JP2018031931A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で高精度にセンサ別体型焦点検出装置の補正を行い、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現する。【解決手段】撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および撮影光学系からの光束のうち２分割された第一の光束により形成された２像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子、撮影画素群の像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第１の焦点情報算出手段、焦点検出画素群からの出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を算出する第２の焦点情報算出手段、撮影光学系からの光束のうち２分割された第２の光束により形成された２像を光電変換する、撮像素子とは別体の受光素子、受光素子からの出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を算出する第３の焦点情報算出手段、第１の焦点情報手段と第２の焦点情報手段の結果から第３の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有する。【選択図】図１

Description

本発明は焦点検出装置に関し、特にセンサ別体型焦点検出装置の補正に関するものである。

最近、多くの写真用カメラあるいはビデオカメラは、対物レンズ（撮影レンズ）の焦点を自動的に調節する自動焦点調整機能を内蔵している。特に、厳しいピント精度が要求される一眼レフカメラには、位相差検出方式を用いた焦点検出装置が一般に用いられている。

位相差検出方式は、撮影光学系の瞳の異なる領域からの一対の光量分布を光電変換素子の画素列（ラインセンサ列）で受け、両光量分布の相対的位置関係から対物レンズの焦点調整状態を検出する方式である。この焦点検出方式は撮影レンズの焦点距離にかかわらずデフォーカス検出が可能であることや、焦点検出の視野の大きさが撮影レンズの焦点距離にかかわらず固定されていることから、撮影レンズ交換式のカメラシステムに好適である。

また光学ファインダー系を有する一眼レフカメラでは、光学ファインダーで被写体を確認しながら撮影するために、光路中に半透過型ミラー等の光路分割手段を設け、撮影画像を取得するための撮像素子とは別のＡＦセンサを用いた位相差検出装置を有する。撮影画像を取得するための撮像素子とは別のＡＦセンサを用いた位相差検出装置をここではセンサ別体型焦点検出装置と呼ぶ。

ただし、位相差検出方式は撮影光学系の瞳の異なる領域からの一対の光束を使用するため、撮影に使用する光束とは異なっており、両者の差分を補正するような補正機構が必要であり、位相差検出方式の合焦精度はこの補正機構の精度に影響される。

一方で、別の焦点検出方式として、コントラスト検出方式も知られている。コントラスト検出方式では、撮像素子の出力信号に基づいて生成された映像信号から高周波成分を抽出し、該高周波成分のレベルがピークに向かう方向にフォーカスレンズを駆動する。そして、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で、合焦状態と判定する。

このようなコントラスト検出方式では、撮像素子の出力信号に基づいて得られた映像信号を用いてＡＦを行うので、位相差検出方式と比べてより高い合焦精度が得られる。ただし、位相差検出方式のように合焦状態を得るために必要なフォーカスの駆動量を直接算出することができないため、合焦状態をえるために時間がかかってしまう。このような異なる２つの焦点検出方式の長所を組み合わせたセンサ別体型焦点検出装置の補正が特許文献１及び特許文献２にて公開されている。

特許文献１にて開示された焦点検出方式では、コントラスト検出方式による合焦状態が得られたときにセンサ別体型焦点検出装置により算出されたデフォーカス量を合焦位置合焦位置補正値としてメモリに記憶する。

そして、このような調整動作の後、センサ別体型焦点検出装置により算出されたデフォーカス量またはフォーカスレンズの駆動量を該合焦位置補正値を用いて補正することで、センサ別体型焦点検出装置による焦点検出をより高精度に行うことが出来る。

また特許文献２では撮影画素群および焦点検出群を有する撮像素子の焦点検出画素群による位相差検出方式（以下センサ一体型位相差検出方式と呼ぶ）からセンサ別体型焦点検出装置の合焦位置補正値を算出している。

特開２００３−２９５０４７号公報 特開２０１０−１１３０７３号公報

しかしながら、上記特許文献１にて開示されたセンサ別体型焦点検出装置の補正では、センサ別体型焦点検出装置とコントラスト検出方式の出力結果を同時に取得することが出来ない。

したがって合焦位置補正値を算出するためには、合焦位置補正値を取得する手順の途中で半透過型のミラーを移動させなければならないためにカメラ自体を静的な状態で合焦位置補正値を取得することができず、また時間がかかるということがある。また特許文献２にて開示されたセンサ別体型焦点検出装置の補正では、センサ一体型位相差検出方式も高精度にするためには補正が必要である。

したがってセンサ一体型位相差検出装置からの出力を用いてセンサ別体型焦点検出装置の補正を高精度に行うことは難しい。センサ別体型焦点検出装置とセンサ一体型位相差検出方式の出力結果も同時に取得することが出来ない。したがって、本発明は、短時間および高精度に合焦位置補正値を取得することが出来、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現できるようにした撮像装置を提供する。

上記課題を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第一の光束により形成された２像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
前記撮影画素群からの像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第１の焦点情報算出手段と、
前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第２の焦点情報算出手段と、
前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第２の光束により形成された２像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第３の焦点情報算出手段と、
前記第１の焦点情報手段と前記第２の焦点情報手段の結果から第３の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること を特徴とする。

本発明によれば、短時間で高精度にセンサ別体型焦点検出装置の補正を行い、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現することができる。

本発明の実施の形態にかかわる、一カメラシステムの概略構成図。 撮像素子における撮像画素の配置を示す正面図と断面図。 撮像素子における焦点検出画素の配置を示す正面図と断面図。 撮像素子における撮像画素及び焦点検出画素の配置例を示す正面図。 本発明の実施例１の焦点検出装置の入射瞳を説明する図。 本発明の実施例１の合焦位置補正値を算出するフローチャート。 算出した合焦位置補正値を用いて撮影を行う際の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例２の焦点検出装置の入射瞳を説明する図。 本発明の実施例３の焦点検出装置の入射瞳を説明する図。 本発明の実施例３の合焦位置補正値を算出するフローチャート。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される撮影レンズとによって成るカメラシステムの概略構成を示す。

［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第1の実施例による、短時間で高精度にセンサ別体型位相差検出方式の補正を行なう手段を説明する。

図１において、着脱可能な撮影レンズ１の内部には撮影光学系２、撮影光学系を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、焦点調整するための焦点調整手段３、撮影レンズ１を制御するためのレンズ制御手段４、ＲＯＭ等のレンズ記憶手段５を含んでいる。

カメラ本体８は、メインミラー９、撮影媒体として撮像素子１３、サブミラー１４、センサ別体型焦点検出装置１５、カメラ制御手段１６、カメラ演算手段１７、カメラ記憶手段１８を含んでいる。撮影レンズ１およびカメラ本体８は接点１９を有し、互いに装着された状態では接点１９を介して情報の通信や電源の供給が行われる。

Ｌａは撮影レンズ１の光軸である。光軸Ｌａにそって入射する光束は半透過部を備えるメインミラー９に達し、反射光と透過光の二つの光束に分割される。反射光側には光軸Ｌａにそって焦点板１０、ペンタプリズム１１、接眼レンズ１２が配置され、これらの部材は焦点板１０上に形成されたファインダー像の視認のためのファインダー系を構成する。

一方、メインミラー９の透過光側には光軸Ｌａにそって、可動のサブミラー１４、センサ別体型焦点検出装置１５が配置される。メインミラー９は、入射光束を反射光束と透過光束とに分離してそれぞれをセンサ別体型焦点検出装置１５とファインダー系に導く光学ファインダーモードと、メインミラー９及びサブミラー１４を撮像光路外に退避させるライブビューモードとで切り替えられる。

光学ファインダーモードの自動焦点検出には、センサ別体型焦点検出装置１５からの出力に基づき、撮影レンズ１の内部に配置される焦点調整手段３により、撮影光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部が駆動され焦点状態が調節される。センサ別体型焦点検出装置１５は、フィールドレンズ２０、２次結像ミラー２１、赤外カットフィルタ２２、絞り２３、２次結像レンズ２４、焦点検出ラインセンサ２５、焦点検出回路２６等から構成されている。

被写体像に関して、絞り２３および、２次結像レンズ２４により、水平方向、または垂直方向に２対以上の複数対の光量分布が焦点検出ラインセンサ２５上に形成される。センサ別体型焦点検出装置１５は焦点検出ラインセンサ２５からの信号を用いて、撮影光学系２の焦点位置を検出し、その結果を焦点ずれ量として出力する。

一方、撮影時またはライビューモードのときは、メインミラー９及びサブミラー１４を撮像光路外に退避させ、入射光束はそのまま撮像素子１３に到達する。ライブビューモード時には、撮像素子１３の撮影画素群から出力された信号は、信号処理回路２７に入力され、表示素子２８にライブビュー画像（動画像）が表示される。また、撮像素子１３は、撮影レンズ１のうち、後述する瞳分割機能によって２分割された光束により形成された２像を光電変換する焦点検出画素群を有する。

ライブビューモードにおいて、信号処理回路２７は、撮像素子１３上の焦点検出画素群からの２つの像信号に対して相関演算を行い、該２つの像信号の焦点検出画素位相差を算出する。そして、該焦点検出画素位相差に基づいて、撮像レンズ１のデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいて、焦点調整手段３を介してフォーカスレンズを駆動する。これをセンサ一体型位相差検出方式と呼ぶ。

図２、図３を用いて撮像素子１３の撮影画素群と焦点検出画素群について説明する。図２の（ａ）には、２行×２列の撮影画素群を示している。

本実施例では、撮像素子１３として、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の原色カラーフィルタがベイヤー配列された２次元単板ＣＭＯSカラーイメージセンサーが用いられている。

ベイヤー配列では２行×２列の４画素のうち対角方向にＧ画素が配置され、他の２画素としてＲとＢの画素が配置される。撮像素子１３の全体にこの２行×２列の画素配置が繰り返される。

図２の（ａ）に示した撮像画素の断面図Ａ−Ａを（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の前面に配置されたマイクロレンズであり、ＣＦ_ＲはＲのカラーフィルタ、ＣＦ_ＧはＧのカラーフィルタ、ＰＤはＣＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示している。ＣＬは、ＣＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは、撮影光学系を模式的に示している。撮像素子のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。

すなわち、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤとはマイクロレンズＭＬにより共役関係におかれ、かつ光電変換部ＰＤの有効面積が大きく設定されている。また図２の（ｂ）では、Ｒ画素への入射光束を示しているが、Ｇ画素及びＢ画素へも同様に撮影光学系ＴＬを通過した光束が入射する。したがってＲＧＢの各撮像画素に対応した射出瞳ＥＰの径は大きくなり、被写体からの光束を効率よく取り込むことが出来る。これにより、ライブビュー画像や記録用画像を生成するために用いられる撮像信号のＳ／Ｎを向上させることができる。

図３の（ａ）には、図３の（ａ）中の左右方向（横方向）に撮影光学系の瞳分割を行う焦点検出画素を含む２行×２列の画素群の平面図である。Ｇ画素は、輝度情報の主成分となるＧ撮像信号を出力する。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。逆にＲ、Ｂ画素は、主として色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素に多少欠損が生じても画質劣化が認識されにくい。

このため、本実施例では、図２（ａ）に示した２行×２列の撮像素子のうち、Ｇ画素は撮像画素として残し、ＲとＢの画素の一部を焦点検出画素に置き換えている。

図３（ａ）において、焦点検出画素をＳＡ、ＳＢで示す。図３の（ａ）に示した焦点検出画素の断面Ｂ−Ｂを（ｂ）に示す。焦点検出画素におけるマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、図２（ｂ）に示した撮像画素のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤと同じである。

本実施例では、焦点検出画素からの画像信号は、ライブビュー画像や記録用画像を生成するためには用いないため、焦点検出画素にはカラーフィルタの代わりに、透明膜ＣＦ_Ｗ（Ｗｈｉｔｅ）が配置されている。また、焦点検出画素に瞳分割機能を持たせるために、配線層ＣＬの開口部（以下絞り開口という）ＯＰＨＡ，ＯＰＨＢが、マイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏って配置される。

具体的には、焦点検出画素ＳＡにおいては、絞り開口部ＯＰＨＡは図３中の右側に偏って配置されており、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち射出瞳領域ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。

一方焦点検出画素ＳＢにおいては、絞り開口部ＯＰＨＡは図３中の左側に偏って配置されており、撮影光学系ＴＬの射出瞳のうち射出瞳領域ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。これにより、焦点検出画素ＳＡ、ＳＢは同一被写体の異なった２つの光束を受光し、これらを光電変換することができる。複数の焦点検出画素ＳＡを垂直方向に規則的に配列し、該２像のうちこれらの焦点検出画素群ＳＡ上に形成される一方の像をＡ像とする。

複数の焦点検出画素ＳＢを垂直方向に規則的に配列し、該２像のうちこれらの焦点検出画素群ＳＢ上に形成される一方の像をＢ像とする。焦点検出画素ＳＡ、ＳＢによってＡ像とＢ像を光電変換し、該焦点検出画素ＳＡ、ＳＢから出力される像信号のずれ量（方向を含む）としての位相差（以下、焦点検出画素位相差という）を算出する。そして該焦点検出画素位相差に基づいて、撮像レンズ１のデフォーカス量（方向を含む）を求めることができる。

水平方向（横方向）でのＡ像とＢ像の位相差を検出する場合には、焦点検出画素ＳＡの絞り開口部ＯＰＨＡと焦点検出画素ＳＢの絞り開口部ＯＨＰＢを左右にそれぞれ偏らせて配置すればよい。また垂直方向（縦方向）でのＡ像とＢ像の位相差を検出する場合には、焦点検出画素ＳＡの絞り開口部ＯＰＨＡと焦点検出画素ＳＢの絞り開口部ＯＨＰＢを上下にそれぞれ偏らせて配置すればよい。

図４には、撮像素子上での撮影画素群及び焦点検出用画素群の配置例を示している。焦点検出画素群ＳＡ，ＳＢが画像生成に使用されないことを考慮して、本実施例では、焦点検出画素ＳＡ，ＳＢを、水平及び垂直方向に間隔を空けて離散的に配置している。また、焦点検出画素ＳＡ，ＳＢによる画像上での画素欠損（つまりは画像の劣化）が目立ちにくくなるように、焦点検出画素はＧ画素の位置に配置しないことが望ましい。

本実施例では、図４中に太い黒枠で示された４行×４列の画素を含む１ブロック内に、一対の焦点検出画素ＳＡ，ＳＢを配置している。４×４ブロックが１つの画素ユニットとして扱われ、１つの画素ユニットが１つの焦点検出領域に対応する。１つの画素ユニットにおいて、垂直方向にて同一位置にあり、水平方向に位置が異なるブロックでは、焦点検出画素ＳＡ，ＳＢを水平方向に１画素ごとにシフトさせている。これは、離散的に配置された焦点検出画素群のサンプリング特性を改善するためである。

すなわち、焦点検出画素ＳＡ，ＳＢは垂直方向に瞳分割された画素であるため、垂直方向にはサンプリングが密になるようにシフト量を１画素単位で行っている。また、同様の理由から、水平方向にて同一位置にあり、垂直方向にて位置が異なるブロックでは、焦点検出画素ＳＡ，ＳＢを垂直方向に１画素ごとにシフトさせている。そして、複数の画素ユニットが撮像素子１３の全面における複数の焦点検出領域に対応する位置に配置される。

そして、前述したように選択された焦点検出領域に対応する焦点検出画素ＳＡ，ＳＢからの画素信号（つまりは２つの像信号）を読み出す。さらにライブビューモードでは、撮像素子１３の撮影画素群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、撮影光学系２内の焦点調整レンズが合焦位置にあるか否かを判定する合焦判定ユニット２９を有している。

なお、合焦判定ユニット２９は、いわゆるコントラスト検出方式により撮影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。コントラスト検出の演算は例えば次式に基づいて実行される。

Cはコントラスト値であり、Ｓａｄｄは、演算を行うエリアの先頭画素データが記憶されたメモリのアドレスであり、Ｅａｄｄは、演算を行うエリアの最頭画素データが記憶されたメモリのアドレスである。また、Ｘｎは、撮像素子１３を構成する個々の画素の出力値である。

以上説明したように、本実施例のカメラにおいて、光学ファインダーモードではセンサ別体型焦点検出装置１５による焦点検出を行い、ライブビューモードではセンサ一体型位相差検出方式、コントラスト検出方式よる焦点検出を行うことができる。

これによりライブビューモードでは、メインミラー９とサブミラー１４を途中で移動させることなく、コントラスト検出方式とセンサ一体型位相差検出方式の出力結果からセンサ一体型位相差検出方式の補正が可能となる。

同様にセンサ別体型焦点検出装置１５もコントラスト検出方式の結果を用いることで、キャリブレーションを行うことが可能である。しかしながら、センサ別体型焦点検出装置１５を補正するためには、キャリブレーションの途中でメインミラー９とサブミラー１４を移動しなければならない。

静的にまた同時にコントラスト検出方式とセンサ別体型焦点検出装置１５の出力結果を得ることができないために、短時間また高精度にセンサ別体型焦点検出装置１５の補正を行うことは容易ではない。

したがって本実施例ではカメラを静的にかつ同時に出力結果を得ることが出来るセンサ一体型位相差方式とコントラスト検出方式でのキャリブレーション結果を用いることによって、センサ別体型焦点検出装置１５の高精度な合焦位置補正値算出を行う。

次にセンサ別体型位相差装置１５の合焦位置補正値算出について説明する。レンズ記憶手段５にはレンズ出荷時にセンサ一体型位相差方式ＡＦおよびセンサ別型位相差検出装置１５の設計上の補正値が記憶されている。しかしながら撮影レンズごとの個体差を含んでいないため、レンズ記憶手段５に記憶されている設計上の補正値をそのまま用いても、正確な合焦状態を得ることが難しい。

そこで、本実施形態では、レンズ記憶手段５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。まず、メインミラー９をミラーアップした状態で、焦点調整手段３により焦点調整レンズを光軸方向に移動させながら、撮像素子１３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２９により合焦位置を判定する。

そして、合焦判定ユニット２９により判定（検出）された合焦位置と、撮像素子１３上の焦点検出用画素群を用いたセンサ一体型位相差方式により算出された合焦位置との差分量をカメラ演算手段１７により算出する。この差分量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記憶手段１８に記憶することで、センサ一体型位相差検出方式のキャリブレーションを行うことができる。

さらに本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式のキャリブレーションにより得られた結果をセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値としても使用する。

図５はセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳と撮像素子１３上の焦点検出画素群の入射瞳を示している。図５においてＥＰＨＡ１、ＥＰＨＢ１はセンサ一体型位相差検出方式の入射瞳を示し、ＥＰＨＡ２、ＥＰＨＢ２はセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳を示している。

本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳は、図５で示すようにほぼ同等となっている。したがって本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式のキャリブレーション結果をセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値としても使用することが出来る。センサ一体型位相差検出方式の設計上の補正値をＢＰ１a、キャリブレーションによるコントラストとセンサ一体型位相差検出方式の出力差をＢＰ１ｂとすると、センサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値Ｃ１は、
Ｃ１＝ＢＰ１ｂ−ＢＰ１a
となる。

したがってセンサ別体型焦点検出装置１５で使用する合焦位置補正値ＢＰ２ｂは、センサ別体型焦点検出装置１５の設計上の補正値をＢＰ２ａとすると
ＢＰ２ｂ＝Ｃ１＋ＢＰ２a
となる。

ここで、図６に示すフローチャートを用いて、上記センサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を算出するシステムの動作について説明する。

本実施形態では、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、カメラ制御手段がセンサ一体型位相差検出方式の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。

センサ一体型位相差検出方式の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センサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション動作がスタートする（ステップ６０１）。まず、カメラ制御手段１６は、レンズ制御手段４に信号を送り、焦点調整手段３を通じて焦点調整レンズを所定位置に移動させる（ステップ６０２）。

次に、撮像素子１３から得られる画像信号のコントラストを合焦判定ユニット２９に検出させる（ステップ６０３）。そして、ステップ６０３が所定回数Ｎに達するまで、ステップ６０２での焦点調整レンズの微小移動（ウォブリング）とステップ６０３でのコントラスト検出とを繰り返し行わせる（ステップ６０３ａ）。合焦判定ユニット２９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整レンズの位置を合焦位置と判定し、カメラ制御手段１６に信号を送る。カメラ制御手段１６はそのときのフォーカス位置情報をレンズ制御手段４を通じて得て、合焦位置情報を作成する（ステップ６０４）。

続いて、カメラ制御手段１６は、撮像素子１３の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式による焦点検出を行わせ、焦点外れ量（デフォーカス量）を、焦点調整手段３からの位置情報に加えて合焦位置情報を作成する（ステップ６０５）。カメラ制御手段１６は、センサ一体型位相差検出方式の合焦判定されたときの合焦位置情報と、コントラスト検出方式の合焦位置情報との差分であるセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値をカメラ演算手段１７に算出させる（ステップ６０６）。

算出されたセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション結果をもとに、カメラ演算手段１７でセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を算出する(ステップ６０７)。そして、カメラ演算手段１７によって算出されたセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値をカメラ記憶手段１８に記憶させる（ステップ６０８）。以上でセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値算出が終了する。

ここで、ステップ６０４とステップ６０５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６０４とステップ６０５は同時に行われることがより望ましい。また、上述したように一般的な被写体を用いてセンサ一体型位相差検出方式の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。このため、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行う方法を採るようにしてもよい。

なお、合焦位置補正値の記憶については、カメラ本体８に設けられたカメラ記憶手段１８にこの合焦位置補正値のみを記憶させる。また、合焦位置補正値を、撮影レンズ１内に設けられたレンズ記憶手段５内の補正値を書き換えて記憶させてもよいし、補正値とは別の補正値として記憶させるようにしてもよい。また、上述したような合焦位置補正値算出動作を被写体距離ごとに行い、各被写体距離に対応づけて合焦位置補正値をカメラ記憶手段１８等に記憶させるようにすれば、被写体距離にかかわらず高精度な合焦制御を行わせることができる。

また、上述したような合焦位置補正値算出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カメラ記憶手段１８等に記憶させておくようにしてもよい。

本実施形態のセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション動作では、合焦判定ユニット２９によるコントラスト検出方式の合焦位置情報の作成後に撮像素子１３の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式の焦点検出を行っている。しかしながら、撮像素子１３の撮像用画素群を用いたセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置情報の作成後に合焦判定ユニット２９によるコントラスト検出方式の焦点検出を行ってもよい。

そうすることで、ステップ６０２で焦点調整レンズを駆動する範囲をセンサ一体型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。

次に、上記合焦位置補正値算出で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、上記設計上の補正値とは別にカメラ本体８内カメラ記憶手段１８に記憶されているものとする。メインミラー９がミラーアップされていない状態で、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）、カメラ制御手段１６は、センサ別体型焦点検出装置１５により焦点検出を行わせる（ステップ７０２）。

次に、カメラ制御手段１６は、センサ別体型焦点検出装置１５による焦点検出結果に基づいて算出した焦点調整レンズの合焦駆動量と焦点調整手段３により検出された現在の焦点調整レンズの位置情報とから、焦点調整レンズの合焦位置情報を作成する。さらにこの合焦位置情報に対し、撮影レンズ１に固有の設計上の補正値および合焦位置補正値算出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、カメラ制御手段１６は、補正された合焦位置情報に基づいてレンズ制御手段４に駆動指令を通信し、焦点調整手段３を通じて焦点調整レンズを駆動し、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、本実施例では、センサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を、撮像素子１３の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式と、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２９のキャリブレーション結果から算出する。この算出した合焦位置補正値を記憶し、記憶した補正情報によって撮影時にセンサ別体型焦点検出装置１５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、センサ別体型焦点検出装置１５の高速性を維持しつつ、高精度での合焦制御が可能となる。

また、前述したようにセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値をメインミラー９とサブミラー１４を移動することなく取得することが出来るために、高精度な補正が可能となる。

［実施例２］
実施例２ではセンサ一体型位相差検出方式ＡＦとセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳は、異なっている。

一般的に撮像素子の画素面積はセンサ別体型焦点検出装置１５の焦点検出ラインセンサ２５の面積よりも小さい。したがって、撮像素子１３上の焦点検出用画素群による焦点検出において、センサ別体型焦点検出装置１５による焦点検出と同等に低輝度の被写体に対して、焦点検出を可能にするためには入射瞳の大きさを大きくする必要がある。

図８はセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳と撮像素子１３上の焦点検出画素群の入射瞳を示している。図８においてＥＰＨＡ１、ＥＰＨＢ１はセンサ一体型位相差検出方式ＡＦの入射瞳を示し、ＥＰＨＡ２、ＥＰＨＢ２はセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳を示している。

本実施例では、センサ一体型位相差検出方式ＡＦとセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳の大きさは、図８で示すように異なっている。したがってレンズの製造誤差によるセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値とセンサ一体型焦点検出装置の合焦位置補正値は異なる。

実施例２では、センサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値とセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値の誤差変動係数をカメラ記憶手段１８に記憶している。センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式によるキャリブレーションによる合焦位置補正値とカメラ記憶手段１８に記憶されている誤差変動係数から、センサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を求める。

本実施例では誤差変動係数としてＡＦ光束のＦ値の違いによる倍率係数を使用する。センサ一体型位相差検出方式の補正値をＣ１、センサ一体型位相差検出方式の規定するＦナンバーをＦ１、センサ別体型焦点検出装置１５の規定するＦナンバーをＦ２とすると、センサ別体型焦点検出装置１５の補正値をＣ２は
Ｃ２＝Ｃ１×Ｆ１／Ｆ２
となる。

本実施例では、図６のステップ６０７においてこの計算がおこなわれる。したがってセンサ別体型焦点検出装置１５で使用する合焦位置補正値ＢＰ２ｂは、センサ別体型位相差検出装置１５の設計上の補正値をＢＰ２ａとすると
ＢＰ２ｂ＝Ｃ２＋ＢＰ２a＝Ｃ１×Ｆ１／Ｆ２＋ＢＰ２a
となる。

［実施例３］
実施例３では実施例２と同様にセンサ一体型位相差検出方式ＡＦとセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳は、図８で示すように異なっているために、レンズの製造誤差による補正量は２つの位相差方式で異なる。

本実施例では、レンズの絞りを所定Ｆナンバーに絞ることによってセンサ一体型位相差検出方式ＡＦとセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳の重心を等しくする。

図９ではレンズの絞りを絞ったときのＡＦ光束を示している。図９において、ＳＴが撮影レンズ１の絞りを所定Ｆナンバーまで絞ったときの絞り、ＥＰＨＡ１、ＥＰＨＢ１は絞りを絞ったときのセンサ一体型位相差検出方式ＡＦの入射瞳を示し、ＥＰＨＡ２、ＥＰＨＢ２はセンサ別体型焦点検出装置１５の入射瞳を示している。

入射瞳の重心を等しくすることによって、絞ったときに得られるセンサ一体型位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦにより得られる差分値が、センサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値と等しくなるようにする。

図１０に実施例３におけるセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を算出するシステムの動作のフローチャートを示す。ステップ１００４までは実施例１と同じ動作である。ステップ１００５では所定のＦナンバーがカメラ記憶手段１８に記憶されていて、この情報が接点１９を通してレンズ制御手段４に送られる。レンズ制御手段は絞りを駆動することにより所定のＦナンバーにレンズを絞り込む。

続いて、カメラ制御手段１６は、撮像素子１３の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式による焦点検出を行わせ、焦点外れ量（デフォーカス量）を、焦点調整手段３からの位置情報に加えて合焦位置情報を作成する（ステップ１００６）。カメラ制御手段１６は、センサ一体型位相差検出方式の合焦判定されたときの合焦位置情報と、コントラスト検出方式の合焦位置情報との差分であるセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値をカメラ演算手段１７に算出させる（ステップ１００７）。

算出されたセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション結果をもとに、カメラ演算手段１７でセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値を算出する。(ステップ１００８)。そして、カメラ演算手段１７によって算出されたセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値をカメラ記憶手段１８に記憶させる（ステップ１００９）。

以上でセンサ別体型焦点検出装置１５の合焦位置補正値算出が終了する。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 撮影レンズ
２ 撮影光学系
３ 焦点調整手段
４ レンズ制御手段
５ レンズ記憶手段
８ カメラ本体
９ メインミラー
１３ 撮像素子
１４ サブミラー
１５ センサ別体型焦点検出装置
１６ カメラ制御手段
１７ カメラ演算手段
１８ カメラ記憶手段
１９ 接点
２７ 信号処理回路
２９ 合焦判定ユニット

Claims (6)

1. 撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第一の光束により形成された２像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
   前記撮影画素群の像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第１の焦点情報算出手段と、
   前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第２の焦点情報算出手段と、
   前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第２の光束により形成された２像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
   前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第３の焦点情報算出手段と、
   前記第１の焦点情報手段と前記第２の焦点情報手段の結果から第３の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること
   を特徴とする撮像装置。
2. 前記第２の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第３の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第一の光束により形成された２像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
   前記撮影画素群の信号からコントラストを用いて、焦点情報を算出する第１の焦点情報算出手段と、
   前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第２の焦点情報算出手段と、
   前記撮影光学系からの光束のうち２分割された第２の光束により形成された２像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
   前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第３の焦点情報算出手段と、
   前記第１の焦点情報手段と前記第２の焦点情報手段の結果から前記第２の焦点情報手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
   前記キャリブレーション手段の出力結果から第３の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること
   を特徴とする撮像装置。
5. 前記第２の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記第３の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。