JP2006065080A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】合焦制御が可能な撮影レンズの着脱交換が可能であり、撮影レンズにより形成される被写体像を光電変換する撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像装置は、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焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記撮影レンズに記憶されている焦点検出に関わる固体の補正値を用いて焦点位置を演算する補正演算手段と、キャリブレーションモード設定手段を有し、該キャリブレーションモードが選択された場合に、前記撮影レンズの開放Ｆ値に基づいて複数枚のディフォーカス撮影を行い、前記焦点検出に関わる固体の補正値を新たに更新して記憶する記憶変更手段を有することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮影レンズの着脱交換が可能な撮像装置、例えば、デジタル一眼レフカメラに関するものである

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、所謂位相差検出方式の焦点検出装置が主に用いられている。又、ビデオカメラで用いられているような、所謂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影レンズの合焦制御を行うハイブリッド方式等も提案されている。

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、ラインセンサ上に形成される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及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及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。

又、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。

特開平０９−２９７２６０号公報

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恐れがある。その主な理由としては、観察又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。

又、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或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、撮影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若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している。

具体的には、焦点検出手段を用いて複数のディフォーカス撮影から得られた撮影レンズの合焦位置情報と合焦判定手段を用いて得られた合焦位置情報との差に基づいて補正情報を求めるようにすれば良い。

又、キャリブレーションモードにおいて求めた補正情報を記憶手段に記憶させておき、実際に撮影を行う際に、記憶手段から読み出した補正情報を用いて合焦制御情報を補正するようにすると良い。上記ディフォーカス撮影は、可能な限り少ない枚数で、且つ、現在よりも高精度の補正情報が得られるように、そのディフォーカスピッチを決定しなければならない。しかし、ディフォーカスピッチが細かいと十分なAF補正情報が得られる可能性が高いが、撮影枚数が多くなり処理が煩雑になる。一方で、ディフォーカスピッチが粗いと、短時間での処理で済むが、精度が粗くなる可能性が高い。

上記の目的を達成するため、本発明では、合焦制御が可能な撮影レンズの着脱交換が可能であり、撮影レンズにより形成される被写体像を光電変換する撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像装置は、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焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記撮影レンズに記憶されている焦点検出に関わる固体の補正値を用いて焦点位置を演算する補正演算手段と、キャリブレーションモード設定手段を有し、該キャリブレーションモードが選択された場合に、前記撮影レンズの開放Ｆ値に基づいて複数枚のディフォーカス撮影を行い、前記焦点検出に関わる固体の補正値を新たに更新して記憶する記憶変更手段を有することを特徴とする。

又、前記キャリブレーションモードが選択された時は、前記撮影レンズのＦ値を開放とし、ディフォーカス撮影を行うようにすることが望ましい。

更に、前記撮像装置は、前記撮影レンズの開放Ｆ値に一定値を乗じてディフォ−カスピッチを演算して決定することを特徴とする。

ここで、前記撮影レンズには、フォーカス敏感度に関する情報が記憶されており、該情報を用いて前記撮影レンズのディフォーカス駆動量を制御することを特徴とする。

斯かる構成によれば、高速性に優れた位相差検出方式での検出精度の不十分さを補うための補正情報を、高精度での合焦判定が可能な撮像素子からの情報に基づいて求めることにより、位相差検出方式によるハイブリッド方式等に比べてより高速で、且つ、十分に高い精度での合焦制御が可能となる。

具体的には、焦点検出手段を用いて複数のディフォーカス撮影から得られた撮影レンズの合焦位置情報と合焦判定手段を用いて得られた合焦位置情報との差に基づいて補正情報を新たに求めるようにし、予め撮影レンズに記憶された補正情報と比較し、両者が一致する場合はこれに対する更新は行わない。

又、キャリブレーションモードにおいて求めた補正情報が撮影レンズに予め記憶された値と異なる場合は、キャリブレーションで新たに求めた補正情報を撮影レンズ内の記憶装置若しくはこれと組み合わせられるカメラ本体の記憶手段に更新情報を記憶させておき、実際に撮影を行う際に、記憶手段から読み出した更新補正情報を用いて合焦制御情報を補正するようにすると良い。

この場合、位相差検出方式での補正情報は、交換レンズ方式において、レンズの個体誤差とカメラ本体の固体誤差の組み合わせによって最適値が異なってくる。従って、或るレンズの補正情報は、或るカメラ本体との組み合わせに応じて記憶されるべきであり、レンズの固体識別番号若しくはカメラ本体の固体識別番号が認識されなければならない。

一般的にはカメラに対して複数のレンズを装着すると考えるのが自然であり、この場合、補正手段によって得られた合焦制御情報を、レンズの個体識別情報と共にカメラ本体撮像装置側に記憶、保持することによって、撮像装置と撮影レンズの間のデータのやり取りを少なくし、素早い合焦制御が可能になる。この場合、記憶手段に、撮影レンズが個々に有する個体識別情報に対応づけて補正情報を記憶させておき、この記憶手段に記憶された補正情報のうち、装着された撮影レンズから取得した個体識別情報に対応する補正情報を用いて合焦制御情報を補正するようにすると、各撮影レンズ固有の光学特性に合った補正情報を用いて焦点検出手段による検出結果を補正することが可能となり、装着される撮影レンズに関わらず最良の精度レベルを確保することが可能となる。

本発明によれば、高速性に優れた位相差検出方式において、焦点外れ量を補正する補正情報を、レンズの固体毎に適した値を用いることができるので、より高い精度での合焦制御を行うことができる。更に、高速性に優れた位相差検出方式での検出精度の不十分さを補うための補正情報を、高精度での合焦判定が可能な撮影画像のコントラスト検出を用いた合焦状態を示す情報に基づいて求めるようにしているので、位相差検出方式による、ハイブリッド方式等に比べて高速で、且つ、十分に高い精度での合焦制御を行うことができる。この場合、複数枚の画像をキャリブレーションモードで撮影比較しており、そのディフォーカスピッチを最適に算出するために撮影レンズの開放Ｆ値の情報に基づいている。これにより、必要な精度とキャリブレーションの負荷を最適化することが可能となった。更に、補正情報をカメラ側に記憶することで、カメラーレンズ間のデータ送信を最低限度に短縮できるので、より高速な合焦が可能となる。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１には、本発明の実施形態であるデジタル一眼レフカメラシステムの構成を示している。このカメラシステムは、撮影レンズ１と、この撮影レンズ１の着脱交換が可能なデジタル一眼レフカメラ（撮像装置：以下、カメラ本体と言う）８とから構成されている。

図１において、撮影レンズ１内には、対物レンズとしての撮影光学系２が収容されている。撮影光学系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たり、フォーカス調節を行ったりすることができる。

３はフォーカス調節のために撮影光学系２内の焦点調節レンズ（図示せず）を駆動するフォーカス駆動ユニットであり、４は焦点調節レンズの位置を検出するためのフォーカス位置検出器４である。

６はＲＯＭ等から成る記憶回路であり、レンズの個体識別情報と設計上の合焦補正情報を記憶する。５は撮影レンズ１の全体の制御を司るＣＰＵ等から成るレンズ制御回路５である。

尚お、図示しないが、撮影レンズ１内には、変倍のために撮影光学系２内の変倍レンズ（図示せず）を駆動するためのズーム駆動ユニット、絞りユニット（図示せず）、変倍レンズや絞り位置を検出するための検出器が収容されている。

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を用いて構成され、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ものが用いられている。但し、フォーカス位置検出器４としてはこれに限らず、光学式や磁気式等の各種検出器を用いることができる。

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及び接眼レンズ１９から成るファインダ光学系とが収容されている。

更に、主ミラー９の背面側には、ハーフミラーである主ミラー９を透過した光束を下方に導くサブミラー１０が、主ミラー９と共に撮影光路に対して進退可能に設けられている。

又、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、撮影光学系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とが収容されている。

７は撮影レンズ１及びカメラ本体８に備えられた通信接点であり、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やカメラ本体８側から撮影レンズ１側への電源供給が行われる。又、カメラ本体８には、前述した補正情報を算出及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スイッチ（図示せず）を有している。

キャリブレーションが選択された時に実行されるのは、後述する位相差方式焦点検出手段によって合焦と判断するピント位置と、実際に撮像した画像のピント位置の差を算出し、位相差方式焦点検出手段の合焦位置の予測精度を上げる。このために、キャリブレーションモードでは、フォーカスレンズを駆動させてディフォーカス撮影を複数回行う必要がある。

カメラ本体８内には、ディフォーカス撮影時に、撮像素子１１からの複数枚の画像信号を一次的に記憶するメモリ手段２０を有している。合焦判定ユニット１６は、前記メモリ手段２０に格納された複数の画像の信号から最も合焦に近い画像を抽出し、焦点検出ユニット１２が判断するピント位置との差を新たな補正値として演算回路１４で算出する。

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焦点検出に関する製造誤差補正情報を、レンズの個体識別情報と共に更新補正情報として記憶するＥＥＰＲＯＭ等の記憶回路１５とが収容されている。尚、合焦判定ユニット１６は、複数枚の画像の周波数成分を解析し、最も高周波成分が多い画像を合焦画像と判定する、或は特定周波数成分が最も多い画像を合焦画像と判定する。周波数解析の具体的な例としてはＪＰＥＧ圧縮に用いられるＤＣＴ変換を、或る特定画素ブロックに施して求めれば良い。

又、カメラ制御回路１３及び演算回路１４により、請求の範囲に言う補正手段が構成される。

図２には、図１に示した焦点検出ユニット１２の光学系部分の構成を示している。同図において、２７は撮影光学系２から主ミラー９を透過して撮像素子１１の撮像面１１ａに至る光軸である。Ｐはサブミラー１０よる撮像面１８に共役な近軸的結像面、２１は反射鏡である。２２は赤外カットフィルタである。

２３は絞りであり、２つの開口部２３−１，２３−２を有している。２４は２次結像系であり、絞り２３の２つの開口部２３−１，２３−２に対応して配置された２つのレンズ２４−１，２４−２を有している。２５は反射鏡であり、２６は光電変換素子（センサ）である。この光電変換素子２６は、２つのエリアセンサ２６−１，２６−２を有している。

ここで、サブミラー１０は曲率を有し、絞り２３の２つの開口部２３−１，２３−２を撮影光学系２の射出瞳付近に投影する収束性のパワー（屈折力）を持っている。

又、サブミラー１０は、必要な領域のみが光を反射するように、ガラス基板の表面にアルミニウムや銀等の金属膜が蒸着されていて、焦点検出を行う範囲を制限する視野マスクの働きを兼ねている。

又、他の反射鏡２１，２５においても、光電変換素子２６上に入射する迷光を減少させるため、必要最低限の領域のみにアルミニウムや銀等の金属膜が蒸着されている。尚、各反射鏡の反射面として機能しない領域には、光吸収性の塗料等を塗布するのが良い。

図３は図２に示した絞り２３を光入射方向から見た図である。絞り２３には、横長の２つの開口部２３−１，２３−２を開口幅の狭い方向に並べた構成となっている。図中に点線で示されているのは、絞り２３の開口部２３−１，２３−２に対応してその光射出側に配置されている２次結像系２４の各レンズ２４−１，２４−２である。

図４は図２に示した光電変換素子２６を光入射方向から見た図である。２つのエリアセンサ２６−１，２６−２はそれぞれ、この図に示すように２次元的に画素を配列したセンサであり、これらエリアセンサ２６−１，２６−２は２つ並べられている。

以上のように構成された焦点検出ユニット１２及びこれに光を導く光学系では、図２に示すように、撮影光学系２からの光束２７−１，２７−２が主ミラー１９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１９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。そして、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中の光束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及び分離量、即ち、図４に示す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の焦点調節状態の検出（以下、焦点検出と言う）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。

そして、本実施の形態では、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の機種及び個体差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、該レンズ固体の製造誤差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。このとき、予めレンズ側に記憶されている補正値は、あくまで理想的なカメラ本体に合わせこんだ補正値に過ぎない。

即ち、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に記憶されているレンズ側製造誤差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、本実施の形態では、レンズ側の記憶回路６に記憶されている製造誤差補正値を上記個体差を反映して、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）、先ず、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からの画像信号をカメラ本体内に配設されたメモリ手段に格納し、得られる画像信号のコントラスト状態から合焦判定ユニット１６により合焦位置を判定する。

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。尚、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。

ここで、図５に示すフローチャートを用いて、上記キャリブレーションを行うカメラシステムの動作について説明する。

本実施の形態では、撮影レンズ１を新たにカメラ本体８に装着したとき又は交換したときに、カメラ本体８に設けられたキャリブレーションスイッチ（図示せず）を撮影者が選択することによって、カメラ制御回路１３がキャリブレーションモードに入り、以下のフローを実行する。

キャリブレーションモードに入った後、自動的若しくは撮影者のシャッタースイッチのオンによってキャリブレーション動作がスタートする（ステップ５０１）。

先ず、レンズの個体識別情報とレンズの製造誤差補正値をカメラ側から呼び出す（ステップ５０２）。この方法は、レンズ側が持っている補正情報テーブルを全て呼び出す。

次に、カメラ制御回路１３は、レンズのズーム状態に応じた開放Ｆ値をレンズ側から受け取り、開放状態にセットする。この結果、露出を合わせるにはシャッター速度若しくは撮像素子感度を調整して行うことになる。この動作はあくまで開放状態でピント位置を判定することで精度良くキャリブレーションを行うものである（ステップ５０３）。

カメラ本体は、撮像素子が有している最小錯乱円径の値を自ら認識しており、像面上の焦点深度としての値は既知である。よって、開放Ｆ値に最小錯乱円径を乗じた値が許容像面深度となる。本実施の形態では、許容像面深度の１／４をディフォーカス撮影ピッチとしている（ステップ５０４）。

ズーム状態、フォーカス状態に応じたフォーカスレンズ敏感度の情報をレンズ側記憶装置から受け取り、カメラ本来はレンズ制御回路５に信号を送り、フォーカス駆動ユニット３を通じて焦点調節レンズを所定位置に移動させる（ステップ５０５）。次に、撮像素子１１からの画像信号をメモリ手段２０にメモリする。このとき、焦点検出ユニット１２が検出する合焦状態を上記画像信号に対応させて記憶させておく（ステップ５０６）。

そして、ステップ５０６が所定回数Ｎに達するまで、ステップ５０５での焦点調節レンズの微小移動（ウォブリング）とステップ５０６での画像記憶とを繰り返し行わせる。

合焦判定ユニット１６は、Ｎ個のコントラスト検出結果のうち最もコントラストの高い画像信号が得られた焦点調節レンズの位置を合焦位置と判定する（ステップ５０８）。

次に、カメラ制御回路１３は、Ｎ回のディフォーカス撮影時に同時に得た焦点検出ユニット１２での焦点はずれ量とを比較し、合焦判定ユニット１６が最も合焦に近いと判定したＭ回目の画像時に、焦点検出ユニット１２の検知した焦点はずれ量から新たな合焦位置補正値を演算回路１４にて算出する（ステップ５０９）。

そして、演算回路１４に算出された合焦位置補正値を、レンズ側から呼び出した製造誤差補正値の更新値として、レンズの識別情報と共に記憶回路１５に記憶させる（ステップ５１０）。以上でキャリブレーションが終了する。

上述したような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、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たり、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が、より高精度なキャリブレーションを行う上で望ましい。

又、本実施の形態では、ディフォーカス撮影画像を複数枚メモリにストアするようにしたが、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判定値を用いても良い。カメラ本体８に機械的なシャッターが備えられていたり、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判定方式が行えない場合には、複数枚の画像を本来の画像記録用媒体に撮影し、ユーザーが合焦位置を判断するような方法を採っても良い。

尚、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、前記式（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共に記憶する。

又、一度キャリブレーション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、より精度の高い合焦補正情報を得ることができる。

更に、本実施の形態のキャリブレーション動作では、レンズの開放Ｆ値に基づいてディフォーカスピッチを算出するので、必要な精度に対するキャリブレーション撮影枚数が最小限で済み、合焦状態を判定するためのメモリ容量も少なくて済む。

静的な被写体に対し、キャリブレーションを行うならば、ディフォーカス精度を時間を掛けて高精度に行う方法もある。即ち、フォーカスレンズの駆動開始位置を再現性の高い状態、例えば無限遠方位置、又は電気端ストッパー位置とし、常にレンズの駆動開始をこの位置から駆動制御するやり方である。

図６にカメラ本体８内の記憶回路１５の構成を示す。

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等が挙げられる。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、レンズ固有の製造誤差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、或る焦点距離、或る物体距離で少なくとも１回のキャリブレーションを行い、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。或る焦点距離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）Δｄｅｆ１１
で近似計算できる。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方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）２ Δｄｅｆ１２
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良い。

又、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毎に行い、レンズ機種を識別する識別情報毎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。

次に、上記キャリブレーションモードで算出記憶された合焦位置補正値を用いて、実際に撮影を行う場合のカメラの動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。

ここでは、合焦位置補正値は、上記補正値Ｃと共にカメラ本体８内の記憶回路１５に記憶されているものとする。

カメラ本体８のシャッターボタンが第１ストローク操作されて半押し状態になると（ステップ７０１）、カメラ制御回路１３は、焦点検出ユニット１２により位相差検出方式での焦点検出を行わせる（ステップ７０２）。

次に、カメラ制御回路１３は、焦点検出ユニット１２による焦点検出結果（焦点外れ量）に基づいて算出した焦点調節レンズの合焦駆動量とフォーカス位置検出器４により検出された現在の焦点調節レンズの位置情報とから、焦点調節レンズの合焦目標位置となる合焦位置情報（合焦制御情報）を作成し、更にこの合焦位置情報に対し、キャリブレーションモードで作成した合焦位置補正値を用いて補正を行う（ステップ７０３）。

次に、カメラ制御回路１３は、補正された合焦位置情報に基づいてレンズ制御回路５に駆動指令を通信し、フォーカス駆動ユニット３を通じて焦点調節レンズを、補正された合焦位置情報に対応する位置がフォーカス位置検出器４により検出されるまで駆動し、合焦動作を完了する（ステップ７０４）。

その後、シャッターボタンが第２ストローク操作されて全押し状態となることにより（ステップ７０５）、撮影を行う（ステップ７０６）。

以上のように、本実施形態では、キャリブレーションモードにおいて、位相差検出方式で焦点検出を行う焦点検出ユニット１２とコントラスト検出方式により合焦判定を行う合焦判定ユニット１６のそれぞれから得られる合焦位置の差分（補正情報）を記憶し、この記憶した補正情報によって撮影時に焦点検出ユニット１２を用いて得られる合焦制御情報を補正するようにしているので、位相差検出方式による高速性を維持しつつ、高精度での合焦制御が可能となる。

＜実施の形態２＞
図８に本発明の実施の形態２におけるキャリブレーションの動作を示す。

本実施の形態では、撮影レンズ１を新たにカメラ本体８に装着したとき又は交換したときに、カメラ本体８に設けられたキャリブレーションスイッチ（図示せず）を撮影者がオンすることによって、カメラ制御回路１３がキャリブレーションモードに入り、以下のフローを実行する。

キャリブレーションモードに入った後、自動的若しくは撮影者のシャッタースイッチのオンによってキャリブレーション動作がスタートする（ステップ８０１）。

先ず、レンズの個体識別情報とレンズの製造誤差補正値をカメラ側に呼び出す（ステップ８０２）。本実施の形態では、各レンズが使用する一部の補正情報を呼び出し、カメラ側に保持する。この補正情報はレンズの固体毎に異なる値を持ち、レンズが個体識別情報を持つことによって、各レンズ毎に適した補正情報を呼び出すことができる。

更に、ディフォーカス撮影で絞りを開放とし（ステップ８０３）、ディフォーカスピッチを算出する（ステップ８０４）。本実施の形態では、像面上のディフォーカスピッチは開放Ｆ値に最小錯乱円径の１／２を乗じた値とした。

次に、カメラ制御回路１３は、レンズ制御回路５に信号を送り、フォーカス駆動ユニット３を通じて焦点調節レンズをレンズの開放Ｆ値の基づいて算出された所定量だけ移動させる（ステップ８０５）。次に、撮像素子１１からの画像信号からコントラスト検出を行い、合焦判定ユニット１６にて合焦判定値を演算する（ステップ８０６）。そして、ステップ８０７が所定回数Ｎに達するまで、ステップ８０５での焦点調節レンズの微小移動（ウォブリング）とステップ８０６でのコントラスト検出とを繰り返し行わせる。

合焦判定ユニット１６は、Ｎ個の合焦判定値のうち最もコントラストの高い画像信号が得られた焦点調節レンズの位置を合焦位置と判定し、カメラ制御回路１３に信号を送る（ステップ８０８）。カメラ制御回路１３は、そのときの焦点検出ユニット１６が求めた焦点外れ量との比較により、新たな補正値を算出する（ステップ８０９）。

この場合、前回又は前々回の合焦判定値が明らかに合焦状態から遠ざかるようであれば、ディフォーカス撮影を途中で打ち切っても良い。このようにしてＮ回未満で更新されたレンズ補正値を演算回路１４にて求め、続いて、カメラ制御回路１３は、合焦判定ユニット１６により合焦判定されたときのレンズの識別情報と共に記憶回路１５に記憶させる（ステップ８１０）。以上でキャリブレーションが終了する。

ここで、ステップ８０６とステップ８０７との間にタイムラグがあると、被写体の移動等によって誤差が生じることも考えられるため、ステップ８０６とステップ８０７は同時に行われることがより望ましい。

又、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、特定ののチャートを用意し、カメラを三脚等で固定した状態でキャリブレーションを行う方法が望ましい。

又、本実施の形態では、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手法でリアルタイムに合焦判定値を演算算出することで、合焦判定用の画像メモリを省略割愛した。しかし、これによりキャリブレーションに時間を要する欠点がある。

尚、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共に記憶する。

更に、一度キャリブレーションを行った位置からキャリブレーションを行い、その中から最もコントラストが高いデータを順次記憶回路に記憶させる。これを数回繰り返すことで、より高精度な合焦補正情報を得ることができる。

上記キャリブレーションで作成した合焦位置補正値を用いての実際の撮影動作は、前記実施の形態１にて説明したのと同様である。

本発明の実施の形態であるカメラシステムの構成を示す図である。 カメラシステムを構成する焦点検出ユニットの主要部分の構成を示す図である。 図２に示した絞りの平面図である。 図２に示した光電変換素子の平面図である。 カメラシステムにおける合焦位置キャリブレーション動作を示すフローチャートである。 カメラシステムにおける記憶回路の構成図である。 合焦位置キャリブレーションにより算出した補正値を用いて撮影を行う際のカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２であるカメラシステムにおける合焦位置キャリブレーション動作のフローチャートである。

符号の説明

１ 撮影レンズ
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−
１０ サブミラー
１１ 撮像素子
１２ 焦点検出ユニット
１３，１３’ 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 合焦判定用画像の一次記憶メモリ
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

Claims (4)

1. 合焦制御が可能な撮影レンズの着脱交換が可能であり、前記撮影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を有する撮像装置であって、
   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焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記撮影レンズに記憶されている焦点検出に関わる固体の補正値を用いて焦点位置を演算する補正演算手段と、キャリブレーションモード設定手段を有し、該キャリブレーションモードが選択された場合に、前記撮影レンズの開放Ｆ値に基づいて複数枚のディフォーカス撮影を行い、前記焦点検出に関わる固体の補正値を新たに更新して記憶する記憶変更手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記キャリブレーションモードが選択された時は、前記撮影レンズのＦ値を開放とし、ディフォーカス撮影を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮像装置は、前記撮影レンズの開放Ｆ値に一定値を乗じて撮像面上のディフォ−カスピッチを演算して決定することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記撮影レンズには、フォーカス敏感度に関する情報が記憶されており、該情報を用いて前記撮影レンズのディフォーカス駆動量を制御することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

Images