【手続補正書】
【提出日】平成20年2月4日(2008.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ本体と、
前記カメラ本体に着脱交換が可能で、かつ、合焦制御が可能な撮像レンズと、
前記撮像レンズにより形成される被写体像を光電変換して撮像を行う撮像素子と、を有する撮像装置において、
前記撮像レンズは前記カメラ本体に送信可能な記憶手段を有し、前記撮像レンズの設計上の補正値と共に前記撮像レンズの個体識別情報を前記記憶手段に記憶し、保持することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記カメラ本体は、前記撮像レンズから入射した光束を用いて位相差検出方式により前記撮像レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記撮像素子によって前記撮像レンズの合焦状態を判定する合焦判定手段と、
前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報に基づいて、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報を補正する補正手段と、を有し、
前記補正手段により補正された前記合焦状態を示す情報を前記撮像レンズの個体識別情報と共に前記記憶手段に記憶し、保持する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す合焦位置情報と、前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す合焦位置情報との差に基づいて、前記補正手段により補正された前記合焦状態を示す情報を求める請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記補正手段により補正された前記合焦状態を示す情報をＨ、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報を補正するための設計上の補正情報をＨ’とすると、
Ｈ＋Ｈ’を前記撮像レンズの個体識別情報と共に前記記憶手段に記憶し、保持する請求項1記載の撮像装置。  
【請求項５】
前記補正手段は、少なくとも１回測定した補正された前記合焦状態を示す情報から、近似によって他の状態の前記合焦状態を示す情報の補正値を求める請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
前記補正手段は、数回の測定によってより信頼性のあるデータに置き換える請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記合焦判定手段は、前記撮像レンズに含まれる焦点調節レンズを駆動しながら複数回、合焦判定を行う請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記補正情報を求めるための動作を行うキャリブレーションモードが設定可能である請求項１記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、例えば、デジタル一眼レフカメラ等の撮像レンズの着脱交換が可能な撮像装置に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
一般に、レンズ交換が可能なデジタル一眼レフカメラの焦点検出装置としては、従来の銀塩フィルム用の一眼レフカメラと同様に、いわゆる位相差検出方式の焦点検出装置が主に用いられている。
また、ビデオカメラで用いられているような、いわゆるコントラスト検出方式の焦点検出装置と位相差検出方式の焦点検出装置とを組み合わせて撮像レンズの合焦制御を行うハイブリッド方式なども提案されている。
ここで、位相差検出方式は、撮影光束の一部を２つに分割し、これら２つの光束をそれぞれラインセンサ上に結像させ、ラインセンサ上の２つの像のずれ方向とずれ量を検出することによって予定焦点面（撮影面と共役な面）で合焦させるために必要な焦点調節レンズの移動方向および移動量を算出するものである。このような位相差検出方式では、合焦に必要な焦点調節レンズの移動方向および移動量を直接算出することができるので、合焦を素早く得ることができる。
また、コントラスト検出方式は、被写体像を撮像するための撮像素子から出力された信号に基づいて生成された映像信号の中から高周波成分を抽出し、この高周波成分のレベルを所定のサンプリング間隔で観察して、高周波成分のレベルがピークに向かう方向に焦点調節レンズを駆動することによって、最終的に高周波成分のレベルが所定のピーク範囲に到達することをもって合焦と判定するものである。このようなコントラスト検出方式では、被写体像を撮像する撮像素子からの出力信号に基づいて得られた映像信号を用いて合焦判定を行うので、被写体に対して高精度で合焦を得ることができる。
また、特開２００３−２９５０４７号公報(特許文献１)にて、より高速で高精度な合焦制御を行うことが可能なレンズ交換タイプの撮像装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２９５０４７号公報
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
しかしながら、レンズ交換が可能なデジタル一眼レフカメラにおいて、上記位相差検出方式の焦点検出装置のみを用いたのでは、十分な合焦精度が得られないおそれがある。その主な理由としては、観察または撮影される像を形成する撮像光学系の光束と焦点検出装置が取り込む光束とが一般に異なることが挙げられる。
また、位相差検出方式の焦点検出装置においては、本来、縦（光軸）方向の収差量によって決定されるべき焦点位置あるいは焦点外れ量を横方向の収差に関連した像のずれに変換して求めているため、撮影光学系に収差がある場合には、収差補正の状態によってその両者に差が生じることが考えられる。
こうした問題を解決するために、撮像レンズ毎に固有の補正値Ｃを用いて、例えば焦点外れ量を表す焦点検出信号Ｄを、
ＤＣ＝Ｄ−Ｃ      …（１）
により補正するための補正回路を設け、得られた補正焦点検出信号に基づいて撮影光学系の全体もしくは一部を駆動し、最良の結像位置を撮像面と一致させるようにレンズを制御している。
しかし、この補正情報は、同じスペックの製品でも固体毎に補正値が異なる。同じ製品を複数持つ場合、どちらも同じ補正値を使って合焦制御を行うため、正確な合焦制御が困難になる。
そこで、本発明は、より高速で高精度な合焦制御を行うことが可能なレンズ交換タイプの撮像装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、カメラ本体と、前記カメラ本体に着脱交換が可能で、かつ、合焦制御が可能な撮像レンズと、前記撮像レンズにより形成される被写体像を光電変換して撮影を行う撮像素子と、を有する撮像装置において、前記撮像レンズは前記カメラ本体に送信可能な記憶手段を有し、前記撮像レンズの設計上の補正値と共に前記撮像レンズの個体識別情報を前記記憶手段に記憶し、保持することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の撮像装置によれば、前記撮像レンズは前記カメラ本体に送信可能な記憶手段を有し、前記撮像レンズの設計上の補正値と共に前記撮像レンズの個体識別情報を前記記憶手段に記憶し、保持する。この結果、撮像レンズの識別情報をカメラ本体が保持し、各撮像レンズに適した設計上の補正値を用いて合焦制御情報を作成することが可能となり、焦点外れ量を補正する補正情報を、撮像レンズの固体毎に適した値を用いることができるので、より高速で高精度な合焦制御を行うことが可能になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図１を参照して、本発明の実施例1のデジタル一眼レフカメラの構成を説明する。
撮像装置の一例である本発明の実施例1のデジタル一眼レフカメラは、撮影レンズ１と、撮像レンズ１の着脱交換が可能なカメラ本体８と、から構成される。撮像レンズ１内には、対物レンズとしての撮像光学系２が収容される。撮像光学系２は、１又は複数のレンズ群から構成され、その全て若しくは一部を移動させることで焦点距離を変化させ、あるいは、フォーカス調節などの合焦制御を行う。フォーカス駆動ユニット３は、フォーカス調節のために撮像光学系２内の図示されない焦点調節レンズを駆動する装置であり、フォーカス位置検出器４は焦点調節レンズの位置を検出する装置である。カメラ本体に送信可能な記憶手段である記憶回路６はＲＯＭ等から成り、撮像レンズ１の個体識別情報と設計上の補正値を記憶し、保持する。レンズ制御回路５は、撮像レンズ１の全体の制御を司るＣＰＵ等から成る制御回路である。
なお、撮像レンズ１内には、変倍のために撮像光学系２内の図示されない変倍レンズを駆動するための図示されないズーム駆動ユニット、図示されない絞りユニット、変倍レンズや絞り位置を検出するための図示されない検出器が収容される。ここで、フォーカス位置検出器４としては、例えば、焦点調節レンズを光軸方向に移動させるために回転又は移動する鏡筒に設けられたエンコーダ用の電極と、これに接触する検出用の電極等から構成され、焦点調節レンズの位置又は基準位置からの移動量に対応する信号を出力する。但し、フォーカス位置検出器４としてはこれに限定されず、光学式や磁気式等の各種検出器を用いることもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
一方、カメラ本体８内には、撮影光路に対して進退可能な主ミラー９と、撮影光路内に配置された主ミラー９で上方に反射した光により被写体像が形成される焦点板１７、焦点板１７に形成された被写体像を反転するペンタプリズム１８および接眼レンズ１９から成るファインダ光学系とが収容される。さらに、主ミラー９の背面側には、主ミラー９を透過した光束を下方に導くハーフミラーから成るサブミラー１０が、主ミラー９とともに撮影光路に対して進退可能に設けられる。また、カメラ本体８内には、サブミラー１０で反射した光束が導かれる焦点検出ユニット１２と、カメラ本体８の全ての制御を司るカメラ制御回路１３と、撮像光学系２が形成する被写体像を光電変換するＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の撮像素子１１とが収容される。さらに、カメラ本体８内には、撮像素子１１からの出力信号を用いて光電変換画像（撮影画像）のコントラスト検出を行い、撮像光学系２内の焦点調節レンズが合焦位置にあるか否かを判定する合焦判定手段である合焦判定ユニット１６と、この合焦判定ユニット１６からの出力（即ち、前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報）と焦点検出手段である焦点検出ユニット１２からの出力（即ち、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報）との差分（前記合焦状態を示す情報を補正する補正手段となる）を算出する演算回路１４と、この演算回路１４により算出された差分量とレンズ側から送信された設計上の補正値を、レンズの個体識別情報とともに補正情報として記憶するＥＥＰＲＯＭ等の記憶回路１５とが収容される。なお、合焦判定ユニット１６は、いわゆるコントラスト検出方式により撮像レンズの自動合焦制御を行う焦点検出装置として知られているものと同様のものである。また、カメラ制御回路１３および演算回路１４により、第1の本発明の構成要素である補正手段が構成される。通信接点７は撮像レンズ１およびカメラ本体８の間に介在され、撮像レンズ１およびカメラ本体８が互いに装着された状態で通信接点７を介して各種情報のやり取り及びカメラ本体８側から撮像レンズ１側への電源供給が行われる。また、カメラ本体８には、前述した補正情報を算出および記憶するためのキャリブレーションモードを設定するための不図示のスイッチを有する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以上のように構成された焦点検出ユニット１２およびこれに光を導く光学系では、図２に示されるように、撮影光学系２からの光束２７−１，２７−２が主ミラー９のハーフミラー面を透過した後、サブミラー１０によりほぼ主ミラー９の傾きに沿った方向に反射され、反射鏡２１によって後方に向きを変えられた後、赤外カットフィルタ２２を通って絞り２３の２つの開口部２３−１，２３−２を通る。絞り２３の２つの開口部２３−１，２３−２を通った光束は、２次結像系２４のレンズ２４−１，２４−２により集光され、反射鏡２５で下方に向きを変えられて光電変換素子２６上のエリアセンサ２６−１，２６−２にそれぞれ到達する。
図２に示される光束２７−１，２７−２は、撮像面１１ａの中央に結像する光束であるが、他の位置に結像する光束についても同様の経路を経て、光電変換素子２６に達し、全体として撮像素子１１上の所定の２次元領域に対応する被写体像に関する２つの領域の光量分布が光電変換素子２６の各エリアセンサ２６−１，２６−２上に形成される。
焦点検出ユニット１２は、上記のようにして得られた２つの被写体像に関する光量分布に対して、位相差検出方式の検出原理に従って、被写体像の分離方向および分離量、すなわち、図４に示される２つのエリアセンサ２６−１，２６−２上での上下方向における相対的位置関係を、エリアセンサ２６−１，２６−２上の各位置で算出することで、撮影光学系２の合焦状態の検出（以下、焦点検出という）を行い、その結果を焦点外れ量（デフォーカス量）Ｄとして出力する。
本発明の実施例１では、この焦点外れ量Ｄに応じて求められる焦点調節レンズの合焦を得るための駆動位置が撮影レンズ１の機種毎にできるだけ精度の高い合焦を得るための値となるように、予めレンズ側の記憶回路６には、該レンズ機種の設計上の補正値が記憶されており、カメラ本体側ではこれを用いて撮影時における最良結像位置と撮像面１１ａとを一致させるための補正を行う。この時、レンズが個体識別情報を持つ事により、同じ機種でも個体差を考慮に入れた、より正確な合焦制御を行うことができる。
但し、レンズ側の記憶回路６に記憶されている補正値は、同一機種であっても焦点検出ユニット１２の個体差を含んでいないため、記憶回路６に記憶されている設計上の補正値をそのまま用いても、真に正確な合焦状態を得ることが難しい。
そこで、本発明の実施例１では、レンズ側の記憶回路６に記憶されている設計上の補正値を上記個体差を反映したより高精度に合焦を得るための値とするため（つまりは、焦点検出ユニット１２により検出された焦点外れ量Ｄに基づくレンズの合焦駆動位置としてより高精度に合焦を得る値を得るため）、まず、フォーカス駆動ユニット３によって焦点調節レンズを光軸方向に移動させながら、撮像素子１１から得られる画像信号のコントラストを検出し、このコントラスト状態から合焦判定ユニット１６により合焦状態を判定（合焦位置を検出）する。そして、合焦判定ユニット１６により判定（検出）された合焦位置と、焦点検出ユニット１２を用いて算出された合焦位置との差分量Ｈ（即ち、前記補正手段により補正された前記合焦状態を示す情報）を演算回路１４により算出し、この差分量とレンズが持つ設計上の補正情報Ｈ’を現に装着されている撮影レンズ１の固有の補正情報としてカメラ本体側の記憶回路１５に記憶する。なお、ここでは、この撮影レンズ１の固有の補正情報を得るための一連の動作をキャリブレーションと称する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述したように一般的な被写体を用いてキャリブレーションを行おうとすると、被写体の移動等により誤差が生じることが考えられるため、カメラ内にキャリブレーション用のチャートを内蔵し、このチャートを用いてキャリブレーションを行う方法や、パーソナルコンピュータとの接続によりＰＣの画面上にチャートを映し出し、このチャートを用いてキャリブレーションを行う方法を採るようにしてもよい。
また、補助光等によるパターン投光を用いてキャリブレーションを行うといった方法を用いると、より高精度なキャリブレーションを行うことが可能となる。
さらに、本発明の実施例１では、合焦判定ユニット１６として、従来のビデオカメラに用いられているコントラスト検出方式の焦点検出装置と同様のものを用いたが、カメラ本体８に機械的なシャッターが備えられ、電子シャッターを行うことができない撮像素子を用いており、従来のコントラスト検出方式の焦点検出を行えない場合には、複数枚の画像を撮影し、これらの画像のコントラストを検出するようにしてもよい。あるいはユーザーが合焦位置を判断するような方法をとっても良い。
なお、合焦位置補正値の記憶については、カメラ本体８に設けられた記憶回路１５に、上記式（１）中の補正値Ｃの値を含むような数値として、レンズの識別情報とともに記憶する。
また、一度キャリブレーション（測定）が終了した場所から、これらのキャリブレーションを数回行い、よりコントラストの高いデータを順次記憶回路に記憶させていくことで、より精度の高い（信頼性のある）合焦補正情報を得ることができる。
さらに、本発明の実施例１のキャリブレーション動作では、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成後に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行っているが、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成前に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行うことにより、ステップ５０３で焦点調節レンズを駆動する範囲を位相差検出方式による焦点検出により検出された合焦位置付近に限定することができ、より速くキャリブレーションを完了することが可能となる。  
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
次に、図６を参照してカメラ本体８内の記憶回路１５の構成を説明する。
記憶回路１５には、レンズの個体識別情報と、レンズの補正情報を記憶する回路が複数備えられている。レンズの個体識別情報とは、具体的にはレンズの製造番号などが挙げられる。このようなレンズ個体別の情報をレンズが保持し、カメラ側に記憶させることで、レンズ固有の設計上の補正値を上記補正に用いることができ、より正確な合焦補正情報の作成が可能になる。
補正の方法としては、ある焦点距離、ある物体距離で少なくとも１回のキャリブレーション（測定）を行い、得られた補正情報を比例倍することで、その他の焦点距離の補正情報を近似計算する。ある焦点距離ｆ１で得られた、合焦判定手段と焦点検出手段との合焦位置の差をΔｄｅｆ１とすると、任意の焦点距離での差Δｄｅｆ２は、各状態のＦＮｏ．をＦ１，Ｆ２とすると、
Δｄｅｆ２=(Ｆ２/Ｆ１)Δｄｅｆ１ 
…(１)
により近似計算できる。この式から求めた各焦点距離での補正情報を、レンズの設計上の補正情報に加えてカメラ側の記憶回路１５に記憶、保持する。
一般に、ワイド側よりもテレ側のほうがピント敏感度は強いため、焦点距離を比例定数にして、
Δｄｅｆ２=(ｆ２/ｆ１)２Δｄｅｆ１ 
…(２)
の式によって任意の焦点距離の補正情報を計算する方法でもよい。
また、上述したようなキャリブレーション動作を撮影レンズの機種ごとに行い、レンズ機種を識別する識別情報ごとに合焦位置補正値を記憶回路１５等に記憶させておくようにする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
１  撮像レンズ      ２  撮像光学系
３  フォーカス駆動ユニット  ４  フォーカス位置検出器
５  レンズ制御回路  ６  記憶回路
７  通信接点        ８  カメラ本体
９  主ミラー        １０  サブミラー
１１  撮像素子      １２  焦点検出ユニット
１３  カメラ制御回路  １４  演算回路
１５  記憶回路      １６  合焦判定ユニット
１７  焦点板        １８  ペンタプリズム
１９  接眼光学系
２０  サブミラー１０よる撮像面１８に共役な近軸的結像面
２１  反射鏡  ２２  赤外カットミラー
２３  絞り    ２４  二次結像系
２５  反射鏡  ２６  光電変換素子
２７  撮像面１１ａの中央に結像する光束