JP5115324B2

JP5115324B2 - 焦点検出装置および撮像装置

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Publication number: JP5115324B2
Application number: JP2008128348A
Authority: JP
Inventors: 秀久高崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009276605A

Description

この発明は、焦点検出装置および撮像装置に関するものである。

結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した一対の光束を一対の受光素子で受光し、それぞれの受光素子に形成される像ズレに基づいて焦点調節を行う焦点検出装置において、受光素子に入射する光量の、像高および受光素子の位置ずれに基づくアンバランスによる受光素子の出力変動を補正する焦点検出方法が知られている（特許文献１）。

特開昭５９−１１６６０４号公報

しかしながら、上記従来技術では、被写体によっては受光素子の出力むらは補正できないという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、被写体によらず受光信号を補正することができる焦点検出装置および撮像装置を提供することである。

この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明の第１の観点に係る焦点検出装置は、複数の受光部（１６１ｄｎ）をそれぞれ有し、光束を受光して一対の受光信号を出力する一対の受光手段（１６１ｄ）と、前記複数の受光部の位置に応じた第１補正値、及び、前記複数の受光部の位置に応じた、前記第１補正値とは異なる第２補正値を記憶する記憶手段（１７０）と、前記受光手段により受光される前記光束の色が第１色であるか、第２色であるかを判断する判断部（１７０）と、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第１色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値及び前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正する補正手段（１７０）と、前記補正手段により補正された前記一対の受光信号の相関を演算することで、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（１６２，１６３）と、前記焦点検出手段による焦点検出結果に応じて、焦点調節光学系（２１１）の駆動を制御する制御手段（１６３，１６４）と、を備えることを特徴とする。

上記発明において、前記第１補正値は、白色光源の光束に対する白色光源用補正値であり、前記第２補正値は、単色光源の光束の波長に起因して生じる前記一対の受光信号間の出力差に対応する傾き係数であるように構成することができる。また、上記発明において、前記補正手段（１７０）は、前記受光手段（１６１ｄ）により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部（１７０）により判断されたとき、前記白色光源用補正値を用いて前記一対の受光信号を補正した後に、前記傾き係数を用いて補正した前記一対の受光信号のうちいずれか一方を補正するように構成することができる。

［２］本発明の第２の観点に係る焦点検出装置は、複数の受光部（１６１ｄｎ）をそれぞれ有し、光束を受光して一対の受光信号を出力する一対の受光手段（１６１ｄ）と、前記複数の受光部の位置に応じた第１補正値、及び、前記複数の受光部の位置に応じた前記第１補正値とは異なる第２補正値を記憶する記憶手段（１７０）と、前記受光手段により受光される前記光束の色が第１色であるか、第２色であるかを判断する判断部（１７０）と、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第１色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部により判断されたとき、前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正する補正手段（１７０）と、前記補正手段により補正された前記一対の受光信号の相関を演算することで、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（１６２，１６３）と、前記焦点検出手段による焦点検出結果に応じて、焦点調節光学系の駆動を制御する制御手段（１６４，１６５）と、を備えることを特徴とする。

上記発明において、前記第１補正値は、白色光源による光束に対する白色光源用補正値であり、前記第２補正値は、単色光源による光束に対する単色光源用補正値であり、前記受光手段（１６１ｄ）により受光される前記光束が白色であると前記判断部（１７０）により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束が単色であると前記判断部により判断されたとき、前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正するように構成することができる。また、上記発明において、被写体に対して単色光を照射する照射手段（３０３）を備え、前記判断部（１７０）は、前記照射手段による照射が行われていない場合には、前記受光手段により受光される前記光束が白色であると判断し、前記照射手段による照射が行われた場合には、前記受光手段により受光される前記光束が単色であると判断するように構成することができる。

上記発明において、前記焦点検出手段（１６２，１６３）は、前記光学系による画面内に設定された焦点検出位置に対する前記焦点調節状態を検出し、前記光学系による像のうち、前記焦点検出位置に対応する像の色を検出する色検出手段（１３７）をさらに備え、前記補正手段（１７０）は、前記色検出手段により検出された色に応じた補正値により前記受光信号を補正するように構成することができる。

上記発明において、前記受光手段（１６１ｄ）は、前記光学系（２１０）を介した一対の光束（Ａ，Ｂ）を受光するものであり、前記光学系と前記受光手段との間の前記光束の光路中に設けられた、前記一対の光束が入射する光学部品（１２１）を備え、前記補正手段（１７０）は、前記光学部品に対する前記一対の光束の入射角（α，β）が互いに異なる場合に、前記受光信号を補正するように構成することができる。

［３］発明に係る撮像装置は、上記発明に係る焦点検出装置を備えたことを特徴とする。

上記発明において、被写体に対して光を照射する照射手段（３０３）を備え、前記補正手段（１７０）は、前記光の照射に応じて前記受光信号を補正するように構成することができる。

また上記発明において、被写体の色を検出する色検出手段（１３７）を備え、前記補正手段（１７０）は、前記色検出手段により検出された色に応じて前記受光信号を補正するように構成することができる。

上記発明によれば、被写体の色に応じて適切に受光信号のむらを補正することができる。

以下においては、上記発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし上記発明は、銀塩フィルムカメラやコンパクトカメラその他の撮像装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、上記発明の受光装置、焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とストロボ装置３００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００は着脱可能に結合され、カメラボディ１００とストロボ装置３００も着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒２００には、フォーカスレンズ２１１やズームレンズ２１２を含むレンズ群２１０や絞り装置２２０などからなる撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１１は、その光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。そして、エンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１１の位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するレンズ駆動制御部１６５へ送信される。また、レンズ駆動モータ２３０は、後述する焦点検出結果に基づいて演算された駆動量や駆動速度に応じて、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して受信される駆動信号により駆動する。

絞り装置２２０は、上記撮影光学系を通過して撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能とされている。絞り装置２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された絞り値に応じた信号が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された絞り値に応じた信号がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７及び焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１１の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の、撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２Ａは、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図、図２Ｂは図２Ａに示すラインセンサ１６１ｄを拡大して示す正面図である。

本例の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有し、フォーカスレンズ２１１の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１ｄで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出する。ラインセンサ１６１ｄは、図２Ｂに示すように光軸Ｌ４に対して垂直方向に並ぶ複数の受光部１６１ｄｎを有し、各受光部１６１ｄｎから受光信号が出力される。

そして、図２Ａに示すように被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１１が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ１００側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて短くなり、逆に被写体像Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各像信号がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１１を移動させることでピントを合わせる。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間を制御するもので、焦点検出位置として選択された焦点検出エリア１３５２（図３Ｂ参照）に関する情報をカメラ制御部１７０から受け、この焦点検出エリア１３５２に相当する一対のラインセンサ１６１ｄにて検出された一対の像信号を読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた一対の像信号のずれ量をデフォーカス量ΔＷに変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量ΔＷに基づいて、当該デフォーカス量ΔＷに応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいてレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１１を移動させる。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ群２１０を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

一方、クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して撮影者の眼球に導かれる。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマーク１３５２（図３Ｂ参照）などを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影準備状態において、ファインダ１３４を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

操作部１５０は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、自動露出モード／マニュアル露出モード、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンは全押ししたときにシャッターがＯＮされるが、これ以外にも、オートフォーカスモードにおいて当該ボタンを半押しするとフォーカスレンズの合焦動作がＯＮとなり、ボタンを離すとＯＦＦになる。また、単写／連写設定ボタンも含まれ、連写モードでレリーズボタンを全押しすると１秒間に所定枚数の画像を撮影することができる。この操作部１５０により設定された各種モードはカメラ制御部１７０へ送信される。

カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、レンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御部１７０は、上述したように撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。また、カメラ制御部１７０は、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

接眼レンズ１３４の近傍には、測光用レンズ１３６と測光センサ１３７が設けられ、焦点板１３１に結像した被写体光の一部を受光する。

本例の測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、図３Ａに示すように複数の矩形状画素１３７Ｐが縦横に配列されてなる。図３Ａは測光センサ１３７を示す平面図である。一つの画素１３７Ｐの表面には３つの矩形状開口部１３７１（１３７Ｒ，１３７Ｇ，１３７Ｂ）が形成され、それぞれ赤色、緑色、青色の分光感度特性を有する受光素子によって光束を受光する。なお、開口部１３７１以外の領域１３７２は光束に対して感度を有しない不感帯領域である。

測光センサ１３７は、受光した光束の輝度に応じた測光信号を画素１３７Ｐごと又は所定の画素群ごとにカメラ制御部１７０へ出力し、撮影の際の撮像素子１１０の露出値を演算する。また、測光センサ１３７による画素ごと又は所定の画素群ごとの測光信号は、カメラ制御部１７０へ出力されて、撮影シーンの解析や認識にも用いられ、輝度や色彩に基づいて焦点調節対象の位置を解析または認識したり、人物撮影や風景撮影などの撮影モードの選択をしたり、各種画像処理に用いられる。

図１に戻り、本例のカメラ１はストロボ装置３００を備える。ストロボ装置３００にはメイン発光部３０１が設けられ、発光回路で構成されるストロボ駆動部３０２により発光駆動される。発光量や発光タイミングの制御は、測光センサ１３７の出力に基づいてカメラ制御部１７０からの制御信号によって実行される。

ストロボ装置３００にはＡＦ補助光発光部３０３が設けられ、赤色（波長６２５〜７４０ｎｍ）にピークをもつＬＥＤで構成されている。ＡＦ補助光発光部３０３は、発光回路で構成されるＡＦ補助光駆動部３０４により発光駆動され、ＡＦ補助光を発光させるか否かの判断はカメラ制御部１７０で行なわれる。

たとえば、測光センサ１３７の出力によりカメラ制御部１７０が低輝度であると判断した場合や、ラインセンサ１６１ｄの出力によりカメラ制御部１７０が被写体のコントラストが低いと判断した場合は、カメラ制御部１７０からの制御信号をＡＦ補助光駆動部３０４へ送出し、ＡＦ補助光駆動部３０４はＡＦ補助光を発光させる。

ところで、焦点検出モジュール１６１により焦点検出操作を行う際に、受光する光束の色によってラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎにおける感度（受光信号の出力）にバラツキが生じる。

すなわち、焦点検出モジュール１６１は、フォーカスレンズ２１１の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１ｄで受光することから、図４Ａに示すようにフォーカスレンズ２１１を通過した一対の光束を光線Ａと光線Ｂで代表すると、これら光線Ａ，Ｂはハーフミラーであるクイックリターンミラー１２１を通過する際に、異なる入射角α，βで通過することになり、フォーカスレンズ２１１の上方からの光線Ａの入射角αは下方からの光線Ｂの入射角βに比べて小さくなる（α＜β）。

クイックリターンミラー１２１の分光透過率特性は、図４Ｂに示すように入射角によって異なり、特に長波長領域における透過率特性の差は短波長領域や中波長領域に比べて大きい。すなわち、青色光線や緑色光線では入射角による透過率の相違は比較的小さいが、赤色光線や近赤外光線は入射角による透過率の相違は大きくなる。したがって、ラインセンサ１６１ｄで受光する光束が、特に赤や近赤外である場合には、当該一対のラインセンサ１６１ｄのそれぞれの出力（受光信号）を光束の波長に応じて補正する必要性が大きい。なお、ラインセンサ１６１ｄで受光する光束が白色光である場合における光線Ａと光線Ｂとの透過率の相違は、図４Ｂに示す透過率プロファイルを吸収光波長で積分した値となる。

このため、本例のカメラ１は以下の補正処理を実行する。

まず、ラインセンサ１６１ｄで受光する光束が白色光である場合における、一対のラインセンサ１６１ｄそれぞれの受光部１６１ｄｎの出力は図５Ａのようになる。図５Ａは、白色光源においてラインセンサ１６１ｄの位置（各受光部１６１ｄｎ）に対する出力を示したグラフである。このケースでは、絞り装置２２０や撮像素子１１０の調整誤差やフォーカスレンズ２１１の影響によって各ラインセンサ１６１ｄの中心から両端に向かうにしたがって出力が小さくなる。また、光線Ａと光線Ｂについては左右対称のプロファイルを示す。

図５Ａに示すラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を、図５Ｂに示すように均一に補正するために、本例ではカメラ制御部１７０の内蔵メモリに白色光源用補正係数を記憶させている。図５Ｂは補正処理後のラインセンサの各受光部の出力を示すグラフである。

この白色光源用補正係数は、一対の光線Ａ，Ｂごと、かつ各ラインセンサ１６１ｄの受光部１６１ｄｎごとに決定された値である。そして、光線Ａに対する白色光源用補正係数をＷＰＡｉ、光線Ｂに対する白色光源用補正係数をＷＰＢｉ、受光部１６１ｄｎの数をｎ個、光線Ａを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの出力をＲＡｉ、光線Ｂを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの出力をＲＢｉ、光線Ａを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの補正後の出力をＯｕｔＡｉ、光線Ｂを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの補正後の出力をＯｕｔＢｉとすると、カメラ制御部１７０は、下記式１の演算を実行し、図５Ｂに示すように各受光部１６１ｄｎの出力を均一に補正する。

《式１》
ＯｕｔＡｉ＝ＲＡｉ×ＷＰＡｉ
ＯｕｔＢｉ＝ＲＢｉ×ＷＰＢｉ
（ただし、ｉ＝１〜ｎの自然数である。）
これに対し、ラインセンサ１６１ｄで受光する光束が赤色、近赤外、青色などの単色光である場合における、一対のラインセンサ１６１ｄそれぞれの受光部１６１ｄｎの出力は図５Ｃのようになる。図５Ｃは、単色光源においてラインセンサ１６１ｄの位置（各受光部１６１ｄｎ）に対する出力を示したグラフである。このケースでは、絞り装置２２０や撮像素子１１０の調整誤差やフォーカスレンズ２１１の影響に加え、単色光源の波長よって各ラインセンサ１６１ｄの中心から両端に向かうにしたがって出力が小さくなり、図５Ａに比べて歪が大きい。また、光線Ａと光線Ｂについては左右対称のプロファイルを示す。

図５Ｃに示すラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を、上述した白色光源用補正係数で補正処理すると、図５Ｄに示すようになる。すなわち、単色光源の波長による歪に相当する補正残差が生じる。そこで、本例のカメラ１においては、この補正残差を含めた誤差を補正するために、カメラ制御部１７０の内蔵メモリに単色光源用補正係数を記憶させている。

この単色光源用補正係数は、単色光源の波長ごと、一対の光線Ａ，Ｂごと、かつ各ラインセンサ１６１ｄの受光部１６１ｄｎごとに決定された値である。そして、光線Ａに対する特定（たとえば赤色）の単色光源用補正係数をＲｅｄＰＡｉ、光線Ｂに対する赤色光源用補正係数をＲｅｄＰＢｉ、受光部１６１ｄｎの数をｎ個、光線Ａを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの出力をＲＡｉ、光線Ｂを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの出力をＲＢｉ、光線Ａを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの補正後の出力をＯｕｔＡｉ、光線Ｂを受光するラインセンサの各受光部１６１ｄの補正後の出力をＯｕｔＢｉとすると、カメラ制御部１７０は、下記式２の演算を実行し、図５Ｄに示す補正残差をゼロにするように各受光部１６１ｄｎの出力を均一に補正する。

《式２》
ＯｕｔＡｉ＝ＲＡｉ×ＲｅｄＰＡｉ
ＯｕｔＢｉ＝ＲＢｉ×ＲｅｄＰＢｉ
（ただし、ｉ＝１〜ｎの自然数である。）
なお、図５Ｅは、図５Ｄの光線Ａと光線Ｂとの、ラインセンサ位置に対する出力の差を示すグラフであり、かかる残差は一次相関となることが知見されているので、式２に代えて、上述した式１の処理を実行したのち、いずれか一方の出力に図５Ｅに示す残差の傾き係数を用いて補正することもできる。

次に、本例のカメラのＡＦ動作を説明する。

図６は、本例のカメラ１のＡＦ動作例を示すフローチャートである。まず、操作部１５０のレリーズボタンが半押しされると焦点検出制御が開始され、図３Ｂに示すいずれかの焦点検出エリア１３５２に相当する焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄに予備蓄積がされたのち（ステップＳ１）、予備蓄積された電荷を出力し、この出力レベルが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

出力レベルが低く被写体のコントラストが低いと適切な焦点検出ができないので、出力レベルが所定値未満の場合はステップＳ３へ進んでＡＦ補助光を発光させる。この制御信号は、カメラ制御部１７０からＡＦ補助光駆動部３０４へ送出され、ＡＦ補助光駆動部３０４によりＡＦ補助光が発光する。

なお、ステップＳ２において出力レベルが所定値以上であるときはＡＦ補助光を発光させる必要がないことからステップＳ３をジャンプしてステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ＡＦ補助光が発光しているか否かを判定する。ＡＦ補助光が発光しているか否かは、カメラ制御部１７０からＡＦ補助光駆動部３０４へ送出される制御信号の有無により判定することができる。

そして、ＡＦ補助光が発光している場合はステップＳ５へ進み、ＡＦ補助光が発光していない場合はステップＳ６へ進む。

ステップＳ５では、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を補正するための補正係数を単色光源用補正係数ＲｅｄＰＡｉ，ＲｅｄＰＢｉに設定する。なお、本例のＡＦ補助光発光部３０３は赤色ＬＥＤで構成されているので、補正係数は赤色光源に対応した補正係数とする。

これに対し、ステップＳ６では、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を補正するための補正係数を白色光源用補正係数ＷＰＡｉ，ＷＰＢｉに設定する。ＡＦ補助光が発光していないので、ラインセンサ１６１ｄで受光する光束は白色光となるからである。

ステップＳ７では、実際のＡＦ操作を実行するために、選択された図３Ｂに示すいずれかの焦点検出エリア１３５２に相当するラインセンサ１６１ｄに電荷を蓄積し、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２へ各受光部１６１ｄｎの電荷を出力する。この出力がＲＡｉ，ＲＢｉ（ｉ＝１〜ｎの自然数）である。

ステップＳ８では、ステップＳ５またはＳ６で設定された補正係数に基づいて、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を補正する。すなわち、ステップＳ５により赤色光源用補正係数が設定された場合は、上述した式２に基づいて出力を補正し、ステップＳ６により白色光源用補正係数が設定された場合には、上述した式１に基づいて出力を補正する。

ステップＳ９では、ステップＳ８で補正した出力をデフォーカス演算部１６３へ送出し、デフォーカス演算部１６３は、この出力（一対の像信号のずれ量に相当）をデフォーカス量ΔＷに変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

ステップＳ１０では、レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいてレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１１を移動させる。

ステップＳ１１では、フォーカスレンズ２１１の移動後の焦点検出操作を実行し、所定の閾値以内の場合は合焦と判定してＡＦ操作を終了するが、所定の閾値以内にない場合はステップＳ１へ戻って以上の操作を繰り返す。

以上のように、本例のカメラ１によれば、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力の補正係数を、赤色光源であるＡＦ補助光が発光している場合は赤色光源用補正係数に設定し、ＡＦ補助光が発光せず白色光源の場合は白色光源用補正係数に設定するので、色の相違によって受光部１６１ｄｎの出力を適切な値に補正することができる。

特に図３Ｂに示すファインダ画面１３５１に設定された複数の焦点検出エリア１３５２のうち、縦方向に設定された焦点検出エリア１３５２Ａは、光線Ａと光線Ｂとのクイックリターンミラー１２１に対する入射角α，βに差が生じることから、横方向に設定された焦点検出エリア１３５２に比べ、色の相違による補正効果が大きくなる。

図７は、本例のカメラ１の他のＡＦ動作例を示すフローチャートである。

図６に示すＡＦ動作例では、カメラ制御部１７０のメモリに白色光源用補正係数ＷＰＡｉ，ＷＰＢｉと単色光源用補正係数ＲｅｄＰＡｉ，ＲｅｄＰＢｉを記憶させ、ＡＦ補助光の発光の有無に応じてラインセンサ１６１ｄの受光信号出力を補正したが、被写体の色に応じたラインセンサ１６１ｄの出力を補正することもできる。

すなわち、ステップＳ２１では、測光センサ１３７により検出された被写体の受光信号のうち選択された焦点検出エリア１３５２に対応する測光センサ１３７のエリアの受光信号に基づいて、被写体の色を検出する。

カメラ制御部１７０には、白色光源用補正係数ＷＰＡｉ，ＷＰＢｉに代えて、赤色光源用補正係数ＲｅｄＰＡｉ，ＲｅｄＰＢｉと、青色光源用補正係数ＢｌｕＰＡｉ，ＢｌｕＰＢｉと、緑色光源用補正係数ＧｒｅＰＡｉ，ＧｒｅＰＢｉが予め記憶されている。

ステップＳ２２では、ステップＳ２１で検出された被写体の色情報を（ｒ，ｂ，ｇ）としたときに、下記式３により補正係数ＰＡｉ，ＰＢｉを生成する。

《式３》
ＰＡｉ＝ＲｅｄＰＡｉ×ｒ＋ＢｌｕＰＡｉ×ｂ＋ＧｒｅＰＡｉ×ｇ
ＰＢｉ＝ＲｅｄＰＢｉ×ｒ＋ＢｌｕＰＢｉ×ｂ＋ＧｒｅＰＢｉ×ｇ
ステップＳ２３では、実際のＡＦ操作を実行するために、選択された図３Ｂに示すいずれかの焦点検出エリア１３５２に相当するラインセンサ１６１ｄに電荷を蓄積し、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２へ各受光部１６１ｄｎの電荷を出力する。この出力がＲＡｉ，ＲＢｉ（ｉ＝１〜ｎの自然数）である。

ステップＳ２４では、ステップＳ２２で生成された補正係数ＰＡｉ，ＰＢｉに基づいて、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力を補正する。

すなわち、下記式４に基づいて出力を補正する。

《式４》
ＯｕｔＡｉ＝ＲＡｉ×ＰＡｉ
ＯｕｔＢｉ＝ＲＢｉ×ＰＢｉ
（ただし、ｉ＝１〜ｎの自然数である。）
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で補正した出力をデフォーカス演算部１６３へ送出し、デフォーカス演算部１６３は、この出力（一対の像信号のずれ量に相当）をデフォーカス量ΔＷに変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

ステップＳ２６では、レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいてレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１１を移動させる。

ステップＳ２７では、フォーカスレンズ２１１の移動後の焦点検出操作を実行し、所定の閾値以内の場合は合焦と判定してＡＦ操作を終了するが、所定の閾値以内にない場合はステップＳ１へ戻って以上の操作を繰り返す。

以上のように、本例のカメラ１によれば、ラインセンサ１６１ｄの各受光部１６１ｄｎの出力の補正係数を被写体の色に応じた補正係数に設定するので、色の相違によって受光部１６１ｄｎの出力を適切な値に補正することができる。

なお、さらに他のＡＦ動作例として、図６に示すステップＳ６に代えて図７に示すステップＳ２１〜Ｓ２２を実行することもできる。

また、レリーズ動作にともなって、クイックリターンミラー１２１の角度が経時変化し、光線Ａ，Ｂの入射角が図４Ａに示す状態から変化することがある。この場合は、たとえばレリーズ回数１０万回につきミラーが０．１度変化するとして、この角度変化に応じた補正係数を記憶しておき、レリーズ回数に応じた補正係数に応じて補正するようにしてもよい。

発明の実施形態に係るカメラを示すブロック図である。図１の焦点検出モジュールを示す図である。図２Ａのラインセンサを示す正面図である。図１の測光センサを示す正面図である。図１のファインダ画面における焦点検出位置を示す図である。図１のクイックリターンミラーに対する光の入射を示す図である。吸収光波長に対するクイックリターンミラーの透過率を示すグラフである。白色光源において図１のラインセンサ位置に対する出力を示すグラフである。図５Ａのラインセンサ出力に白色光源補正処理を施した結果を示すグラフである。赤色光源において図１のラインセンサ位置に対する出力を示すグラフである。図５Ｃのラインセンサ出力に赤色光源補正処理を施した結果を示すグラフである。図５Ｄの光線Ａと光線Ｂとの、ラインセンサ位置に対する出力の差を示すグラフである。図１のカメラのＡＦ動作例を示すフローチャートである。図１のカメラの他のＡＦ動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１３１…焦点板
１３６…測光用レンズ
１３７…測光センサ
１３８…絞り
１６１…焦点検出モジュール
１６１ｄ…ラインセンサ
１６１ｄｎ…受光部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１０…レンズ群
２２０…絞り装置
２３０…レンズ駆動モータ
２４０…絞り駆動装置
２５０…レンズ制御部
３００…ストロボ装置
３０１…メイン発光部
３０２…ストロボ駆動部
３０３…ＡＦ補助光発光部
３０４…ＡＦ補助光駆動部

Claims

複数の受光部をそれぞれ有し、光束を受光して一対の受光信号を出力する一対の受光手段と、
前記複数の受光部の位置に応じた第１補正値、及び、前記複数の受光部の位置に応じた、前記第１補正値とは異なる第２補正値を記憶する記憶手段と、
前記受光手段により受光される前記光束の色が第１色であるか、第２色であるかを判断する判断部と、
前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第１色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値及び前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記一対の受光信号の相関を演算することで、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段による焦点検出結果に応じて、焦点調節光学系の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記第１補正値は、白色光源の光束に対する白色光源用補正値であり、
前記第２補正値は、単色光源の光束の波長に起因して生じる前記一対の受光信号間の出力差に対応する傾き係数であることを特徴とする焦点検出装置。
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部により判断されたとき、前記白色光源用補正値を用いて前記一対の受光信号を補正した後に、前記傾き係数を用いて補正した前記一対の受光信号のうちいずれか一方を補正することを特徴とする焦点検出装置。
複数の受光部をそれぞれ有し、光束を受光して一対の受光信号を出力する一対の受光手段と、
前記複数の受光部の位置に応じた第１補正値、及び、前記複数の受光部の位置に応じた前記第１補正値とは異なる第２補正値を記憶する記憶手段と、
前記受光手段により受光される前記光束の色が第１色であるか、第２色であるかを判断する判断部と、
前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第１色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束の色が前記第２色であると前記判断部により判断されたとき、前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記一対の受光信号の相関を演算することで、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段による焦点検出結果に応じて、焦点調節光学系の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記第１補正値は、白色光源による光束に対する白色光源用補正値であり、
前記第２補正値は、単色光源による光束に対する単色光源用補正値であり、
前記受光手段により受光される前記光束が白色であると前記判断部により判断されたとき、前記第１補正値を用いて前記受光信号を補正し、前記受光手段により受光される前記光束が単色であると前記判断部により判断されたとき、前記第２補正値を用いて前記受光信号を補正することを特徴とする焦点検出装置。
請求項５に記載の焦点検出装置において、
被写体に対して単色光を照射する照射手段を備え、
前記判断部は、前記照射手段による照射が行われていない場合には、前記受光手段により受光される前記光束が白色であると判断し、前記照射手段による照射が行われた場合には、前記受光手段により受光される前記光束が単色であると判断することを特徴とする焦点検出装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記光学系による画面内に設定された焦点検出位置に対する前記焦点調節状態を検出し、
前記光学系による像のうち、前記焦点検出位置に対応する像の色を検出する色検出手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記色検出手段により検出された色に応じた補正値により前記受光信号を補正することを特徴とする焦点検出装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記受光手段は、前記光学系を介した一対の光束を受光するものであり、
前記光学系と前記受光手段との間の前記光束の光路中に設けられた、前記一対の光束が入射する光学部品を備え、
前記補正手段は、前記光学部品に対する前記一対の光束の入射角が互いに異なる場合に、前記受光信号を補正することを特徴とする焦点検出装置。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項９に記載の撮像装置において、
被写体に対して光を照射する照射手段を備え、
前記補正手段は、前記光の照射に応じて前記受光信号を補正することを特徴とする撮像装置。
請求項９に記載の撮像装置において、
被写体の色を検出する色検出手段を備え、
前記補正手段は、前記色検出手段により検出された色に応じて前記受光信号を補正することを特徴とする撮像装置。