JP2008152150A - 撮像装置及びその制御方法及びプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】位相差検出方式の焦点検出の高速性を損なうことなく、コントラスト検出により位相差検出方式の焦点検出結果を精度よく補正できるようにする。
【解決手段】撮像素子と、撮影レンズの射出瞳を通過する光束を分割し、分割された光束により形成される被写体像の位相差を検出することにより撮影レンズの焦点検出を行う第１の焦点検出部と、撮像素子により逐次撮像された画像のコントラストの情報に基づいて撮影レンズの焦点検出を行う第２の焦点検出部と、第１の焦点検出部による焦点検出結果に基づいて撮影レンズを合焦位置に駆動する間に、撮像素子により逐次撮像された画像のコントラストの情報を記憶する記憶部と、第１の焦点検出部による焦点検出結果と、記憶部に記憶されている情報に基づいて第２の焦点検出部により検出された焦点検出結果とに基づいて、第１の焦点検出部の焦点検出結果を補正する補正部とを具備する
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置におけるオートフォーカス技術に関するものである。

従来、レンズ交換式の一眼レフ電子カメラの自動焦点調節装置としては、位相差検出方式のものが用いられている。この自動焦点調節装置は、カメラ本体に設けられたオートフォーカスのための自動焦点検出装置やレンズ内又はカメラ内のモータを用いて、撮影レンズの焦点合わせ動作を行っている。

また、その他に、撮像素子からの画像信号の高周波成分によりコントラスト検知を行うコントラスト検出方式の自動焦点検出装置もある。さらに、位相差検出方式の自動焦点検出装置に加えてコントラスト検出方式の自動焦点検出装置を併用するハイブリッド方式が提案されている。

位相差検出方式の自動焦点検出装置は、デフォーカス方向やデフォーカス量を１回の焦点検出動作で知ることができるので、自動焦点検出に要する時間が少なく、レンズ交換式の一眼レフ電子カメラとして重要なレリーズタイムラグが短いという利点がある。

コントラスト検出方式の自動焦点検出装置は、撮像素子自体の信号で焦点検出を行えるので、合焦精度が高いという利点がある。

ハイブリッド方式の自動焦点検出装置は、位相差検出方式により概略位置まで撮影レンズを駆動した後、微調整をコントラスト検出で行うため、比較的迅速かつ、高精度に焦点検出を行うことができるという利点がある（特許文献１参照）。

一方で、ハイブリッド方式は、微調整のためではあるがコントラスト検出を行うため、位相差検出方式ほどには高速ではない。

その問題を解決するため、撮影の妨げにならないタイミングで、位相差検出、コントラスト検出を共に行い、両者の結果の差から、以後の撮影では位相差検出結果の補正を行うという技術が提案されている（特許文献２参照）。

このように、焦点検出精度の高い検出方式、例えばコントラスト検出方式を用いて、高速な検出方式、例えば位相差検出方式の焦点検出結果を補正することにより、次のような効果が得られる。即ち、撮影の際の焦点検出動作の高速化を損なうことなく、位相差検出方式の焦点検出結果の誤差、例えば交換レンズを含めた製造誤差、環境変化、経時変化等を補正することができる。
特開平０５−６４０５６号公報 特開２００３−２７９８４３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の、コントラスト検出を用いて位相差検出による焦点検出結果の補正を行う技術では、以下のような問題点がある。

まず、補正動作を撮影動作以外に行う必要があるため、撮影者が適宜補正動作を行う必要があり、撮影動作を煩雑にしていた。また、補正を行う際の周囲の環境（温度、湿度、姿勢など）や前回の補正を行ってからの経過期間などが、補正の精度の悪化を招いていた。特に、高速な検出方式、例えば位相差検出による焦点検出結果の経時変化については、徐々に変化していくため、十分に補正を行うことができなかった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度の高い検出方式により、高速な検出方式、例えば位相差検出方式の焦点検出結果を精度よく補正できるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像手段と、被写体距離に対応する情報を検出することにより前記撮影レンズの焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを合焦位置に駆動する間に、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報を記憶する記憶手段と、前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶手段に記憶されている画像情報に基づいて前記第２の焦点検出手段により検出された焦点検出結果とに基づいて、前記第１の焦点検出手段の焦点検出結果を補正する補正手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像手段と、被写体距離に関する情報を検出することにより前記撮影レンズの焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、を備える撮像装置を制御する方法であって、前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを合焦位置に駆動する間に、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報を記憶する記憶工程と、前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶工程において記憶された画像情報に基づいて前記第２の焦点検出手段により検出された焦点検出結果とに基づいて、前記第１の焦点検出手段の焦点検出結果を補正する補正工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係わるプログラムは、上記の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明に係わる記憶媒体は、上記のプログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、精度の高い検出方式により、高速な検出方式、例えば位相差検出方式の焦点検出結果を精度よく補正することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる自動焦点検出装置を備える撮像装置としての電子カメラの概略構成を示すブロック図であり、電子カメラがファインダ観察状態にある場合を示す。

本実施形態の電子カメラは、撮像素子を使用し、一次結像された被写体象を撮像するレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルスチルカメラである。また、本実施形態の電子カメラに使用される撮影レンズは、着脱可能なオートフォーカス一眼レフカメラ用のものである。

図１において、電子カメラ１００は、カメラ本体５と、カメラ本体５に着脱（交換）可能に装着される撮影レンズ１とを備える。図１では、電子カメラ１００がファインダ観察状態にあり、図２では、電子カメラ１００が露光状態にある。

撮影レンズ１は、焦点調節用レンズを有する撮像光学系２と、焦点調節用レンズを駆動して撮影レンズ１の焦点を合わせるレンズ駆動部３と、レンズ駆動部３を制御するレンズ制御回路４とを備える。

カメラ本体５には、中央部にクイックリターンミラーが配置されている。クイックリターンミラーは、撮影レンズ１からの光を一部は反射すると共に残りはそのまま透過させる第１のミラー６と、第１のミラー６を透過した光を反射する第２のミラー１０とを備える。第１のミラー６で反射された光は、ファインダ光学系に導かれる。

ファインダ光学系は、下面に第１のミラー６に導かれた光を結像させる拡散面が、上面に結像した被写体像を集光するフレネルレンズが夫々形成されているファインダスクリーン７を備える。また、ファインダスクリーン７の上面で集光された被写体像を反射するペンタプリズム８と、ペンタプリズム８で反射された被写体像をファインダ像として観察させるファインダ９とを備える。

また、カメラ本体５は、第２のミラー１０の後方に、結像光束を遮断するフォーカルプレーンシャッタ１４と、撮像光学系２により結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子１５とを備える。さらに、図示しないレリーズスイッチを有する。このレリーズスイッチは、ストローク半ばの第１ストローク位置（スイッチＳＷ１：オン）と、フルストロークの第２ストローク位置（スイッチＳＷ２：オン）とを備える。電子カメラは、第１ストロークでは、合焦動作を行い、第２ストロークでは、シャッタ動作を行う。

電子カメラがファインダ観察状態にある場合は、第１のミラー６及び第２のミラー１０は、図１に示すように展開されており、フォーカルプレーンシャッタ１４は閉じている。電子カメラが露光状態にある場合は、第１のミラー６及び第２のミラー１０は、図２に示すようにミラーアップ状態にあり、撮影光路から退避している。また、フォーカルプレーンシャッタ１４は開いている。

さらに、カメラ本体５は、図１に示すように、第１のミラー６を透過して第２のミラー１０で反射された被写体像を検出する位相差検出タイプのＡＦ（オートフォーカス）センサ１１を備える。また、ＡＦセンサ１１の出力信号から焦点のずれを算出する第１の焦点検出部１２と、第１の焦点検出部１２で算出された焦点のずれを取り込んで、レンズ制御回路４に送出するカメラ制御回路１３も備える。なお、カメラ制御回路１３は、電子カメラ１００全体の動作を制御する機能も有する。なお、位相差検出タイプのＡＦとは、既によく知られているように、撮影レンズ１の射出瞳を通過する光束を分割し、分割された光束により形成される被写体像の位相差を検出することにより撮影レンズ１の焦点検出を行う方式である。

レンズ制御回路４は、第１の焦点検出部１２で算出された焦点のずれに基づいてレンズ駆動部３により撮像光学系２の焦点調節用レンズを駆動して、撮影レンズ１の焦点合わせを行う。

位相差検出タイプのＡＦセンサ１１によって、撮影レンズ１のデフォーカス方向やデフォーカス量に基づいて合焦動作がすばやく行われるが、その合焦精度には、撮影レンズ１を含めた製造誤差、環境変化、経時変化等による誤差が含まれる。

また、カメラ本体５は、図２に示すように、撮影レンズ１により結像された被写体像を光電変換する撮像素子１５の出力信号を処理する画像処理部１６を備える。画像処理部１６は、画像のコントラスト情報を取り出すと共に、ホワイトバランス処理、γ処理、カラーマトリックス処理等を行って撮像画像を形成する。また、画像処理部１６から得られる画像コントラスト情報を記憶する画像情報記憶部１８と、その画像コントラスト情報に基づいて焦点のずれを算出する第２の焦点検出部１７も備える。また、第１の焦点検出部１２による焦点検出の結果と、第２の焦点検出部１７による焦点検出の結果とを記憶する記憶部１９も備える。さらに、記憶部１９に記憶された第１及び第２の焦点検出結果の差を用いて、第１の焦点検出結果の補正量を算出する補正量演算部２０も有する。補正量演算部２０で算出された補正量は、記憶部１９に記憶される。

第１の焦点検出部１２の検出結果に基づいてレンズ駆動部３により撮像光学系２の焦点調節用レンズを駆動して、撮影レンズ１の焦点合わせを行う。そして、焦点調節用レンズの移動の際に、カメラ制御回路１３は、レンズ制御回路４と同期をとり、画像処理部１６から得られる画像コントラスト情報を逐次記憶する。この一連の動作の詳細は、後述する。

図３は、図１に示す電子カメラに設けられた自動焦点検出装置によって実行される自動焦点検出処理を示すフローチャートである。

先ず、レリーズスイッチが第１ストローク位置まで押されてスイッチＳＷ１がオンになると（ステップＳ１でＹＥＳ）、カメラ制御回路１３は、レリーズスイッチが第１ストロークにあることを「１」で示す。

フラグ１ＳＴを「１」にセットした（ステップＳ２）後、第１の焦点検出部１２による位相差ＡＦ（自動焦点検出）を実行する（ステップＳ３）。

ステップＳ３では、第１の焦点検出部１２は、ＡＦセンサ１１の出力信号から、焦点のずれ量（デフォーカス量）を算出する。この際に、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正を行う補正量が、記憶部１９に記憶されていた場合、その補正量も加味して、デフォーカス量を算出する。具体的には、記憶部１９には、後述する第２の焦点検出（コントラスト検出ＡＦ）によって検出された、第１の焦点検出（位相差ＡＦ）の結果を補正するための補正量が記憶されている。そのため、この補正量を第１の焦点検出部１２の検出結果に加算してデフォーカス量を算出する。なお、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正を行う補正量の算出については、後述する。

ステップＳ４では、カメラ制御回路１３は算出されたデフォーカス量に基づいて撮影レンズ１のレンズ制御回路４を介して撮影レンズ１の焦点調節用レンズを移動して、撮影レンズ１を位相差ＡＦによる合焦位置に合わせる。

次いで、カメラ制御回路１３は、フラグ１ＳＴが「１」か否かを判別する（ステップＳ５）。初めは、フラグ１ＳＴは「１」にセットされているので、そのままレリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているか否かを判別する（ステップＳ５）。

ステップＳ５の判別の結果、レリーズスイッチが第１ストローク位置にないときは（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。一方、レリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているときは（ステップＳ５でＹＥＳ）、レリーズスイッチが第２ストローク位置まで押されてスイッチＳＷ２がオンになっているか否かを判別する（ステップＳ６）。

ステップＳ６の判別の結果、レリーズスイッチが第２ストローク位置にないときは、ステップＳ３以降の処理を繰り返す一方、レリーズスイッチが第２ストローク位置にあるときは（ステップＳ６でＹＥＳ）ステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、フラグ１ＳＴが１であるかどうかを判別し、連続撮影時の２回目以降の撮影であるか否かを判別する。１回目の撮影であった場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、露光直前の第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）の検出結果を得るために、ステップＳ８で、位相差ＡＦを再度行い、デフォーカス量を算出する。

その後、ステップＳ９では、カメラ制御回路１３は撮影動作を始めるために、第１のミラー６と第２のミラー１０を撮影位置（図２の位置）に退避させるためのミラーアップを行う。また、フォーカルプレーンシャッタ１４を図２のように開いた状態にする。

次いで、カメラ制御回路１３はフラグ１ＳＴが「１」か否かを判別する（ステップＳ１０）。初めは、フラグ１ＳＴは「１」にセットされているので、ステップＳ８で行った第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）の検出結果のデフォーカス量に応じて、以下の一連の動作を実行する。

デフォーカス量が、微小量Ａ以下であった場合、すなわちステップＳ１１ａでＹＥＳの場合、デフォーカス量が十分に小さく、ほぼ合焦しており、そのまま露光を行っても撮影画像には問題が無いため、そのままステップＳ１２に移行し、露光を開始する。

デフォーカス量が、Ａより大きく、ある値Ｂ以下であった場合、すなわち、ステップＳ１１ａでＮＯ、ステップＳ１１ｂ−１でＹＥＳの場合、ステップＳ１１ｂ−２に移行し、第２の焦点検出部１７で必要な情報を取得するための露光を開始する。この露光とは、撮像素子１５の露光のことである。

ステップＳ１１ｂ−３では、ステップＳ８で得られたデフォーカス量に基づいて撮影レンズ１のレンズ制御回路４を介して撮像光学系２の焦点調節用レンズを移動しながら撮像素子１５の露光を行う。

ステップＳ１１ｂ−４では、レンズ制御回路４とカメラ制御回路１３が同期を取り、画像処理部１６は、撮像素子１５から画角中でＡＦセンサ１１の信号が取り出される位置に対応した部分の画像を高速で読み出す。そして、撮像光学系２の焦点調節用レンズの位置に応じた画像コントラスト情報を取得し、画像情報記憶部１８に記憶する。

ステップＳ１１ｂ−５では、ステップＳ８で得られたデフォーカス量に基づき、撮像光学系２の焦点調節用レンズの駆動を停止する。

第２の焦点検出部１７は、ステップＳ１１ｂ−４で取得した画像コントラスト情報に基づいてデフォーカス量を算出する。第２の焦点検出部１７のデフォーカス量算出方法については、後述する。そして、カメラ制御回路１３は算出されたデフォーカス量を記憶部１９に記憶する。

本実施形態では、第２の焦点検出部１７のデフォーカス量の算出を撮影中に行っているが、デフォーカス量の算出のタイミングは、撮影中に限らない。第２の焦点検出部１７の検出動作は、撮影時のレンズ停止位置を決めるものではないため、撮影動作中で、第２の焦点検出に必要な情報を取得し、画像情報記憶部１８に記憶しさえすればよい。

ステップＳ１１ｂ−１〜Ｓ１１ｂ−５で画像コントラスト情報の取得が終了して、撮影レンズ１が撮像素子１５に対する合焦位置に達した時点で、ステップＳ１２に移行し、露光を開始する。

デフォーカス量がＢより大きい場合、すなわち、ステップ１１ｂ−１でＮＯであった場合、デフォーカス量がＢ以下となる位置まで撮像光学系２の焦点調節用レンズの駆動を行う（ステップＳ１１ｃ）。その後、ステップＳ１１ｂ−２に移行し、画像コントラスト情報の取得を行う。

ここで、画像コントラスト情報を取得する際に、ステップＳ８での第１の焦点検出部１２ （位相差ＡＦ）のデフォーカス量にＢ以下という制限を加えた理由は、次のようなものである。ステップＳ６でスイッチＳＷ２がＯＮになってから、ステップＳ１２の露光を開始するまでのタイムラグ、所謂レリーズタイムラグが長くなり過ぎ、撮影者の使用感を損ねないようにするためである。また、ステップＳ１１ｃでデフォーカス量がＢより大きい場合に、レンズ駆動を行った後に画像コントラスト情報の取得を行うのも同様の理由からである。また、コントラスト検出を行う際に、ステップＳ８での位相差ＡＦのデフォーカス量にＡより大きいという制限を加えた理由は、画像コントラスト情報を取得するために、最低限必要なレンズ駆動量を確保するためである。

次いで、撮影レンズ１の図示しない絞りが設定絞り値まで絞り込まれ、撮像素子１５の正規の駆動を行ない、電子シャッタにより露出時間を制御して露出動作を行う（ステップＳ１２）。この時、画像処理部１６によりホワイトバランス処理、γ処理、カラーマトリックス処理等を行い、撮影画像を形成する。

さらに、フォーカルプレーンシャッタ１４を閉じて、遮断状態に復帰させ、撮影レンズ１の絞りを開放位置に復帰させ、そして、第１のミラー６と第２のミラー１０をファインダ観察状態（ミラーダウン状態）に復帰させる（ステップＳ１３）。

その後、フラグ１ＳＴを「０」にリセットし（ステップＳ１３）、ステップＳ１２で形成された撮影画像を、不揮発性メモリ等に記憶する。

続くステップＳ１５では、撮影画像の記録終了後、レリーズスイッチがそのまま第１ストローク位置にあり続けているか否かを判別する。レリーズスイッチが第１のストローク位置を越えて元の位置に戻ったときは、本処理を終了する。一方、レリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているときは（ステップＳ１５でＹＥＳ）、連続撮影を行うためにステップＳ３以降の処理を繰り返す。

ステップＳ３以降の処理において、連続撮影の場合は（ステップＳ１５でＹＥＳ）、フラグ１ＳＴが「０」にリセットされている（ステップＳ１４）。そのため、第１の焦点検出 （位相差ＡＦ）を実行した（ステップＳ３）後に、ステップＳ７の判別により、ステップＳ９へと進み、ステップＳ１０の判別により、ステップＳ１２へと進む。これにより、第２の焦点検出部１７によるデフォーカス量の算出を行わず、迅速に連続撮影を行うことができる。

なお、本実施形態では、連続撮影時には、画像コントラスト情報を取得せず、迅速な連続撮影を優先した。しかし、連続撮影時にも、画像コントラスト情報を取得する、すなわち、１ＳＴのフラグを常に１とすることにより、第１の焦点検出 （位相差ＡＦ）をより高精度に補正することができる。

また、本実施形態では、画像のコントラスト情報の取得を、直前の第１の焦点検出 （位相差ＡＦ）から得られるデフォーカス量に応じて行ったが、画像のコントラスト情報の取得に必要な時間は、被写体の輝度に大きく左右される。デフォーカス量に加えて、被写体の輝度に応じて、画像コントラスト情報の取得可否を判別することにより、撮影時のレリーズタイムラグを短いままに保ち、操作性を損ねずに補正を行うことができる。

次に、第２の焦点検出部１７のデフォーカス量算出方法、及び、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正を行う補正量の算出方法について説明する。

図４に、ファインダ９により観察可能な合焦検出の範囲を撮影者に知らせる測距枠表示３０１と、第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）による焦点検出領域３０２と、第２の焦点検出部１７による焦点検出領域３０３を示す。図４では、撮影範囲中の３箇所で焦点検出を行うことが可能に構成されている。その３箇所を、それぞれの測距枠表示３０１、焦点検出領域３０２，３０３に添え字Ａ，Ｂ，Ｃを加えて示している。上述したように、第２の焦点検出領域３０３−Ａは、第１の焦点検出領域３０２−Ａと撮影範囲中でほぼ同等の領域で構成されている。

図５は、撮像面上の像高と合焦位置の関係を示す図である。

撮像光学系２の合焦位置は、像面歪曲などの収差により、撮像面上の像高により変化する。図５で、設計状態における撮影レンズの結像位置が実線で示されている。撮像面上の像高が０である測距点Ａに対して、測距点Ｂ，Ｃは、合焦位置が異なる。また、設計状態での第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）による焦点検出結果は、撮像面上の像高に関わらず０となる。つまり、Ｘ軸となる。この撮像光学系２の合焦位置と第１の焦点検出結果のずれは、撮像レンズ１に記憶されており、焦点検出を行う際には、このずれ量を考慮に入れてレンズ駆動を行う。

一方で、実際に製造されたカメラとレンズの組み合わせにおいては、製造誤差、経時変化、環境変化の影響を受けるため、合焦位置が設計状態とは異なる。このことを示したのが図５の破線の曲線である。また、経時変化、製造誤差により、第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）も検出する合焦位置にずれをもつ。それを示したのが、図５の一点鎖線である。実際のカメラにおいては、第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）が検出する合焦位置と撮影レンズの合焦位置の関係は設計状態とは異なり、それらの差が、焦点検出誤差となる。その結果、撮像光学系２は実際の合焦位置とは異なる位置に駆動され、ピントが合っていない写真が撮影されることとなる。

図６は、撮影レンズ１の焦点調節用レンズの位置（横軸）と、画像コントラスト情報から算出されるＡＦ評価値（縦軸）の関係を示した図である。画像コントラストが高ければ高いほど、ＡＦ評価値の値が大きくなり、ＡＦ評価値が最大を示す点が、第２の焦点検出部１７による焦点検出結果となる。第２の焦点検出部１７は、撮像面でのコントラストを直に検出しているため、撮影レンズ１の焦点調節用レンズの真の合焦位置とほぼ等しい。つまり、図５における製造誤差、経時変化などによる合焦位置のずれも含んだ正しい合焦位置、すなわち図５における破線で示された合焦位置を検出することができる。

本実施形態では、測距点Ａにおける第１、第２の焦点検出結果の差分から補正量を算出し、その補正量をその他の測距点Ｂ，Ｃに適用することで、合焦位置を正しい位置にシフトすることができる。具体的には、第２の焦点検出部１７により得られた製造誤差などを含んだ撮影レンズの合焦位置（図５の破線）と、製造誤差を含んだ第１の焦点検出部により得られた合焦位置（図５の一点鎖線）の像高０（測距点Ａ）の位置での差が補正量となる。

本実施形態では、上述したように第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）の検出結果に基づき撮影レンズ１の焦点調節用レンズの駆動を行っている最中に、画像コントラスト情報を取得する。即ち、焦点調節用レンズの駆動中に、レンズ制御回路４とカメラ制御回路１３が同期を取り、撮影レンズ１の焦点調節用レンズ位置に応じた画像コントラスト情報を取得する。そのため、レンズの駆動開始位置と第１の焦点検出部１２ （位相差ＡＦ）の検出結果に基づくレンズ駆動停止位置によって、第２の焦点検出部１７は、第２の焦点検出結果を算出できる場合とできない場合が存在する。

図３のステップＳ１１ｂ−３のレンズ駆動開始の位置が、図６に示した現在のレンズ位置であり、位相差ＡＦ結果に基づくレンズ駆動停止（Ｓ１１ｂ−５）の位置が図６におけるレンズ停止位置１であった場合、次のようになる。即ち、レンズ駆動中に、真の合焦位置を越えて停止するため、第２の焦点検出部１７は、ＡＦ評価値の頂点を算出することができ、真の合焦位置（第２の焦点検出結果）を得ることができる。記憶部１９に記憶された第１、２の焦点検出結果の差、すなわち、第１の焦点検出部１２ （位相差ＡＦ）の検出結果に基づくレンズ停止位置１と真の合焦位置の差より、第１の焦点検出部１２である位相差ＡＦの検出結果の補正量を得ることができる。

一方、第１の焦点検出部１２ （位相差ＡＦ）の検出結果に基づくレンズ駆動停止（Ｓ１１ｂ−５）の位置が図６におけるレンズ停止位置２であった場合、第２の焦点検出部１７は、ＡＦ評価値の頂点を算出することができない。この場合には、第２の焦点検出部１７の検出結果から、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正量を算出しない。

本実施形態における補正量算出は、撮影を行う度に必ず行うことはできない。しかし、撮影を行う際の露光直前のレンズ位置は真の合焦位置に対して無限遠側、至近側どちらにもいる可能性がある。また、位相差ＡＦによるレンズ停止位置は、経時変化、環境変化により真の合焦位置に対してばらつく。これらのことから、第２の焦点検出部１７から補正量の算出を行う機会は十分に得られる。

また、補正量の算出に際し、第２の焦点検出結果を複数用いて、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正量を算出しても良い。一般的に、第１の焦点検出部１２による位相差ＡＦは、第２の焦点検出部１７による撮像面のコントラスト検出に対して、製造誤差、経時変化、環境変化、撮影回数による変化やばらつきが大きい。そのため、１度の第１、２の焦点検出結果の差では、補正量としては精度が低いことが懸念される。本実施形態では、撮影操作以外の補正モード操作を必要とせず、通常の撮影動作中に補正に必要な情報を取得することが可能であるため、複数の第２の焦点検出結果を統計的に処理し、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正を行うことに適している。

補正量は、第１、２の焦点検出部の検出結果の差だけではなく、撮影レンズや撮影時の撮影レンズの焦点距離により異なって然るべきである。本実施形態では、撮影動作中に、補正量の算出に必要な情報を取得するため、撮影レンズやその状態毎に補正値を算出することができる。これにより、焦点検出部による誤差だけでなくその他の誤差を含めた補正を、精度良く行うことができる。

また、本実施形態では、レンズ交換式の電子カメラについて述べたが、レンズ固定式の電子カメラにおいても同様に補正を行うことができる。

以上の構成により、撮影者は、位相差ＡＦの迅速性を享受しながら、より精度の高い焦点検出結果を得ることができる。また、その際に、特別な操作を行う必要無く、通常に撮影を行うことで補正を行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態に係わる自動焦点検出装置を備える電子カメラの概略構成を示すブロック図である。図中では、図１及び図２中の構成と同じ機能を有するものに関しては、同じ番号を付している。

図７に示した電子カメラは、ハーフミラー２１を有し、ハーフミラー２１は、撮影レンズ１を透過した光束を、撮像素子１５と位相差検出タイプのＡＦセンサ１１に分割している。ハーフミラー２１を透過した光を撮像素子１５で逐次蓄積し、それを不図示の表示装置に表示することにより、所謂電子ビューファインダーの観察状態となる。

図７に示した電子カメラは、ハーフミラー２１で反射された光により位相差ＡＦを行いながら、電子ビューファインダーを実現することができる。撮影時には、ハーフミラー２１を透過した光で露光を行っても、ハーフミラーを不図示の退避機構により、退避させた状態で露光を行っても良い。

図８は、図７の電子カメラに設けられた自動焦点検出装置によって実行される自動焦点検出処理を示すフローチャートである。

先ず、レリーズスイッチが第１ストローク位置まで押されてスイッチＳＷ１がオンになると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、カメラ制御回路１３は、レリーズスイッチが第１ストロークにあることを「１」で示す。

フラグ１ＳＴを「１」にセットした（ステップＳ１０２）後、第１の焦点検出部１２による位相差ＡＦ（自動焦点検出）を実行する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３では、第１の焦点検出部１２は、ＡＦセンサ１１の出力信号から、焦点のずれ量（デフォーカス量）を算出する。この際に、第１の焦点検出部１２の検出結果の補正を行う補正量が、記憶部１９に記憶されていた場合、その補正量も加味して、デフォーカス量を算出する。具体的には、記憶部１９には、第２の焦点検出（コントラスト検出ＡＦ）によって検出された、第１の焦点検出（位相差ＡＦ）の結果を補正するための補正量が記憶されている。そのため、この補正量を第１の焦点検出部１２の検出結果に加算してデフォーカス量を算出する。なお、第１の焦点検出部の検出結果の補正を行う補正量の算出については、第１の実施形態と同様である。

ステップＳ１０４では、カメラ制御回路１３は、フラグ１ＳＴが「１」か否かを判別する。初めは、フラグ１ＳＴは「１」にセットされているので、ステップＳ１０５ａに移行する。

第１の焦点検出結果によるデフォーカス量が、微小量Ａ以下であった場合、すなわちステップＳ１０５ａでＹＥＳの場合、ステップＳ１０６に移行する。即ち、デフォーカス量が十分に小さく、ほぼ合焦しており、そのまま露光を行っても撮影画像には問題が無いため、そのままステップＳ１０６に移行する。

デフォーカス量が、Ａより大きく、ある値Ｂ以下であった場合、すなわち、ステップＳ１０５ａでＮＯ、ステップＳ１０５ｂ−１でＹＥＳの場合、ステップＳ１０５ｂ−２に移行し、第２の焦点検出部１７に必要な情報を取得するための露光を開始する。この露光とは、撮像素子１５の露光のことである。

ステップＳ１０５ｂ−３では、ステップＳ１０３で得られたデフォーカス量に基づいて撮影レンズ１のレンズ制御回路４を介して撮像光学系２の焦点調節用レンズを移動しながら撮像素子１５の露光を行う。

ステップＳ１０５ｂ−４では、レンズ制御回路４とカメラ制御回路１３が同期を取り、画像処理部１６は、撮像素子１５から画角中でＡＦセンサ１１の信号が取り出される位置に対応した部分の画像を高速で読み出す。そして、撮像光学系２の焦点調節用レンズの位置に応じた画像コントラスト情報を取得し、画像情報記憶部１８に記憶する。

ステップＳ１０５ｂ−５では、ステップＳ１０３で得られたデフォーカス量に基づき、撮影レンズ１の焦点調節用レンズの駆動を停止する。

第２の焦点検出部１７は、ステップＳ１０５ｂ−４で取得した画像コントラスト情報に基づいてデフォーカス量を算出する。第２の焦点検出部１７のデフォーカス量算出方法については、第１の実施形態と同様である。そして、カメラ制御回路１３は算出されたデフォーカス量を記憶部１９に記憶する。

本実施形態では、第２の焦点検出部１７のデフォーカス量の算出を画像コントラスト情報取得直後に行っているが、デフォーカス量の算出のタイミングは、それに限らない。第２の焦点検出部１７の検出結果は、撮影時のレンズ停止位置を決めるものではないため、撮影動作中で、第２の焦点検出に必要な情報を取得し、画像情報記憶部１８に記憶しさえすればよい。

ステップＳ１０５ｂ−１〜１０５ｂ−５で画像コントラスト情報の取得が終了して、撮影レンズ１が撮像素子１５に対する合焦位置に達した時点で、ステップＳ１０６に移行する。

デフォーカス量がＢより大きい場合、すなわち、ステップＳ１０５ｂ−１でＮＯの場合、デフォーカス量がＢ以下となる位置まで撮像光学系２の焦点調節用レンズの駆動を行う（ステップＳ１０５ｃ）。その後、ステップＳ１０５ｂ−２に移行し、画像コントラスト情報の取得を行う。

ここで、画像コントラスト情報を取得する際に、ステップＳ１０３での第１の焦点検出部１２（位相差ＡＦ）のデフォーカス量にＢ以下という制限を加えた理由は、次のようなものである。即ち、コントラスト情報取得のために、電子ビューファインダーの応答が遅くなり、撮影者の使用感を損ねないようにするためである。また、ステップＳ１０５ｃでデフォーカス量がＢより大きい場合に、レンズ駆動を行った後に画像コントラスト情報の取得を行うのも同様の理由からである。また、コントラスト検出を行う際に、ステップＳ１０３での位相差ＡＦのデフォーカス量にＡより大きいという制限を加えた理由は、画像コントラスト情報を取得するために、最低限必要なレンズ駆動量を確保するためである。

ステップＳ１０６では、レリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているか否かを判別する。

ステップＳ１０６の判別の結果、レリーズスイッチが第１ストローク位置にないときは（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。一方、レリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているときは（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、レリーズスイッチが第２ストローク位置まで押されてスイッチＳＷ２がオンになっているか否かを判別する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０７の判別の結果、レリーズスイッチが第２ストローク位置にないときは、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す一方、レリーズスイッチが第２ストローク位置にあるときは（ステップＳ１０７でＹＥＳ）ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８では、ハーフミラー２１を撮影位置に退避させるためのミラーアップを行う。但し、上述したとおり、本実施形態のカメラは、このステップは必須ではない。

ステップＳ１０９では、撮影レンズ１の図示しない絞りが設定絞り値まで絞り込まれ、撮像素子１５の正規の駆動を行ない、電子シャッタにより露出時間を制御して露出動作を行う（ステップＳ１０９）。この時、画像処理部１６によりホワイトバランス処理、γ処理、カラーマトリックス処理等を行い、撮影画像を形成する。

さらに、撮影レンズ１の絞りを開放位置に復帰させ、そして、ハーフミラー２１をミラーダウン位置に復帰させる（ステップＳ１１０）。ミラーアップせずに、露光していた場合には、このステップは不要である。

その後、フラグ１ＳＴを「０」にリセットし（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０９で形成された撮影画像を、不揮発性メモリ等に記憶する。

続くステップＳ１１２では、撮影画像の記録終了後、レリーズスイッチがそのまま第１ストローク位置にあり続けているか否かを判別し、レリーズスイッチが第１ストローク位置を越えて元の位置に戻ったときは、本処理を終了する。一方、レリーズスイッチが第１ストローク位置にあり続けているときは（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、連続撮影を行うためにステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１０３以降の処理において、連続撮影の場合は（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、フラグ１ＳＴが「０」にリセットされている（ステップＳ１１１）。そのため、第１の焦点検出（位相差ＡＦ）の実行（ステップＳ１０３）後に、ステップＳ１０４の判別により、ステップＳ１０５ｄへと進む。これにより、第２の焦点検出部１７によるデフォーカス量の算出を行わず、迅速に連続撮影を行うことができる。

なお、本実施形態では、連続撮影時には画像コントラスト情報を取得せず、迅速な連続撮影を優先した。しかし、連続撮影時にも、画像コントラスト情報を取得する、すなわち、１ＳＴのフラグを常に１とすることにより、位相差ＡＦをより高精度に補正することができる。

また、本実施形態では、画像のコントラスト情報の取得を、直前の第１の焦点検出部 １２（位相差ＡＦ）の検出結果から得られるデフォーカス量に応じて行ったが、画像のコントラスト情報の取得に必要な時間は、被写体の輝度に大きく左右される。デフォーカス量に加えて、被写体の輝度に応じて、画像コントラスト情報の取得可否を判別することにより、電子ビューファインダーの応答性を悪化させずに補正を行うことができる。

また、本実施形態では、撮影のための露光（ステップＳ１０９）より以前に、第２の焦点検出部１７に必要な情報を取得することにより、撮影を行う際（ステップＳ１０７）のレリーズタイムラグを短くすることができる。また、常に第１、２の焦点検出を行うことができるため、補正に必要な情報を取得する機会を多く得ることができる。

また、本実施形態では、撮影前の位相差ＡＦの結果によるレンズ停止位置と、第２の焦点検出結果から補正量の算出を行ったが、第２の焦点検出結果と撮影動作終了（ステップＳ１１０）後の位相差ＡＦ結果から補正量の算出を行っても良い。

以上の構成により、撮影者は、位相差ＡＦの迅速性を享受しながら、より精度の高い焦点検出結果を得ることができる。また、その際に、特別な操作を行う必要無く、通常に撮影を行うことで補正を行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図９に、本実施形態における製造誤差などを含んだ撮影レンズの合焦位置と撮像面上の像高の関係を示す。第１の実施形態では、撮影レンズの合焦位置は、設計状態に対して、撮像面上の像高に関わらず一定量の誤差を持った場合を示した。しかし、実際には、撮像光学系２に用いられる複数のレンズの偏心や倒れなどにより、図９に示すように製造誤差を含む合焦位置は、光軸に対して対称にはならない。

本実施形態では、図１０に示した各測距点毎に、第２の焦点検出領域３０３−Ａ，３０３−Ｂ，３０３−Ｃを有する。それにより、測距点Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに、補正量を算出することができる。算出方法や算出に必要な情報取得方法は、上述したとおりである。
これにより、撮像光学系２の製造誤差に対して精度良く補正を行うことができる。

なお、上記の第１乃至第３の実施形態では、位相差ＡＦの焦点検出結果を、コントラスト検出ＡＦの焦点検出結果を用いて補正するように説明した。しかし、位相差ＡＦは、焦点検出までの時間が早いものの、精度が比較的に劣る性質を有するＡＦ方式の代表として記載したものであり、これに限定されるものではない。例えば、同様の性質を有するＡＦ方式である三角測距方式を用いたＡＦを用いてもよい。また、コントラスト検出ＡＦは、焦点検出までの時間が比較的に遅いものの、精度が良い性質を有するＡＦ方式の代表として記載したものであり、これに限定されるものではない。同様の性質を有する他のＡＦ方式を用いてもよい。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、次のような方法によっても達成される。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、本発明には次のような場合も含まれる。すなわち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、次のような場合も本発明に含まれる。すなわち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カ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る。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カ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、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の第１の実施形態に係わる自動焦点検出装置を備える電子カメラの概略構成を示すブロック図であり、電子カメラがファインダ観察状態にある場合を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係わる自動焦点検出装置を備える電子カメラの概略構成を示すブロック図であり、電子カメラが露光状態にある場合を示すずである。 図１の電子カメラに設けられた自動焦点検出装置によって実行される自動焦点検出処理を示すフローチャートである 第１の実施形態における図１の電子カメラのファインダ観察時の表示と焦点検出領域を示す図である。 第１の実施形態における撮影レンズの撮像面上の像高と合焦位置の関係と第１の焦点検出部により得られる合焦位置を示す図である。 第２の焦点検出に用いられるＡＦ評価値と焦点調節用レンズ停止位置の関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係わる自動焦点検出装置を備える電子カメラの概略構成を示すブロック図であり、電子カメラが電子ファインダ視察状態でかつ、露光状態にある場合を示す図である。 図７の電子カメラに設けられた自動焦点検出装置によって実行される自動焦点検出処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態における撮影レンズの撮像面上の像高と合焦位置の関係と第１の焦点検出部により得られる合焦位置を示す図である。 第３の実施形態における図１の電子カメラのファインダ観察時の表示と焦点検出領域を示す図である。

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ 撮像光学系
３ レンズ駆動部
４ レンズ制御回路
５ カメラ本体
６ 第１のミラー
１０ 第２のミラー
１１ ＡＦセンサ
１２ 第１の焦点検出部
１３ カメラ制御回路
１４ フォーカルプレーンシャッタ
１５ 撮像素子
１６ 画像処理部
１７ 第２の焦点検出部
１８ 画像情報記憶部
１９ 記憶部
２０ 補正量演算部
２１ ハーフミラー

Claims (8)

1. 撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像手段と、
   被写体距離に対応する情報を検出することにより前記撮影レンズの焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、
   前記撮像手段により逐次撮像された画像情報に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、
   前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを合焦位置に駆動する間に、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報を記憶する記憶手段と、
   前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶手段に記憶されている画像情報に基づいて前記第２の焦点検出手段により検出された焦点検出結果とに基づいて、前記第１の焦点検出手段の焦点検出結果を補正する補正手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の焦点検出手段による前記撮像手段の画面内における焦点検出領域と、前記第２の焦点検出手段による前記撮像手段の画面内における焦点検出領域とが概略等しいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正手段により補正された前記第１の焦点検出手段の焦点検出結果に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に駆動する駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第１の焦点検出手段は、前記撮影レンズの射出瞳を通過する光束を分割し、分割された光束により形成される被写体像の位相差を検出することにより前記撮影レンズの焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第２の焦点検出手段は、前記撮像手段により逐次撮像された画像のコントラストの情報に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像手段と、被写体距離に関する情報を検出することにより前記撮影レンズの焦点検出を行う第１の焦点検出手段と、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う第２の焦点検出手段と、を備える撮像装置を制御する方法であって、
   前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズを合焦位置に駆動する間に、前記撮像手段により逐次撮像された画像情報を記憶する記憶工程と、
   前記第１の焦点検出手段による焦点検出結果と、前記記憶工程において記憶された画像情報に基づいて前記第２の焦点検出手段により検出された焦点検出結果とに基づいて、前記第１の焦点検出手段の焦点検出結果を補正する補正工程と、
   を具備することを特徴とする撮像装置の制御方法。
7. 請求項６に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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