JP2006030816A

JP2006030816A - 撮像装置およびフォーカスずれ量補正値算出方法

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Publication number: JP2006030816A
Application number: JP2004212441A
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Inventors: Takashi Ichinomiya; 敬一宮
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Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-02
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Abstract

【課題】不適切なフォーカスずれ量の補正が行われてしまうことを防ぐ。
【解決手段】投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の対象物での反射光に基づいて、第１の焦点検出手段と第２の焦点検出手段それぞれによりフォーカスずれ量を検出（Ｓ２００３〜Ｓ２００８）し、第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための補正値を算出して該補正値を記憶（Ｓ２００９）しておき、撮影時には、第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量と記憶している補正値に基づいて、撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づき、フォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価し、フォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段とを有する撮像装置およびフォーカスずれ量補正値算出方法に関するものである。

従来、カメラの自動焦点検出装置として、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を、一対のラインセンサ上に結像させ、被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量を求めて被写体のデフォーカス量を検出し、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う自動焦点装置が良く知られている（特許文献１）。以下、この焦点検出方式を位相差検出方式という。

また、電子撮像素子を用いたデジタルスチールカメラでは、撮影レンズの焦点位置を変えながら、撮像素子で得られた被写体像のコントラスト評価を行うことで合焦位置を検出する自動焦点装置も良く知られている（特許文献２）。以下、この焦点検出方式をコントラスト検出方式という。

また、上記の位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を備えた電子撮像装置において、あらかじめ、位相差検出方式で検出した合焦位置とコントラスト検出方式で検出した合焦位置の差を補正値として記憶しておき、通常撮影時には、位相差検出方式で検出した合焦位置と記憶しておいた補正値から撮影レンズを駆動するものも知られている（特許文献３参照）。
特開平０９−０５４２４２号公報特開２００１−００４９１４号公報特開平２０００−２９２６８４号公報

上記の特許文献１に開示された位相差検出方式は、ある焦点位置から合焦位置までのデフォーカス量を検出することができるので、合焦検出にかかる時間が短い。しかしながら、位相差検出方式で得られた被写体光路と、実際の撮影する場合での被写体光路は異なるため、位相差検出方式で検出した合焦位置と撮像面での合焦位置に誤差が生じる。

また、特許文献２に開示されたコントラスト検出方式は、撮影での被写体光路で焦点検出しているため、撮像面での合焦位置を精度よく検出することができる。しかしながら、撮影レンズの焦点位置を変えながらコントラスト評価演算をする必要があり、合焦位置に至るまでに時間がかかってしまうという問題を生じる。

また、特許文献３に開示された電子撮像装置では、位相差検出方式により検出した合焦位置ずれを補正値により正確に補正できるが、補正値を検出する際の被写体の条件によっては適切な補正値を検出できないという問題が生じる。たとえば、被写体のコントラストが低い場合は、位相差検出方式による検出結果やコントラスト検出方式による検出結果に大きな誤差を生じてしまう。あるいは、被写体までの距離も常用撮影距離よりも大きく離れた無限距離や至近距離では、撮影レンズの停止精度などの影響で検出結果に誤差が生じる。あるいは、被写体光の波長、撮影レンズの色収差により合焦位置がずれてしまうので正しい補正値を求めることができない。このように、測定条件に応じて補正値が変化するため、本来の正しい補正値を検出するには所定の測定条件にする必要がある。しかし、工場などであれば所定の測定条件を作り出すのは容易であるが、一般ユーザーにとって所定の測定条件を作るのは非常に困難である。

（発明の目的）
本発明の第１の目的は、不適切なフォーカスずれ量の補正が行われてしまうことを防ぐことのできる撮像装置およびフォーカスずれ量補正値算出方法を提供しようとするものである。

本発明の第２の目的は、さらに、適正位置への光の投影を行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。

本発明の第３の目的は、さらに、対象物への光の投影方向が適正でない場合はその旨を使用者に知らせることのできる撮像装置を提供しようとするものである。

本発明の第４の目的は、さらに、対象物への光の投影距離が適正でない場合はその旨を使用者に知らせることのできる撮像装置を提供しようとするものである。

本発明の第５の目的は、さらに、対象物よりの反射光の波長の違いや使用される撮影レンズが異なることに伴って色収差が異なったとしても、撮影時におけるフォーカスずれ量を適正に補正することのできる撮像装置を提供しようとするものである。

本発明の第６の目的は、さらに、携帯性を良好にすることのできる撮像装置を提供しようとするものである。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影レンズにより結像された被写体像を受光し、光電変換する撮像センサと、前記撮影レンズを通過する光束のうち異なる一対の光束をそれぞれ受光し、光電変換する焦点検出用センサと、前記焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づき、フォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、前記撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価し、フォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段と、対象物に向けて光を投影する投影手段と、前記投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれによりフォーカスずれ量を検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための補正値を算出して該補正値を記憶しておき、撮影時には、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量と前記記憶している補正値に基づいて、前記撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動する制御手段と、を有する撮像装置とするものである。

また、上記第２の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、前記制御手段が、前記焦点検出用センサを構成するセンサ列の列方向に対して直交する方向に光を投影するように、前記投影手段による光の投影方向を制御する請求項１に記載の撮像装置とするものである。

また、上記第３の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、前記制御手段が、前記光を投影させた際、前記センサ列を成す各センサにて得られる複数の信号像を基に、前記対象物への前記光の投影が適正か否かを判定し、不適正と判定した場合は、警告手段により警告を行う請求項２に記載の撮像装置とするものである。

また、上記第４の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、撮像装置から前記対象物までの距離を測定する測距手段を有しており、前記制御手段が、前記光を投影させた際、前記測距手段に前記光の前記対象物での反射光に基づいて距離情報を算出させ、得られる距離情報と所定の距離情報とを比較することにより、投影面である前記対象物の位置が適正な距離範囲であるかの判定を行い、該距離範囲外の場合は、警告手段により警告を行う請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置とするものである。

また、上記第５の目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、撮影時における対象物よりの反射光の波長を検出する波長検出手段を有し、前記投影手段は前記光を複数の異なる光波長にて投影可能であり、前記制御手段が、前記複数の異なる光波長にて順次前記対象物に向けて光を投影させ、該各光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段とによりフォーカスずれ量をそれぞれ検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための前記光波長毎の複数の補正値をそれぞれ算出して該複数の補正値を記憶しておき、撮影時には、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量と前記波長検出手段にて検出された光波長に対応する前記補正値に基づいて、前記撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動する請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置とするものである。

また、上記第６の目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、前記投影手段が、撮像装置より取り外し可能である請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置とするものである。

また、上記第１の目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、撮影レンズにより結像された被写体像を受光し、光電変換する撮像センサと、前記撮影レンズを通過する光束のうち異なる一対の光束をそれぞれ受光し、光電変換する焦点検出用センサと、前記焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づき、フォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、前記撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価し、フォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段と、対象物に向けて光を投影する投影手段と、前記投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれによりフォーカスずれ量を検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に近づけるための算出手段と、を有する撮像装置とするものである。

また、上記第１の目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の前記対象物での反射光に基づいて、焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づいてフォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価することでフォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段それぞれにより検出されたフォーカスずれ量のうち、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に近づけるための補正値を算出するフォーカスずれ量補正値算出方法を提供するものである。

請求項１又は９に記載の本発明によれば、不適切なフォーカスずれ量の補正が行われてしまうことを防ぐことができる撮像装置又はフォーカスずれ量補正値算出方法を提供できるものである。

また、請求項２に記載の発明によれば、さらに、適正位置への光の投影を行うことができる撮像装置を提供できるものである。

また、請求項３に記載の発明によれば、さらに、対象物への光の投影方向が適正でない場合はその旨を使用者に知らせることができる撮像装置を提供できるものである。

また、請求項４に記載の発明によれば、さらに、対象物への光の投影距離が適正でない場合はその旨を使用者に知らせることができる撮像装置を提供できるものである。

また、請求項５に記載の発明によれば、さらに、対象物よりの反射光の波長の違いや使用される撮影レンズが異なることに伴って色収差が異なったとしても、撮影時におけるフォーカスずれ量を適正に補正することができる撮像装置を提供できるものである。

また、請求項６に記載の発明によれば、さらに、携帯性を良好にすることができる撮像装置を提供できるものである。

以下の実施例に示す通りである。

図１は、本発明の一実施例に係わるカメラ１およびＡＦ（オートフォーカス）キャリブレーション装置２より成る撮像装置の構成を示すブロック図である。

カメラ用マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵ）１００には、カメラ１の各種モードを設定するスイッチ群１１４を検知するための信号入力回路１０４、撮像センサ１０６、測光用センサ１０７、シャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路１０８、焦点検出セ用ンサ１０１、警告表示装置１０９が接続されている。また、不図示の撮影レンズとはレンズ通信回路１０５を介して信号１１５の伝達がなされ、焦点位置や絞りの制御を行う。さらに、ストロボ通信回路１０３を介してＡＦキャリブレーション装置２内に配置されるＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００と信号１１３の送受信を行う。

上記カメラ用ＣＰＵ１００は、測光用センサ１０７、焦点検出用センサ１０１を制御することで、被写体の輝度を検出し、不図示の撮影レンズの絞り値やシャッタスピードを決定する。そして、レンズ通信回路１０５を介して絞り値を制御し、シャッタ制御回路１０８を介してマグネット１１８ａ，１１８ｂの通電時間を制御してシャッタスピード制御し、撮像センサ１０６を制御することで撮影動作を行う。

カメラ用ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ、変数を記憶するためのＲＡＭ、諸パラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（電気的消去、書き込み可能メモリ）が内蔵されている。

ＡＦキャリブレーション装置２内に配置されるＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００は、カメラ用ＣＰＵ１００の指示に従って、ＬＥＤ駆動回路２０２を用いてチャート投影用光源ＬＥＤ２１２ａ，ＬＥＤ２１２ｂ，ＬＥＤ２１２ｃの駆動を行ったり、投影位置までの距離を測定する測距用センサ２０３の制御を行ったりする。

図２は、図１のカメラ１にＡＦキャリブレーション装置２を装着した際の様子を示す外観図であり、３がチャート投影部、４は上記測距用センサ２０３とともに後述の測距装置に含まれる測距部である。

図３は、上記カメラ１の光学配置図である。撮影レンズ６０を介して入射した被写体からの撮影光束の大部分はクイックリターンミラー３１で上方に反射され、ファインダスクリーン５１上に結像する。カメラのユーザーはこの像をペンタプリズム５２、接眼レンズ５３を介して観察する。上方へ反射されなかった残りの撮影光束はクイックリターンミラー３１を透過し、後方のサブミラー３０で下方へ曲げられて、視野マスク３２、赤外カットフィルタ３３、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を経て焦点検出量センサ１０１上に結像する。この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、撮影レンズ６０の焦点状態を検出することできる。

撮影に際しては、クイックリターンミラー３１が跳ね上がり、撮影光束は撮像センサ１０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。

この実施例におけるカメラ１は二つの焦点検出方式を備えており、そのうちの一つである第１の焦点検出方式が周知の位相差検出方式であり、画面内の異なる三つの領域の焦点状態（フォーカスずれ量）を検出することが可能である。

図４に、焦点検出系の詳細な構成を示す。図３に示すサブミラー３０で反射された被写体からの光束は、図４中の視野マスク３２の近傍に一旦結像する。視野マスク３２は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材であり、中央に十字形の開口部と両側には縦長の開口部を２つ有している。フィールドレンズ３４を構成する三つのレンズはそれぞれ視野マスク３２の三つの開口部に対応している。該フィールドレンズ３４の後方には絞り３８が配置され、中央部には上下に一対づつ計四つの開口部が、また左右の周辺部には1対の二つの開口部がそれぞれ設けられている。

前記フィールドレンズ３４は絞り３８の各開口部を撮影レンズ６０の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り３８の後方には二次結像レンズ３９があり、４対計八つのレンズから構成され、それぞれのレンズは絞り３８の各開口部に対応している。視野マスク３２、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を通過した各光束は、焦点検出用センサ１０１上の4対８つのセンサ列上に結像する。

次に、センサ列と画面内の焦点検出領域の関係を、図５および図６を用いて説明する。センサ列１１１ａ，１１１ｂ対がファインダ８０内の焦点検出枠８１ａに、センサ列１１１ｃ，１１１ｄ対と１１１ｅ，１１１ｆ対が焦点検出枠８１ｂに、センサ列１１１ｇ，１１１ｈが焦点検出枠８１ｃに、それぞれ対応している。

各センサ列対上の像を光電変換し、４対の像信号の相対位置変位を検出することで、画面上の縦横１ヶ所、周辺２ヶ所の計３ヶ所の焦点検出領域の焦点状態を検出することができる。また、各センサ列を形成している画素には透過波長の異なるカラーフィルタが複数設けられており、画素信号の比により被写体からの光の波長成分を判定することも可能になっている。

本実施例では、以下、焦点検出枠８１ｂの１１１ｃ，１１１ｄ対による焦点検出領域を「中央縦視野」、焦点検出枠８１ｂの１１１ｅ，１１１ｆ対による焦点検出領域を「中央横視野」、焦点検出枠８１ａの１１１ａ，１１１ｂ対による焦点検出領域を「左縦視野」、焦点検出枠８１ｃの１１１ｇ，１１１ｈ対による焦点検出領域を「右縦視野」と称する。

また、この実施例における第２の焦点検出方式として、周知の撮像センサ１０６からの像信号を用いたコントラスト検出方式を用いており、第１の焦点検出方式での焦点検出領域（焦点検出枠８１ａ，８１ｂ，８１ｃ）に対応した三つの領域の焦点状態を検出することが可能である。

撮像センサ１０６とコントラスト演算を行う画素範囲の位置関係を、図７に示す。画素範囲は、各焦点検出枠、焦点検出視野に対応している。

図７の焦点検出枠８１ｂの横視野に対応した画素範囲の拡大した図を、図８に示す。図８のように各画素の信号をS１、S2・・・Sｎで表すと、コントラスト評価値は以下の数式１で表すことができる。

図９に、第１の焦点検出方式で検出した合焦位置から所定間隔おきに焦点位置をシフトさせながら撮影し、撮像センサ１０６で得られた信号を上式でコントラスト評価値を演算した結果を示す。

図９では、第1の焦点検出方式で検出した合焦位置から前後方向に５ポイント所定間隔おきに焦点位置をシフトさせたときのコントラスト評価結果を示しており、この場合は−1の焦点位置が最もコントラスト評価値が最大となり、第2の焦点検出方式での検出した合焦位置ということになる。そして、第1の焦点検出方式での合焦位置と第２の焦点検出方式での合焦位置の差分値が、実際の撮影時に使用される第1の焦点検出方式の補正量となる。

次に、ＡＦキャリブレーション装置２内のチャート投影光学系について、図１０を用いて説明する。

ＬＥＤ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃは異なる波長域を持つＬＥＤであり、いずれもチャートパターンスリット７０２を照明するように配置されている。そして、照明されたチャートパターンスリット７０２が投影用レンズ７０３により投影面にチャート光として投影される。また、ＬＥＤ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを順次切り換えて駆動することで、投影光の波長を切り換えることができる。なお、図１０の状態では横線のチャート光の投影を行うようになっているが、チャートパターンスリット７０２を９０度回転することで縦線のチャート光も投影できるようになっている。

ＬＥＤ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの分光波長特性を、図１６に示す。ＬＥＤ２１２ａは中心波長６５０ｎｍ、ＬＥＤ２１２ｂは中心波長５５０ｎｍ、ＬＥＤ２１２ｃは中心波長４５０ｎｍの特性を持っている。

ファインダ８０内の焦点検出枠とチャートの位置関係を、図１１に示す。図１１（ａ）は横線チャートのチャート光を投影している図であり、焦点検出枠８１ａの左縦視野、焦点検出枠８１ｂの中央縦視野、焦点検出枠８１ｃの右縦視野に対して直交するように投影される。一方、図１１（ｂ）は縦線チャートのチャート光を投影している図であり、焦点検出枠８１ｂの中央横視野に対して直交するように投影される。

なお、図１０では、ＬＥＤ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃに対して、スリット（７０２）と投影用レンズ（７０３）を兼用しているが、それぞれのＬＥＤに対してスリットと投影用レンズを別々に構成しても良い。

次に、ＡＦキャリブレーション装置２内の測距装置について、図１２および図１３を用いて説明する。この実施例におけるＡＦキャリブレーション装置２内の測距装置は周知のパッシブ方式を用いており、ＡＦキャリブレーション装置２から投影面までの距離を測定する。

測距装置の詳細な構成を、図１２に示す。測距用レンズ１１１は、一対の光軸を持つレンズ１２１ａ，１２１ｂとで構成されている。また、測距用センサ２０３は一対のラインセンサ２１３ａ，２１３ｂで構成されており、レンズ１２１ａの光軸上にラインセンサ２１３ａ，レンズ１２１ｂの光軸上にラインセンサ２１３ｂが配置されている。投影面からの光束は、レンズ１２１ａ，１２１ｂをそれぞれ通過し、後方にあるラインセンサ２１３ａ，２１３ｂで結像する。測距レンズ用１１１と測距用センサ２０３の間には、視野マスク１１２があり、レンズ１２１ａを通過した光束がラインセンサ２１３ｂへ、レンズ１２１ｂを通過した光束がラインセンサ２１３ａへ、それぞれ進入するのを防ぐように開口部が配置されている。

この実施例における測距装置の測距方式（パッシブ方式）について、図１３を用いて簡単に説明する。レンズ１２１ａ，１２１ｂによって被写体光源Ｐはフォトダイオードアレイであるラインセンサ２１３ａ，２１３ｂ上に被写体像Ｐ１，Ｐ２として結像される。これにより、ラインセンサ２１３ａ，２１３ｂから被写体像Ｐ１，Ｐ２の位置に応じた信号が出力される。

図１のＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００は、これらの信号から二つの被写体像Ｐ１，Ｐ２の位相差ｘ１，ｘ２を求め、予め設定されているレンズ１２１ａ，１２１ｂの基線長方向の距離Ｂおよびこれらの焦点距離Ｆとにより、被写体距離Ｌを数式２により算出する。

Ｌ＝Ｂ×Ｆ／（ｘ１＋ｘ２） ………………（数式２）
次に、図１のように構成されたカメラ１およびＡＦキャリブレーション装置２より成る撮像システムの動作について、図１４及び図１５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

まず、図１４のステップＳ１００１にて、スイッチ群１１４の状態からカメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されているか否かを判定する。ここで、カメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されている場合は、ステップＳ１００３の動作へ移行する。一方、カメラモードがＡＦキャリブレーションモード以外に設定されている場合は、ステップＳ１００２以降のその他のカメラ動作を実行する。

なお、上記ＡＦキャリブレーションモードは、新しいレンズを購入した場合など、レンズとカメラユニットとの情報を保有していない結果、ピントがずれている場合、経年劣化してピントがずれている場合、などに設定される。

ステップＳ１００３では、カメラ用ＣＰＵ１００は、ストロボ通信回路１０３を通してＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００と通信を行い、ＡＦキャリブレーション装置２が正しくカメラ１に装着されているか否かを判定する。ＡＦキャリブレーション装置２が正しくカメラ１に装着されており、正常に通信できればステップＳ１００４の動作へ移行し、通信が異常であった場合はステップＳ１００１へ戻る。

ステップＳ１００４では、スイッチ群１１４の状態からＡＦキャリブレーション用の開始釦が押されたか否かを判定する。開始釦が押された場合はステップＳ１００５へ移行し、一方、開始釦が押されなければステップＳ１００１の動作へ戻る。

ステップＳ１００５では、ＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００がＬＥＤ駆動回路２０２を介してＬＥＤ２１２ａの点灯駆動を行うとともにチャートパターンスリット７０２の方向を縦線チャートの方向に設定して、縦線チャート光の投影を開始する。次のステップＳ１００６では、上記ステップＳ１００５の動作で投影した縦線チャートからの光束を測距用センサ２０３で受光し、測距用センサ２０３からの出力を基にＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ２００が測距演算を行い、カメラ１（ＡＦキャリブレーション装置２）からチャート投影面までの距離を測定する。

次のステップＳ１００７では、投影面までの距離が所定範囲内であるか否かを判定する。ここではカメラ１から投影面である撮影レンズの焦点距離の３０倍から７０倍の距離までを、補正値の検出を行う適正距離範囲とし、適正距離範囲内の場合はステップＳ１００９の動作へ移行する。一方、適正距離範囲外の場合はステップＳ１００８へ移行し、警告表示装置１０９により使用者に対して適正距離へカメラ１を移動させるように警告し、ステップＳ１００１の動作へ戻る。ここで、補正値の検出をするための適正距離については、上記距離範囲に限るのもではなく、またカメラ１に装着する撮影レンズの種類によって変更しても良い。

次のステップＳ１００９では、第１の焦点検出方式での中央横視野における焦点検出結果の補正値の検出およびその補正値の記憶を行う。ここでの動作の詳細は図１５を用いて後述する。次のステップＳ１０１０では、チャートパターンスリット７０２の方向を横線チャート方向に設定することで横線チャートの投影を行い、続くステップＳ１０１１〜Ｓ１０１３にて、中央縦視野、および、右縦視野、左縦視野それぞれにおける焦点検出結果の補正値およびその補正値の記憶を行う。最後にステップＳ１０１４にて、ＬＥＤ駆動回路２０２による駆動を停止することでチャート光の投影を終了し、一連の動作を終了する。

次に、図１４の上記ステップ１００９での動作（中央横視野における焦点検出結果の誤差補正量の検出および記憶）の詳細を、図１５のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ２００１にて、ＬＥＤ駆動回路２０２により、６５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ａの点灯駆動を行っているか否かを判定する。６５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ａの点灯駆動を行っていればステップＳ２００３の動作へ移行する。一方、ＬＥＤ２１２ａ以外のＬＥＤの点灯駆動を行っている場合はステップＳ２００２へ移行し、ＬＥＤ駆動を切り換えて、ＬＥＤ２１２ａの点灯駆動を行う。続くステップＳ２００３では、焦点検出用センサ１０１のセンサ列１１１ｅ，１１１ｆからの信号を基に、中央横視野の焦点検出を第１の焦点検出方式によりを行う。

次のステップＳ２００４では、上記ステップＳ２００３での焦点検出結果を基に、合焦判定を行い、合焦していればステップＳ２００６の動作へ移行する。一方、合焦していなければステップＳ２００５へ移行し、焦点検出結果の情報を基に、カメラ用ＣＰＵ１００はレンズ通信回路１０５を通して、撮影レンズ６０内のフォーカスレンズの駆動を行い、ステップＳ２００３の動作へ戻り、以下同様の動作を繰り返す。

ステップＳ２００６では、センサ列１１１ｅ，１１１ｆで得られた像波形が、投影チャート投影光を正しく受光できているか否かを判定する。投影チャート光を正しく受光できている場合はステップＳ２００８に移行する。一方、投影チャート光を正しく受光できていない場合はステップＳ２００７へ移行し、警告表示装置１０９にて、使用者に対して警告し、図１４のステップＳ１００１の動作へ戻る。

ここで、投影チャート光を正しく受光できているか否かの判定方法の一例を、図１８と図１９を用いて説明する。

図１８（ａ）はチャート光が適正にチャート投影面に投影されている状況を示した図である。また、この時の焦点検出用センサ１０１のセンサ列１１１ｅからの信号像を図１８（ｂ）に示す。センサ列１１１ｅには２本の縦線チャートが投影されているので、チャートに対応した二つの山の信号像が得られる。

一方、図１９（ａ）はチャート光が不適正にチャート投影面に投影されている状況を示した図である。また、この時の焦点検出用センサ１０１のセンサ列１１１ｅからの信号像を図１９（ｂ）に示す。センサ列１１１ｅには２本の縦線チャートのうち、1本しかチャート投影面で反射されないで、一つの山の信号像しか得られていない。さらに、チャート投影面よりも遠側の物体からの光が信号像となって現れ、これらの信号像で焦点検出した場合、焦点検出結果に誤差が発生してしまう（遠近競合）。そこで、投影チャート寸法で決定される信号像の山の間隔や幅を信号像と比較することで、適正に投影されているか否かを判定することができる。

図１５に戻り、ステップS２００８では、第1の焦点検出方式（S２００３〜S２００５）で検出した合焦位置から、所定のフォーカス間隔で検出したコントラスト評価値を基に、合焦位置を検出する（第２の焦点検出方式）。そして、次のステップS２００９にて、第１の焦点検出方式での合焦位置と第２の焦点検出方式での合焦位置の差分値を演算し、第1の焦点検出方式の補正値としてカメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭに記憶する。また、補正値を演算した時の焦点検出視野と投影チャート光であるＬＥＤの波長も対応して記憶しておく。

次のステップS２０１０では、現在の測定動作で、５５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｂで補正値の測定が完了しているか否かを判定する。既に５５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｂでの測定が完了していればステップＳ２０１２へ移行する。、一方、完了していなければステップS２０１１へ移行し、ＬＥＤ駆動回路２０２により、５５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｂの点灯駆動に切り換え、ステップS２００３の動作へ戻り、波長５５０ｎｍでの合焦位置検出動作および補正値の記憶動作を行う。

ステップＳ２０１２では、現在の測定動作で、４５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｃで補正値の測定が完了しているか否かを判定する。既に４５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｃでの測定が完了していれば、全ての波長（６５０ｎｍ，５５０ｎｍ，４５０ｎｍ）での合焦位置検出動作および補正値の記憶動作が完了していると判定し、一連の動作を終了してメインルーチンへ戻る。一方、完了していなければステップS２０１３へ移行し、ＬＥＤ駆動回路２０２により、４５０ｎｍ波長のＬＥＤ２１２ｃの点灯駆動に切り換え、ステップＳ２００３の動作へ戻り、波長４５０ｎｍでの合焦位置検出動作および補正値の記憶動作を行う。

上記図１４のステップＳ１０１２，Ｓ１０１３では、各視野に対応した、焦点検出用センサ１０１のセンサ列や撮像センサ１０６中の画素範囲を使用して、図１５と同じ動作を行うので、その説明は省略する。

図２０に、図１４および図１５のＡＦキャリブレーション動作において記憶した補正量の一例を示す。

実際の撮影動作では、焦点検出用センサ１０１で検出した各焦点検出視野における焦点結果と、被写体波長情報に対応した補正量を使用して撮影レンズの駆動を行う。被写体波長と焦点結果の補正値の関係の一例を、図１７に示す。図１７のように、４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの補正値を多項式近似で補完することで補正値を計算してもよい。

以上の実施例によれば、以下のような効果を有する。

（１）開始釦の操作によりＡＦキャリブレーションモードが設定された際には、ＡＦキャリブレーション装置２より被写体に向けてチャート光を投影し、このチャート光の被写体での反射光に基づいて、第１の焦点検出手段と第２の焦点検出手段とによりフォーカスずれ量（焦点状態）を検出し、第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための補正値を算出するとともにこの補正値を記憶しておく。そして、実撮影時には、第１の焦点検出手段にて検出したフォーカスずれ量と前記記憶している補正値に基づいて、撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動して焦点調節を行うようにしている。

よって、使用者が補正値を得たい場合に、簡単（開始釦の操作のみで開始されるので）かつ適正にＡＦキャリブレーション動作を行うことができ、撮影時に、ＡＦキャリブレーションの失敗による不適切なフォーカスずれ量の補正が行われてしまうといったことをことを防ぐことを確実に防ぐことができる。

詳しくは、焦点検出用センサ１０１を構成するセンサ列の列方向に対して直交する方向にチャート光を投影するように、チャート光の投影方向を制御しているので、ＡＦキャリブレーション時において適正位置へのチャート光の投影を行うことができる。また、チャート光を投影させた際、焦点検出用センサ１０１の各センサにて得られる複数の信号像を基に、被写体へのチャート光の投影が適正か否かを判定し、不適正と判定した場合は、警告表示装置１０９により警告を行うようにしているので、被写体へのチャート光の投影方向が適正でない場合はその旨の使用者に知らせることができ、撮像システムを警告が発せられない位置へ誘導することが可能になる。さらに、チャート光を投影させた際、ＡＦキャリブレーション装置２内の測距装置にてカメラ１から被写体までの距離を算出し、この距離情報と所定の距離情報とを比較して、投影面位置（被写体位置）がＡＦキャリブレーションを行うのに適正な距離範囲であるかを判定し、適正な距離範囲外の時は警告表示装置１０９にて警告を行うようにしているので、その旨を使用者に知らせることができ、上記と同様、撮像システムを警告が発せられない位置へ誘導することが可能になる。

（２）ＡＦキャリブレーションモード時には、複数の異なる光波長にて順次被写体に向けてチャート光を投影させ、それぞれのチャート光の被写体での反射光に基づいて、第１の焦点検出手段と第２の焦点検出手段とによりフォーカスずれ量をそれぞれ検出し、第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための、前記光波長毎の複数の補正値をそれぞれ算出して該複数の補正値を記憶しておく。そして、被写体よりの反射光の波長を検出する波長検出手段を備えておくことにより、撮影時には、第１の焦点検出手段にて検出したフォーカスずれ量と前記波長検出手段にて検出されたその時の光波長に対応する前記補正値に基づいて、焦点調節レンズを駆動して焦点調節を行うようにすることができる。よって、被写体光の波長の違いや撮影レンズの色収差が異なったとしても、撮影時におけるフォーカスずれ量を適正に補正することが可能となる。

なお、上記波長検出手段は、実施例では詳しい説明はしていないが、焦点検出用センサ１０６の各センサ列を形成している画素には透過波長の異なるカラーフィルタが複数設けられており、画素信号の比によりその時の被写体からの光の波長成分を検出することが可能である。

（３）図２から明らかなように、ＡＦキャリブレーション装置２はカメラ１に対して着脱可能であるので、撮像システムやカメラ１、ＡＦキャリブレーション装置２の持ち運びが良好なものとなる。

なお、持ち運びを良好とする点においては、例えば、精度が多少低くなる場合もあるがＡＦ用の補助光（パターンを有した単波長が望ましい。）を用いて、ＡＦキャリブレーション装置２の代わりとすることで、持ち運びを良好にすることができる。

本発明の一実施例に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。本発明の一実施例においてカメラにＡＦキャリブレーション装置を装着した状態の外観図である。本発明の一実施例に係わるカメラの光学配置図である。図３の焦点検出装置の構成を示す図である。図４のセンサ列を示す図である。図４の位相差方式の焦点検出装置の撮影画面内の焦点検出枠を示す図である。本発明の一実施例において撮像センサとコントラスト検出方式でコントラスト評価値を計算する画素範囲の位置関係を示す図である。図７の焦点検出枠８１ｂの横視野に対応した画素範囲の拡大した図である。本発明の一実施例において撮像センサで得られた信号のコントラスト評価値を演算した結果を示す図である。図１のＡＦキャリブレーション装置内のチャート投影に係わる光学系構成図である。本発明の一実施例においてファインダ内の焦点検出枠とチャート投影光の位置関係を示す図である。図１のＡＦキャリブレーション装置内の測距装置の構成図である。図１２の測距装置の測距方式（パッシブ方式）の原理を説明するための図である。本発明の一実施例に係わる撮像装置の動作を示すフローチャートである。図１４のステップＳ１００９での動作の詳細を示すフローチャートである。本発明の一実施例においてチャート投影光源である三つのＬＥＤのそれぞれの分光波長特性を示す図である。本発明の一実施例において被写体波長と焦点結果の補正値の関係の一例を示した図である。本発明の一実施例においてＡＦキャリブレーションからの投影されるチャート光を正しく受光できていると判定される場合についての説明図である。本発明の一実施例においてＡＦキャリブレーションからの投影されるチャート光を正しく受光できていないと判定される場合についての説明図である。図１４および図１５のＡＦキャリブレーション動作で記憶した補正値の一例を示した図である。

符号の説明

１カメラ
２ＡＦキャリブレーション装置（投影手段）
６０撮影レンズ
１００カメラ用ＣＰＵ（制御手段）
１０１焦点検出用センサ
１０３ストロボ通信回路
１０４信号入力回路
１０５レンズ通信回路
１０６撮像センサ
１０７測光用センサ
１０９警告表示装置
１１４スイッチ群
２００ＡＦキャリブレーション用ＣＰＵ（制御手段）
２０２ＬＥＤ駆動回路
２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃＬＥＤ
２０３測距用センサ

Claims

撮影レンズにより結像された被写体像を受光し、光電変換する撮像センサと、
前記撮影レンズを通過する光束のうち異なる一対の光束をそれぞれ受光し、光電変換する焦点検出用センサと、
前記焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づき、フォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、
前記撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価し、フォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段と、
対象物に向けて光を投影する投影手段と、
前記投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれによりフォーカスずれ量を検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための補正値を算出して該補正値を記憶しておき、撮影時には、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量と前記記憶している補正値に基づいて、前記撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、前記焦点検出用センサを構成するセンサ列の列方向に対して直交する方向に光を投影するように、前記投影手段による光の投影方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記光を投影させた際、前記センサ列を成す各センサにて得られる複数の信号像を基に、前記対象物への前記光の投影が適正か否かを判定し、不適正と判定した場合は、警告手段により警告を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
撮像装置から前記対象物までの距離を測定する測距手段を有しており、
前記制御手段は、前記光を投影させた際、前記測距手段に前記光の前記対象物での反射光に基づいて距離情報を算出させ、得られる距離情報と所定の距離情報とを比較することにより、投影面である前記対象物の位置が適正な距離範囲であるかの判定を行い、該距離範囲外の場合は、警告手段により警告を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
撮影時における対象物よりの反射光の波長を検出する波長検出手段を有し、前記投影手段は前記光を複数の異なる光波長にて投影可能であり、
前記制御手段は、前記複数の異なる光波長にて順次前記対象物に向けて光を投影させ、該各光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段とによりフォーカスずれ量をそれぞれ検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に一致させるための前記光波長毎の複数の補正値をそれぞれ算出して該複数の補正値を記憶しておき、撮影時には、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量と前記波長検出手段にて検出された光波長に対応する前記補正値に基づいて、前記撮影レンズ内の焦点調節レンズを駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
前記投影手段は、撮像装置より取り外し可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
前記投影手段は、チャート光を投影することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
前記投影手段は、オートフォーカス用の補助光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
撮影レンズにより結像された被写体像を受光し、光電変換する撮像センサと、
前記撮影レンズを通過する光束のうち異なる一対の光束をそれぞれ受光し、光電変換する焦点検出用センサと、
前記焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づき、フォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、
前記撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価し、フォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段と、
対象物に向けて光を投影する投影手段と、
前記投影手段により対象物に向けて投影された光の前記対象物での反射光に基づいて、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれによりフォーカスずれ量を検出し、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に近づけるための補正値を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
投影手段により対象物に向けて光を投影させ、該光の前記対象物での反射光に基づいて、焦点検出用センサで光電変換された被写体像の位相差に基づいてフォーカスずれ量を検出する第１の焦点検出手段と撮像センサで光電変換された被写体像のコントラストを評価することでフォーカスずれ量を検出する第２の焦点検出手段それぞれにより検出されたフォーカスずれ量のうち、前記第１の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量を、前記第２の焦点検出手段にて検出されたフォーカスずれ量に近づけるための補正値を算出することを特徴とするフォーカスずれ量補正値算出方法。