(57)【要約】【課題】焦点検出装置において、撮影レンズによるケラレが生じても、高精度に焦点検出を行なうことができる位相差検出方式の焦点検出装置を提供すること。【解決手段】着脱可能なレンズユニットを透過した光束を２系統に分割し、各光束によりセンサ上に形成される２つの画像間の位相差に基づいてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記レンズユニットを透過した光束の焦点検出領域の複数の異なる波長領域の光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出を行なう複数の異なる波長領域に応じた、複数の前記センサの光量補正値を記憶する記憶手段と、前記検出手段により得られた被写体の色情報と前記記憶手段に記憶された前記検出手段の検出波長領域に応じた複数の光量補正値から、前記センサ像の光量補正値を決定する演算手段と、前記演算手段により決定された光量補正値をもとにセンサの像信号を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能なレンズユニットを透過した光束を２系統に分割し、各光束によりセンサ上に形成される２つの画像間の位相差に基づいてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記レンズユニットを透過した光束の焦点検出領域の複数の異なる波長領域の光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出を行なう複数の異なる波長領域に応じた、複数の前記センサの光量補正値を記憶する記憶手段と、
前記検出手段により得られた被写体の色情報と前記記憶手段に記憶された前記検出手段の検出波長領域に応じた複数の光量補正値から、前記センサ像の光量補正値を決定する演算手段と、
前記演算手段により決定された光量補正値をもとにセンサの像信号を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
複数種類のレンズユニットを着脱可能であって、請求項１に記載の焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記検出手段は、被写体の色を見分けることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、被写体の光源を見分けることを特徴とする請求項１に焦点検出装置。
【請求項５】
複数の光量補正値をレンズの射出瞳距離、Ｆナンバー、レンズの周辺光量データから決定することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関し、特にレンズによるケラレが生じる場合のピント精度の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、多くの写真用カメラあるいはビデオカメラは、対物レンズ（撮影レンズ）の焦点を自動的に調節する自動焦点調節機能を内蔵している。
【０００３】
特に、厳しいピント精度が要求される一眼レフカメラには、位相差検出方式を用いた焦点検出装置が一般に用いられている。
【０００４】
位相差検出方式は、撮影光学系の瞳の異なる領域からの一対の光量分布を光電変換素子の画素列（ラインセンサ列）で受け、両光量分布の相対的位置関係から対物レンズの焦点調節状態を検出する方式である。
【０００５】
この焦点検出方式は撮影レンズの焦点距離にかかわらずデフォーカス検出が可能であることや、焦点検出の視野の大きさが撮影レンズの焦点距離にかかわらず固定されていることから、撮影レンズ交換式のカメラシステムに好適である。
【０００６】
また、近年、位相差検出方式の焦点検出装置であって複数の焦点検出視野を有するものも製品化されている。
【０００７】
しかしながら、このような位相差検出方式には次に述べるような課題を有している。
【０００８】
この位相差検出方式では、焦点検出側の光学系によって光軸上の所定の位置に直交する平面上に所定のＦナンバーの瞳を特定している。
【０００９】
したがって、撮影光学系のＦナンバーがこの所定のＦナンバーよりも大きいか、あるいは撮影光学系のＦナンバーが所定の位置と異なる交換レンズを装着した場合には、その射出瞳により、焦点検出光束にケラレが生じる場合がある。
【００１０】
位相差検出方式の焦点検出装置では焦点検出光束の一部にケラレが生じると焦点検出精度が著しく低下する。
【００１１】
この影響を改善するために、例えば特許文献１では、撮影光学系の絞り開放時のＦナンバーと、基準面から射出瞳までの距離と撮影光学系の周辺光量低下の情報から、焦点検出光学系の周辺光量低下を求めている。
【００１２】
この求められた周辺光量低下をもとに、光電変換手段の被写体像信号に対して処理を行なうことにより、ケラレの影響を改善している。
【００１３】
また、特許文献２では、周波数成分に対する特性が異なる２つのフィルタ処理を有しており、イメージ検出手段からの一対の電気信号を基にして、イメージ検出手段からの一対の電子信号に対する処理を変えることで、ケラレの影響を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平０３−２１４１３３号公報
【特許文献２】特開平０７−３１８７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、位相差検出方式の焦点検出装置で生じる、焦点検出光束のケラレ量は波長により異なる。
【００１６】
しかしながら、このような従来の位相差検出方式の焦点検出装置では、被写体の色や光源による影響が考慮されていないために、被写体の色や光源によっては、正確な補正が行なわれず、正確な焦点検出を行なうことが出来なかった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、
脱可能なレンズユニットを透過した光束を２系統に分割し、各光束によりセンサ上に形成される２つの画像間の位相差に基づいてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記レンズユニットを透過した光束の焦点検出領域の複数の異なる波長領域の光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出を行なう複数の異なる波長領域に応じた、複数の前記センサの光量補正値を記憶する記憶手段と、
前記検出手段により得られた被写体の色情報と前記記憶手段に記憶された前記検出手段の検出波長領域に応じた複数の光量補正値から、前記センサ像の光量補正値を決定する演算手段と、
前記演算手段により決定された光量補正値をもとにセンサの像信号を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レンズによるケラレが生じる場合の焦点検出を高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態にかかわる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される撮影レンズとによって成るカメラシステムの概略構成図
【図２】（Ａ）焦点検出装置の入射瞳位置での、撮影光学系の軸上光束と焦点検出装置で使用する光束を表した概念図、（Ｂ）撮影光学系の射出瞳と焦点検出装置の入射瞳の位置が一致していない場合にケラレが生じる原理を示した概念図、（Ｃ）撮影光学系の射出瞳のＦナンバーが焦点検出系の特定しているＦナンバーよりも大きい場合にケラレが生じる原理を示した概念図
【図３】撮影光学系２によってケラレが生じる場合の、焦点検出ラインセンサ２６上での２つの像の光量を示したグラフ
【図４】焦点検出装置１７の入射瞳に生じる波長ごとのズレを示す概念図
【図５】実施例１での測色センサのＣＣＤに配置されたフィルタの透過率特性を示すグラフ
【図６】実施例１での測色センサのＣＣＤに配置されたフィルタの配置を示す図
【図７】ラインセンサ上での光量低下量と光量低下量を関数で表したグラフ
【図８】実施例１での３つの波長領域の光量低下を関数で表現したグラフ
【図９】実施例１での補正の流れを示すフローチャート
【図１０】実施例２での測色センサのＣＣＤに配置されたフィルタの透過率特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態にかかわる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される撮影レンズとによって成るオートフォーカスカメラシステムの概略構成を示す。
【実施例１】
【００２２】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、レンズユニットを透過した光束の焦点検出領域の複数の異なる波長の光をもとに焦点検出センサの像信号の補正を行なう手段を説明する。
【００２３】
図１において、着脱可能な撮影レンズ１の内部には撮影光学系２、撮影光学系を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、焦点調整するための焦点調整手段３、撮影レンズ１を制御するためのレンズ制御手段４、およびＲＯＭ等のレンズ記憶手段５を含んでいる。
【００２４】
カメラ本体８は、主ミラー９、撮影媒体として撮影媒体としてフィルムまたは撮像素子１５、サブミラー１６、位相差焦点検出装置１７、カメラ演算手段１８、補正値取得手段１９を含んでいる。
【００２５】
撮影レンズ１およびカメラ本体８は接点２０を有し、互いに装着された状態では接点２０を介して情報の通信や電源の供給が行われる。
【００２６】
Ｌａは撮影レンズ１の光軸である。光軸Ｌａにそって入射する光束は半透過部を備える主ミラー９に達し、反射光と透過光の二つの光束に分割される。
【００２７】
反射光側には光軸Ｌａにそって焦点版１０、ペンタプリズム１１、接眼レンズ１２が配置され、これらの部材は焦点版１０上に形成されたファインダー像の視認のためのファインダー系を構成する。
【００２８】
さらに被写体の色を検出するため検出手段として測色用レンズ１３および測色センサ１４を有しており、測色センサ１４は、ＣＣＤで構成される。
【００２９】
測色センサ１４の各画素には図５に示す青色に透過率特性を持つフィルタＢ（４５０―４００ｎｍ）、緑色に透過率特性を持つフィルタＧ（５００−５５０ｎｍ）、赤色に透過率特性を持つフィルタＲ（５５０−６５０ｎｍ）が図６で示すベイヤー配列で配置されている。
【００３０】
したがって、この測色センサを用いることで、被写体の色を識別することができる。
【００３１】
一方、主ミラー９の透過光側には光軸Ｌａにそって、可動のサブミラー１６、位相差焦点検出装置１７が配置される。
【００３２】
自動焦点検出の際には、位相差焦点検出装置１７からの出力に基づき、撮影レンズ１の内部に配置される焦点調整手段３により、撮影光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部が駆動され焦点状態が調節される。
【００３３】
位相差焦点検出装置１７は、フィールドレンズ２１、２次結像ミラー２２、赤外カットフィルタ２３、絞り２４、２次結像レンズ２５、焦点検出ラインセンサ２６、焦点検出回路等から構成されている。
【００３４】
被写体像に関して、絞り２４および、２次結像レンズ２５により、水平方向、または垂直方向に２対以上の複数対の光量分布が検出ラインセンサ２６上に形成される。
【００３５】
位相差焦点検出装置１７は焦点検出ラインセンサ２６からの信号を用いて、撮影光学系２の焦点位置を検出し、その結果を焦点ずれ量として出力する。
【００３６】
本実施例では、撮影レンズ１の撮影光学系２の射出瞳６のうち、異なる領域７ａと７ｂを通過した光束を用いて、公知の位相差検出を行っている。
【００３７】
図２は撮影光学系２の６射出瞳の位置の違いによって生じる焦点検出装置１７の使用する光束のケラレを説明している図である。
【００３８】
図２（Ａ）は、撮影光学系１７の射出瞳６の位置と焦点検出装置１７の入射瞳７ａ、７ｂの位置が一致している場合の、焦点検出装置１７の入射瞳７ａ、７ｂの位置における、撮影光学系２の光束６と位相差焦点検出装置１７が使用する光束範囲を示す概念図である。
【００３９】
図２（Ａ）中、６Ａは焦点検出装置１７の入射瞳位置における、撮影光学系２の光束を示し、瞳７ａ―Ａ、７ｂ―Ａは位相差焦点検出装置１７が使用する光束範囲を示している。
【００４０】
撮影光学系２の射出瞳６の位置と、焦点検出装置１７の入射瞳７ａ、７ｂの位置が一致し、かつ撮影光学系２の射出瞳６のＦナンバーが焦点検出装置１７の特定している所定のＦナンバーよりも小さい場合は、焦点検出装置１７で使用する光束にケラレは生じない。
【００４１】
しかしながら、撮影光学系２の射出瞳６の位置と、焦点検出系１７の入射瞳７ａ、７ｂの位置が一致していない場合は、焦点検出装置１７で使用する光束にケラレが生じる。
【００４２】
図２（Ｂ）では撮影光学系２の射出瞳６の位置と、焦点検出装置１７の入射瞳の位置が一致していないために焦点検出装置１７の使用する光束にケラレが生じる原理を説明している。
【００４３】
図２（Ｂ）中の６Ｂは焦点検出装置１７の入射瞳位置における、撮影光学系２の軸外からの光束を示し、７ａ―Ｂ、７ｂ―Ｂは焦点検出装置１７が使用する光束の位置を示している。
【００４４】
図２（Ｂ）の状態では、焦点検出装置１７が使用する光束のうち７ａ―Ｂにケラレが生じることとなり、焦点検出ラインセンサ２６に光量低下が起こる。
【００４５】
また、焦点検出装置１７の入射瞳７ａ、７ｂは所定の位置に所定のＦナンバー瞳を特定しているため、撮影光学系２の射出瞳６のＦナンバーが焦点検出装置１７の特定しているＦナンバーよりも大きい場合にも焦点検出装置１７が使用する光束にケラレが生じる。
【００４６】
図２（Ｃ）の状態は、撮影光学系２の射出瞳６のＦナンバーが焦点検出装置１７の特定しているＦナンバーよりも大きい場合にケラレが生じる原理を説明している。
【００４７】
図２（Ｃ）中の６Ｃは焦点検出装置１７の入射瞳位置における、撮影光学系２の光軸からの光束を示し、７ａ―Ｃ、７ｂ―Ｃは焦点検出装置１７が使用する光束の位置を示している。
【００４８】
図２（Ｃ）の状態では、７ａ―Ｃ、７ｂ―Ｃともにケラレが生じ、焦点検出ラインセンサ２６に光量低下が起こる。
【００４９】
このように、撮影レンズごとに焦点検出装置１７で使用する光束のケラレ方は異なり、これにより、焦点検出ラインセンサ２６上の光量低下も撮影レンズごとに異なる。
【００５０】
図３は、撮影光学系２によってケラレが生じる場合の、焦点検出ラインセンサ２６上での２つの像の光量を示した図である。
【００５１】
図３の横軸は像高であり、像高が中心から離れるに従い、光量が低下していることがわかる。
【００５２】
さらに、図３では光量の低下量は２つの像３―１と３０―２で異なることを示している。
【００５３】
したがって、位相差検出方式の焦点検出装置では焦点検出光束の一部にケラレが生じると２つの像で光量低下量が異なることから、焦点検出精度が著しく低下しまう。
【００５４】
また、焦点検出装置１７で使用する光束のケラレ量は被写体の色によっても異なる。
【００５５】
図４は焦点検出装置１７の入射瞳に生じる波長ごとのズレを示す概念図である。
【００５６】
図４中の２９はフィルムまたは撮像素子１５と等価の位置を示している。
【００５７】
図４において、７ａ―１および７ｂ―１は波長５８７．６ｎｍでの入射瞳を示している。
【００５８】
それに対して７ａ―２および７ｂ―２は７００．０ｎｍにおける入射瞳を示している。
【００５９】
図４に示すように、焦点検出装置１７の入射瞳７ａおよび７ｂは絞り２４の像がフィールドレンズ２１により結像されたものである。
【００６０】
したがってフィールドレンズ２１の分散の影響により入射瞳７ａおよび７ｂは波長ごとに異なる。
【００６１】
波長によって焦点検出装置１７の入射瞳が異なることから、生じるケラレは被写体の波長によっても異なる。
【００６２】
以上に示したように、撮影光学系２が異なると、焦点検出装置１７が使用する光束のケラレ方は異なり、また被写体の波長によっても異なる。
【００６３】
したがってケラレが生じた場合に、高精度に焦点検出を行なうためには、焦点検出ラインセンサ２６上に形成される２つの像の光量を撮影レンズごと、また被写体の色ごとに補正する必要がある。
【００６４】
この補正を行なうために、本実施例では、撮影レンズ１のレンズ記憶手段５には複数の波長に応じた、焦点検出ラインセンサ２６上に形成される２つの像の光量低下情報を記憶している。
【００６５】
本実施例では、測色センサ１４により、被写体の色を識別することから、図５の測色センサの分光感度に応じた３つの波長領域の光量低下情報をレンズ記憶手段５に記憶している。
【００６６】
具体的には、検出ラインセンサ２６上の像の光量低下を関数で表現し、その関数を表す係数を波長ごとに撮影レンズ１のレンズ記憶手段５に記憶をしている。
【００６７】
図７は検出ラインセンサ２６上での３つの波長領域の光量低下を関数で表現したグラフである。
【００６８】
本発明の実施例では関数で光量低下を表現したが、検出ラインセンサ２６上の像の光量低下量をラインセンサ２６の画素ごとの値でレンズ記憶手段５に記憶させておいてもよい。
【００６９】
検出ラインセンサ２６上の像の光量低下量は、測色センサ１４の出力値とレンズ記憶手段５に記憶されている光量低下情報をもとにカメラ演算手段１８で演算を行なう。
【００７０】
焦点検出を行なう位置での測色センサ１４の青色の出力値をＢ＿ｏｕｔ、緑色の出力値をＧ＿ｏｕｔ、赤色の出力値をＲ＿ｏｕｔとする。
また、レンズ記憶手段５に記憶されている各波長領域の光量低下量の関数をもとにして算出される、センサ上のある地点ｘでの光量を、青色でｂ（ｘ）、緑色でｇ（ｘ）、赤色でｒ（ｘ）とする。そうすると、ある地点ｘにおける光量低下量Ｌ  （ｘ）は、
【００７１】
【数１】
2014041197.tif 000003
となる。
【００７２】
カメラ演算手段１８で求められた光量低下量をもとにして、検出ラインセンサ２６上の像を補正する。
【００７３】
これをもとにして検出ラインセンサ２６上に形成される１対の像を光量補正手段２８で補正し、カメラ演算手段１８で相関演算を行なうことで、デフォーカス量を求める。
【００７４】
これにより、ケラレによる影響、また被写体の色によるケラレ量の違いの影響を低減し、高精度な焦点検出を行なうことができる。
【００７５】
この一連の流れを図９のフローチャートで示す。
【実施例２】
【００７６】
本実施例では、検出手段の測色センサ１４を測光センサとして用いる。
【００７７】
焦点検出の動作において、合焦精度を向上させるために、被写体が暗い場合、カメラ側から光を被写体に投光することがあるが、このときに使用する光は、撮影構図への影響の回避から、可視域外の赤外光（波長６５０―７５０ｎｍ）を使用している。
【００７８】
したがって、焦点検出装置１７の光路中に使用する赤外カットフィルタ２３は、撮影素子１５の光入射に使用している赤外カットフィルタよりも長波長側の赤外光を透過させている。
【００７９】
このため焦点検出装置１７は赤外光による影響も大きく受けており、生じるケラレ量も撮影が赤外光を多く含む太陽下で行われているか、屋内で行われているかで異なる。
【００８０】
測色センサ１４は、ＣＣＤで構成され、各画素には、図１０に示す可視領域に透過率特性を持つフィルタＶ（４００−６５０ｎｍ）と、赤外領域に透過率特性を持つフィルタＩＲ（６５０−７５０ｎｍ）が配置されている。
【００８１】
これにより、撮影が赤外光を多く含む太陽下で行われているか、屋内で行われているかを識別することができる。
【００８２】
この測色センサ１４を用いた場合も実施例１と同様に検出ラインセンサ２６上の像の光量低下量は、測色センサ１４の値をもとに演算を行なう。
【００８３】
測色センサ１４の可視領域センサの出力値をＶ＿ｏｕｔ、赤外光センサの出力値をＩＲ＿ｏｕｔとする。
【００８４】
また、レンズ記憶手段５に記憶されている波長の関数をもとにして、センサ上のある地点ｘでの光量を、可視領域でｖ（ｘ）、赤外領域でｉｒ（ｘ）とする。
そうすると、ある地点ｘにおける光量低下量Ｌ  （ｘ）は、
【００８５】
【数２】
2014041197.tif 000004
となる。この計算で求められた光量低下量をもとにして、検出ラインセンサ２６上の像を補正する。
【００８６】
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】
【００８７】
１  撮影レンズ
２  撮影光学系
３  焦点調整手段
４  レンズ制御手段
５  レンズ記憶手段
６  撮影レンズ射出瞳
８  カメラ本体
９  主ミラー
１３  測色用レンズ
１４  測色センサ
１５  フィルムまたは撮像素子
１６  サブミラー
１７  焦点検出装置
１８  カメラ演算手段
１９  補正値取得手段
２０  接点
２１  フィールドレンズ
２３  赤外カットフィルタ
２４  絞り
２５  ２次結像レンズ
２６  焦点検出ラインセンサ
２７  取得手段
２８  光量補正手段
【図１】
2014041197.tif 000005
【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】
2014041197.tif 000013
【図１０】
2014041197.tif 000014