点検出範囲毎にエッジを検出するようにしてもよい。そのような構成については、第３実施形態として後述する。
【００４８】
Ｓ６０４ではカメラＣＰＵ２１０は、Ｓ６０３で取得した波形信号が補正値の算出に適した波形信号であるかを検査することにより、その信号波形の信頼性を評価して信頼性評価値を算出する。例えば、以下の第１乃至第３の条件のそれぞれに当て嵌まる場合には、信頼性評価値が高くなるように各種パラメータを定める。第１の条件は、焦点検出範囲５０１１の外側で出力が低いということである。第２の条件は、焦点検出範囲５０１１（範囲内）での出力が高いということである。第３の条件は、焦点検出範囲５０１１でのコントラストが低く、開口エッジ像による相関演算が可能なことが期待されることである。なお、これら３つの条件は一例であって、他の条件であってもよいし、他の条件を更に加えてもよい。
【００４９】
Ｓ６０５ではカメラＣＰＵ２１０は、Ｓ６０４で算出した信頼性評価値に基づいて、補正に使用するエッジを判定する。Ｓ６０５では、信頼性評価値の最も大きいエッジを使用することにしてもよいし、所定の閾値以上の信頼性評価値を持つエッジが複数ある場合にはそれら複数のエッジを使用するようにしてもよい。
【００５０】
Ｓ６０６ではカメラＣＰＵ２１０は、補正に使用可能なエッジがあるか否かを判定する。カメラＣＰＵ２１０は、補正に使用可能なエッジが１つ以上あると判定した場合（Ｓ６０６でＹＥＳ）、処理をＳ６０７へ進め、補正に使用可能なエッジがないと判定した場合（Ｓ６０６でＮＯ）、処理をＳ６０９へ進める。
【００５１】
Ｓ６０７ではカメラＣＰＵ２１０は、補正値を算出する。その際、Ｓ６０６において補正に使用可能と判定されたエッジが複数ある場合には、複数のエッジから算出した平均値を補正値として算出する。但し、これに限られず、信頼性評価値の最も大きいエッジに基づいて補正値を算出するようにしてもよいし、信頼性評価値に応じて重み付けをした補正値を算出するようにしてもよい。
【００５２】
Ｓ６０８ではカメラＣＰＵ２１０は、算出した補正値を記憶部２１１に記憶させる。Ｓ６０７，Ｓ６０８は、初期値とピント調整値補正処理時のタイミングにおける焦点検出センサ４００の出力信号とに基づいて、合焦状態を検出する際に用いる補正値を設定する処理である。カメラＣＰＵ２１０は、これ以後の実際の撮影時には、焦点検出光学系の状態変化による被写体像の着弾位置の変動を記憶部２１１に記憶した補正値を用いてキャンセルする。これにより、工場出荷時の状態からピント位置にずれが生じた場合であっても、適切な補正を行って高精度な焦点調節を行うことが可能となる。
【００５３】
Ｓ６０６の判定結果がＮＯとなった場合の次の処理であるＳ６０９ではカメラＣＰＵ２１０は、被写体が不適であることを表示装置２１２に表示する等してユーザに通知する。Ｓ６１０ではカメラＣＰＵ２１０は、ピント調整値補正処理を継続する（再実行する）指示を受けたか否かを判定する。例えば、カメラＣＰＵ２１０は、ピント調整値補正処理を継続するか終了するかをユーザに選択させるための画面を表示装置２１２に表示させる。カメラＣＰＵ２１０は、ピント調整値補正処理の継続が指示されたと判定した場合（Ｓ６１０でＹＥＳ）、処理をＳ６０１へ戻し、ピント調整値補正処理の終了が指示されたと判定した場合、本処理を終了させる。
【００５４】
以上の説明の通り、第１実施形態では、焦点検出光学系の状態変化による被写体像の着弾位置のずれを、視野マスク開口３００１のエッジ像の着弾位置のずれを利用して検出する。そして、焦点検出光学系の状態変化によって基準状態での像間隔が変動する量を算出して補正値として持つ。実際の撮影時に、補正値を用いて被写体に対する合焦位置を補正することにより、高精度な焦点検出が可能となる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ユーザが所望したタイミングでピント調整値補正処理を実行し、算出した補正値を記憶部２１１に記憶させた。これに対して第２実施形態では、ピント調整値補正処理を行うタイミングを、焦点検出装置２０７が撮影時に合焦状態を検出するタイミングとする。つまり、通常のカメラ動作（撮影動作）としての焦点調節が実行される前にピント調整値補正処理を行い、算出した補正値を記憶部２１１に記憶して、撮影に適用する。なお、第２実施形態では、第１実施形態とはカメラＣＰＵ２１０による制御のみが異なり、撮像装置の全体的な構成は第１実施形態と同じである。以下、第１実施形態と重複する説明を省略して、第１実施形態との相違点を中心に説明を行う。
【００５６】
図６は、第２実施形態に係るピント調整値補正処理のフローチャートである。図６にＳ番号で示す各処理（ステップ）は、カメラＣＰＵ２１０が記憶部２１１に記憶されている所定のプログラムを実行して、撮像装置本体２００の各部の動作を制御することにより実現される。なお、図６のフローチャートでは、図５のフローチャートでの処理（ステップ）と同じ処理については、同じＳ番号を付しており、重複する説明を省略する。また、第１実施形態と同様に、視野マスク開口３００１に関する初期値は、予め撮像装置の製造工場等で記憶部２１１に記憶されているものとする。初期値の例は、第１実施形態に準じ、ピント調整時の視野マスク開口３００１のエッジ像間隔又は開口エッジの光量分布に対する焦点検出センサ４００の出力信号（光量分布波形）である。
【００５７】
Ｓ７０１ではカメラＣＰＵ２１０は、操作部材の１つであるレリーズボタンが半押しされて半押しスイッチ（ＳＷ１）がオンしたか否かを判定する。カメラＣＰＵ２１０は、半押しスイッチがオンしたと判定した場合（Ｓ７０１でＹＥＳ）、処理をＳ６０３へ進め、半押しスイッチがオフのままであると判定した場合（Ｓ７０１でＮＯ）、Ｓ７０１の処理を繰り返す。つまり、カメラＣＰＵ２１０は、半押しスイッチがオンするまで待機し、半押しスイッチがオンすると、被写体に対する焦点調節動作の開始前にピント調整値補正処理が開始される。
【００５８】
Ｓ６０３〜Ｓ６０８の処理は、図５のＳ６０３〜Ｓ６０８の処理と同じであるため、説明を省略する。なお、カメラＣＰＵ２１０は、Ｓ６０６の判定において使用可能なエッジがないと判定した場合（Ｓ６０６でＮＯ）、第１実施形態ではピント調整値補正処理を再実行するか否かをユーザに選択させる構成となっていた。これに対して、第２実施形態では、Ｓ６０６の判定が‘ＮＯ’となる場合には、被写体の撮影動作へ移行する必要があるため、本処理を終了させる。カメラＣＰＵ２１０は、ピント調整値補正処理が終了すると、通常の焦点調節処理を行う。
【００５９】
以上の説明の通り、第２実施形態では、ピント調整値を補正するタイミングを通常の撮影時における焦点調節動作のタイミングとし、通常の撮影動作の１つとしての焦点調節前に、補正値を算出、記憶して、実際の撮影時の被写体に対する合焦に適用する。これにより、ユーザは、焦点検出光学系の状態変化を意識する必要なく、常に被写体に対する高精度な合焦結果を得ることができる。
【００６０】
＜第３実施形態＞
第１及び第２実施形態では、撮影範囲内に１つの焦点検出範囲が設定された焦点検出装置を取り上げたが、第３実施形態では、撮影範囲内に３つの焦点検出範囲が設定された焦点検出装置を取り上げる。第３実施形態に係る撮像装置の概略構成は、焦点検出装置の構成を除いて第１実施形態に係る撮像装置と同じであるため、共通する説明を省略する。なお、以下の説明では、本実施形態での焦点検出装置の構成要素のうち、図２を参照して説明した焦点検出装置２０７の構成要素と同等の機能を有するものについては同じ符号を付して説明を行うと共に、既に説明した内容についてのここでの説明を省略する。また、カメラＣＰＵ２１０は、焦点検出装置の構成に応じた制御を行う。
【００６１】
図７は、焦点検出装置２０７の概略構成を説明する図である。焦点検出装置２０７は、一次結像面２２０から順に配置された、視野マスク３００、フィールドレンズ３０１、多孔絞り３０２、二次結像レンズ３０３及び焦点検出センサ４００を備える。
【００６２】
視野マスク３００には、複数（ここでは３つ）の視野マスク開口３００１，３００２，３００３が形成されている。視野マスク開口３００１〜３００３はそれぞれ、焦点検出センサ４００に結像する像視野を定める機能を有する。フィールドレンズ３０１は、視野マスク開口３００１〜３００３のそれぞれに対応する３つの凸レンズ３０１１，３０１２，３０１３を有する。凸レンズ３０１１〜３０１３はそれぞれ、多孔絞り３０２の像を撮影レンズ１００の射出瞳近傍に結像させる機能をもつ。
【００６３】
多孔絞り３０２には、多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂ、多孔絞り開口３０２２Ａ，３０２２Ｂ及び多孔絞り開口３０２３Ａ，３０２３Ｂの３組の開口が設けられている。多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂは、凸レンズ３０１１から入射する被写体像の光束を分割する機能を持つ。同様に、多孔絞り開口３０２２Ａ，３０２２Ｂは凸レンズ３０１２から入射する被写体像の光束を分割する機能を持ち、多孔絞り開口３０２３Ａ，３０２３Ｂは凸レンズ３０１３から入射する被写体像の光束を分割する機能を持つ。
【００６４】
二次結像レンズ３０３の焦点検出センサ４００と対向する面には、複数組（ここでは３組）の凸レンズ形状部を備が設けられており、各組は２つの凸レンズを有する。以下の説明では二次結像レンズ３０３の３組の凸レンズ形状部を、二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂ、二次結像凸レンズ３０３２Ａ，３０３２Ｂ及び二次結像凸レンズ３０３３Ａ、３０３３Ｂとする。二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂは、多孔絞り開口３０２１Ａ，３０２１Ｂに対応するように配置されている。同様に、二次結像凸レンズ３０３２Ａ，３０３２Ｂは、多孔絞り開口３０２２Ａ，３０２２Ｂに対応するように配置され、二次結像凸レンズ３０３３Ａ，３０３３Ｂは、多孔絞り開口３０２３Ａ，３０２３Ｂに対応するように配置されている。
【００６５】
焦点検出センサ４００の画素群は、第３実施形態では二次元センサアレイとして配置されており、必要範囲の光量分布情報を切り出して用いる。具体的には、焦点検出センサ４００は、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００１Ｂ、焦点検出センサライン４００２Ａ，４００２Ｂ及び焦点検出センサライン４００３Ａ，４００３Ｂの３組のセンサラインを備える。各焦点検出センサラインは、例えば、相関方向と直交する方向（以下「相関直交方向」という）に１０画素、相関方向に１００画素をライン状に切り出し、相関直交方向に光量加算した信号を出力する。各焦点検出センサラインは、多孔絞り３０２によって被写体像の光束を分割する方向（相関方向）と同じ方向に配置される。視野マスク開口３００１等のエッジを検出するため、各焦点検出センサラインは、視野マスク３００の開口像に対して相関方向に広い範囲に配置されている。
【００６６】
なお、焦点検出センサ４００の製造上の誤差により、二次結像レンズ３０３によって定められる相関方向と各焦点検出センサラインの方向との間には微少な角度のずれが生じることがある。このような角度ずれを補正する、つまり、二次結像レンズ３０３によって定められる相関方向と各焦点検出センサラインの方向を一致させるために、各焦点検出センサラインから得られる光量に対して、相関直交方向への重心移動量を演算する。この演算のための係数は、撮像装置の製造工程で測定されて記憶部２１１に記憶されている。
【００６７】
以上の構成により、多孔絞り開口３０２１Ａを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３１Ａによって焦点検出センサライン４００１Ａの範囲に結像する。また、多孔絞り開口３０２１Ｂを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３１Ｂによって焦点検出センサライン４００１Ｂの範囲に結像する。同様に、多孔絞り開口３０２２Ａ，３０２２Ｂを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３２Ａ，３０３２Ｂによって焦点検出センサライン４００２Ａ，４００２Ｂの範囲に結像する。また、多孔絞り開口３０２３Ａ，３０２３Ｂを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３３Ａ，３０３３Ｂによって焦点検出センサライン４００３Ａ，４００３Ｂの範囲に結像する。焦点検出装置２０７は、各焦点検出センサラインから出力される電気信号を用いて、公知の二次結像位相差検出による焦点検出方式により、デフォーカス値の算出を行う。
【００６８】
図８は、撮像装置による撮影範囲５００と、撮影範囲５００内に設けられた焦点検出範囲５０１１，５０１２，５０１３を説明する図である。焦点検出範囲５０１１〜５０１３はそれぞれ、撮影範囲５００において焦点検出の対象となる範囲であって、視野マスク開口３００１〜３００３により定められる。焦点検出センサ４００には、焦点検出範囲５０１１〜５０１３に示される光学像が結像する。なお、焦点検出範囲５０１１〜５０１３への被写体像の結像の態様、焦点検出装置２０７における焦点検出光学系の状態変化による結像位置のずれの態様は、第１実施形態で図３（ｂ），（ｃ）及び図４を参照して行った説明に準ずるため、ここでの説明を省略する。
【００６９】
次に、焦点検出装置２０７における焦点検出光学系の状態変化について説明する。図９（ａ）は、焦点検出装置２０７において二次結像レンズ３０３が膨張した場合の焦点検出センサ４００に結像する光学像を説明する図である。図９（ｂ）は、焦点検出装置２０７において二次結像レンズ３０３が膨張したときの各焦点検出センサラインからの出力信号（波形）を示す図である。
【００７０】
図９（ａ）に示される結像領域５０１１Ａ，５０１１Ｂ、像エッジ５０２１Ａ，５０３１Ａ及び像エッジ５０２１Ｂ，５０３１Ｂについては、図４を参照して説明済みであるため、ここでの説明を省略する。なお、結像領域５０１１Ａ，５０１１Ｂの位置は、破線で示される初期状態での位置である。
【００７１】
焦点検出範囲５０１２の像は、多孔絞り開口３０２２Ａ，３０２２Ｂと二次結像凸レンズ３０３２Ａ，３０３２Ｂによって、焦点検出センサ４００に２つの像として投影される。なお、初期状態での結像領域５０１２Ａ，５０１２Ｂの位置が、図９（ａ）において破線で示されている。像エッジ５０２２Ａ，５０３２Ａは、視野マスク開口３００２を透過して焦点検出センサ４００上に結像した一方の光学像のエッジである。像エッジ５０２２Ｂ，５０３２Ｂは、視野マスク開口３００２を透過して焦点検出センサ４００上に結像した他方の光学像のエッジである。像エッジ５０２２Ａ，５０２２Ｂは、視野マスク開口３００２における同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。像エッジ５０３２Ａ，５０３２Ｂは、視野マスク開口３００２における別の同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。
【００７２】
同様に、焦点検出範囲５０１３の像は、多孔絞り開口３０２３Ａ，３０２３Ｂと二次結像凸レンズ３０３３Ａ，３０３３Ｂによって、焦点検出センサ４００に２つの像として投影される。なお、初期状態での結像領域５０１３Ａ，５０１３Ｂの位置が、図９（ａ）において破線で示されている。像エッジ５０２３Ａ，５０３３Ａは、視野マスク開口３００３を透過して焦点検出センサ４００上に結像した一方の光学像のエッジである。像エッジ５０２３Ｂ，５０３３Ｂは、視野マスク開口３００３を透過して焦点検出センサ４００上に結像した他方の光学像のエッジである。像エッジ５０２３Ａ，５０２３Ｂは、視野マスク開口３００３における同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。像エッジ５０３３Ａ，５０３３Ｂは、視野マスク開口３００３における別の同一箇所の開口エッジが多孔絞り３０２によって分割された像のエッジである。
【００７３】
図９に実線で示ように、二次結像レンズ３０３が膨張した場合、焦点検出センサライン４００１Ａに対する像エッジ５０２１Ａと焦点検出センサライン４００１Ｂに対する像エッジ５０３１Ｂは逆向きに移動する。これにより、視野マスク開口３００１の開口エッジ像間隔は、破線で示す初期状態の開口エッジ像間隔よりも広くなっている。なお、初期状態とは、撮像装置本体２００の製造時における焦点検出装置２０７のピント調整時等の二次結像レンズ３０３に膨張が生じていない状態を指す。
【００７４】
一般的に、二次結像レンズ３０３の膨張は吸湿による線膨張であるため、二次結像レンズ３０３は全体が一様に膨張する。よって、視野マスク開口３００１〜３００３のそれぞれの開口エッジ像間隔の変化量は、二次結像レンズ３０３の２つの凸レンズの頂点位置間隔にほぼ比例する。ここで、二次結像凸レンズ３０３１Ａ，３０３１Ｂの間隔、二次結像凸レンズ３０３２Ａ，３０３２Ｂの間隔及び二次結像凸レンズ３０３３Ａ，３０３３Ｂの間隔はそれぞれ略同一である。そのため、視野マスク開口３００１〜３００３のそれぞれの像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ，５０２２Ａ，５０２２Ｂ，５０２３Ａ，５０２３Ｂの位置の変化量は略同一である。
【００７５】
像エッジ５０２１Ａ，５０３１Ａは同じ向きに同じ量だけ移動し、像エッジ５０２１Ｂ，５０３１Ｂは同じ向きに同じ量だけ移動するが、像エッジ５０２１Ａと像エッジ５０２１Ｂとは逆向きに同じ量だけ移動する。よって、像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ間の開口エッジ像間隔５０２１Ｄ（図４参照）の変化量は、像エッジ５０２１Ａの位置の変化量の２倍になる。同様に、像エッジ５０２２Ａ，５０２２Ｂ間の間隔である開口エッジ像間隔の変化量は、像エッジ５０２２Ａの位置の変化量の２倍になる。また、同様に、像エッジ５０２３Ａ，５０２３Ｂ間の開口エッジ像間隔の変化量は、像エッジ５０２３Ａの位置の変化量の２倍になる。
【００７６】
図９に示す状態では、像エッジ５０２１Ａは初期位置から移動しており、その移動量の２倍だけ開口エッジ像間隔５０２１Ｄが変化している。このとき、結像領域５０１１Ａ，５０１１Ｂが近接しているために、像エッジ５０２１Ａ，５０２１Ｂ間の間隔を直接算出することができないことがある。これに対して、像エッジ５０２１Ａの初期状態からの変化量を算出して２倍とすることで、開口エッジ像間隔の変化量を精度よく検出することができる。
【００７７】
なお、視野マスク開口３００１〜３００３のエッジ像の着弾位置は、焦点検出センサ４００の膨張、二次結像レンズ３０３と焦点検出センサ４００との間の距離拡大が生じた場合にも、二次結像レンズ３０３が膨張した場合と同様に変化する。また、二次結像レンズ３０３が収縮した場合には、像のエッジ位置は二次結像レンズ３０３が膨張した場合とは逆の向きに変化する。
【００７８】
図１０は、焦点検出装置２０７において焦点検出センサ４００が二次結像レンズ３０３に対して回転した場合に焦点検出センサ４００に結像する光学像を説明する図である。図１０（ｂ）は、焦点検出装置２０７において焦点検出センサ４００が二次結像レンズ３０３に対して回転した場合の各焦点検出センサラインからの出力信号（波形）を示す図である。
【００７９】
図１０（ａ）に破線で示す初期状態は、図９（ａ）に破線で示した初期状態と同じである。焦点検出センサ４００の回転によって、焦点検出センサライン４００１Ａに対する像エッジ５０２１Ａと焦点検出センサライン４００１Ｂに対する像エッジ５０３１Ｂは共に同じ向きに同じ量だけ移動しているとみなすことができる。これは、図１０（ａ）では、焦点検出センサ４００を大きく回転させた状態を示しているが、実際に焦点検出センサ４００に発生し得る回転角度は１°未満と考えられるからである。よって、実線で示す焦点検出センサ４００の回転時での視野マスク開口３００１のエッジ像間隔は、破線で示す初期状態の視野マスク開口３００１のエッジ像間隔と略等しいと見なすことができる。
【００８０】
焦点検出センサ４００全体を剛体として、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａは略同一角度回転する。そのため、像エッジ５０２１Ａの変化後の位置から像エッジ５０２２Ａの変化後の位置までの差分と、像エッジ５０２１Ａの変化後の位置から像エッジ５０２３Ａの変化後の位置までの差分は略同一となる。よって、像エッジ５０２２Ａ，Ａ５０２１Ａ，５０２３Ａの位置変化は、相対的に略線形に変化していると言える。
【００８１】
ここで、像エッジ５０２１Ａの焦点検出センサ４００の回転時での位置は初期状態での位置から移動しているが、開口エッジ像間隔５０２１Ｄは変化していないため、像間隔の補正は不要である。一方、相関方向に対してずれた角度に各焦点検出センサラインが配置されることによる測距誤差が生じる。例えば、焦点検出センサライン４００１Ａ，４００３Ａ間の間隔を‘ＬＸ’とすると、像エッジ５０２３Ａと像エッジ５０２１Ａの位置の差分をＬＸで除算することにより、初期状態からの角度の変化量である回転量φを検出することができる。なお、ＬＸの値は、設計固定値として記憶部２１１に格納されているものとする。
【００８２】
視野マスク開口３００１〜３００３について、初期状態からの像のエッジ位置の変化を検出し、エッジ位置の変化の相対関係に基づいて、被写体に対する合焦状態を検出する際の補正内容を切り替えることによって被写体に対する合焦位置を補正する。補正内容の切り替えとは、像のエッジ位置の変化が図９に示したものか図１０に示したものかに応じて切り替えることを指す。視野マスク開口３００１〜３００３の各像のエッジ位置の変化は、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示す、像エッジの光量分布に対する焦点検出センサ４００からの出力信号（波形）を用いて検出することができる。図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に破線で示す波形は、撮像装置本体２００の工場出荷時に所定の均一輝度面を被写体とすることにより得られ、記憶部２１１に記憶されている。カメラＣＰＵ２１０は、記憶部２１１に記憶されたこれらの波形と、対応する各焦点検出センサラインからの出力信号との相関演算を行うことで、視野マスク開口３００１〜３００３の各像エッジの初期状態からの位置変化を検出する。
【００８３】
図１１は、合焦状態を検出する際の補正内容を初期状態からの像のエッジ位置の変化に基づいて切り替える処理のフローチャートである。図１１にＳ番号で示す各処理（ステップ）は、カメラＣＰＵ２１０が記憶部２１１に記憶されている所定のプログラムを実行して、撮像装置本体２００の各部の動作を制御することにより実現される。なお、図１１のフローチャートでは、図５のフローチャートでの処理（ステップ）と同じ処理については、同じＳ番号を付しており、以下では重複する説明を省略する。
【００８４】
本処理は、撮像装置本体２００の表示装置２１２に表示されたメニュー画面から補正内容を切り替える処理の実行を指示したタイミングで開始されるものとする。Ｓ６０１〜Ｓ６０５の処理は、図５を参照して説明したＳ６０１〜Ｓ６０５の処理と同等であるため、説明を省略する。但し、Ｓ６０３では、３つの視野マスク開口３００１〜３００３のそれぞれに対応する像エッジ５０２１Ａ、５０２２Ａ，５０２３Ａの信号波形を取得する。よって、Ｓ６０４での信頼性評価及びＳ６０５での使用エッジの判定は、像エッジ５０２１Ａ、５０２２Ａ，５０２３Ａの信号波形のそれぞれについて行われる。
【００８５】
Ｓ８０１ではカメラＣＰＵ２１０は、全ての像エッジが使用可能か否かを判定する。カメラＣＰＵ２１０は、補正に使用することができないエッジが１つでもあると判定した場合（Ｓ８０１でＮＯ）、処理をＳ６０９へ進める。Ｓ６０９，６１０の処理は、図５を参照して説明したＳ６０９，Ｓ６１０の処理と同じであるため、説明を省略する。一方、カメラＣＰＵ２１０は、全ての像エッジが使用可能であると判定した場合（Ｓ８０１でＹＥＳ）、処理をＳ８０２へ進める。
【００８６】
Ｓ８０２ではカメラＣＰＵ２１０は、視野マスク開口３００１〜３００３のそれぞれについて、像エッジの初期状態からの位置変化を検出する。具体的には、カメラＣＰＵ２１０は、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａのそれぞれについて、得られた光量分布波形（出力信号）と記憶部２１１に記憶された初期状態での光量分布波形との間で相関演算を行う。
【００８７】
Ｓ８０３ではカメラＣＰＵ２１０は、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化の相対関係が略同一か否かを判定する。つまり、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化の相対関係が、図９に示した位置変化に該当するものか否かを判定する。像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化の相対関係が５μｍ以下である場合には、これらの相対関係は略同一とであると判定するものとする。カメラＣＰＵ２１０は、各像のエッジ位置の変化の相対関係が略同一であると判定した場合（Ｓ８０３でＹＥＳ）、処理をＳ８０４へ進め、各像のエッジ位置の変化の相対関係が略同一ではないと判定した場合（Ｓ８０３でＮＯ）、処理をＳ８０５へ進める。
【００８８】
Ｓ８０４ではカメラＣＰＵ２１０は、デフォーカス量がゼロ（０）となる開口エッジ像間隔の変化量を検出し、検出した変化量を用いて合焦位置を補正するように、補正内容を切り替え、その後、本処理を終了させる。つまり、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａのそれぞれについての位置の変化量の２倍を補正値として記憶部２１１に記憶して、本処理を終了させる。以降、記憶部２１１に記憶した補正値を用いて被写体像の着弾位置の変動をキャンセルするように補正を行うことにより、高精度に焦点調節を行う（高精度に合焦状態を実現する）ことが可能となる。なお、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置を比較することで像エッジ５０２１の位置移動量のみを用いて補正値を算出したが、これに像エッジ５０３１Ｂの位置移動量を加算して補正値を算出してもよい。これにより、ばらつきを更に抑制した補正値を算出することが可能となる。
【００８９】
Ｓ８０５ではカメラＣＰＵ２１０は、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化の相対関係が略線形か否かを判定する。つまり、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化の相対関係が、図１０に示した位置変化に該当するものか否かを判定する。ここでは、像エッジ５０２１Ａ，５０２２Ａ，５０２３Ａの位置変化をそれぞれ‘Ｌ１’，‘Ｌ２’，‘Ｌ３’としたときに、［（Ｌ３−Ｌ１）−（Ｌ１−Ｌ２）］の値が５μｍ以下の場合に、相対関係は略線形であると判定するものとする。カメラＣＰＵ２１０は、各像のエッジ位置の変化の相対関係が略線形であると判定した場合（Ｓ８０５でＹＥＳ）、処理をＳ８０６へ進め、各像のエッジ位置の変化の相対関係が略線形ではないと判定した場合（Ｓ８０５でＮＯ）、本処理を終了させる。
【００９０】
Ｓ８０６ではカメラＣＰＵ２１０は、光量の重心を補正する処理を行う。具体的には、カメラＣＰＵ２１０は、図１０を参照して説明した光量の重心移動量、つまり、二次結像レンズ３０３に対する焦点検出センサ４００の回転量φを算出する。回転量φは、前述したように、（Ｌ３−Ｌ１）／ＬＸ（図１０参照）、により算出することができる。カメラＣＰＵ２１０は、算出した回転量φを補正値として記憶部２１１に記憶する。実際の撮像では、記憶部２１１に記憶した回転量φ(補正量)を用いて、光量の重心を移動させることにより合焦位置が補正される。Ｓ８０６の処理の終了により、本処理は終了となる。また、Ｓ８０５の判定がＮＯとなった場合には、補正内容の変更が行われないことになる。
【００９１】
上記説明の通り、第３実施形態では、複数の視野マスク開口の像のエッジ位置の変化の相対関係に基づいて、合焦状態を検出する際に用いる補正内容を切り替える。これにより、二次結像レンズ３０３の膨張や収縮によってデフォーカス量がゼロとなるエッジ像間隔が変化したとしても、その変化を精度よく補正することができる。また、焦点検出センサ４００が二次結像レンズ３０３に対して回転して光量重心が移動しても、その変化を精度よく補正することができる。その際、複数のエッジについて信号波形を取得して平均すれば、波形のノイズ成分による相関演算誤差の低減、コントラストが小さい等のより好適な波形による相関演算結果を採用すること等が可能となり、より高精度な補正値の算出が可能となる。
【００９２】
＜第４実施形態＞
第４実施形態では、視野マスクに設けられた視野マスク開口の複数のエッジの像について出力波形を取得し、好適な波形による相関演算結果を採用することで、より高精度な補正値の算出を可能とする構成について説明する。なお、第４実施形態に係る撮像装置の概略構成は、焦点検出装置の構成を除いて第１実施形態に係る撮像装置と同じであるため、共通する説明を省略する。また、以下の説明では、本実施形態での焦点検出装置の構成要素のうち、図２を参照して説明した焦点検出装置２０７の構成要素と同等の機能を有するものについては同じ符号を付して説明を行うと共に、既に説明した内容についてのここでの説明を省略する。また、カメラＣＰＵ２１０は、焦点検出装置の構成に応じた制御を行う。
【００９３】
図１２（ａ）は、視野マスク３００の平面図である。図１２（ｂ）は多孔絞り３０２の平面図である。図１３（ａ）は、二次結像レンズ３０３を焦点検出センサ４００側から見た平面図である。図１３（ｂ）は、焦点検出センサ４００を二次結像レンズ３０３側から見た平面図である。説明の便宜上、図１２及び図１３に示す、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定する。ここでは、被写体像の光束を分割する方向である相関方向が、図１２及び図１３において紙面上の横方向（Ｘ軸方向）と紙面と直交する方向（Ｚ軸方向）である例について説明する。
【００９４】
視野マスク３００の中央には、焦点検出センサ４００に結像する像視野を定める視野マスク開口３００１が設けられている。視野マスク開口３００１は４つの開口エッジ３００１ａ，３００１ｂ，３００１ｃ，３００１ｄを有しており、後述するように、焦点検出センサ４００がこれらの開口エッジを測距する。多孔絞り３０２は、４カ所に設けられた開口３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃ，３０２Ｄを有する。開口３０２Ａ〜３０２Ｄは、フィールドレンズ３０１から入射する被写体像の光束を分割する。開口３０２Ａ，３０２Ｂは、被写体像を縦方向（Ｙ軸方向）に分割し、開口３０２Ｃ，３０２Ｄは被写体像を横方向（Ｘ軸方向）に分割する。
【００９５】
二次結像レンズ３０３は略板状の部品であり、焦点検出センサ４００と対向する面に４つの二次結像凸レンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃ，３０３Ｄを有する。二次結像凸レンズ３０３Ａ〜３０３Ｄはそれぞれ、多孔絞り３０２の開口３０２Ａ〜３０２Ｄと対応するように配置されている。二次結像凸レンズ３０３Ａ〜３０３Ｄは、撮影レンズ１００によって結像された一次結像面上の被写体像を、焦点検出センサ４００上に再結像させる。多孔絞りの開口３０２Ａを通過した光束は二次結像凸レンズ３０３Ａによって結像する。同様に、多孔絞り３０２Ｂ〜３０２Ｄのそれぞれを通過した光束は、対応する二次結像凸レンズ３０３Ｂ〜３０３Ｄにより、焦点検出センサ４００上に結像する。
【００９６】
焦点検出センサ４００は、本実施形態では、所謂、ラインセンサであるが、画素形態はラインセンサに限定されるものではなく、例えば同一のセンサアレイを複数組み合わせて配置されたもの（エリアセンサ）であってもよい。視野マスク開口３００１によって形成される被写体像は、焦点検出センサ４００上に形成されるセンサ領域４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄに結像する。例えば、多孔絞り３０２の開口３０２Ａを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３Ａによってセンサ領域４００Ａ内に結像する。同様に、多孔絞りの開口３０２Ｂ〜３０２Ｄを通過した光束は、二次結像凸レンズ３０３Ｂ〜３０３Ｄによってセンサ領域４００Ｂ〜４００Ｄ内に結像する。
【００９７】
図１４は、焦点検出センサ４００に結像した被写体像を説明する図である。被写体像は、紙面縦方向に分割されたセンサ領域４００Ａ，４００Ｂと、紙面横方向に分割されたセンサ領域４００Ｃ，４００Ｄに結像する。視野マスク３００の開口エッジ３００１ａ〜３００１ｄの像（開口エッジ像）を焦点検出センサ４００の焦点検出センサライン４０１Ａ，４０１Ｂの組と、焦点検出センサライン４０２Ａ，４０２Ｂの組とで検出する。なお、開口エッジ像を検出する焦点検出センサラインの数を多くすることで、好適な波形が出力される確率が高くなり、より高精度な補正値を算出することが可能となる。
【００９８】
図１４中に示す領域ａは、各焦点検出センサラインにおける焦点検出範囲５０１外の領域であり、図１４中に示す領域ｂは、各焦点検出センサラインにおける焦点検出範囲５０１内の領域である。各焦点検出センサラインは、それぞれの焦点検出センサライン内で自由に読み出し開始位置や読み出し終わり位置を設定することが可能となっている。例えば、焦点検出センサライン４０１Ａについて示した読み出し範囲４０１ＡＡ，４０２ＡＡでは、焦点検出範囲５０１の内外を跨いで読み出し開始位置と読み出し終了位置が設定されている。焦点検出センサライン４０１Ｂ，４０２Ａ，４０２Ｂについても焦点検出センサライン４０１Ａと同様であり、読み出し範囲４０１ＢＢ，４０２ＢＢ，４０３ＡＡ，４０４ＡＡ，４０３ＢＢ，４０４ＢＢが設定されている。
【００９９】
図１５は、焦点検出光学系に状態変化が発生した場合の焦点検出センサ４００からの出力波形を示す図である。図１５において、縦軸には所定の焦点検出センサラインに着弾する光量が取られ、横軸には焦点検出センサ面上での画素が取られており、これらは後述する図１６及び図１７についても同様となっている。
【０１００】
図１５（ａ）は、焦点検出光学系に工場調整時から変化が生じていない理想的な状態での読み出し範囲４０１ＡＡ，４０１ＢＢでの出力波形を例示している。図１５（ａ）に示す像間隔Ｃは、工場等で記憶部２１１に予め記憶されている。一方、被写体像の焦点検出センサ４００への着弾位置が、焦点検出光学系に生じる種々の状態変化によって変化することは既に説明している。図１５（ｂ）の波形は、焦点検出光学系の状態が工場調整時から変化した状態での読み出し範囲４０１ＡＡ，４０１ＢＢでの出力波形の一例を示しているおり、ここでは一例として、二次結像レンズ３０３が吸湿によって膨張しているときの例を取り上げている。二次結像レンズ３０３が膨張すると、開口エッジ像の焦点検出センサ４００に対する着弾位置が変動し、像間隔Ｃ´は像間隔Ｃよりも広がっている（Ｃ´＞Ｃ）となっていることがわかる。なお、像間隔が変化した場合のデフォーカス量の算出手法については、第１実施形態で説明しているため、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
図１６は、２つの異なる蓄積時間での焦点検出センサ４００からの出力波形を示す図である。図１６（ａ）には、蓄積時間Ｔｓの場合の読み出し範囲４０２ＡＡ，４０２ＢＢでの出力波形が重ねて示されている。図１６（ｂ）には、蓄積時間ＴｇがＴｓよりも長い（Ｔｇ＞Ｔｓ）の場合の読み出し範囲４０２ＡＡ，４０２ＢＢでの出力波形が重ねて示されている。
【０１０２】
図１６（ａ）は、蓄積時間が短い場合には、像間隔ｃに基づいてデフォーカス量を算出すべきところ、像間隔ｄに基づいてデフォーカス量を算出してしまう事態が生じ得ることを表している。これに対して、図１６（ｂ）は、蓄積時間を長くすることによって被写体像でのコントラストを低減させることにより、像間隔ｃに基づいてデフォーカス量を算出することが容易になることを表している。しかしながら、蓄積時間を長くすると撮影時間も長くなるため、像間隔ｃに基づいてデフォーカス量を算出する確率が高い範囲で、蓄積時間を短くするとよい。
【０１０３】
図１７は、像間隔の検出に適さない被写体（撮影条件）での焦点検出センサ４００からの出力波形（読み出し範囲４０３ＡＡ，４０３ＢＢ）の例を示す図である。位置ｍ１から位置ｍ２までの範囲は、焦点検出光学系の状態変化によって着弾位置は変動することを考慮して定められた、開口エッジ像が読み出し範囲４０３ＡＡ上に着弾すると設計的に想定される範囲である。同様に、位置ｍ３から位置ｍ４までの範囲は、開口エッジ像が読み出し範囲４０３ＢＢ上に着弾すると設計的に想定される範囲である。
【０１０４】
焦点検出範囲５０１内にコントラストの大きい被写体があるか否かを判定するための評価値を信頼性評価値ΔＸとする。よって、信頼性評価値ΔＸは、焦点検出範囲５０１内のコントラストを表すことになる。信頼性評価値ΔＸは、以下の方法により算出することができる。すなわち、読み出し範囲４０３ＡＡにおける最大値と焦点検出範囲５０１内の最小値との差分Ａを求める。また、読み出し範囲４０３ＢＢにおける最大値と焦点検出範囲５０１内の最小値との差分Ｂを求める。差分Ａ，Ｂのうち大きい方の値を信頼性評価値ΔＸとする。
【０１０５】
これに対して、焦点検出範囲５０１外の読み出し範囲に不要光であるゴースト光が着弾しているか否かを判定するための評価値を信頼性評価値ΔＹとする。よって、信頼性評価値ΔＹは、焦点検出範囲５０１外のコントラストを表すことになる。信頼性評価値ΔＹは、以下の方法により算出することができる。すなわち、読み出し範囲４０３ＡＡの最小値と焦点検出範囲５０１外の最大値との差分Ｃを求める。同様に、読み出し範囲４０３ＢＢでの最小値と焦点検出範囲５０１外の最大値との差分Ｄを求める。差分Ｃ，Ｄのうち大きい方の値を信頼性評価値ΔＹとする。
【０１０６】
図１７（ａ）には、読み出し範囲４０３ＡＡの焦点検出範囲５０１外に不要光であるゴースト光が着弾したときの出力波形が示されている。この場合、信頼性評価値ΔＹの値が大きくなり、信頼性評価値ΔＹが大きいことは信頼性が低いことを意味する。よって、後述するように、信頼性評価値ΔＹが所定の閾値以上である場合には、補正値の算出に適さない撮影条件となっていると判断することができる。
【０１０７】
図１７（ｂ）には、開口エッジ３００１ａ〜３００１ｄの近傍の焦点検出範囲５０１内に黒い被写体があるときの出力波形が示されている。図１７（ｂ）において、読み出し範囲４０３ＡＡでの波形立ち上がり位置α１は位置ｍ１から位置ｍ２までの範囲の範囲外にある。また、読み出し範囲４０３ＢＢでの波形立ち上がり位置α２は、位置ｍ３から位置ｍ４までの範囲の範囲外にある。波形立ち上がり位置α１，α２は、視野マスク３００の開口エッジ像間隔が適切に検出されているかを判定するための指標である。つまり、波形立ち上がり位置α１，α２がそれぞれ前述の通りの範囲外にある場合、各読み出し範囲は、開口エッジ像ではなく、被写体像のエッジ像間隔を算出していることを意味する。第１実施形態で説明した通り、視野マスク３００の開口エッジ像間隔ではなく被写体像間隔を算出することは、補正値の算出に適していない。
【０１０８】
図１８は、本実施形態において補正値を算出するためのエッジ像を選択する処理のフローチャートである。ここでは、４つの開口エッジ３００１ａ〜３００１ｄの信頼性評価値ΔＸ，ΔＹを算出し、算出した信頼性評価値ΔＸ，ΔＹに基づいて補正値の算出に用いるエッジ像（開口エッジ）を選択する。図１８にＳ番号で示す各処理（ステップ）は、カメラＣＰＵ２１０が記憶部２１１に記憶されている所定のプログラムを実行して、撮像装置本体２００の各部の動作を制御することにより実現される。
【０１０９】
なお、図１８に示すＳ９０１〜Ｓ９１０の処理は、図５のフローチャートにおけるＳ６０３〜Ｓ６０５の処理内容を詳細に説明したものに該当する。よって、補正値の算出においては、図５のフローチャートのＳ６０１〜Ｓ６０２，Ｓ６０６〜Ｓ６１０の処理が行われるが、これらの各ステップについてのここでの説明は省略する。
【０１１０】
Ｓ６０２の後のＳ９０１ではカメラＣＰＵ２１０は、４つの開口エッジ３００１ａ〜３００１ｄのエッジ像についての出力波形を取得する。Ｓ９０２ではカメラＣＰＵ２１０は、Ｓ９０１で取得した４つの出力波形のそれぞれから信頼性評価値ΔＹを算出する。Ｓ９０３ではカメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＹが予め定められた第１の閾値より小さいか否かを判定する。第１の閾値は、予め定められて記憶部２１１に記憶されている。カメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＹが第１の閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ９０３でＹＥＳ）、処理をＳ９０４へ進め、信頼性評価値ΔＹが第１の閾値以上であると判定した場合（Ｓ９０３でＮＯ）、処理をＳ９０８へ進める。例えば、信頼性評価値ΔＹが第１の閾値以上となる場合の例として、図１７（ａ）の場合が挙げられる。
【０１１１】
Ｓ９０４ではカメラＣＰＵ２１０は、波形立ち上がり位置α１が位置ｍ１から位置ｍ２の間にあり、且つ、波形立ち上がり位置α２が位置ｍ３から位置ｍ４の間にあるか否かを判定する。カメラＣＰＵ２１０は、これらの関係（ｍ１＜α１＜ｍ２、且つ、ｍ３＜α２＜ｍ４）が成り立つと判定した場合（Ｓ９０４でＹＥＳ）、処理をＳ９０５へ進め、これらの関係が成り立たないと判定した場合（Ｓ９０４でＮＯ）、処理をＳ９０８へ進める。なお、波形立ち上がり位置α１，２を規定する範囲は、工場調整時に記憶部２１１に予め記憶されている。また、ｍ１＜α１＜ｍ２、且つ、ｍ３＜α２＜ｍ４の関係が成り立たない場合の例として、図１７（ｂ）の場合が挙げられる。
【０１１２】
Ｓ９０５ではカメラＣＰＵ２１０は、Ｓ９０１で取得した４つの出力波形のそれぞれから信頼性評価値ΔＸを算出する。Ｓ９０６ではカメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＸが第２の閾値より小さいか否かを判定する。第２の閾値は、予め定められて記憶部２１１に記憶されている。カメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＸが第２の閾値より小さいと判定した場合（Ｓ９０６でＹＥＳ）、処理をＳ９０７へ進め、信頼性評価値ΔＸが第２の閾値以上であると判定した場合（Ｓ９０６でＮＯ）、処理をＳ９０８へ進める。信頼性評価値ΔＸが第２の閾値以上となる例としては、読み出し範囲４０３ＡＡ，４０３ＢＢの焦点検出範囲５０１内にコントラストの大きい被写体がある場合が挙げられる。
【０１１３】
Ｓ９０７ではカメラＣＰＵ２１０は、補正値算出に用いる候補となる読み出し範囲（焦点検出センサライン）にフラグを立てる。Ｓ９０８ではカメラＣＰＵ２１０は、フラグを立てた読み出し範囲があるか否かを判定する。カメラＣＰＵ２１０は、フラグを立てた読み出し範囲があると判定した場合（Ｓ９０８でＹＥＳ）、処理をＳ９０９へ進め、フラグを立てた読み出し範囲がないと判定した場合（Ｓ９０８でＮＯ）、処理をＳ９１０へ進める。
【０１１４】
Ｓ９０９ではカメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＸに基づいて、補正値の算出に用いるエッジ像を選択し、記憶部２１１に記憶する。具体的には、カメラＣＰＵ２１０は、信頼性評価値ΔＸの値が最も小さいエッジ像を選択する。一方、Ｓ９１０ではカメラＣＰＵ２１０は、補正値の算出に用いるエッジ像がないことを記憶部２１１に記憶する。Ｓ９０９，Ｓ９１０２より本処理は終了し、Ｓ６０６へ処理が進められることになる。
【０１１５】
図１９は、各読み出し範囲での出力波形の例を示す図である。図１９（ａ）は、読み出し範囲４０１ＡＡ，４０１ＢＢの出力波形を表しており、これらの出力波形から信頼性評価値ΔＸ１，ΔＹ１を求めることができる。図１９（ｂ）は、読み出し範囲４０２ＡＡ，４０２ＢＢの出力波形を表しており、これらの出力波形から信頼性評価値ΔＸ２，ΔＹ２を求めることができる。図１９（ｃ）は、読み出し範囲４０３ＡＡ，４０３ＢＢの出力波形を表しており、これらの出力波形から信頼性評価値ΔＸ３，ΔＹ３を求めることができる。図１６（ｄ）は、読み出し範囲４０４ＡＡ，４０４ＢＢの出力波形を表しており、これらの出力波形から信頼性評価値ΔＸ４，ΔＹ４を求めることができる。
【０１１６】
なお、位置ｍ１から位置ｍ２までの範囲は、開口エッジ像が読み出し範囲４０１ＡＡ，４０２ＡＡ，４０３ＡＡ，４０４ＡＡ上に着弾すると設計的に想定される範囲である。また、位置ｍ３から位置ｍ４までの範囲は、開口エッジ像が読み出し範囲４０１ＢＢ、４０２ＢＢ、４０３ＢＢ、４０４ＢＢ上に着弾すると設計的に想定される範囲である。
【０１１７】
図１９（ａ）〜（ｄ）のうち、カメラＣＰＵ２１０が補正値の算出に用いると判定するエッジ像が検出されている（Ｓ９０７でフラグを立てる対象となる）のは、図１６（ａ）の読み出し範囲４０１ＡＡ，４０１ＢＢであり、以下、その理由について説明する。
【０１１８】
図１９（ａ）〜（ｄ）のそれぞれに示した読み出し範囲には、ゴースト光は着弾していない。そのため、信頼性評価値ΔＹ１，ΔＹ２，ΔＹ３，ΔＹ４の全ての値が、第１の閾値よりも小さいと判定される。その結果、信頼性評価値ΔＹでは、補正値の算出に用いる読み出し範囲を選別することはできない。
【０１１９】
次に、波形立ち上がり位置α１，α２により、補正値の算出に用いる読み出し範囲の選別を試みる。しかし、図１９（ａ）〜（ｄ）の全てで、ｍ１＜α１＜ｍ２、且つ、ｍ３＜α２＜ｍ４、の関係が成り立っているため、波形立ち上がり位置α１，α２から、補正値の算出に用いる読み出し範囲を選別することもできない。
【０１２０】
続いて、信頼性評価値ΔＸ１，ΔＸ２，ΔＸ３，ΔＸ４により、補正値の算出に用いる読み出し範囲の選別を試みる。信頼性評価値ΔＸ１，ΔＸ２，ΔＸ３，ΔＸ４の各値には、ΔＸ１＜ΔＸ２＜ΔＸ３＝ΔＸ４、の関係があることがわかる。前述の通り、最も小さい値が最も信頼性の高いエッジを表しているため、選択すべき読み出し範囲として、図１９（ａ）に示した読み出し範囲４０１ＡＡ，４０１ＢＢが選択される。
【０１２１】
上記説明の通り、第４実施形態では、視野マスク開口の複数のエッジについて信頼性評価値を算出し、算出した信頼性評価値に基づいて、補正値の算出に用いるエッジを選択した。これにより、ゴースト光が着弾した焦点検出センサラインの選択を避けることや、被写体像からの出力波形のコントラストが小さい焦点検出センサラインを選択することが可能となる。また、視野マスク開口の開口エッジの近傍に黒い被写体があった場合でも、黒い被写体エッジを開口エッジと誤認してしまうことを回避することが可能になる。
【０１２２】
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。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。上述した第１、第３及び第４実施形態でのピント調整値の補正処理の開始指示は、例えば、電源オン状態の累積時間、撮影画像の累積画像数、環境温度等を指標として行うようにしてもよい。
【０１２３】
本発明は、上述した実施形態の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。
【符号の説明】
【０１２４】
２００    撮像装置本体
２０２    サブミラー
２０７  焦点検出装置
２１０    ＣＰＵ
２１１    記憶部
３００    視野マスク
３０２Ａ〜３０２Ｄ    開口
３０３    二次結像レンズ
４００    焦点検出センサ
５００    撮影範囲
５０１    焦点検出範囲
３００１〜３００３    視野マスク開口
３００１ａ〜３００１ｄ  開口エッジ
【図１】
2020016726.tif 000003
【図２】
2020016726.tif 000004
【図３】
2020016726.tif 000005
【図４】
2020016726.tif 000006
【図５】
2020016726.tif 000007
【図６】
2020016726.tif 000008
【図７】
2020016726.tif 000009
【図８】
2020016726.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020016726.tif 000012
【図１１】
2020016726.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2020016726.tif 000015
【図１４】
2020016726.tif 000016
【図１５】
2020016726.tif 000017
【図１６】
2020016726.tif 000018
【図１７】
2020016726.tif 000019
【図１８】
2020016726.tif 000020
【図１９】
2020016726.tif 000021