(57)【要約】【課題】画面中心部から周辺部まで、いずれの測距位置に対しても、正確かつ迅速な合焦をすることができる交換レンズ式撮像システムを提供する。【解決手段】撮像光学系の瞳の異なる部分を通過する一対の光束による像に基づいて、デフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段で検出した結果に、移動係数を乗算または除算することで、撮像光学系のフォーカシング駆動量を決定させる手段と、を有するカメラ装置に、レンズ装置が着脱可能な交換レンズ式撮像システムであって、前記カメラ装置は、前記レンズ装置より光学情報および所定移動係数を取得し、前記所定移動係数を像高および前記光学情報を用いて補正する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系の瞳の異なる部分を通過する一対の光束による像に基づいて、デフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段で検出した結果に、移動係数を乗算または除算することで、撮像光学系のフォーカシング駆動量を決定させる手段と、を有するカメラ装置に、レンズ装置が着脱可能な交換レンズ式撮像システムであって、
前記カメラ装置は、前記レンズ装置より光学情報および所定移動係数を取得し、前記所定移動係数を像高および前記光学情報を用いて補正することを特徴とする交換レンズ式撮像システム。
【請求項２】
前記レンズ装置は、前記カメラ装置に前記光学情報および前記所定移動係数を送信し、前記カメラ装置が像高情報と前記光学情報と前記所定移動係数を基に計算することを特徴とする請求項１に記載の交換レンズ式撮像システム。
【請求項３】
前記光学情報は、少なくとも焦点距離情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の交換レンズ式撮像システム。
【請求項４】
前記カメラ装置が、周辺像高によってフォーカシング敏感度を可変とするか否かのフラグを保持することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の交換レンズ式撮像システム。
【請求項５】
撮像光学系の瞳の異なる部分を通過する一対の光束による像に基づいて、デフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段で検出した結果に、移動係数を乗算または除算することで、撮像光学系のフォーカシング駆動量を決定させる手段と、を有するカメラ装置に、レンズ装置が着脱可能な交換レンズ式撮像システムであって、
前記レンズ装置は、前記カメラ装置より像高情報を取得し、
前記移動係数を前記像高情報および光学情報を用いて補正することを特徴とする交換レンズ式撮像システム。
【請求項６】
前記カメラ装置は前記レンズ装置に前記像高情報を送信し、前記レンズ装置が前記像高情報と前記光学情報を基に前記移動係数を計算することを特徴とする請求項５に記載の交換レンズ式撮像システム。
【請求項７】
前記レンズ装置が、周辺像高によって前記移動係数を可変とするか否かのフラグを保持することを特徴とする請求項５または６に記載の交換レンズ式撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換レンズ式撮像システムに関し、特に位相差ＡＦを行う撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に撮影系（撮像系）の焦点外れ量と焦点合せの際に移動せられる合焦用レンズの移動量との関係は、非線形となっている。例えば、単一の焦点距離の撮影系では、物体距離や合焦用レンズの光軸上の位置等によっては焦点外れ量は異なり、変倍系を有する撮影系では、ズーム位置，物体距離，合焦用レンズの光軸上の位置等によって異なってくる。これは、合焦用レンズの光軸上の微少移動量Δｘ１に対する結像面位置の移動量Δｘ２の比（Δｘ２／Δｘ１）、所謂敏感度が撮影系の各要素及び撮影条件により異なってくるためである。
【０００３】
例えば、撮影系の合焦用レンズが無限遠の物体に合焦している位置にある場合と、近距離の物体に合焦している位置にある場合とでは、敏感度が異なる。焦点検出装置により検出される焦点外れ量をｄ、合焦用レンズが合焦位置に達するまでの移動量をｘとして、合焦用レンズの移動係数ｍを
【０００４】
【数１】
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【０００５】
と表す。この移動係数ｍが求まれば、焦点外れ量ｄから合焦用レンズのその時の移動量ｘは
【０００６】
【数２】
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【０００７】
より求まる。合焦用レンズの敏感度ｍｏは、焦点外れ量ｄが非常に小さい時の移動係数ｍに相当する。
【０００８】
ところで、従来装置においては、移動係数ｍの考え方として、以下のものが知られていれる。
１）移動係数Ｓｄを焦点外れ量ｄに関係なく、Ｓｄ＝Ｓｏ（一定値）、或いはそれに相当する量とする。
２）特許文献２にて開示されているように、移動係数Ｓｄを焦点外れ量ｄの関数形として与え、すなわち、
【０００９】
【数３】
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【００１０】
なる形の関数形として、各撮影系によって関数ｆを求めておき、移動係数Ｓｄを焦点外れ量ｄにより計算で求める。
３）特開昭６０−２１９５２１号で開示されているように、合焦用レンズの光軸上の位置により敏感度Ｓｏが異なると言う点をも考慮する方式として、撮影を可能とする物体距離範囲（無限位置から至近距離までの間）をいくつかの領域に区分し、これらの領域毎の、前記（３）式に示す関数を各々予めテーブルとして与えておく方法。
４）特公平７−６９５０９号で開示されるように、前記（３）式の関数を表すデータの記憶容量を減じる為になる関数形として表現したものがある。ここで、ｄは同じく焦点外れ量、ｌは合焦レンズの光軸上の位置情報である。
【００１１】
【数４】
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【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公平７−６９５０９号公報
【特許文献２】特開昭５９−１５１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
撮像面位相差方式では、撮像素子が位相差光学系を兼ねるため、撮像装置本体を大型化することなく像高が大きい周辺部まで測距可能になる。
【００１４】
そこで本発明者は、像高が大きい位置での測距結果を元にフォーカシング駆動量を決定するに当たり、ある課題の発見に至った。
【００１５】
光学系と物体面と像面、また、物体距離を結像点からずらした場合とそのデフォーカス量の関係は、図１に示すようになり、下記ニュートン公式（５）で表される。
【００１６】
【数５】
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【００１７】
また、軸外光束においては、図２に示すようになり、下記式２のように演算することで、式１と同様の結果になる。
【００１８】
【数６】
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【００１９】
ここで、θは周辺像高の光線の撮像光学系光軸に対してなす角度である。即ちこれは、軸上か軸外は問わず、物体平面を結像点から移動させた場合、像平面が同じ量だけ移動することを意味している。ところがこの前提は、軸外主光線角度α―の物体側と像側が等しい前提でのみ成り立つ。
【００２０】
一般的に撮像素子を使用した撮像装置は、センサーに対して光束を斜入射させると、シェーディングと呼ばれるケラレによる減光や色づきが発生するため、通常は像面への入射角度をなるべく小さくするように結像光学系を設計する。
【００２１】
広角レンズでは、被写体光の光学系への入射角度が大きくなるため、被写体光の入射角度と像面への入射角度が大きく異なることになる。
【００２２】
仮に像面への入射角度が０度と仮定した時、ニュートン公式は、式（１０）のように表され、結果、式（１４）になる。
【００２３】
【数７】
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【００２４】
これは、物体平面を結像面から移動した場合、中心と周辺で発生するデフォーカス量が変化することを意味している。そのため、異なる像高で同じ移動係数を使用しようとすると、中心部に合わせれば周辺部が過剰駆動に、周辺部に合わせれば中心部が過小駆動になり、合焦精度が劣化したり再駆動により合焦時間が延びたりしてしまう。この問題は、撮像面位相差に限らず、通常の位相差光学系であっても、仮に高像高まで対応した場合は同様に発生することになる。
【００２５】
本発明の目的は、画面中心部から周辺部まで、いずれの測距位置に対しても、正確かつ迅速な合焦をすることができる交換レンズ式撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明に係る交換レンズ式撮像システムは、撮像光学系の瞳の異なる部分を通過する一対の光束による像に基づいて、デフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段で検出した結果に、移動係数を乗算または除算することで、撮像光学系のフォーカシング駆動量を決定させる手段と、を有するカメラ装置に、レンズ装置が着脱可能な交換レンズ式撮像システムであって、
前記カメラ装置は、前記レンズ装置より光学情報および所定移動係数を取得し、前記所定移動係数を像高および前記光学情報を用いて補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、画面中心部から周辺部まで、いずれの測距位置に対しても、正確かつ迅速な合焦をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光軸でのニュートンの公式の説明図である。
【図２】軸外でのニュートンの公式の説明図である
【図３】像高による中心の移動係数に対する周辺の移動係数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態のレンズ装置側でフォーカシング駆動量を算出する時のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。図４を参照して、本発明の実施形態による交換レンズ式撮像システムについて説明する。従来、フォーカシング駆動量を決定する手段は、特許文献１に示すように、レンズが保持する移動係数をカメラ装置に送信し、カメラ装置の位相差光学系で得たデフォーカス量を移動係数で除算することで決定する方法が一般的だった。この時、移動係数は、測距点が像高を持つ位置であっても、中心部の値を代表して使用していた。
【００３０】
従来の低像高での位相差ＡＦにおいては、この方法でも前述する問題が表面化することはなかった。しかし、近年の測距系の高像高化と広角レンズとの組み合わせにより、周辺の移動係数は中心の移動係数に対して数倍にもなり、正確な合焦ができないことが分かった。
【００３１】
そこで本実施形態では、レンズ装置から得た光学情報を用いて移動係数を像高により変化させることで、この問題を解決した。本実施形態は、カメラ装置が焦点距離、移動係数と像高の関数を記憶し、レンズは焦点距離情報と中心の移動係数情報をカメラ側に送信し、カメラ側で駆動量を決定する方法であり、図４にフローチャートを示す。
【００３２】
ステップ１で合焦動作命令を受けてから、ステップ２で指定の測距位置でデフォーカス検知を行う。次にステップ３で合焦判定を行い、合焦していれば終了、合焦していなければ、ステップ４でレンズ側との通信を行い、情報を要求する。情報要求を受けたレンズ側は、ステップ５で移動係数とレンズの焦点距離を送信する。
【００３３】
移動係数と焦点距離をレンズから受け取ったカメラ装置側が、移動係数演算ステップであるステップ６で、測距像高を元に移動係数を演算し、ステップ７でフォーカス駆動量を決定し、ステップ８でレンズ側に駆動命令を送信する。駆動命令を受けたレンズ側は、ステップ９でフォーカシング駆動し、ステップ２の指定像高の測距に戻る。その後再びステップ３で合焦判定を行い、合焦していれば終了となる。
【００３４】
仮にここで、使用する移動係数が正確でないと、ステップ２からステップ９までのループが繰り返されることになり、合焦に時間が掛ってしまうため、好ましくない。またこの時、像高Ｈにおける移動係数Ｓ（Ｈ）と中心における移動係数Ｓ０との比は、中心の移動係数を表す式（９）と周辺の移動係数式（１４）の比と等しいので下記（１５）で決定している。
【００３５】
式１５の右辺のθはレンズ装置の半画角、ｆはレンズ装置の焦点距離、Ｈは像高である。（図２参照）
【００３６】
【数８】
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【００３７】
右辺のＳ０に掛かる式は、中心に対する周辺部のデフォーカス比率を計算するための式であり、像高と焦点距離を入力することで、所望の値が得られる。図４は、焦点距離を変えた複数のレンズの各像高において、Ｓ（Ｈ）とＳ０の比率を表したグラフである。広角レンズ程周辺での（１５）のＳ０に掛かる式の部分は大きくなり、フォーカシング移動量は増加する。
【００３８】
ステップ１で合焦動作命令を受けてから、ステップ２で指定の測距位置でデフォーカス検知を行う。次にステップ３で合焦判定を行い、合焦していれば終了、合焦していなければ、ステップ４でレンズ装置側との通信を行い、移動係数と焦点距離をレンズ装置側から受信する。
【００３９】
移動係数と焦点距離情報を受け取ったカメラ装置側は、ステップ５で像高情報と移動係数、焦点距離情報から移動係数Ｓ（Ｈ）を決定し、ステップ６で測距結果を元にフォーカシング駆動量を決定し、ステップ７でフォーカシング駆動する。その後、ステップ２の指定像高の測距に戻り、再びステップ３で合焦判定を行い、合焦していれば終了となる。
【００４０】
また、レンズ装置に記憶されている瞳距離情報を用いてもよい。式１５は像高によらず、撮像素子に対して角度０で入射した場合を想定している。レンズ装置の設計ではシェーディング対策のため角度０に近い値を目指して設計するが、実際には垂直ではない角度で撮像素子に入射している。瞳距離情報は入射角度に関する情報であり、これを用いることで更に高精度な補正が可能である。瞳距離を有限の値Ｐｏとすると、像高Ｈの光線は像面に
【００４１】
【数９】
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【００４２】
なる角度θ’で入射する。この時ニュートン公式は、式（１６）のように表され、結果、式（２０）になる。
【００４３】
【数１０】
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【００４４】
またこの時、像高Ｈにおける移動係数Ｓ（Ｈ）と中心における移動係数Ｓ０との比は、中心の移動係数を表す式（９）と周辺の移動係数式（２０）の比と等しいので下記（２１）で決定している。
【００４５】
【数１１】
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【００４６】
右辺のＳ０に掛かる式は、中心に対する周辺部のデフォーカス比率を計算するための式であり、像高と焦点距離を入力することで、所望の値が得られる。更に、レンズ装置のＦ値情報を用いてもよい。
【００４７】
本実施形態では、カメラ装置で移動係数の計算を行う場合について記述したが、図５のフローチャートが示すようにレンズ装置内部で計算をしてもよい。その場合、レンズ装置はカメラ装置から像高情報を取得し、それを用いて（１５）もしくは（２１）で移動係数Ｓ（Ｈ）を決定する。Ｓ（Ｈ）と測距結果を元にフォーカシング駆動量を決定し、ステップ７でフォーカシング駆動する。
【００４８】
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。例えば、本発明は、レンズ交換式の撮像装置に限らず、レンズとカメラ装置が一体の撮影光学系でも応用が可能である。その場合、カメラ装置自体が光学系の情報を持ち、通信を行わずに実施可能である。
【符号の説明】
【００４９】
ステップ６・・移動係数演算ステップ
【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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