JP4560420B2

JP4560420B2 - 撮像装置

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Publication number: JP4560420B2
Application number: JP2005029623A
Authority: JP
Inventors: 慶行滝; 正猛加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: JP2006215398A

Description

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

一般に、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、いわゆる位相差検出方式の焦点検出装置が主に用いられている。
また、ビデオカメラで用いられているような、いわゆる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像レンズの合焦制御を行うハイブリッド方式なども提案されている。
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、ラインセンサ上の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およ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およ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。
また、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。
また、特開２００３−２９５０４７号公報（特許文献１）にて、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が提案されている。
特開２００３−２９５０４７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おそれがある。その主な理由としては、観察また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。
また、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あるい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、撮像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も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する。

本発明の撮像装置は、カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱交換が可能な撮像レンズとを有する撮像装置において、前記撮像レンズは、焦点調節レンズを駆動するフォーカス駆動ユニットと、前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報と前記撮像レンズの個体識別情報を記憶するレンズ側記憶手段と、前記フォーカス駆動ユニットと前記レンズ側記憶手段を制御するレンズ制御手段とを備えており、前記カメラ本体は、前記撮像レンズにより形成される被写体像を光電変換して撮像を行う撮像素子と、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合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記撮像素子により撮影された画像に基づいて前記撮像レンズの合焦状態を判定する合焦判定手段と、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報と前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報に基づいて前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報の補正情報を求める補正手段と、該補正手段により求められた補正情報と前記撮像レンズから受信した前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報と前記撮像レンズの個体識別情報とを記憶するカメラ側記憶手段と、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報と前記カメラ側記憶手段が記憶している前記補正手段により求められた補正情報と前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報とに基づいて作成されるフォーカス駆動信号を前記レンズ制御手段に送信し、前記フォーカス駆動ユニットを介して前記焦点調節レンズを駆動するカメラ制御手段とを備えており、前記補正手段は、特定の物体距離にある被写体を第１の焦点距離ｆ１で撮影するとき、前記焦点検出手段と前記合焦判定手段を用いてそれぞれ求められる合焦位置の差Δｄｅｆ１を前記補正情報として求めると共に、前記第１の焦点距離ｆ１と該第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離ｆ２におけるＦナンバーをそれぞれＦ１、Ｆ２とするとき、前記特定の物体距離にある被写体を前記第２の焦点距離ｆ２で撮影するときの補正情報Δｄｅｆ２を、
Δｄｅｆ２＝（Ｆ２／Ｆ１）Δｄｅｆ１
または
Δｄｅｆ２＝（ｆ２／ｆ１） ^２・Δｄｅｆ１
の関係に基づいて算出することを特徴とする撮像装置。

本発明の撮像装置によれば、高速で高精度な合焦制御を行うことができる。

以下、本発明を、実施例に基づいて、図面を参照して説明する。

図１を参照して、本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラの構成を説明する。
撮像装置の一例である本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラは、撮影レンズ１と、撮像レンズ１の着脱交換が可能なカメラ本体８と、から構成される。撮像レンズ１内には、対物レンズとしての撮像光学系２が収容される。撮像光学系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、あるいは、フォーカス調節などの合焦制御を行う。フォーカス駆動ユニット３は、フォーカス調節のために撮像光学系２内の図示されない焦点調節レンズを駆動する装置であり、フォーカス位置検出器４は焦点調節レンズの位置を検出する装置である。記憶回路（レンズ側記憶手段）６はＲＯＭ等から成り、撮像レンズ１の個体識別情報と設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）を記憶し、保持する。レンズ制御回路５は、撮像レンズ１の全体の制御を司るＣＰＵ等から成る制御回路である。具体的には、レンズ制御回路５はフォーカス駆動ユニット３とフォーカス位置検出器４と記憶回路６に接続されており、それぞれを制御している。
なお、撮像レンズ１内には、変倍のために撮像光学系２内の図示されない変倍レンズを駆動するための図示されないズーム駆動ユニット、図示されない絞りユニット、変倍レンズや絞り位置を検出するための図示されない検出器が収容される。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から構成され、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。但し、フォーカス位置検出器４としてはこれに限定されず、光学式や磁気式等の各種検出器を用いることもできる。

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および接眼レンズ１９から成るファインダ光学系とが収容される。さらに、主ミラー９の背面側には、主ミラー９を透過した光束を下方に導くハーフミラーから成るサブミラー１０が、主ミラー９とともに撮影光路に対して進退可能に設けられる。また、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、撮像光学系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とが収容される。さらに、カメラ本体８内には、撮像素子１１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、撮像光学系２内の焦点調節レンズが合焦位置にあるか否かを判定する合焦判定手段である合焦判定ユニット１６と、この合焦判定ユニット１６からの出力（即ち、前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報）と焦点検出手段である焦点検出ユニット１２からの出力（即ち、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報）との差分（補正情報）を算出する演算回路１４と、この演算回路１４により算出された差分量（補正情報）とレンズ側から送信された設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）を、レンズの個体識別情報と共に記憶するＥＥＰＲＯＭ等の記憶回路（カメラ側記憶手段）１５とが収容される。なお、合焦判定ユニット１６は、いわゆるコントラスト検出方式により撮像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。また、カメラ制御回路１３および演算回路１４により、第１の本発明の構成要素である補正手段が構成される。通信接点７は撮像レンズ１およびカメラ本体８の間に介在され、撮像レンズ１およびカメラ本体８が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及びカメラ本体８側から撮像レンズ１側への電源供給が行われる。また、カメラ本体８には、前述した補正情報を算出およ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不図示のスイッチを有する。

次に、図２を参照して、図１に示される焦点検出ユニット１２の光学系部分の構成を説明する。
光軸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。近軸的結像面２０は撮像面１１ａと共役である。反射鏡２１及び赤外カットフィルタ２２を有する。絞り２３は、２つの開口部２３−１，２３−２を有し、２次結像系２４は、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を有する。さらに、反射鏡２５及び光電変換素子（センサ）２６を有する。この光電変換素子２６は、２つのエリアセンサ２６−１，２６−２を有する。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）を持つ。
また、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、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る。また、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る。なお、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ことが好適である。
光入射方向から見た図２に示される絞り２３は、図３に示されるように、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て構成される。２次結像系２４の図中に点線で示される各レンズ２４−１，２４−２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る。
光入射方向から見た図２に示される光電変換素子２６は、図４に示されるように、２つ並べられて配置されるエリアセンサ２６−１，２６−２から成り、各々、２次元的に画素が配列される。

以上のように構成された焦点検出ユニット１２およびこれに光を導く光学系では、図２に示されるように、撮影光学系２からの光束２７−１，２７−２が主ミラー９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９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。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に示される光束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、上記のようにして得られた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および分離量、すなわち、図４に示される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の合焦状態の検出（以下、焦点検出という）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。
本発明の実施例１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、該レンズ機種の設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）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。この時、レンズが個体識別情報を持つ事により、同じ機種でも個体差を考慮に入れた、より正確な合焦制御を行うことができる。
但し、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に記憶されている設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）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、本発明の実施例１では、レンズ側の記憶回路６に記憶されている設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）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）、まず、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１６により合焦状態を判定（合焦位置を検出）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（即ち、前記補正手段により補正された前記合焦状態を示す情報）を演算回路１４により算出し、この差分量（補正情報）とレンズが持つ設計上の合焦補正情報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。なお、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に示されるフローチャートを参照して、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。
本発明の実施例１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に設けられた図示されないキャリブレーションスイッチ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５０１）。
まず、レンズの個体識別情報とレンズの設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）をカメラ側に呼び出す。（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５０３）。
次に、コントラスト検出を行い、撮像素子１１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１６に検出させる（ステップ５０４）。
そして、ステップ５０５が所定回数Ｎに達するまで、ステップ５０３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５０４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し、カメラ制御回路１３に信号を送る。カメラ制御回路１３はそのときのフォーカス位置検出器４からの位置情報をレンズ制御回路５を通じて得て、合焦位置情報を作成する（ステップ５０６）。
次に、カメラ制御回路１３は、焦点検出ユニット１２に位相差検出方式による焦点検出を行わせ、そのときの検出結果、すなわち焦点外れ量（デフォーカス量）を焦点調節レンズの合焦方向への駆動量に換算した値を、フォーカス位置検出器４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５０７）。
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合焦位置情報と、第１の焦点検出ユニット１２による検出結果から得られた合焦位置情報との差分である合焦位置補正値（補正情報）を演算回路１４に算出させる。（ステップ５０８）
そして、演算回路１４によって算出された合焦位置補正値（補正情報）とレンズ側から呼び出した設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）を加えて、レンズの識別情報とともに記憶回路１５に記憶させる（ステップ５０９）。以上でキャリブレーションが終了する。
ここで、ステップ５０６とステップ５０７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５０６とステップ５０７は同時に行われることがより望ましい。

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、カメラ内にキャリブレーション用のチャートを内蔵し、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キャリブレーションを行う方法を採るようにしてもよい。
また、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を用いると、より高精度なキャリブレーションを行うことが可能となる。
さらに、本発明の実施例１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ものを用いたが、カメラ本体８に機械的なシャッターが備えられ、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検出方式の焦点検出を行えない場合には、複数枚の画像を撮影し、これらの画像のコントラストを検出するようにしてもよい。あるいはユーザーが合焦位置を判断するような方法をとっても良い。
なお、合焦位置補正値の記憶については、カメラ本体８に設けられた記憶回路１５に、上記式（１）中の補正値（設計上の合焦補正情報）Ｃの値を含むような数値として、レンズの識別情報とともに記憶する。
また、一度キャリブレーション（測定）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（信頼性のある）合焦補正情報を得ることができる。
さらに、本発明の実施例１のキャリブレーション動作では、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成後に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行っているが、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成前に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行うことにより、ステップ５０３で焦点調節レンズを駆動する範囲を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、図６を参照してカメラ本体８内の記憶回路１５の構成を説明する。
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などが挙げられる。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、レンズ固有の設計上の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、ある焦点距離、ある物体距離で少なくとも１回のキャリブレーション（測定）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。ある焦点距離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．（Ｆナンバー）をＦ１，Ｆ２とすると、
Δｄｅｆ２＝（Ｆ２／Ｆ１）Δｄｅｆ１…（１）
により近似計算できる。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ほう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）２Δｄｅｆ１…（２）
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よい。
また、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記憶回路１５等に記憶させておくようにする。

次に、図７のフローチャートを参照して、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（補正情報）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説明する。ここでは、合焦位置補正値（補正情報）は、設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）Ｃとともにカメラ本体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、さら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（補正情報）と設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）Ｃ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、本発明の実施例１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と設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）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。

次に、図８を参照して、本発明の実施例２におけるキャリブレーションの動作を説明する。
本発明の実施例２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）。
まず、レンズの個体識別情報とレンズの設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）をカメラ側に呼び出す（ステップ８０２）。
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所定位置に移動させる（ステップ８０３）。
次に、コントラスト検出を行い、撮像素子１１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１６に検出させる（ステップ８０４）。そして、ステップ８０５が所定回数Ｎに達するまで、ステップ８０３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８０４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し、カメラ制御回路１３に信号を送る。カメラ制御回路１３はそのときのフォーカス位置検出器４からの位置情報をレンズ制御回路５を通じて得て、合焦位置情報を作成する（ステップ８０６）。
次に、カメラ制御回路１３は、焦点検出ユニット１２に位相差検出方式による焦点検出を行わせ、そのときの検出結果、すなわち焦点外れ量（デフォーカス量）を焦点調節レンズの合焦方向への駆動量に換算した値を、フォーカス位置検出器４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８０７）。
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合焦位置情報と、第１の焦点検出ユニット１２による検出結果から得られた合焦位置情報との差分である合焦位置補正値（補正情報）を演算回路１４に算出させる。（ステップ８０８）
そして、演算回路１４に算出された合焦位置補正値（補正情報）をレンズ側から呼び出した設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）を加えて、レンズの識別情報とともに記憶回路１５に記憶させる（ステップ８０９）。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。

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、カメラ内にキャリブレーション用のチャートを内蔵し、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キャリブレーションを行う方法を採るようにしてもよい。
また、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を用いると、より高精度なキャリブレーションを行うことが可能となる。
さらに、本発明の実施例２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ものを用いたが、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検出方式の焦点検出を行えない場合には、複数枚の画像を撮影し、これらの画像のコントラストを検出するようにしてもよい。あるいはユーザーが合焦位置を判断するような方法をとっても良い。
さらに、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。
さらに、本実施形態のキャリブレーション動作では、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成後に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行っているが、合焦判定ユニット１６を用いた合焦位置情報の作成前に焦点検出ユニット１２による焦点検出を行うことにより、ステップ８０３で焦点調節レンズを駆動する範囲を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。
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、上記本発明の実施例１にて説明したのと同様である。

次に、図９のフローチャートを参照して、本発明の実施例３のデジタル一眼レフカメラシステムにおけるキャリブレーション動作を説明する。
なお、カメラシステムの構成は、本発明の実施例１と同様であるため、本発明の実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明する。
本発明の実施例３では、キャリブレーションモードを設定せずに自動的に合焦位置補正値を算出する。
キャリブレーションがスタートすると（ステップ９０１）、まず、カメラ制御回路１３は、レンズの識別情報をレンズ側にある設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）とともにカメラ側に呼び出す（ステップ９０２）。このとき、レンズ側が持つ全ての補正情報を呼び出す方法でも、補正情報の一部、すなわちレンズが使用する固有の補正情報のみを呼び出す方法でもよい。
次に焦点検出ユニット１２に位相差検出方式による焦点検出を行わせ、第１実施形態と同様に合焦位置情報を作成する（ステップ９０３）。
次に、この合焦位置情報に基づいて、レンズ制御回路５およびフォーカス駆動ユニット３を通じて焦点調節レンズを駆動させ、合焦動作を行わせる（ステップ９０４）。
次に、カメラ制御回路１３は、フォーカス駆動ユニット３により、ステップ９０３で駆動された位置にある焦点調節レンズを微小量移動させる（ステップ９０５）。
この状態で、カメラ制御回路１３は、合焦判定ユニット１６にコントラスト検出を行わせ（ステップ９０６）、ステップ９０４とステップ９０５を所定のＮ回繰り返した後（ステップ９０７）、検出したコントラストのうち最もコントラストの高い画像信号が得られたときの焦点調節レンズの位置（フォーカス位置検出器４により検出された位置）から合焦位置情報を作成する（ステップ９０８）。
次に、ステップ９０８で得られた合焦位置情報とステップ９０４で焦点検出ユニット１２を用いて得られた合焦位置情報との差分である合焦位置補正値（補正情報）を演算回路１４にて算出する（ステップ９０９）。
そして、算出された合焦位置補正値（補正情報）を、呼び出した設計上の補正値（設計上の合焦補正情報）に加えて、レンズの識別情報とともに記憶回路１５に記憶させる（ステップ９１０）。
以上の動作によりキャリブレーションが終了する。
ここで、キャリブレーションを開始するタイミングについては、撮影者がシャッターボタンに触れていない状況で行い、撮影者がシャッターボタンを第１ストローク操作したときにはキャリブレーションを中断するといった方法や、実際の撮影時に、設定されたシャッタースピードの１／２以下のシャッタースピードで焦点調節レンズを移動させながら複数回撮影を行い、撮影終了後の画像処理により、設定されたシャッタースピードでの撮影と同等の撮影画像が得られるようにする方法を用いてもよい。
また、これらの動作を数回行い、より精度の高い合焦補正情報を記憶回路に記憶させる方法をとってもよい。
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た撮影動作は、本発明の実施例１と同様である。

本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラの構成図である本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラ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。本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラ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。本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラにおける記憶回路の構成図である。本発明の実施例１のデジタル一眼レフカメラの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。本発明の実施例２のデジタル一眼レフカメラ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。本発明の実施例３のデジタル一眼レフカメラ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。

１撮像レンズ
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主ミラー
１０サブミラー
１１撮像素子
１２焦点検出ユニット
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サブミラー１０よる撮像面１８に共役な近軸的結像面
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

カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱交換が可能な撮像レンズとを有する撮像装置において、
前記撮像レンズは、焦点調節レンズを駆動するフォーカス駆動ユニットと、前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報と前記撮像レンズの個体識別情報を記憶するレンズ側記憶手段と、前記フォーカス駆動ユニットと前記レンズ側記憶手段を制御するレンズ制御手段とを備えており、
前記カメラ本体は、前記撮像レンズにより形成される被写体像を光電変換して撮像を行う撮像素子と、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合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記撮像素子により撮影された画像に基づいて前記撮像レンズの合焦状態を判定する合焦判定手段と、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報と前記合焦判定手段により判定された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報に基づいて前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報の補正情報を求める補正手段と、該補正手段により求められた補正情報と前記撮像レンズから受信した前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報と前記撮像レンズの個体識別情報とを記憶するカメラ側記憶手段と、前記焦点検出手段により検出された前記撮像レンズの合焦状態を示す情報と前記カメラ側記憶手段が記憶している前記補正手段により求められた補正情報と前記撮像レンズの設計上の合焦補正情報とに基づいて作成されるフォーカス駆動信号を前記レンズ制御手段に送信し、前記フォーカス駆動ユニットを介して前記焦点調節レンズを駆動するカメラ制御手段とを備えており、
前記補正手段は、特定の物体距離にある被写体を第１の焦点距離ｆ１で撮影するとき、前記焦点検出手段と前記合焦判定手段を用いてそれぞれ求められる合焦位置の差Δｄｅｆ１を前記補正情報として求めると共に、前記第１の焦点距離ｆ１と該第１の焦点距離とは異なる第２の焦点距離ｆ２におけるＦナンバーをそれぞれＦ１、Ｆ２とするとき、前記特定の物体距離にある被写体を前記第２の焦点距離ｆ２で撮影するときの補正情報Δｄｅｆ２を、
Δｄｅｆ２＝（Ｆ２／Ｆ１）Δｄｅｆ１
または
Δｄｅｆ２＝（ｆ２／ｆ１） ^２・Δｄｅｆ１
の関係に基づいて算出することを特徴とする撮像装置。