(57)【要約】      （修正有）【課題】焦点検出を良好に行うことのできる焦点検出装置を提供する。【解決手段】複数の受光素子からなる受光素子列を有し、撮影光学系の異なる領域を通過した少なくとも一対の光束を受光し、一対の信号列を出力する受光部と、一対の信号列の相対的な位置ずれ量を検出するデフォーカス量演算部１６３と、合焦状態にある時の基準ずれ量を、受光素子ごとに記憶する記憶部１６３ａと、基準ずれ量を用いて、相対的な位置ずれ量を補正する補正部と、補正された相対的な位置ずれ量を用いて、撮影光学系のデフオーカス量を算出するデフォーカス量演算部１６３とを備え、記憶部は、受光素子ごとの基準ずれ量として、合焦状態とした際に得られた実測値に基づく実測基準ずれ量、および実測基準ずれ量に基づいて予め算出された予測基準ずれ量のうちいずれか一方を、受光素子ごとに記憶していることを特徴とする焦点検出装置。【選択図】図１
2013257450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子からなる受光素子列を有し、撮影光学系の異なる領域を通過した少なくとも一対の光束を受光し、該光束による一対の被写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出力する受光部と、
前記受光部から出力される一対の信号列の相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、
前記撮影光学系が合焦状態にある時の基準ずれ量を、前記受光素子列を構成する受光素子ごとに記憶する記憶部と、
前記基準ずれ量を用いて、前記位置ずれ量検出部により検出された前記相対的な位置ずれ量を補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記相対的な位置ずれ量を用いて、前記撮影光学系のデフオーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、を備え、
前記記憶部は、前記受光素子ごとの前記基準ずれ量として、前記撮影光学系を合焦状態とした際に得られた実測値に基づく実測基準ずれ量、および前記実測基準ずれ量に基づいて予め算出された予測基準ずれ量のうちいずれか一方を、前記受光素子ごとに記憶していることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記記憶部は、前記受光素子列中において端部近傍に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶しており、前記受光素子列中において端部近傍以外の部分に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記実測基準ずれ量を記憶していることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記記憶部は、前記受光素子列中において最端部に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶していることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記記憶部は、前記受光素子列中において最端部に位置する受光素子の隣に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶していることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置およびそれを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮影光学系の焦点状態を、一対の受光素子アレイを用いて、位相差検出方式により検出する技術が行われている。このような技術において、一対の受光素子アレイの位置に応じて、一対の受光素子アレイの出力から算出される、撮影光学系のずれ量を補正する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２６２００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、焦点検出装置を製造する際に、合焦状態における一対の受光素子アレイの位置ずれ量を実測し、実測した位置ずれ量に基づいて、一対の受光素子アレイの出力から算出される、撮影光学系のずれ量を補正するものである。しかしながら、このような技術においては、受光素子アレイにおいて、位置ずれ量を実測できる範囲は限られているため、位置ずれ量を実測できない範囲（たとえば、受光素子アレイの端部付近等）が存在してしまうこととなる。しかし、その一方で、撮影画面中における被写体の位置によっては、このようなこのような位置ずれ量を実測できない範囲の出力を使用することが必要となる場合もあり、このような場合には、検出される撮影光学系のずれ量の検出精度が低下してしまうという問題があった。なお、位置ずれ量を実測できない範囲については、位置ずれ量を外挿補間などにより推定する方法も考えられるが、外挿補間を用いた場合でも、検出精度を十分に確保することができなかった。加えて、このような外挿補間を用いる方法では、演算負荷が高くなってしまうという課題もあった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、焦点検出を良好に行うことのできる焦点検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]本発明の焦点検出装置は、複数の受光素子からなる受光素子列を有し、撮影光学系の異なる領域を通過した少なくとも一対の光束を受光し、該光束による一対の被写体像の光強度分布に応じた一対の信号列を出力する受光部（１６１４ａ，１６１４ｂ）と、前記受光部から出力される一対の信号列の相対的な位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部（１６３）と、前記撮影光学系が合焦状態にある時の基準ずれ量を、前記受光素子列を構成する受光素子ごとに記憶する記憶部（１６３ａ）と、前記基準ずれ量を用いて、前記位置ずれ量検出部により検出された前記相対的な位置ずれ量を補正する補正部と、前記補正部により補正された前記相対的な位置ずれ量を用いて、前記撮影光学系のデフオーカス量を算出するデフォーカス量算出部（１６３）と、を備え、前記記憶部は、前記受光素子ごとの前記基準ずれ量として、前記撮影光学系を合焦状態とした際に得られた実測値に基づく実測基準ずれ量、および前記実測基準ずれ量に基づいて予め算出された予測基準ずれ量のうちいずれか一方を、前記受光素子ごとに記憶していることを特徴とする。
【０００８】
[２]本発明の焦点検出装置において、前記記憶部（１６３ａ）が、前記受光素子列中において端部近傍に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶しており、前記受光素子列中において端部近傍以外の部分に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記実測基準ずれ量を記憶しているように構成することができる。
【０００９】
[３]本発明の焦点検出装置において、前記記憶部（１６３ａ）が、前記受光素子列中において最端部に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶しているように構成することができる。
【００１０】
[４]本発明の焦点検出装置において、前記記憶部（１６３ａ）が、前記受光素子列中において最端部に位置する受光素子の隣に位置する受光素子の前記基準ずれ量として、前記予測基準ずれ量を記憶しているように構成することができる。
【００１１】
[５]本発明の撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の焦点検出装置によれば、焦点検出を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す焦点検出モジュールを示す図である。
【図３】図３は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂ間における、像の位置ずれ量の一例を示す図である。
【図４】図４は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの具体的な構成を示す図である。
【図５】図５は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２の一例を示す図である。
【図６】図６は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１データ列と第２データ列との間の相関量Ｃ（ｋ）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下においては、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。
【００１６】
本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合されている。本実施形態のカメラ１においては、レンズ鏡筒２００は、撮影目的などに応じて、交換可能となっている。
【００１７】
レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１８】
フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。
【００１９】
このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。
【００２０】
上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２１】
フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２２】
本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２３】
フォーカスレンズ２１２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ１００側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１２の現在位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するカメラ制御部１７０へ送出される。そして、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ２１２の駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して送出され、これに基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ２３０は駆動する。
【００２４】
絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して送出されることにより行われる。また、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０に入力される。絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。
【００２５】
一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。
【００２６】
ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。
【００２７】
クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。
【００２８】
したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタン（不図示）を全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。
【００２９】
クイックリターンミラー１２０で反射された被写体からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。
【００３０】
測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。また、測光センサ１３７は、被写体認識用の撮像素子も兼ねており、撮影光学系により焦点板１３１上に結像された被写体像を電気信号に変換して画像信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御および被写体認識処理に用いられる。
【００３１】
焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。
【００３２】
図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１１、一対の開口が形成された絞りマスク１６１２、一対の再結像レンズ１６１３ａ，１６１３ｂおよび一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを有し、フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出する。なお、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂは、複数の光電変換素子からなる光電変換素子アレイで構成されている。
【００３３】
そして、図２に示すように被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１５で結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１５より被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ１００側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。
【００３４】
なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１５より被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで検出される一対の像信号の間隔が、合焦状態の間隔に比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで検出される一対の像信号の間隔が、合焦状態の間隔に比べて長くなる。
【００３５】
すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで検出される像信号がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各像信号がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせる。
【００３６】
図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１の一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂのゲインや蓄積時間を制御するもので、焦点検出位置として選択された焦点検出エリアに関する情報をカメラ制御部１７０から受け、この焦点検出エリアに相当する一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂにて検出された一対の像信号を読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。
【００３７】
デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた一対の像信号のずれ量をデフォーカス量ｄｆに変換し、これを駆動量演算部１６４へ出力する。なお、この際において、デフォーカス演算部１６３は、後に詳述するように、基準ずれ量記憶部１６３ａに、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子ごとに記憶されている実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を用いて、デフォーカス量ｄｆを演算する。
【００３８】
レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。
【００３９】
レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１２を移動させる。
【００４０】
撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。
【００４１】
操作部１５０は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチを備えており、連続撮影モードの選択や、自動露出モード／マニュアル露出モードの切換、さらには、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。この操作部１５０により設定されたシャッターレリーズボタンのスイッチＳＷ１，ＳＷ２および各種モードはカメラ制御部１７０へ送信される。
【００４２】
カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、レンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０から、レンズ鏡筒２００の焦点調節範囲の情報などを含むレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御部１７０は、上述したように撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。さらに、カメラ制御部１７０は、操作部１５０により、被写体追尾モードが選択されている場合には、測光センサ１３７からの画像信号を受信し、受信した画像信号に基づき、撮影画面５０内に存在する特定被写体を検知し、これを追尾する被写体追尾処理を行う。また、カメラ制御部１７０は、これらに加えて、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００４３】
次に、本実施形態における焦点検出動作について詳細に説明する。上述したように、本実施形態では、図２に示す焦点検出モジュール１６１を用いて、焦点検出モジュール１６１を構成する一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出するものである。
【００４４】
ここで、このような焦点調節状態の検出を高精度で行うためには、ラインセンサ１６１４ａ上に分布する光像の各点と、ラインセンサ１６１４ｂ上に分布する光像の対応する各点とが、合焦時には互いに相対的に完全に一致し、かつ、非合焦時には各対応する点とも非合焦量に応じて同じ量だけずれているという条件を満たすことが理想である。しかしその一方で、焦点検出モジュール１６１を構成するコンデンサレンズ１６１１や、一対の再結像レンズ１６１３ａ，１６１３ｂ等の焦点検出光学系の収差や調整誤差等により、上記条件（すなわち、合焦時には互いに相対的に完全に一致し、かつ、非合焦時には各対応する点とも非合焦量に応じて同じ量だけずれているというような条件）を満たすことはできないのが通常である。あるいは、このような条件を充足するためには、多大な製造コストが掛かることとなる。
【００４５】
そのため、たとえば、図２に示すように、合焦時において、被写体Ｐの中心点Ｘの、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂ上の像点ｘａ、ｘｂは、若干ではあるが、相対的にずれて結像されることとなる。なお、このような現象は、被写体Ｐの中心点Ｘの像点に限られず、被写体Ｐのいずれの点に対しても同様に起こるものであり、また、この際における相対的なずれ量は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子の位置（各画素の位置）ごとに異なるものとなる。なお、このような相対的なずれ量の一例を、図３に示す。ここで、図３に示す例は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する光電変換素子の数（画素数）がそれぞれ１００である場合における、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂ間における、像の位置ずれ量を、各光電変換素子ごと（各画素ごと）に測定した結果をグラフ化して示したものである。また、図３に示す例においては、簡略化のため、数画素ごとのデータをプロットしたデータを示した。
【００４６】
図３に示すように、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂ間における、像の位置ずれ量は、各光電変換素子ごと（各画素ごと）に異なるものである。そのため、本実施形態においては、このような位置ずれ量を、カメラ１の製造過程において、予め実測しておき、これを実測基準ずれ量Ｄ１として、基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶させておく。なお、実測基準ずれ量Ｄ１の測定方法としては特に限定されないが、たとえば、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子に対応する位置において、特定の被写体（たとえば、エッジを有する被写体）を移動させながら、焦点検出を行う動作を繰返し実行することで測定することができる。
【００４７】
その一方で、このような位置ずれ量を実測する際には、その精度を高めるという観点より、近接する複数の光電変換素子からの出力が必要となるところ、図４に示すように、端部近傍に位置する光電変換素子については、位置ずれ量を適切に測定できないという問題がある。ここで、図４は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの具体的な構成を示す図である。そこで、本実施形態では、カメラ１の製造過程において、予め実測された実測基準ずれ量Ｄ１に基づいて、このような端部近傍に位置する各光電変換素子の位置ずれ量を予測するための演算を行い、得られた演算結果を予測基準ずれ量Ｄ２として、基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶させておく。すなわち、本実施形態においては、基準ずれ量記憶部１６３ａは、端部近傍以外に位置する各光電変換素子（図４中、白色で示した）については、位置ずれ量として、実測に基づく実測基準ずれ量Ｄ１を記憶しており、端部近傍に位置する各光電変換素子（図４中、灰色で示した）については、位置ずれ量として、実測基準ずれ量Ｄ１に基づく、予測基準ずれ量Ｄ２を記憶している。
【００４８】
なお、予測基準ずれ量Ｄ２の算出方法としては、特に限定されないが、図５に示すように、実測により得られた全ての実測基準ずれ量Ｄ１を用いて、曲線フィッティングする方法などが挙げられる。図５に示す例は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの位置ずれ量が、図３に示すものである場面における、実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を示す例である。図５においては、実測基準ずれ量Ｄ１を黒塗りの丸で、予測基準ずれ量Ｄ２を白抜きの丸でそれぞれ示すとともに、予測基準ずれ量Ｄ２の算出に用いた曲線を破線で示した。また、図５中において、基準ずれ量の値は、たとえば、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子間のピッチ（画素ピッチ）を１とした場合の位置ずれ量とすることができる。さらに、図５中においては、簡略化のために、数画素ごとのデータをプロットしたデータを示した。曲線フィッティングを行う際における、フィッティング手法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができるが、たとえば、最小二乗法による二次の多項式近似法や、最小二乗法による一次の多項式近似法、最小二乗法による三次以上の多項式近似法などを用いることができる。
【００４９】
あるいは、予測基準ずれ量Ｄ２の算出方法としては、たとえば、図６に示すように、実測により得られた実測基準ずれ量Ｄ１のうち、一部を用いて、直線フィッティングする方法なども挙げられる。図６に示す例は、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの位置ずれ量が、図３に示すものである場面における、実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を示す例である。図６においても、実測基準ずれ量Ｄ１を黒塗りの丸で、予測基準ずれ量Ｄ２を白抜きの丸でそれぞれ示すとともに、予測基準ずれ量Ｄ２の算出に用いた曲線を破線で示した。また、図６中においても、基準ずれ量の値は、たとえば、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子間のピッチ（画素ピッチ）を１とした場合の位置ずれ量とすることができ、さらに、図６中においても、簡略化のために、数画素ごとのデータをプロットしたデータを示した。直線フィッティングを行う際における、フィッティング手法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができるが、たとえば、最小二乗法による直線近似法などを用いることができる。また、この場合において、予測基準ずれ量Ｄ２の算出に用いる実測基準ずれ量Ｄ１の選択方法といては、特に限定されず、実測基準ずれ量Ｄ１の分布などに応じて、予測基準ずれ量Ｄ２の算出に用いるのに適したものを適宜選択するような方法を採用すればよい。
【００５０】
さらに、図５、図６に例示した方法に代えて、実測により得られた全ての実測基準ずれ量Ｄ１を用いて、直線フィッティングする方法を用いてもよいし、あるいは、実測により得られた実測基準ずれ量Ｄ１のうち、一部を用いて、曲線フィッティングする方法を用いてもよいし、さらには、これら以外の公知の方法を用いてもよいが、本実施形態においては、予測基準ずれ量Ｄ２の算出方法は、焦点検出光学系（コンデンサレンズ１６１１や、一対の再結像レンズ１６１３ａ，１６１３ｂ等）の設計値を参照して決定することが望ましい。
【００５１】
なお、本実施形態においては、このような実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２としては、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する全ての光電変換素子ごとに、実測および予測し、これを基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶したような構成であってもよいし、あるいは、容量削減のため、数画素おきに、対応する実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を、基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶したような構成であってもよい。また、位置ずれ量として、予測基準ずれ量Ｄ２を用いる範囲（すなわち、端部付近の範囲）としては、特に限定されず、実測による位置ずれ量の精度、および予測による位置ずれ量の精度に応じて適宜決定すればよいが、通常、端部に位置する画素から十数画素程度であり、場合によっては、５画素程度、さらには、３画素程度であってもよい。ただし、少なくとも、端部に位置する画素または端部に位置する画素の隣に位置する画素のうち一方、あるいは両方については、焦点検出精度を良好なものとするという観点より、対応する位置ずれ量として、予測基準ずれ量Ｄ２を用いることが望ましい。
【００５２】
そして、本実施形態では、図２に示す焦点検出モジュール１６１を用いて、焦点検出モジュール１６１を構成する一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂで受光して得られる一対の像信号を得て、デフォーカス演算部１６３により、得られた一対の像信号をデフォーカス量ｄｆに変換する際に、このような基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶されている実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を用いて、デフォーカス量ｄｆに変換するものである。
【００５３】
具体的には、デフォーカス演算部１６３は、ラインセンサ１６１４ａを構成する各光電変換素子の位置（画素位置）に対応するデータが一次元状に配列された第１データ列のうち、配列方向ｎ番目のデータの値をα（ｎ）とし、もう一方のラインセンサ１６１４ｂを構成する各号電変換素子の位置（画素位置）に対応するデータが一次元状に配列された第２データ列のうち、配列方向ｎ番目のデータの値をβ（ｎ）とした場合に、第１データ列と第２データ列との間の相関量Ｃ（ｋ）を、下記式（１）に示す相関演算により求める。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜α（ｎ）−β（ｎ＋ｋ）｜  ・・・（１）
なお、上記式（１）において、Σ演算はｎについての累積演算（相和演算）を示し、像ずらし量ｋに応じてα（ｎ）、β（ｎ＋ｋ）のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂに配列された各光電変換素子の間隔（画素間隔）を単位としたシフト量である。このように、本実施形態では、第１データ列に対して、第２データ列を、光電変換素子の間隔（画素間隔）を単位としたシフト量で、一次元状に相対的にずらしながら、第１データ列と第２データ列との相関量Ｃ（ｋ）を求める。
【００５４】
相関量Ｃ（ｋ）は、その値が小さいほど、第１データ列と第２データ列との相関度が高く（ずれ量が小さく）、相関量Ｃ（ｋ）が極小である場合に、第１データ列と第２データ列との相関度が最も高くなる。そこで、デフォーカス演算部１６３は、相関量Ｃ（ｋ）が極小となる極小値Ｃ（Ｌｓ）の内挿演算を行い、内挿された極小値Ｃ（Ｌｓ）を与えるシフト量Ｌｓを算出する。
【００５５】
具体的には、デフォーカス演算部１６３は、以下の下記式（２）〜（５）に示す３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（Ｌｓ）を与えるシフト量Ｌｓを求める。なお、下記式に示すＣ（ｋｊ）は、上記式（１）で得られた相関量Ｃ（ｋ）のうち最も小さい値である。
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２    …（２）
Ｃ（Ｌｓ）＝ Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜    …（３）
Ｌｓ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ    …（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝    …（５）
なお、相関演算式としては上述した式に限定されず他の公知の相関式を利用することもできる。
【００５６】
ここで、図７は、第１データ列と第２データ列との間の相関量Ｃ（ｋ）の一例を示す図である。図７において、縦軸は相関量Ｃ（ｋ）を示しており、横軸は画素列の画素間隔を単位としたシフト量を示している。たとえば、図７に示す例では、相関量Ｃ（−２）〜Ｃ（３）のうち最も値の小さい相関量Ｃ（０）と、その前後に位置するＣ（−１），Ｃ（１）とを用いて、相関量Ｃ（ｋ）の極小値を内挿により求める。具体的には、３つの相関量のうちの最大値Ｃ（１）と最小値Ｃ（０）とを直線Ｌ１で結び、この直線Ｌ１の傾きと絶対値が等しいが符号が逆である傾きを持つ直線Ｌ−１を、中間の値Ｃ（−１）を通るように引く。この両直線Ｌ１，Ｌ−１の交点が、上記式（３）に示す、相関関数の極小値Ｃ（Ｌｓ）として内挿され、内挿された極小値Ｃ（Ｌｓ）が得られるシフト量が、シフト量Ｌｓとして求められる。
【００５７】
そして、デフォーカス演算部１６３は、上記のようにして算出されたシフト量Ｌｓを、基準ずれ量記憶部１６３ａに記憶されている実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を用いて、補正することで、補正シフト量Ｌｓ’を算出する。なお、補正シフト量Ｌｓ’は、たとえば、上記のようにして算出されたシフト量Ｌｓに、対応する画素の実測基準ずれ量Ｄ１または予測基準ずれ量Ｄ２を加える、あるいは減ずることで、算出される。本実施形態においては、シフト量Ｌｓを、対応する画素の実測基準ずれ量Ｄ１または予測基準ずれ量Ｄ２により補正することで、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの位置ずれ量を適切に補正することできる。次いで、デフォーカス演算部１６３は、このようにして算出された補正シフト量Ｌｓ’を用いて、下記式（６）に基づいて、デフォーカス量ｄｆの算出を行う。
ｄｆ＝Ｋｆ・Ｌｓ    …（６）
なお、上記式（６）において、Ｋｆはラインセンサ一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する光電変換素子のピッチ幅（画素のピッチ幅）によって定まる定数である。
【００５８】
そして、算出されたデフォーカス量ｄｆは、レンズ駆動量演算部１６４に出力され、レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。そして、算出されたレンズ駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０に送出され、これに基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ２３０により、フォーカスレンズ２１２が駆動される。
【００５９】
以上のように、本実施形態に係る焦点検出動作が実行される。
【００６０】
本実施形態においては、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの位置ずれ量を補正するための補正値として、予め実測基準ずれ量Ｄ１および予測基準ずれ量Ｄ２を、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂを構成する各光電変換素子ごと（各画素ごと）に記憶しており、これを用いて、位置ずれ量の補正を行うため、撮影光学系の焦点状態を良好に検出することができる。
【００６１】
特に、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの端部近傍に位置する光電変換素子に対応する位置ずれ量については、実測が困難であるため、通常、外挿補間などによって推定する手法が行われていたが、精度が低いという課題があった。また、外挿補間などによって推定する手法では、演算負荷が高いという課題もあった。これに対し、本実施形態によれば、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの端部近傍に位置する光電変換素子に対応する位置ずれ量を、実測により得られた実測基準ずれ量Ｄ１を用いて、カメラ１の製造時に予め算出しておき、これを予測基準ずれ量Ｄ２として予め記憶しておき、これを用いて位置ずれ量の補正を行うため、このような端部近傍に位置する光電変換素子のデータを参照する必要のある場面においても、少ない演算負荷で、撮影光学系の焦点状態を良好に検出することができる。特に、実際の使用範囲におけるコントラスト分布によっては、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの端部近傍に位置する光電変換素子のデータを参照する場合が多いため、このような場面においても、撮影光学系の焦点状態を適切に検出することができるものである。
【００６２】
加えて、本実施形態においては、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの端部近傍に位置する光電変換素子に対応する位置ずれ量を、実測により得られた実測基準ずれ量Ｄ１を用いて算出するため、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの端部近傍に位置する光電変換素子に対応する予測基準ずれ量Ｄ２を高い精度で得ることができ、結果として、撮影光学系の焦点状態をより良好に行うことが可能となる。特に、一対のラインセンサ１６１４ａ，１６１４ｂの位置ずれ量は、一般的に連続性があるため（たとえば、図３参照）、実測により得られた実測基準ずれ量Ｄ１を用いて、予測基準ずれ量Ｄ２を算出することにより、このような位置ずれ量の連続性を有効に利用することができるため、これにより、予測基準ずれ量Ｄ２を高い精度で得ることができるものである。
【００６３】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００６４】
１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１５０…操作部
１６１…焦点検出モジュール
１６１４ａ，１６１４ｂ…ラインセンサ
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６３ａ…基準ずれ量記憶部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動量制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…フォーカスレンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部
【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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