JP5769773B2

JP5769773B2 - カメラシステム及び焦点検出画素の補正方法

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Publication number: JP5769773B2
Application number: JP2013205951A
Authority: JP
Inventors: 哲央菊地; 伊藤　一弥; 一弥伊藤; 功刀　和正; 和正功刀; 幸恵山崎; 芳信小俣
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Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-08-26
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Description

本発明は、焦点検出画素を有する撮像素子を備えたカメラシステム及び焦点検出画素の補正方法に関する。

撮像素子の一部の画素を焦点検出素子として利用して焦点状態を検出する撮像装置が知られている。このような撮像装置は、撮像素子の一部の画素を焦点検出画素に設定し、撮影レンズの光軸中心に対して対称な異なる瞳領域を通過した被写体光束を複数の焦点検出画素に結像させ、この被写体光束の間の位相差を検出することによって撮影レンズの焦点状態を検出している。

ところで、撮像装置においては、撮影レンズの光学特性により、撮影レンズを通して入射される光束の量が、撮影レンズの光軸から距離が離れるにつれて少なくなることが知られている。このため、撮像素子に結像された被写体像における照度の不均一が生じる。このような照度の不均一性を補正するための処理は、照度補正やシェーディング補正等と呼ばれている。照度補正としては、例えば光軸からの距離に応じた補正係数を画素出力に乗じる手法が知られている。ここで、焦点検出画素については、その開口の仕方等の種々の条件によって受光量が異なるので、単純に光軸からの距離に応じた補正係数を乗じただけでは正しく画素出力を補正することができない。これに対し、特許文献１における撮像装置は、撮像画素用の補正係数とは別に焦点検出画素用の補正係数をカメラ本体に設けられたＲＯＭ内に有しており、これらの補正係数を補正の対象となる画素に応じて使い分けるようにしている。

特開２００９−２４４８５８号公報

ここで、特許文献１の手法は、焦点検出画素についての照度補正のための補正係数をカメラ本体に持たせておくようにしている。このような構成の場合、カメラ本体と交換レンズからなるカメラシステムの場合には、装着され得る交換レンズに応じた補正係数を持たせる必要が生じる。また、照度補正のための補正係数を交換レンズに持たせるようにした場合には、装着されるカメラ本体に内蔵された撮像素子の光学特性が変化した場合に、その光学特性に応じた補正係数を追加する必要が生じる。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、交換レンズやカメラ本体の光学特性の仕様変更が行われても、データの追加をすることなく焦点検出画素の画素出力を補正可能なカメラシステム及び焦点検出画素の補正方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のカメラシステムは、フォーカスレンズを含む撮影光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズが着脱されるカメラ本体とを有するカメラシステムであって、前記交換レンズは、像高に応じた瞳に関するデータを記憶するレンズ側記憶部を具備し、前記カメラ本体は、撮像用の複数の撮像画素と焦点検出用の複数の焦点検出画素とを有する撮像素子と、前記焦点検出画素の出力について、前記焦点検出画素への入射光による照度分布の不均一性を補正するための補正データを記憶する本体側記憶部と、前記レンズ側記憶部から前記瞳に関するデータを受信し、前記補正データと前記瞳に関するデータとに基づいて前記焦点検出画素の出力の照度分布の不均一性を補正する補正部とを具備し、前記瞳に関するデータは、前記交換レンズのＦ値に関するデータと射出瞳位置に関するデータであり、前記交換レンズのＦ値に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の範囲であり、前記交換レンズの射出瞳位置に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の中心光束と前記撮影光学系の光軸の交わる位置に関する情報であることを特徴とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の焦点検出画素の補正方法は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を有し、像高に応じた瞳データを有する交換レンズと、前記交換レンズを着脱可能なカメラ本体であって、撮像用の複数の撮像画素と焦点検出用の複数の焦点検出画素を含む撮像素子を有するカメラ本体とを有するカメラシステムにて前記焦点検出画素の出力を補正する焦点検出画素の補正方法において、前記カメラ本体に記憶される、前記焦点検出画素の出力について前記焦点検出画素への入射光による照度分布の不均一性を補正するための補正データを読み出し、前記交換レンズから前記瞳データを受信し、前記補正データと前記瞳データとに基づいて前記焦点検出画素の出力の照度分布の不均一性を補正し、前記瞳データは、前記交換レンズのＦ値に関するデータと射出瞳位置に関するデータであり、前記交換レンズのＦ値に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の範囲であり、前記交換レンズの射出瞳位置に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の中心光束と前記撮影光学系の光軸の交わる位置に関する情報であることを特徴とする。

本発明によれば、交換レンズやカメラ本体の光学特性の仕様変更が行われても、データの追加をすることなく焦点検出画素の画素出力を補正可能なカメラシステム及び焦点検出画素の補正方法を提供することできる。

本発明の一実施形態に係るカメラシステムの一例の構成を示すブロック図である。一例の撮像素子の焦点検出画素の配置を示した図である。カメラシステムにおけるＡＦ動作を示すフローチャートである。焦点検出画素における受光量変化の例を示す図である。像高xの焦点検出画素に対応した有効口径CFと結像光束の中心方向である結像光束入射角θcとの関係を示す図である。照度補正１の処理を示すフローチャートである。交換レンズで得られる補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoの例である。照度補正データの例を示す図である。照度補正２について説明するための図である。照度補正２の処理を示すフローチャートである。信頼性の判断の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラシステムの一例の構成を示すブロック図である。ここで、図１において、矢印付き実線はデータの流れを示し、矢印付き破線は制御信号の流れを示す。

図１に示すカメラシステム１は、交換レンズ１００と、カメラ本体２００とを有している。交換レンズ１００は、カメラ本体２００に着脱されるように構成されている。交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されたときに、交換レンズ１００とカメラ本体２００とが通信自在に接続される。

交換レンズ１００は、撮影レンズ１０２と、駆動部１０４と、レンズＣＰＵ１０６と、レンズ側記憶部１０８とを有している。

撮影レンズ１０２は、被写体光束をカメラ本体２００の撮像素子２０８に結像させるための撮影光学系である。この撮影レンズ１０２は、フォーカスレンズ１０２１と、絞り１０２２とを有している。フォーカスレンズ１０２１は、光軸方向に移動することによって、撮影レンズ１０２の焦点位置を調節するように構成されている。絞り１０２２は、フォーカスレンズ１０２１の光軸上に配置され、その口径が可変に構成されている。絞り１０２２は、フォーカスレンズ１０２１を通過した被写体光束の量を制限する。駆動部１０４は、レンズＣＰＵ１０６からの制御信号に基づいて、フォーカスレンズ１０２１、絞り１０２２を駆動させる。ここで、撮影レンズ１０２は、ズームレンズとして構成されていてもよく、この場合、駆動部１０４はズーム駆動も行う。

レンズＣＰＵ１０６は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１１０を介してカメラ本体２００のＣＰＵ２１６と通信自在に構成されている。このレンズＣＰＵ１０６は、ＣＰＵ２１６の制御に従って駆動部１０４の制御を行う。また、レンズＣＰＵ１０６は、Ｉ／Ｆ１１０を介して絞り１０２２の絞り値（Ｆ値）やレンズ側記憶部１０８に記憶されているレンズデータといった情報をＣＰＵ２１６に送信することも行う。

レンズ側記憶部１０８は、交換レンズ１００に関するレンズデータを記憶している。レンズデータは、例えば撮影レンズ１０２の焦点距離の情報や収差の情報を含む。さらに、本実施形態におけるレンズデータは、瞳データを含む。瞳データは、像高に応じたＦ値と射出瞳位置との対応付けデータである。瞳データの詳細については後で説明する。

カメラ本体２００は、メカシャッタ２０２と、駆動部２０４と、操作部２０６と、撮像素子２０８と、撮像制御回路２１０と、アナログ処理部２１２と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）２１４と、ＣＰＵ２１６と、画像処理部２１８と、画像圧縮展開部２２０と、焦点検出回路２２２と、表示部２２４と、バス２２６と、ＤＲＡＭ２２８と、本体側記憶部２３０と、記録媒体２３２とを有する。

メカシャッタ２０２は、開閉自在に構成され、撮像素子２０８への被写体からの被写体光束の入射時間（撮像素子２０８の露光時間）を調節する。メカシャッタ２０２としては、公知のフォーカルプレーンシャッタ、レンズシャッタ等が採用され得る。駆動部２０４は、ＣＰＵ２１６からの制御信号に基づいてメカシャッタ２０２を駆動させる。

操作部２０６は、電源釦、レリーズ釦、動画釦、再生釦、メニュー釦といった各種の操作釦及びタッチパネル等の各種の操作部材を含む。この操作部２０６は、各種の操作部材の操作状態を検知し、検知結果を示す信号をＣＰＵ２１６に出力する。

撮像素子２０８は、撮影レンズ１０２の光軸上であって、メカシャッタ２０２の後方で、かつ、撮影レンズ１０２によって被写体光束が結像される位置に配置されている。撮像素子２０８は、画素を構成するフォトダイオードが二次元的に配置されて構成されている。また、画素を構成するフォトダイオードの前面には、例えばベイヤ配列のカラーフィルタが配置されている。ベイヤ配列は、水平方向にＲ画素とＧ（Ｇｒ）画素が交互に配置されたラインと、Ｇ（Ｇｂ）画素とＢ画素が交互に配置されたラインを有している。撮像素子２０８を構成するフォトダイオードは、受光量に応じた電荷を生成する。フォトダイオードで発生した電荷は、各フォトダイオードに接続されているキャパシタに蓄積される。このキャパシタに蓄積された電荷は、撮像制御回路２１０からの制御信号に従って画像信号として読み出される。ここで、本実施形態における撮像素子２０８は、記録や表示のための画像を取得するための撮像画素と焦点検出をするための焦点検出画素とを有している。

撮像制御回路２１０は、ＣＰＵ２１６からの制御信号に従って撮像素子２０８の駆動モードを設定し、設定した駆動モードに応じた読み出し方式に従って撮像素子２０８からの画像信号の読み出しを制御する。

アナログ処理部２１２は、撮像制御回路２１０の制御に従って撮像素子２０８から読み出された画像信号に対して増幅処理等のアナログ処理を行う。ＡＤＣ２１４は、アナログ処理部２１２から出力された画像信号を、デジタル形式の画像信号（画素データ）に変換する。以下、本明細書においては、複数の画素データの集まりを撮像データと記す。

ＣＰＵ２１６は、本体側記憶部２３０に記憶されているプログラムに従ってカメラシステム１の全体制御を行う。画像処理部２１８は、撮像データに対して各種の画像処理を施して画像データを生成する。例えば画像処理部２１８は、静止画像の記録の際には、静止画記録用の画像処理を施して静止画像データを生成する。同様に、画像処理部２１８は、動画像の記録の際には、動画記録用の画像処理を施して動画像データを生成する。さらに、画像処理部２１８は、ライブビュー表示時には、表示用の画像処理を施して表示用画像データを生成する。

画像圧縮展開部２２０は、画像データの記録時には、画像処理部２１８で生成された画像データ（静止画像データ又は動画像データ）を圧縮する。また、画像データの再生時には、記録媒体２３２に圧縮状態で記録された画像データを伸張する。

焦点検出回路２２２は、焦点検出画素からの画素データを取得し、取得した画素データに基づき、公知の位相差方式を用いてフォーカスレンズ１０２１の合焦位置に対するデフォーカス方向及びデフォーカス量を算出する。ここで、本実施形態における焦点検出回路２２２は、焦点検出に先立って、撮像データにおける照度分布の不均一性を補正する補正部２２２２を有している。

表示部２２４は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといった表示部であって、例えばカメラ本体２００の背面に配置される。この表示部２２４は、ＣＰＵ２１６の制御に従って画像を表示する。表示部２２４は、ライブビュー表示や記録済み画像の表示等に使用される。

バス２２６は、ＡＤＣ２１４、ＣＰＵ２１６、画像処理部２１８、画像圧縮展開部２２０、焦点検出回路２２２、ＤＲＡＭ２２８、本体側記憶部２３０、記録媒体２３２に接続され、これらのブロックで発生した各種のデータを転送するための転送路として機能する。

ＤＲＡＭ２２８は、電気的に書き換え可能なメモリであり、前述した撮像データ（画素データ）、記録用画像データ、表示用画像データ、ＣＰＵ２１６における処理データといった各種データを一時的に記憶する。なお、一時記憶用としてＳＤＲＡＭが用いられてもよい。

本体側記憶部２３０は、ＣＰＵ２１６で使用されるプログラム、カメラ本体２００の調整値等の各種データを記憶している。ここで、本実施形態においては、本体側記憶部２３０は、補正部２２２２における照度補正のための補正データを記憶している。補正データの詳細については後で説明する。

記録媒体２３２は、カメラ本体２００に内蔵されるか又は装填されるように構成されており、記録用画像データを所定の形式の画像ファイルとして記録する。

図２は、一例の撮像素子２０８の焦点検出画素の配置を示した図である。一例の撮像素子２０８は、図２に示すように、３７点のＡＦエリアを有している。この３７点のＡＦエリアは、３点のＡＦエリアを含むラインａと、５点のＡＦエリアを含むラインｂと、７点のＡＦエリアを含むラインｃと、７点のＡＦエリアを含むラインｄと、７点のＡＦエリアを含むラインｅと、５点のＡＦエリアを含むラインｆと、３点のＡＦエリアを含むラインｇの合計７つの画素ラインを有している。それぞれのＡＦエリアには、基準部の焦点検出画素の画素列と参照部の焦点検出画素の画素列とが配列されている。基準部の焦点検出画素の画素列と参照部の焦点検出画素の画素列とには、同数の焦点検出画素が配置されている。また、基準部の焦点検出画素の画素列と参照部の焦点検出画素の画素列とは、位相差を検出できるよう、異なる領域が開口されている。例えば、水平方向の位相差を検出できるように構成されている場合、基準部の焦点検出画素の左半面（又は右半面）の領域が開口されており、参照部の焦点検出画素の右半面（又は左半面）の領域が開口されている。

以下、本実施形態のカメラシステム１におけるＡＦ動作を説明する。図３は、カメラシステム１におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、本体側記憶部２３０に記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵ２１６によって実行される。

図３のフローチャートの処理は、撮像データの取り込みが行われると開始される。撮像データの取り込み後、ＣＰＵ２１６は、焦点検出回路２２２にＡＦ処理を実行させる。これを受けて、焦点検出回路２２２は、撮像データにおける焦点検出画素の画素出力（画素データ）のサンプリングを実行する（ステップ１０１）。後の説明のために、サンプリングの結果として得られる、照度補正前のＡＦエリア毎の基準部の焦点検出画素の画素列の画素出力をb_dat0[area][el]とし、参照部の焦点検出画素の画素列の画素出力をr_dat0[area][el]としておく。ここで、areaは、ＡＦエリアの位置を示している。図２の例の撮像素子２０８の場合、areaは０から３６（例えばラインａの左端を０とし、ラインｇの右端を３６とする）の値を持つ。また、elは、それぞれのＡＦエリア内における焦点検出画素の位置を示している。例えば、それぞれのＡＦエリア内に１００画素の焦点検出画素が配列されているとすると、elは０から９９（例えば左端の焦点検出画素を０とし、右端の焦点検出画素を９９とする）の値を持つ。

画素出力のサンプリング後、焦点検出回路２２２は、照度補正１の処理を行う（ステップＳ１０２）。以下、照度補正１の処理を説明する。照度補正１は、撮像データにおける照度分布の不均一性を補正するための処理である。

均一光が照射された場合であっても、交換レンズ１００（撮影レンズ１０２）の特性により、撮像素子２０８に入射する被写体光束の光量は、光軸中心からの距離に応じて低下する。例えば、均一光が照射されたときの図２のラインｄの受光量変化を図４に示す。図４の横軸ｘは光軸中心からの水平方向距離（像高）であり、図４の縦軸は受光量（画素データの値）を示している。なお、ラインｄを構成する７つのＡＦエリアの中心の像高は、例えば-0.15、-0.1、-0.05、0、0.05、0.1、0.15である。

図４に示すような受光量の変化を起こす交換レンズ１００の特性は、射出瞳位置EXPIとＦ値Fnoである。ただし、焦点検出画素は、撮影レンズ１０２の光軸上にないものもあり、撮影レンズ１０２の光軸外に位置する焦点検出画素については、像高に応じて補正した補正Ｆ値CFnoを用いる必要がある。同様に、射出瞳位置も像高に応じて補正した補正射出瞳位置CEXPIを用いる必要がある。補正Ｆ値CFno及び補正射出瞳位置CEXPIの算出手法について図５を参照して説明する。図５は、像高xの焦点検出画素に対応した有効口径CFと結像光束の中心方向である結像光束入射角θcとの関係を示す図である。図５に示すように、像高xの位置に結像する結像光束は、入射角θLからθUの範囲に存在している。ここで、入射角θLは光軸に近い側の最大の入射角であり、入射角θUは光軸に遠い側の最大の入射角である。そして、結像光束入射角θcは、入射角θLとθUの間の中心角である。したがって、入射角θL、入射角θU及び結像光束θcの間には、tanθc＝（tanθL＋tanθU）/2の関係が成立する。

撮像素子２０８の受光面への光線に入射角は、結像光束の中心を通る光線（図５の破線）と光軸との交点の位置と１対１に対応する。この位置、すなわち結像光束の中心を通る直線が光軸と交わる位置が、補正射出瞳位置CEXPI（図では受光面を基準とした長さで表されている）である。この補正射出瞳位置CEXPIは、以下の（式１）の関係で表される。なお、補正射出瞳位置CEXPIは、撮影レンズ１０２の本来の射出瞳位置EXPIとは異なることがある。
CEXPI＝x/tanθc （式１）

また、像高xの位置の画素に入射する光束の範囲が有効口径CFであり、この有効口径CFは、CF＝1/（tanθL−tanθU）と表される。有効口径CFをＦ値で表したものが補正Ｆ値CFnoである。したがって、補正Ｆ値CFnoは、以下の（式２）の関係で表される。
CFno＝CEXPI/CF （式２）

（式１）及び（式２）からも分かるように、補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoは、何れも像高x（すなわち入射角θL及び入射角θU）によって異なる値を持つ。したがって、像高xに応じた補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoが既知であれば、これらの値から像高xにおける受光量の変化量が推定できる。そして、この受光量の変化に応じて補正を行うことにより、撮像データにおける照度分布の不均一性を補正することができる。したがって、本実施形態においては、代表値の像高（例えばそれぞれのＡＦエリアの中心）xに応じた補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoを瞳データとしてレンズ側記憶部１０８に記憶させておくとともに、補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoに応じた照度補正データを本体側記憶部２３０に記憶させておく。そして、ＡＦ時には、焦点検出回路２２２は、レンズ側記憶部１０８に記憶された像高xに応じた補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoを取得し、取得した補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoに応じた照度補正データを取得し、取得した照度補正データに応じて図５で示したような照度分布の不均一性を補正する。このような一連の処理が照度補正１の処理である。

以下、図６を参照して照度補正１の処理を具体的に説明する。ここでは、ラインdの照度分布の不均一性を補正する例を説明するが他のラインも同様の補正が可能である。また、カメラ本体２００に現在装着されている交換レンズ１００は、開放Ｆ値Fnoが2.0で射出瞳位置EXPIが60mmのレンズであるとする。そして、レンズ側記憶部１０８に記憶されている瞳データから算出される、現在装着されている交換レンズ１００の像高毎の補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoは図７に示すものであるとする。また、本体側記憶部２３０に記憶されている照度補正データhosei_b[area][CFno_index][CEXPI_index]及び照度補正データhosei_r[area][CFno_index][CEXPI_index]は、例えば４段階のＦ値CFno＝2、4、6、8（CFno_index＝0,1,2,3）及び３段階の射出瞳位置CEXPI＝40mm、60mm、80mm(CEXPI_index＝0,1,2)に対応した１２段階の照度補正データであるとする。

照度補正１の処理として、焦点検出回路２２２は、代表値における照度補正データを算出する（ステップＳ２０１）。ここで、現在の交換レンズ１００の代表値の像高xに応じた補正射出瞳位置CEXPI及び補正Ｆ値CFnoが図７で示されるものであるとき、像高x＝±0.15のときのCEXPIは40mmであり、この値はCEXPI_index＝0に対応している。一方、像高x＝±0.15のときのCFnoは3であり、この値はCfno_index＝0（CFno＝2）とCfno_index＝１(CFno＝4)とを１：１に分ける値に対応している。したがって、焦点検出回路２２２は、図７の例の交換レンズ１００が装着されたときの像高x＝±0.15のときの照度補正データを、CEXPI_index=0でCFno_index＝0のときの照度補正データとCEXPI_index=0でCFno_index＝1のときの照度補正データの平均値とする。同様に、像高x＝±0.1のときのCEXPIは40mmであり、この値はCEXPI_index＝0に対応している。一方、像高x＝±0.1のときのCFnoは2.5であり、この値はCfno_index＝0とCfno_index＝1とを３：１に分ける値に対応している。したがって、焦点検出回路２２２は、図７の例の交換レンズ１００が装着されたときの像高x＝±0.1のときの照度補正データを、CEXPI_index=0でCFno_index＝0のときの照度補正データの3/4倍の値とCEXPI_index=0でCFno_index＝1のときの照度補正データの1/4倍の値とを加算した値とする。さらに同様に、像高x＝±0.05、0のときのCEXPIは40mmであり、この値はCEXPI_index＝0に対応している。一方、像高x＝±0.05、0のときのCFnoは2であり、この値はCfno_index＝0に対応している。したがって、焦点検出回路２２２は、図７の例の交換レンズ１００が装着されたときの像高x＝±0.05、0のときの照度補正データを、CEXPI_index=0でCFno_index＝0のときの照度補正データの値とする。このような照度補正データを図８に示す。図８の黒丸及び白丸の位置が代表値の像高における照度補正データである。図８に示す照度補正データは、例えば図５で示した光量（画素出力）を一定値とするように調整されたデータである。

代表値における照度補正データの算出後、焦点検出回路２２２は、代表値以外の像高x、すなわちＡＦエリアを構成するそれぞれの焦点検出画素の位置に対応した照度補正データを直線補間によって算出する（ステップＳ２０２）。以下、ステップＳ２０２の処理によって算出されたＡＦエリアの焦点検出画素毎の照度補正データを、照度補正データhosei_val_b[area][el]及び照度補正データhosei_val_r[area][el]と記す。

ＡＦエリアの焦点検出画素毎の照度補正データの算出後、焦点検出回路２２２は、焦点検出画素の画素出力を補正する（ステップＳ２０３）。そして、焦点検出回路２２２は、照度補正１の処理を終了させる。ここで、照度補正１の後の基準部の焦点検出画素の画素出力をb_dat1[area][el]とし、参照部の焦点検出画素の画素出力をr_dat1[area][el]とすると、これらは以下の（式３）で表される。

b_dat1[area][el]＝hosei_val_b[area][el]×b_dat0[area][el]
r_dat1[area][el]＝hosei_val_r[area][el]×r_dat0[area][el] （式３）
ここで、図２の説明に戻る。照度補正１の処理の後、焦点検出回路２２２は、照度補正２の処理を行う（ステップＳ１０３）。以下、照度補正２の処理を説明する。照度補正２は、設計上起こり得る焦点検出画素等の個体ばらつきによる補正残りの影響を吸収するための処理である。照度補正１の処理により、図５で示した画素出力は、一定値に近づくように補正される。しかしながら、実際には焦点検出画素等の個体ばらつきにより、図９（ａ）で示すような補正残りが発生することがある。このような補正残りを基準部の焦点検出画素の画素出力と参照部の焦点検出画素の画素出力とのずれ量を検出することによって補正する。

以下、図１０を参照して照度補正２の処理を具体的に説明する。照度補正２の処理として、焦点検出回路２２２は、基準部の画素出力と参照部の画素出力とのずれ量（例えば比率）を算出する（ステップＳ３０１）。ずれ量を算出するに際し、焦点検出回路２２２は、それぞれのＡＦエリアにおける基準部の焦点検出画素の画素出力の平均値Ave_b[area]と参照部の焦点検出画素の画素出力の平均値Ave_r[area]とを算出する。その後、焦点検出回路２２２は、ずれ量Balance[area]を以下の（式４）のようにして算出する。
Balance[area]＝Ave_b[area]/Ave_r[area] （式４）
ずれ量の算出後、焦点検出回路２２２は、ずれ量を所定範囲内にクリップする（ステップＳ３０２）。クリップを施すのは、個体ばらつきや被写体像自体の明暗によって生じる基準部と参照部との画素出力のずれに起因するノイズが補正によって拡大されて偽合焦が生じるのを防止するためである。なお、クリップ値の上限CLIP_arufa_Max及び下限CLIP_arufa_Minは、設計上起こり得る個体ばらつきに起因するノイズの最大値によって決定される。また、シングルＡＦ時とコンティニュアスＡＦ時とではコンティニュアスＡＦのほうのクリップ値の範囲を広げるようにすることが望ましい。例えば、シングルＡＦ時の上限CLIP_arufa_SAF_Maxを1.2とし、下限CLIP_arufa_SAF_Minを0.8としたとき、コンティニュアスＡＦ時の上限CLIP_arufa_CAF_Maxを1.3とし、下限CLIP_arufa_CAF_Minを0.7とする。このように、シングルＡＦ時のときにはクリップ値の範囲を狭くすることで偽合焦が生じる可能性を低減させてＡＦ精度を向上させることができる。一方、コンティニュアスＡＦ時のときにはクリップ値の範囲を広くすることで偽合焦が生じる可能性が高まるがＡＦ速度を速くすることができる。

ずれ量をクリップした後、焦点検出回路２２２は、ずれ量Balance[area]を用いて基準部と参照部の何れかの焦点検出画素の画素出力を補正する（ステップＳ３０３）。例えば、参照部の焦点検出画素の画素出力を補正すると、照度補正２の後の参照部の画素出力r_dat2[area][el]は、以下の（式６）に従って得られる。なお、照度補正２の後の基準部及び参照部の焦点検出画素の画素出力を図９（ｂ）に示す。照度補正２によって補正残りが少なくなって同一像高における基準部及び焦点検出部の画素出力が略一致する。
r_dat2[area][el]＝Balance[area]×r_dat1[area][el] （式６）

ここで、図２の説明に戻る、照度補正２の処理の後、焦点検出回路２２２は、デフォーカス量を算出するための相関演算を行う（ステップＳ１０４）。相関演算は、基準部の画素出力b_dat1[area][el]と参照部の画素出力r_dat2[area][el]との間の相関演算である。基準部の画素出力b_dat1[area][el]と参照部の画素出力r_dat2[area][el]の相関演算の結果、最小の相関値Fが得られる画素ずらし量がデフォーカス量となる。相関演算の後、焦点検出回路２２２は、デフォーカス量の信頼性がＯＫであるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。デフォーカス量の信頼性がＯＫであるか否かは例えば相関値Fによって判定される。デフォーカス量に対応した相関値である最小の相関値Fminが十分に小さく、かつ、最小の相関値付近の傾きが十分に大きい場合には信頼性がＯＫであると判定される。最小の相関値Fminが十分に小さいか否かは、図１１（ａ）に示すように、最小の相関値Fmin≦FINTであるか否かを判定することによって行われる。ここで、FINTは、閾値である。図１１（ａ）は、信頼性がＮＧの場合の例である。また、最小の相関値付近の傾きが十分に大きいか否かは、図１１（ｂ）に示すように、FS≧FSminであるか否かを判定することによって行われる。ここで、FSは、FM-FminとFP-Fminのうちの何れか大きいほうである。また、FMは、elがminよりも１だけ小さい画素位置の相関値であり、さらに、FPは、elがminよりも１だけ大きい画素位置の相関値である。

ステップＳ１０５においてデフォーカス量の信頼性がＮＧであると判定した場合に、焦点検出回路２２２は、合焦できないと判定して図２の処理を終了させる。このとき、焦点検出回路２２２は、例えば表示部２２４に現在が非合焦状態である旨を表示させる。ステップＳ１０５においてデフォーカス量の信頼性がＯＫであると判定した場合に、焦点検出回路２２２は、現在、撮影レンズ１０２が合焦状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、デフォーカス量が閾値よりも小さい場合に合焦状態であるとする。ステップＳ１０６において撮影レンズ１０２が合焦状態であると判定した場合に、焦点検出回路２２２は、合焦できたと判定して図２の処理を終了させる。このとき、焦点検出回路２２２は、例えば表示部２２４に現在が合焦状態である旨を表示させる。ステップＳ１０６において撮影レンズ１０２が合焦状態でないと判定した場合に、焦点検出回路２２２は、デフォーカス量をＣＰＵ２１６に送信する。このデフォーカス量に基づいて、ＣＰＵ２１６は、レンズＣＰＵ１０６を制御して撮影レンズ１０２のフォーカスレンズ１０２１を合焦位置まで駆動させる（ステップＳ１０７）。その後、ＣＰＵ２１６は、処理をステップＳ１０１に戻す。

以上説明したように本実施形態によれば、交換レンズ１００に像高に応じた瞳データを持たせておき、カメラ本体２００に瞳データに応じた照度補正データを持たせておくことにより、交換レンズ１００に応じた照度補正を行うことが可能である。すなわち、交換レンズ１００の仕様が変更されたとしても、カメラ本体の照度補正データテーブルの内容を変えることなく照度補正を行うことができる。

また、照度補正２によって参照部の画素出力を補正することにより、個体ばらつきや被写体像の影響を排した状態で照度補正を行うことができる。また、照度補正２の際には照度補正データをクリップすることにより、過補正によって偽合焦が生じる可能性を低減できる。

ここで、前述した例では、画素数やＦ値、射出瞳位置を単純化して記載しているが、実運用ではこの限りではない。また、一例では絞り開放でＡＦを開始しているが、絞り１０２２は必ずしも開放状態でなくてよい。また、代表値の像高もＡＦエリアの中心位置に限らない。また、１つのＡＦエリアに２つ以上の代表値があってもよい。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。

また、上述した実施形態による各処理は、ＣＰＵ２１６に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ２１６は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１００…交換レンズ、１０２…撮影レンズ、１０４…駆動部、１０６…レンズＣＰＵ、１０８…レンズ側記憶部、２００…カメラ本体、２０２…メカシャッタ、２０４…駆動部、２０６…操作部、２０８…撮像素子、２１０…撮像制御回路、２１２…アナログ処理部、２１４…ＡＤＣ、２１６…表示部、２１８…画像処理部、２２０…画像圧縮展開部、２２２…焦点検出回路、２２４…表示部、２２６…バス、２３０…本体側記憶部、２３２…記録媒体、１０２１…フォーカスレンズ、１０２２…絞り、２２２２…補正部

Claims

フォーカスレンズを含む撮影光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズが着脱されるカメラ本体とを有するカメラシステムであって、
前記交換レンズは、像高に応じた瞳に関するデータを記憶するレンズ側記憶部を具備し、
前記カメラ本体は、
撮像用の複数の撮像画素と焦点検出用の複数の焦点検出画素とを有する撮像素子と、
前記焦点検出画素の出力について、前記焦点検出画素への入射光による照度分布の不均一性を補正するための補正データを記憶する本体側記憶部と、
前記レンズ側記憶部から前記瞳に関するデータを受信し、前記補正データと前記瞳に関するデータとに基づいて前記焦点検出画素の出力の照度分布の不均一性を補正する補正部と、
を具備し、
前記瞳に関するデータは、前記交換レンズのＦ値に関するデータと射出瞳位置に関するデータであり、
前記交換レンズのＦ値に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の範囲であり、
前記交換レンズの射出瞳位置に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の中心光束と前記撮影光学系の光軸の交わる位置に関する情報であることを特徴とするカメラシステム。
前記複数の焦点検出画素は、位相差を検出するための基準部と参照部のいずれか一方に対応し、
前記補正部は、前記焦点検出画素の前記基準部の出力と前記参照部の出力とのずれ量を検出して、前記ずれ量に基づいて前記焦点検出画素の出力の不均一性を補正する補正係数を算出することを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
前記補正部は、前記補正係数が所定値を越える場合は、前記補正係数を前記所定値に制限することを特徴とする請求項２に記載のカメラシステム。
前記本体側記憶部は、複数の前記瞳に関するデータにそれぞれ対応する複数の補正データを有し、
前記補正部は、前記瞳に関するデータに基づいて前記複数の補正データから代表的な補正データを算出して照度分布の不均一性を補正することを特徴とする請求項２に記載のカメラシステム。
フォーカスレンズを含む撮影光学系を有し、像高に応じた瞳データを有する交換レンズと、前記交換レンズを着脱可能なカメラ本体であって、撮像用の複数の撮像画素と焦点検出用の複数の焦点検出画素を含む撮像素子を有するカメラ本体とを有するカメラシステムにて前記焦点検出画素の出力を補正する焦点検出画素の補正方法において、
前記カメラ本体に記憶される、前記焦点検出画素の出力について前記焦点検出画素への入射光による照度分布の不均一性を補正するための補正データを読み出し、
前記交換レンズから前記瞳データを受信し、
前記補正データと前記瞳データとに基づいて前記焦点検出画素の出力の照度分布の不均一性を補正し、
前記瞳データは、前記交換レンズのＦ値に関するデータと射出瞳位置に関するデータであり、
前記交換レンズのＦ値に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の範囲であり、
前記交換レンズの射出瞳位置に関するデータは、所定の像高に位置する前記焦点検出画素に入射する光束の中心光束と前記撮影光学系の光軸の交わる位置に関する情報であることを特徴とする焦点検出画素の補正方法。