JP2007003932A - 焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点検出時間が短い位相差検出方式を用いて高精度な焦点調節を短時間で行うことができるようにする。
【解決手段】 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段によって得られた焦点調節結果と、前記第１の焦点調節手段とは異なる第２の焦点調節手段によって得られた焦点調節結果との差を記憶部に記憶しておき、前記位相差検出方式を用いて撮影する際に、前記記憶部に記憶しておいた焦点調節結果の差を補正情報として用いるようにすることにより、焦点調節を高速で行うことが可能な位相差方式を用いて高精度な焦点調節を行うことができるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法に関し、例えば焦点を検出するために用いて好適な技術に関する。

従来、デジタルスチルカメラなどの撮影機器の焦点検出方法としては、コントラスト検出方式の焦点検出と、位相差方式の焦点検出とが用いられている。コントラスト検出方式の焦点調節は、撮像光学系によって形成された物体像の鮮鋭度を撮像素子の出力を所定の関数で評価することによって求める方式である。しかしながら、コントラスト検出方式は撮像光学系のフォーカシングレンズの位置を僅かに移動させながら関数値の極値を求めていくために、合焦するまでの焦点調節にかなりの時間を要するという問題がある。

そこで、１眼レフタイプのデジタルカメラでは、合焦するまでの時間の短い位相差方式の焦点検出を用いることが最近では主流となっている。位相差方式の焦点検出は、１対の再結像光学系によって得られる１対の光学像の相対位置関係(位相差)から、撮影光学系の焦点状態を検出するもので、１回の焦点検出動作でデフォーカス量と方向を知ることが可能である。

したがって、そのデフォーカス量に基づいて対物レンズのフォーカシングレンズを駆動すれば、合焦点状態に達するまでにほとんどの場合１回のレンズ駆動で済み、極めて高速なピント調節が可能となる。しかしながら、位相差方式は実画像を用いて検出を行うコントラスト方式に比べ、実際の撮影系とは異なる光学系を通した光と、実際の撮像素子とは異なる検出素子とを用いているので、検出精度が劣るという欠点を有している。

そこで例えば、特許文献１に開示されている自動焦点調節装置のように、位相差方式とコントラスト方式との両方の焦点検出を備えたカメラがいくつか提案されている。すなわち、位相差方式で検出した検出値に基づいて合焦点近傍までフォーカシングレンズを駆動した後にコントラスト方式で合焦点状態を精度良く検出するという方法である。この方法によれば、コントラスト方式で必要な撮像光学系のフォーカシングレンズの位置を僅かに移動させながら関数値の極値を求めていく動作が少なくて済むので、コントラスト方式の精度を得ながら時間の短縮も可能にしている。

また、位相差方式とコントラスト方式とを組み合わせた例として特許文献２に開示されている電子カメラの調整方法がある。この発明は、位相差方式の焦点検出装置の生産工程での調整をコントラスト方式の高精度な検出特性を活かして行う方法である。この方法により、調整工程の自動化により調整工程が短縮化されている。

近年では、デジタル１眼レフカメラは、大口径で明るいレンズが自由に交換できるところに大きな魅力がある。しかし、大口径であるということはレンズの重量が大きいので、フォーカシングレンズの駆動には大きなエネルギーと長い時間がかかることになる。そのため、デジタル１眼レフカメラでは位相差方式の焦点検出が主流として用いられてきた。

特開２００１−３５００８３号公報 特開２００１−２７２５９２号公報 特開平７−２１８８２１号公報

前述したとおり、銀塩カメラからデジタルカメラへ移行してきており、それに伴い撮影した画像の鑑賞方法も変化している。すなわち、従来のプリントした写真の鑑賞からパソコンのモニターでの鑑賞へ現在は比率が傾いてきている。このため、従来のプリント写真では、Ｌサイズや２Ｌサイズの写真が主流であったが、モニター上では自由に拡大やトリミングが可能であるために拡大した画像を鑑賞する機会が増えてきている。その結果として、ユーザのピントに関する要求が厳しいものとなってきており、デジタルカメラにおいてはより高精度なピント性能が求められるようになってきている。

しかしながら、前記特許文献２に開示されている技術は、コントラスト方式を生産工程に用いる技術であるので、出来上がったカメラにこの技術を用いても焦点検出精度を向上させるには特に大きな変化は得られない。

それに対して、特許文献１に開示されている技術は、コントラスト方式の高精度を達成しながら時間の短縮を図っているので、従来の位相差方式を単独で行う場合に比べると、合焦までの時間が長くなるという欠点を或る程度は改善されてはいる。しかし、焦点検出精度を良くしようとすると時間が長くなるという欠点は依然として残ってしまうという問題点があった。

本発明は前述の問題点にかんがみ、焦点検出時間が短い位相差検出方式を用いて高精度な焦点調節を短時間で行うことができるようにすることを目的としている。

本発明の焦点調節装置は、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、さらに、前記既定チャート被写体の所定部分の長さ成分を検出して、当該既定チャート被写体までの距離を判定する距離判定手段を有することを特徴とする。
本発明の焦点調節装置の他の特徴とするところは、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、さらに、前記既定チャート被写体の所定の直線部分の傾き成分を検出して、前記既定チャート被写体のローリング方向の回転を判定する回転判定手段を有することを特徴とする。
本発明の焦点調節装置のその他の特徴とするところは、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、さらに、前記既定チャート被写体の複数の所定部分のコントラスト値を検出して、前記既定のチャート被写体のピッチング及びヨーイング方向の回転を判定する回転判定手段を有することを特徴とする。

本発明の焦点調節装置の制御方法は、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、前記既定チャート被写体の所定部分の長さ成分を検出して、当該既定チャート被写体までの距離を判定する距離判定ステップを有することを特徴とする。
本発明の焦点調節装置の制御方法の他の特徴とするところは、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、前記既定チャート被写体の所定の直線部分の傾き成分を検出して、前記既定チャート被写体のローリング方向の回転を判定する回転判定ステップを有することを特徴とする。
本発明の焦点調節装置の制御方法のその他の特徴とするところは、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、前記既定チャート被写体の複数の所定部分のコントラスト値を検出して、前記既定のチャート被写体のピッチング及びヨーイング方向の回転を判定する回転判定ステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段によって得られた焦点調節結果と、前記第１の焦点調節手段とは異なる第２の焦点調節手段によって得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶しておき、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影する際に、前記記憶部に記憶しておいた補正情報を用いるようにしたので、極めて高速なピント調節が可能な位相差方式を用いて高精度な焦点調節を行うことができる。

また、本発明の他の特徴によれば、第１及び第２の焦点調節手段にて行った焦点調節の結果の信頼性を判定するようにしたので、第１の焦点調節手段を用いて撮影する際に、不慣れであったり専門知識が少なかったりする一般ユーザが焦点調節を行った場合でも、誤った結果を用いて焦点調節が行われてしまうのを防止して、焦点精度が悪くなってしまうといったミスの発生を無くして良好な補正を行うことができる。

また、本発明のその他の特徴によれば、予め決められた既定のチャートを用いて焦点調節を行うようにしたので、精度及び信頼性を更に高めた焦点調節を実現することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１から図５を参照しながら説明する。図１は本実施の形態におけるデジタルカメラのブロック構成の一例を示す図である。
図１に示すように本実施の形態のカメラ２００は、撮影レンズユニット１００が不図示のマウント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、電気的接点群１０７を有している。電気的接点群１０７はカメラ２００と撮影レンズユニット１００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うとともに、各種電圧の電流供給する機能と、さらに撮影レンズユニット１００が接続されるとシステムコントローラ２２３へ信号を送信する機能とを備えている。これによりデジタルカメラ２００と撮影レンズユニット１００の間で通信を行い撮影レンズユニット１００内の撮影レンズ１０１・絞り１０２の駆動を行うことが可能となる。また、接点群１０７は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。

なお、本実施の形態では便宜上１枚の撮影レンズで示しているが、実際はさらに多数のレンズから構成されていることは周知の通りである。また、電気的接点群１０７とシステムコントローラ２２３とから、レンズ検出手段を構成している。

図示されない被写体像からの撮影光束が、撮影レンズ１０１及び絞り１０２を介して、図示する回動可能なクイックリターンミラー２０２に導かれる。クイックリターンミラー２０２の中央部はハーフミラーになっており、前記クイックリターンミラー２０２がダウンした際に一部の光束が透過する（図１はクイックリターンミラー２０２のダウン状態を示している）。そして、この透過した光束は、クイックリターンミラー２０２に設置されたサブミラー２０３で下方に向けて反射され、ＡＦセンサーユニット２０４に至る。

２０４は不図示である結像面近傍に配置されたフィールドレンズ、反射ミラー及び、２次結像レンズ、絞り、複数のＣＣＤから成るラインセンサー等から構成されている周知の位相差方式のＡＦセンサーユニットである。そして、システムコントローラ２２３から制御信号が送られることによって、焦点検出回路２０５は、ＡＦセンサーユニット２０４をコントロールして、周知の位相差検出方式により焦点検出を行っている。すなわち、ＡＦセンサーユニット２０４と焦点検出回路２０５とから第１の焦点調節手段を構成している。

一方、クイックリターンミラー２０２で上方に向けて反射された撮影光束は、ペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０６を介して撮影者の目に至る公知の光学ファインダーを構成している。

また、図２にはクイックリターンミラー２０２がアップしてフォーカルプレーンシャッター２０８が開放された状態を示しており、この状態では前記撮影レンズ１０１からの光束は、機械シャッターであるフォーカルプレーンシャッター２０８、フィルタ２０９を介して撮像手段である撮像素子としてのＣＭＯＳ等に代表されるイメージセンサー２１０に至る。

前記フィルタ２０９は２つの機能を有しているもので、１つは赤外線をカットし可視光線のみをイメージセンサー２１０へ導く機能であり、もう１つは光学ローパスフィルタとしての機能である。また、フォーカルプレーンシャッター２０８は、先幕及び後幕を有しており、撮影レンズ１０１からの光束が透過、遮断するのを制御する。なお、クイックリターンミラー２０２のアップ時には、サブミラー２０３は撮影光束をけらないようにクイックリターンミラー２０２の背面に折り畳まれるように構成されている。

また、本実施の形態のデジタルカメラ２００は、前記デジタルカメラ全体の制御手段となり、制御を司るＣＰＵにより構成されるシステムコントローラ２２３（以下ＣＰＵ２２３と称することもある）を備え、後述する各部の動作を適宜制御する。また、前記システムコントローラ２２３は後述する焦点調節結果の信頼性を判定する機能を有し、焦点調節値判定手段としても機能する。

前記システムコントローラ２２３は、前記撮影レンズ１０１を構成する光学系の１部であるフォーカシングレンズを光軸方向に移動してピント合わせを行うためのレンズ駆動機構１０３を制御するレンズ制御回路１０４と、前記絞り１０２を駆動するための絞り駆動機構１０５を制御する絞り制御回路１０６と、クイックリターンミラー２０２のアップダウンの駆動及びフォーカルプレーンシャッター２０８のシャッターチャージを制御するシャッターチャージミラー駆動機構２１１と、フォーカルプレーンシャッター２０８の先幕、後幕の走行を制御するためのシャッター制御回路２１２と、前記接眼レンズ２０６の近傍に配設された不図示の測光センサーに接続された自動露出装置である測光回路２０７と、前記デジタルカメラ２００を制御する上で調整が必要なパラメータやデジタルカメラの個体識別が可能なカメラＩＤ情報や基準レンズで調整されたＡＦ補正データや自動露出補正値などが記憶されている記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２２２等が接続されている。前記ＥＥＰＲＯＭ２２２は後述の第１及び第２の焦点調節手段から得られた焦点調節結果の差を記憶する差分記憶手段としても作用している。

レンズ制御回路１０４にはレンズ固有の情報、例えば焦点距離、開放絞り、レンズ個々に割り振られるレンズＩＤ、個々のレンズ固有のレンズ固体ＩＤという情報とシステムコントローラ２２３から受け取った情報を記憶するレンズ記憶装置も有している。

前記測光回路２０７に接続される測光センサーは、被写体の輝度を測定するためのセンサーであり、その出力は測光回路２０７を経てシステムコントローラ２２３へ供給される。また、前記システムコントローラ２２３は、前記レンズ駆動機構１０３を制御することにより、被写体像をイメージセンサー２１０上に結像する。また、システムコントローラ２２３は、設定されたＡｖ値に基づいて、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、更に、設定されたＴｖ値に基づいて、前記シャッター制御回路２１２へ制御信号を出力する。

前記フォーカルプレーンシャッター２０８の先幕、後幕は、駆動源がバネにより構成されており、シャッター走行後次の動作のためにバネチャージを要する。シャッターチャージミラー駆動機構２１１は、このバネチャージを制御するようになっている。また、シャッターチャージミラー駆動機構２１１によりクリックリターンミラー２０２のアップダウンが行われる。

また、前記システムコントローラ２２３には、画像データコントローラ２２０が接続されている。この画像データコントローラ２２０は、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）により構成され、イメージセンサー２１０の制御、前記イメージセンサー２１０から入力された画像データの補正や加工などをシステムコントローラ２２３の指令に基づいて実行するものである。前記画像データコントローラ２２０から得られた画像データからコントラスト値を算出してその極値から焦点検出を行うもので、イメージセンサー２１０とともに第２の焦点調節手段を構成している。

前記画像データコントローラ２２０には、イメージセンサー２１０を駆動する際に必要なパルス信号を出力するタイミングパルス発生回路２１７と、イメージセンサー２１０と共にタイミングパルス発生回路２１７で発生されたタイミングパルスを受けて、前記イメージセンサー２１０から出力される被写体像に対応したアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ２１６と、得られた画像データ（デジタルデータ）を一時的に記憶しておくＤＲＡＭ２２１と、Ｄ／Ａコンバータ２１５及び画像圧縮回路２１９とが接続されている。なお、画像データコントローラ２２０と画像圧縮回路２１９と画像データ記録メディア（記録媒体）２１８とから記録手段を構成している。

前記ＤＲＡＭ２２１は、加工や所定のフォーマットへのデータ変換が行われる前の画像データを一時的に記憶するために使用される。また、前記Ｄ／Ａコンバータ２１５には、エンコーダ回路２１４を介してＬＣＤモニター装置２１３が接続される。更に、画像圧縮回路２１９には、記録手段である画像データ記録メディア２１８が接続される。

前記ＬＣＤモニター装置２１３は、イメージセンサー２１０で撮像された画像データを表示するための回路であり、一般にはカラーの液晶表示素子により構成される。画像データコントローラ２２０は、ＤＲＡＭ２２１上の画像データを、Ｄ／Ａコンバータ２１５によりアナログ信号に変換してエンコーダ回路２１４へ出力する。エンコーダ回路２１４はこのＤ／Ａコンバータ２１５の出力を、前記ＬＣＤモニター装置２１３を駆動する際に必要な映像信号（例えばＮＴＳＣ信号）に変換する。

前記画像圧縮回路２１９は、ＤＲＡＭ２２１に記憶された画像データの圧縮や変換（例えばＪＰＥＧ）を行うための回路である。変換された画像データは、画像データ記録メディア２１８へ格納される。この記録媒体としては、ハードディスク、フラッシュメモリー、フロッピー（登録商標）ディスク等が使用される。

さらにシステムコントローラ２２３には、前記電子カメラの動作モードの情報や露出情報（シャッター秒時、絞り値等）の表示を行うための動作表示回路２２５と、測光・測距などの撮影準備動作を開始させるための第１のレリーズＳＷ２３１、撮像動作を開始させるための第２のレリーズＳＷ２３０と、ユーザが所望の動作を前記電子カメラに実行させるべくモードを設定するモード設定ＳＷ２２９と、各種選択パラメータの中から所望のものを選択するための選択ＳＷ２２８と、選択されたパラメータを決定するための決定ＳＷ２２７と、回転動作によりパラメータをアップダウンさせて表示する電子ダイヤルＳＷ２２６が接続されている。

以上のように構成されたデジタルカメラにて、図３の基本フローチャートを用いて詳細に説明する。図３は、本発明における第１の実施の形態のピントキャリブレーション動作手順を示すフローチャートである。

通常、カメラ及び交換レンズはそれぞれ製造工程において規格内の精度で製造されており、それによりカメラ及び交換レンズの精度が保証されている。しかしながら、それぞれの固体は規格の範囲内でバラツキをもって製造されているのも事実である。また、落下や種々何らかの事情により規格の範囲を外れている可能性もある。そこで、本実施の形態では、カメラユーザが以下の作業を行うことにより、ユーザの持つカメラ２００と撮影レンズユニット１００との組み合わせでピント精度が最適となるピントキャリブレーションを行うことが可能となっている。

カメラユーザがモード設定ＳＷ２２９を操作してカメラ２００がピントキャリブレーションモードに設定され、カメラ２００はキャリブレーションを行う測距点を選択する（ステップＳ１００）。次に、カメラ２００は被写体となる既定のチャートのセッティング指示を行う（ステップＳ１０１）。

一般的にカメラの焦点検出系の調整は、既定の被写体を既定の距離において既定の被写体輝度で行われている。これは焦点検出系がもっとも精度の良い測定ができる環境下で調整することで、高精度な調整を行うためである。距離は通常５０ｆ（焦点距離の５０倍）に設定されている。これは、最も使用頻度の高い倍率として撮影レンズはこの距離を基本に光学設計を行っており、光学性能が最も良い距離とされている。

被写体である既定チャート３００を図４に示す。チャート本体を形成する反射率の低い黒い長方形３００ａの中に反射率の高い白い縦線（３０１ａ・３０１ｂ）が２本配置されている。図４に示す既定チャート３００は、位相差方式の焦点検出系では一般的に用いられる２本線チャートで、工程内での調整や測定精度テストの被写体として使用されている。また、本実施の形態では２本の線以外にも縦横等間隔に反射率の高い４個の丸形状（３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃ・３０２ｄ）が配置されたチャートとなっている。

図４に示す既定チャート３００の２本の縦線（３０１ａ・３０１ｂ）は位相差方式の焦点検出の被写体として用いられ、横方向の相関関係から測距を行うＡＦ系（横方向に並んだラインセンサーで構成される）がもっとも高精度に測定できる被写体である。

ＡＦセンサーが縦方向の相関関係から測距が行われる構成の場合は、図４の既定チャート３００を横方向に配置して行えばよい。焦点検出の調整にはこのような被写体（既定チャート３００）は、ピント精度を左右する大変重要な要素で、距離だけでなく既定チャート３００の傾きなども正確に設定する必要がある。

したがって、ここでのチャート設定指示の処理（ステップＳ１０１）は、カメラ２００が撮影レンズユニット１００の情報から現在の焦点距離情報を取得し、既定チャート３００を設定すべき距離と縦横の配置方向を指示することを言う。指示のしかたは音声や背面のＬＣＤモニター表示での文字指示などが考えられる。

図５はユーザがカメラ２００のガイダンスに従って既定チャート３００の設定を行った模式図である。
図５において、撮影レンズユニット１００を取り付けたカメラ２００は三脚３１０に取り付けられている。既定チャート３００は例えば壁などに取り付け、カメラ２００との距離を撮影レンズユニット１００の焦点距離の５０倍（５０ｆ）の距離に設定する。例えば、焦点距離が２００ｍｍの交換レンズ１００であれば、カメラ２００と既定チャート３００の距離は２００ｍｍｘ５０＝１００００ｍｍ、すなわち１０ｍとなる。比較的短い距離であればユーザも手持ちのメジャーなどを用いて設定しやすいが長い距離になると困難で間違いも生じやすい。

また、第６図に示すように紙面方向にＡ度回転方向の誤差を生じたり（ローリング方向回転）、第７図に示すようにＢ度の縦方向回転（ピッチング方向）誤差やその横方向回転（ヨーイング方向）の回転誤差も生じたりする可能性がある。このような回転方向誤差は、カメラ２００との相対関係であり既定チャート３００が正しく設定されていても三脚上のカメラ２００が傾いていれば結果として設定ミスになってしまい、ユーザが判定するのは困難である。

図３のフローチャートの説明に戻ると、次に、位相差方式の焦点検出を用いて被写体距離を測定して、所謂焦点調節動作を行う。すなわち、ＡＦセンサー２０４と焦点検出回路２０５にて被写体像の相関演算を行ってプレディクション値とその方向を求め（ステップＳ１０２）、前記演算値に基づいてレンズ制御回路１０４とレンズ駆動機構１０３にてフォーカシングレンズを駆動制御する（ステップＳ１０３）。

以上の焦点調節動作が終了すると、再度位相差方式の焦点検出を用いて被写体距離を測定し（ステップＳ１０４）、測定値が基準より大きい場合は再度焦点調節動作を行い合焦点状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。この判断の結果、合焦点状態と判断できなければ、ステップＳ１０３の処理へ戻り、再び焦点調節動作を行う。ステップＳ１０５の判断の結果、合焦点状態と判断できるのであれば、その測定値を記憶する（ステップＳ１０６）。

次に、カメラ２００はシャッターチャージミラー駆動機構２１１にてクイックリターンミラー２０２及びサブミラー２０３をアップ状態にし（ステップＳ１０７）、シャッター駆動制御機構にてフォーカスプレーンシャッター２０８を開放状態にする（ステップＳ１０８）。

その後、前述したイメージセンサー２１０の画像信号から選択された測距点近傍の画像データからコントラスト値を算出し、レンズ制御回路１０４とレンズ駆動機構１０３にてフォーカシングレンズを微小駆動しながら前記コントラスト値の極値を求める、いわゆる山登り方式のコントラスト方式焦点検出を行う（ステップＳ１０９）。

次に、ステップＳ１１０で焦点検出結果の信頼性判定を行う。前記信頼性判定は、前述した第１の焦点調節手段または第２の焦点調節手段で得られた結果を元にシステムコントローラ２２３にて行われる。

信頼性判定の方法は、例えば特許文献３には位相差方式の２像の相関関係の演算から得られたデフォーカス量の信頼性を判定する方法が開示されているように、位相差方式・コントラスト方式ともに従来数々の手法が提案されている。本実施の形態では、既定チャート３００が正しくセッティングしているか否かの判定を以下の方法で判定する。

像の倍率βは撮影レンズの焦点距離ｆ、被写体距離Ｒ、フォーカスレンズ繰り出し量（焦点調節値）ｘの関数Ｆとして、β＝Ｆ（ｆ、Ｒ、ｘ）にて定義される。したがって、被写体距離（５０ｆ）と被写体の大きさ（図４に示す縦線（３０１ａ・３０１ｂ）の長さＬ）が予め判っていれば、撮像面上の被写体上での大きさとを求めることができる。

コントラスト方式の焦点検出（ステップＳ１０９）で求めた合焦点状態の画像を用いて、図４における２本の縦線（３０１ａ・３０１ｂ）の長さＬを計測して前記関数から求めた計算上の被写体像との比較を行えば既定の距離（５０ｆ）に被写体（既定チャート３００）が配置されているかが容易に判定される。

次に２本の縦線（３０１ａ・３０１ｂ）のエッジ部分を抽出してその鉛直度合い（横線の場合は水平度合い）から既定チャート３００の面内回転方向（ローリング方向）の傾きを判定する。例えば、コントラスト値から前記エッジを検出し、イメージセンサー２１０上での前記エッジ分布の横方向の分布幅が規定値以上であれば傾きが大きいと判定する等の方法にて、図６の傾きＡの可否を容易に判定することができる。

更に、前記コントラスト方式焦点検出（ステップＳ１０９）の際には縦横等間隔に反射率の高い４個の丸形状（３０２ａ・３０２ｂ・３０２ｃ・３０２ｄ）に着目したそれぞれの丸形状を用いてのコントラスト方式による焦点検出を行い、それぞれのコントラスト極値から求まる合焦点位置の差から、既定チャート３００のローリング方向とピッチング方向の傾きを判定する。例えば、図４の丸形状３０２ａと３０２ｄに着目し、それぞれのコントラスト極値の差と撮影レンズ１０１の情報から丸形状３０２ａと３０２ｄとの距離の差を求め、図７に示す傾きＢを容易に求めることが可能である。

図３のフローチャートの説明に戻ると、ステップＳ１１０で焦点検出結果の信頼性判定を行い、次のステップＳ１１１にて、判定結果はＹＥＳかＮＯかを判断する。この判断の結果、判定結果がＮＯの場合には判定結果からＮＯである部分の修正を促す指示を行う（ステップＳ１１２）。前記指示に従って既定チャート３００の設定を修正した後は、再びステップＳ１０２へ戻る。既定チャート３００が所定の合焦点状態になるまで繰り返す。

また、ステップＳ１１１の判断の結果、判定結果がＹＥＳであれば、既定チャート３００における焦点設定が正確に成されたと判断できるので、位相差方式にて得られた測定結果とコントラスト方式にて得られた測定結果はピントキャリブレーションに用いてよい信頼度の高いデータを考えてよい。

そこで、次に両者の差分を位相差方式の焦点検出の補正値としてＥＥＰＲＯＭ２２２に記憶する（ステップＳ１１３）。前記補正値は撮影レンズユニット１００の固有のレンズ固体ＩＤ情報と関連付けられた補正データとして撮影レンズ毎の固有情報として記憶される。つまり、交換レンズは多数あり、前述の補正データは前記カメラ２００と前記撮影レンズユニット１００との組み合わせにおいて最適なピントを生み出すための補正データで、別の交換レンズではまた異なる補正データが必要となる。

以上で、１測距点のキャリブレーションが終了し、その後更に別の測距点のキャリブレーションを行うために続行するか否かを判断する（ステップＳ１１４）。この判断の結果、続行するならば、ステップＳ１００へもどり、測距点選択から前述の動作を行う。ステップＳ１１４の判断の結果、続行しないならばそのまま終了する。また、前記交換レンズがズームレンズの場合には、テレ・ミドル・ワイドの３ズームポジションを行うのが好ましく、それ以外のズームポジションは公知の補完技術で補正データを補完すればよい。

以上でピントキャリブレーション操作は終了で、以後の撮影には今回の補正データを加味した位相差方式の焦点検出が行われることとなる。図８は、本実施の形態における撮影シーケンスの一例を示すフローチャートである。

処理が開始されると、ステップＳ２０１でカメラ２００は第１のレリーズＳＷ２３１がＯＮされたか否かを判別する。ＯＮされていると判別したときにはステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、システムコントローラ２２３がＡＦセンサーユニット２０４、焦点検出回路２０５に動作をさせて、測距を行う。次にステップＳ２０３へ進み、測距できたか否かを判別する。測距した対象物が低コントラストの場合や暗い場合には測距できないことがある。この判別の結果、測距できなかった場合は、ステップＳ２０４へ移行し、警告を行う。

一方、ステップＳ２０３の判断の結果、測距出来た場合は、ステップ２０５へ進み、レンズＩＤ情報をシステムコントローラ２２３が受け取る。次に、ステップＳ２０６でカメラ２００に取り付けられている撮影レンズ１０１（レンズＩＤで判別）のピント補正量（前述のキャリブレーションデータ）がＥＥＰＲＯＭ２２２に記憶されているか否かを判別する。この判別の結果、記憶されていないと判別されたならば、ピント補正量を焦点検出結果に加算せずにステップＳ２０８の処理へジャンプする。

ステップＳ２０６の判別の結果、記憶されていると判別されたならば、ステップＳ２０７へ進み、測距結果にピント補正量（前述のキャリブレーションデータ）を加算する。ピント補正量（前述のキャリブレーションデータ）を既に持っていたならば、レンズ駆動量は、レンズ駆動量＝測距結果＋製造時のＡＦ補正値（調整データ）＋ピント補正量（前述のキャリブレーションデータ）となる。

ステップＳ２０８では、測距結果に基づき、システムコントローラ２２３よりレンズ制御回路１０４にレンズ駆動量を送信し、レンズ制御回路１０４は送信されたレンズ駆動量に基づきレンズ駆動機構１０３を制御し、レンズ駆動機構１０３は撮影レンズ１０１を合焦位置へと駆動する。

次に、ステップＳ２０９では、撮影レンズ１０１を通りクイックリターンミラー２０２で反射され、ペンタプリズム２０１を通過した光束を測光回路２０７で測光する。ステップＳ２１０ではシステムコントローラ２２３が測光回路２０７の出力に応じて絞り値を設定し、撮像時の露出量を決定する。

本実施の形態では、測距を行った後に測光を行っているが、前述したように、測距した対象物が低コントラストの場合や暗い場合には測距できないことがあるので、測光を行った後に測距を行ってもよい。すなわち、ステップＳ２０９とステップＳ２１０の処理をステップＳ２０２の処理の前に行ってもよい。

次に、ステップＳ２１１では、第２のレリーズＳＷ２３０がＯＮされたか否かを判別する。ＯＮされていると判別されたならば、ステップＳ２１２へ進み、システムコントローラ２２３によりシャッターチャージミラー駆動機構２１１を制御してミラーアップを行う。

次に、ステップＳ２１３では、ステップＳ２１０で設定された絞り値情報をシステムコントローラ２２３が絞り制御回路１０６へ送信し、絞り駆動機構１０５を駆動して、設定された絞り値まで絞り込みを行いステップＳ２１４へ移行する。

ステップＳ２１４では、システムコントローラ２２３がフォーカルプレーンシャッター２０８を開くよう各部を制御する。次に、ステップＳ２１５では、画像データコントローラ２２０（ＤＳＰ）に対してイメージセンサー２１０による積分動作を指示する。次に、ステップＳ２１６では積分動作が終了するまでの所定時間の間、待機する。そして積分動作が終わると、ステップＳ２１７へ移行し、フォーカルプレーンシャッター２０８を閉じる。

次に、ステップＳ２１８において、システムコントローラ２２３は、次回の動作に備えてフォーカルプレーンシャッター２０８のチャージ動作及びミラーダウン駆動を行う。次に、ステップＳ２１９に進み、絞りを開放へと駆動する。ステップＳ２２０では画像データコントローラ２２０に対してイメージセンサー２１０から画像データを取り込むように指示する。次に、ステップＳ２２１では、読み出した画像圧縮回路２１９を通し、画像データと補正量識別マークを関連付けて画像データ記録メディア２１８へ記録し、処理を終了する。

前述した実施の形態においては、前記第２の焦点調節手段として被写体像のコントラスト検出を用いた焦点調節方式を説明したが、前記第２の焦点調節手段はマニュアルフォーカスによる焦点調節であってもよい。

（本発明に係る他の実施の形態）
前述した本発明の実施の形態における焦点調節装置を構成する各手段、並びに焦点調節装置の制御方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施の形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

なお、本発明は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施の形態では図３、８に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現される。

本発明の第１の実施の形態で用いられるデジタルカメラのブロック構成例を示す図（ミラーダウン状態の図）である。 本発明の第１の実施の形態で用いられるデジタルカメラのブロック構成例を示す図（ミラーアップ状態の図）である。 本発明の第１の実施の形態における基本キャリブレーションの処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態で用いられる既定チャートの一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における既定チャートの設定を行っている模式図である。 本発明の第１の実施の形態におけるローリング方向の傾きを示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるピッチング方向の傾きを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における撮影動作手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２００ カメラ
１００ 撮影レンズユニット
１０１ 撮影レンズ
１０２ 絞り
１０３ レンズ駆動機構
１０４ レンズ制御回路
１０５ 絞り駆動機構
１０６ 絞り制御回路
１０７ 電気的接点群
２０１ ペンタプリズム
２０２ クイックリターンミラー
２０３ サブミラー
２０４ ＡＦセンサー
２０５ 焦点検出回路
２０６ 接眼レンズ
２０７ 測光回路
２０８ フォーカルプレーンシャッター
２０９ フィルタ
２１０ イメージセンサー
２１１ シャッターチャージミラー駆動機構
２１２ シャッター制御回路
２１３ ＬＣＤモニター装置
２１４ エンコーダ回路
２１５ Ｄ／Ａコンバータ
２１６ Ａ／Ｄコンバータ
２１７ タイミングパルス発生回路
２１８ 画像データ記録メディア
２１９ 画像圧縮回路
２２０ 画像データコントローラ
２２１ ＤＲＡＭ
２２２ ＥＥＰＲＯＭ
２２３ システムコントローラ
２２５ 表示回路
２２６ 電子ダイヤルＳＷ
２２７ 決定ＳＷ
２２８ 選択スイッチ
２２９ モード設定ＳＷ
２３０ 第２のレリーズＳＷ
２３１ 第１のレリーズＳＷ
３００ 既定チャート

Claims (10)

1. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、
   前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、
   既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、
   前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、
   さらに、前記既定チャート被写体の所定部分の長さ成分を検出して、前記既定チャート被写体までの距離を判定する距離判定手段を有することを特徴とする焦点調節装置。
2. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、
   前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、
   既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、
   前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、
   さらに、前記既定チャート被写体の所定の直線部分の傾き成分を検出して、前記既定チャート被写体のローリング方向の回転を判定する回転判定手段を有することを特徴とする焦点調節装置。
3. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、
   前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、
   既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、
   前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有し、
   さらに、前記既定チャート被写体の複数の所定部分のコントラスト値を検出して、前記既定のチャート被写体のピッチング及びヨーイング方向の回転を判定する回転判定手段を有することを特徴とする焦点調節装置。
4. 前記第２の焦点調節手段は、被写体像のコントラスト検出結果を用いた焦点調節であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の焦点調節装置。
5. 前記第２の焦点調節手段は、使用者により行われるマニュアルフォーカス操作による焦点調節であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の焦点調節装置。
6. 前記補正情報は、撮影レンズの個別情報と関連された撮影レンズ毎の固有情報として前記記憶部に記憶されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の焦点調節装置。
7. 前記第１及び第２の焦点調節手段にて得られた焦点調節結果の信頼性を判定する焦点調節値判定手段を有し、
   前記記憶手段は、前記焦点調節値判定手段により所定以上の信頼性を有すると判定された補正情報を、撮影レンズ毎の固有情報として前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の焦点調節装置。
8. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、
   前記既定チャート被写体の所定部分の長さ成分を検出して、当該既定チャート被写体までの距離を判定する距離判定ステップを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
9. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、
   前記既定チャート被写体の所定の直線部分の傾き成分を検出して、前記既定チャート被写体のローリング方向の回転を判定する回転判定ステップを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
10. 位相差検出方式によって焦点を調節する第１の焦点調節手段と、前記第１の焦点調節手段とは異なる方式によって焦点を調節する第２の焦点調節手段と、既定チャート被写体に基づいて前記第１及び第２の焦点調節手段それぞれから得られた焦点調節結果に基づく補正情報を記憶部に記憶する記憶手段と、前記第１の焦点調節手段を用いて撮影をする際に、前記記憶部に記憶された補正情報を用いて焦点を調節する制御手段とを有する焦点調節装置の制御方法であって、
    前記既定チャート被写体の複数の所定部分のコントラスト値を検出して、前記既定のチャート被写体のピッチング及びヨーイング方向の回転を判定する回転判定ステップを有することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。

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