(57)【要約】    【課題】  照明光の種類に依存せず、被写体にピントが合致した画像を得ることを可能とした合焦制御装置、撮像装置を提供する。    【解決手段】  撮像装置は、撮影レンズ１、像位置検出素子６、拡散板９、回折格子１０、分光特性検出素子１１、サブＣＰＵ３１、メインＣＰＵ３４を備える。撮影レンズ１を通過した入射光線の一部を回折格子１０及び分光特性検出素子１１により各波長成分に分解して波長成分毎の光強度情報を得る。メインＣＰＵ３４は、分光特性検出素子１１の各センサの分光特性データと、撮影レンズ制御回路３６から取り込んだ入射光線の波長による撮影レンズ１のピント位置のズレ量に関するデータとに基づき、撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出し、ピント位置を補正する。【選択図】      図１
2006064984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過した入射光線を各波長成分に分光して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分析手段と、
被写体に対して合焦するよう前記撮影レンズのピント位置を決定する合焦手段と、
入射光線の波長による前記撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記分析手段の分光感度特性に基づき、前記分析手段の出力データに分光感度補正演算を行う演算手段と、
前記演算手段により分光感度補正されたデータと、前記記憶手段に記憶された前記ズレ量に関するデータに基づき、前記撮影レンズのピント位置の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した補正量に基づき、前記合焦手段により決定した前記撮影レンズのピント位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする合焦制御装置。
【請求項２】
撮像装置周囲の光線を撮像装置内部に導く導光手段と、
前記導光手段により導光した光線を各波長成分に分光して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分析手段と、
前記分析手段の分析結果に基づき、ホワイトバランス調整を制御すると共に、撮影レンズのピント位置の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した補正量に基づき、前記撮影レンズのピント位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする合焦制御装置。
【請求項３】
前記撮影レンズを通過した入射光線が被写体像として結像される像位置検出手段を更に備え、
前記分析手段で検出可能な光の波長領域が、少なくとも、前記像位置検出手段で検出可能な光の波長領域と等しくもしくは広く設定されていることを特徴とする請求項１記載の合焦制御装置。
【請求項４】
前記分析手段は、前記撮影レンズを通過した入射光線を各波長成分に分光する分光手段と、前記波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分光検出手段とから構成され、
前記分光手段に入射する光線を拡散させる拡散手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の合焦制御装置。
【請求項５】
前記分光手段は、可視光領域から近赤外光領域までを含む範囲を分光し、
前記分光検出手段は、前記可視光領域の各色の波長成分及び前記近赤外領域の波長成分を各々検出する複数の光電変換素子を備えることを特徴とする請求項４記載の合焦制御装置。
【請求項６】
前記像位置検出手段と前記分光検出手段を一体化構造としたことを特徴とする請求項３又は４記載の合焦制御装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至６の何れかに記載の合焦制御装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
撮影レンズを通過した入射光線を分析手段により各波長成分に分解して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行い、
被写体に対して合焦するよう前記撮影レンズのピント位置を決定し、
前記分析手段の分光感度特性に基づき、前記分析手段の出力データに分光感度補正演算を行い、
前記分光感度補正されたデータと、入射光線の波長による前記撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータに基づき、前記撮影レンズのピント位置の補正量を算出し、
前記算出した補正量に基づき、前記合焦機能により決定した前記撮影レンズのピント位置を補正する、
ことを特徴とする合焦制御方法。
【請求項９】
撮影レンズを通過した入射光線を分析手段により各波長成分に分解して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分析機能と、
被写体に対して合焦するよう前記撮影レンズのピント位置を決定する合焦機能と、
前記分析手段の分光感度特性に基づき、前記分析手段の出力データに分光感度補正演算を行う演算機能と、
前記演算機能により分光感度補正されたデータと、入射光線の波長による前記撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータに基づき、前記撮影レンズのピント位置の補正量を算出する算出機能と、
前記算出機能により算出した補正量に基づき、前記合焦機能により決定した前記撮影レンズのピント位置を補正する補正機能と、
をコンピュータに実現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、被写体に正確にピント（焦点）合わせをすることが可能なオートフォーカス装置を備えたカメラに適用される合焦制御装置、撮像装置、合焦制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一眼レフカメラ等では位相差検出方式の合焦装置が盛んに採用されている。位相差検出方式の合焦装置では、撮影レンズを通して入射する光線の一部を取り出して合焦位置を検出しているが、撮影レンズ等の色収差が原因で、検出される合焦位置が入射光線の波長により変動することが知られている。その結果、被写体を照明する光線の種類によっては、撮影された画像のピントが若干ずれてしまうことが問題として指摘されている。従来、その対策の１つが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記提案は、被写体からの反射光の一部をプリズム等の分光光学系で色分解し、広がった光束を重心検出センサに照射してその重心位置を求め、その重心位置に基づいて被写体からの反射光の波長成分の平均値を求め、そこから得られた波長成分の平均値に基づいて合焦装置が決定したピント位置に対して補正を加えるものである。
【０００４】
他方、被写体に自動的にピントを合わせるオートフォーカスシステムに関しては各種の技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第２７５８６３１号
【特許文献２】特開平１−２０４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来例は、次に挙げるような不具合があり、必ずしも充分な効果が得られるものではない。従来例では、重心検出センサの１つの具体的手段として半導体位置検出素子を挙げている。しかし、一般的には半導体位置検出素子の分光特性と、測距装置に用いられるＣＣＤ等からなる像位置検出素子の分光特性は異なるもので、半導体位置検出素子は像位置検出素子と比較して相対的に近赤外領域の感度が高い。そのため、色温度の比較的低い照明下、例えば図８に示す分光特性を有する白熱電球の下での撮影では、半導体位置検出素子の信号出力が大き目になることから、それに引きずられて測距値の補正量が過多になる傾向がある。
【０００６】
更に、被写体を照射する光源の中で不連続なスペクトラムを示す光源としては、例えば図９に示す分光特性を有する蛍光灯や、図１０に示す分光特性を有する水銀灯が存在する。しかし、このような光源下で撮影される被写体に対しては、従来例のような単純に被写体からの反射光の波長成分の平均値を求めるだけの処理で、ピント位置の正確な補正量を決定することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、照明光の種類に依存せず、被写体にピントが合致した画像を得ることを可能とした合焦制御装置、撮像装置、合焦制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の合焦制御装置は、撮影レンズを通過した入射光線を各波長成分に分光して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分析手段と、被写体に対して合焦するよう前記撮影レンズのピント位置を決定する合焦手段と、入射光線の波長による前記撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータを記憶する記憶手段と、前記分析手段の分光感度特性に基づき、前記分析手段の出力データに分光感度補正演算を行う演算手段と、前記演算手段により分光感度補正されたデータと、前記記憶手段に記憶された前記ズレ量に関するデータに基づき、前記撮影レンズのピント位置の補正量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した補正量に基づき、前記合焦手段により決定した前記撮影レンズのピント位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明のプログラムは、撮影レンズを通過した入射光線を分析手段により各波長成分に分解して波長成分毎の光強度情報を得るスペクトル分析を行う分析機能と、被写体に対して合焦するよう前記撮影レンズのピント位置を決定する合焦機能と、前記分析手段の分光感度特性に基づき、前記分析手段の出力データに分光感度補正演算を行う演算機能と、前記演算機能により分光感度補正されたデータと、入射光線の波長による前記撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータに基づき、前記撮影レンズのピント位置の補正量を算出する算出機能と、前記算出機能により算出した補正量に基づき、前記合焦機能により決定した前記撮影レンズのピント位置を補正する補正機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スペクトル分析を行う分析手段の出力データを分光感度補正したデータと、撮影レンズのピント位置のズレ量に関するデータに基づき、撮影レンズのピント位置の補正量を算出し、合焦手段により決定した撮影レンズのピント位置を補正することで、被写体を照明する光源のスペクトラムが如何なるものであっても（照明光の種類に依存せず）、被写体にピントが合致した画像を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。
【００１１】
また、分析手段を構成する分光手段に入射する光線を拡散させる拡散手段を備えることで、被写体の特定の領域から発せられた光だけが分光手段に入射することを回避することが可能となる。
【００１２】
また、像位置検出手段と分光検出手段を一体化構造とすることで、部品点数を削減することが可能となり、撮像装置の製造コストの低減が可能となる。
【００１３】
また、スペクトル分析を行う分析手段の分析結果に基づき、ホワイトバランス調整を制御すると共に、撮影レンズのピント位置の補正量を算出することで、ホワイトバランスの調整機能と撮影レンズのピント補正量算出機能の２つの機能を実現することが可能となり、撮像装置の製造コストの低減や小型化の実現等に有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の測距光学系の構成を示す図である。
【００１６】
図１において、撮像装置の測距光学系は、撮影レンズ１、絞り部材２、集光レンズ３、ＡＦ（Auto Focus）レンズ４、５、像位置検出素子６、ミラー７、絞り部材８、拡散板９、回折格子（分光器）１０、分光特性検出素子１１を備えている。本実施の形態の撮像装置は、一般的な一眼レフカメラとして構成されている。尚、図１では撮影光学系の図示は省略している。
【００１７】
撮影レンズ１は、該撮影レンズ１を光軸方向に移動することにより被写体にピントを合致させるフォーカスレンズである。尚、図１では撮影レンズ１を含む複数のレンズから構成されるレンズ群を便宜上１つのレンズで示している。絞り部材２は、撮影レンズ１を透過した光量を調整する。集光レンズ３は、絞り部材２により光量が調整された光をＡＦレンズ４、５に集光する。ＡＦレンズ４、５は、被写体像を像位置検出素子６のセンサアレイ上に形成する固定されたレンズである。像位置検出素子６は、１対のセンサアレイ６ａ、６ｂを備えた１チップのセンサとして構成されている。
【００１８】
撮像装置による撮影に伴い撮影レンズ１に入射した光線は、集光レンズ３を介してＡＦレンズ４もしくはＡＦレンズ５によって像位置検出素子６の両センサアレイ６ａ、６ｂ上に被写体像として形成（結像）される。これにより、両センサアレイ６ａ、６ｂ上の被写体像の相対的な位置関係から、撮影レンズ１のピント合致状態を判定することが可能となる。また、両センサアレイ６a、６bの分光感度領域は例えば３８０nm〜７５０nm程度の波長領域であり、それ以上の波長領域もしくはそれ以下の波長領域では光学的フィルタを併用して感度を有さないよう設定されている。以上のオートフォーカスシステムに関しては、これまでも例えば特開平１−２０４０１１号公報等の多くの技術が開示されているので詳細な説明は省略する。
【００１９】
ミラー７は、測距光学系へ導かれる光線のうち特に撮影レンズ１の中央部を通過した部分を、拡散板９を介して回折格子１０と分光特性検出素子１１へ導く。拡散板９は、回折格子１０に入射する以前の光を拡散させる光学部材であり、均一な色合いとすることを目的としている。絞り部材８は、回折格子１０への迷光の回り込みを防ぐために設けられている。拡散板９の効果により、回折格子１０に入射する光は被写体とその周辺の色が混ざり合ったものとなり、被写体の特定の領域から発せられた光だけが回折格子１０に入射する現象を回避できる。回折格子１０は、可視光領域から９００nm付近の近赤外光領域までの範囲を少なくとも４つの波長領域に分解（分光）する分光器である。回折格子１０を通過した光は波長成分毎に分離される。
【００２０】
分光特性検出素子１１は、複数の光電変換素子を直線状に並べて構成されたセンサアレイ（例えばセンサ１〜センサ８）であり、センサアレイ、電荷を蓄積する電荷蓄積部、電荷を転送する電荷転送部、電荷を出力する電荷出力部、電荷を電圧に変換する電荷−電圧変換回路、信号電荷のオーバーフローを検出する検出回路等が１チップ上に形成されている。
【００２１】
回折格子１０を通過した光線は分光特性検出素子１１に照射される。周知の通り、回折格子１０を通過した光線は短波長成分から長波長成分へ順次変化するよう拡がりをもつので、その拡がる方向と分光特性検出素子１１のセンサアレイの方向を合致させることで、分光特性検出素子１１の各センサには回折格子１０で分光された光のある範囲の波長成分だけが照射される。
【００２２】
本実施の形態では、「紫」、「藍」、「青」、「緑」、「黄」、「橙」、「赤」、「近赤外」（波長８００nm以下）の波長成分を分光特性検出素子１１の各センサ（センサ１〜センサ８）が受けるものとする。短波長側の光が照射されるセンサ１には入射光のうち４００nm付近の「紫」の成分が照射される。センサ１に順次隣接する他のセンサについても同様に、センサ２には４５０nm付近の「藍」の成分、センサ３には５００nm付近の「青」の成分、センサ４には５５０nm付近の「緑」の成分、センサ５には６００nm付近の「黄」の成分、センサ６には６５０nm付近の「橙」の成分、センサ７には７００nm付近の「赤」の成分、センサ８には７５０nm付近の「近赤外」の成分がそれぞれ照射される。
【００２３】
即ち、撮影レンズ１を介して入射した光線を、回折格子１０及び分光特性検出素子１１により各波長成分に分光して波長成分毎の光強度情報を得る。ここで、分光特性検出素子１１のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）は、像位置検出素子６のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）より広く設定されている。分光特性検出素子１１の各センサでは、光電変換により光量を電荷量に変換した後、各センサの分光感度特性の補正を実施して各色成分の相対的な光強度分布を得る。
【００２４】
図２は、図９に示した分光特性を有する蛍光灯で照明した被写体からの反射光の分光特性を示す図である。
【００２５】
図２において、横軸は波長、縦軸はパワー分布（相対的な光強度分布）を示している。ここでは、最も大きな光エネルギーを示す青（５００nm）をパワー分布の１００として、各波長成分（「紫」、「藍」、「青」、「緑」、「黄」、「橙」、「赤」、「近赤外」）のエネルギーを相対的に算出している。光エネルギーの絶対値は照度により異なるので、本例のように相対値として処理することが望ましい。
【００２６】
図２に示す例では、被写体からの反射光を回折格子１０で分光させているが、回折格子１０を光学プリズムに置き換えることも可能である。また、分光特性検出素子１１のセンサアレイのピッチを変えてより多くのセンサを使用すれば、被写体からの反射光を更に細かい波長領域に分解することも可能である。この場合は、センサ１つあたりに照射される光エネルギーが減少し、低輝度下での判定ではＳ／Ｎ比の面で不利になる。
【００２７】
次に、本実施の形態の撮像装置の分光特性検出素子１１を駆動する回路構成を説明する。
【００２８】
図３は、撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図３において、撮像装置は、サブＣＰＵ３１、Ａ／Ｄコンバータ３２、メモリ回路３３、メインＣＰＵ３４、メモリ回路３５、撮影レンズ制御回路３６、ＡＦ装置３７を備えている。
【００３０】
メインＣＰＵ３４は、撮像装置全体の制御を司る中央処理装置である。メインＣＰＵ３４は、分光特性検出素子１１の各センサの分光特性データと、撮影レンズ制御回路３６内部のメモリ回路に記憶されている入射光線の波長による撮影レンズ１のピント位置のズレ量に関するデータとに基づき、撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出し、ピント位置を補正する。また、メインＣＰＵ３４は、特定の波長領域の成分からなる光源で被写体を照明した場合でも、光源に含まれない波長成分による撮影レンズ１のピント位置の変化分は排除し、光源に含まれる波長成分のみで撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出する。
【００３１】
サブＣＰＵ３１は、メインＣＰＵ３４からの制御信号に基づき制御され、被写体からの反射光の分光特性の分析処理に専念するものであり、タイマ回路を内蔵している。また、サブＣＰＵ３１は、制御プログラムに基づき図５のフローチャートに示す処理を実行する。メモリ回路３３は、サブＣＰＵ３１に接続されており、分光特性検出素子１１のセンサアレイの分光感度特性が記憶されている不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ、各種データの一時保存に利用されるＲＡＭ等から構成されている。メモリ回路３５は、メインＣＰＵ３４に接続されており、制御用ソフトウエアが書き込まれたマスクＲＯＭ、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ、各種データの一時保存に利用されるＲＡＭ等から構成されている。
【００３２】
撮影レンズ制御回路３６は、メインＣＰＵ３４からの指示に基づき撮影レンズ１の制御を司る。また、撮影レンズ制御回路３６は、メモリ回路を内蔵している。撮影レンズ制御回路３６のメモリ回路の一部は、入射光線の波長による撮影レンズ１のピント位置のズレ量に関するデータを記憶する記憶手段として機能する。ＡＦ装置３７は、被写体に対して合焦するよう撮影レンズ１のピント位置を決定するＡＦ動作を行う。
【００３３】
分光特性検出素子１１は、サブＣＰＵ３１から制御信号を受けて動作する。分光特性検出素子１１における信号電荷の蓄積開始や停止等を制御するタイミング信号の出力、及び分光特性検出素子１１に蓄積された信号電荷を電荷−電圧変換回路で電圧値に変換したデータの転送指示などは、サブＣＰＵ１１に実装されたソフトウエアが管理する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、分光特性検出素子１１から出力される各波長成分の光強度に関するアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ３２で変換されたデジタル信号はサブＣＰＵ３１に読み込まれる。尚、図３に示す回路の動作は後述の図５のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
図４は、撮影レンズ１のピント位置の波長依存性を示す図である。
【００３５】
図４において、横軸は波長、縦軸はピント移動量を示している。黄色の成分に対してＡＦ装置３７が合焦と判断したピント位置が正確で（ピント移動量が０）、合焦位置よりも長波長側ではより撮影レンズ１の移動量を増やす必要があり（ピント移動量：＋）、合焦位置よりも短波長側では撮影レンズ１の移動量を減らす必要がある（ピント移動量：−）ことを示している。ここで、ピント移動量とは、合焦位置を得るためにずらすべき撮影レンズ１の移動量を示し、単位はμmである。
【００３６】
次に、上記構成を有する本実施の形態の撮像装置における動作を図５のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
図５は、撮像装置の感度補正処理を示すフローチャートである。
【００３８】
図５において、サブＣＰＵ３１は、メインＣＰＵ３４からの制御信号に基づき、被写体からの反射光の分光特性の分析を開始する。同時に、メインＣＰＵ３４は、ＡＦ装置３７により被写体にピントを合致させるためのＡＦ動作を開始させる（ステップＳ１０１）。
【００３９】
次に、サブＣＰＵ３１は、分光特性検出素子１１にタイミング信号を出力することで、分光特性検出素子１１内部の電荷蓄積部に残留している電荷を除去した後、分光特性検出素子１１のセンサアレイから電荷蓄積部に対する信号電荷の蓄積を開始する。同時に、サブＣＰＵ３１は、内蔵のタイマ回路の計時を開始させる（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、サブＣＰＵ３１は、分光特性検出素子１１の検出回路が分光特性検出素子内部の何れかのセンサにおける信号電荷のオーバーフローを検出すると（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、分光特性検出素子１１にタイミング信号を出力することで、直ちに分光特性検出素子１１の電荷蓄積部における信号電荷の蓄積を停止し、ステップＳ１０５へ移行する。
【００４１】
次に、サブＣＰＵ３１は、内蔵のタイマ回路が所定時間の経過を計時すると（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、分光特性検出素子１１にタイミング信号を出力することで、分光特性検出素子１１の電荷蓄積部における信号電荷の蓄積を停止し、ステップＳ１０５へ移行する。これは、低輝度下で信号電荷の蓄積が所定時間経過しても終了しない場合にも信号電荷の蓄積を停止するためである。
【００４２】
次に、分光特性検出素子１１は、電荷蓄積部に蓄積された各センサの信号電荷を電荷−電圧変換回路により電圧に変換し出力端子へ順次出力する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、分光特性検出素子１１から出力された電圧をデジタルデータに変換しサブＣＰＵ３１に出力する。サブＣＰＵ３１は、分光特性検出素子１１の各センサのデジタルデータをメモリ回路３３のＲＡＭ領域に格納する（ステップＳ１０５）。
【００４３】
次に、サブＣＰＵ３１は、メモリ回路３３のＥＥＰＲＯＭ領域の一部に書き込まれている分光特性検出素子１１のセンサアレイの分光感度特性に基づき、メモリ回路３３のＲＡＭ領域に格納した分光特性検出素子１１の各センサの上記デジタルデータに対して分光感度補正演算を実施する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
次に、サブＣＰＵ３１は、分光感度補正演算が実施された分光特性検出素子１１の各センサのデジタルデータ（分光特性データ）をメインＣＰＵ３４へ転送する（ステップＳ１０７）。
【００４５】
メインＣＰＵ３４へのデジタルデータ転送後、サブＣＰＵ３１は、動作を停止する（ステップＳ１０８）。
【００４６】
一方、メインＣＰＵ３４は、上記ステップＳ１０７でサブＣＰＵ３１から受信した分光特性検出素子１１の各センサのデジタルデータ（分光特性データ）と、撮影レンズ制御回路３６から取り込んだ入射光線の波長による撮影レンズ１のピント位置のズレ量に関するデータとに基づき、最終的な撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出する。
【００４７】
本実施の形態では撮影レンズ１のピント位置の波長依存性が図４に示すものとすると、波長成分毎の演算結果は次のようになる。
【００４８】
紫：パワー分布３０/１００×ピント移動量-２０μm＝-６.００μm
藍：パワー分布１５/１００×ピント移動量-１５μm＝-２.２５μm
青：パワー分布１００/１００×ピント移動量-１０μm＝-１０.００μm
緑：パワー分布２０/１００×ピント移動量-５μm＝-１.００μm
黄：パワー分布３０/１００×ピント移動量０μm＝０.００μm
橙：パワー分布２０/１００×ピント移動量+１０μm＝２.００μm
赤：パワー分布１０/１００×ピント移動量+２０μm＝２.００μm
近赤外：パワー分布５/１００×ピント移動量+４０μm＝２.００μm
上記のように波長成分毎の撮影レンズ１のピント位置の移動量の寄与分（黄色を基準とした増減分）が求まるが、最終的な撮影レンズ１のピント位置の補正量は、波長成分毎の上記演算結果を加算した、
-６-２.２５-１０-１+２+２+２=-１３.５μm
となる。
【００４９】
メインＣＰＵ３４は、ＡＦ装置３７が合焦点とした撮影レンズ１の位置を更に上記ピント補正量だけずらした位置まで、撮影レンズ制御回路３６の制御により撮影レンズ１を移動させる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、撮像装置による被写体の撮影に伴い、撮影レンズ１を通過した入射光線の一部を各波長成分に分解して波長成分毎の光強度情報を得る回折格子１０及び分光特性検出素子１１を備え、分光特性検出素子１１の検出可能な光の波長領域を像位置検出素子６の検出可能な光の波長領域より広く設定する。分光特性検出素子１１の各センサの分光特性データと、撮影レンズ制御回路３６から取り込んだ入射光線の波長による撮影レンズ１のピント位置のズレ量に関するデータとに基づき、撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出し、ピント位置を補正する。
【００５１】
これにより、被写体を照明する光源のスペクトラムが如何なるものであっても（照明光の種類に依存せず）、被写体にピントが合致した画像を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。
【００５２】
また、特定の波長領域の成分からなる光源で被写体を照明した場合でも、光源に含まれない波長成分による撮影レンズ１のピント位置の変化分は排除し、光源に含まれる波長成分のみで撮影レンズ１のピント位置の補正量を算出することが可能となる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の測距光学系の構成を示す図である。
【００５４】
図６において、撮像装置の測距光学系は、撮影レンズ１、絞り部材２、集光レンズ３、ＡＦレンズ４、５、回折格子６０、像位置検出素子６６、絞り部材６８、拡散板６９を備えている。
【００５５】
本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、分光特性検出素子と像位置検出素子とを一体化構造としたなどの点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。
【００５６】
図６では、図１の構造に対し、ＡＦレンズ４とＡＦレンズ５との間に絞り部材６８、拡散板６９、回折格子６０を設置した点と、分光特性検出素子１１を独立させて設置する代わりに、センサアレイ領域６６ａ、６６ｂを有する像位置検出素子６６に新たなセンサアレイ領域６６ｃを設置し、該センサアレイ領域６６ｃを分光特性検出素子として用いる点と、これに伴いミラー７を廃止した点が特徴である。
【００５７】
更に、図６では、ＡＦレンズ４、ＡＦレンズ５、拡散板９を各々独立させて設置している場合を図示しているが、これに限定されるものではない。ＡＦレンズ４、ＡＦレンズ５、拡散板９を光学樹脂材料により一体成型で構成することも可能である。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、分光特性検出素子１１を設置する代わりに、像位置検出素子６６にセンサアレイ領域６６ｃを設置し分光特性検出素子として用いるなどの構造とし、更にはＡＦレンズ４、ＡＦレンズ５、拡散板９を一体成型で構成することで、部品点数を削減することが可能となり、撮像装置の製造コストを大幅に低下させることが可能となる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の分光特性測定系の構成を示す図である。
【００６０】
図７において、撮像装置の分光特性測定系は、白色拡散板７０、集光レンズ７１、絞り部材７２、白色拡散板７３、回折格子７４、センサアレイ７５を備えている。
【００６１】
白色拡散板７０は、片面が撮像装置の外装部に剥き出しに配設されており、撮像装置周囲の光線を撮像装置内部に導くように構成されている。絞り部材７２は、白色拡散板７０及び集光レンズ７１を通過した光以外の迷光がセンサアレイ７５に回り込むことを防止するために設けられている。白色拡散板７３は、白色拡散板７０及び集光レンズ７１を通過した外光を均一に拡散する。回折格子７４は、白色拡散板７３からの光を分光し、センサアレイ７５に照射する。センサアレイ７５は、回折格子７４で分光された光の分光特性を測定する複数の光電変換素子から構成されている。
【００６２】
尚、本実施の形態の撮像装置には、図７に示す分光特性測定系とは別に、撮影レンズ、絞り部材、像位置検出素子等を備えた測距光学系（不図示）が設けられている。
【００６３】
元来、ホワイトバランスの調整処理は、受光センサからの出力信号をＲＧＢ各色成分に分解し、ＲＧＢ各色成分毎の出力信号レベルに応じて撮像素子からの出力信号を補正してカラーバランスを整える処理である。
【００６４】
本実施の形態は、回折格子７４とセンサアレイ７５とを組み合わせて分光特性測定器としたものである。撮像装置は、分光特性測定器により外光のスペクトラムを分析し、その分析結果をホワイトバランスの調整データとして活用すると同時に、撮影レンズのピント位置補正データも算出する機能を備えている。撮像装置のメインＣＰＵ（不図示）は、スペクトラム分析結果に基づき、ホワイトバランス調整を行うと共に撮影レンズのピント位置の補正量を算出し、算出した補正量に基づき撮影レンズのピント位置を補正する。回折格子７４による分光とセンサアレイ７５の出力信号による撮影レンズのピント位置補正に関しては、上述した第１の実施の形態に準ずるものであるため、ここでは説明を省略する。
【００６５】
センサアレイ７５は、例えば４つの光電変換素子から構成されている。センサアレイ７５の各々の光電変換素子にＲＧＢ各色成分の光線と近赤外線（λ=７００〜９００nm）が入射するように、回折格子７４とセンサアレイ７５を構成すると、撮像装置周囲の外光のＲＧＢ各色成分が分析可能であることから、従来と同様の手法によりホワイトバランスの調整が可能となる。また、撮影レンズのピント補正量も４つの波長成分の分布から算出することが可能となる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ホワイトバランスの調整機能と撮影レンズのピント補正量算出機能の２つの機能を、回折格子７４とセンサアレイ７５の組み合わせで実現することができるので、撮像装置の製造コストの低減や小型化の実現等に有効となる。
【００６７】
［他の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、分光特性検出素子１１のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）を、像位置検出素子６のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）より広く設定したが、これに限定されるものではない。少なくとも、分光特性検出素子１１のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）が、像位置検出素子６のセンサアレイの感度領域（検出可能な光の波長領域）と等しければよい。
【００６８】
本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラム（図５のフローチャート）をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することによって、達成することができる。
【００６９】
この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、もしくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。
【００７０】
上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【００７１】
また、本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムを記憶した記憶媒体をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが記憶媒体に記憶されたプログラムを読出して実行することによっても、達成することができる。
【００７２】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現すると共に、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
【００７３】
プログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（登録商標）、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等がある。
【００７４】
上述した実施の形態の機能は、コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することによるばかりでなく、コンピュータ上で稼動するＯＳ等がプログラムコードの指示に基づいて実際の処理の一部又は全部を行うことによっても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の測距光学系の構成を示す図である。
【図２】蛍光灯で照明した被写体からの反射光の分光特性を示す図である。
【図３】撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図４】撮影レンズのピント位置の波長依存性を示す図である。
【図５】撮像装置の感度補正処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の測距光学系の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の分光特性測定系の構成を示す図である。
【図８】白熱電球の分光特性を示す図である。
【図９】蛍光灯の分光特性を示す図である。
【図１０】水銀灯の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  撮影レンズ
６  像位置検出素子（像位置検出手段）
９  拡散部材（拡散手段）
１０  回折格子（分析手段、分光手段）
１１  分光特性検出素子（分析手段、分光検出手段）
３１  サブＣＰＵ（演算手段）
３４  メインＣＰＵ（算出手段、補正手段）
３６  撮影レンズ制御回路（記憶手段）
３７  ＡＦ装置（合焦手段）
７０  白色拡散板（導光手段）
７４  回折格子（分析手段、分光手段）
７５  センサアレイ（分析手段、分光検出手段）
【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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