(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ装置を着脱可能な撮像装置であって、
前記レンズ装置の撮像光学系における異なる瞳領域をそれぞれ通過して入射する光束を受光して複数の信号を出力する複数の光電変換部を有する撮像手段と、
前記複数の光電変換部が出力する信号を取得してデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出されたデフォーカス量を補正する補正手段と、を有し、
前記補正手段は、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を用いて前記デフォーカス量を補正することにより結像面補正を行い、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報と前記レンズ装置の焦点距離の情報は、前記撮像装置による撮像の指示を受けて、前記レンズ装置より取得することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報を用いて第１の結像面補正マップを生成し、
前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を用いて第２の結像面補正マップを生成し、
前記第１および第２の結像面補正マップを合成した第３の結像面補正マップを用いて前記デフォーカス量の分布を表すデフォーカスマップのデータを補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記レンズ装置は、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置の本体部は、前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズ装置は、前記レンズ装置の製造誤差に係る補正情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、前記レンズ装置に係るズームポジションと被写体までの距離情報との組み合わせごとに前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報を記憶していることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報は、測距計により測定された複数個所のフランジバックの距離、または当該距離から算出された平面もしくは曲面の係数の情報であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記算出手段は、前記撮像手段により撮像された平面チャートから前記デフォーカス量を算出し、
前記補正手段は、前記算出手段により前記平面チャートから算出されたデフォーカス量と、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報から算出した補正量を用いて前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を生成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記撮像手段により撮像された平面チャートから前記デフォーカス量を算出し、
前記補正手段は、前記算出手段により前記平面チャートから算出されたデフォーカス量と、前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報から算出した補正量を用いて前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報を生成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像手段により取得された画像データとともに、該画像データの付帯情報として、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
レンズ装置を着脱可能な撮像装置であって、
前記レンズ装置の撮像光学系における異なる瞳領域をそれぞれ通過して入射する光束を受光して複数の信号を出力する複数の光電変換部を有する撮像手段と、
前記複数の光電変換部が出力する信号の位相差と、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報とに基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、を備え、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報と前記レンズ装置の焦点距離の情報は、前記撮像装置による撮像の指示を受けて、前記レンズ装置より取得することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
レンズ装置を着脱可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記レンズ装置の撮像光学系における異なる瞳領域をそれぞれ通過して入射する光束を受光して複数の信号を出力する複数の光電変換部を有する撮像手段によって、被写体を撮像する撮像工程と、
前記複数の光電変換部が出力する信号を取得してデフォーカス量を算出する算出工程と、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を用いて、前記算出工程で算出されたデフォーカス量を補正することにより結像面補正を行う補正工程を有し、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報と前記レンズ装置の焦点距離の情報は、前記撮像装置による撮像の指示を受けて、前記レンズ装置より取得されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
レンズ装置を着脱可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記レンズ装置の撮像光学系における異なる瞳領域をそれぞれ通過して入射する光束を受光して複数の信号を出力する複数の光電変換部を有する撮像手段によって、被写体を撮像する撮像工程と、
前記複数の光電変換部が出力する信号の位相差と、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報とに基づいてデフォーカス量を算出する算出工程を有し、
前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報と前記レンズ装置の焦点距離の情報は、前記撮像装置による撮像の指示を受けて、前記レンズ装置より取得されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置において被写体の距離に関連する情報を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、画像の奥行き情報を取得するために、撮像された画像に基づいて被写体までの距離（以下、被写体距離という）の分布を表わす距離マップを生成する処理が行われる。この処理では被写体距離の検出精度の向上が求められる。検出精度を低下させる要因として、撮像レンズの設計上の光学特性や製造誤差による像面湾曲等の収差、撮像素子の結像面倒れの影響がある。結像面が理想的な傾きのない平面でなくなることにより、被写体距離に誤差が生じる。以後、理想的な傾きのない平面の結像面を「理想結像面」と呼び、理想結像面へ近づけるための補正を「結像面補正」と呼ぶ。
【０００３】
特許文献１では、ＡＦ（自動焦点調節）スキャンにより得られる焦点評価値に基づいて、撮影シーンにおける被写体距離の分布を算出する技術が開示されている。焦点検出領域の位置に応じて、撮像レンズの設計上の光学特性や製造誤差による像面湾曲等の収差と撮像素子の結像面倒れの補正量が算出される。焦点検出領域ごとに、焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出し、当該フォーカスレンズ位置を焦点検出領域の位置に応じて補正することで、被写体距離の分布の精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、撮像レンズの設計上の光学特性や製造誤差による結像面特性と撮像素子の結像面倒れを２次関数で近似し、結像面のデフォーカス補正量を算出して補正する処理が行われる。補正量の算出用の２次関数は、撮像レンズの設計上の光学特性や製造誤差による結像面特性と撮像素子の結像面倒れにそれぞれ対応する係数を有していない。つまり、合算された係数であるため、レンズ一体型の撮像装置への適用が前提となっている。一方、レンズ装置をカメラ本体部に装着して使用するレンズ交換タイプの撮像装置では、撮像レンズとカメラ本体部の組み合わせが変更された場合、その組み合わせに応じた結像面補正量を算出しなければならない。そのためには、撮像レンズの結像面補正情報と、撮像素子の結像面補正情報を別々に持つ必要がある。
本発明は、レンズ装置を着脱可能な撮像装置において、デフォーカス情報の検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る装置は、レンズ装置を着脱可能な撮像装置であって、前記レンズ装置の撮像光学系における異なる瞳領域をそれぞれ通過して入射する光束を受光して複数の信号を出力する複数の光電変換部を有する撮像手段と、前記複数の光電変換部が出力する信号を取得してデフォーカス量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出されたデフォーカス量を補正する補正手段と、を有し、前記補正手段は、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報および前記撮像手段の結像面の傾きに係る補正情報を用いて前記デフォーカス量を補正することにより結像面補正を行い、前記レンズ装置の光学特性に係る補正情報と前記レンズ装置の焦点距離の情報は、前記撮像装置による撮像の指示を受けて、前記レンズ装置より取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置によれば、レンズ装置を撮像装置の本体部に装着して使用する場合に、デフォーカス情報の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る瞳分割型の撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る被写体距離算出に使用するレンズ公式の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る処理例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る結像面補正例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る撮像装置と平面チャートの配置例を示す概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る処理例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態に係る処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態に係る画像処理装置として、レンズ装置を着脱可能なデジタルカメラに適用した例を説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態として、レンズ交換式のデジタルカメラの構成例を説明する。デジタルカメラは、瞳分割型の撮像素子を有しており、位相差検出によってデフォーカスマップを生成する。デフォーカスマップとは、受光面とレンズの結像面との差を表すデフォーカス量の分布を示す情報である。以下では、撮像レンズの光学特性と撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正処理を示す。本実施形態では、撮像レンズの光学特性に係る結像面補正情報と、撮像素子の結像面倒れ（結像面の傾き）に係る結像面補正情報については取得済みとする。
【００１０】
図１は、本実施形態におけるレンズ交換式のデジタルカメラ１の構成例を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、カメラ本体部２と、着脱可能な撮像レンズ３から構成される。カメラ本体部２と撮像レンズ３は、図示しないレンズマウント部で物理的に接続されることで、通信部７０と通信部１７０とが相互に通信する。
【００１１】
撮像レンズ３は、撮像光学系を構成するフォーカスレンズ１０１と絞り１０２を備える。絞り駆動部１０３は絞り１０２を駆動して絞り値を調整する。フォーカス駆動部１０４はフォーカスレンズ１０１を撮像光学系の光軸方向に移動させて焦点調節を行う。レンズ制御部１２０は撮像レンズ３全体を制御する。レンズ制御部１２０はフォーカス駆動部１０４に制御信号を出力し、フォーカスレンズ１０１を移動させて焦点調節制御を行う。またレンズ制御部１２０は絞り駆動部１０３に制御信号を出力し、絞り１０２を駆動させることで絞り値（Ｆ値）を制御する。
【００１２】
不揮発性メモリ１４０は、電気的に消去および記録可能なメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等が用いられる。不揮発性メモリ１４０には、レンズ制御部１２０の動作用の定数、撮像レンズ３の光学特性の情報や補正情報等が記憶されている。光学特性の情報とは、後述する結像面補正で使用する撮像レンズ３の設計上の光学特性を示す情報である。また補正情報とは製造誤差に係る結像面補正情報等である。通信部１７０は、撮像レンズ３の焦点距離や、結像面補正で使用する撮像レンズ３に関する結像面補正情報等を、カメラ本体部２の通信部７０に送信する。
撮像部１０は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子を備える。撮像素子は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）素子等で構成されるエリアイメージセンサである。図２を参照して撮像部１０の構成を説明する。
【００１３】
図２（Ａ）は撮像部１０の画素配列を例示する。図２（Ａ）は、２次元の撮像素子における縦８行と横８列の範囲について、撮像光学系側から見た状態を示している。カラーフィルタはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラーフィルタが交互に設けられる。偶数行の画素には、左から順に青（Ｂ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタが交互に設けられる。
【００１４】
図２（Ｂ）は、ある１つの画素部２０２の断面構造を拡大して示す図である。画素部２０２は、マイクロレンズ２０１と、入射光を受光して電気信号に変換する一対の光電変換部２０３、２０４から構成される。本実施形態では、光電変換部２０３により光電変換された画像信号に対応する第１の画像をＡ像とし、光電変換部２０４によって光電変換された画像信号に対応する第２の画像をＢ像とする。Ａ像とＢ像の各データを加算することで通常の撮影画像データが生成される。なお、光電変換部の分割方向および分割数については、仕様に応じて任意に変更が可能である。
【００１５】
図１のＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換器１１は、撮像部１０から取得したアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１は、変換後のデジタル信号を画像処理部３０に出力する。画像処理部３０は、Ａ／Ｄ変換器１１からのデータ、またはメモリ制御部１２からのデータに対して所定の画素補間や、縮小等のリサイズ処理、色変換処理を行う。また、画像処理部３０は、撮像された画像のデータを用いて所定の演算処理を行う。システム制御部２０は、演算結果に基づいて露光制御や焦点検出および焦点調節制御を行う。これにより、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＡＦ（オートフォーカス）処理が行われる。また画像処理部３０はＡ像とＢ像との相対的な像ずれ量を、相関演算により検出する（位相差検出方式）。相関演算による像ずれ量が最小となるようにＡＦ処理が行われる。画像処理部３０は、被写体距離に対応するデフォーカス情報を算出する。図３を参照して、算出処理の概要を説明する。
【００１６】
図３は、物面と結像レンズと結像面の位置関係を示す模式図である。結像面は撮像素子の受光面に相当する。物面と結像レンズとの距離をａと表記し、結像レンズと結像面との距離をｂと表記し、結像レンズの焦点距離をｆと表記する。下記（式１）に示すレンズ公式を用いて、ＡＦ処理により合焦された被写体までの距離ａを算出することができる。
【数１】
0006576114.tif 000002
【００１７】
画像処理部３０は、相関演算によって算出したＡ像とＢ像との像ずれ量（ｘと記す）により、被写体の結像面に対するデフォーカス量（ＤＥＦと記す）を、下記（式２）で算出する。
【数２】
0006576114.tif 000003
式（２）において、ＫＸは一対の瞳領域を通過する光束の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数であり、単位は「ｍｍ／ｐｉｘｅｌ」である。一対の瞳領域を通過する光束の重心の開き角の大きさは、レンズの絞り開口の大きさ（Ｆ値）に応じて変化するので、レンズ情報に応じて決定される。またＰＹは撮像素子の画素ピッチ（画素間距離）である。着目画素位置を１画素ずつずらしてデフォーカス量の算出処理が実行され、被写体に係るデフォーカス量の分布を示すデフォーカスマップが生成される。画像処理部３０は、生成されたデフォーカスマップとレンズ公式により、被写体の距離情報の分布を表す距離マップを生成する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器１１の出力するデータは、画像処理部３０およびメモリ制御部１２を介してメモリ５０に書き込まれる。メモリ５０は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像データや、表示部１４に表示するための画像データを記憶する。メモリ５０は、所定枚数の静止画像や所定撮影時間の動画像および音声のデータの記憶のために十分な記憶容量を有する。また、メモリ５０は画像表示用のビデオメモリを兼ねている。
【００１９】
Ｄ／Ａ変換器１３は、メモリ５０に記憶されている画像表示用のデータをアナログ信号に変換して表示部１４に出力する。表示部１４は、メモリ制御部１２がメモリ５０から読み出した表示用の画像データを取得して画面上に画像表示する。不揮発性メモリ４０は、電気的に消去および記録可能なメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。不揮発性メモリ４０には、システム制御部２０の動作用の定数、プログラム等が記憶される。ここでいう、プログラムとは、本実施形態にて後述する各種フローチャートに示す処理を実行するためのプログラムのことである。また、不揮発性メモリ４０には、後述の結像面補正で使用する撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報等が記憶されている。
システム制御部２０は、デジタルカメラ１全体を制御する中枢部であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を備える。ＣＰＵは不揮発性メモリ４０に記憶されたプログラムを読み出して実行し、後述する結像面補正等の各処理を実現する。システムメモリ２１にはＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）が用いられる。システムメモリ２１には、システム制御部２０の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ４０から読み出されて展開されたプログラム等が記憶される。
【００２０】
記録媒体４は撮像処理された画像データ等を記録する。記録媒体４は、例えばメモリカードや、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される。記録媒体Ｉ/Ｆ部６０は、記録媒体４との間で信号を送受するインターフェース部である。
【００２１】
次に、図４を参照して本実施形態における処理の流れを説明する。図４は、撮影から結像面補正までの一連の処理例を示すフローチャートである。以下の処理はシステム制御部２０のＣＰＵがプログラムを解釈して実行することにより実現される。
【００２２】
システム制御部２０は、ユーザ操作により図示しないシャッタボタンが半押しされたか否かを判定する（Ｓ１００）。シャッタボタンが半押しされた場合、Ｓ１０１の処理に進み、半押しされない場合には、Ｓ１００の判定処理を繰り返す。Ｓ１０１でシステム制御部２０は、ＡＥ処理、ＡＦ処理、ＡＷＢ処理等の制御を行う。続いてシステム制御部２０は、ユーザ操作によりシャッタボタンが全押しされたか否かを判定する（Ｓ１０２）。シャッタボタンの全押し操作が行われたと判定された場合、Ｓ１０３の処理に進み、シャッタボタンの全押し操作が行われていないと判定された場合にはＳ１００の処理に戻る。
【００２３】
Ｓ１０３でシステム制御部２０は撮影動作の制御を行い、Ｓ１０４の処理に移る。システム制御部２０は、レンズ制御部１２０に対して、以下のデータの送信を要求する。
・撮影時の撮像レンズ３の焦点距離。
・撮像レンズ３の設計上の光学特性に関する情報。
・撮像レンズ３の製造誤差に関する結像面補正情報。
【００２４】
レンズ制御部１２０は、要求されたデータをシステム制御部２０に送信し、システム制御部２０は、撮像レンズ３からデータを受信する（Ｓ１０４）。Ｓ１０５でシステム制御部２０は、画像処理部３０によりＡ像とＢ像との相対的な像ずれ量を相関演算で算出する。相関演算を行う画素については、生成する距離マップの画素数や解像度に応じて決定される。そしてシステム制御部２０は、画像処理部３０によりＡ像とＢ像との相対的な像ずれ量ｘから、（式２）を用いてデフォーカス量ＤＥＦを算出し、デフォーカスマップを生成する（Ｓ１０６）。システム制御部２０は、画像処理部３０により結像面補正を行う（Ｓ１０７）。結像面補正の詳細については後述する。
【００２５】
続いて、システム制御部２０は、画像処理部３０により補正されたデフォーカスマップと焦点距離に基づいて、デフォーカスマップの画素ごとに被写体距離を算出する。距離マップが生成されると（Ｓ１０８）、処理を終了する。
【００２６】
次に図４のＳ１０７の結像面補正処理について詳細に説明する。以下では２次元座標（x,y)として、画像の中心を原点とする直交座標系を使用することとする。
本実施形態では、撮像レンズ３の設計上の光学特性による結像面特性が、２次関数で表現できることを想定する。製造誤差による光軸のずれ等を考慮して、撮像レンズ３の設計上の光学特性および製造誤差による結像面特性について２次関数で近似すると、（式３）と（式４）のように表わすことができる。撮像レンズ３の設計上の光学特性および製造誤差による結像面特性についての結像面補正量をＺ1と表記する。
【数３】
0006576114.tif 000004
【００２７】
（式３）に示すａ1、ｂ1、ｃ1、ｄ1、ｅ1は係数である。絞り値、ズームポジション、被写体距離等の撮影条件に応じた係数ａ1、ｂ1、ｃ1、ｄ1、ｅ1の各値は事前に測定されており、不揮発性メモリ１４０に係数値が記憶されている。但し、事前に係数値が測定されていない撮影条件の場合には、事前に係数値が測定されている撮影条件の近傍の条件が選択されて、線形補間等を行うことにより係数値が生成される。
【００２８】
撮像素子の結像面倒れを平面で近似すると（式５）のように表わすことができる。撮像素子の結像面倒れについての結像面補正量をＺ2と表記する。
【数４】
0006576114.tif 000005
【００２９】
（式５）に示すｃ2、ｄ2、ｅ2は係数である。係数ｃ2、ｄ2、ｅ2の各値は事前に測定されており、不揮発性メモリ４０に係数値が記憶されている。係数ｃ2、ｄ2、ｅ2の各値は、複数個所の座標に対して、レーザ測距計でフランジバックの距離を測定し、最小二乗法等により平面近似を行うことで算出できる。
【００３０】
被写体にピントを合わせた座標をx=p,y=qと記し、座標（p，q）での結像面補正量Ｚ1 (p,q)とＺ2 (p,q)との和を、（式６）のようにｇとして定義する。結像面補正量Ｚ3 (x,y)は（式７）から算出される。被写体にピントを合わせた座標（p，q）でのデフォーカス量が０となるように、ピントを合わせた座標（p,q）を基準として理想結像面とするため、Ｚ1 (x,y)とＺ2 (x,y)との和からｇが減算される。つまり、ｇを基準として補正が行われる。
【数５】
0006576114.tif 000006
【００３１】
図５は結像面補正例を示す。図６は画角全領域が等距離となるようにデジタルカメラ１の前方に平面チャート６０１を配置した状態を示す模式図である。図５は、図６に示すように平面チャート６０１とデジタルカメラ１との正対をとって撮像された画像による結像面補正例を示す。以下、デフォーカスマップをＤＭと表記する。着目画素位置を１画素ずつずらして算出された、設計上の光学特性もしくは製造誤差、または光学特性および製造誤差に関する結像面補正量Ｚ1のデータからなる第１の結像面補正マップを、撮像レンズに関する結像面補正マップＺＭ1と呼ぶ。また、着目画素位置を１画素ずつずらして算出された、撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正量Ｚ2のデータからなる第２の結像面補正マップを、撮像素子の結像面補正マップＺＭ2と呼ぶ。また、着目画素位置を１画素ずつずらして算出された、加算合成後の結像面補正量Ｚ3のデータからなる第３の結像面補正マップを、結像面補正マップＺＭ3と呼ぶ。結像面補正後のデフォーカスマップをＤＭmodと表記する。
【００３２】
図５（Ａ）は、結像面補正前のデフォーカスマップＤＭを例示する。２次元座標系のｘ軸およびｙ軸に対して、垂直方向の軸はデフォーカス量を表す。図５（Ｂ）は、撮像レンズの結像面補正マップＺＭ1を例示する。２次元座標系のｘ軸およびｙ軸に対して、垂直方向の軸は２次関数で近似されたＺＭ1の値を表す。図５（Ｃ）は、撮像素子の結像面補正マップＺＭ2を例示する。２次元座標系のｘ軸およびｙ軸に対して、垂直方向の軸は平面で近似されたＺＭ2の値を表す。図５（Ｄ）は、結像面補正マップＺＭ3を例示する。２次元座標系のｘ軸およびｙ軸に対して、垂直方向の軸は(式７)により算出されたＺＭ3の値を表す。図５（Ｅ）は、結像面補正後のデフォーカスマップＤＭmodを例示する。２次元座標系のｘ軸およびｙ軸に対して、垂直方向の軸はＺＭ3を用いて結像面補正が行われた後のデフォーカス量を表す。
【００３３】
本実施形態では、撮像レンズとカメラ本体部の組み合わせが変更された場合に、結像面補正によってデフォーカスマップの検出精度を高めることができる。よって、レンズ交換式の撮像装置において、被写体距離の検出精度を向上させることができる。本実施形態では、撮影後にカメラ本体部内で距離マップを生成する処理を説明したが、このような例に限定されない。例えば、システム制御部２０は記録媒体Ｉ/Ｆ部６０により、ＲＡＷ画像データとともに、レンズおよびカメラの結像面補正情報を、画像データの付帯情報であるメタデータとして記録媒体４に記録させる処理を行う。撮像装置に接続される外部装置やコンピュータ等は、画像データおよびメタデータを取得し、結像面補正処理を実行して距離マップを生成する。このことは後述する実施形態でも同じである。
【００３４】
［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、製造誤差による結像面特性の影響が小さい光学特性の撮像レンズを対象とする。撮像レンズの光学特性に係る補正情報について設計値のみを持つ場合を説明する。なお、装置の構成等は第１実施形態の場合と同様であるため、既に使用した符号を用いることでそれらの詳細な説明を省略する。このような説明の省略については後述の実施形態でも同じである。
【００３５】
撮像レンズ３に関して製造誤差による光学特性への影響が小さい場合には、撮像レンズ３の結像面補正情報を、レンズ設計上の光学特性のみに関する補正情報とすることができる。つまり、製造誤差に関する結像面補正情報は不要であるため、レンズ設計上の光学特性の情報だけを不揮発性メモリ１４０に記憶することで、不揮発性メモリ１４０の記憶容量を削減できる。また、光学特性の設計値のデータを、カメラ本体部２の不揮発性メモリ４０に記憶させてもよく、製造誤差を測定できていない撮像レンズに対して結像面補正を行うことができる。
【００３６】
撮像レンズ３の不揮発性メモリ１４０に撮像レンズ３の設計上の光学特性のデータが記憶されている場合には、第１実施形態の場合と同様の処理により結像面補正を行うことができる。また、カメラ本体部２の不揮発性メモリ４０に撮像レンズ３の設計上の光学特性のデータが記憶されている場合には、図４のＳ１０４にて不揮発性メモリ４０から撮像レンズ３の設計上の光学特性に関する結像面補正情報が読み出される。（式３）と同様の演算を行うことで撮像レンズ３の設計上の光学特性に関する結像面補正量が算出される。この結像面補正量を用いて結像面補正を行うことでデフォーカスマップＤＭmodが生成される。
本実施形態によれば、撮像レンズの設計上の光学特性および撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報に基づいて結像面補正を行うことができる。
【００３７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態として、撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報を算出する処理について説明する。本実施形態では、撮像レンズの光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報を取得済みとする。
【００３８】
図７は、本実施形態に係る撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報の算出処理例を示すフローチャートである。図６のように画角全領域が等距離となるように平面チャート６０１をデジタルカメラ１の前方に配置する。平面チャート６０１とデジタルカメラ１の正対をとった状態で平面チャート６０１が撮影される（Ｓ２００）。システム制御部２０は、撮影された画像のデフォーカスマップＤＭの生成処理を実行する（Ｓ２０１）。
【００３９】
次にシステム制御部２０は撮像レンズ３のレンズ制御部１２０と通信し、レンズ設計上の光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報を取得し、撮像レンズ３の結像面補正マップＺＭ1を生成する（Ｓ２０２）。システム制御部２０は、Ｓ２０１で生成したデフォーカスマップＤＭから撮像レンズ３の結像面補正マップＺＭ1の値を対応する画素ごとに減算する（Ｓ２０３）。Ｓ２０３の処理後のデフォーカス量は、撮像素子の結像面倒れに相当する量である。システム制御部２０は、Ｓ２０３の処理後のデフォーカス量を最小二乗法により、結像面について平面または曲面に近似する処理を行う（Ｓ２０４）。Ｓ２０４で算出された近似平面または近似曲面の係数値は不揮発性メモリ４０に記憶される。
本実施形態では、レンズ設計上の光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報を取得して、デフォーカス情報から撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報を算出することができる。
【００４０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態として、撮像レンズの光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報の算出方法について説明する。本実施形態では、撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報を取得済みとする。
【００４１】
図８は、本実施形態に係る撮像レンズの光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報の算出処理例を示すフローチャートである。図６のように画角全領域が等距離となるように平面チャート６０１をデジタルカメラ１の前方に配置する。平面チャート６０１とデジタルカメラ１の正対をとった状態で平面チャート６０１が撮影される（Ｓ３００）。システム制御部２０は、撮影された画像のデフォーカスマップＤＭの生成処理を実行する（Ｓ３０１）。
【００４２】
次に、システム制御部２０は不揮発性メモリ４０から撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報を取得し、撮像素子の結像面補正マップＺＭ2を生成する（Ｓ３０２）。システム制御部２０は、Ｓ２０１で生成したデフォーカスマップＤＭから撮像素子の結像面補正マップＺＭ2の各値を対応する画素ごとに減算する（Ｓ３０３）。Ｓ３０３の処理後のデフォーカス量は、撮像レンズ３の設計上の光学特性および製造誤差による結像面特性に相当する量である。
【００４３】
システム制御部２０は、Ｓ３０３の処理後のデフォーカス量を最小二乗法により、曲面に近似する処理を行う（Ｓ３０４）。システム制御部２０は撮像レンズ３のレンズ制御部１２０と通信し、Ｓ３０４で算出した近似曲面の係数値を不揮発性メモリ１４０に記憶させる制御を行う。このとき、Ｓ３０４で算出された近似曲面の係数値については、不揮発性メモリ４０に記憶してもよい。あるいは、Ｓ３０４で算出された近似曲面の係数値は記録媒体４に記録される。この場合、システム制御部２０はカメラ本体部に装着された撮像レンズ３を判別する。システム制御部２０は結像面補正時に、記録媒体４から撮像レンズ３の設計上の光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報を取得することができる。
本実施形態では、撮像素子の結像面倒れに関する結像面補正情報を用いて、デフォーカス情報から撮像レンズの光学特性および製造誤差に関する結像面補正情報を算出することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  デジタルカメラ
２  カメラ本体部
３  撮像レンズ
４  記録媒体
１０  撮像部
２０  システム制御部
３０  画像処理部
【図１】
0006576114.tif 000007
【図２】
0006576114.tif 000008
【図３】
0006576114.tif 000009
【図４】
0006576114.tif 000010
【図５】
0006576114.tif 000011
【図６】
0006576114.tif 000012
【図７】
0006576114.tif 000013
【図８】
0006576114.tif 000014