JP2018082412A - 撮像装置、撮像装置の制御方法およびフォーカス制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像の特性に関わらず、撮像光学系の収差に起因する焦点検出誤差を良好に補正する。
【解決手段】撮像装置１００は、第１の撮像素子１４と、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段１１０と、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段４２と、補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段５０とを有する。撮像光学系と第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、撮像光学系と第１または第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とする。基準画像を合焦画像とするための焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、基準画像と補正対象画像の特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて補正値を取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関する。

撮像装置には、被写体像を撮像する撮像素子を用いて位相差検出方式の焦点検出を行えるものがある。特許文献１には、撮像素子における一部の複数の画素が撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる領域を通過した光束を受光する瞳分割機能を有し、これらの画素が複数の撮像用画素の間に焦点検出用画素として配置されたデジタルカメラが開示されている。

ただし、撮像光学系の収差によって焦点検出用画素が受光する光束の最良像面位置と撮像用画素が受光する光束の最良像面位置とに差が生じる場合がある。この場合、焦点検出用画素の出力を用いて合焦状態が得られても、撮像用画素からの出力を用いて生成された撮像画像が合焦状態とならない。特許文献１には、このような最良像面位置の差を補正するためのピント補正情報を交換レンズからカメラに通信し、カメラが該ピント補正情報を用いてピント補正を行う（焦点検出結果を補正する）ことが開示されている。

特許第５３００４１４号公報

しかしながら、交換レンズに装着される様々なデジタルカメラは、それぞれが有する撮像素子の画素ピッチや画像生成アルゴリズムに応じてピント状態の見え方、すなわち特性が異なる撮像画像を生成する。特許文献１には、このようなカメラごとの撮像画像の特性の違いに応じたピント補正については開示等されていない。

本発明は、撮像画像の特性に関わらず、撮像光学系の収差に起因する焦点検出誤差を良好に補正できるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する第１の撮像素子と、撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。撮像光学系と第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、撮像光学系と第１の撮像素子または第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とする。このとき、補正値取得手段は、基準画像を合焦画像とするための焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、基準画像と補正対象画像の特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて補正値を取得することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する第１の撮像素子と撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段とを有する撮像装置に適用される。該制御方法は、焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得ステップと、補正値により補正された焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを有する。撮像光学系と第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、撮像光学系と第１の撮像素子または第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とする。このとき、補正値取得ステップにおいて、基準画像を合焦画像とするための焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、基準画像と補正対象画像の特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて補正値を取得することを特徴とする。

なお、上記制御方法に応じた処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとしてのフォーカス制御プログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、撮像画像の特性に関わらず、撮像光学系の収差に起因する焦点検出誤差を良好に補正することができる。

本発明の実施例である撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例の撮像装置における撮像素子の画素配列を示す図。 上記撮像素子における読出し部の構成を示す図。 上記撮像素子の光電変換部の共役関係および射出瞳への光電変換部の投影像を示す図。 実施例における焦点検出領域を示す図。 実施例におけるＡＦ処理を示すフローチャート。 実施例におけるＢＰ補正量の算出サブルーチンのフローチャート。 実施例における第１のＢＰ補正情報の例を示す図。 実施例における第２のＢＰ補正情報の例として撮像光学系の特性および撮像信号の評価帯域を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、焦点距離やＦナンバー等が異なる複数の種類（機種）の交換レンズおよび同機種の製造番号が異なる複数の交換レンズを選択的に装着可能な撮像装置としてのデジタルカメラ（以下、単にカメラという）１００を含む撮像システムを示している。図には、上記複数の交換レンズのうち代表的な交換レンズ（レンズ装置）３００がカメラ１００に装着された状態を示している。交換レンズ３００はズーム機能を有するが、ズーム機能を有さない交換レンズのカメラ１００への装着も可能である。

不図示の被写体からの光束は、交換レンズ３００内の撮像光学系（レンズユニット３１１および絞り３１２）を通過し、さらにカメラマウント１０６を通過してカメラ１００内に入射する。該光束の一部は、撮像光路内に配置されてハーフミラーにより構成されたメインミラー１３０によって上方へ反射されて光学ファインダ１０４に入射する。光学ファインダ１０４は、ユーザによる被写体像の観察を可能とする。この状態を、光学ファインダ状態という。

一方、メインミラー１３０により反射されなかった光束はこれを通過してサブミラー１３１により下方に反射され、焦点検出ユニット１１０に入射する。焦点検出ユニット１１０は、不図示の２次結像光学系により形成された対の焦点検出用被写体像を不図示のＡＦセンサ（ラインセンサ等）により光電変換して対の位相差像信号を生成してＡＦ部４２に出力する。

ＡＦ部４２は、対の位相差像信号の位相差を演算し、該位相差から撮像光学系の焦点状態（言い換えれば撮像光学系により形成された被写体像の焦点状態）を示す焦点検出情報としてのデフォーカス量を算出する。ＡＦ部４２は、さらに後述するようにデフォーカス量を補正して、補正後のデフォーカス量（以下、補正デフォーカス量という）をカメラ制御部５０に出力する。カメラ制御部５０は、補正デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの駆動量（以下、フォーカス駆動量という）を算出する。そして、該フォーカス駆動量を含むフォーカス制御指令をカメラ通信Ｉ／Ｆ３８およびレンズ通信Ｉ／Ｆ３３８を介して交換レンズ３００のフォーカス制御部３４２に送信する。フォーカス制御部３４２は、フォーカス制御指令に含まれるフォーカス駆動量に応じてレンズユニット３１１に含まれるフォーカスレンズを駆動する。このようにして後述する撮像素子１４とは異なる光電変換素子を含む焦点検出ユニット１１０（ＡＦセンサ）を用いた位相差検出方式によるフォーカス制御（ＡＦ）であるＡＦセンサ位相差ＡＦが行われる。

交換レンズ３００におけるフォーカスレンズの駆動が終了して、静止画または動画（ライブビュー映像も含む）の撮像を行う場合には、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー１３０とサブミラー１３１が撮像光路外に退避される。これにより、撮像光学系からの光束は、シャッター１２を介して撮像素子（第１の撮像素子）１４に入射する。撮像素子１４は、撮像光学系からの光束により形成された撮像用被写体像を光電変換（撮像）する。静止画を生成するための静止画撮像を行っている状態を静止画撮像状態といい、ライブビュー映像を生成するためのライブビュー撮像を行っている状態をライブビュー状態といい、記録用動画を生成するための動画撮像を行っている状態を動画撮像状態という。静止画撮像、ライブビュー撮像および動画撮像が終了すると、メインミラー１３０とサブミラー１３１は図示の位置に戻される。

撮像素子１４により生成された電気信号であるアナログ撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１６に出力され、ここでデジタル信号としての画像データに変換される。撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６および後述するＤ／Ａ変換器２６には、タイミング発生部１８からのクロック信号や制御信号が供給される。タイミング発生部１８は、メモリ制御部２２およびカメラ制御部５０により制御される。画像処理部２０は、Ａ／Ｄ変換器１６またはメモリ制御部２２から入力された画像データに対して画素補間処理や色変換処理等の画像処理を行う。

また、画像処理部２０は、画像データを焦点検出用画像データに変換し、カメラ制御部５０を介してＡＦ部４２に送る。ＡＦ部４２は、焦点検出用画像データから取得した対の位相差像信号の位相差を演算し、該位相差からデフォーカス量を算出する。そして、ＡＦ部４２は、先に説明したＡＦセンサ位相差ＡＦと同様に、デフォーカス量を補正して、補正デフォーカス量をカメラ制御部５０に出力する。カメラ制御部５０は、補正デフォーカス量に基づいてフォーカス駆動量を算出し、カメラおよびレンズ通信Ｉ／Ｆ３８，３３８を介してフォーカス制御部３４２にフォーカス駆動量を含むフォーカス制御指令を送信する。フォーカス制御部３４２は、フォーカス駆動量に応じてレンズユニット３１１内のフォーカスレンズを駆動させる。このようにして、撮像素子１４を通じて取得した焦点検出用画像データを用いた位相差検出方式によるフォーカス制御である撮像面位相差ＡＦが行われる。

なお、本実施例では、画像処理部２０が画像データを用いて演算したコントラスト評価値に基づいて、カメラ制御部５０がコントラスト検出方式によるフォーカス制御であるコントラストＡＦを行うことも可能である。

このように、カメラ１００は、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮像光路内に位置する光学ファインダ１０４による被写体観察状態ではＡＦセンサ位相差ＡＦを行う。一方、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮像光束外に退避した静止画または動画撮像状態では撮像面位相差ＡＦおよびコントラストＡＦを行う。

メモリ制御部２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生部１８、画像処理部２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０および圧縮伸長部３２を制御する。Ａ／Ｄ変換器１６から出力された画像データは、直接または画像処理部２０およびメモリ制御部２２を介して、画像表示メモリ２４またはメモリ３０に書き込まれる。画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データは、Ｄ／Ａ変換器２６によりアナログ信号に変換されて、液晶パネル等により構成された画像表示部２８に表示される。撮像素子１４を通じて取得された動画データを画像表示部２８に表示することで、電子ビューファインダ機能を実現することができる。

メモリ３０は、撮像により生成された静止画データや動画データを記憶する。また、メモリ３０は、カメラ制御部５０の作業領域としても使用される。圧縮伸長部３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮および伸長する機能を有し、メモリ３０に記憶された画像データを読み込んで圧縮および伸長処理を行う。

測光部４６は、カメラ制御部５０から受け取った画像データを用いて被写体輝度を検出し、測光情報を生成する。カメラ制御部５０は、測光情報に基づいて、シャッター制御部３６にシャッター１２の駆動を制御させるとともにカメラおよびレンズ通信Ｉ／Ｆ３８，３３８を介して交換レンズ３００内の絞り制御部３４４に絞り制御指令を送信して絞り３１２を制御させる。これにより、自動露出制御（ＡＥ）が行われる。フラッシュ４８は、ＡＦ時に被写体にＡＦ補助光を照射したり、撮像時に被写体に照明光を照射したりする。

カメラ制御部５０は、カメラ１００の全体を制御し、メモリ５２はカメラ制御部５０の動作用の定数、変数およびプログラム等を記憶する。表示部５４は、液晶パネルにより構成され、文字、記号および画像を表示する。不揮発性メモリ５６は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、ＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

モードダイアル６０は、様々な撮像モードをユーザに選択させる。シャッタースイッチは、不図示のシャッターボタンが半押しされることによりオンとなってＡＦ、ＡＥおよびＡＷＢ（オートホワイトバランス）等の処理を開始させる撮像準備スイッチＳＷ１（６２）を有する。また、シャッタースイッチは、シャッターボタンが全押しされることによりオンとなって撮像を開始させる撮像指示スイッチＳＷ２（６４）を含む。画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６６は、画像表示部２８による表示と非表示をユーザに選択させる。クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ６８は、撮像の直後に該撮像により生成された画像データを自動再生するクイックレビュー機能の使用と不使用をユーザに選択させるスイッチである。操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等を含む。

電源制御部８０は、電池検出部、ＤＣ／ＤＣコンバータおよび通電先を切り替えるスイッチ等により構成されている。電源制御部８０は、電池の装着の有無や電池残量の検出を行い、その検出結果およびカメラ制御部５０の指示に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、必要な電圧をカメラ１００内の各部（記録媒体２００を含む）および交換レンズ３００に供給する。コネクタ８２，８４は、一次電池、二次電池およびＡＣアダプタ等の電源８６をカメラ１００に接続する。メモリインターフェース９０は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体２００との接続機能を有し、コネクタ９２は記録媒体２００と物理的接続を行う。記録媒体着脱検知部９８は、コネクタ９２に記録媒体２００が装着されているか否かを検知する。

交換レンズ３００は、そのレンズマウント３０６をカメラマウント１０６と機械的に結合することでカメラ１００に対して交換可能（取り外し可能）に装着される。カメラマウント１０６およびレンズマウント３０６には、交換レンズ３００をカメラ１００に電気的に接続する電気接点部１２２，３２２が設けられている。電気接点部１２２，３２２は、カメラおよびレンズ通信Ｉ／Ｆ３８，３８８を介してカメラ制御部５０とズーム制御部３４０、フォーカス制御部３４２、絞り制御部３４４およびレンズ制御部３４６との間での制御信号やデータ等の信号の通信を可能とする。また、電気接点部１２２，３２２は、カメラ１００から交換レンズ３００への電源の供給を可能とする。

ズーム制御部３４０は、レンズユニット３１１に含まれる変倍レンズの駆動を制御してズーミングを行う。フォーカス制御部３４２および絞り制御部３４４は、前述したようにカメラ制御部５０からのフォーカス制御指令および絞り制御指令に応じてレンズユニット３１１内のフォーカスレンズおよび絞り３１２の駆動を制御する。

レンズ制御部３４６は、交換レンズ３００全体を制御する。レンズ制御部３４６は、その動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリ機能を備えている。不揮発性メモリ３４８は、交換レンズ３００の固有の識別情報や、開放／最小絞り値および焦点距離等の光学情報や、レンズ枠情報を記憶している。レンズ枠情報は、撮像光学系を通過する光束の径を決める開口枠部材（絞り３１２やレンズユニット３１１を保持する不図示のレンズ枠）の径と撮像素子１４からの距離を示す情報である。レンズ枠情報は、フォーカスレンズの位置（フォーカス位置）や変倍レンズの位置（ズーム位置）によって異なる。レンズ制御部３４６は、ＡＦを行うカメラ制御部５０からの送信要求に応じてフォーカス位置とズーム位置に応じたレンズ枠情報をカメラ制御部５０に送信する。

次に、撮像素子１４の構成と撮像面位相差ＡＦについて説明する。図２は、２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサとしての撮像素子１４の垂直（Ｙ方向）６行および水平（Ｘ方向）８列の範囲の画素配列を撮像光学系側から見て示している。撮像素子１４にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、奇数行の画素２１１には左から順に緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラーフィルタが交互に設けられ、偶数行の画素２１１には左から順に青（Ｂ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタが交互に設けられている。円で描かれた２１１ｉはオンチップマイクロレンズ（以下、単にマイクロレンズという）を示す。マイクロレンズ２１１ｉの内側に２つの矩形で描かれた２１１ａ，２１１ｂは光電変換部である。

すべての画素２１１において光電変換部２１１ａ，２１１ｂがＸ方向に２分割されており、該２分割された光電変換部２１１ａ，２１１ｂのうち一方から出力される光電変換信号と両方から出力される光電変換信号の和とを独立して読み出すことができる。両方の光電変換部２１１ａ，２１１ｂからの光電変換信号の和から一方の光電変換部からの光電変換信号を差し引くことで、他方の光電変換部から出力される光電変換信号に相当する信号を得ることができる。一方および他方の光電変換信号は、撮像面位相差ＡＦにおける対の位相差像信号（焦点検出用画像データ）の生成に用いられるほか、被写体距離の演算や互いに視差を有する対の視差画像の生成にも用いられる。また、両方の光電変換信号の和は、通常の撮像画像を生成するための撮像信号として用いられる。

ここで、焦点検出用画素としての各画素２１１の瞳分割機能と対の位相差像信号の生成について説明する。各画素２１１において、光電変換部２１１ａ，２１１ｂはそれぞれ、マイクロレンズ２１１ｉに対してＸ方向における互いに異なる側に偏って配置されている。このため、光電変換部２１１ａ，２１１ｂは、被写体の同一領域からの光束が通過する撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる領域からの光束をマイクロレンズ２１１ｉを通して受光する。これにより、瞳分割が行われる。

また、同一行に配置された所定範囲内の複数の画素２１１の光電変換部２１１ａからの光電変換信号を繋ぎ合わせて生成した信号をＡ像信号とし、光電変換部２１１ｂからの光電変換信号を繋ぎ合わせて生成した信号をＢ像信号とする。前述したように光電変換部２１１ｂからの光電変換信号は、光電変換部２１１ａ，２１１ｂからの光電変換信号の和から光電変換部２１１ａからの光電変換信号を差し引いた信号である。これらＡ像信号とＢ像信号が対の位相差像信号である。なお、Ａ像およびＢ像信号は、カラーフィルタの１ベイヤー配列単位に含まれるＲＧＧＢの４画素からの光電変換信号を加算して得られる疑似的な輝度信号を繋ぎ合わせることで生成してもよいし、ＲＧＢの色ごとに光電変換信号を繋ぎ合わせることで生成してもよい。

このようにして生成されるＡ像信号とＢ像信号に対して相関演算を行うことで、該Ａ像信号とＢ像信号の相対的なずれ量である位相差を算出することができる。そして、該位相差から、撮像素子１４上に形成された被写体像（もしくは撮像光学系）のデフォーカス量を算出することができる。

本実施例では、演算負荷の軽減、位相差像信号のＳ／Ｎの改善および出力画像サイズに合わせること等を目的として、上記所定範囲内の複数の画素からの出力を後述する方法で加算してＡ像およびＢ像信号を生成する。

図３は、撮像素子１４に設けられた読出し部の構成を示している。１５１は水平走査回路であり、１５３は垂直走査回路である。各画素の間には、水平走査ライン１５２ａ，１５２ｂと垂直走査ライン１５４ａ，１５４ｂが配線され、各光電変換部からの光電変換信号はこれらの走査ラインを介して水平走査回路１５１および垂直走査回路１５３により読み出される。

図４（Ａ）は、撮像光学系の射出瞳１０２と撮像素子１４のうち像高０付近（像面の中央近傍）に配置された画素２１１の光電変換部２１１ａ，２１１ｂとの共役関係を示している。射出瞳１０２と光電変換部２１１ａ，２１１ｂとは、マイクロレンズ２１１ｉによって共役な関係となっている。一般に、撮像光学系の射出瞳の位置（射出瞳面）は光量調節用の虹彩絞り（例えば図１に示す絞り３１２）が配置される面とほぼ一致する。図１に示した交換レンズ３００の撮像光学系のように変倍機能を有するズームレンズでは、ズーミングによって像面からの射出瞳１０２の距離（以下、射出瞳距離という）や射出瞳１０２の大きさが変化する場合がある。図４（Ａ）に示した撮像光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間（Ｍｉｄｄｌｅ）である状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Ｚｅｐと仮定して、マイクロレンズ２１１ｉの形状や像高（Ｘ、Ｙ座標）に応じた光電変換部２１１ａ，２１１ｂの偏心パラメータが設定される。

図４（Ａ）において、１０１は撮像光学系に含まれる第１レンズ群であり、１０１ｂは第１レンズ群１０１を保持する鏡筒部材である。１０５は第３レンズ群であり、１０５ｂは第３レンズ群１０５を保持する鏡筒部材である。１０２は絞りであり、１０２ａは絞り１０２の開放開口径を設定する開口板である。１０２ｂは絞り１０２の絞り開口径を調節するための絞り羽根である。撮像光学系を通過する光束を制限する制限部材として作用する鏡筒部材１０１ｂ、開口板１０２ａ、絞り羽根１０２ｂおよび鏡筒部材１０５ｂは、像面から見た場合の光学的な虚像を示している。また、絞り１０２の近傍における合成開口を撮像光学系の射出瞳１０２と定義し、この射出瞳１０２から像面までの距離を上述した射出瞳距離Ｚｅｐと定義する。

図４（Ａ）に示すように、画素２１１は、その最下層側から順に、光電変換部２１１ａ，２１１ｂと、複数の配線層２１１ｅ〜２１１ｇと、カラーフィルタ２１１ｈと、マイクロレンズ２１１ｉとが配置されて構成されている。２つの光電変換部２１１ａ，２１１ｂは、マイクロレンズ２１１ｉによって撮像光学系の射出瞳面に投影される。言い換えれば、撮像光学系の射出瞳１０２が、マイクロレンズ２１１ｉを介して光電変換部２１１ａ，２１１ｂの表面に投影される。

図４（Ｂ）は、撮像光学系の射出瞳面上における光電変換部２１１ａ，２１１ｂの投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂを示している。図４（Ａ）において撮像光学系を通過する光束のうち最も外側の光線群をＬとすると、該最外光線群Ｌは絞り１０２の開口板１０２ａによって制限されている。図４（Ｂ）では、最外光線群ＬをＴＬで示している。ＴＬで示す円の内側に光電変換部２１１ａ，２１１ｂの投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂの大部分が含まれていることから、投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂには撮像光学系によるケラレがほとんど発生していないことが分かる。最外光線群ＴＬは絞り１０２の開口板１０２ａのみによって制限されているため、最外光線群ＴＬの径は開口板１０２ａの開口径に相当する。この際、像面の中央近傍では投影像ＥＰ１ａ，ＥＰ１ｂのわずかなケラレも光軸に対して対称に発生しているため、光電変換部２１１ａ，２１１ｂが受光する光量は等しい。

図５には、被写体の撮像が可能な撮像範囲４００内における焦点検出領域４０１を示している。この焦点検出領域４０１内に含まれる被写体に対してＡＦセンサ位相差ＡＦと撮像面位相差ＡＦとが行われる。焦点検出領域４０１内では、撮像範囲４００内の水平方向のコントラスト差を用いて位相差（つまりはデフォーカス量）の検出を行う。

次に、カメラ１００において制御手段としてのカメラ制御部５０および補正値取得手段としてのＡＦ部４２が位相差ＡＦにおいて実行する処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。それぞれコンピュータにより構成されたカメラ制御部５０およびＡＦ部４２は、コンピュータプログラムであるフォーカス制御プログラムに従って本処理を実行する。ここにいう位相差ＡＦは、ＡＦセンサ位相差ＡＦであってもよいし、撮像面位相差ＡＦであってもよい。

まずステップＳ５０１では、カメラ制御部５０は、シャッターボタンの半押しに応じて撮像準備スイッチＳＷ１（６２）がオンになったか否かを判定し、オンになるとステップＳ５０２に進む。ここでは、撮像準備スイッチＳＷ１（６２）のオンを判定しているが、ライブビュー撮像状態や動画撮像状態から光学ファインダ状態に移行したことをトリガーとしてステップＳ５０２に進んでもよい。

ステップＳ５０２では、カメラ制御部５０は、レンズ制御部３４６から、前述したレンズ枠情報やフォーカス位置の情報等を含むレンズ情報を通信により取得する。

次にステップＳ５０３において、ＡＦセンサ位相差ＡＦでは、ＡＦ部４２は焦点検出ユニット１１０から対の位相差像信号を取得する。また、撮像面位相差ＡＦでは、ＡＦ部４２は画像処理部２０が生成した焦点検出用画像データから対の位相差像信号を取得する。

次にステップＳ５０４では、ＡＦ部４２は、対の位相差像信号に対して相関演算を行って、これら対の位相差像信号の位相差を算出し、さらに位相差から焦点検出結果としてのデフォーカス量を算出する。

そしてステップＳ５０５では、ＡＦ部４２は、デフォーカス量に対してベストピント（ＢＰ）補正を行うための補正量であるＢＰ補正値を算出する。このＢＰ補正値の算出については後述する。

その後ステップＳ５０６では、ＡＦ部４２は、ステップＳ５０４で算出したデフォーカス量およびステップＳ５０５で算出したＢＰ補正量を用いてフォーカス駆動量を算出する。具体的には、デフォーカス量にＢＰ補正量を加算して補正デフォーカス量を算出し、該補正デフォーカス量をフォーカス駆動量に換算する。このフォーカス駆動量に対応するフォーカス位置か、合焦状態が得られるフォーカス位置（以下、合焦フォーカス位置という）である。

ステップＳ５０７では、カメラ制御部５０は、ＡＦ部４２で算出されたフォーカス駆動量を含むフォーカス制御指令を交換レンズ３００のフォーカス制御部３４２に送信し、フォーカス制御部３４２にフォーカス駆動量に応じてフォーカスレンズを駆動させる。すなわち、フォーカス制御を行う。これにより、フォーカスレンズが合焦フォーカス位置に駆動されて位相差ＡＦが完了する。

次に、図６のステップＳ５０５におけるＡＦ部４２によるＢＰ補正量の算出について、図７に示すＢＰ補正量算出サブルーチンのフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５０５に進んだＡＦ部４２は、まずステップＳ５０５１においてＢＰ補正値の算出に必要なパラメータとしてのＢＰ算出条件を取得する。ＢＰ補正値は、レンズユニット３１１のフォーカス位置、ズーム位置および図５に示した焦点検出領域４０１の位置等、撮像光学系や焦点検出に関する条件（撮像条件）に応じて異なる。このため、ＡＦ部４２は、ＢＰ算出条件として、レンズ制御部３４６からフォーカス位置およびズーム位置の情報を取得するとともにカメラ制御部５０から焦点検出領域４０１の位置の情報を取得する。

次にステップＳ５０５２では、ＡＦ部４２は、交換レンズ３００のレンズ制御部３４６から、不揮発性メモリ３４８に記憶されている第１の補正情報としての第１のＢＰ補正情報（以下、第１のＢＰ補正量という）を取得する。第１のＢＰ補正量の例を図８に示す。図８は、レンズ記憶手段としての不揮発性メモリ３４８に格納されている第１のＢＰ補正量のデータテーブルを示す。このデータテーブルでは、フォーカス位置およびズーム位置のそれぞれが８つの範囲に分割されることで得られる計６４の範囲のそれぞれに第１のＢＰ補正量ＢＰ１１１〜ＢＰ１８８が格納されている。第１のＢＰ補正量をＡＦ部４２がＢＰ補正量として用いれば、交換レンズ３００における様々なフォーカス位置やズーム位置に応じてデフォーカス量を補正することができる。

なお、図８に示したデータテーブルは図５に示した撮像範囲４００内の中央に位置する焦点検出領域４０１に対応する例であるが、焦点検出領域４０１の位置が中央以外である場合はその位置ごとのデータテーブルを不揮発性メモリ３４８に格納しておけばよい。また、第１のＢＰ補正量として、交換レンズ３００（撮像光学系）の設計値から得られる補正量（以下、設計補正量という）だけでなく、それらの製造誤差を含んだ補正量を設計補正量とは個別に又は設計補正量と合算して格納しておいてもよい。

次にステップＳ５０５３では、ＡＦ部４２は、ＢＰ補正量の算出を行っているカメラ１００が、交換レンズ３００に対する基準カメラであるか否かを判定する。具体的には、ＡＦ部４２は、交換レンズ３００からレンズ情報の一つとして送信された基準カメラ情報が示す基準カメラが、現在交換レンズ３００が装着されているカメラ１００と一致するか否かを判定する。

基準カメラとは、交換レンズ３００の不揮発性メモリ３４８に格納された第１のＢＰ補正量を算出するためのピント評価において使用された撮像画像としての基準画像を生成したカメラ（つまりは第２の撮像素子を有するカメラ）である。交換レンズ３００が基準カメラに装着されている場合には、第１のＢＰ補正量をＢＰ補正量として用いてデフォーカス量を補正することにより、その基準カメラにより合焦画像としての基準画像を得るための高精度な補正デフォーカス量を算出することができる。

一方、交換レンズ３００は、基準カメラ以外のカメラ（以下、非基準カメラという）にも装着される。この場合に、第１のＢＰ補正量をＢＰ補正量として用いてデフォーカス量を補正しても、その非基準カメラにより生成される撮像画像としての補正対象画像に対する高精度な補正デフォーカス量を算出することができないおそれがある。これは、基準画像と補正対象画像とで、画像の画素ピッチ（つまりは解像可能な空間周波数帯域）、ホワイトバランス等の色や焦点検出領域４０１内の被写体のコントラスト方向といった画像のピント状態の見え方に影響を与える特性が異なるためである。

このため本実施例では、本ステップにて交換レンズ３００が装着されているカメラ１００が該交換レンズ３００に対する基準カメラか非基準カメラかを判定する。そして、非基準カメラ（つまりは第１の撮像素子を有するカメラ）であればステップＳ５０５４に進み、基準カメラであればステップＳ５０５６に進む。なお、基準カメラか否かの判定において基準カメラであると判定しても、その基準カメラにより生成される撮像画像の特性が基準画像とは異なる場合には、ＡＦ部４２は非基準カメラと判定した場合と同じくステップＳ５０５４に進む。

ステップＳ５０５４では、ＡＦ部４２は、交換レンズ３００のレンズ制御部３４６から、第２の補正情報の一部をなす第２のＢＰ補正情報を取得する。第２のＢＰ補正情報の例を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。

図９（Ａ）は、第２のＢＰ補正情報の１つである撮像光学系の収差に関する特性を示す情報（収差情報：以下、撮像光学系の特性という）として、空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦの極大値（ピーク）を示すフォーカス位置であるＭＴＦピーク位置を示している。横軸には離散的な空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を示し、縦軸には空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４におけるＭＴＦピーク位置ＬＰ４，ＬＰ５，ＬＰ６，ＬＰ７を示している。

本実施例では、ＭＴＦピーク位置ＬＰ４〜ＬＰ７が、ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）（１≦ｎ≦４）として不揮発性メモリ３４８に格納されている。ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）も、ズーム位置およびフォーカス位置がそれぞれ８つの範囲に分割されることで得られる計６４の範囲のそれぞれに応じたＭＴＦピーク位置として不揮発性メモリ３４８に格納される。また、ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）は、被写体の色を表す波長ごとやコントラストの方向ごとに格納しておいてもよい。この場合には、被写体の色やコントラストの方向を指定して、指定した色やコントラストの方向に適したＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）を用いる。

図９（Ｂ）には、第２のＢＰ補正情報の他の１つとしての基準カメラの評価帯域（第１の特性情報）を示している。ここにいう評価帯域は、カメラにより生成される撮像画像（撮像信号）の周波数帯域であり、被写体、撮像光学系および撮像素子の周波数特性と、撮像画像の鑑賞者が撮像画像のピント状態を評価する周波数帯域とを考慮して算出される。被写体の周波数特性は、焦点検出領域４０１内の撮像信号をフーリエ変換する等して得てもよいし、代表的な被写体の周波数特性を用いてもよい。撮像素子の周波数特性は、撮像画像の画素ピッチ等に応じて設定される。また、上述した鑑賞者が撮像画像のピント状態を評価する周波数帯域は、撮像画像の鑑賞距離（撮像画像が表示されるモニタと鑑賞者との距離）や鑑賞環境（室内、屋外等）の明るさ、さらに撮像画像観賞時の画像サイズ等に応じて設定される。

本実施例では、基準カメラの評価帯域として、該基準カメラにより生成された撮像画像の焦点状態を評価するためにより適した周波数帯域をより大きい重み付け係数により表す。図９（Ｂ）には、基準カメラの評価帯域を示す重み付け係数をＦＷ０（実線）として示している。図９（Ｂ）中の空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、図９（Ａ）中の空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に対応している。空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に対して重み付け係数ＦＷ０は、ＦＷ０１＜ＦＷ０２＜ＦＷ０３＜ＦＷ０４の値を有する。以下の説明において、ＦＷ０１〜ＦＷ０４を、ＦＷ０（ｎ）（１≦ｎ≦４）と示す。

上記ステップＳ５０５４では、ＡＦ部４２は、レンズ制御部３４６から、不揮発性メモリ３４８に記憶されている第２のＢＰ補正情報である撮像光学系の特性（ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ））と基準カメラの評価帯域（ＦＷ０（ｎ））の情報とを取得する。

次にステップＳ５０５５では、ＡＦ部４２は、カメラ記憶手段としてのメモリ５２に記憶されている非基準カメラ（カメラ１００）の評価帯域（第２の特性情報）を取得する。さらに、ＡＦ部４２は、ＢＰ補正量を算出する非基準カメラとしてのカメラ１００により生成される補正対象画像と基準カメラにより生成される基準画像との特性の違いによって発生する誤差を補正するための補正量である基準カメラ対応補正量を算出する。ここでの特性の違いは、主として基準画像と補正対象画像との評価帯域の差である。

図９（Ｂ）に、メモリ５２に記憶されている非基準カメラ（カメラ１００）の評価帯域をＦＷ１（一点鎖線）で示している。基準カメラの評価帯域と同様に、非基準カメラにより生成された補正対象画像のピント状態を評価するためにより適した周波数帯域をより大きい重み付け係数により表している。空間周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に対して重み付け係数ＦＷ１は、ＦＷ１１＜ＦＷ１２＜ＦＷ１４＜ＦＷ１３の値を有する。以下の説明において、ＦＷ１１〜ＦＷ１４を、ＦＷ１（ｎ）（１≦ｎ≦４）と示す。

図９（Ｂ）は、非基準カメラにより生成される補正対象画像は、基準カメラにより生成される基準画像に比べて低い周波数帯域（Ｆ１〜Ｆ３）でのピント状態の評価に適していることを示している。このような関係は、基準カメラに比べて非基準カメラの方が生成する撮像画像の画素ピッチが大きい場合や鑑賞距離として想定される距離が長い場合等に発生する。このような関係を有する場合に、ＡＦ部４２は、下記の式を用いて基準カメラ対応補正量ＢＰ２を算出する。

上記式では、撮像光学系の特性であるＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）と、基準カメラと非基準カメラの評価帯域の差（ＦＷ１（ｎ）−ＦＷ０（ｎ））とを用いてフォーカス位置の差を算出している。ＭＴＦ＿Ｐ（ｎ）と（ＦＷ１（ｎ）−ＦＷ０（ｎ））とを用いて算出される基準カメラ対応補正量ＢＰ２が、基準画像と補正対象画像の特性の差に応じた第２の補正情報に相当する。

本実施例では、基準カメラの評価帯域としての最良帯域は空間周波数Ｆ４付近であるため、空間周波数Ｆ４でのＭＴＦピーク位置ＬＰ７の近傍が基準カメラで合焦フォーカス位置として算出される。一方、非基準カメラの評価帯域としての最良帯域は空間周波数Ｆ３付近であるため、空間周波数Ｆ３でのＭＴＦピーク位置ＬＰ６の近傍が非基準カメラで合焦フォーカス位置として算出される。基準カメラ対応補正量ＢＰ２は、この２つのＭＴＦピーク位置の差（つまりは合焦フォーカス位置の差）として算出される。こうしてステップＳ５０５５での基準カメラ対応補正量ＢＰ２の算出が終了すると、ＡＦ部４２はステップＳ５０５７に進む。

一方で、ステップＳ５０５６では、ＡＦ部４２は、基準カメラ対応補正量ＢＰ２に０を代入する。その後、ステップＳ５０５７に進む。

ステップＳ５０５７では、ＡＦ部４２は、以下の式を用いてＢＰ補正値としてのＢＰを算出する。
ＢＰ＝ＢＰ１＋ＢＰ２
ＢＰ１はステップＳ５０５２で算出した第１のＢＰ補正量であり、ＢＰ２はステップＳ５０５５もしくはＳ５０５６で算出した基準カメラ対応補正量である。こうしてステップＳ５０５７でＢＰ補正値を算出したＡＦ部４２はＢＰ補正量算出サブルーチンを終了して、図６のステップＳ５０６に進む。

本実施例では、交換レンズに記憶された補正量ＢＰ１を算出する際の算出条件に対して、補正を実際に行う補正カメラの撮像条件が異なる場合でも、デフォーカス量を高精度に補正することができる。具体的には、交換レンズに記憶されている補正量ＢＰ１が、基準カメラの評価帯域に対応して算出される場合を想定している。この場合に、補正カメラは、交換レンズの撮像光学系の特性と基準カメラの評価帯域の情報を交換レンズから取得し、基準カメラの評価帯域と補正カメラが記憶している該補正カメラの評価帯域との差に応じた基準カメラ対応補正量ＢＰ２を算出する。この基準カメラ対応補正量ＢＰ２と基準カメラに対して算出された第１のＢＰ補正量ＢＰ１とを併せ用いてデフォーカス量の補正を行うことで高精度な補正を実現することができる。

本実施例では、基準カメラと非基準カメラの評価帯域の差により生ずる基準カメラと非基準カメラにおける補正量の差・BR>ノついて説明した。ただし、補正量の差は評価帯域の差によってのみ生ずるものではなく、コントラストの評価方向の差や分光状態（色）の差等によっても生ずる。この場合でも、コントラストの評価方向や色の差に対応する撮像光学系の特性と基準カメラの評価帯域の情報を交換レンズから取得して被基準カメラの評価帯域とを併せ用いて補正量を算出すればよい。これにより、評価帯域の差により生ずる補正量の差と同様に補正量の差を補正することが可能である。

また、評価帯域は、撮像画像の画素ピッチの影響を受けるため、撮像画像の画素ピッチに応じて、基準カメラ対応補正量を算出すればよい。例えば、静止画撮像時と動画撮像時において補正カメラの評価帯域を切り替えて基準カメラ対応補正量を算出すればよい。

また、本実施例では、カメラ１００は交換レンズ３００から第１のＢＰ補正量、撮像光学系の特性および基準カメラの評価帯域の情報（第１の特性情報）を取得した。さらに、カメラ１００は、該カメラ（非基準カメラ）１００の評価帯域の情報（第２の特性情報）をカメラ１００内のメモリ５２に記憶した。ただし、本実施例で説明した補正量の算出方法に対応していない交換レンズについては、カメラに該交換レンズ内に記憶していた情報の一部を記憶させてもよい。交換レンズからは第１のＢＰ補正量とレンズの識別情報を取得し、該レンズ識別情報からカメラに記憶された撮像光学系の特性や基準カメラの評価帯域の情報を取得してもよい。これにより、本実施例のカメラより前に製造された交換レンズに対しても同様の高精度な補正を行うことができる。

また、本実施例では、撮像光学系の特性や基準カメラの評価帯域を示す第２のＢＰ補正情報を交換レンズ３００からカメラ１００が取得する場合について説明したが、第２のＢＰ補正情報の形態はこれに限らない。例えば、第１の補正情報と同様の形態で、ステップＳ５０４で算出されたデフォーカス量に対して加算して用いる補正量を第２のＢＰ補正情報として取得してもよい。この場合、対応するカメラの評価帯域に応じて、複数の補正量を交換レンズ内に記憶する必要がある。ただし、上述のステップＳ５０５６での情報取得の際の通信量を低減したり、ステップＳ５０５６での補正量算出における演算量を低減したりすることができる。
（その他の実施例） 本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する部（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１４ 撮像素子
４２ ＡＦ部
５０ カメラ制御部
１００ 撮像装置
１１０ 焦点検出ユニット

Claims (8)

1. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する第１の撮像素子と、
   前記撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段と、
   前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得手段と、
   前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
   前記撮像光学系と前記第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、前記撮像光学系と前記第１の撮像素子または前記第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて前記基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とするとき、
   前記補正値取得手段は、前記基準画像を合焦画像とするための前記焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、前記基準画像と前記補正対象画像の前記特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて前記補正値を取得することを特徴とする撮像装置。
2. 前記特性は、解像可能な空間周波数帯域、前記基準画像および前記補正対象画像の焦点状態が評価されるときの色およびコントラスト方向のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記焦点検出手段は、前記第１の撮像素子とは異なる光電変換素子を用いて前記撮像光学系の焦点状態を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像光学系は、前記撮像装置に対して取り外し可能に装着されるレンズ装置に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記レンズ装置は、前記第１の補正情報と、前記撮像光学系の収差情報と、前記基準画像の前記特性を示す第１の特性情報とを記憶したレンズ記憶手段を有し、
   前記撮像装置は、前記補正対象画像の前記特性を示す第２の特性情報を記憶したカメラ記憶手段を有しており、
   前記補正値取得手段は、前記第１の補正情報と、前記収差情報、前記第１の特性情報および前記第２の特性情報から得られる前記第２の補正情報とを用いて前記補正値を取得することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる領域を通過した光束を用いて前記撮像光学系の焦点状態を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する第１の撮像素子と前記撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得ステップと、
   前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを有し、
   前記撮像光学系と前記第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、前記撮像光学系と前記第１の撮像素子または前記第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて前記基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とするとき、
   前記補正値取得ステップにおいて、前記基準画像を合焦画像とするための前記焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、前記基準画像と前記補正対象画像の前記特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて前記補正値を取得することを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する第１の撮像素子と前記撮像光学系の焦点状態を検出して焦点検出情報を生成する焦点検出手段とを有する撮像装置のコンピュータに、
   前記焦点検出情報を補正するための補正値を取得する補正値取得ステップと、
   前記補正値により補正された前記焦点検出情報を用いてフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップとを含む処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記撮像光学系と前記第１の撮像素子とは異なる第２の撮像素子とを用いた撮像により生成される画像を基準画像とし、前記撮像光学系と前記第１の撮像素子または前記第２の撮像素子とを用いた撮像により生成されて前記基準画像とは特性が異なる画像を補正対象画像とするとき、
   前記コンピュータに、前記補正値取得ステップにおいて、前記基準画像を合焦画像とするための前記焦点検出情報の補正に用いられる第１の補正情報と、前記基準画像と前記補正対象画像の前記特性の差に応じた第２の補正情報とを用いて前記補正値を取得させることを特徴とするフォーカス制御プログラム。