(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を通過した被写体からの光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出する検出部と、
前記検出部の出力に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記検出部の近傍に設けられ、温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記焦点検出手段により検出された焦点状態を補正する補正手段とを有する焦点検出装置であって、
前記補正手段は、前記温度検出手段により検出された温度を補正するための補正情報を予め記憶し、前記補正情報および前記焦点検出装置の電源が投入されてからの時間に基づいて、前記温度検出手段により検出された温度を補正し、該補正された温度に基づいて、前記焦点状態を補正し、
前記補正情報は、前記温度検出手段により検出された温度と前記光学系の温度の差分を示す第１の温度が、予め記憶された前記第１の温度の最大値と最小値の間の値となるように、前記温度検出手段により検出された温度の補正量を算出するための情報であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記温度検出手段は、前記焦点検出手段と同一のチップ上に設けられ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３】
前記補正手段は、予め測定された、温度検出手段により検出された温度と前記光学系の温度の差分のうち、最小値と最大値の平均を前記所定値として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記焦点検出装置の電源が投入されてから前記焦点検出手段による焦点検出を開始するまでの時間に応じて、前記所定値を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記焦点検出装置の電源が切断されてから、新たに電源投入されるまでの時間に応じて、前記所定値を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
光学系を通過した被写体からの光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出する検出部と、前記検出部の近傍に設けられ、温度を検出する温度検出手段とを有し、前記温度検出手段により検出された温度を補正するための補正情報を予め記憶する焦点検出装置の制御方法であって、
前記検出部の出力に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出ステップと、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記焦点検出ステップにより検出された焦点状態を補正する補正ステップとを有し、
前記補正ステップにおいて、前記補正情報および前記焦点検出装置の電源が投入されてからの時間に基づいて、前記温度検出手段により検出された温度を補正し、該補正された温度に基づいて、前記焦点状態を補正し、
前記補正情報は、前記温度検出手段により検出された温度と前記光学系の温度の差分を示す第１の温度が、予め記憶された前記第１の温度の最大値と最小値の間の値となるように、前記温度検出手段により検出された温度の補正量を算出するための情報であることを特徴とする焦点検出装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）方式の一つとして、位相差検出方式（以下、位相差ＡＦという）がある。位相差ＡＦでは、撮影レンズの内部あるいは外部に設けられた焦点状態検出センサにより、被写体までの距離情報を検出する。具体的には、焦点状態検出センサのレンズによって光束を２分割し、２分割した光束を一組の位相差検出部によりそれぞれ受光する。その受光量に応じて出力される信号のずれ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、被写体までの距離、ひいては撮影レンズのピント方向のずれ量を求める。従って、位相差検出部により一度電荷蓄積動作を行えば、ピントずれの量と方向が得られ、高速な焦点調節動作が可能となる。
【０００３】
位相差ＡＦでは、焦点状態検出センサのレンズが撮像装置の置かれた環境温度によって膨張収縮する影響により、焦点検出に誤差を生じる場合がある。この誤差を打ち消すために、特許文献１では、焦点状態検出センサのレンズ近傍に温度センサを設け、温度センサの出力に基づいて温度補正を行っている。また、特許文献２では、焦点状態検出センサ近傍の他に、撮像装置外装近傍にも温度センサを設けることで、環境温度だけではなく、撮像装置自身の発熱による影響も考慮した温度補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３８３１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３９３７３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では、焦点状態検出センサのレンズ近傍に温度センサを設置するための構造が必要なので、焦点状態検出センサが大きくなるという課題があった。また、特許文献２では、複数の温度センサを設置することが必要なため、スペースが必要になる、コストがかかるという課題があった。
【０００６】
上記の課題に対し、本発明は、余計なスペースやコストを必要とせずに、焦点検出における高精度な温度補正を可能にする焦点検出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】
【０００７】
上記課題に鑑みて、本発明は、光学系を通過した被写体からの光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出する検出部と、前記検出部の出力に基づいて、焦点状態を検出する焦点検出手段と、前記検出部の近傍に設けられ、温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記焦点検出手段により検出された焦点状態を補正する補正手段とを有する焦点検出装置であって、前記補正手段は、前記温度検出手段により検出された温度を補正するための補正情報を予め記憶し、前記補正情報および前記焦点検出装置の電源が投入されてからの時間に基づいて、前記温度検出手段により検出された温度を補正し、該補正された温度に基づいて、前記焦点状態を補正し、前記補正情報は、前記温度検出手段により検出された温度と前記光学系の温度の差分を示す第１の温度が、予め記憶された前記第１の温度の最大値と最小値の間の値となるように、前記温度検出手段により検出された温度の補正量を算出するための情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、位相差検出部と同一チップ上に設けられた温度検出部の出力を用いて焦点検出における高精度な温度補正を行うことが可能となるため、別途温度センサを設ける必要が無く、焦点状態検出センサ付近のスペースの有効利用とコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態における撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）焦点状態検出センサの構成例を示す図および（Ｂ）位相差ＡＦにおける像信号を例示する図である。
【図３】焦点検出の環境温度と像ずれ量の関係を示す図である。
【図４】焦点状態検出センサの温度上昇傾向を示す図である。
【図５】温度差補正量の時間に応じたカーブの一例を示す図である。
【図６】フォーカス制御部の構成例を示す図である。
【図７】第１実施形態における、ビデオカメラの動作を説明するフローチャートである。
【図８】焦点調節制御を説明するフローチャートである。
【図９】焦点検出を説明するフローチャートである。
【図１０】温度補正を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態を実施した場合の、焦点検出結果の一例を示す図である。
【図１２】第２実施形態における、焦点検出を説明するフローチャートである。
【図１３】第２実施形態における、初期値設定方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は焦点調節制御装置を搭載した撮像装置の構成例を示す図である。ここで言う撮像装置は、被写体を撮影して、動画や静止画のデータをテープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスク等の各種メディアに記録する、いわゆるビデオカメラやデジタルスチルカメラ等を含む。装置内の各ユニットは、バス１６０を介して接続されており、各ユニットはメインＣＰＵ（中央演算処理装置）１５１によって制御される。
【００１１】
レンズユニット１０１は、固定１群レンズ１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、固定３群レンズ１２１、フォーカスレンズ１３１を含む。これらの光学部材を通して、撮像素子１４１上に結像する被写体像は、電気信号に変換される。ズーム制御部１１３は、メインＣＰＵ１５１の指示に従い、ズームモータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動して焦点距離を変更する。また、フォーカスレンズ１３１は、フォーカスモータ１３２によって駆動され、焦点調節状態が制御される。フォーカスレンズ１３１は焦点調節用レンズであり、図１には単レンズで簡略的に示している。
【００１２】
撮像素子１４１上に結像されて光電変換された画像は、撮像信号処理部１４２で画像信号として整えられ、撮像信号（ＴＶＳ）がＡＦ信号処理部１３４に出力される。ＡＦ信号処理部１３４は、撮像信号ＴＶＳから測距ゲートにて画面内の一部のみを抽出し、不図示のバンドパスフィルタおよび検波部によってＡＦ評価値（ＦＶ）を示す信号を生成し、フォーカス制御部１３３へ出力する。ＡＦ評価値ＦＶは、撮像信号を処理して得た焦点調節用の評価値であり、後述する撮像信号ＡＦ制御部３０２で使用される。
【００１３】
レンズユニット１０１の外部に設けられている焦点状態検出センサ１３０は、光学部材を通過した被写体からの光束の分割方向における相対的位置ずれ量を検出する。結像レンズは焦点検出光学系１３８を構成し、該レンズを通した像を位相差検出部１３９が検出する。また、位相差検出部１３９と同一チップ上には、温度検出部１３５が実装されている。この温度検出部１３５は、抵抗回路からなり、温度の変化に伴う抵抗値の変化を、電圧値をＡＤ変換することによって取得し、温度の変化量に換算するというものである。
【００１４】
焦点状態検出センサ１３０は、フォーカスレンズ１３１を合焦位置に移動させるための制御に用いる焦点状態の検出情報として、撮像装置から被写体までの検出距離Ｌを示す信号を算出し、フォーカス制御部１３３へ出力する。フォーカス制御部１３３は、位相差ＡＦによる検出距離Ｌと、前記ＡＦ評価値ＦＶに基づいてフォーカスモータ１３２を駆動する。フォーカスレンズ１３１の移動制御により、ＡＦ機能が実現される。
【００１５】
撮像信号処理部１４２の出力する画像データは撮像制御部１４３に送られ、一時的にＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１５４に蓄積される。ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは画像圧縮解凍部１５３にて圧縮された後で画像記録媒体１５７に記録される。これと並行して、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像データは、画像処理部１５２にて最適なサイズへの縮小・拡大処理が行われる。最適なサイズに処理された画像データは、モニタディスプレイ１５０に送られて画像表示されることで、リアルタイムでユーザが撮影画像が観察できる。また、撮影直後にはモニタディスプレイ１５０が所定時間だけ撮影画像を表示することで、ユーザは撮影画像を確認できる。
【００１６】
操作部１５６はユーザが装置への指示を行うために使用する。操作指示信号はバス１６０を介してメインＣＰＵ１５１に送られる。バッテリ１５９は、電源管理部１５８により適切に管理されて撮像装置全体に安定した電源供給を行う。フラッシュメモリ１５５には撮像装置の動作に必要な制御プログラムが記憶されている。ユーザ操作により撮像装置がＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ１５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ１５４の一部にロードされる。メインＣＰＵ１５１はＲＡＭ１５４にロードされたプログラムに従って動作制御を行う。
【００１７】
図２（Ａ）は焦点状態検出センサ１３０の構成例を示す図である。
【００１８】
第１の検出部２０３と第２の検出部２０５は、基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。被写体２０１からの光のうち、第１の結像レンズ２０２を通った光は、第１の検出部２０３上に結像する。また、第２の結像レンズ２０４を通った光は第２の検出部２０５上に結像する。第１の検出部２０３、第２の検出部２０５はそれぞれ９０個の画素から構成されるものとする。第１の検出部２０３、第２の検出部２０５は不図示のＡＧＣ（自動利得制御）回路を有しており、該回路は検出部２０３、２０５の出力するデータのサンプリングおよびゲイン調整を行う。なお、各検出部を構成する画素から、ＡＧＣ回路で用いる画素を自由に設定できるものとする。
【００１９】
図２（Ｂ）は、第１の検出部２０３、第２の検出部２０５の出力信号（以下、像信号という）を例示する。縦軸は像信号のレベルを表し、横軸は画素位置を表す。図中のグラフ曲線Ｐ１は第１の検出部２０３からの像信号を表し、グラフ曲線Ｐ２は第２の検出部２０５からの像信号を表す。
【００２０】
第１の検出部２０３と第２の検出部２０５は基線長Ｂだけ離れているため、第１の検出部２０３からの像信号（Ｐ１参照）と第２の検出部２０５からの像信号（Ｐ２参照）は、画素数Ｘだけずれた信号となる。そこで、２つの像信号に対して相関演算が行われる。この相関演算では、画素をずらしながら２つの像信号の相関値が演算され、相関値が最大になる位置同士の差が相対的位置ずれ量Ｘとして算出される。相関演算はメインＣＰＵ１５１で行われる。
【００２１】
ここで、背景技術で説明したように、撮像装置の置かれた環境温度によって、焦点検出光学系１３８が膨張、収縮し、第１の結像レンズ２０２と第２の結像レンズ２０４の間の距離が変化する。このレンズ間の距離の変化分は、そのまま相対的位置ずれ量Ｘに反映されてしまうため、相関演算によって得られた相対的位置ずれ量Ｘに温度補正を行い、像ずれ量Ｘａを求める。図３は、焦点検出の温度と像ずれ量の関係を示す図であり、縦軸は像ずれ量を表し、横軸は温度を表す。撮像装置が調整された時の温度を基準温度（Ｔｂと記す）、焦点検出時の温度（Ｔｅと記す）を用いて、像ずれ量の温度補正量ΔＸｔは、「ΔＸｔ＝ｋ１・（Ｔｂ−Ｔｅ）」で表される。ここで、ｋ１は、レンズを形成する素材の線膨張係数、第１の検出部２０３、第２の検出部２０５の画素ピッチなどから求められる比例係数である。
【００２２】
像ずれ量Ｘａと基線長Ｂ、第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４の焦点距離（ｆと記す）を用いて、三角測距の原理で被写体までの距離（被写体距離）Ｌは、「Ｌ＝Ｂ・（ｆ／Ｘａ）」の関係式から求められる。被写体までの検出距離に基づいて、メインＣＰＵ１５１は被写体に対して合焦状態を得るためのフォーカスレンズ位置を算出する。この算出には計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。
【００２３】
以上のように、焦点状態検出センサの第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４によって２分割した光束の分割方向の相対的位置ずれ量を相関演算によって求め、結像レンズの温度膨張、収縮の影響を考慮して、相対的位置ずれ量を温度補正することによって、像ずれ量Ｘａ、被写体距離Ｌを求める。
【００２４】
ここで、第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４の温度膨張、収縮の影響を考慮して高精度に温度補正を行うためには、第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４の温度を精度良く検出する必要がある。位相差検出部１３９と同一チップ上に設けた温度検出部１３５は、第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４の温度を直接測定するものではなく、撮像装置自身の発熱の影響を受けて、第１の結像レンズ２０２、第２の結像レンズ２０４の実際の温度との間に誤差が生じる。
【００２５】
図４は、環境温度２０℃下で、撮像装置を起動した場合の、温度検出部１３５から算出した温度と、第１の結像レンズ２０２に熱電対などの温度計を取り付けて測定した結像レンズの実温度の上昇傾向を表した図である。縦軸は温度を表し、横軸は撮像装置を起動してからの時間を表す。図中のグラフ曲線Ｔ１は温度検出部１３５からの出力を表し、グラフ曲線Ｔ２は結像レンズの実温度を表す。図４（Ａ）は、撮像装置を起動する前の状態が、長時間電源を切られた状態であり、撮像装置が十分に冷めきっている状態から、撮像装置を起動し、焦点検出を開始した時（以下、冷起動という）の温度変化を表した図である。図４（Ｂ）は、撮像装置を長時間使用し、十分に暖まりきった後、リセットなどの目的で電源を一瞬切られ、すぐに撮像装置を再起動し、焦点検出を開始した時（以下、温起動という）の温度変化を表した図である。
【００２６】
図４より、温度検出部１３５の出力が、第１の結像レンズ２０２の実際の温度とずれているため、温度検出部１３５による温度を用いて温度補正を行うと、像ずれ量Ｘａに誤差を生じる。なぜなら、「ΔＸｔ＝ｋ１・（Ｔｂ−Ｔｅ）」の内のＴｅが第１の結像レンズ２０２の実温度より大きく得られるため、実際の補正量よりも、温度補正量ΔＸｔが大きくなるからである。
【００２７】
また、この温度差は、撮像装置の起動時間、撮像装置の起動時の状況によって変化する。例えば図４（Ａ）のように撮像装置を冷起動した場合、起動直後は温度検出部１３５の出力と結像レンズ２０２の実温度はほぼ等温で、時間が経過するにつれて温度差が大きくなり、起動後の経過時間１０分以降は該温度差がほぼ一定になる。一方、図４（Ｂ）のように撮像装置を温起動した場合、起動直後から温度検出部１３５の出力と結像レンズ２０２の実温度との温度差はほぼ一定である。
【００２８】
本実施例では、このような点を考慮して、結像レンズの温度と温度検出部１３５による温度の差分を補正する温度差補正を行う。
【００２９】
温度差補正量の算出方法について説明する。予め、一定温度環境下にて３０分間、温度検出部１３５による温度と、結像レンズの実温度の差分の時間変化を取得する。なお、レンズの実温度は、必ずしも毎回測定する必要はなく、例えば機種毎になど、同じ温度上昇傾向を示すことが想定される撮像装置で測定しておけば良い。この測定された温度差の内、最大の温度差ΔＴｍａｘと最小の温度差ΔＴｍｉｎ、温度差が最大の温度差の６０％となる時間τを、撮像装置の不揮発性のメモリに記憶する。
【００３０】
焦点検出時には、不揮発性のメモリに記憶した温度差の最大値ΔＴｍａｘ、最小値ΔＴｍｉｎ、温度差が最大の温度差の６０％となる時間τと、撮像装置を起動してからの時間ｔに基づいて、温度差補正量ΔＴを、「ΔＴ＝（ΔＴｍａｘ＋ΔＴｍｉｎ）／２＋（ΔＴｍａｘ−ΔＴｍｉｎ）・（１−ＥＸＰ（−ｔ／τ））／２」の関係式から求める。この関係式によれば、ｔ＝０のときの温度差補正量ΔＴは所定の値（ΔＴｍａｘ＋ΔＴｍｉｎ）／２になる。
【００３１】
図５は、温度差補正量ΔＴの、時間に応じたカーブを表す図である。縦軸は温度差を表し、横軸は撮像装置を起動してからの時間を表す。図中のグラフ曲線ΔＴ１は、冷起動時の温度検出部１３５による温度と第１の結像レンズ２０２の実温度との差分（図４中、Ｔ１−Ｔ２）を表し、グラフ曲線ΔＴ２は温起動時の温度差を表す。グラフ曲線ΔＴ３が、時間に応じた温度差補正量ΔＴである。撮像装置を起動してから時間に応じて、温度差の最大値ΔＴｍａｘ、最小値ΔＴｍｉｎの平均値から、温度差の最大値ΔＴｍａｘへ変化するカーブを描く曲線に則って温度差補正量を決定する。焦点検出時の温度検出部の出力Ｔｔから温度差補正量ΔＴを減算することで、温度検出部の出力とレンズの実温度の差分を軽減させた温度Ｔｅを算出する。
【００３２】
撮像装置の起動直後に、温度差補正量ΔＴを（ΔＴｍａｘ＋ΔＴｍｉｎ）／２として、冷起動時、温起動時における温度差の中間をとることで、撮像装置の起動方法に依らず、誤差を一定に抑え、以後の時間は、時定数τとして温度差補正量ΔＴを決定する。
【００３３】
なお、カーブの計算を予め行っておき、１分置きの温度差補正量ΔＴの値をテーブルとしてメモリに記憶しておき、焦点検出時には、撮像装置を起動してからの時間ｔに応じて、その前後の時間に相当するΔＴから、直線補間によって、温度差補正量を算出しても良い。
【００３４】
以上が、温度差補正の方法であり、温度検出部の出力を温度差補正量ΔＴを加算することによりＴｅを補正し、該補正したＴｅより算出された温度差（Ｔｂ−Ｔｅ）を用いて、相対的位置ずれ量を温度補正することで、像ずれ量Ｘａ、被写体距離Ｌを算出する。
【００３５】
図６はフォーカス制御部１３３の構成例を示す。
【００３６】
焦点状態検出センサ１３０は、撮像装置から被写体までの検出距離Ｌを示す情報（該検出距離に基づく合焦フォーカスレンズ位置の情報を含む）を、ＡＦ方式選択部３０１に出力する。ＡＦ信号処理部１３４は、ＡＦ評価値ＦＶの情報（現在のフォーカスレンズ位置の情報を含む）を、撮像信号ＡＦ制御部３０２とＡＦ方式選択部３０１に出力する。
【００３７】
撮像信号ＡＦ制御部３０２は、いわゆる微小駆動および山登り駆動の動作制御を行う。微小駆動の動作ではフォーカスレンズ１３１を微小量で駆動し、微小駆動する前の状態と、微小駆動後の状態とでＡＦ評価値ＦＶを比較する。ＡＦ評価値ＦＶを比較した結果、ＡＦ評価値が増加している場合、フォーカスレンズ１３１をさらに同一方向に動かし、またＡＦ評価値が減少している場合にはフォーカスレンズ１３１を逆方向に動かす制御が実行される。この繰り返しにより、同一方向への連続した駆動の場合には、その方向に合焦点があると見なすことができる。また、山登り駆動の動作では、合焦方向の判別後に、フォーカスレンズ１３１を大きな移動量で動かす制御が実行される。
【００３８】
ＡＦ方式選択部３０１は、位相差ＡＦと撮像信号ＡＦを選択できるように切り換え部（図にはスイッチの記号で示す）３０３を制御する。被写体距離Ｌに基づいてフォーカスレンズ１３１を駆動した場合、現在のフォーカスレンズ位置が被写体距離Ｌに基づく合焦フォーカスレンズ位置と一致するならば、撮像信号ＡＦに切り換わる。
【００３９】
図７は、本実施例における撮像装置のフローチャートである。Ｓ７０１において、撮像装置の電源がＯＮにされると、ＣＰＵ１５１が演算を開始する。以下の処理は、ＣＰＵ１５１が演算を行うことで実現される。
【００４０】
Ｓ７０２において、撮像装置のフラグや制御変数等を初期化する。本実施例では、ＡＦモードを特定するＡＦＭＯＤＥ（変数）が用意されており、初期値としてＡＦＭＯＤＥに１が設定される他、この時に温度差補正カーブを算出する。Ｓ７０３において、フォーカスレンズ１３１などの撮像光学部材を初期位置へ移動する。Ｓ７０４において、ユーザの電源ＯＦＦ操作検出を行う。電源ＯＦＦ操作を検出した場合は、Ｓ７０５において、撮像装置の電源を切るため、撮像光学部材を初期位置へ移動し、各種フラグや制御変数等のクリアなど、後処理を行う。Ｓ７０６において、撮像装置の処理を終了する。電源ＯＦＦ操作が検出されなかった場合は、Ｓ７０８において、焦点調節制御処理を行う。Ｓ７０９において、フォーカス制御部１３３は、Ｓ７０８で決定した駆動方向、速度、位置でモータを駆動し、フォーカスレンズ１３１を所望の位置へ移動させる。
【００４１】
Ｓ７１０において、撮像素子１４１は被写体像を光電変換し、撮像信号処理部１４２は光電変換された被写体像に処理を施して画像信号として出力する。Ｓ７１１において、ユーザの記録ボタン押下を検出し、記録中であるか否かを確認する。記録中でない場合は、Ｓ７０４へ戻り、記録中である場合は、撮像信号処理部１４２から出力された画像信号を画像圧縮解凍部１５３が圧縮処理し、画像記録媒体１５７へ記録した後、Ｓ７０４へ戻る。
【００４２】
図８は、本実施形態における焦点調節制御処理例を示すフローチャートである。
【００４３】
Ｓ８０１で焦点調節制御処理が開始すると、Ｓ８０２において、焦点検出を行う。Ｓ８０３において、焦点状態検出センサ１３０から、焦点検出結果である被写体距離Ｌとその信頼性を取得する。Ｓ８０４において、ＡＦ信号処理部１３４からＡＦ評価値ＦＶを取得する。
【００４４】
Ｓ８０５に進み、ＡＦＭＯＤＥの値に応じて３つの条件分岐処理が実行される。ＡＦＭＯＤＥの値が１の場合（第１の制御モード）、位相差ＡＦによる合焦制御を行うためにＳ８１１へ移行する。また、ＡＦＭＯＤＥの値が２の場合（第２の制御モード）、撮像信号ＡＦによる合焦制御を行うためにＳ８２１へ移行する。ＡＦＭＯＤＥの値が３の場合（第３の制御モード）には、Ｓ８３１へ移行する。この場合、合焦動作が完了した状態から変化が起きたか否かが監視され、状態に変化があった場合、ＡＦＭＯＤＥの値を１または２に設定する処理が実行される。
【００４５】
まず、第１の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が１の場合）を説明する。Ｓ８１１にてフォーカス制御部１３３は、被写体距離Ｌと、現在のフォーカスレンズ位置に基づいてレンズ駆動方向と速度を決定する。次のＳ８１２では、被写体距離Ｌに対応する合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置が一致したか否かについて判定される。両者が一致したと判定された場合、Ｓ８１３へ移行し、不一致と判定された場合、Ｓ８４１へ移行する。Ｓ８１３にて、位相差ＡＦの後、合焦近傍にて撮像信号ＡＦを行うため、ＡＦＭＯＤＥに２が設定された後、リターン処理となる。
【００４６】
次に第２の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が２の場合）を説明する。Ｓ８２１において、微小駆動動作を行い、ＡＦ評価値が増加しているかを確認する。ＡＦ評価値が増加している場合は、Ｓ８４１へステップを移す。ＡＦ評価値が増加していない場合は、Ｓ８２２において、微小駆動動作の駆動方向を逆転させる。Ｓ８２３において、ＡＦ評価値がピークを通過したかを確認し、ピークを通過していない場合はＳ８４１へステップを移す。ピークを通過した場合は、Ｓ８２４において、合焦位置を見つけたと判断し、ＡＦＭＯＤＥに３を設定された後、リターン処理となる。
【００４７】
次に第３の制御モード（ＡＦＭＯＤＥの値が３の場合）を説明する。Ｓ８３１において、フォーカスレンズ１３１は、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置へと戻って停止する。Ｓ８３２でフォーカス制御部１３３はＡＦ評価値ＦＶが所定値（閾値）以上変化したか否かについて監視する。ＦＶの値が閾値以上変化した場合、Ｓ８３３へ移行し、閾値未満の場合、Ｓ８４１へ移行する。Ｓ８３３において、被写体距離Ｌが、合焦位置での値から変化したか否かについて判定される。検出距離の変化量が所定の閾値以上である場合、Ｓ８３４へ移行し、閾値未満の場合、Ｓ８３５へ移行する。Ｓ８３４では、被写体距離ＬおよびＡＦ評価値ＦＶがともに変化しているため、被写体像のボケ量が大きいと判断され、ＡＦＭＯＤＥの値として１が設定される。そしてＳ８４１へ移行する、また、Ｓ８３５では、ＡＦ評価値ＦＶは変化しているが、被写体距離Ｌは変化していないため、被写体像のボケ量が小さいと判断され、ＡＦＭＯＤＥの値として２が設定され、Ｓ８４１へ移行し、リターン処理となる。
【００４８】
図９は、本実施形態における焦点検出動作のフローチャートである。
【００４９】
Ｓ９０１にて、焦点検出処理が開始されると、Ｓ９０２で位相差検出部１３９の画素蓄積が開始し、ＡＧＣ領域における像信号のモニタリング処理が実行される。Ｓ９０３は、像信号が一定のレベルに達したか否かを確認することで、蓄積が終了したか否かを判定する処理である。画素の蓄積が終了した場合、Ｓ９０４へ移行し、蓄積が未終了の場合には、Ｓ９０２に戻る。Ｓ９０４にて、画素値から像信号を取得し、Ｓ９０５において、相関演算が行われ、相対的位置ずれ量Ｘが算出される。Ｓ９０６において、得られた相対的位置ずれ量Ｘの温度補正を行う。
【００５０】
図１０は、温度補正のフローチャートである。Ｓ１００１において、温度補正処理が開始されると、Ｓ１００２において、相対的位置ずれ量を取得する。Ｓ１００３において、温度検出部１３５からの出力Ｔｔを取得し、Ｓ１００４において、撮像装置の起動からの時間ｔを取得する。Ｓ１００５において、起動時間ｔに基づいて、前述の方法により、温度差補正量ΔＴを算出する。Ｓ１００６において、温度検出部の出力Ｔｔから温度差補正量ΔＴを減算することによって、焦点検出時温度Ｔｅを算出し、Ｓ１００７において、焦点検出時温度Ｔｅと、撮像装置のメモリに記憶されている調整時温度Ｔｂに基づいて温度補正量ΔＸｔを算出する。Ｓ１００８において、相対的位置ずれ量に温度補正量ΔＸｔを加算し、像ずれ量を算出し、Ｓ１００９において、リターン処理を行う。
【００５１】
図９に戻り、Ｓ９０７において、像ずれ量Ｘａより、被写体距離Ｌを算出し、信頼性を算出して、Ｓ９０８において、焦点検出処理のリターン処理となる。信頼性は、像信号のコントラストおよび相関演算を行った際の像の一致度から算出される。
【００５２】
以上のように、第１実施形態では、温度検出部の出力を温度差補正した温度を算出し、その温度を用いて、相対的位置ずれ量を温度補正し、像ずれ量、被写体距離を算出する。この構成によれば、位相差検出部と同一チップ上に設けられた温度検出部の出力を用いて、焦点検出の温度補正を行うことが可能となる。これにより、焦点状態検出センサの結像レンズ近傍に別途温度センサを設ける必要がなく、コストダウンが可能となり、また、別途温度センサを設けるための構造が不要なため、焦点状態検出センサ付近のスペースの有効利用が可能となる。また、温度検出部の出力と、結像レンズの実温度の誤差を補正することによって、焦点検出にかかる誤差を抑えることが可能となる。図１１は、第１実施形態での温度補正を行った場合の、一定温度環境下での、像ずれ量Ｘａの時間経過を示したものである。冷起動、温起動の場合ともに、起動直後の過渡状態では、誤差を伴うが、時間経過とともに、実際の被写体距離に相当する像ずれ量に収束していく。また、冷起動、温起動で誤差がプラス側、マイナス側に振れるように配分したことにより、定常状態で実際の被写体距離に相当する像ずれ量に合うようにオフセットをとったものに対して、起動直後の過渡状態での誤差量が半分程度で済む。本実施例では、位相差ＡＦの他に撮像信号ＡＦを行うハイブリッドＡＦを行っており、位相差ＡＦでの誤差を軽減することにより、合焦近傍での撮像信号ＡＦに要する時間を短くでき、焦点調節制御にかかる時間を短くすることが可能である。
【００５３】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違のみを説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号と同じ符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。
【００５４】
第１実施形態では、図５に示すように、温度差補正量は、「ΔＴ＝（ΔＴｍａｘ＋ΔＴｍｉｎ）／２＋（ΔＴｍａｘ−ΔＴｍｉｎ）・（１−ＥＸＰ（−ｔ／τ））／２」で表され、撮像装置の起動直後の温度差補正量（以下、初期値という）は、（ΔＴｍａｘ＋ΔＴｍｉｎ）／２であった。第２実施形態では、撮像装置の起動時間からのみではなく、撮像装置の動作モード、動作状態を考慮し、初期値を変化させることで、高精度に温度差補正を行う。
【００５５】
図１２は第２実施形態での焦点検出のフローチャートである。Ｓ１２０１において、撮像装置の起動後、最初に行われる焦点検出であるか否かを判別する。最初に行われた焦点検出でない場合は、Ｓ１２０５にステップを移す。最初に行われた焦点検出である場合、Ｓ１２０３にステップを移す。Ｓ１２０３において、カメラを起動してから、最初に焦点検出を行うまでの時間ｔｄを取得する。Ｓ１２０４において、温度差補正の初期値設定を行う。
【００５６】
図１３は、温度差補正の初期値設定のフローチャートである。Ｓ１３０１で初期値設定が開始されると、Ｓ１３０１において、第１実施形態と同様、撮像装置に記憶された温度差の最小値ΔＴｍｉｎと最大値ΔＴｍａｘの平均Ｔｓｔを求める。Ｓ１３０３において、撮像装置の起動後、最初に焦点検出を行うまでの時間ｔｄが所定時間より短いか否かを判別する。所定時間より短い場合は、Ｓ１３０５へステップを移す。時間ｔｄが所定時間より長い場合は、Ｓ１３０４へステップを移す。Ｓ１３０４に進んだ場合、撮像装置が再生モードやマニュアルフォーカスで起動され、焦点検出が動いていなくとも、撮像装置の電源が入っている状態である。撮像装置を起動してから焦点検出開始まで十分時間が経っているため、焦点検出開始時は温起動に近い状態となる。そこで、Ｓ１３０４において、撮像装置が起動されてから最初に焦点検出を行うまでの時間ｔｄに基づいて、初期値Ｔｓを大きくする。焦点検出を行うまでの時間ｔｄに比例定数ｋ２を乗じた値Ａを最小値ΔＴｍｉｎと最大値ΔＴｍａｘの平均Ｔｓｔに加算することで、初期値Ｔｓが算出される。ここで、ｋ２は、時間から温度に変換する比例係数である。なお、加算後の値がΔＴｍａｘを超える場合には、ＴｓをΔＴｍａｘに制限する。
【００５７】
また、Ｓ１３０５において、撮像装置の電源をＯＦＦにしていた時間が長ければ、撮像装置は冷めており、冷起動に近い状態となるため、撮像装置の電源をＯＦＦにしている時間に応じて、初期値Ｔｓを小さくする。撮像装置の電源をＯＦＦにしていた時間をｔｆとすると、ｔｆは、次のようにして取得可能である。図７中のＳ７０５の後処理において、システム時間に基づいて撮像装置の電源を切った時間を記憶しておく。次回撮像装置の電源を入れた際に、Ｓ７０２の初期化において撮像装置の起動時の時間を記憶すれば、撮像装置の電源を切った時間との差分によってｔｆを取得することができる。電源をＯＦＦにしていた時間ｔｄに比例定数ｋ３を乗じた値Ｂを最小値ΔＴｍｉｎと最大値ΔＴｍａｘの平均Ｔｓｔから減算することで、初期値Ｔｓが算出される。ここでｋ３は、ｋ２と同様、時間から温度に変換する比例係数である。なお、減算後の値がΔＴｍｉｎを下回る場合には、ＴｓをΔＴｍｉｎに制限する。
【００５８】
以後、図１２に戻り、Ｓ１２０５以降のステップを行う。Ｓ１２０５以降の処理は、図９のＳ９０２以降の処理と同様である。ただし、初期値を可変にしたため、温度差補正量は、初期値Ｔｓを用いて、「ΔＴ＝Ｔｓ＋（ΔＴｍａｘ−Ｔｓ）・（１−ＥＸＰ（−ｔ／τ））」と求める。
【００５９】
以上のように、第２実施形態では、撮像装置の動作モード、動作状態を考慮し、初期値Ｔｓを可変とし、温度差補正量のカーブを可変にする。これにより、撮像装置が再生モードで起動された後、撮影モードに入り、焦点調節制御を開始した場合や、撮像装置がマニュアルフォーカスで起動された後、ＡＦモードに入り、焦点調節制御を開始した場合に、焦点検出時の温度補正誤差を軽減することができる。
【００６０】
また、温度検出部による温度と、レンズの実温度との差が大きい場合には、撮像装置の起動直後の一定時間は焦点検出の結果を利用しないようにしても良い。その場合は、カメラの起動直後のＡＦは撮像信号ＡＦのみで駆動する。
【００６１】
また、温度差の最小値ΔＴｍｉｎと最大値ΔＴｍａｘは、焦点検出の結果を利用しない一定時間を除いた範囲で求めるようにしても良い。
【００６２】
また、本実施例では、温度差補正量の算出方法を、最大の温度差の６０％の温度差となる時間を時定数とするカーブによって求めたが、数値は６０％に限定されない。また、温度差補正量を線形で算出するようにしても良い。
【００６３】
また、本実施例では、位相差検出部と同一チップ上に実装された温度検出部の形態で説明を行ったが、温度検出部は必ずしも位相差検出部と同一チップ上にある必要はなく、結像レンズの温度と温度検出部の温度に差を生じる構成ならば、本手法の適用が可能である。
【００６４】
また、本実施例では、外部測距方式の位相差ＡＦの形態で説明を行ったが、撮像レンズを通った光束を２分割する、いわゆるＴＴＬ方式の位相差ＡＦでも同様に実施することができる。
【００６５】
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】
【００６６】
１０１  レンズユニット
１３０  焦点状態検出センサ
１３１  フォーカスレンズ
１３３  フォーカス制御部
１３４  ＡＦ信号処理部
１３５  温度検出部
１３８  結像レンズ
１３９  位相差検出部
１４１  撮像素子
【図１】
0005901208.tif 000002
【図２】
0005901208.tif 000003
【図３】
0005901208.tif 000004
【図４】
0005901208.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005901208.tif 000007
【図７】
0005901208.tif 000008
【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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