(57)【要約】【課題】撮影レンズによるケラレが発生した場合においても新たに膨大な情報を記憶することなく、高精度に焦点検出することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】着脱可能な撮影レンズを透過する被写体光束を瞳分割して一対の被写体像を異なる検出領域のラインセンサ上に投影し、該投影した一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段と、前記被写体光束のケラレに応じて前記被写体像信号の光量低下分を補正するための関数を記憶する光量補正関数記憶手段と、前記光量補正関数に用いる係数情報を記憶する光量補正係数記憶手段と、を有し、前記焦点検出手段は前記光量補正関数記憶手段と前記光量補正係数記憶手段との情報に基づいて前記一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める換算係数を補正することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能な撮影レンズ（１００）を透過する被写体光束を瞳分割して一対の被写体像を異なる検出領域のラインセンサ上に投影し、該投影した一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段（２０７）と、
前記被写体光束のケラレに応じて前記被写体像信号の光量低下分を補正するための関数を記憶する光量補正関数記憶手段（２１１）と、
前記光量補正関数に用いる係数情報を記憶する光量補正係数記憶手段（２１１）と、を有し、
前記焦点検出手段は前記光量補正関数記憶手段と前記光量補正係数記憶手段との情報に基づいて前記一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める換算係数を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮影レンズ（１００）は前記光量補正係数記憶手段（１０５）を有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】
前記換算係数の算出は前記光量補正関数に基づいて算出された光量低下率に基づいて算出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に、自動焦点調節が可能な撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラには、交換レンズ内の撮影光学系を通った光によって形成された一対の像信号の位相差から撮影光学系の焦点状態（デフォーカス量）を検出する位相差検出方式による焦点検出システムが搭載されていることが多い。従来、撮影レンズによっていわゆるケラレが発生した場合には、焦点検出精度が低下するという問題があった。
【０００３】
前記問題を解決するため、特許文献１には、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を校正する焦点検出装置が開示されている。特許文献２には、撮影レンズによるケラレを考慮しながら像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を算出する焦点調節装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５９９７号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８９１１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、上述の特許文献１に開示された従来技術では、学習による校正のため、学習元となる焦点検出結果に誤差があると誤った校正をしてしまう。また上述の特許文献２に開示された従来技術では、像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数を算出する新たなデータテーブルが必要であり、膨大な情報を記憶する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、撮影レンズによるケラレが発生した場合においても、新たに膨大な情報を記憶することなく高精度に焦点検出することを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
着脱可能な撮影レンズを透過する被写体光束を瞳分割して一対の被写体像を異なる検出領域のラインセンサ上に投影し、該投影した一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める焦点検出手段と、前記被写体光束のケラレに応じて前記被写体像信号の光量低下分を補正するための関数を記憶する光量補正関数記憶手段と、前記光量補正関数に用いる係数情報を記憶する光量補正係数記憶手段とを有し、前記焦点検出手段は前記光量補正関数記憶手段と前記光量補正係数記憶手段との情報に基づいて前記一対の被写体像信号の位相差からデフォーカス量を求める換算係数を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮影レンズによるケラレが発生した場合においても、新たに膨大な情報を記憶することなく高精度に焦点検出することを可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図
【図２】ケラレが生じる原理を示す概念図
【図３】ケラレが生じる場合に、ラインセンサー上での２つの像４０１、４０２の光量を示す図
【図４】像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数の算出方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
なお、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために適宜誇張して示している。
【００１２】
図１は本実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、撮像装置２００には、撮影レンズ１００が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられる。マウント部には、電気接点ユニット１０４が設けられている。撮像装置２００は、電気接点ユニット１０４を介して撮影レンズ１００と通信を行い、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１を制御する。
【００１４】
なお、図１では、撮影レンズ１００内のレンズとしてフォーカスレンズ１０１のみを示しているが、この他に変倍レンズや固定レンズ等の複数のレンズが通常設けられている。
【００１５】
不図示の被写体からの光束は、撮影レンズ１００内の撮影光学系（フォーカスレンズ１０１含む）を介して、撮像装置２００内のメインミラー２０１に導かれる。
【００１６】
メインミラー２０１は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置され、被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第１の位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２の位置とに移動が可能である。また、メインミラー２０１の中央部はハーフミラーになっており、メインミラー２０１が第１の位置にミラーダウンしているときには、被写体からの光束の一部がハーフミラー部を透過する。そして、この透過した光束は、メインミラー２０１の背面側に設けられたサブミラー２０２で反射され、焦点検出装置２０７に導かれる。
【００１７】
焦点検出装置２０７（焦点検出手段）にはラインセンサーの対が配置されており、各ラインセンサーで受光された光束が光電変換されて、一対の像信号が生成される。位相差検出方式においては、一対の像信号の相対的なずれ量に基づいて、デフォーカス量が検出される。本実施例では、撮影レンズ１００の射出瞳１０６のうち、異なる領域１０７ａと１０７ｂを通過した光束を用いて、公知の位相差検出を行っている。
【００１８】
一方、メインミラー２０１で反射された光束は、撮像素子２０９と光学的に共役な位置に配置されたピント板２０３上に結像する。ピント板２０３にて拡散されてこれを透過した光（被写体像）は、ペンタダハプリズム２０４によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ２０５によって拡大され、ユーザーはこれを観察することができる。
【００１９】
また、メインミラー２０１が第２の位置にミラーアップした際には、サブミラー２０２もメインミラー２０１と共に折り畳まれて撮影光路外に退避する。これにより、撮影レンズ光学系を通過した光束は、メカシャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２０８を通過し、撮像素子２０９に至る。
【００２０】
フォーカルプレーンシャッタ２０８は、撮像素子２０９に入射する光量を制限する。撮像素子２０９は、撮影レンズ１００により形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子等を用いて構成される。
【００２１】
カメラ制御部２１０は、撮像装置２００における各種演算や各種動作の制御を行うコントローラである。カメラ制御部２１０は、ＣＰＵやＭＰＵ等を用いて構成され、後述する各回路等の動作を制御する。カメラ制御部２１０は、電気接点ユニット１０４を介して、撮影レンズ１００内のレンズ制御部１０３と通信を行う。カメラ制御部２１０は、デフォーカス量の検出を行い、レンズ制御部１０３は、カメラ制御部２１０からの制御信号に応じて、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動して焦点調節を行うレンズ駆動機構１０２を制御する。レンズ駆動機構１０２は、ステッピングモータを駆動源として有する。
【００２２】
また、カメラ制御部２１０には、ＥＥＰＲＯＭ２１１（請求項１における光量補正関数記憶手段と光量補正係数記憶手段を兼ねている）が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２１１には、撮像装置２００を制御する上で調整が必要なパラメータや、撮像装置２００の個体識別を行うためのカメラＩＤ（識別）情報、基準レンズを用いて予め調整された、撮影に関するパラメータの工場調整値、後述する光量補正関数と光量補正関数に用いられる係数情報等が記憶されている。
【００２３】
さらに、カメラ制御部２１０には、ユーザーによる撮像装置２００への操作を検出する操作検出部２１３が接続されている。操作検出部２１３は、不図示のレリーズボタンや、選択ボタンなどの操作を検出する。
【００２４】
表示部２１２は、撮像素子２０９により撮像された画像データや、ユーザーが設定する項目などを表示する装置であり、一般にはカラーの液晶表示素子を用いて構成される。
【００２５】
一方、撮影レンズ１００のレンズ制御部１０３には、撮影レンズ１００の焦点距離や開放絞り値等の性能情報、撮影レンズ１００を識別するための固有の情報であるレンズＩＤ（識別）情報、後述する光量補正関数に用いられる係数情報を記憶するメモリ１０５（請求項２における光量補正係数記憶手段）が接続している。メモリ１０５は、カメラ制御部２１０から通信により受け取った情報も記憶する。なお、性能情報及びレンズＩＤ情報は、撮像装置２００への撮影レンズ１００装着時における初期通信によりカメラ制御部２１０に送信され、カメラ制御部２１０はこれらをＥＥＰＲＯＭ２１１に記憶させる。
【００２６】
次に、撮影レンズ１００に応じて生じるケラレについて説明する。
【００２７】
図２はケラレが生じる原理を示す概念図であり、射出瞳１０６と焦点検出装置２０７の入射瞳１０７ａ、１０７ｂに応じて生じるケラレについて説明している。
【００２８】
図２（Ａ）は、射出瞳１０６のＦナンバーが焦点検出装置２０７に応じた所定のＦナンバーよりも小さく（明るく）、かつ、射出瞳１０６の位置と焦点検出装置２０７の入射瞳１０７ａ、１０７ｂの位置が一致している場合を示している。
【００２９】
図２（Ａ）において、１０６Ａは焦点検出装置２０７の入射瞳位置における光束を示し、１０７ａ―Ａ、１０７ｂ―Ａは焦点検出装置２０７が使用する光束（光束の範囲）を示している。この場合には、焦点検出装置２０７で使用する光束にケラレは生じない。３０１ａ―Ａ、３０１ｂ―Ａはそれぞれ、１０７ａ―Ａ、１０７ｂ―Ａの重心位置を示している。３０２Ａは重心３０１ａ―Ａと３０１ｂ―Ａの間隔を示している。ラインセンサー上の２像の像ずれ量からデフォーカス量を換算する係数Ｋ（Ａ）は間隔３０２Ａと焦点検出装置２０７の光学系との関係によって決定される。
【００３０】
図２（Ｂ）は、射出瞳１０６のＦナンバーが焦点検出装置２０７に応じた所定のＦナンバーよりも小さく（明るく）、かつ、射出瞳１０６の位置と焦点検出装置２０７の入射瞳の位置が一致していない場合を示している。
【００３１】
図２（Ｂ）において、１０６Ｂは焦点検出装置２０７の入射瞳位置における軸外からの光束を示し、１０７ａ―Ｂ、１０７ｂ―Ｂは焦点検出装置２０７が使用する光束（光束の範囲）を示している。図２（Ｂ）の状態では、焦点検出装置２０７が使用する光束のうち光束１０７ａ―Ｂにケラレが生じており、ラインセンサーに入射する光量が低下する。このように、射出瞳１０６の位置と、焦点検出装置２０７の入射瞳１０７ａ、１０７ｂの位置が一致していない場合は、焦点検出装置２０７で使用する光束にケラレが生じる。３０１ａ―Ｂ、３０１ｂ―Ｂはそれぞれ、１０７ａ―Ｂ、１０７ｂ―Ｂの重心位置を示している。３０２Ｂは重心３０１ａ―Ｂと３０１ｂ―Ｂの間隔を示している。間隔３０２Ｂは図２（Ａ）で示した間隔３０２Ａよりも短く、デフォーカス量とラインセンサー上の２像の像ずれ量との関係は間隔３０２Ｂと焦点検出装置２０７の光学系との関係によって決定されるため、図２（Ａ）で示したケラレが生じていないときとは異なる関係となる。
【００３２】
図２（Ｃ）は、射出瞳１０６のＦナンバーが焦点検出装置２０７に応じた所定のＦナンバーよりも大きい（暗い）場合を示している。
【００３３】
図２（Ｃ）において、１０６Ｃは焦点検出装置２０７の入射瞳位置における光軸からの光束を示し、１０７ａ―Ｃ、１０７ｂ―Ｃは焦点検出装置２０７が使用する光束（光束の範囲）を示している。図２（Ｃ）の状態では、光束１０７ａ―Ｃ、１０７ｂ―Ｃの両方にケラレが生じており、ラインセンサーに入射する光量は低下する。このように、焦点検出装置２０７の入射瞳１０７ａ、１０７ｂは、所定の位置に所定のＦナンバー瞳を特定しているため、射出瞳１０６のＦナンバーが焦点検出装置２０７のＦナンバーよりも大きい場合、焦点検出装置２０７が使用する光束にケラレが生じる。３０１ａ―Ｃ、３０１ｂ―Ｃはそれぞれ、１０７ａ―Ｃ、１０７ｂ―Ｃの重心位置を示している。３０２Ｃは重心３０１ａ―Ｃと３０１ｂ―Ｃの間隔を示している。間隔３０２Ｃは図２（Ａ）で示した間隔３０２Ａよりも短く、また、図２（Ｂ）で示した間隔３０２Ｂとも異なる。よって、図２（Ｃ）で示した状態におけるデフォーカス量とラインセンサー上の２像の像ずれ量との関係は、図２（Ａ）で示したケラレが生じていない状態や図２（Ｂ）で示した一方のみがケラレた状態とは異なる関係となる。
【００３４】
図３はケラレが生じる場合に、ラインセンサー上での２つの像４０１、４０２の光量を示す図である。
【００３５】
図３において、横軸はラインセンサー上の位置（像高）を示し、縦軸は光量を示す。ラインセンサー上の位置がプラス方向になるに従って、像４０１の光量は低下しないが、像４０２の光量は低下している。このように、位相差検出方式の焦点検出装置２０７では、焦点検出光束の一部にケラレが生じると２つの像で光量低下量が異なる。測距演算に使用するラインセンサーの信号は、測距する測距点に応じて範囲が決定する。例えば、ある測距点における測距演算をするとき、ラインセンサー上の範囲は図中のｍからｎの間で示した範囲となる。本発明の撮像装置２００は装着された撮影レンズ１００の情報に基づいて、ケラレによって生じる光量低下分を加味して像信号を補正するシステムを有している。像信号の補正はラインセンサー上の位置をｘとしたとき、ｘに関する関数としてあらわされ、光量補正分をｙとしたとき、
ｙ＝ｆ（ｘ）であらわされる。
【００３６】
ここで、ｆ（ｘ）はｘの領域毎に分割されて定義される多次関数であってもいいし、ｘの領域によらなくても構わない。上述したように、ケラレ方は装着される撮影レンズ１００ごとによって異なり、上記関数の係数を、撮像装置２００のＥＥＰＲＯＭ２１１又は撮影レンズ１００のメモリ１０５が記憶している。
【００３７】
図４は本発明における像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数の算出方法を説明するための図である。
【００３８】
図３で示したケラレが生じた場合を例に説明する。Ｓ（ａ）、Ｓ（ｂ）はそれぞれラインセンサー上の範囲ｍ〜ｎにおける像４０１、像４０２の光量積算値である。
【００３９】
像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数は以下の手順で算出する。
【００４０】
まず、ケラレによって光量の低下率を算出する。ラインセンサー上の範囲ｍ〜ｎにおいて、ケラレが発生しなかった場合の像信号の積算値をＳ（０）とすると、像４０１における光量低下率Ｔ（ａ）＝Ｓ（ａ）／Ｓ（０）、像４０２における光量低下率Ｔ（ｂ）＝Ｓ（ｂ）／Ｓ（０）となる。
【００４１】
次に、各像４０１、像４０２における各光量低下率Ｔ（ａ）、Ｔ（ｂ）の平均値Ｔ（ａｖｇ）を求める。
（Ｔ（ａｖｇ）＝（Ｔ（ａ）＋Ｔ（ｂ））／２）
次に、ラインセンサー上の２像の像ずれ量からデフォーカス量を換算する係数Ｋ１を求める。係数Ｋ１は上述したケラレがない状態でのデフォーカス量換算係数Ｋ（Ａ）に対して、ケラレによって生じた変化を補正するための値となる。ここで、誤差やばらつきなどを考慮したチューニング係数Ｐ１を導入し、
Ｋ１＝Ｐ１×Ｋ（Ａ）×Ｔ（ａｖｇ）
なる計算式によって、デフォーカス量換算係数Ｋ１を求める。
【００４２】
以上のような構成によれば、撮影レンズによるケラレが発生した場合においてもデフォーカス量換算係数を求めるための新たなデータを用いることなく、高精度に焦点検出することが可能となる。
【００４３】
（本実施例の変形例）
実施例１では光量積算値を元にデフォーカス量換算係数を求めたが、本変形例では、別の方法でデフォーカス量換算係数を算出する。本変形例では、光量積算値の代わりにラインセンサー上の範囲ｍ〜ｎの中心位置における光量値を用いる。
【００４４】
Ｑ（ａ）、Ｑ（ｂ）をそれぞれラインセンサー上の範囲ｍ〜ｎの中心位置における像４０１、像４０２の光量値とする。
【００４５】
像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数は以下の手順で算出する。
【００４６】
実施例１におけるケラレによる光量の低下率はＱ（ａ）、Ｑ（ｂ）である。
【００４７】
各像４０１、像４０２における各光量低下率Ｑ（ａ）、Ｑ（ｂ）の平均値Ｑ（ａｖｇ）を求める。
（Ｑ（ａｖｇ）＝（Ｑ（ａ）＋Ｑ（ｂ））／２）
次に、ラインセンサー上の２像の像ずれ量からデフォーカス量を換算する係数Ｋ２を求める。係数Ｋ２は上述したケラレがない状態でのデフォーカス量換算係数Ｋ（Ａ）に対して、ケラレによって生じた変化を補正するための値となる。ここで、誤差やばらつきなどを考慮したチューニング係数Ｐ２を導入し、
Ｋ２＝Ｐ２×Ｋ（Ａ）×Ｑ（ａｖｇ）
なる計算式によって、デフォーカス量換算係数Ｋ２を求める。
【００４８】
以上のような構成によれば、撮影レンズによるケラレが発生した場合においてもデフォーカス量換算係数を求めるための新たなデータを用いることなく、簡易的に高精度に焦点検出することが可能となる。
【００４９】
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】
【００５０】
１００  撮影レンズ、１０６  撮影レンズ１００の射出瞳、
１０７  焦点検出装置２０７の入射瞳、２００  撮像装置、
２０７  焦点検出装置、３０２  重心間隔、４０１，４０２  像の光量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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