(57)【要約】【課題】オートフォーカスにおいて高精度のマイクロアジャストが可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置（１５）は、位相差方式の焦点検出によりデフォーカス量を算出する第１の算出手段（１５ａ）と、画像のコントラスト評価値を算出する第２の算出手段（１５ｂ）と、複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出されたデフォーカス量とコントラスト評価値との関係を示す関数を算出する第３の算出手段（１５ｃ）と、関数の極値に基づいてデフォーカス量の調整値（ｘα）を算出する第４の算出手段（１５ｄ）とを有する。【選択図】図５
2020201378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相差方式の焦点検出によりデフォーカス量を算出する第１の算出手段と、
画像のコントラスト評価値を算出する第２の算出手段と、
複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出された前記デフォーカス量と前記コントラスト評価値との関係を示す関数を算出する第３の算出手段と、
前記関数の極値に基づいて前記デフォーカス量の調整値を算出する第４の算出手段と、を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第４の算出手段は、前記関数の前記極値に対応するデフォーカス量を前記調整値として算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第３の算出手段は、前記関数として、前記複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出された前記デフォーカス量と前記コントラスト評価値とを用いて最小自乗法により近似関数を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整値を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記調整値を用いて算出された補正デフォーカス量に基づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第１の算出手段は、撮影光束から分岐した光束に基づく前記焦点検出により前記デフォーカス量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第１の算出手段は、撮像素子からの像信号を用いた前記焦点検出により前記デフォーカス量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
撮像素子と、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
位相差方式の焦点検出によりデフォーカス量を算出するステップと、
画像のコントラスト評価値を算出するステップと、
複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出された前記デフォーカス量と前記コントラスト評価値との関係を示す関数を算出するステップと、
前記関数の極値に基づいて前記デフォーカス量の調整値を算出する第４の算出手段と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートフォーカスに関するパラメータを自動的に調整するマイクロアジャスト機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オートフォーカス（ＡＦ）機能を有し、ＡＦ用の検出手段の検出結果に基づいて撮影レンズを合焦位置に移動させる撮像装置が知られている。このようなＡＦ機能では、実際に撮影した場合に問題にならないレベルでの誤差を許容している。しかしながら、撮影画像を拡大して確認することが可能な撮像装置では、レンズの製造誤差などに起因するＡＦの残存誤差が目立つ。特に、一眼レフカメラシステムでは、カメラ本体と撮影レンズの双方に製造上の誤差や調整値の誤差を含む。このため、一眼レフカメラと撮影レンズとを組み合わせた場合のＡＦにおいては、許容値よりも大きなピント誤差が発生する可能性がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１には、複数のレンズ位置での撮影画像を表示し、ユーザにより選択された画像に対応するＡＦ検出時のデフォーカス量から、撮影時のＡＦのデフォーカス量を補正するキャリブレーションの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３７８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、キャリブレーションの際に取得された数枚の撮影画像の中から基準となるデフォーカス量をユーザが選択する。このため、撮影画像の間に最良の位置がある場合、最良の位置の情報が得られない。また、デフォーカス量をユーザが選択する場合、ユーザの体調や被写体などにより選択の精度にバラつきが生じるとともに、選択すること自体がユーザに負荷をかけることになる。また、キャリブレーションの際にレンズを間欠的に移動して取得される数枚の撮影画像に関して、レンズ駆動量自体にもバラつきがあるため、キャリブレーションのバラつきが生じ得る。
【０００６】
そこで本発明は、オートフォーカスにおいて高精度のマイクロアジャストが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラム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】
【０００７】
本発明の一側面としての制御装置は、位相差方式の焦点検出によりデフォーカス量を算出する第１の算出手段と、画像のコントラスト評価値を算出する第２の算出手段と、複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出された前記デフォーカス量と前記コントラスト評価値との関係を示す関数を算出する第３の算出手段と、前記関数の極値に基づいて前記デフォーカス量の調整値を算出する第４の算出手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オートフォーカスにおいて高精度のマイクロアジャストが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】各実施形態における撮影画面内の焦点検出点の配置図である。
【図３】第１の実施形態におけるＡＦ調整値設定処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における位相差ＡＦの動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるマイクロアジャストの動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態におけるデフォーカス量とコントラスト値との関係を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図８】第２の実施形態における撮像素子の画素配置図である。
【図９】第２の実施形態におけるＡＦ調整値設定処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態における撮像面位相差ＡＦの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態におけるマイクロアジャストの動作を示すフローチャートである。
【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、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における撮像装置について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００のブロック図である。撮像装置１００は、オートフォーカス（ＡＦ）のマイクロアジャスト機能を有するレンズ交換式の一眼レフカメラである。撮像装置１００は、カメラ本体１と、カメラ本体１に着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）２とを備えて構成される。ただし本実施形態は、カメラ本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００１３】
交換レンズ２は、不図示のマウントを介して、カメラ本体１に着脱可能に取り付けられる。マウントには、電気通信ユニット３が設けられている。カメラ本体１は、電気通信ユニット３を介して交換レンズ２と通信を行い、交換レンズ２の撮像光学系を構成するフォーカスレンズ４および絞り２３を制御する。
【００１４】
被写体からの光束は、交換レンズ２内のフォーカスレンズ４を通り、カメラ本体１内のクイックリターンミラー５に導かれる。クイックリターンミラー５は、撮影光路内に光軸ＯＡに対して斜めに配置されており、被写体からの光束を上方に導く第一の位置（図１に示される位置）と、撮影光路外に退避する第二の位置とに移動可能である。クイックリターンミラー５は、ハーフミラーである。クイックリターンミラー５が第一の位置にある場合、被写体からの光束の一部がクイックリターンミラー５を透過する。そして、この撮影光束から光路分岐した光束は、クイックリターンミラー５の背面側に設けられたサブミラー６で反射し、焦点検出回路８とともにＡＦユニット（焦点検出手段）を構成するＡＦセンサ７に導かれる。焦点検出回路８は、ＡＦセンサ７を用いて焦点検出を行う。
【００１５】
ここで、図２を参照して、撮影画面内の焦点検出点について説明する。図２は、撮影画面内の焦点検出点の配置図である。図２において、３１は撮影画面範囲、二点鎖線３２で囲まれた内側の２７個の四角が焦点検出可能な測距点（焦点検出点）を示している。これらの測距点のうち、選択された測距点で撮影レンズ２の焦点状態が検出される。
【００１６】
一方、クイックリターンミラー５で反射された光束は、フォーカシングスクリーン９により結像し、ペンタプリズム１０および接眼レンズ１１を介してユーザの目に至る。また、クイックリターンミラー５が第二の位置にある場合、撮影レンズ２からの光束は、フォーカルプレーンシャッタ１２および光学フィルタ１３を介して、撮像素子１４に至る。撮像素子１４は、ＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子を有し、撮像光学系を介して形成された光学像（被写体像）を光電変換する。
【００１７】
光学フィルタ１３は、赤外線カットと光学ローパスフィルタの機能を有する。フォーカルプレーンシャッタ１２は、先幕および後幕を有し、撮影レンズ２からの光束の透過および遮断を制御することで撮像素子１４への露光量を制御する。クイックリターンミラー５が第二の位置にある場合、サブミラー６も同時に折りたたまれて、撮影光路外に退避している。
【００１８】
カメラ本体１は、カメラ本体１の全体の制御を行うシステムコントローラ（制御装置）１５を有する。システムコントローラ１５は、デフォーカス量算出部（第１の算出手段）１５ａ、評価値算出部（第２の算出手段）１５ｂ、関数算出部（第３の算出手段）１５ｃ、調整値算出部（第４の算出手段）１５ｄ、フォーカス制御部（フォーカス制御手段）１５ｅを有する。これらの各部の機能については、後述する。
【００１９】
システムコントローラ１５は、電気接点ユニット３を介して、撮影レンズ２内のレンズ制御回路１６と通信を行う。レンズ制御回路１６は、システムコントローラ１５からの信号に応じて、レンズ駆動手段１７を制御してフォーカスレンズ４を駆動してピント調整を行うとともに、絞り制御回路２４を介して絞り２３を制御する。システムコントローラ１５には、シャッタ制御手段１８が接続されている。シャッタ制御手段１８は、システムコントローラ１５からの信号に応じて、ミラー駆動機構２１とフォーカルプレーンシャッタ１２を制御し、クイックリターンミラー５とサブミラー６のアップダウンとフォーカルプレーンシャッタ１２の走行駆動を制御する。
【００２０】
測光レンズ１９および測光回路２０は、ファインダ光学系をやぶにらみの位置からフォーカシングスクリーン９を観察し、被写体の明るさを測定する測光動作を行う。測光動作の結果の測光値は、システムコントローラ１５に送られる。システムコントローラ１５には、カメラ本体１の調整値を記憶するための不揮発メモリ（記憶手段）２２が接続されている。不揮発メモリ２２はフラッシュメモリである。不揮発メモリ２２には、後述するＡＦの調整値ｘαが記憶される。システムコントローラ１５には、焦点検出回路８が接続されている。
【００２１】
画像取り込み回路２５は、システムコントローラ１５の指示に基づき、撮像素子１４を制御して画像を取り込む。一時記憶メモリ２６は、システムコントローラ１５のワークメモリとして使用される他、画像取り込み回路２５で取り込まれた画像等を一時的に記憶する。着脱式のメモリカード２７は、撮影された画像を記憶する。表示パネル２８は、ＴＦＴ液晶パネルや有機ＥＬパネルで構成されており、画像やメニューなどを表示する。レリーズスイッチ２９は、システムコントローラ１５に接続されており、カメラ本体１に対して撮影指示を行う。操作手段３０は、システムコントローラ１５に接続されており、ユーザがカメラ本体１の種々の制御の指示を行うことが可能である。
【００２２】
カメラ本体１は、焦点検出回路８による位相差方式の焦点検出（位相差ＡＦ）、および、撮像素子１４により撮像された画像に基づいてシステムコントローラ１５が処理を行うコントラストＡＦが可能である。ＡＦセンサ７には一対の二次結像レンズとラインセンサが配置されており、位相差検出ＡＦでは、ラインセンサに結像した一対の像信号の相対的なずれ量に基づいて、デフォーカス量が検出される。工場での調整の際にデフォーカス量と撮影画像のピント位置との関係が測定され、工場調整値（ΔＤｆ）として不揮発メモリ２２に記憶される。位相差ＡＦでは、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ４を移動させる。
【００２３】
コントラストＡＦは、複数のレンズ位置でのコントラスト評価値の比較で行うオートフォーカスである。コントラストＡＦの動作は、複数のレンズ位置ごとに画像取り込み回路２５により取り込まれた画像を一時記憶メモリ２６に記憶し、画像内の測距点に対応する部分のコントラスト評価を行い、コントラストピーク位置を合焦点とする。
【００２４】
位相差ＡＦは、デフォーカス量から合焦に必要なレンズの移動量が求められるため、高速なＡＦ動作が達成できる。一方、コントラストＡＦでは、撮影画像そのもののコントラスト値を基準にＡＦを行うため、高い合焦精度が期待できるが、レンズを移動させながら合焦点を探すことが必要であるため、合焦までの時間が遅くなる。本実施形態の撮像装置１００は、通常の撮影動作機能の他に、ＡＦ調整値設定機能を有する。
【００２５】
次に、図３を参照して、本実施形態における撮像装置１００のＡＦ調整値設定処理について説明する。図３は、本実施形態におけるＡＦ調整値設定処理を示すフローチャートである。図３の各ステップは、主に、システムコントローラ１５により、または、システムコントローラ１５の指令に基づいて撮像装置１００の各部により実行される。本実施形態の撮像装置１００は、動作時に自動で複数の画像と対応するデフォーカス量を取り込み、自動でＡＦ調整値設定を行う自動ＡＦマイクロアジャスト動作を行う。
【００２６】
まずステップＳ１０１において、システムコントローラ１５は、図２に示される２７個の測距点を表示パネル２８に表示する。ユーザは、操作手段３０を操作し、表示パネル２８に表示された２７個の測距点の中から一つの測距点を選択する。続いてステップＳ１０２において、システムコントローラ１５は、表示パネル２８に、「調整被写体に向けてレリーズスイッチを押してください」との表示（レリーズ指示表示）を行う。続いてステップＳ１０３において、システムコントローラ１５は、ユーザによりレリーズスイッチ２９が押されたか否かを判定する。レリーズスイッチ２９が押されるまで、ステップＳ１０３の判定を繰り返す。一方、レリーズスイッチ２９が押された場合、ステップＳ１０４へ進む。
【００２７】
ステップＳ１０４において、システムコントローラ１５は、ステップＳ１０１にて選択された測距点で位相差ＡＦを行う。位相差ＡＦの動作の詳細については、図４を参照して後述する。位相差ＡＦの終了後、ステップＳ１０５に進む。
【００２８】
ステップＳ１０５において、システムコントローラ１５は、ＡＦ合焦フラグがオンであるか否かを判定する。ＡＦ合焦フラグがオンの場合、ステップＳ１０７に進む。一方、ＡＦ合焦フラグがオフの場合、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、システムコントローラ１５は、表示パネル２８に、合焦不能でありフレーミングを変更して再実行するように促す表示を行う。その後、ステップＳ１０２に戻る。
【００２９】
ステップＳ１０７において、システムコントローラ１５は、ステップＳ１０１にて選択された測距点で、オートフォーカスのマイクロアジャストを行う。マイクロアジャストの動作の詳細については、図５を参照して後述する。
【００３０】
続いてステップＳ１０８において、システムコントローラ１５は、ステップＳ１０７にて得られた調整値ｘα（詳細は後述する）をステップＳ１０１にて選択された測距点と使用したレンズに対応する調整値として、不揮発メモリ２２に記憶する。ここで記憶された調整値は、測距点と使用レンズに対応する調整値ｘαとして、次回以降のＡＦの際に用いられる。
【００３１】
次に、図４を参照して、位相差ＡＦ（ステップＳ１０４）の動作について詳述する。図４は、位相差ＡＦの動作（ステップＳ１０４のサブルーチン）示すフローチャートである。図４の各ステップは、主に、システムコントローラ１５により、または、システムコントローラ１５の指令に基づいてＡＦセンサ７および焦点検出回路８により実行される。
【００３２】
まずステップＳ２０１において、焦点検出回路８は、ＡＦセンサ７の一対の像信号に基づいてデフォーカス量を求め（デフォーカス検出を行い）、デフォーカス量をシステムコントローラ１５に出力する。続いてステップＳ２０２において、システムコントローラ１５は、ステップＳ２０１のデフォーカス検出が可能な場合、ステップＳ２０４に進む。一方、デフォーカス検出が不可能な場合、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において、システムコントローラ１５は、合焦フラグをオフにして、本サブルーチンを終了する。
【００３３】
ステップＳ２０４において、システムコントローラ１５は、ステップＳ２０１にて求められたデフォーカス量（より具体的には残存デフォーカス量）が所定値以下であるか否かを判定する。本実施形態では、デフォーカス量をＤｆ、前述した工場調整時に不揮発メモリ２２に記憶されたピント位置とデフォーカス量との差分値をΔＤｆ、許容錯乱円をδ（＝０．０３ｍｍ）、交換レンズ２のＦ値をＦとするとき、所定値はＦ×δである。そして、以下の式（１）を満足するとき、システムコントローラ１５は、デフォーカス量が所定値以下になったと判定する。
【００３４】
｜Ｄｆ―ΔＤｆ｜≦Ｆ×δ  …  （１）
デフォーカス量が所定値以下である場合、ステップＳ２０５に進み、システムコントローラ１５は合焦フラグをオンにして、本サブルーチンを終了する。一方、デフォーカス量が所定値よりも大きい場合、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、システムコントローラ１５は、デフォーカス量Ｄｆと、工場調整時の差分値ΔＤｆとに基づいて、以下の式（２）により残存デフォーカス量ｓＤｆを求める。
【００３５】
ｓＤｆ＝Ｄｆ―ΔＤｆ  …  （２）
なお差分値ΔＤｆは、工場調整時の値であり、実際に使用されている交換レンズ２を使用した際には誤差が存在している。
【００３６】
続いてステップＳ２０７において、システムコントローラ１５（フォーカス制御部１５ｅ）は、残存デフォーカス量ｓＤｆと、レンズ制御回路１６から取得されたレンズ情報とに基づいて、合焦に必要なフォーカスレンズ４の移動量（レンズ移動量）を算出する。続いてステップＳ２０８において、システムコントローラ１５は、電気通信ユニット３を介し、レンズ制御回路１６に対してフォーカスレンズ４の移動（レンズ移動）を指示する。続いてステップＳ２０９において、レンズ制御回路１６は、システムコントローラ１５から指示したレンズ移動量に基づいて、レンズ駆動手段１７を制御して、フォーカスレンズ４を指示されたレンズ移動量だけ光軸方向に移動させる。フォーカスレンズ４の移動完了後、ステップＳ２０１に戻り、システムコントローラ１５は、残存デフォーカス量が所定値以下になるまでＡＦ動作が行われる。
【００３７】
次に、図５を参照して、マイクロアジャスト（ステップＳ１０７）の動作について詳述する。図５は、マイクロアジャストの動作（ステップＳ１０７のサブルーチン）示すフローチャートである。図５の各ステップは、主に、システムコントローラ１５により、または、システムコントローラ１５の指令に基づいて撮像装置１００の各部により実行される。本実施形態において、マイクロアジャストは、フォーカスレンズ４の複数の位置（複数のレンズ位置）で画像を撮影しながら、同時にデフォーカス量と撮影画像のコントラスト評価値を取得して行われる。
【００３８】
まずステップＳ３０１において、システムコントローラ１５は、フォーカスブラケット範囲（フォーカスレンズ４の移動範囲およびピッチ）を決定する。本実施形態では、合焦点を中心とした±１／２×Ｆ×δ範囲で、１／８×Ｆ×δ（Ｆ：Ｆ値、δ：許容錯乱円）ピッチで計９枚のブラケット撮影が行われる。続いてステップＳ３０２において、システムコントローラ１５は、カウンタ設定を行う。すなわちシステムコントローラ１５は、ステップＳ３０１にて決定されたトータル枚数である９枚をカウンタ（Ｎ＝９）にセットする。
【００３９】
続いてステップＳ３０３において、システムコントローラ１５は、測光回路２０を用いて、被写体の測光を行う。そしてシステムコントローラ１５は、得られた測光値に基づいて、シャッタ速度および撮像素子１４の感度などの撮影条件を決定する。本実施形態では、最もピント位置がシビアになる絞り２３が開放の状態でマイクロアジャストを行う。絞り２３によるピント移動の大きなレンズでは、本撮影時の絞り２３を事前に決定して実絞りでマイクロアジャストを行うことも可能である。
【００４０】
続いてステップＳ３０４において、システムコントローラ１５は、初期レンズ位置までのレンズ移動量を算出する。具体的には、システムコントローラ１５は、ステップＳ３０１にて決定されたブラケット範囲±１／２×Ｆ×δの片側端−１／２×Ｆ×δへのレンズ移動量を算出する。続いてステップＳ３０５において、システムコントローラ１５は、ステップＳ３０４にて決定されたレンズ移動量をレンズ制御回路１６に送る。続いてステップＳ３０６において、レンズ制御回路１６は、システムコントローラ１５から指示されたレンズ移動量に基づいて、レンズ駆動手段１７を制御し、フォーカスレンズ４を指示されたレンズ移動量だけ光軸方向に移動する。このとき、フォーカスレンズ４の像面移動量は理想的には１／２×Ｆ×δであるが、実際には誤差を生じている。誤差には、フォーカスレンズ４の敏感度の製造上のばらつき（硝材の屈折率や曲率、厚みなど、諸々の製造誤差）、可動部材に必須となるガタのばらつき、像面移動量とレンズ移動量の変換時の誤差（特にズームレンズで顕著）などがある。
【００４１】
続いてステップＳ３０７において、焦点検出回路８およびデフォーカス量算出部１５ａは、ＡＦセンサ７の一対の像信号に基づいて、デフォーカス量を検出（算出）する。算出されたデフォーカス量は、システムコントローラ１５に送られる。続いてステップＳ３０８において、システムコントローラ１５は、受け取ったデフォーカス量とカウンタ値（Ｎ）とを対応付けて、一時記憶メモリ２６に保存する。
【００４２】
続いて、撮像装置１００は、コントラスト評価のために画像を取得する。まずステップＳ３０９において、システムコントローラ１５は、ミラー駆動機構２１を用いてミラーアップ動作を行う。続いてステップＳ３１０において、システムコントローラ１５は、撮像素子１４の画素の電荷をリセットして撮影スタンバイ状態にする。そしてシステムコントローラ１５は、ステップＳ３０３にて決定された感度に撮像素子１４の増幅率を設定する。続いてステップＳ３１１において、システムコントローラ１５は、シャッタ制御手段１８を用いて、ステップＳ３０３にて決定されたシャッタ速度でフォーカルプレーンシャッタ１２を走行させ露光を行う。続いてステップＳ３１２において、システムコントローラ１５は、画像取り込み回路２５を用いて、撮像素子１４から画像を読み出し、その画像を一時記憶メモリ２６に記憶する。続いてステップＳ３１３において、システムコントローラ１５は、ミラー駆動機構２１を用いてミラーダウン動作を行う。続いてステップＳ３１４において、システムコントローラ１５は、シャッタ制御手段１８を用いてシャッタチャージを行い、次回のシャッタ走行に備える。
【００４３】
続いてステップＳ３１５において、システムコントローラ１５（評価値算出部１５ｂ）は、一時記憶メモリ２６に記憶された撮影画像のステップＳ１０１にて指示された測距点位置に対応する位置のコントラスト評価値を算出する。続いてステップＳ３１６において、システムコントローラ１５は、ステップＳ３１５にて得られたコントラスト評価値を、ステップＳ３０８にて記憶されたデフォーカス量と対応付けて保存する。デフォーカス量との対応付けには、デフォーカス量とセットで保存されているカウンタ値（Ｎ）を参照して行われる。
【００４４】
続いてステップＳ３１７において、１セットのデータが得られたため、システムコントローラ１５は、カウンタ値（Ｎ）から１を引いて値を更新する（Ｎ←Ｎ−１）。続いてステップＳ３１８において、システムコントローラ１５は、カウンタ値（Ｎ）が０になっている（Ｎ＝０）か否かを判定する。カウンタ値が０の場合、ステップＳ３２２に進む。一方、カウンタ値が０でない場合、ステップＳ３１９に進む。
【００４５】
ステップＳ３１９において、システムコントローラ１５は、１／８×Ｆ×δに対応するレンズ移動量を算出する。続いてステップＳ３２０  において、システムコントローラ１５は、ステップＳ３１９にて算出されたレンズ移動量をレンズ制御回路１６に送る。続いてステップＳ３２１において、レンズ制御回路１６は、システムコントローラ１５から指示されたレンズ移動量に基づいてレンズ駆動手段１７を制御し、フォーカスレンズ４を指示されたレンズ移動量だけ光軸方向に移動する。このときのフォーカスレンズ４の移動量は、ステップＳ３０６での移動誤差と同様に誤差を有する。フォーカスレンズ４の移動終了後、ステップＳ３０７に戻る。このループで９組のデフォーカス量とコントラスト評価値との組み合わせが一時記憶メモリ２６に記憶される。
【００４６】
ステップＳ３２２において、システムコントローラ１５（関数算出部１５ｃ）は、一時記憶メモリ２６に蓄えられたデフォーカス量をｘ、コントラスト値をｙとして、最小自乗法により近似関数を算出する。本実施形態では、二次近似を行うため、システムコントローラ１５は二次関数ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃを求める。最小自乗法による二次関数での近似方法は一般に知られているため、その説明は省略する。なお、デフォーカス量とコントラスト評価値との関係は、二次関数とは異なる。ただし、近似の範囲はデフォーカス量の狭い範囲であるため、本実施形態では二次関数で近似している。また本実施形態では、近似関数として二次関数を用いているが、他の関数を用いてもよい。
【００４７】
続いてステップＳ３２３において、システムコントローラ１５（調整値算出部１５ｄ）は、ステップＳ３２２にて得られた二次関数を微分し、コントラスト値ｙが極値（極大値）を取るデフォーカス量ｘを算出する。すなわち、コントラスト値ｙの微分値ｙ’＝２ａｘ＋ｂ＝０となるｘαが求める調整値であるため、調整値ｘα＝−ｂ／２ａとして算出される。
【００４８】
図６は、デフォーカス量とコントラスト値との関係を示すグラフである。図６において、横軸（ｘ軸）はデフォーカス量、縦軸（ｙ軸）はコントラスト評価値を示す。図６において、グラフ上の９点が測定結果、曲線が９点を元にした近似曲線であり、最小二乗法により求められた二次関数を示している。コントラスト評価値の極大点は、グラフの星印位置のα点で、このときのデフォーカス量がｘαである。調整値ｘαを戻り値として、マイクロアジャストのサブルーチンは終了する。
【００４９】
本実施形態によれば、交換レンズ２の個体差によるコントラスト評価値の極大点位置と光路分岐タイプの位相差オートフォーカスのデフォーカス検出の差を正しく補正することができる。また、ユーザに複数の画像を提示して判定を委ねるのではなく、撮像装置１００がコントラスト評価値を算出する。このため、ユーザの判定誤差を取り除くとともに、ユーザの負担を軽減することができる。また、レンズ補正のための画像取り込み時にレンズ駆動量にバラつきが生じた場合でも、レンズ停止位置から得られるデフォーカス量を基準にしてコントラスト評価値との関係を求めており、レンズ停止位置に依存しない評価が可能である。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態における撮像装置について説明する。図７は、本実施形態における撮像装置１００ａのブロック図である。撮像装置１００ａは、マイクロアジャスト機能を有するミラーレスタイプのレンズ交換式の一眼レフカメラである。本実施形態では、第１の実施形態の撮像装置１００と共通する部分には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
【００５１】
撮像装置１００ａは、ミラーレスタイプのカメラ本体５１と、カメラ本体５１に着脱可能な交換レンズ２とを備えて構成される。被写体からの光束は、交換レンズ２内のフォーカスレンズ４を通り、カメラ本体１内のフォーカルプレーンシャッタ１２および光学フィルタ１３を介して撮像素子５２に至る。撮像素子５２はＣＭＯＳセンサ等により構成されており、撮像面位相差ＡＦ機能を有する。撮像面位相差ＡＦは、撮像素子５２の画素（焦点検出画素）を用いた位相差ＡＦである。
【００５２】
カメラ本体５１は、カメラ本体５１の全体の制御を行うシステムコントローラ（制御装置）５３を有する。システムコントローラ５３は、デフォーカス量算出部（第１の算出手段）５３ａ、評価値算出部（第２の算出手段）５３ｂ、関数算出部（第３の算出手段）５３ｃ、調整値算出部（第４の算出手段）５３ｄ、フォーカス制御部（フォーカス制御手段）５３ｅを有する。これらの各部の機能は、第１の実施形態にて説明した機能と同様である。
【００５３】
システムコントローラ５３は、電気接点ユニット３を介して、撮影レンズ２内のレンズ制御回路１６と通信を行う。システムコントローラ５３には、シャッタ制御手段５４が接続されている。シャッタ制御手段５４は、システムコントローラ５３からの信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ１２を制御する。システムコントローラ５３には、カメラ本体５１の調整値を記憶するための不揮発メモリ５５が接続されている。不揮発メモリ５５は、フラッシュメモリで構成されている。不揮発メモリ５５は、後述する撮像面位相差ＡＦのキャリブレーションデータを記憶する。画像取り込み回路５６は、システムコントローラ５３の指示に基づき、撮像素子５２を制御して画像を取り込む。カメラ本体５１は、撮像素子５２の撮像画像を用いた２種類のＡＦ機能を有する。第一のＡＦ機能は前述の撮像面位相差ＡＦ、第二のＡＦ機能はコントラストＡＦである。
【００５４】
次に、図８を参照して、本実施形態における撮像素子５２の画素配置の一例について説明する。図８は、撮像素子５２の画素配置図である。図８（ａ）はカラーフィルタの繰り返し単位に対応する４画素分の構成を抜き出した図、図８（ｂ）は撮像素子５２の画素の全体的な配置を示す図である。図８（ａ）は、撮像素子５２の画素のうち、水平方向２画素×垂直方向２画素の４画素（Ｒ画素、Ｇ１画素、Ｇ２画素、Ｂ画素）を抜き出した画素ブロック７１を示している。
【００５５】
本実施形態の撮像素子５２には、原色ベイヤー配列のカラーフィルタと、各画素に１つのマイクロレンズが対応するように形成されたマイクロレンズアレイとが設けられている。また、各画素には所定方向（ここでは水平方向）に分割された２つの光電変換領域が形成されている。この所定方向は瞳分割方向に相当する。同一のマイクロレンズを共有する２つの光電変換領域のそれぞれは、マイクロレンズを通交換レンズ２射出瞳の異なる領域の光束を受光している。このため、水平方向における複数の画素について、画素内で同じ位置に設けられた光電変換領域の出力を用いて焦点検出用の像信号を生成することができる。
【００５６】
図８（ａ）の例では、左側の光電変換領域群（破線で示される領域）の出力から得られる像信号（Ａ像信号）と、右側の光電変換領域群（破線で示される領域）の出力から得られる像信号（Ｂ像信号）とを撮像面位相差ＡＦ用の一対の像信号として生成できる。撮像装置１００ａは、この一対の像信号（Ａ像信号とＢ像信号）の相対的なずれ量に基づいて、デフォーカス量を検出する。工場での調整時にデフォーカス量と撮影像のピント位置との関係が測定され、工場調整値ΔＤｆｄとして不揮発メモリ５５に記憶される。撮像面位相差ＡＦでは、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ４を移動させる。
【００５７】
コントラストＡＦは、第１の実施形態と同様に、複数のレンズ位置でのコントラスト評価値の比較で行うオートフォーカスである。コントラストＡＦの動作は、複数のレンズ位置ごとに画像取り込み回路５６により取り込まれた画像を一時記憶メモリ２６に記憶し、画像内の測距点に対応する部分のコントラスト評価を行い、コントラスト評価値の極大位置を合焦点とする。
【００５８】
本実施形態では、図８（ａ）に示されるように、画素ごとに２分割されている。撮像面位相差ＡＦ以外の通常の撮影時には、２分割された画素を加算して撮影画像としている。コントラストＡＦでは、最終的な撮影画像と同等の画像からコントラストを求める必要がある。このため、コントラスト評価時には分割画素を加算した画像を用いる。撮像面位相差ＡＦでは、デフォーカス量から合焦に必要なレンズの移動量が求められるため、高速なＡＦ動作を実現することができる。一方、コントラストＡＦでは、撮影画像そのもののコントラスト評価値を基準にＡＦを行うため、高い合焦精度が期待できるが、レンズを移動させながら合焦点を探すことが必要なので合焦までの時間が遅くなる。本実施形態の撮像装置１００ａは、通常の撮影動作の他に、ＡＦ調整値設定機能を有する。
【００５９】
次に、図９を参照して、本実施形態における撮像装置１００ａのＡＦ調整値設定処理について説明する。図９は、本実施形態におけるＡＦ調整値設定処理を示すフローチャートである。図９の各ステップは、主に、システムコントローラ５３により、または、システムコントローラ５３の指令に基づいて撮像装置１００ａの各部により実行される。本実施形態の撮像装置１００ａは、動作時に自動で複数の画像と対応するデフォーカス量を取り込み、自動でＡＦ調整値設定を行う自動ＡＦマイクロアジャスト動作を行う。なお、図９のステップＳ５０１〜Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０６、Ｓ５０８は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０８とそれぞれ同様であるため、それらの説明を省略する。
【００６０】
ステップＳ５０４において、システムコントローラ５３は、撮像面位相差ＡＦを行う。ここで、図１０を参照して、撮像面位相差ＡＦ（ステップＳ５０４）の動作について詳述する。図１０は、撮像面位相差ＡＦの動作（ステップＳ５０４のサブルーチン）示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主に、システムコントローラ１５により、または、システムコントローラ１５の指令に基づいて撮像素子５２により実行される。
【００６１】
まずステップＳ６０１において、システムコントローラ５３は、撮像素子５２の一対の像信号（Ａ像、Ｂ像）に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量を求める（デフォーカス検出を行う）。なお、以降のステップＳ６０２〜Ｓ６０９は、図４のステップＳ２０２〜Ｓ２０９とそれぞれ同様であるため、それらの説明を省略する。
【００６２】
図９のステップＳ５０７において、システムコントローラ５３は、ステップＳ５０１にて選択された測距点で、オートフォーカスのマイクロアジャストを行う。ここで、図１１を参照して、本実施形態におけるマイクロアジャスト（ステップＳ５０７）の動作について詳述する。図１１は、マイクロアジャストの動作（ステップＳ５０７のサブルーチン）示すフローチャートである。図１１の各ステップは、主に、システムコントローラ５３により、または、システムコントローラ５３の指令に基づいて撮像装置１００ａの各部により実行される。本実施形態において、マイクロアジャストは、フォーカスレンズ４の複数の位置（複数のレンズ位置）で画像を撮影しながら、同時にデフォーカス量と撮影画像のコントラスト評価値を取得して行われる。
【００６３】
まずステップＳ７０１において、図５のステップＳ３０１と同様に、システムコントローラ５３は、フォーカスブラケット範囲（フォーカスレンズ４の移動範囲およびピッチ）を決定する。続いてステップＳ７０２において、ステップＳ３０２と同様に、システムコントローラ５３は、カウンタ設定を行う。
【００６４】
続いてステップＳ７０３において、システムコントローラ５３は、
撮像素子５２を用いて被写体の測光を行う。そしてシステムコントローラ５３は、得られた測光値に基づいて、シャッタ速度および撮像素子５２の感度を決定する。
【００６５】
続いてステップＳ７０４において、ステップＳ３０４と同様に、システムコントローラ５３は、初期レンズ位置までのレンズ移動量を算出する。続いてステップＳ７０５において、ステップＳ３０５と同様に、システムコントローラ５３は、ステップＳ７０４にて決定されたレンズ移動量をレンズ制御回路１６に送る。続いてステップＳ７０６において、ステップＳ３０６と同様に、レンズ制御回路１６は、システムコントローラ５３から指示されたレンズ移動量に基づいて、レンズ駆動手段１７を制御し、フォーカスレンズ４を指示されたレンズ移動量だけ光軸方向に移動する。
【００６６】
続いてステップＳ７０７において、システムコントローラ５３（デフォーカス量算出部５３ａ）は、撮像素子５２の一対の像信号に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量を検出（算出）する。続いてステップＳ７０８において、システムコントローラ５３は、算出したデフォーカス量とカウンタ値（Ｎ）とを対応付けて、一時記憶メモリ２６に保存する。
【００６７】
続いて、撮像装置１００ａは、コントラスト評価のために画像を取得する。まずステップＳ７０９において、システムコントローラ５３は、シャッタ制御手段５４を用いてシャッタ幕を閉じる。続いてステップＳ７１０において、システムコントローラ５３は、ステップＳ３１０と同様に、撮像素子５２の画素の電荷をリセットして撮影スタンバイ状態にする。そしてシステムコントローラ５３は、ステップＳ７０３にて決定された感度に撮像素子５２の増幅率を設定する。続いてステップＳ７１１において、ステップＳ３１１と同様に、システムコントローラ５３は、シャッタ制御手段５４を用いて、ステップＳ７０３にて決定されたシャッタ速度でフォーカルプレーンシャッタ１２を走行させ露光を行う。続いてステップＳ７１２において、ステップＳ３１２と同様に、システムコントローラ５３は、画像取り込み回路５６を用いて、撮像素子５２から画像を読み出し、その画像を一時記憶メモリ２６に記憶する。続いてステップＳ７１３において、システムコントローラ５３は、シャッタ制御手段５４を用いてシャッタ幕を開く。以降のステップＳ７１５〜Ｓ７２３は、図５のステップＳ３１５〜Ｓ３２３とそれぞれ同様であるため、それらの説明を省略する。
【００６８】
本実施形態によれば、交換レンズ２の個体差によるコントラスト評価値の極大点位置と撮像面位相差オートフォーカスのデフォーカス検出の差を正しく補正することができる。また、ユーザに複数の画像を提示して判定を委ねるのではなく、撮像装置１００ａがコントラスト評価値を算出する。このため、ユーザの判定誤差を取り除くとともに、ユーザの負担を軽減することができる。また、レンズ補正のための画像取り込み時にレンズ駆動量にバラつきが生じた場合でも、レンズ停止位置から得られるデフォーカス量を基準にしてコントラスト評価値との関係を求めており、レンズ停止位置に依存しない評価が可能である。
【００６９】
このように各実施形態において、制御装置（システムコントローラ１５、５３）は、第１の算出手段、第２の算出手段、第３の算出手段、および、第４の算出手段を有する。第１の算出手段（デフォーカス量算出部１５ａ、５３ａ）は、位相差方式の焦点検出によりデフォーカス量を算出する。第２の算出手段（評価値算出部１５ｂ、５３ｂ）は、画像のコントラスト評価値を算出する。第３の算出手段（関数算出部１５ｃ、５３ｃ）は、複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出されたデフォーカス量とコントラスト評価値との関係を示す関数を算出する。第４の算出手段（調整値算出部１５ｄ、５３ｄ）は、関数の極値に基づいてデフォーカス量の調整値ｘαを算出する。
【００７０】
好ましくは、第４の算出手段は、関数の極値に対応するデフォーカス量を調整値として算出する。また好ましくは、第３の算出手段は、前記関数として、複数のレンズ位置のそれぞれにおいて算出されたデフォーカス量とコントラスト評価値とを用いて最小自乗法により近似関数を算出する。また好ましくは、制御装置は、調整値を記憶する記憶手段（不揮発メモリ２２）を有する。また好ましくは、制御装置は、調整値を用いて算出された補正デフォーカス量に基づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御手段（フォーカス制御部１５ｅ）を有する。また好ましくは、第１の算出手段は、撮影光束から分岐した光束に基づく焦点検出によりデフォーカス量を算出する。また好ましくは、第１の算出手段は、撮像素子１４からの像信号を用いた焦点検出（撮像面位相差方式）によりデフォーカス量を算出する。
【００７１】
（その他の実施形態）
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。
【００７２】
各実施形態の撮像装置は、キャリブレーションの際に取得された数枚の撮影画像から最適なデフォーカス補正量を、ユーザによる選択バラつきの影響やレンズ駆動量のバラつきの影響を低減して、自動的に高精度に取得することができる。このため各実施形態によれば、オートフォーカスにおいて高精度のマイクロアジャストが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１５  システムコントローラ（制御装置）
１５ａ  デフォーカス量算出部（第１の算出手段）
１５ｂ  評価値算出部（第２の算出手段）
１５ｃ  関数算出部（第３の算出手段）
１５ｄ  調整値算出部（第４の算出手段）
【図１】
2020201378.tif 000003
【図２】
2020201378.tif 000004
【図３】
2020201378.tif 000005
【図４】
2020201378.tif 000006
【図５】
2020201378.tif 000007
【図６】
2020201378.tif 000008
【図７】
2020201378.tif 000009
【図８】
2020201378.tif 000010
【図９】
2020201378.tif 000011
【図１０】
2020201378.tif 000012
【図１１】
2020201378.tif 000013