(57)【要約】【課題】光学系によるケラレが生じる場合であっても、操作者が較正動作を特に意識することなく、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数の較正を行うことができる焦点調節装置、撮像装置、交換レンズ、換算係数較正方法、換算係数較正プログラムを提供する。【解決手段】検出した位相差から、ある換算係数を用いてデフォーカス量に換算する。この換算したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動した結果の焦点状態を再検出する。これらの結果から、換算係数を較正する。【選択図】図８
2010025997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力する光電変換手段と、
前記光電変換手段が出力する前記一対の像信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段が検出する位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行う換算手段と、
前記換算手段が換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させる焦点移動手段と、
操作者が被写体を撮影するときに前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する較正手段と、
を備える焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、操作者の指示により行われる合焦動作時の焦点位置の移動結果に応じて前記換算係数を較正すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記焦点移動手段が予定した焦点位置の移動量と、実際に移動した焦点位置の移動量とを比較して前記換算係数を較正すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、焦点移動時に実際に移動する部材の移動量に基づいて前記焦点移動手段が予定した焦点位置の移動量を得ること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、較正後の前記換算係数を、該焦点調節装置又は外部に設けられた記憶手段に較正後の前記換算係数を記憶させること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記一対の光学像の一致度に応じて前記換算係数を較正する動作を変更すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記焦点移動手段による焦点位置の移動量に応じて前記換算係数を較正する動作を変更すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記位相差検出手段が検出する前記一対の像信号の位相差に応じて前記換算係数を較正する動作を変更すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果から求めた較正量に対して、０から１の間の数値として決められた係数を乗算して前記換算係数を較正すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記較正手段は、前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果から求めた較正量が予め設定した上限値を超えない範囲で前記換算係数を較正すること、
を特徴とする焦点調節装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の焦点調節装置と、
前記焦点調節装置が焦点を合わせる位置に設けられた撮像素子と、
を備える撮像装置。
【請求項１２】
撮影光学系を有し、撮像装置に対して着脱可能な交換レンズであって、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の焦点調節装置が較正した換算係数を記憶する記憶手段を備えること、
を特徴とする交換レンズ。
【請求項１３】
少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力し、
前記一対の像信号の位相差を検出し、
前記位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行い、
換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させ、
操作者が被写体を撮影するときに焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する換算係数較正方法。
【請求項１４】
少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力する光電変換手段を備えた焦点調節装置のコンピュータを、
前記光電変換手段が出力する前記一対の像信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段が検出する位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行う換算手段と、
前記換算手段が換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させる焦点移動手段と、
操作者が被写体を撮影するときに前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する較正手段として機能させるための換算係数較正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の焦点調節装置、撮像装置、交換レンズ、換算係数較正方法、換算係数較正プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年焦点検出手段の高性能化に伴い、撮影領域内の多くの点で測距可能ないわゆる多点測距方式の焦点検出手段が多く提案されている。また、焦点検出の手法として、位相差ＡＦが従来から知られている。位相差ＡＦの原理を活用して多点測距をする焦点検出手段においては、それぞれの測距点に対応した１対の像信号を取得し、相関演算を行いその位相差からデフォーカス量を計算している。
【０００３】
撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元のセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、センサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割されており、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を受光するように構成している。
また、撮影レンズによっていわゆるケラレが発生した場合に補正を行う焦点調節装置が特許文献２に開示されている。特許文献２では、レンズの明るさとケラレの状態を関連させて記憶しておき、撮影時のレンズの明るさ状態に応じて像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を補正する。
【０００４】
さらに、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を較正する焦点調節装置が特許文献３に開示されている。特許文献３では、操作者が撮影に先立って較正作業を行いその値をカメラ内に保存する。撮影時においては較正された換算係数を用いて、像ずれ量をデフォーカスに換算する。
さらにまた、撮影レンズによるケラレを考慮しながら像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を算出する焦点調節装置が特許文献４に開示されている。特許文献４では、焦点検出光学系の分布と撮影光学系の口径情報から像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を算出する。
【特許文献１】特開昭５８−２４１０５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８９１１号公報
【特許文献３】特開２００４−１２４９３号公報
【特許文献４】特開２００７−１２１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、操作者がカメラを操作している際に、自動焦点検出（以下、ＡＦ）の動作を快適に感じるためには、ＡＦ精度に加えてＡＦ速度も重要である。ＡＦ速度を向上させるためには、デフォーカス状態でＡＦを行った場合に可能な限り少ないＡＦ動作で合焦状態となる必要がある。つまり検出されるデフォーカス量が実際のデフォーカス量に近いことが望まれる。
このためには、特許文献１等に開示されたいわゆる位相差ＡＦでは、デフォーカス量を１対の像の像ずれ量として検出するので、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を正しく見積もる必要がある。
一方で、焦点検出センサ上で撮影光軸から離れた点からみると、撮影レンズによるケラレが発生する。撮影レンズによるケラレを正しく推定できる場合はよいが、製造誤差や装置のガタなどにより必ずしも正確に見積もれるとは限らない。
また、操作者が予め較正作業を行う方法では、撮影に先立って較正作業を行うことは、操作者にとっての負担が大きいという問題があった。その上、操作者が較正作業を正しく行わないと正確なＡＦ動作を行えないおそれがあった。
【０００６】
本発明の課題は、光学系によるケラレが生じる場合であっても、操作者が較正動作を特に意識することなく、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数の較正を行うことができる焦点調節装置、撮像装置、交換レンズ、換算係数較正方法、換算係数較正プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面としての焦点調節装置は、少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力する光電変換手段と、前記光電変換手段が出力する前記一対の像信号の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段が検出する位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行う換算手段と、前記換算手段が換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させる焦点移動手段と、操作者が被写体を撮影するときに前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する較正手段とを備える。
【０００８】
本発明の第２の側面としての撮像装置は、本発明の第１の側面としての焦点調節装置と、前記焦点調節装置が焦点を合わせる位置に設けられた撮像素子とを備える。
【０００９】
本発明の第３の側面としての交換レンズは、撮影光学系を有し、撮像装置に対して着脱可能な交換レンズであって、本発明の第１の側面としての焦点調節装置が較正した換算係数を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の側面としての換算係数較正方法は、少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力し、前記一対の像信号の位相差を検出し、前記位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行い、換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させ、焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する。
【００１１】
本発明の第５の側面としての換算係数較正プログラムは、少なくとも一対の光学像を光電変換して少なくとも一対の像信号を出力する光電変換手段を備えた焦点調節装置のコンピュータを、前記光電変換手段が出力する前記一対の像信号の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段が検出する位相差からデフォーカス量への換算を、換算係数を用いて行う換算手段と、前記換算手段が換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させる焦点移動手段と、前記焦点移動手段が焦点位置を移動させた結果に応じて前記換算係数を較正する較正手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学系によるケラレが生じる場合であっても、操作者が較正動作を特に意識することなく、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数の較正を行うことができる。これにより、ＡＦ速度の向上を図ることができ、利便性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
なお、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
さらに、一部の図中には、各図の対応を明確にして理解を容易とするために、原点は特に規定せず、単に方向を示すための座標系として、カメラを正位置としたときの上方をＹプラス方向としてＸＹＺ直交座標を設けている。ここで、正位置とは、撮影レンズ５の撮影光学系の光軸（以下、単に光軸とする）が水平であり、かつ、撮影画面の長手方向が水平方向となるカメラの姿勢を示すものとする。以下、Ｙプラス方向を上、Ｚプラス方向（すなわち、光軸被写体方向）を前とする。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明による焦点調節装置を含むカメラの第１実施形態を示す断面図である。
図２は、第１実施形態のカメラの焦点調節に関する部分の機能ブロック図である。
本実施形態のカメラは、ファインダ３、撮像素子１０を有するカメラ本体１と、撮影光学系Ｌを有する撮影レンズ５とを組み合わせて使用するレンズ交換式のデジタルスチルカメラである。
カメラ本体１は、ファインダ３、撮像素子１０、表示器１１、ＣＰＵ２０、撮像素子制御回路２１、メモリ回路２２、インターフェース回路２３、画像処理手段２４、電気接点２５、クイックリターンミラー３０を備えている。
【００１５】
ファインダ３は、カメラ本体１のＹプラス側に配置され、クイックリターンミラー３０が反射する被写体像を操作者が観察可能にする。
撮像素子１０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide
Semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等により形成されており、カメラ本体１の撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。撮像素子１０の詳細については後述する。
【００１６】
表示器１１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル等により形成され、撮影画像の表示や撮影情報等の情報表示を行う。また、表示器１１は、ライブビューモード時には、撮影予定の領域をリアルタイム動画表示する。ここで、ライブビューモードとは、撮影レンズ５からの被写体像を撮像素子１０により撮像して、プレビュー用の低画素動画像を表示器１１にリアルタイムで表示するモードである。このライブビューモード時には、後述する撮像面における位相差ＡＦを実行することができる。
【００１７】
ＣＰＵ２０は、カメラ全体を統括的に制御する制御手段である。
また、ＣＰＵ２０は、位相差検出手段２０ａ、換算手段２０ｂ、焦点移動手段２０ｃ、較正手段２０ｄを備え、撮影レンズ５の焦点状態の算出と駆動指示及び換算係数の較正も行う。
位相差検出手段２０ａは、撮像素子１０が有する焦点検出用画素（後述）から得た一対の像信号の位相差を検出する。
換算手段２０ｂは、位相差検出手段２０ａが検出する位相差を、後述の換算係数を用いてデフォーカス量へ換算する。
焦点移動手段２０ｃは、換算手段２０ｂが換算したデフォーカス量に基づいて焦点位置を移動させるように、レンズＣＰＵ５０へ指示を行う。
較正手段２０ｄは、焦点移動手段２０ｃが焦点位置を移動させたときに、その予定の焦点位置の移動量と実際の焦点位置の移動量とを比較して、この比較結果に応じて換算係数の較正を行う。また、較正手段２０ｄは、較正後の換算係数を換算手段２０ｂへ伝えるとともに、メモリ回路２２に記憶させる。
これら焦点状態の算出と駆動指示及び換算係数の較正を行う部分が、本実施形態のカメラにおける焦点調節装置の主要部を形成する。この焦点調節装置としての動作の詳細については、後述する。
【００１８】
撮像素子制御回路２１は、ＣＰＵ２０の指示にしたがい、撮像素子１０を駆動制御する。
メモリ回路２２は、撮像素子１０により撮像された画像を記憶する記憶手段である。また、メモリ回路２２では、撮像素子１０の受光分布、及び、後述の換算係数を記憶する。
インターフェース回路２３は、画像処理手段２４により画像処理された画像をカメラ外部に出力する。
画像処理手段２４は、撮像素子１０により撮像した画像信号を画像処理する。
電気接点２５は、撮影レンズ５の電気接点５４と接触して電力及び各種信号の通信に用いられる。
【００１９】
クイックリターンミラー３０は、撮影レンズ５からの撮影光束をファインダ３方向へ反射する。また、クイックリターンミラー３０は、撮影時及びライブビューモード時には、Ｙプラス方向に退避し、撮影レンズ５からの撮影光束が撮像素子１０へ到達可能な状態とする。なお、図示しないが、クイックリターンミラー３０よりＺマイナス側、かつ、撮像素子１０のＺプラス側には、シャッタが設けられており、撮影時及びライブビューモード時にシャッタ開状態となる。
【００２０】
撮影レンズ５は、カメラ本体１に対して着脱可能な交換レンズである。
撮影レンズ５は、撮影光学系Ｌ、レンズＣＰＵ５０、撮影レンズ駆動機構５１、絞り駆動機構５２、絞り５３、電気接点５４を備えている。
撮影光学系Ｌは、撮像する被写体の光学像を撮像素子１０上に結像させる。撮影光学系Ｌは、複数のレンズ群からなり、撮像素子１０の撮像面付近にある焦点位置をＺ方向に沿って移動させるように撮影レンズ駆動機構５１により駆動される。
【００２１】
レンズＣＰＵ５０は、カメラ本体１のＣＰＵ２０から送られてくる焦点調節情報を電気接点２６を介して受信し、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構５１を駆動する。
撮影レンズ駆動機構５１は、フォーカスモータ５１ａ及び回転運動を直進運動に変換する駆動力変換機構５１ｂを有し、撮影光学系Ｌに含まれるフォーカスレンズ群を駆動する。駆動力変換機構５１ｂとしては、例えば、リードスクリューとナットとを組み合わせた機構や、カム枠とカムフォロア枠とを組み合わせたカム機構等を用いることができる。
【００２２】
絞り駆動機構５２は、絞り５３を駆動する機構及びそのアクチュエータを有し、レンズＣＰＵ５０の指示にしたがい絞り５３を駆動する。
絞り５３は、撮影レンズ５の瞳近傍に配設された虹彩絞り等を有し、絞り駆動機構５２によって所定の絞り値に絞り込まれる。
電気接点５４は、カメラ本体１の電気接点２５と接触して電力及び各種信号の通信に用いられる。
【００２３】
また、図１には、窓枠５３ａ、窓枠５３ｂを示している。
窓枠５３ａは、絞り５３よりも撮像素子１０寄り（Ｚマイナス側）に設けられた窓枠である。
窓枠５３ｂは、絞り５３よりも撮像素子１０から遠い側（Ｚプラス側）に設けられた窓枠である。
ここで、窓枠とは、撮影光学系Ｌを構成する各レンズを保持する保持枠部材等により被写体光がケラレる領域として規定される遮光枠である。
さらに、図１には、撮像素子１０の中心から絞り５３に向かう光線１６５ａ，１６５ｂと、撮像素子上でＹ方向に像高がある点から絞り５３に向かう光線１６６ａ，１６６ｂと、撮像素子上でＹ方向に像高がある点に入射する光束のうち窓枠によって規定された光線１６７ａ，１６７ｂとを示している。
図１に示す本実施形態の例では、撮像素子１０の中心では窓枠５３ａ，５３ｂによって光線がケラレることはない。しかし像高が高い位置では、絞り５３に向かう光線よりも内側に窓枠５３ａ，５３ｂが入り込むことによって、窓枠５３ａ，５３ｂ上下の光線にケラレが生じる場合がある。図１の例ではＹプラス方向の光線は窓枠５３ａで規定され、Ｙマイナス方向の光線は窓枠５３ｂで規定される。このケラレの影響に関しては後述する。
【００２４】
図３は、撮像素子の一部を示した平面図である。
撮像素子１０は、画素が多数配列されており、これらの画素が個々に光電変換を行い、全体として画像形成用のデータと、焦点検出用の一対の像信号とを出力する光電変換手段として機能する。
図３中で、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字は各画素のカラーフィルタの色相を表している。「Ｒ」の文字の書かれた画素は赤の成分の光を透過し、「Ｇ」の文字の書かれた画素は緑の成分の光を透過し、「Ｂ」の文字の書かれた画素は青の成分の光を透過する。図３においては「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の色相をハッチングパターンで示している。また、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の各画素はいわゆるベイヤ配列にしたがって配置されている。
【００２５】
カラーフィルタの配列がベイヤ配列なので、１絵素は「Ｒ」「Ｂ」の画素と２つの「Ｇ」の画素から構成される。ただし、本実施形態の撮像素子１０では、「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、撮影レンズ５の一部の瞳領域を通過した光束を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。図３中で「Ａ」「Ｂ」と示した画素（以下、Ａ画素、Ｂ画素）は、撮影レンズ５の焦点状態を検出するための画素であり、電極１３１によりｘ方向（図３における横方向）の開口が制限されている。またＡ画素、Ｂ画素は後述するように異なる瞳領域を通った光線が結像している。
本実施形態では、この焦点検出用画素であるＡ画素、Ｂ画素を設けることにより、撮像面における位相差ＡＦを行うことができる。撮像面における位相差ＡＦとは、従来の位相差ＡＦで必要としていた位相差検出用センサの機能を、被写体像を撮像する撮像素子１０で兼用して行うＡＦ動作である。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態では、Ａ画素、Ｂ画素を隣接させ、可能な限り両者の距離を短くしている。この工夫により、Ａ画素、Ｂ画素が異なる模様のところを見てしまう可能性を最小限に抑えている。これにより焦点検出誤差を軽減させている。
また、偶数ラインと奇数ラインで境界位置を一致させて、Ａ画素、Ｂ画素の位置を反転させている。このため、被写体のエッジ部がＡ画素、Ｂ画素の境界部にかかった場合においても、Ａ画素、Ｂ画素から得られる像の位相ずれは、両方同時に発生する。しかも、そのずれ量は等しく、方向が逆向きとなる。そこで本実施形態では、瞳分割方向と垂直方向に隣接するラインを少なくとも２つセットで用いて相関演算を行うことで、焦点検出誤差を打ち消し合うようにしている。このために、本実施形態では、１対の像の数として、必ず偶数を指定することとしている。これにより、焦点検出誤差を、軽減することができる。
【００２７】
図４は、図３に示した、ｘ方向の開口が制限された画素と、全瞳領域を受光可能な画素の断面図である。
図４の右側の画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を受光可能な画素を示し、図４中左側の画素は、ｘ方向の開口が制限されているために撮影レンズ５の一部の瞳領域からの光束を受光可能な画素を示している。これについては図５を用いて後述する。
【００２８】
撮像素子１０では、シリコン基板１１０の内部に光電変換部１１１が形成されている。光電変換部１１１で発生した信号電荷は、不図示のフローティングディフュージョン部、第１の電極１３１及び第２の電極１３２を介して外部に出力される。光電変換部１１１と第１の電極１３１との間には層間絶縁膜１２１が形成され、第１の電極１３１と第２の電極１３２との間には層間絶縁膜１２２が形成されている。また、第２の電極１３２の光入射側には層間絶縁膜１２３が形成され、さらにパッシベーション膜１４０、平坦化層１５０が形成されている。平坦化層１５０の光入射側には、カラーフィルタ層１５１、平坦化層１５２及びマイクロレンズ１５３が形成されている。ここで、マイクロレンズ１５３のパワーは、撮影レンズ５の瞳と光電変換部１１１が略共役になるように設定されている。また、撮像素子１０の中央に位置する画素では、マイクロレンズ１５３が画素の中心に配設され、周辺に位置する画素では、マイクロレンズ１５３が撮影レンズ５の光軸側に偏って配設される。
【００２９】
撮影レンズ５を透過した被写体光は撮像素子１０近傍に集光する。さらに撮像素子１０の各画素に到達した光は、マイクロレンズ１５３で屈折され光電変換部１１１に集光する。通常の撮像に使う図中右側の画素では、入射する光を遮光しないように第１の電極１３１及び第２の電極１３２が配設されている。
【００３０】
一方、図中左側の撮影レンズ５の焦点検出を行う画素では、第１の電極１３１の一部が光電変換部１１１を覆うように構成されている。その結果図中左側の焦点検出用画素では、撮影レンズ５の瞳の一部を透過する光束を受光可能となっている。また、第１の電極１３１が入射光束の一部を遮光しているために光電変換部１１１の出力が小さくなることを防ぐために、焦点検出用の画素のカラーフィルタ層１５４は光を吸収しない透過率の高い樹脂で形成されている。
【００３１】
図５は、図３に示したＡ画素，Ｂ画素の断面と瞳の関係を表した図である。
図５（ａ）は、瞳領域１６１ａを通過した光束の光路を説明する図であり、図５（ｂ）は、瞳領域１６１ｂを通過した光束の光路を説明する図である。
図５において左側の画素は、図３のＡ画素に対応しており、図中右側の画素は、図３のＢ画素に対応している。図５では、撮影レンズ５の瞳１６０を模式的に示しており、光電変換部１１１ａ、１１１ｂは、それぞれＡ画素、Ｂ画素に対応する。
【００３２】
図５に示したように、Ａ画素、Ｂ画素の開口はマイクロレンズ１５３の光軸に対して、異なる偏心量を持つように設けられている。このため図５（ａ）に示した瞳領域１６１ａを通過した光束は、Ａ画素の光電変換部１１１ａには到達するが、Ｂ画素の光電変換部１１１ｂには到達しない。反対に図５（ｂ）に示した瞳領域１６１ｂを通過した光束は、Ｂ画素の光電変換部１１１ｂには到達するが、Ａ画素の光電変換部１１１ａには到達しない。
【００３３】
ここで、図５に示した、撮影レンズ５の瞳の一部の領域を通過した光束を得ることができる瞳分割手段において、前述の２つの領域の相対的な位置を示す方向（本実施形態ではＸ軸方向）を瞳分割方向と定義する。また、光軸に直交する平面内で前記瞳分割方向と垂直をなす方向（本実施形態ではＹ軸方向）を瞳分割に垂直な方向として定義する。
また、第１実施形態の撮像素子１０では、瞳分割方向がＸ軸方向に存在する画素のみをもつこととして説明しているが、これと直角方向（Ｙ軸方向）に瞳分割方向を持つような画素を重畳した形態としてもよい。本発明は、方向を瞳分割方向と瞳分割に垂直な方向として定義しているのでこれらに注意すれば、Ｙ軸方向に瞳分割方向を持つような焦点検出用画素に対しても容易に適用できる。
【００３４】
図６は、撮影レンズ５の瞳１６０からＡ画素、Ｂ画素に入射する光束を模式的に示した図である。
図６（ａ）は、撮像素子１０中央付近でＡ画素、Ｂ画素に入射する領域と瞳の関係を示している。図６（ｂ）は、撮像素子１０中央付近でＡ画素、Ｂ画素に入射する領域が窓枠などで切り取られる様子を示している。図６（ｃ）は、Ｘ方向に像高の高い位置でＡ画素、Ｂ画素に入射する領域と瞳の関係を示している。図６（ｄ）は、Ｘ方向に像高の高い位置でＡ画素、Ｂ画素に入射する領域が窓枠などで切り取られる様子を示している。
【００３５】
図６では、瞳領域１６１ａを通過してＡ画素に入射する光束の領域に瞳領域と同じ符号（１６１ａ）を付け、瞳領域１６１ｂを通過してＡ画素に入射する光束の領域に瞳領域と同じ符号（１６１ｂ）を付けると共に、入射する比率を濃淡で示した。濃い領域からの光は多く入射し、薄い領域からの光は少量しか入射しない。瞳の領域により入射する比率が異なるのは、マイクロレンズの収差、光学パワーの合わせ込み誤差、光の回折などが原因である。また、入射する光束の領域に重ねて絞り５３で規定される枠１６１と、窓枠５３ａで規定される枠１６４ａと、窓枠５３ｂで規定される枠１６４ｂを示している。さらに、ケラレが無い状態での１６１ａと１６１ｂの重心（光量分布の重み付け中心、以下同様）を、それぞれ１６５ａ０、１６５ｂ０として示している。
図６（ｂ）に示す状態での１６１ａ，１６１ｂの重心は、それぞれ１６５ａ１、１６５ｂ１で示している。
図６（ｄ）に示す状態での１６１ａ，１６１ｂの重心は、それぞれ１６５ａ２、１６５ｂ２で示している。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ケラレがなければ、撮影レンズ５の瞳１６１の外側にも瞳領域１６１ａ、瞳領域１６１ｂを通過してそれぞれＡ画素、Ｂ画素に入射する領域が存在する。しかし、実際には、絞り５３で規定される枠１６１と、窓枠５３ａで規定される枠１６４ａと、窓枠５３ｂで規定される枠１６４ｂとによりケラレが発生する。よって、図６（ｂ）に示すように枠１６１で切り取られた範囲の光が撮像素子１０に到達する。このとき図６（ｂ）に示したように、Ａ画素に入射する光束の領域１６１ａ、Ｂ画素に入射する光束の領域１６１ｂの重心１６５ａ１、１６５ｂ１はケラレにより移動する。
【００３７】
図６（ａ）、（ｂ）に示したように、撮像素子１０の中心から見た場合、窓枠５３ａで規定される枠１６４ａと、窓枠５３ｂで規定される枠１６４ｂとは、絞り５３で規定される枠１６１よりも外側に位置するのでＡ画素、Ｂ画素に入射する光量を規定することはない。
一方、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、像高の高い位置から見た場合、窓枠５３ａ，５３ｂを瞳面上に投影した枠１６４ａ，１６４ｂは、像高に応じて偏心する。図６（ｃ）ではＸプラス方向の位置から見ているので、撮像素子１０に近い窓枠５３ａの枠１６４ａはＸマイナス方向に偏心し、撮像素子１０から遠い側の窓枠５３ｂの枠１６４ｂはＸプラス方向に偏心する。結果として絞り５３で規定される枠１６１よりも内側に入り込む領域が出てくる。ここで示した例では、図６（ｄ）に示すように絞り５３及び窓枠５３ａ，５３ｂのそれぞれの枠１６１，１６４ａ，１６４ｂでＡ画素に入射する領域１６１ａおよびＢ画素に入射する領域１６１ｂが切り取られる。このとき図６（ｄ）に示したように、Ａ画素に入射する領域１６１ａ、Ｂ画素に入射する領域１６１ｂの重心１６５ａ２、１６５ｂ２はケラレにより移動する。また、ケラレによりＡ画素、Ｂ画素それぞれに入射する光量も異なってくる。よって、焦点検出を正確に行うためには、これらケラレによる入射光の重心の移動を補正することが望ましい。
【００３８】
以上、図６を用いて説明したように、Ａ画素に入射する光束の領域１６１ａ、Ｂ画素に入射する光束の領域１６１ｂの重心は、像高によって決まるケラレ状態によって複雑に変化する。また、本実施形態に示すカメラ本体１は、撮影レンズ５が着脱可能であるために様々な交換レンズを使用でき、様々な撮影光学系が用いられることとなる。このとき、複雑な光学系をもつ撮影レンズ５においては、上述のケラレを予想して像の重心を求めることは困難である。
【００３９】
図７は、図６（ｂ）、（ｄ）に示す領域の光束を、瞳分割と垂直な方向に積分して瞳分割方向の１次元的な像で表現した図である。
図７は、焦点検出用画素群（図３の第１ライン、第２ライン等）で生成される線像分布図に対応する。図７において、図６（ｂ）でのＡ画素の線像分布を曲線１６２ａ１で示し、図６（ｂ）でのＢ画素の線像分布を曲線１６２ｂ１で示し、図６（ｄ）でのＡ画素の線像分布を曲線１６２ａ２で示し、図６（ｄ）でのＢ画素の線像分布を曲線１６２ｂ２で示している。また、図７において、曲線１６２ａ１の重心を点１６５ａ１で示し、曲線１６２ａ２の重心を点１６５ａ２で示し、曲線１６２ｂ１の重心を点１６５ｂ１で示し、曲線１６２ｂ２の重心を点１６５ｂ２で示している。
【００４０】
図７から分かるようにＡ画素、Ｂ画素は入射角特性が異なっているために、デフォーカスした際にＡ画素の像とＢ画素の像には瞳分割方向の像ずれが発生する。単位デフォーカス量に対する像ずれ量（Ａ画素、Ｂ画素から得られる信号が示す線像分布の位相差に対応）は重心の距離で代表させることができる。像ずれ量（又は、位相差）をデフォーカス量に換算するための換算係数を重心の距離から計算してメモリ回路２２に記憶して後述する焦点検出動作で用いる。当然ながら、重心の距離が正しく計算されない場合は、正しくない換算係数が算出される。そこで本実施形態では、後述するようにユーザーの通常の撮影操作に応じて自動で換算係数の補正を行う。
【００４１】
次に、図８〜図１３を用いて、本実施形態のカメラの焦点調節及び撮影動作を説明する。
図８は、本実施形態のカメラのメインフローを示すフローチャートである。
ステップ（以下、Ｓとする）１０１で操作者がカメラの電源スイッチをオン操作する。
Ｓ１０２においてＣＰＵ２０は、カメラ内の各アクチュエータや撮像素子１０の動作確認を行ない、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、撮影準備動作を実行する。
Ｓ１０３では、合焦動作として撮像面における位相差ＡＦ（以下、撮像面ＡＦと呼ぶ）を行うか否かを判定する。なお、合焦動作を行うか否かの判断は、不図示のＡＦ開始ボタンをオンする等、操作者の指示により行われる。
Ｓ１０４では、撮像面ＡＦを行うので、ミラーアップとシャッタ開放動作を行う。
Ｓ１０５では、撮像素子の撮像動作を開始し、プレビュー用の低画素動画像を出力する。
Ｓ１０７では、読み出した動画をカメラ背面に設けられた表示器１１に表示し、操作者は、このプレビュー画像を目視して撮影時の構図決定を行なう。
【００４２】
Ｓ１０９では、プレビュー用動画像中からの顔認識を開始する。
Ｓ１１１では、顔が検出されたか否かを判断する。そして、撮影領域に顔が存在していると認識された場合には、Ｓ１１１からＳ１１３に移行し、焦点調節モードを顔ＡＦモードに設定する。ここで顔ＡＦモードとは、撮影領域の顔に焦点を合わせるＡＦモードを指す。
【００４３】
一方撮影領域に顔が存在していない場合は、Ｓ１１１からＳ１１５に移行し、焦点調節モードを多点ＡＦモードに設定する。ここで多点ＡＦモードとは、撮影領域を例えば３×５＝１５分割し、各分割領域で焦点検出を行ない、焦点検出結果と被写体の輝度情報から主被写体を類推し、その領域を合焦させるモードを指す。
【００４４】
Ｓ１１３あるいはＳ１１５でＡＦモードを決定したら、Ｓ１１７で焦点検出領域を決定する。
Ｓ１２１では、撮影準備スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければＳ１０５に戻り、撮像素子駆動からＳ１１７の焦点検出領域の決定を繰り返し実行する。
Ｓ１２１で撮影準備スイッチがオン操作されるとＳ１２３に移行し、換算係数の学習用のデータである換算係数学習値をリセットした後に、Ｓ１３１に移行し、焦点検出サブルーチン（図９）を実行する。
【００４５】
図９は、焦点検出サブルーチンを示すフローチャートである。
この焦点検出サブルーチンは、主にＣＰＵ２０の位相差検出手段２０ａ及び換算手段２０ｂにより行われる。
メインルーチンから当サブルーチンのＳ１３１にジャンプすると、Ｓ１３３においては、メインルーチンのＳ１１７で決定した焦点検出領域に含まれる焦点検出用画素から位相差検出に用いる像信号を読み出す。
Ｓ１３５では、焦点検出用画素であって欠陥画素である画素の処理を行う。例えば周囲の画素の値から補完するなどを行う。
Ｓ１３７では、Ｓ１３５で補正された信号から、相関演算を行うべき１対の像を切り出す。
Ｓ１３９では、得られた２像の像信号について相関演算を行ない、２像の像信号から相対的な位置ずれ量（位相差）を計算する。
【００４６】
Ｓ１４１では、相関演算結果の信頼性を判定する。ここで信頼性とは、２像の一致度を指し、２像の一致度がよい場合は一般的に焦点検出結果の信頼性が高い。そこで、複数の焦点検出領域が選択されている場合は、信頼性の高い情報を優先的に使用する。
Ｓ１４３では、前記信頼性の高い検出結果と換算係数からデフォーカス量を演算する。そしてＳ１４５で換算係数学習サブルーチン（図１０）に移行する。
このように、本実施形態では、操作者が被写体を撮影するときに行われる合焦動作時の焦点位置の移動結果に応じて換算係数が較正される。
【００４７】
図１０は、換算係数学習サブルーチンを示すフローチャートである。
図９の焦点検出サブルーチンから当サブルーチンのＳ２０１にジャンプすると、焦点検出サブルーチンで求めた信頼性をもとに今回の学習値へ反映が可能か否かを判定する。信頼性が低い場合は、学習値への反映を行わないようにして換算係数学習サブルーチンを終了するＳ２３１に進む。信頼性が高い場合は、学習を行うこととして、Ｓ２０３に移行し学習値の蓄積を行う。
【００４８】
ここでいう学習値とは、今回の焦点ずれ量と、前回の焦点検出を行ったときと今回の焦点検出を行ったときとの間に合焦動作として移動したレンズ駆動量（又は、レンズを駆動して移動させた焦点位置の移動量）を指している。ただし、Ｓ１２３でリセットを行って学習値が無いとき（１度目の焦点検出の時）は、今回の焦点ずれ量のみを保存する。また、学習値が既に十分に蓄積されているときは、最も古いデータを消して順次データを古い側に移した後に、新しいデータを蓄積する（いわゆるＦＩＦＯの処理を行う）。これにより、最新のデータが学習データとして蓄積される。
なお、本実施形態において、レンズ駆動量は、焦点移動手段２０ｃの指示により駆動する不図示のＡＦモータの回転量から換算して得るが、フォーカスレンズを保持する枠等、合焦動作で実際に移動する部材の移動量を用いてもよい。また、焦点移動手段２０ｃが指示するレンズ駆動量そのものを用いてもよい。
Ｓ２０５では蓄積された学習値が十分か否かを判定する。本実施形態では、複数回のレンズ駆動が行われ、２つのレンズ駆動量と３つの焦点ずれ量が求まったときに学習値が揃ったと判断しＳ２０９に移行する。データが十分に揃っていない場合には換算係数学習サブルーチンを終了するＳ２３１に進む。
【００４９】
Ｓ２０９では、２つの同定値を計算する。
図１１は、同定値の計算を説明する図である。
図１１において横軸は実際のデフォーカス量で未知の値である。縦軸は焦点検出サブルーチンで計算されたデフォーカス量（以下、検出デフォーカス量）で既知の値である。このとき検出デフォーカス量は次の式（１）で与えられる。
【００５０】
【数１】
2010025997.tif 000003
【００５１】
ただし式（１）においてＤｅｆｎは、ｎ回目の焦点検出を行ったときに得られた検出デフォーカス量、Δｎは、ｎ回目の焦点検出を行ったときに得られた像ずれ量、Ｋは、換算係数である。
【００５２】
理想的な状態においては、実際のデフォーカス量と検出デフォーカス量とは一致する。これを図１１中では傾き１の破線で示した。しかし、図６、図７で説明したように換算係数が正確に見積もられていないときは、式（１）の定義からも明らかなように傾きが正確に求められない。その結果、図１１中の実線で示したように傾き１からずれてしまうことになる。例えば、図１１の例では、換算係数Ｋを小さく見積もったために、傾きが小さくなった場合を示した。図１１において、適当なデフォーカス量ｘ０，ｘ１，ｘ２の箇所での検出デフォーカス量はＤｅｆ＿０，Ｄｅｆ＿１，Ｄｅｆ＿２となる。
【００５３】
後述するようにメインフローでは、合焦と判断しないときにはフォーカスレンズを駆動させる。フォーカスレンズを駆動して実際のデフォーカス量を変化させた場合には、ｘ０，ｘ１，ｘ２の値は知ることは出来ないが、その差（ｘ１−ｘ０），（ｘ２−ｘ１）は知ることができ、以下の式（２）で表すことができる。
【００５４】
【数２】
2010025997.tif 000004
【００５５】
式（２）において、ΔＤｅｆｎは、ｎ回目の焦点検出を行ったときと、ｎ−１回目の焦点検出を行う間に変化した実際のデフォーカス量、レンズ駆動量は、フォーカスレンズを駆動した量、フォーカス敏感度は、フォーカスレンズの駆動量を実際のデフォーカス量に換算する係数である。
【００５６】
図１１の破線で示したように傾き１の直線上の値が検出デフォーカス量として得られるときには、ΔＤｅｆ２は（Ｄｅｆ＿２−Ｄｅｆ＿１）に等しく、ΔＤｅｆ１は（Ｄｅｆ＿１−Ｄｅｆ＿０）に等しい。一般化すると、以下の式（３）で表すことができる。
【００５７】
【数３】
2010025997.tif 000005
【００５８】
一方、図１１の実線で示すように傾き１の直線からずれた値が検出デフォーカス量として得られるときには、式（３）の値が等しくならない。つまり、レンズ駆動量、フォーカス敏感度、検出デフォーカス量を比較することで換算係数Ｋを正しく較正できる。
【００５９】
【数４】
2010025997.tif 000006
【００６０】
式（４）においてＫｎはｎ−１回目，ｎ回目の焦点検出を行ったときの検出デフォーカス量（すなわち、ｎ−１回目とｎ回目との間における実際の焦点位置の移動量）と、ｎ−１回目，ｎ回目の間に動かしたフォーカスレンズ駆動量（すなわち、ｎ−１回目とｎ回目との間に焦点移動手段２０ｃが予定した焦点位置の移動量に相当）から同定される値（同定値）である。本実施形態ではこの値を２つ求める。これをＫｎ、Ｋｎ−１とする。以上で説明したＫｎ、Ｋｎ−１を求めるのがＳ２０９の動作である。
【００６１】
Ｓ２１１では、２つの同定値Ｋｎ、Ｋｎ−１の比または差の絶対値が規定値（すなわち上限値）以下であるか否かを判断し、規定値（上限値）以下であれば学習値の算出と反映を行うようＳ２１３に進む。一方、２つの同定値Ｋｎ、Ｋｎ−１の比または差の絶対値が規定値（上限値）を上回る場合は換算係数学習サブルーチンを終了するＳ２３１に進む。
【００６２】
図１２は、図１０のＳ２１１の効果を説明する図である。
図１２においてｘ０，ｘ１は適当なデフォーカス量を示しており、その時の検出デフォーカス量はｄｅｆ＿０，ｄｅｆ＿１である。図１２中のｘ０’は被写体が移動した時のデフォーカス量を示しており、その時の検出デフォーカス量はｄｅｆ＿０’である。
【００６３】
図１２においてｘ１の点で焦点検出を行った後に、フォーカスレンズを駆動してΔＤｅｆ＿１の量デフォーカス量を操作した場合を考える。このとき被写体が奥行き方向に対して止まっていれば、図１１で説明したようにレンズ駆動量、フォーカス敏感度、検出デフォーカス量を比較することで換算係数を較正することができる。しかし、奥行き方向に対して移動している被写体を撮影した時は、誤った値を得てしまう。図１２では以下の値が求められる。
【００６４】
【数５】
2010025997.tif 000007
【００６５】
ここで、Δ’０は、ｘ０’の点での像ずれ量である。図１２の例では、実際には換算係数Ｋは小さいと同定されるべきであるが、式（５）によると、ΔＤｅｆ１と（Ｄｅｆ＿１−  ｄｅｆ＿０’）の比で求めるので、Ｋは被写体の移動速度によっては望ましくない値が求まる。
そこで本実施形態では、Ｓ２１１で２つの同定値の比または差の絶対値を監視している。被写体が奥行き方向に対して移動している場合には２つの同定値の比は１から遠ざかり、差の絶対値は大きくなる。そこで適当な規定値（上限値）を設けておき、被写体の移動によって望ましくない学習が進むことを避けている。
Ｓ２１３では２つの同定値の重み付け加算平均を取る。
【００６６】
【数６】
2010025997.tif 000008
【００６７】
式（６）で、ｗｎはＫｎに掛かる重みである。ｗｎはＳ１３９で求めた像ずれ量、Ｋｎを求めるときに用いたレンズ駆動量の関数である。ｗｎを像ずれ量の関数とすることで、大デフォーカス等で像ずれ量の算出が正確でなくなる場合の影響を低減できる。また、ｗｎをＫｎを求めるときに用いたレンズ駆動量の関数とすることで、非常に微少駆動をしたときに無視できないレンズ停止精度の影響を低減できる。すなわち、フォーカスレンズの駆動量（すなわち焦点位置の移動量）に応じて換算係数の較正度合いを変更し、レンズ停止精度が低いときに不正確な較正を行わないようにする。好適な例としては、像ずれ量が大きい場合や、レンズ駆動量が小さい場合等に重みｗｎが低下するように適当な関数を設定する。
Ｓ２１５では、現在の換算係数との差を学習初期値として計算する。具体的には以下の式（７）に従う。
【００６８】
【数７】
2010025997.tif 000009
ただし、式（７）で、Ｋは現在の換算係数である。
【００６９】
Ｓ２１７では、Ｓ２１５で求めた値に適当な係数を乗算して学習量（較正量）を計算する。具体的には以下の式（８）に従う。
【数８】
2010025997.tif 000010
【００７０】
式（８）の係数ηは、０から１の間の適当な数値を係数として設定する。式（８）のようにηを乗算することによっていわゆる一次遅れ系で学習が進む。ηが大きいと早く学習が進み、ηが小さいとゆっくりと学習が進む。一方、ηはローパスフィルターとしての効果があり、ηを適当に小さく設定することで、毎回の換算係数の同定値に誤差が含まれていても、それらの平均値にゆっくりと収束する。よって、ηは同定値のばらつきなどを考慮して０〜１の適当な値に設定する。
【００７１】
Ｓ２１９では、Ｓ２１７で求めた学習値（較正量）に対してリミット処理を行う。これは間違った同定値を得たときに一挙に間違った学習が進むことを避けるためである。式（８）で求めた較正量ΔＫ’ｎの絶対値が予め求めた上限値よりも大きい場合は、絶対値が上限値以下になるように処理を行う。これにより、較正量が予め設定した上限値を超えない範囲で較正が行われることとなる。
【００７２】
Ｓ２２１では、現在の値にΔＫ’ｎを加えて更新をして、Ｓ２２３で更新後の値、すなわち較正後の換算係数をメモリ回路２２に格納する。その後、Ｓ２３１に進み焦点検出サブルーチン（図９）に戻る。
【００７３】
図９に戻って、焦点検出サブルーチンは、換算係数学習サブルーチンから戻った後に、Ｓ１４７に進み図８のメインフロー内のＳ１５１にリターンする。
【００７４】
図８に戻って、Ｓ１５１では、図９のＳ１４３で計算した焦点ずれ量が許容値以下か否かを判断する。そして焦点ずれ量が許容値以上である場合は、非合焦と判断し、Ｓ１５３でフォーカスレンズを駆動し、その後Ｓ１３１からＳ１５１を繰り返し実行する。そしてＳ１５１により合焦状態に達したと判定されると、Ｓ１５５により合焦表示を行ない、Ｓ１５７に移行する。
【００７５】
Ｓ１５７では、撮影開始スイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていなければＳ１５９に移行し撮影待機状態を維持するか否かを判別する。撮影待機状態を維持する場合は再びＳ１５７に移行する。撮影待機状態を解除する場合は、Ｓ１０５に戻って再びプレビュー動作などを行う。Ｓ１５７で撮影開始スイッチがオン操作されるとＳ１６１に移行し、撮影サブルーチンを実行する。
【００７６】
図１３は、撮影サブルーチンを示すフローチャートである。
撮影開始スイッチが操作されると、Ｓ１６１を経由して、Ｓ１６３では光量調節する絞り５３を駆動し、露光時間を規定するメカニカルシャッタの開口制御を行なう。シャッタの駆動は一旦シャッタを閉じた後に再走行させてもよいし、電気的に撮像素子１０のリセット動作を行った後にシャッタを閉となるように走行させてもよい。
Ｓ１６５では、高画素静止画撮影のための画像読み出し、すなわち全画素の読み出しを行なう。
Ｓ１６７では、読み出した画像信号の欠損画素補間を行なう。すなわち、焦点検出用画素であるＡ画素、Ｂ画素の出力は、撮像のためのＲＧＢカラー情報を有しておらず、画像を得る上では欠陥画素に相当するため、周囲の撮像用画素の情報から補間により画像信号を創生する。
【００７７】
Ｓ１６９では、画像のγ補正、エッジ強調等の画像処理をおこない、Ｓ１７１において、メモリーカード等の外部記憶媒体や、カメラ本体１に内蔵されるメモリ回路２２等に撮影画像を記録する。
Ｓ１７３では、撮影済み画像を表示器１１に表示し、Ｓ１７５で図８のメインフローにリターンする。
図８のメインフローに戻ると、Ｓ１８１により一連の撮影動作を終了する。
【００７８】
本実施形態によれば、操作者が通常の撮影動作を行っているときに、カメラが自動で換算係数の較正動作を行う。具体的には、操作者が被写体を撮影するときに行われる合焦動作時の焦点位置の移動結果に応じて換算係数が較正される。よって、操作者が特に意識することなく像ずれ量をデフォーカス量に変換する変換係数の較正が行われ、ＡＦ速度の向上、及び、ＡＦ精度の向上が図れる。その結果、利便性を向上できる。
【００７９】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態のカメラの断面図である。
第１実施形態が撮像素子１０を用いて撮像面ＡＦを行う形態であったのに対して、第２実施形態は、焦点検出センサ２０５を別途設けて焦点検出を行う形態とした点が、第１実施形態と異なる。
よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００８０】
撮像素子２１０は、焦点検出用画素が存在せず、該当部分が通常の画像撮像用の画素となっている他は、第１実施形態の撮像素子１０と同様な撮像素子である。
図１４に示した装置では操作者が構図を決めている状態では、クイックリターンミラー２００によって光路が変更され被写体像を観察するためのファインダ３に光束を導く。同時にクイックリターンミラー２００は半反射面になっており、残りの光束は、サブミラー２００ａ、折り返しミラー２０７に反射されて焦点検出センサ２０５に導かれる。
【００８１】
瞳分割手段に関して図１４および図１５を用いて説明する。
図１５は、焦点検出光学系の分解斜視図である。
第２実施形態の焦点検出光学系は、フィールドレンズ２０１、視野マスク２０２、瞳分割マスク２０３、２次結像レンズ２０４ａ，２０４ｂ、焦点検出センサ２０５を有している。
フィールドレンズ２０１は、瞳分割マスク２０３の各開口部を各測距点に対応する撮影レンズ１８の射出瞳付近に結像する作用を有している。
【００８２】
視野マスク２０２は、撮影レンズ５の予定結像面近傍に設けられ焦点検出範囲を規定する。
【００８３】
瞳分割マスク２０３は、絞り孔２０３ａ，２０４ｂを有し、２次結像レンズ２０４ａ，２０４ｂからみて撮影レンズ５に近い側に設けられている。絞り孔２０３ａ，２０４ｂは２次結像レンズ２０４ａ，２０４ｂに入射する光束を規制する。
瞳分割マスク２０３の位置は、フィールドレンズ２０１のパワーにより撮影レンズ５の射出瞳の位置に略結像するような関係に置かれている。
【００８４】
２次結像レンズ２０４ａ，２０４ｂは、視野マスク２０２で決定された領域の被写体像を焦点検出センサ２０５に設けられた一対の受光エリア２０６ａ，２０６ｂ上に結像させる。
【００８５】
焦点検出センサ２０５は、一対の受光エリア２０６ａ，２０６ｂを備えた光電変換手段である。焦点検出センサ２０５の受光エリア２０６ａ，２０６ｂ上に到達する被写体像は、光電変換されて一対の像信号として読み出され、焦点検出演算に用いられる。前述の受光エリアの対２０６ａ，２０６ｂから得られた一対の像信号について相関演算を行うことで、測距視野に対応したデフォーカス量を得ることができる。
【００８６】
第２実施形態のような焦点検出光学系においても、焦点検出センサ２０５の受光エリアを広げていくと、光軸からの像高が高い場所では複雑なケラレが発生する。すなわち第１実施形態と同様に、換算係数を適切に求めることが困難になる。
【００８７】
図１６は、第２実施形態のカメラの焦点調節に関する部分の機能ブロック図である。
第２実施形態の位相差検出手段２０ａは、焦点検出センサ２０５から焦点検出用のデータとして一対の像信号を取得する。その他の機能ブロックは、第１実施形態の図２と同じである。
【００８８】
図１７は、第２実施形態の焦点検出動作のフローチャートである。
焦点検出サブルーチン、換算係数学習サブルーチンおよび撮影サブルーチンは、第１実施形態に示した図９、図１０および図１３のフローチャートと同様の動作を行う。また、図１６に示したフローチャートでは、第１実施形態と同じ動作をするものには同じ番号を付した。以下では、第１実施形態との違いについて述べる。
【００８９】
第２実施形態の焦点検出動作において、第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の図８におけるＳ１０３及びＳ１０４に相当する動作を行わない点である。本実施形態は、いわゆる２次結像光学系に、半透過のクイックリターンミラー２００を介して光束を導くので、ミラーアップ動作やシャッタ開放動作が必要ない。また撮影サブルーチン内のＳ１６３では、第１実施形態ではシャッタ閉の後に再走行という動作をしたが、本実施形態ではＳ１６３に到達した時にシャッタは閉状態にあるので、従来の銀塩カメラ等と同様のシャッタ走行動作をすればよい。その他の動作は第１実施形態と同じである。
【００９０】
図１５に示したように、本実施形態に示した焦点検出センサ２０５は、受光エリアが画面中心のみでなく、像高のある像を取り込めるようなセンサである。このようなセンサには本発明を容易に適用できる。具体的には、有限個の測距点に対して、換算係数を保存する記憶領域をメモリ回路２２に用意しておき、Ｓ２２３で求められる学習値をこの記憶領域に格納すればよい。
【００９１】
本実施形態によれば、従来から広く用いられている焦点検出光学系である、いわゆる２次結像光学系を用いた位相差検出方式を用いるカメラにおいても、操作者が通常の撮影動作を行っているときに、カメラが自動で換算係数の較正動作を行う。よって、操作者が特に意識することなく像ずれ量をデフォーカス量に変換する変換係数の較正が行われ、ＡＦ速度の向上、及び、ＡＦ精度の向上が図れる。その結果、利便性を向上できる。
【００９２】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００９３】
（１）各実施形態において、撮像装置としてデジタルスチルカメラを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、動画撮影を主たる目的とするビデオカメラに本発明を適用してもよい。
【００９４】
（２）各実施形態において、焦点位置の移動は、フォーカスレンズを駆動して行う例を示したが、これに限らず、例えば、撮像素子側が移動してもよいし、これら双方が移動する等、焦点位置が移動するならばどのような形態であってもよい。
【００９５】
（３）各実施形態において、撮像装置としてのカメラに本発明を適用する例を示したが、これに限らず、例えば、本発明の換算係数較正方法をコンピュータに実行させることができる換算係数較正プログラムの形態としてもよい。そうすることにより、撮像装置の制御プログラムを更新するいわゆるファームアップにより、このコンピュータプログラムを撮像装置に適用することができ、既存の撮像装置の位相差検出における換算係数の較正を行うことができる。
【００９６】
（４）各実施形態において、較正した換算係数をカメラ本体１のメモリ回路２２に記憶する例を示したが、これに限らず、カメラ本体１の外部、例えば、交換レンズである撮影レンズ５内に設けられたメモリ等の記憶手段に較正した換算係数を記憶してもよい。
【００９７】
なお、第１実施形態〜第２実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による焦点調節装置を含むカメラの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態のカメラの焦点調節に関する部分の機能ブロック図である。
【図３】撮像素子の一部を示した平面図である。
【図４】図３に示した、ｘ方向の開口が制限された画素と、全瞳領域を受光可能な画素の断面図である。
【図５】図３に示したＡ画素，Ｂ画素の断面と瞳の関係を表した図である。
【図６】撮影レンズ５の瞳１６０からＡ画素、Ｂ画素に入射する光束を模式的に示した図である。
【図７】図６（ｂ）、（ｄ）に示す領域の光束を、瞳分割と垂直な方向に積分して瞳分割方向の１次元的な像で表現した図である。
【図８】本実施形態のカメラのメインフローを示すフローチャートである。
【図９】焦点検出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】換算係数学習サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】同定値の計算を説明する図である。
【図１２】図１０のＳ２１１の効果を説明する図である。
【図１３】撮影サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態のカメラの断面図である。
【図１５】焦点検出光学系の分解斜視図である。
【図１６】第２実施形態のカメラの焦点調節に関する部分の機能ブロック図である。
【図１７】第２実施形態の焦点検出動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１      カメラ本体
３      ファインダ
５      撮影レンズ
１０    撮像素子
１１    表示器
２０    ＣＰＵ
２０ａ  位相差検出手段
２０ｂ  換算手段
２０ｃ  焦点移動手段
２０ｄ  較正手段
２１    撮像素子制御回路
２２    メモリ回路
２３    インターフェース回路
２４    画像処理手段
２５    電気接点
３０    クイックリターンミラー
５０    レンズＣＰＵ
５１    撮影レンズ駆動機構
５２    絞り駆動機構
５３    絞り
５４    電気接点
２００  クイックリターンミラー
２００ａ  サブミラー
２０１  フィールドレンズ
２０２  視野マスク
２０３  瞳分割マスク
２０４ａ，２０４ｂ  ２次結像レンズ
２０５  焦点検出センサ
２０７  折り返しミラー
２１０  撮像素子
Ｌ      撮影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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