JP5676988B2 - 焦点調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラなどの撮像装置において焦点合わせを行う焦点調節装置に関する。

カメラの焦点検出、調節方法で撮影レンズを通過した光束を用いる一般的な方式として、コントラスト検出方式と位相差検出方式とがある。コントラスト検出方式はビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられ、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものである。撮像素子の出力信号、特に高周波成分の情報（コントラスト情報）に着目し、その評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置を合焦位置とする方式である。しかし、山登り方式とも言われる様に、撮影レンズのフォーカス位置を微少量動かしながら評価値を求め、その評価値が結果的に最大であったと分かるまで動かす事が必要であるため、高速な焦点検出動作には不向きとされている。一方、位相差検出方式の焦点検出は、一眼レフカメラに多く用いられ、自動焦点検出（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ：ＡＦ）一眼レフカメラの実用化に貢献した技術である。例えば、デジタル一眼レフカメラで、位相差検出方式のＡＦは、２次結像光学系からなる焦点検出手段により行われる。焦点検出手段は、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２つの領域に分割する瞳分割手段を備え、２分割された光束はミラーボックス内に配置された光路分割光学系を介して、２次結像光学系により一組の焦点検出用センサ上に結像する。そして、そのセンサの受光量に応じて出力される信号のずれ量すなわち瞳分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで撮影レンズのピント方向のずれ量を直接求める。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行なえばピントずれの量と方向が同時に得られ、高速な焦点調節動作が可能となる。焦点検出後の撮影時には、上記光路分割光学系を撮影光束外へ退避させ、撮像素子への露光を行い撮影画像を取得する。

また、撮像素子に位相差検出方式のＡＦ機能を付与し、背面液晶などの表示手段でリアルタイムに画像を確認する電子ファインダ観察時や動画撮影時でも高速のＡＦを実現する技術がある。例えば、撮像素子の一部の受光素子（画素）において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させて瞳分割機能を付与する技術が開示されている。これらの画素を焦点検出用画素とし、撮像用画素群の間に所定の間隔で配置することで、位相差検出方式のＡＦを行なう。ここで、焦点検出用画素が配置された箇所は撮像画素の欠損部に相当するため、周辺の撮像画素情報から補間して画像情報を生成している。この例によると、撮像面で位相差検出方式のＡＦを行えるので、電子ファインダ観察時や動画撮影時でも、高速かつ高精度な焦点検出を行うことができる。

一方で、電子ファインダ観察時や動画撮影時には、撮像素子に到達する光量を調節したり、撮影者の作画意図に応じて撮影画像のボケ量を調節したりするために、撮影レンズの絞りの開口径を調節する場合がある。その様な状況でも、焦点調節を行うことにより常にピントの合った画像を撮像することが望まれる。しかし、上述した焦点検出、調節方法は、撮影レンズを通過した光束により焦点検出、調節を行うため、撮影レンズの絞りの開口径の変化により少なからず影響を受ける。これに対処するために、特許文献１は、コントラスト検出方式の焦点調節で、絞りの開口径の調節を行った場合には、焦点調節の動作を禁止するという技術を開示する。これにより、絞りの開口径の調節を行った場合に、誤った焦点調節動作を防ぐことができる。また、特許文献２は、位相差検出方式の焦点検出で、撮影レンズの絞りによって、焦点検出に用いる光束が遮られ（ケラレ）た場合に、遮られたために焦点検出手段に到達しなかった光量を鑑みて、その出力信号を補正するという技術を開示する。これにより、絞りの開口径の調節を行った場合にも、焦点検出に用いる光束のケラレ状況に応じて出力信号の補正を行うことで、高精度な焦点検出を行うことができる。

特開平７−１１１６１４号公報 特開平０３−２１４１３３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、焦点調節の動作を禁止してしまうため、その間に、被写体が動いた場合、その動きに追従できず、ピントがずれた画像を撮像してしまう可能性がある。更に、所定時間後、再度焦点調節動作を行っている間もピントがずれた画像を撮像してしまう。いずれの場合も、観察時に不自然さを感じる画像が動画として記録されてしまう可能性がある。また、上記特許文献２に開示の技術では、撮影レンズのケラレを考慮した焦点検出用信号の光量補正は、撮影レンズ側の設計情報をもとに行っている。しかし、ケラレ具合は撮影レンズの絞り開口を含む、数点の枠部材によって決まり、夫々の部品は、外形形状や配置に関して製造上の誤差を有する。従って、撮影レンズの設計情報のみで光量補正を行っても焦点検出結果に誤差が生じてしまう可能性がある。すなわち、動画撮影時に、絞りの開口径の変化に伴いケラレ具合が変化した場合、前述の誤差により焦点検出結果は絞りの開口径の変化前後で異なる場合がある。にもかかわらず、得られた誤差を含む焦点検出結果に応じて撮影レンズの駆動を行うと、撮像されている画像の焦点調節状態に不連続な点が生じ、観察時に不自然さを感じる画像を動画として記録してしまう可能性がある。そこで、本発明の目的は、撮影レンズの絞りの開口径の変化により、焦点検出、調節結果に影響が生じた場合にも、あまり不自然さを感じることのない画像を表示、記録することを可能にした撮像装置における焦点調節装置を提供することである。

上記課題に鑑み、本発明の焦点調節装置は、撮影レンズの絞り開口面積を調節する絞り開口調節手段と、前記撮影レンズの異なる領域を通過した対の光束を用いて焦点ずれ量の検出を行う焦点検出手段を備える。更に、前記絞り開口面積が所定値以上変化した後の焦点検出の際に、前記焦点ずれ量に対して、低減した焦点ずれ量補正値を算出する検出結果補正手段を有し、前記焦点ずれ量補正値に基づき、焦点調節を行うことが可能な様に構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、上記の如き検出結果補正手段を備えるので、電子ファインダ観察や動画撮影を行う場合においても、あまり不自然さを感じることのない画像を表示、記録することを可能にした焦点調節装置を提供できる。

本発明の実施例１の構成を示すブロック図。 被写体像が形成される撮像素子の受光画素を撮影レンズ側から見た平面図。 撮像素子の撮像用画素の構造を説明する図。 撮像素子の焦点検出用画素の構造を説明する図。 撮像素子と画像処理部における焦点検出構成を概略的に示す図。 ＡＦ部へ送られる対の焦点検出用信号及び撮影範囲内の焦点検出領域を示す図。 図１におけるレンズと撮像素子を光学ファインダ側から見た光学断面図。 絞り開口調節前後の焦点検出結果の一例を示す図。 実施例１における焦点調節動作を示すフローチャート。 実施例２における焦点調節動作を示すフローチャート。 実施例３における焦点調節動作を示すフローチャート。 レンズ枠と絞りの関係を示す図。 レンズ枠と絞りを撮像素子側から見た図。 実施例４における焦点調節動作を示すフローチャート。

本発明は、絞り開口面積が所定値以上変化した後の焦点検出の際に、焦点ずれ量に対して、低減した焦点ずれ量補正値を何らかの手法で算出し、この焦点ずれ量補正値に基づき、焦点調節を行うことが可能な様に構成されたことを特徴とする。こうした絞り開口面積変化後に検出される焦点ずれ量は、種々の理由により急激に大きくなったり或る程度の割合で誤差を含んだりする可能性が小さくない。そこで、本発明では、検出されたままの量に基づいて焦点調節を行わないで、その検出量の信頼性をあまり問うことなく、とにかく低減した焦点ずれ量補正値を求め、これに基づいて、焦点調節状態の不連続性や誤差の影響を緩和して焦点調節を行うこととした。こうした考え方に基づき、本発明の焦点調節装置は、課題を解決するための手段のところで述べた様な基本的な構成を有する。

（実施例１）
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。図１は、複数の撮影レンズを交換可能なカメラとその撮影レンズからなるカメラシステムであって焦点調節装置を有する撮像装置の構成を示す。図１において、本実施例の焦点調節装置を含むカメラシステムはカメラ１００とこれに交換可能に装着される撮影レンズ３００で構成される。はじめに、カメラ１００側について説明する。

カメラ１００は、複数種類の撮影レンズ３００が存在するカメラシステムに対応しており、同一種類のレンズでも製造番号が異なるものが装着可能である。更には、焦点距離や開放Ｆナンバーが異なる撮影レンズ３００若しくはズーム機能を備える撮影レンズ３００なども装着可能で、同種、異種の撮影レンズに係らず交換可能な構成を有する。このカメラ１００で、撮影レンズ３００を通過した光束は、カメラマウント１０６を通過し、メインミラー１３０により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により、撮影者は被写体を光学像として観察しながら撮影できる。光学ファインダ１０４内には、表示部５４の一部の機能、例えば、合焦表示、手振れ警告表示、絞り値表示、露出補正表示等が設置されている。メインミラー１３０は半透過性のハーフミラーで構成され、メインミラー１３０に入射する光束のうち一部はこのハーフミラー部を通過しサブミラー１３１で下方へ反射されて焦点検出装置１０５へ入射する。焦点検出装置１０５は、２次結像光学系からなる位相差検出方式ＡＦ機構を採用しており、得られた光学像を電気信号に変換しＡＦ部４２へ送る。ＡＦ部４２では、この電気信号から焦点検出演算を行う。この演算結果に基づき、システム制御回路５０が、撮影レンズ３００側のフォーカス制御部３４２（後述する）に対して、焦点調節処理などの制御を行う。本実施例では、焦点検出結果の補正もＡＦ部４２で行う。ＡＦ部４２は、請求項中の検出結果補正手段と対応している。

一方、撮影レンズ３００の焦点調節処理が終了し静止画撮影、電子ファインダ、動画撮影を行う場合には、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を撮影光束外に退避させる。こうして、撮影レンズ３００を通過した光束は、露光量を制御するためのシャッター１２を介して、光学像を電気信号に変換する撮像素子１４に入射する。これらの撮影動作終了後には、メインミラー１３０とサブミラー１３１は図示される様な位置に戻る。

撮像素子１４にて変換された電気信号はＡ／Ｄ変換機１６へ送られ、アナログ信号出力がデジタル信号（画像データ）に変換される。１８は、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データ或いはメモリ制御回路２２からの画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。画像処理回路２０は、画像データを用いて所定の演算処理を行う。

撮像素子１４は焦点検出手段の一部を有し、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が撮影光束外に退避した状態においても位相差検出方式ＡＦを行える。得られた画像データのうち、焦点検出に対応する画像データは、画像処理部２０で焦点検出用画像データに変換される。その後、システム制御部５０を介してＡＦ部４２へ送られ、焦点調節手段により撮影レンズ３００の焦点合わせが行われる。なお、画像処理回路２０による撮像素子１４の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が、撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に対して焦点合わせを行う所謂コントラスト方式ＡＦも可能な構成となっている。こうして、電子ファインダ観察時や動画撮影時では、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外に退避するが、撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦとコントラスト方式ＡＦの両者が可能となっている。特に、位相差検出方式ＡＦが可能であるため高速な焦点合わせが可能となっている。

この様に、本実施例に係るカメラ１００は、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束内にある通常の静止画撮影では、焦点検出装置１０５による位相差検出方式ＡＦを用いる。また、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外へ退避する電子ファインダ観察時や動画撮影時では、撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦとコントラスト方式ＡＦを用いる構成となっている。従って、静止画撮影、電子ファインダ、動画撮影のどの撮影においても焦点調節が可能である。

メモリ制御回路２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮伸長回路３２を制御する。そして、Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４或いはメモリ３０に書き込まれる。画像表示部２８は液晶モニタ等から構成され、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データを、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示する。画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示することで、電子ファインダ機能を実現できる。画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、表示をＯＦＦにした場合にはカメラ１００の電力消費を大幅に低減できる。

以上の様に、電子ファインダ観察時や動画撮影時には、クイックリターン機構により主ミラー１３０とサブミラー１３１は撮影光束外へ退避する。従って、このときには焦点検出装置１０５による焦点検出は使用できない。そこで、本実施例に係るカメラ１００は、撮像素子１４が有する焦点検出手段により位相差検出方式ＡＦを行う構成としている。そのため、光学ファインダと電子ファインダの両者において撮影レンズ３００の焦点調節が可能である。勿論、電子ファインダ観察時や動画撮影時においては、コントラスト方式の焦点検出も可能である。

次に、メモリ３０は、撮影した静止画像や動画像を記憶するためのものであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を記憶するのに十分な記憶量を備えている。これにより、連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことができる。また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用できる。圧縮伸長回路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伸長する機能を有し、メモリ３０に記憶された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えた画像データをメモリ３０に書き込む。

シャッター制御部３６は、測光部４６からの測光情報に基づいて、撮影レンズ３００側の絞り３１２を制御する絞り制御部３４４と連携しながら、シャッター１２を制御する。インターフェース部３８とコネクタ１２２は、カメラ１００と撮影レンズ３００とを電気的に接続する。これらは、カメラ１００と撮影レンズ３００との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。また、電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。測光部４６は、ＡＥ処理を行う。撮影レンズ３００を通過した光束を、カメラマウント１０６、ミラー１３０、そして不図示の測光用レンズを介して、測光部４６に入射させることにより、画像の露出状態を測定できる。また、測光部４６は、フラッシュ４８と連携することでＥＦ処理機能も有する。なお、画像処理回路２０による撮像素子１４の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が、シャッター制御部３６と撮影レンズ３００の絞り制御部３４４に対してＡＥ制御を行うことも可能である。フラッシュ４８は、ＡＦ補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。

システム制御回路５０はカメラ１００の全体を制御し、メモリ５２はシステム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。表示部５４はシステム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する液晶表示装置である。カメラ１００の操作部近辺の視認し易い位置に単数或いは複数設置され、例えばＬＣＤやＬＥＤ等の組み合わせにより構成される。表示部５４の表示内容のうち、ＬＣＤ等に表示するものとしては、記録枚数や残撮影可能枚数等の撮影枚数に関する情報や、シャッタースピード、絞り値、露出補正、フラッシュ等の撮影条件に関する情報等がある。その他、電池残量や日付・時刻等も表示される。また、表示部５４は、前述した様にその一部の機能が光学ファインダ１０４内に設置されている。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、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。６０、６２、６４、６６、６８及び７０は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作部であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。モードダイアルスイッチ６０は、電源オフ、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、再生モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを切り替え設定できる。シャッタースイッチＳＷ１である６２は、不図示のシャッターボタンが半押しされるとＯＮとなり、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作開始を指示する。シャッタースイッチＳＷ２である６４は、シャッターボタンが全押しされるとＯＮとなり、撮影に関する一連の処理の動作開始を指示する。撮影に関する処理とは、露光処理、現像処理及び記録処理等のことである。露光処理では、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に画像データを書き込む。現像処理では、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像を行う。記録処理では、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００或いは２１０に画像データを書き込む。

画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６６は、画像表示部２８のＯＮ／ＯＦＦを設定できる。この機能により、光学ファインダ１０４を用いて撮影を行う際に、液晶モニタ等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることができる。クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ６８は、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定する。操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等からなる。各種ボタンには、メニューボタン、フラッシュ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマー切り替えボタン、露出補正ボタン等がある。電源制御部８０は、電池検出回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。コネクタ８２及び８４は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池等の二次電池、ＡＣアダプタ等からなる電源部８６をカメラ１００と接続する。インターフェース９０及び９４は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体との接続機能を有し、コネクタ９２及び９６は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体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または９６に記録媒体が装着されているかどうかを検知する。なお、本実施例では、記録媒体を取り付けるインターフェース及びコネクタを２系統持つものとして説明しているが、インターフェース及びコネクタは、単数或いは複数、いずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインターフェース及びコネクタを組み合わせて備える構成としても構わない。更に、インターフェース及びコネクタにＬＡＮカード等の各種通信カードを接続することで、コンピュータやプリンタ等の他の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことができる。通信部１１０は、有線通信、無線通信等の各種通信機能を有する。コネクタ１１２は、通信部１１０によりカメラ１００を他の機器と接続し、無線通信の場合はアンテナである。記録媒体２００及び２１０は、メモリカードやハードディスク等である。記録媒体２００及び２１０は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、カメラ１００とのインターフェース２０４、カメラ１００と接続を行うコネクタ２０６を備えている。

次に、撮影レンズ３００側について説明する。撮影レンズ３００は、カメラ１００に着脱可能に構成される。レンズマウント３０６は、撮影レンズ３００をカメラ１００と機械的に結合し、カメラマウント１０６を介してカメラ１００に交換可能に取り付けられる。カメラマウント１０６及びレンズマウント３０６内には、撮影レンズ３００をカメラ１００と電気的に接続するコネクタ１２２及びコネクタ３２２の機能が含まれている。レンズ３１１には被写体の焦点合わせを行うフォーカスレンズが含まれ、絞り３１２は撮影光束の光量を制御する絞りである。

コネクタ３２２及びインターフェース３３８は、撮影レンズ３００をカメラ１００のコネクタ１２２と電気的に接続する。そして、コネクタ３２２は、カメラ１００と撮影レンズ３００との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給される或いは供給する機能も備えている。コネクタ３２２は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。ズーム制御部３４０はレンズ３１１のズーミングを制御し、フォーカス制御部３４２はレンズ３１１のフォーカスレンズの動作を制御する。撮影レンズ３００がズーム機能のない単焦点レンズタイプであればズーム制御部３４０はなくてもよい。絞り制御部３４４は、測光部４６からの測光情報に基づいて、シャッター１２を制御するシャッター制御部３６と連携しながら、絞り３１２を制御する。絞り制御部３４４と絞り３１２は、請求項中の絞り開口調節手段に対応している。

レンズシステム制御部３４６は撮影レンズ３００全体を制御する。そして、レンズシステム制御部３４６は、撮影レンズ動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。不揮発性メモリ３４８は、撮影レンズ固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを記憶する。本実施例においては、撮影レンズ３００の状態に応じたレンズ枠情報も記憶されている。このレンズ枠情報は、撮影レンズを通過する光束を決定する枠開口の撮像素子１４からの距離と枠開口の半径の情報である。絞り３１２は、撮影レンズを通過する光束を決定する枠に含まれ、他にもレンズを保持するレンズ枠部品の開口などが枠に該当する。また、撮影レンズを通過する光束を決定する枠は、レンズ３１１のフォーカス位置やズーム位置によって異なるため、レンズ３１１のフォーカス位置やズーム位置に対応して複数用意されている。そして、カメラ１００が、焦点検出手段を用いて焦点検出を行う際には、レンズ３１１のフォーカス位置とズーム位置に対応した最適なレンズ枠情報が選択され、カメラ１００にコネクタ３２２を通じて送られる構成となっている。

以上が、カメラ１００と撮影レンズ３００からなるカメラシステムの構成である。次に、撮像素子１４からなる焦点検出手段について詳細を説明する。この焦点検出手段は焦点検出装置１０５と同様に位相差検出方式ＡＦを採用している。その構成について説明する。

図２は、図１のカメラシステムブロック図における撮像素子１４のうち被写体像が形成される受光画素を撮影レンズ３００側からみた平面図である。４００は、撮像素子１４上に横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素で形成される画素全体をからなる撮影範囲で、４０１は、そのうちの１つの画素部を示す。各画素部にはオンチップでベイヤー配列の原色カラーフィルタが形成され、２行×２列の４画素周期で並んでいる。図２においては煩雑さをなくすため、画素部としては左上側の１０画素×１０画素のみを表示し、その他の画素部は省略している。

図３と図４は、図２における画素部のうち撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図で、それらの図の（ｂ）は図１におけるレンズ３１１と撮像素子１４を光学ファインダ１０４側からみた光学断面図である。なお、説明に不要な部材については省略してある。本実施例では、２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置したベイヤー配列が採用されている。このベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が配置される。

図３に撮像用画素の配置と構造を示す。図３（ａ）は２行×２列の撮像用画素の平面図である。ベイヤー配列では、対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲとＢの画素が配置される。そして、２行×２列の構造が繰り返し配置される。図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である図３（ｂ）において、ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦ_ＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦ_ＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）は、ＣＭＯＳイメージセンサの光電変換素子を模式的に示したものである。ＣＬ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌａｙｅｒ）は、ＣＭＯＳイメージ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。図３は、撮像素子１４のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ３００の軸上付近の画素構造を示す図である。

ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤは、撮影レンズ３００を通過した光束を可能な限り有効に取り込む様に構成されている。換言すると、撮影レンズ３００の射出瞳（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ）４１１と光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換素子の有効面積は大面積に設計される。図３（ｂ）における光束４１０はその様子を示し、射出瞳４１１の全領域が光電変換素子ＰＤに取り込まれている。図３（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ（青色）画素も同一の構造となっている。また、マイクロレンズＭＬまわりの部材は、説明を理解し易くするために拡大して表示してあるが、実際はミクロンオーダーの形状である。

図４は、撮影レンズ３００の水平方向（横方向）に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで水平方向とは、図２で示す撮像素子１４の長手方向を示す。図４（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分を取得する。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知されやすい。一方で、Ｒ画素又はＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで本実施例においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素を図４（ａ）においてＳ_ＨＡ及びＳ_ＨＢと示す。

図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を図４（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤは図３（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。そして、撮像素子１４のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ３００の軸上付近の画素構造を示す図である。本実施例では、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦ_Ｗ（白色）が配置される。また、撮像素子で射出瞳４１１を分割するため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏心している。具体的には、画素Ｓ_ＨＡ及の開口部ＯＰ_ＨＡはマイクロレンズＭＬの中心線に対して右側に４２１_ＨＡだけ偏心しているため、レンズ３１１の光軸Ｌを挟んで左側の射出瞳領域４２２_ＨＡを通過した光束４２０_ＨＡを受光する。同様に、画素Ｓ_ＨＢの開口部ＯＰ_ＨＢはマイクロレンズＭＬの中心線に対して左側に４２１_ＨＢだけ偏心しているため、レンズ３１１の光軸Ｌを挟んで右側の射出瞳領域４２２_ＨＢを通過した光束４２０_ＨＢを受光する。そして、図から明らかな様に、偏心量４２１_ＨＡは偏心量４２１_ＨＢに等しい。この様に、マイクロレンズＭＬと開口部ＯＰの偏心により撮影レンズ３００の異なる瞳領域を通過する光束４２０を取り出すことが可能となっている。

以上の様な構成で、画素Ｓ_ＨＡを水平方向に複数配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また、画素Ｓ_ＨＢも水平方向に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とすると、Ａ像とＢ像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）が検出できる。従って、撮像素子１４は第２の焦点検出手段としての機能を備えることとなり、同時に第２の瞳分割手段をも備えている。

なお、図４は撮像素子１４の中央付近の焦点検出用画素についての説明であるが、中央以外では、マイクロレンズＭＬと配線層ＣＬの開口部ＯＰ_ＨＡ、ＯＰ_ＨＢを図４（ｂ）とは異なる状態で偏心させることにより射出瞳４１１を分割することができる。具体的には、開口部ＯＰ_ＨＡの方を例にとって説明すると、開口部ＯＰ_ＨＡの中心と射出瞳領域中心を結ぶ線上に略球状のマイクロレンズＭＬの球芯を合わせるよう偏心させる。これにより、撮像素子１４の周辺部においても、図４で示した中央付近の焦点検出用画素とほぼ同等の瞳分割を行うことができる。

ところで、上記画素Ｓ_ＨＡ、Ｓ_ＨＢでは、撮影画面の横方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対しては焦点検出可能であるが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。そのためには、撮影レンズの垂直方向（縦方向）にも瞳分割を行なう画素も備えるよう構成すればよい。本実施例では、縦横両方向に焦点検出用の画素構造を備える構成としている。また、上記焦点検出用画素は本来の色情報を有さないため、撮影画像形成にあたっては周辺部の画素信号から補間演算することによって信号を作成する。従って、撮像素子１４に焦点検出用画素を連続的に並べるのではなく離散的に並べる。これにより、撮影画像の画質を低減させることもない。

以上図２、図３、図４で説明した様に、撮像素子１４は撮像のみの機能だけではなく焦点検出手段としての機能も有している。また、焦点検出方法としては、射出瞳４１１を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式ＡＦを行うことが可能である。

図５は、撮像素子１４と画像処理部２０における焦点検出構成を概略的に示す図である。なお、図１のカメラシステムブロック図の説明では、撮像素子１４で得られた画像データはＡ／Ｄ変換部１６を介して画像処理部２０へ送られたが、分かり易く説明するために図５ではＡ／Ｄ変換部１６を省略してある。撮像素子１４は、瞳分割された焦点検出用画素９０１ａ、９０１ｂで構成される焦点検出部９０１を複数有する。焦点検出部９０１は図４（ａ）に示す部分に相当し、焦点検出用画素９０１ａが画素Ｓ_ＨＡに、焦点検出用画素９０１ｂが画素Ｓ_ＨＢに夫々対応する。また、撮像素子１４は、撮影レンズで結像された被写体像を光電変換するための撮像用画素を複数含む。

画像処理部２０は、合成手段９０２と連結手段９０３とを含む。また、画像処理部２０は、複数の焦点検出部９０１を含む様に、撮像素子１４の撮像面にセクション（領域）ＣＳＴを複数割り当てる。そして、画像処理部２０はセクションＣＳＴの大きさ、配置、数等を適宜変更することができる。合成手段９０２は、撮像素子１４に割り当てられた複数のセクションＣＳＴの各々において、焦点検出用画素９０１ａからの出力信号を合成して１画素の第１の合成信号を得る処理を行う。また、合成手段９０２は、各セクションＣＳＴにおいて、焦点検出用画素９０１ｂからの出力信号を合成して１画素の第２の合成信号を得る処理を行う。連結手段９０３は、複数のセクションＣＳＴにおいて、第１の合成信号である各画素を連結して第１の連結信号を得る処理と、第２の合成信号を連結して第２の連結信号を得る処理とを行う。この様に、焦点検出用画素９０１ａ、９０１ｂの夫々に対して、セクション数の画素が連結された連結信号が得られる。演算手段９０４は、第１の連結信号及び第２の連結信号に基づいて、撮影レンズ３００の焦点ずれ量を演算する。この様に、セクション内に配置された同一の瞳分割方向における焦点検出用画素の出力信号を合成するため、焦点検出部の１つ１つの輝度は小さい場合であっても、被写体の輝度分布を十分に検出することが可能となる。

図６（ａ）は、図５の焦点検出部９０１、合成手段９０２、連結手段９０３により形成され、ＡＦ部４２へ送られる対の焦点検出用信号を示す。図６（ａ）において、横軸は連結された信号の画素並び方向を示し、縦軸は信号の強度である。焦点検出用信号４３０ａと焦点検出用信号４３０ｂは、焦点検出用画素９０１ａと焦点検出用画素９０１ｂで夫々形成される信号である。そして、撮影レンズ３００が撮像素子１４に対してデフォーカスした状態であるため、焦点検出用信号４３０ａは左側に、焦点検出用信号４３０ｂは右側にずれた状態となっている。この焦点検出用信号４３０ａ、４３０ｂのずれ量をＡＦ部４２では周知の相関演算などによって算出することにより、撮影レンズ１００がどれだけデフォーカスしているかを知ることができる。そのため、焦点調節手段による焦点合わせを行うことが可能となる。

図６（ｂ）は、撮影範囲内における焦点検出領域を示す図で、この焦点検出領域内で撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦが行われる。図６（ｂ）の焦点検出領域は、図５に示す撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳分割を行なう画素を含む焦点検出部に加え、撮影レンズの垂直方向（縦方向）に瞳分割を行なう画素を含む焦点検出部も備えている。図６（ｂ）において、点線で示す長方形２１７は撮影素子１４の画素が形成された撮影範囲を示す。撮影範囲内には夫々３つの縦横方向の焦点検出領域２１８ａｈ、２１８ｂｈ、２１８ｃｈ、２１８ａｖ、２１８ｂｖ、２１８ｃｖが形成されている。そして、縦横の焦点検出領域は互いに交わる様に配置され、所謂クロス型の焦点検出領域となっている。本実施例では、クロス型の焦点検出領域を図の様に撮影範囲２１７の中央部と左右２箇所の計３箇所を備える構成とした。

以上の様な構成で、撮像素子１４により位相差検出方式ＡＦを実現している。しかしながら、位相差検出方式ＡＦでは、撮影レンズ３００の射出瞳４１１を通過する光束のうち異なる２つの領域を通過する光束を用いて焦点検出を行う。そのため、絞り３１２の開口の大きさによっては、ＡＦに用いる光束が遮られる、所謂ケラレといわれる状況が発生する。以下、絞り３１２による絞り調節が、撮像素子１４による位相差ＡＦに与える影響について説明する。

図７は、図１のカメラシステムブロック図におけるレンズ３１１と撮像素子１４を光学ファインダ１０４側から見た光学断面図で、撮像素子１４の中央に結像する撮影光束と撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦの焦点検出光束を示す。レンズ３１１と撮像素子１４以外の説明に不要な部材については省略してある。

図７（ａ）において、実線で示す光束４０１は、撮影レンズ３００のレンズ３１１と絞り３１２を通過し撮像素子１４の受光面の中央付近に結像する撮影光束である。一方、図中斜線部で示す対の光束４４０ａ、４４０ｂは、図５の焦点検出用画素９０１ａ、９０１ｂで夫々受光される焦点検出光束のうち、撮像素子１４の受光面の中央付近に結像する焦点検出光束である。この図では、絞り３１２による焦点検出光束のケラレは発生していない。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に対して、絞り３１２が絞りこまれ開口面積が小さくなった状態を示す。図７（ａ）と同様に、実線で示す光束４０１は、撮影レンズ３００のレンズ３１１と絞り３１２を通過し撮像素子１４の受光面の中央付近に結像する撮影光束である。図中斜線部で示す対の光束４４０ａ−２、４４０ｂ−２は、図７（ａ）の焦点検出光束に対して、絞り３１２により遮られている様子を示している。図７（ｂ）において、破線で示している光束が、図７（ａ）での焦点検出光束４４０ａ、４４０ｂ、すなわちケラレの発生していない焦点検出光束を示している。

電子ファインダ観察時や動画撮影時には、撮影時の被写体を含む環境の明るさに応じた撮像素子１４の受光量の調節や、撮影者の意図する被写体像のボケ具合を表現するために、絞り３１２は、開口の拡大、縮小制御が常に行われている。また、図７では、撮像素子１４の中央付近の画素の絞り３１２によるケラレの状況を説明した。しかし、絞り３１２の開口状態によっては、絞り３１２だけではなく、レンズ３１１を保持するメカ枠部品によってケラレが発生し、そのケラレの発生する程度は、撮像素子１４の画素の位置によって異なる。そのため、本実施例の焦点調節装置では、撮影レンズ３００からカメラ１００にレンズ枠情報が送られ、カメラ１００（例えば、ＡＦ部４２中に含まれるケラレ量算出手段）は、その情報をもとに、撮像素子１４の画素の位置に対応したケラレ補正値を算出する。ケラレ補正値を用いて、各画素からの出力信号の補正を行う。この補正処理は、撮像装置における周辺光量補正として、公知であるため、詳細は省略する。

上述の通り、電子ファインダ表示や動画記録の最中に、焦点検出及び絞り開口調節を同時に行った場合、その都度、ケラレ補正値を算出し、画素出力補正を行う必要がある。しかしながら、補正を行う上では、データの簡略化、演算量の低減、製造誤差を加味しないことなどにより、補正誤差が発生する。そのため、絞り開口調節が行われるたびに、焦点検出結果に連続性が失われ、不連続な結果が得られることがある。従来、静止画撮影においても、この補正誤差は発生していたが、静止画の品質を満たすためには、十分に小さい誤差であるため問題にならなかった。しかしながら、電子ファインダ観察や動画撮影中には、リアルタイムで撮影画像を表示及び撮影しているため、上述の焦点検出結果の不連続性により、不自然な動きが顕著に表れてしまう。図８に絞り開口調節前後の焦点検出結果の一例を示し、焦点検出結果の不連続性について説明する。

図８では、縦軸に焦点検出結果が示されており、０（Ｘ軸上）であれば、焦点ずれはなく、ピントが合った状態であることを示している。横軸は、時間を示しており、６０１から６１０は、順に行われた焦点検出の結果を示している。図８では、６０１から６０４では、焦点検出結果が０近傍にあり、ピントが合った状態が維持されている。焦点検出結果６０４と６０５の間で絞り変更が行われ、焦点検出結果６０５は、ピントがずれたとＡＦ部４２が判断した状態を示しており、レンズ３１１に含まれるフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う必要があることを示している。焦点検出結果６０５でピントがずれたとＡＦ部４２が判断した要因として、上述の絞り変更に伴う補正誤差によるものや、被写体が動いたことによるものなど幾つか考えられるが、特定することはできない。そのため、焦点検出結果６０５に基づきレンズ駆動を行うと、電子ファインダ表示や記録される動画に、ピント合わせ状態の不連続な点が発生する可能性がある。焦点検出結果に含まれる誤差は、静止画記録を行う上では、十分に小さい。そのため、電子ファインダ表示や動画記録を行う上でも、焦点検出結果に基づいてレンズ駆動を行うことは問題ない。しかしながら、電子ファインダ表示や動画記録では、時間的に連続した画像の表示や記録を行うため、ピント合わせ状態が不連続な点が発生すると、不自然さが顕著に表れてしまう。そこで、本実施例では、絞り開口の調節を行った後の焦点検出結果に対して、そこから算出されるレンズ駆動量を減ずる方向に補正を行う構成としている。それにより、電子ファインダ表示や記録される動画に発生するピント合わせ状態が不連続な点を、目立ち難くすることができ、不自然さを低減できる。

一方で、絞り開口変化に係らず、常に、レンズ駆動量を減ずる方向に補正を行う構成も考えられるが、その様に構成すると、被写体が動いた場合にも十分なレンズ駆動を行わないため、被写体の動きに対する追従性を損なってしまう。本実施例では、絞りの開口変化の前後で処理を変えることにより、ピント合わせ状態の不連続性の低減と被写体の動きに対する追従性の両立を図ることができる。

図８では、焦点検出結果６０５に対して、そこから算出されるレンズ駆動量の約４割程度を駆動した後の焦点検出結果が６０６である。焦点検出結果６０６は、６０５に対してはピントが合う方向に結果が変化しているが、依然として焦点調節のために、フォーカスレンズ駆動が必要な状態である。同様にして、焦点検出結果６０７、６０８も、前回検出された焦点検出結果から算出されるレンズ駆動量の約４割程度を駆動した結果であり、徐々にピントが合う方向に変化している。焦点検出結果６０８では、ピントずれ量が小さくなってきたため、そこから算出されるレンズ駆動量を駆動した後の焦点検出結果が６０９である。焦点検出結果６０９、６１０では焦点検出結果が０近傍にあり、ピントが合った状態が維持されていることを示している。以上の様に、絞り変更後の焦点検出結果に対して、そこから算出されるレンズ駆動量を減ずる方向に補正を行うことによって、電子ファインダ表示や記録される動画のピント合わせ状態を徐々に変化させることができ、鑑賞時の不自然さを低減することができる。

次に、カメラ１００における動作について説明する。図９は、システム制御部５０に格納された焦点調節動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、メインミラー１３０とサブミラー１３１が撮影光束外へ退避し、撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦを行う電子ファインダ若しくは動画撮影時の焦点調節動作となっている。つまり、電子ファインダのための表示や動画記録を行いつつ、焦点調節動作が並行して行われている。

まず、Ｓ５０１では、ＳＷ１や操作部７０などの操作により焦点検出開始指示ボタンがＯＮされたかを検知し、ＯＮされた場合にはＳ５０２へ進む。ここでは、焦点検出開始ボタンによる判別をしているが、電子ファインダ表示や動画記録に移行したことをトリガーに、焦点検出を開始してもよい。Ｓ５０２では、撮影レンズ３００の上述したレンズ枠情報やフォーカスレンズ位置などの各種レンズ情報をインターフェース部３８、３３８、コネクタ１２２、３２２を介して取得する。

Ｓ５０３では、逐次読み出されている画像データから画像処理部２０の合成手段９０２と連結手段９０３により対の焦点検出用信号を生成する。そして、その焦点検出用信号をＡＦ部４２へ送り、Ｓ５０４へ進む。ＡＦ部４２では、上述したケラレの影響を低減する光量補正、ケラレ補正などを行う。本実施例では電子ファインダ若しくは動画撮影中に撮像素子１４による焦点検出を行うため、焦点検出用画素９０１ａ、９０１ｂは、間引き読み出しに対応した離散配置としている。

Ｓ５０４では、ＡＦ部４２にて公知の相関演算手段などを用いて対の焦点検出用信号のずれ量を算出し、デフォーカス量に換算する。Ｓ５０５では、絞り開口調節手段による絞り開口面積が、以前の焦点検出時に対して、所定値以上変化しているか否かを判断する。ここで、絞り開口面積の変化による判断を行っているのは、上述の焦点検出光束のケラレ状況の変化が大きいか否かを判断するためである。ケラレ状況の変化が大きい場合には、相対的にケラレ補正誤差も大きくなることが見込まれ、ケラレ状況の変化が小さい場合には、相対的にケラレ補正誤差が小さいことが見込まれる。そのため、絞り開口面積の変化の判断に或る閾値を設けることにより、ケラレ補正誤差が大きい可能性がある場合のみ焦点検出結果の補正を行うことができる。

絞り開口面積の変化の有無は、前回の焦点検出時の情報のみから判断する様にしてもよいが、数回前からの複数の焦点検出時の情報から判断してもよい。前回の焦点検出時の情報のみで、絞り開口の面積変化の有無を判断した場合には、絞り開口の面積変化後、２回目の焦点検出からは、Ｓ５０５でＮＯが選択されることになり、比較的高速なフォーカスレンズ駆動を行うことになる。被写体の動きに対する追従性を高める場合には、この様に構成した方が良い。一方で、数回の焦点検出時の情報で、絞り開口の面積変化の有無を判断した場合には、絞り開口の面積変化後、数回の焦点検出では、Ｓ５０５でＹＥＳが選択されることになり、比較的低速なフォーカスレンズ駆動を行うことになる。電子ファインダ表示や動画記録時のピント合わせ状態の連続性を優先する場合は、この様に構成した方が良い。絞り開口面積が所定値以上変化した場合はＳ５０６へ進み、所定値以上の変化がない場合はＳ５０７へ進む。

Ｓ５０６では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（１）により算出される。
Ｐ´＝Ｋ×Ｐ （１）
ここで、Ｐは、補正前の焦点検出結果であるデフォーカス量、Ｋは、１未満の正数である係数を表す。Ｋは、請求項中の補正係数と対応している。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。こうして、絞り開口の変化に伴う焦点検出の誤差に対して敏感なレンズ駆動を低減することができ、ピント合わせ状態の不連続な電子ファインダ表示、動画記録を緩和することができる。例えば、上述した図８の様に駆動を行うためには、Ｋとして０．４を設定し、補正を行う。

Ｓ５０７では、Ｓ５０４で算出した焦点検出結果、若しくは、Ｓ５０６で算出した補正された焦点検出結果に基づき、撮影レンズ３００のレンズ駆動量を算出する。Ｓ５０８では、インターフェース部３８、３３８、コネクタ１２２、３２２を介して、レンズ駆動量を撮影レンズ３００のフォーカス制御部３４２に送り、フォーカスレンズを駆動することで撮影レンズ３００の焦点調節を行う。

本実施例では、絞り開口面積の変化量の大小の判定をする閾値を１つ決め、１種類の補正係数を用いたが、補正係数の個数はこれに限らない。絞り開口面積の変化量の大小を判定する閾値を複数設け、それに対応した補正係数を用いることにより、より細かい状況に対応した補正を行うこともできる。以上が、本実施例に係るカメラ１００の焦点調節動作である。

以上の様に、本実施例では、絞り開口面積の変化に応じて、焦点検出結果を補正し、補正前の焦点検出結果から算出されるレンズ駆動量を減ずるよう処理を行う。これにより、電子ファインダ観察時や動画撮影時においても、ピント合わせ状態の不連続さの少ない、自然な表示、記録を行うことができる。なお、撮像素子１４による位相差検出方式ＡＦを例に説明したが、焦点検出装置１０５による位相差検出方式ＡＦにおいても本実施例を適用可能である。また、電子ファインダ、動画撮影の両方に本実施例を適用するよう説明したが、動画撮影のみに適用することも可能である。つまり、電子ファインダ観察時は、検出結果補正手段による補正を禁止し、動画撮影時に、検出結果補正手段による補正を実施する様に構成することもできる。これにより、電子ファインダ観察時は被写体の動きへの追従性を優先し、動画撮影時にはピント合わせ状態の連続性を優先することができる。

また、撮影レンズ３００のフォーカスレンズを駆動することで焦点合わせを行う例を説明したが、撮像素子１４を撮影レンズ３００の光軸方向に進退可能な構成とし、撮像素子１４を駆動することで焦点調節を行ってもよい。特に、微小量駆動や低速駆動が苦手な撮影レンズをカメラ１００に装着した際には、撮像素子１４を駆動することで、滑らかな焦点合わせを行うことが可能となる。つまり、焦点ずれ量補正値に基づき、撮影レンズと撮像素子との少なくとも一方を駆動して焦点調節を行うことができる。

更に、絞り開口面積が所定値以上変化した後の焦点検出の際に、焦点ずれ量に対して、低減した焦点ずれ量補正値を算出する方法は、上記一定の補正係数を掛ける方法に限らない。例えば、焦点ずれ量の大きさに比例した補正係数を求め、これを焦点ずれ量に掛けることで、焦点ずれ量が大きいときは、大きく低減した焦点ずれ量補正値とする様なことも可能である。本発明において、焦点ずれ量補正値を算出する方法は、焦点検出結果の焦点ずれ量を低減できるならば如何なる方法を用いてもよい。

（実施例２）
実施例２は、本発明の実施例１の変形例で、絞り開口面積の変化が、拡大する方向か否かによって、ピント合わせ状態の変化が異なる場合に対応した例である。実施例１との違いは、絞り開口面積の変化が、拡大する方向か否かによって、焦点検出結果の補正係数を変える点である。実施例２の構成によれば、被写界深度の変化に応じて、レンズ駆動量を変化させることができ、ピント合わせ状態の不連続性の低減と被写体の動きに対する追従性の両立の実現性を高めることができる。なお、実施例１における撮像装置の構成を示すブロック図（図１）、焦点検出の実施方法（図２〜図６）、絞り開口面積変化時の焦点検出光束の変化（図７）、絞り開口面積変化前後の焦点検出方法（図８）に関しては、実施例２においても同様の構成である。

図１０を参照して、実施例２によるカメラ１００における動作について説明する。図１０は、システム制御部５０に格納された焦点調節動作を示すフローチャートである。本フローチャートでも、電子ファインダのための表示や動画記録を行いつつ、焦点調節動作が並行して行われている。また、実施例１における図９と同じ添え字が付されているステップでは、同様の処理を行うため、説明は省略する。Ｓ１０００は、Ｓ５０５において絞り開口面積変化が所定値以上であった場合に実行されるステップで、絞り開口面積が拡大したか、縮小したかを判断する。一般に、絞り開口面積が拡大した場合には、被写界深度が狭まりピント合わせ状態の変化が目立ちやすくなる。一方で、絞り開口面積が小さくなった場合には、その逆で、ピント合わせ状態の変化が目立ちにくい。そのため、本実施例では、絞り開口面積の拡大、縮小に応じて、焦点検出結果の補正の程度を変更する。

Ｓ１００１では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（２）により算出される。
Ｐ´＝Ｋａ×Ｐ （２）
ここで、Ｋaは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋａは、請求項中の第１の補正係数と対応する。

Ｓ１００２では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（３）により算出される。
Ｐ´＝Ｋｂ×Ｐ （３）
ここで、Ｋｂは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋｂは、請求項中の第２の補正係数と対応する。

ＫａとＫｂの関係について説明する。Ｓ１００１では、絞り開口面積が拡大し、ピント合わせ状態の変化が目立ちやすい状態であるため、急激なレンズ駆動は、電子ファインダ表示や記録される動画に、ピント合わせ状態の不連続な点を引き起こしやすい。Ｓ１００２では、絞り開口面積が縮小しているため、その逆である。そこで、実施例２では、ＫａはＫｂより小さい値（０に近い値）となるよう構成する。こうすることにより、絞り開口面積変化後のピント合わせ状態の変化が目立ちやすい場合は、より穏やかにレンズ駆動を行い、ピント合わせ状態の変化が目立ちにくい場合は、被写体の動きに対する追従性を優先し、より早くレンズ駆動を行うことができる。以上が、本発明の実施例２のカメラ１００の焦点調節動作である。

以上の様に、本実施例では、絞り開口面積の拡大、縮小に応じて、焦点検出結果の補正を行うための係数を変更し、ピント合わせ状態の変化が目立ちやすい状態では、より緩くレンズ駆動を行うよう焦点検出結果の補正を行う。これにより、電子ファインダ観察時や動画撮影時においても、よりピント合わせ状態の不連続さの少ない、自然な表示、記録を行うことができる。なお、実施例２では、絞り開口面積の拡大、縮小のみで、焦点検出結果の補正係数を選択したが、他の情報を用いて、選択を行ってもよい。例えば、被写界深度は、レンズの焦点距離によっても変わるため、Ｓ５０２で得られるレンズ情報の中の焦点距離も鑑みて、焦点検出結果の補正係数の選択を行うよう構成してもよい。これにより、より正確に被写界深度の変化に対応した補正値の選択を行うことができる。

（実施例３）
実施例３は、本発明の実施例１の変形例で、検出されるデフォーカス量の大小に応じて、ピント合わせ状態の変化が異なる場合に対応した例である。実施例１との違いは、検出されるデフォーカス量の大小によって、焦点検出結果の補正係数を変える点である。実施例３の構成によれば、検出されるデフォーカス量に応じて、レンズ駆動量を変化させることができ、ピント合わせ状態の不連続性の低減と被写体の動きに対する追従性の両立の実現性を高めることができる。ここでも、実施例１における撮像装置の構成を示すブロック図（図１）等は同様の構成である。

図１１を参照して、本発明の実施例３によるカメラ１００における動作について説明する。図１１は、システム制御部５０に格納された焦点調節動作を示すフローチャートである。本フローチャートでも、電子ファインダのための表示や動画記録を行いつつ、焦点調節動作が並行して行われている。また、実施例１における図９と同じ添え字が付されているステップでは、同様の処理を行うため、説明は省略する。

Ｓ１１００は、Ｓ５０５において絞り開口面積変化が所定値以上であった場合に実行されるステップで、Ｓ５０４で算出されたデフォーカス量が、所定値と比較して大きいか、小さいかを判断する。一般に、算出されたデフォーカス量が大きい場合には、必要なレンズ駆動量も大きくなり、そのままレンズ駆動を行うと、ピント合わせ状態の変化が目立ちやすくなる。そのため、本実施例では、デフォーカス量の大小に応じて、焦点検出結果の補正の程度を変更する。

Ｓ１１０１では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（４）により算出される。
Ｐ´＝Ｋｃ×Ｐ （４）
ここで、Ｋｃは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋｃは、請求項中の第３の補正係数と対応する。

Ｓ１１０２でも、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（５）により算出される。
Ｐ´＝Ｋｄ×Ｐ （５）
ここで、Ｋｄは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋｄは、請求項中の第４の補正係数と対応する。

ＫｃとＫｄの関係について説明する。Ｓ１１０１では、Ｓ５０４で検出されたデフォーカス量が所定値以上であり、補正を行わずレンズ駆動を行うと、比較的レンズ駆動量が大きくなる。レンズ駆動量が大きいと、ピント合わせ状態の変化が目立ちやすい状態であるため、急激なレンズ駆動は、電子ファインダ表示や記録される動画にピント合わせ状態の不連続な点を引き起こしやすい。Ｓ１００２では、Ｓ５０４で検出されたデフォーカス量が所定値より小さく、補正を行わずにレンズ駆動を行っても、比較的レンズ駆動量が小さい。そこで、実施例３では、ＫｃよりＫｄの方が小さい値（０に近い値）となるよう構成する。この様にすることにより、絞り開口面積変化後のピント合わせ状態の変化が目立ちやすい場合、すなわち検出されたデフォーカス量が大きい場合には、より緩くレンズ駆動を行う。一方で、ピント合わせ状態の変化が目立ちにくい場合、すなわち検出されたデフォーカス量が小さい場合には、被写体の動きに対する追従性を優先し、より早くレンズ駆動を行う。以上が、本発明の実施例３のカメラ１００の焦点調節動作である。

以上の様に、本実施例では、検出されたデフォーカス量の大小に応じて、焦点検出結果の補正を行うための係数を変更し、ピント合わせ状態の変化が目立ちやすい状態では、よりゆっくりレンズ駆動を行うよう焦点検出結果の補正を行う。これにより、電子ファインダ観察時や動画撮影時においても、よりピント合わせ状態の不連続さの少ない、自然な表示、記録を行うことができる。実施例３では、デフォーカス量の大小を判定する閾値を１つ決め、２種類の補正係数を用いたが、補正係数の個数はこれに限らない。デフォーカス量の大小を判定する閾値を複数設け、それに対応した補正係数を用いることにより、より細かい状況に対応した補正を行うこともできる。

（実施例４）
実施例４は、本発明の実施例１の変形例で、対の焦点検出光束のケラレ状況が異なることによって、ケラレ補正の際に発生する誤差の大小が異なる場合に対応した例である。実施例１との違いは、対の焦点検出光束のケラレ状況の比によって、焦点検出結果の補正係数を変える点である。実施例４の構成によれば、予測されるケラレ補正誤差の大小に応じて、レンズ駆動量を変化させることができ、ピント合わせ状態の不連続性の低減と被写体の動きに対する追従性の両立の実現性を高めることができる。ここでも、実施例１における撮像装置の構成を示すブロック図（図１）等は同様の構成である。

図１２と図１を用いて、焦点検出光束のケラレ状況について説明する。図１２は、撮影レンズ３００の或る状態におけるケラレ状況を決定するレンズ枠について図示する。ＥｎｔＷは、焦点検出光束のケラレを発生する１つのレンズ枠である。ＥｎｔＷは、射出瞳である絞り３１２と合わせて、撮像素子１４上での画素位置に応じたケラレを発生させる。Ｌは撮影レンズ３００の光軸である。２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、図６（ｂ）で説明したクロス型の焦点検出領域の交点を示している。２１８ａが、図６（ｂ）中の２１８ａｖと２１８ａｈの交点であるのと同様に、２１８ｂ、２１８ｃは、夫々のクロス型の焦点検出領域の交点である。ＥｎｔＷと絞り３１２は、撮像素子１４からの距離と開口径が異なり、撮像素子１４に到達する光束は、これら２つの開口を通過しなければならない。従って、撮像素子１４の２１８ａの近傍以外の画素部に到達する光束は、絞り３１２のみならず、ＥｎｔＷの影響を受ける。

図１３は、撮像素子１４上の位置による焦点検出光束のケラレ状況の差を模式的に図示している。撮像素子１４の２１８ａ近傍の画素について図示したのが図１３（ａ）、撮像素子１４の２１８ｂ近傍の画素について図示したのが図１３（ｂ）である。いずれも、撮像素子１４の長手方向に瞳分割を行なうための焦点検出用画素について図示している。図１３（ａ）において、ＥｎｔＷ、３１２は、図１２と同様にケラレに影響を与える２つのレンズ枠を示している。４２２_ＨＡ、４２２_ＨＢは、図４で説明した対の焦点検出光束が通過する射出瞳領域であり、各々の領域を通過した光束は、画素Ｓ_ＨＡ及びＳ_ＨＢに到達する。しかしながら、射出瞳領域は、絞り３１２により一部遮られ、ケラレが発生し、図１３（ａ）の斜線部内を通過した光束のみ画素に到達する。その際の対の焦点検出光束の光量は、斜線部の面積が示しており、ほぼ同等である。

図１３（ｂ）では、４２２_ＨＡ、４２２_ＨＢの領域は、夫々、絞り３１２とＥｎｔＷによる光束の遮られ方が異なる。図１３（ｂ）においても、斜線部を通過する光束は、ケラレることなく、撮像素子１４に到達する。４２２_ＨＡは、ＥｎｔＷによる焦点検出光束のケラレが発生し、４２２_ＨＢは絞り３１２による焦点検出光束のケラレが発生している。また、その際の対の焦点検出光束の光量は、斜線部の面積が示す通り、４２２_ＨＢの方が４２２_ＨＡより少ない。

上述した通り、ケラレが発生した場合には、撮影レンズ３００からカメラ１００に送られるレンズ枠情報をもとに、撮像素子１４の画素の位置に対応したケラレ補正値を算出し、各画素からの出力信号の補正を行う。図１３（ｂ）の４２２_ＨＡ内の斜線部は、図１３（ａ）の４２２_ＨＡ内の斜線部に対して面積が減っている様に、一般に、撮像素子１４の中央近傍ではない画素は、撮像素子１４の中央近傍の画素に対して、更にケラレが発生し光量が減る。そのため、光量の補正を実施する場合、撮像素子１４の中央近傍の画素に比べて、中央近傍ではない画素は、その出力に対し、より大きく値を増幅し補正する必要がある。ケラレを発生させている絞り３１２や他のレンズ枠の形状や組立上の製造誤差により画素の出力に誤差を含んでいた場合、より大きく値を増幅し補正すると、画素出力に含まれる誤差も増幅してしまう。その結果、得られる対の焦点検出用信号の間に差が発生する。上述した通り、位相差検出方式ＡＦは、対の焦点検出光束により得られる対の焦点検出用信号を比較することにより焦点検出を行う。そのため、対の焦点検出用信号の形状の一致度が低いと、焦点検出誤差が発生する。すなわち、図１３（ａ）の様に均等にケラレが発生している撮像素子１４の中央近傍の対の画素より、図１３（ｂ）の様に不均等にケラレが発生している撮像素子１４の中央近傍ではない対の画素の方が、焦点検出結果に誤差を含みやすい。そのため、本実施例では、対の焦点検出光束のケラレ状況の差を鑑みて、焦点検出結果の補正を行う。上述のレンズ枠情報は、請求項中のレンズ情報に対応する。

図１４を参照して、実施例４によるカメラ１００における動作について説明する。図１４は、システム制御部５０に格納された焦点調節動作を示すフローチャートである。本フローチャートでも、電子ファインダのための表示や動画記録を行いつつ、焦点調節動作が並行して行われている。また、実施例１における図９と同じ添え字が付されているステップでは、同様の処理を行うため、説明は省略する。

Ｓ１２００は、Ｓ５０５において、絞り開口面積変化が所定値以上であった場合に実行されるステップである。ここでは、Ｓ５０３で算出されるケラレ補正を行う対の光量補正値の比率（すなわち、ケラレ量算出手段により算出された対の光束のケラレ量の比率（多いケラレ量を少ないケラレ量で割った値））が所定値以上であるか否かを判断する。ここで用いる対の焦点検出光束の光量補正値は、各画素の出力に対して乗じて補正を行う。そのため、対の光量補正値の比率は、対の焦点検出光束のケラレ状況の差を表す。上述した通り、対の焦点検出光束のケラレ状況の差が大きい場合には、得られる焦点検出結果に誤差を含みやすい。そのため、本実施例では、焦点検出光束のケラレ状況の差に応じて、焦点検出結果の補正の程度を変更する。

Ｓ１２０１では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（６）により算出される。
Ｐ´＝Ｋｅ×Ｐ （６）
ここで、Ｋｅは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋｅは、請求項中の第５の補正係数と対応する。

Ｓ１２０２では、焦点検出結果の補正を行う。補正後の焦点検出結果をＰ´とすると、以下の式（７）により算出される。
Ｐ´＝Ｋｆ×Ｐ （７）
ここで、Ｋｆは、１未満の正数である係数を表す。これにより、焦点検出結果を、符号は変えずに、値が０に近づく方向に補正する。Ｋｆは、請求項中の第６の補正係数と対応する。

ＫｅとＫｆの関係について説明する。Ｓ１２０１では、焦点検出光束のケラレ状況の差が大きく、焦点検出結果に誤差を含んでいる可能性が高い。そのため、得られた焦点検出結果から算出されるレンズ駆動量に基づきレンズ駆動を行うと、電子ファインダ表示や記録される動画に、ピント合わせ状態の不連続な点を引き起こしやすい。Ｓ１２０２では、焦点検出光束のケラレ状況の差が小さく、焦点検出結果に誤差を含んでいる可能性が低いため、その逆である。そこで、実施例４では、ＫｅがＫｆより小さい値（０に近い値）となるよう構成する。これにより、焦点検出結果に誤差を含みやすい状況では、よりゆっくりレンズ駆動を行い、焦点検出結果に誤差を含みにくい状況では、被写体の動きに対する追従性を優先し、より早くレンズ駆動を行うことができる。以上が、本発明の実施例４のカメラ１００の焦点調節動作である。

以上の様に、本実施例では、焦点検出光束のケラレ状況の差に応じて、焦点検出結果の補正を行うための係数を変更し、焦点検出結果に誤差を含みやすい状況では、よりゆっくりレンズ駆動を行うよう焦点検出結果の補正を行う。これにより、電子ファインダ観察時や動画撮影時においても、よりピント合わせ状態の不連続さの少ない、自然な表示、記録を行うことができる。

なお、実施例４では、ケラレ補正量の比率を判定する閾値を１つ決め、２種類の補正係数を用いたが、補正係数の個数はこれに限らない。ケラレ補正量の比率を判定する閾値を複数設け、それに対応した補正係数を用いることにより、より細かい状況に対応した補正を行うことができる。また、実施例４では、絞り開口面積変化が所定値以上であれば、必ず焦点検出結果の補正を行う様に構成したが、その必要はない。絞り開口面積変化が所定値以上であっても、ケラレ補正量の比率が１に近い場合は、焦点検出結果に含まれる誤差が小さいため、補正を行わなくてもよい場合がある。それによって、より高速に被写体の動きに追従してピント合わせを行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１４、１０５…焦点検出手段（撮像素子、焦点検出装置）、４２…検出結果補正手段（ＡＦ部）、３００…撮影レンズ、３１２…絞り、３４４…絞り開口調節手段（絞り制御部）

Claims (10)

1. 撮影レンズの絞り開口面積を調節する絞り開口調節手段と、
   前記撮影レンズの異なる領域を通過した対の光束を用いて焦点ずれ量の検出を行う焦点検出手段と、
   前記絞り開口面積が所定値以上変化した後の焦点検出の際に、前記焦点ずれ量に対して、低減した焦点ずれ量補正値を算出する検出結果補正手段と、
   を有し、
   前記検出結果補正手段は、前記焦点検出手段により検出された焦点ずれ量が所定値以上の場合は、前記焦点ずれ量に対して、１未満の正数である補正係数を乗じて前記低減した焦点ずれ量補正値を算出し、前記焦点検出手段により検出された焦点ずれ量が前記所定値より小さい場合は、前記焦点ずれ量に対して、１未満の正数であって前記補正係数より値が大きい別の補正係数を乗じて前記低減した焦点ずれ量補正値を算出し、
   前記焦点ずれ量補正値に基づき、焦点調節を行うことが可能な様に構成されたことを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記焦点ずれ量補正値に基づき、前記撮影レンズと前記撮影レンズを通過した光束による光学像を電気信号に変換する撮像素子との少なくとも一方を駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 撮影レンズの絞り開口面積を調節する絞り開口調節手段と、
   前記撮影レンズの異なる領域を通過した対の光束を用いて焦点ずれ量の検出を行う焦点検出手段と、
   前記絞り開口面積が所定値以上変化した後の焦点検出の際に、前記焦点ずれ量に対して、低減した焦点ずれ量補正値を算出する検出結果補正手段と、
   を有し、
   前記焦点ずれ量補正値に基づき、焦点調節を行うことが可能な様に構成され、
   電子ファインダ観察時は、前記検出結果補正手段による補正を禁止し、動画撮影時は、前記検出結果補正手段による補正を実施する様に構成されたことを特徴とする焦点調節装置。
4. 前記焦点ずれ量補正値に基づき、前記撮影レンズと前記撮影レンズを通過した光束による光学像を電気信号に変換する撮像素子との少なくとも一方を駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置。
5. 前記検出結果補正手段は、前記焦点ずれ量に対して、１未満の正数である補正係数を乗じて前記低減した焦点ずれ量補正値を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の焦点調節装置。
6. 前記検出結果補正手段は、
   前記絞り開口調節手段により絞り開口面積が所定値以上、大きくなるよう変化した後の焦点検出の際の第１の補正係数と、前記絞り開口調節手段により絞り開口面積が前記所定値以上、小さくなるよう変化した後の焦点検出の際の第２の補正係数を有し、
   前記第１の補正係数は、前記第２の補正係数より、値が小さいことを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
7. 前記検出結果補正手段は、
   前記焦点検出手段により検出された焦点ずれ量が所定値以上の場合の第３の補正係数と、前記焦点ずれ量が前記所定値より小さい場合の第４の補正係数を有し、
   前記第３の補正係数は、前記第４の補正係数より、値が小さいことを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
8. 前記検出結果補正手段は、前記撮影レンズのレンズ情報に基づき、前記補正係数を決定することを特徴とする請求項５に記載の焦点調節装置。
9. 前記対の光束のケラレ量を算出する算出手段を有し、
   前記検出結果補正手段は、
   前記算出手段により算出された対の光束のケラレ量の比率が所定値以上の場合の第５の補正係数と、前記算出手段により算出された対の光束のケラレ量の比率が前記所定値より小さい場合の第６の補正係数を有し、
   前記第５の補正係数は、前記第６の補正係数より、値が小さいことを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
10. 前記撮影レンズを通過した光束による光学像を電気信号に変換する撮像素子を有し、
    前記撮像素子は、前記焦点検出手段を含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の焦点調節装置。

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