JP6438671B2 - 焦点調節装置、カメラシステム、および撮像装置の焦点調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出結果に基づいて撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節装置、カメラシステム、および撮像装置の焦点調節方法に関する。

主被写体は、必ずしも撮影画面の中央にあるとは限らないことから、複数の測距エリアを設け、各測距エリアからの測距結果（デフォーカス方向およびデフォーカス量）に基づいて、撮影レンズの焦点調節が行われている。この場合、撮影レンズの収差等により、各測距エリアで得られたデフォーカス量は、光軸中心から距離が離れると誤差が大きくなる。そこで、光軸中心から各測距エリアまでの距離に応じてデフォーカス量を補正するための補正量を演算し、各測距エリアで求められた各デフォーカス量に対して、この補正量で補正を行うことにより、正確なデフォーカス量を演算することが提案されている（特許文献１参照）。

特許第３２３６７９９号公報

近年、手ブレを打ち消す方向に撮像素子を移動させ、手ブレを補正する防振機構を搭載したカメラが知られている。この防振機構を組み込んだカメラでは、撮像素子の光軸中心から各測距エリアまでの距離に応じて補正量を求めデフォーカス量を補正する方法では、防振機構が動作すると、正確なデフォーカス量を演算することができない。

この点について、図７を用いて説明する。図７に示すカメラにおいては、撮像素子２１上に複数の測距エリア１０３が配置されており、撮像素子２１の画面中心１０１を中心に対称に複数の測距エリア１０３が配置されている。図７に示す例では、測距エリア１０３は、１行目に３か所、２行目〜４行目に各５か所、５行目に３か所の測距エリアを配置している。撮像素子１００は、手ブレ防止のために防振機構によってズレ量（Ｘｓ，Ｙｓ）、移動される。このため画面中心１０１は、ズレ量（Ｘｓ，Ｙｓ）だけ移動し、画面中心にある測距エリア１０３ａにおいても、また光軸中心１０１から距離ｄだけ離れた位置にある測距エリア１０３ｂにおいても、ズレ量（Ｘｓ、Ｙｓ）、移動する。

このように、手ブレ防止のために、撮像素子を移動させる方式（イメージャシフト方式と称す）の場合には、光軸中心と画面中心との位置関係がずれ、光軸中心から測距エリアまでの距離が変動してしまう。すなわち、図７に示す距離ｄが変化してしまう。このため、デフォーカス量の補正量の精度を確保することができない。

また、従来の補正方法では、画面中心からの距離ｄに対してのみ、デフォーカス量の補正量を求めていたので、交換レンズ固有の状態、例えば、ズームレンズの位置やフォーカスレンズの位置については、考慮していないため、デフォーカス量の補正量を精度よく求めることができなかった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、撮像素子の画面中心と、光学系の光軸中心がずれる場合であっても、精度よくデフォーカス量を補正することが可能な焦点調節装置、カメラシステム、および撮像装置の焦点調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る焦点調節装置は、撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、上記焦点検出用画素の像高位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正値を記憶する記憶部と、上記記憶部の出力と上記防振部の出力する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、を具備し、上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する。

第２の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記撮影レンズは、光軸方向に移動可能で焦点距離を調節可能なレンズを含み、上記記憶部は、上記焦点距離に応じた補正値を記憶する。
第３の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記撮影レンズは、光軸方向に移動可能な焦点調節用レンズを含み、上記記憶部は、上記焦点調節用レンズの位置に応じた補正値を記憶する。

第４の発明に係るカメラシステムは、撮影光学系を有する交換レンズと該交換レンズを装着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムにおいて、上記交換レンズは、撮像素子の撮像領域の像高位置に応じて焦点調節に関する補正値を記憶し、上記補正値を上記カメラ本体に出力する記憶部を有し、上記カメラ本体は、上記撮影光学系を通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、上記記憶部の出力する補正値と上記防振部の出力する上記移動に関する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、を具備し、上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する。

第５の発明に係るカメラシステムは、撮影光学系を有する交換レンズと該交換レンズを装着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムにおいて、上記交換レンズは、撮像素子の撮像領域の像高位置に応じて焦点調節に関する補正値を記憶し、上記補正値を上記カメラ本体に出力する記憶部と、上記撮影レンズの一部を光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮影光学系の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、を有し、上記カメラ本体は、上記撮影光学系を通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、上記記憶部の出力する補正値と上記防振部の出力する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、を具備し、上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する。

第６の発明に係る撮像装置の焦点調節方法は、撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部とを有する撮像装置の焦点調節方法において、上記撮像素子に対して焦点検出領域を設定し、上記焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を生成し、上記防振部の出力する情報と上記焦点検出領域の位置に応じて上記焦点調節信号を補正し、上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する。

第７の発明に係る撮像装置の焦点調節方法は、撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記撮影レンズに含まれるレンズ部を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記レンズ部の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部とを有する撮像装置の焦点調節方法において、上記撮像素子に対して焦点検出領域を設定し、上記焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を生成し、上記防振部の出力する情報と上記焦点検出領域の位置に応じて上記焦点調節信号を補正し、上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する。

本発明によれば、撮像素子の画面中心と、光学系の光軸中心がずれる場合であっても、精度よくデフォーカス量を補正することが可能な焦点調節装置、カメラシステム、および撮像装置の焦点調節方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るカメラの測距演算結果の補正の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るカメラにおいて、補正感度用近似関数を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るカメラの測距演算結果の補正の動作を示すフローチャートである。 従来のイメージャシフト方式を採用したカメラにおいて、画面中心と光軸中心がずれることを説明する図である。

以下、図面に従って本発明を適用したデジタルカメラ（以下、「カメラ」と略記する）を用いて好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係るカメラは、交換レンズ鏡筒１０と、この交換レンズ鏡筒１０装着可能なカメラ本体２０から構成されている。本実施形態においては、交換レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０を別体に構成しているが、一般的なコンパクトカメラのように一体に構成しても勿論かまわない。

交換レンズ鏡筒１０内には、撮影レンズ１１が配置されている。撮影レンズ１１は、フォーカスレンズ１１ａおよびズームレンズ１１ｂ（これらのレンズを総称する場合には、撮影レンズ１１）を含み、被写体Ｓの光学像を形成するための複数の光学レンズから構成される。フォーカスレンズ１１ａは、焦点調節を行うためのレンズであり、ズームレンズ１１ｂは焦点距離を変化させるためのレンズであり、光軸方向に移動する。

また、交換レンズ鏡筒１０内には、アクチュエータ１２およびレンズ制御部１３が設けられている。レンズ制御部１３は、ＣＰＵ等を含み、記憶部１４に記憶されたプログラムおよびカメラ本体２０内のＡＦ演算部２３からの制御信号に従って、交換レンズ鏡筒１０の制御を行う。例えば、レンズ制御部１３は、カメラ本体２０内のＡＦ演算部２３から、デフォーカス量を受信し、これらの情報に基づいて、アクチュエータ１２の制御を行う。アクチュエータ１２は、複数のアクチュエータを有し、撮影レンズ１１を光軸方向に移動し、焦点調節やパワーズーム等を行う。また、フォーカスレンズ１１ａやズームレンズ１１ｂの位置を検出し、この検出結果をＡＦ演算部２３に送信する。

また、交換レンズ鏡筒１０内には、記憶部１４を有する。この記憶部１４は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを有し、交換レンズ鏡筒１０を制御するためのプログラムが記憶されており、前述のレンズ制御部１３は、このプログラムに従って交換レンズ鏡筒１０内を制御する。また、記憶部１４は、交換レンズ鏡筒１０の種々の調整値等を記憶する。また、記憶部１４は、焦点検出用画素の像高位置に応じて焦点調節信号を補正する補正値を記憶する。また、この記憶部１４は、像高位置に応じて撮影レンズ１１の収差に関する補正値を記憶する。記憶部１４は、ズームレンズ１１ｂを移動させて可変させる撮影レンズ１１の焦点距離に応じた補正値を記憶する。記憶部１４は、焦点調節用レンズ（例えば、フォーカスレンズ１１ａ）の位置に応じた補正値を記憶する。記憶部１４には、調整値や補正値等を工場出荷時等に記憶する。これらの調整値や補正値等は、レンズ制御部１３を介して、カメラ本体２０内のＡＦ演算部２３に出力される。

カメラ本体２０内には、撮像素子２１、画像処理部２２、ＡＦ演算部２３、記録部２４、防振部２５が設けられている。

撮像素子２１は、撮影レンズ１１の光軸上であって、被写体像の結像位置付近に配置されている。撮像素子２１は、被写体像（光学像）を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の画素を備えている。複数の画素は、画素へ入射する光束の入射方向を制限するよう構成された焦点検出用画素（位相差検出用画素とも称す）と、画素へ入射する光束が焦点検出用画素よりも制限されないように構成された撮像用画素を含み、複数の画素は２次元的に配列されている。焦点検出用画素は、測距エリア１０３（図７参照）内に配置される。

撮像素子２１は、焦点検出用画素と撮像用画素から出力される画素値を画像処理部２２およびＡＦ演算部２３に出力する。画像処理部２２は、画素値の内、撮像用画素からの画素値を入力し、ライブビュー表示用画像および記録用画像のための画像処理を行う。また、画像処理部２２は、記録用に処理された画像データを記録部２４に出力する。記録部２４は、本体２０の装着自在な電気的書き換え可能な不揮発性メモリを有し、記録用の画像データを入力し、記録する。撮像素子２１は、撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子として機能する。

ＡＦ演算部２３は、ＣＰＵ等の制御部を有し、画素値の内、焦点検出用画素からの画素値を入力し、位相差検出方式に基づくＡＦ演算を行う。ＡＦ演算にあたって、画像処理部２２から取得した中心座標位置に基づいて、焦点検出用画素の位置に対応する複数の測距エリアを設定し、この設定した測距エリアのそれぞれについて、デフォーカス量を演算する。そして、設定された測距エリアの優先順位を決定し、さらに測距エリアのデフォーカス量の信頼性を判別し、優先順位と信頼性に基づいて、複数の測距エリアの中から、撮影レンズ１１の焦点調節のための測距エリアを選択する。ＡＦ演算部２３で演算結果のデフォーカス方向およびデフォーカス量は、交換レンズ鏡筒１０内のレンズ制御部１３に出力され、焦点調節が行われる。ＡＦ演算部２３は、焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部として機能する。

防振部２５は、手ブレ等によって、カメラ本体２０に加えられた動きを検出する角速度センサや加速度センサ等を使用したブレ検出部を有し、このブレ検出部の検知信号に基づいて撮像素子２１を光軸と垂直な面内で、手ブレ等の動きを打ち消すように移動させる撮像素子シフト機構を有する。また、防振部２５は、撮像素子シフト機構に出力した移動に関する情報を、ＡＦ演算部２３にも出力する。防振部２５は、撮像素子を撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に移動に関する情報を出力する防振部として機能する。

前述のＡＦ演算部２３は、交換レンズ鏡筒１０内の記憶部１４から出力された補正値と、防振部２５から出力された手ブレ補正のための撮像素子２１の移動に関する情報と、測距エリアとして選択された位置とを用いて、撮像素子２１の焦点検出用画素からの画素値に基づいて算出されたデフォーカス量に対して、補正を行う。すなわち、防振部２５が手ブレ補正のために撮像素子２１を移動（シフト）させた場合に、ＡＦ演算部２３はこのシフト量を考慮してデフォーカス量の補正を行う。ＡＦ演算部２３は、記憶部１４の出力と防振部２５の出力する情報と焦点検出画素の位置に応じて焦点調節信号を補正する補正部として機能する。この補正については、図２のステップＳ７、および図３を用いて後述する。

次に、図２および図３に示すフローチャートを用いて、本実施形態における動作について説明する。このフローチャートにおいては、主として、焦点調節関係の動作を示す。この動作は、ＡＦ演算部２３が、例えば、プログラムに従ってＣＰＵ等によって実行する。

カメラ本体２０に電源が投入され、また不図示のレリーズ釦が操作される等によって、焦点調節動作が指示されると、図２に示すフローが動作を開始する。まず、ＡＦ用測光・露光を行う（Ｓ１）。このステップでは、撮像素子２１において、撮像素子２１内の焦点検出用画素によって焦点検出を行うための露光を行う。このＡＦ用測光・露光を行うにあたって、図７を用いて説明したように、撮像素子２１に複数の測距エリア１０３が設定されており、各測距エリア１０３は複数の焦点検出用画素の出力する画素値に基づいて位相差検出を行う。

ＡＦ用測光・露光を行うと、次に、ＡＦ画素読み出しを行う（Ｓ３）。このステップでは、ステップＳ１における露光の終了後、焦点検出用画素から画素値を読み出し、ＡＦ演算部２３に画素値を出力する。

ＡＦ画素読み出しを行うと、次に、測距演算を行う（Ｓ５）。このステップでは、ＡＦ演算部２３が、ステップＳ３において読み出した焦点検出用画素からの画素値に基づいて、所謂位相差検出方式によって焦点調節信号（デフォーカス方向とデフォーカス量）を演算する。焦点調節信号の演算にあたっては、手動で測距エリアが設定されている場合には、手動設定された測距エリア（焦点検出領域）中の焦点検出用画素からの画素値を選択し、また測距エリアが自動設定の場合には、各測距エリアからの焦点検出用画素や撮像用画素からの画素値に基づいて、デフォーカス量、コントラスト値、顔検出結果等を求め、これらから測距エリア（焦点検出領域）を設定する。ステップＳ５において、測距エリアが決まると、測距エリア内に含まれる複数の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を生成する。

測距演算を行うと、次に、測距演算結果の補正を行う（Ｓ７）。このステップでは、防振部２５によってイメージャシフトによる手ブレ補正が行われた場合には、このときの撮像素子２１の移動に関する情報と、記憶部１４からの出力された測距エリアの位置に応じた補正値を用いて、焦点調節信号の補正を行う。ステップＳ７における詳細な動作については、図３を用いて後述する。

測距演算結果の補正を行うと、次に、合焦しているか否かを判定する（Ｓ９）。このステップでは、ステップＳ７において補正した測距演算結果であるデフォーカス量が、所定の合焦範囲内に入っているか否かを判定する。すなわち、デフォーカス量が所定値以下であれば、合焦していると判定する。

ステップＳ９における判定の結果、合焦していない場合には、フォーカスレンズ駆動を行う（Ｓ１１）。このステップでは、ＡＦ演算部２３は、測距演算結果である焦点調節信号（デフォーカス量を含む）を、交換レンズ鏡筒１０内のレンズ制御部１３に送信し、レンズ制御部１３はアクチュエータ１２によってフォーカスレンズ１１ａを焦点調節信号に基づく位置に移動させる。

ステップＳ１１においてフォーカスレンズ駆動を行うと、またはステップＳ９における判定の結果、合焦していない場合には、図２に示すフローを終了する。

次に、図３を用いて、図２のＳ７における測距演算結果の補正について説明する。このフローでは、まず、感度ＦＲ＿ＭとＦＲ＿Ｓの補間を行う（Ｓ２１）。感度は、撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対して所定の像高位置での像面移動量の比を示し、デフォーカス量を補正するための補正値の一形式である。ここで、ＦＲ＿Ｍは、メリデイォナル面の感度であり、ＦＲ＿Ｓはサジタル面の感度である。すなわち、ステップＳ５において演算されたデフォーカス量に対して、撮影レンズ１１の光学収差に応じた補正を行うための補正値が、この感度ＦＲ＿ＭとＦＲ＿Ｓである。

感度ＦＲ＿ＭとＦＲ＿Ｓは、交換レンズ鏡筒１０内の記憶部１４に感度テーブル＃７（図３参照）として、記憶されている。この感度テーブル＃７に記憶されている感度ＦＲ＿Ｍと感度ＦＲ＿Ｓは、フォーカスレンズ位置の代表点Ｏｂｊ、ズーム位置の代表点Ｚｎ、測距エリアの光軸中心からの距離（Ｘ方向）ｘと、測距エリアの光軸中心からの距離（Ｙ方向）ｙに対応して、表形式で記憶されている。フォーカスレンズ位置の代表点Ｏｂｊはフォーカスレンズ１１ａの位置に対応し、ズーム位置の代表点Ｚｎはズームレンズ１１ｂの位置に対応し、距離ｘ、ｙは、各測距エリアの中心点の座標（ｘ，ｙ）に対応する。感度は、撮影レンズ１１の光学収差に応じて変化し、この感度は撮影レンズ１１の内のフォーカスレンズ１１ａやズームレンズ１１ｂの位置、および撮像素子２１面にある測距エリアの位置に応じて変化する。記憶部１４に記憶された感度テーブル＃７は、メモリの容量との兼ね合いから、代表的な値に対応して、感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓを記憶している。

ステップＳ２１においては、感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓの補間演算を行う。すなわち、フォーカスレンズ位置ｄｓｔ（＃１）、ズーム位置ｚｍ（＃３）、像高（ｘ、ｙ）（＃５）を入力し、これらの値と、感度テーブル＃７に記憶されている代表値を用いて、補間演算により、感度ＦＲ＿Ｍ＝Ｆ（ｄｓｔ，ｚｍ，ｘ）、ＦＲ＿Ｓ＝（ｄｓｔ、ｚｍ、ｙ）を精度よく求める。ここで、フォーカスレンズ位置ｄｓｔ（＃１）と、ズーム位置ｚｍ（＃３）は、交換レンズ鏡筒１０内のレンズ制御部１３が検出し、この検出結果がＡＦ演算部２３に送信されてくる。また、像高（ｘ、ｙ）（＃５）は、ステップＳ５における測距演算の際に、複数の測距エリアの中から、焦点調節信号を生成するための測距エリアを選択しており、この選択された測距エリアの中心座標（ｘ、ｙ）を使用する。

ステップＳ２１における感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓの補間演算について、図４を用いて説明する。図４（ａ）において、ｘ軸はズームレンズ位置であり、ｙ軸はフォーカスレンズ位置であり、ｚ軸はこれらの位置に対応する感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓを示す。前述したように、感度テーブル＃７には、代表的なポイントに対応する感度しか記憶されておらず、図４（ａ）に示す例においては、ＬＤ（ｉ）、ＺＭ（ｋ）に対応する感度Ｄ１、ＬＤ（ｉ＋１）、ＺＭ（ｋ）に対応する感度Ｄ２、ＬＤ（ｉ）、ＺＭ（ｋ＋１）に対応する感度Ｄ３、ＬＤ（ｉ＋１）、ＺＭ（ｋ＋１）に対応する感度Ｄ４が、感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓとして感度テーブル＃７に記憶されている。

図４（ａ）に示すフォーカスレンズ位置ｄｓｔと、ズーム位置ｚｍに、直接対応する感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓがないことから、補間により求める。まず、感度Ｄ１、Ｄ２を補間することにより感度Ｈ１１を算出し、また感度Ｄ３、Ｄ４を補間することにより感度Ｈ２１を算出する。そして、算出された感度Ｈ１１、Ｈ２１を補間することにより、感度Ｈ３１を算出する。この感度Ｈ３１は、フォーカスレンズ位置ｄｓｔとズーム位置ｚｍに対応する感度である。

フォーカスレンズ位置ｄｓｔと、ズーム位置ｚｍに応じた感度を求めると、更に、像高（ｘ、ｙ）を考慮した感度に変換する。図４（ｂ）は、横軸に像高（Ｘ方向）をとり、縦軸に感度ＦＲ＿Ｍをとっている。なお、横軸の像高（Ｙ方向）とし、縦軸に感度ＦＲ＿Ｓとしたグラフは、図４（ｂ）と同様であることから、省略する。

図４（ａ）に示す例においては、感度Ｈ３１を補間により求めていたが、図４（ａ）では、像高ｘ［ｊ］の場合である。記憶部１４の感度テーブル＃７には、像高ｘ［ｊ＋１］に対応するテーブルが記憶されており、図４（ａ）と同様の補間処理により、像高ｘ［ｊ＋１］の場合の感度Ｈ３２を算出する。像高ｘ［ｊ］と感度Ｈ３１から決まるポイントと、像高［ｊ＋１］と感度Ｈ３２から決まるポイントを用いて、測距エリアの属する像高ｘにおける感度Ｈ４を、補間処理より算出する。この感度Ｈ４は、ステップＳ２１において算出した感度ＦＲ＿Ｍである。また同様に、像高ｙ［ｊ］、像高ｙ［ｊ＋１］とその感度を用いて、測距エリアの属する像高ｙにおける感度を補間処理より算出し、この感度がステップＳ２１において算出した感度ＦＲ＿Ｓである。

ステップＳ２１において、感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓを補間により算出すると、次に、感度演算を行う（Ｓ２３）。このステップでは、防振部２５から手ブレ補正のための撮像素子２１の移動量（イメージャシフト量ともいう）（Ｘｓ，Ｙｓ）を入力し、撮像素子２１の移動量を考慮した感度ＦＲ＿Ｍ，ＦＲ＿Ｓを補間処理により求める。すなわち、ステップＳ２１において算出した感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓは、測距エリアによって決まる像高（ｘ、ｙ）における感度であることから、図４（ｂ）を用いて説明した方法で、像高（ｘ，ｙ）からイメージャシフト量（Ｘｓ，Ｙｓ）だけ移動した像高（ｘ＋Ｘｓ，ｙ＋Ｙｓ）における感度を補間処理により算出する。

イメージャシフト量（Ｘｓ，Ｙｓ）を考慮した感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓを補間処理により算出すると、最終的な感度を、下記（１）式より算出する。
ＦＲ＝［｛（ｘ＋Ｘｓ）×ＦＲ＿Ｓ｝＋｛（ｙ＋Ｙｓ）×ＦＲ＿Ｍ｝］／（ｘ＋ｙ＋Ｘｓ＋Ｙｓ） ・・・ （１）

ステップＳ２３において、感度演算を行うと、次に、感度を考慮したデフォーカス量を算出する（Ｓ２５）。このステップでは、ステップＳ５（図２参照）で算出したデフォーカス量（ｄｅｆｏｃｕｓ＿ｄａｔ）＃１１に対して、ステップＳ２３で算出した感度ＦＲを除算することにより算出する。すなわち、下記（２）式によりデフォーカス量を算出する。
ｄｅｆｏｃｕｓ＿ｄａｔ＝ｄｅｆｏｃｕｓ＿ｄａｔ／ＦＲ ・・・ （２）

上記（２）式によって算出したデフォーカス量ｄｅｆｏｃｕｓ＿ｄａｔは、フォーカスレンズ位置ｄｓｔ、ズーム位置ｚｍ、像高（ｘ、ｙ）に加えて、イメージャシフト量（Ｘｓ，Ｙｓ）をも考慮している。このため、手ブレ防止のための防振機構が動作した場合であっても、撮影レンズ１１の光学収差の影響を除去し高精度な焦点調節を行うことが可能となる。

ステップＳ２５において、デフォーカス量を算出すると、測距演算結果の補正のサブルーチンを終了し、図２に示すメインフローに戻る。

以上、説明したように、本発明の第１実施形態においては、撮像素子２１を撮影レンズ１１の光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に移動に関する情報（イメージャシフト量）を出力する防振部２５と、撮像素子２１中の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号（デフォーカス量等）を演算するＡＦ演算部２３を有し、焦点調節信号を移動に関する情報（イメージャシフト量）を用いて焦点調節信号を補正している（図３のＳ２３参照）。このため、撮像素子の画面中心と、光学系の光軸中心がずれる場合であっても、精度よくデフォーカス量を補正することができる。

なお、本実施形態においては、撮像素子２１上の位置（ｘ、ｙ）の影響をステップＳ２１において考慮し、イメージャシフトによる位置（Ｘｓ，Ｙｓ）の影響をステップＳ２３において考慮していた。すなわち、２回に分けて、位置における影響を除去していた。しかし、両者は撮像素子２１上の位置の影響を除去するものであるから、位置における影響を１回で除去するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ２１におけるＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓの補間処理を行う際に、像高（ｘ、ｙ）とイメージャシフト量（Ｘｓ，Ｙｓ）を含めて補間処理を行ってもよい。

また、上述のデフォーカス量を算出する（２）式では、デフォーカス量を感度ＦＲで除算していたが、感度ＦＲ（補正値）の生成方式によっては、デフォーカス量に感度ＦＲを乗算する等、他の関数式であってもよい。

次に、図５を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態においては、カメラ本体２０内に防振部２５を設け、手ブレの動きを打ち消すように、撮像素子２１を撮影レンズ１１の光軸と垂直な面内で移動させていた。これに対して、第２実施形態においては、交換レンズ鏡筒１０内に防振部１５を設け、手ブレの動きを打ち消すように、撮影レンズ１１内の防振用レンズ１１ｃを光軸と垂直な面内で移動させている。

図５を用いて、本実施形態の構成を説明する。第１実施形態と同様の構成については、説明を省略し、相違点を中心に説明する。本実施形態においては、カメラ本体２０内の防振部２５をなくし、代わりに、交換レンズ鏡筒１０内に防振部１５を設けている。また、交換レンズ鏡筒１０内の撮影レンズ１１の一部に防振用レンズ１１ｃを配置している。防振用レンズ１１ｃは、撮影レンズ１１の光軸に対して、垂直な面内で移動可能である。防振用レンズ１１ｃが、光軸に垂直な面内で移動すると、光軸中心も移動する。

防振部１５は、手ブレ等によって、カメラ本体２０および交換レンズ鏡筒１０に加えられた動きを検出する角速度センサや加速度センサ等を使用したブレ検出部を有し、このブレ検出部の検知信号に基づいて防振用レンズ１１を撮影レンズ１１の光軸の垂直な面内で、手ブレ等の動きを打ち消すように移動させる防振用レンズシフト機構を有する。また、防振部１５は、防振用レンズシフト機構に出力した移動に関する情報を、レンズ制御部１３を介して、ＡＦ演算部２３に出力する。防振部１５は、撮影レンズの一部を光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に移動に関する情報を出力する防振部として機能する。

本実施形態における動作は、第１実施形態の場合と同様であり、図２および図６に示したフローに沿って測距結果の補正を行い、相違点を中心に説明する。図６は、図３に示すフローに対して以下に示す点が異なる。

図３に示す第１実施形態においては、カメラ本体２０内の防振部２５から出力されていたイメージャシフト量＃９の代わりに、図６に示す本実施形態においては、ＡＦ演算部２３は、交換レンズ鏡筒１０内の防振部１５から出力される防振レンズ１１Ｃの光軸の移動量（移動方向も含む）である光軸シフト量（Ｘａ，Ｙａ）＃９Ａを入力する。そして、ステップＳ２２においてＡＦ演算部２３は、光軸シフト量（Ｘａ，Ｙａ）を撮像素子２１上の像の移動量である像シフト量（Ｘｉ，Ｙｉ）に変換する。防振レンズ１１Ｃの光軸シフト量を撮像素子２１上の像シフト量に変換する変換式は、交換レンズ１０の記憶部１４に記憶されている。ＡＦ演算部２３は、レンズ制御部１３より上記変換式を受信して記憶している。また、フォーカスレンズ位置ｄｓｔ、ズームレンズ位置ｚｍの変化の情報に応じて変換式を変更する。

なお、なお、レンズ制御部１３は上記変換式をＡＦ演算部２３に送信しているが、レンズ制御部１３が、光軸シフト量（Ｘａ，Ｙａ）を上記変換式に基づいて像シフト量に変換し、算出した像シフト量をＡＦ演算部２３に送信してもよい。この時、フォーカスレンズ位置ｄｓｔ、ズームレンズ位置ｚｍ等の光学条件に応じて変換式を修正する。この場合は、レンズ制御部１３からＡＦ演算部２３に送信するデータ量がより少なくなるので、通信によるタイムラグを短縮することができる。また、光軸シフト量を像シフト量に変換する際に、カメラ本体２０に関する情報（たとえば光路長など）が必要となる場合がある。その場合は、ＡＦ演算部２３からレンズ制御部１３にカメラ本体２０に関する情報を送信し、ＡＦ演算２３はこの情報を反映して像シフト量を算出する。

次に、感度演算を行う（Ｓ２３Ａ）。このステップでは、防振部１５から出力される手ブレ補正による光軸シフト量に基づいて算出される撮像素子２１上での像シフト量（Ｘｉ，Ｙi）に基づいて、像シフト量を考慮した感度ＦＲ＿Ｍ，ＦＲ＿Ｓを補間処理により求める。すなわち、ステップＳ２１において算出した感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓは、測距エリアによって決まる像高（ｘ，ｙ）における感度であることから、図４（ｂ）を用いて説明した方法で、像高（ｘ，ｙ）から像シフト量（Ｘｉ，Ｙｉ）だけ移動した像高（ｘ＋Ｘｉ，ｙ＋Ｙｉ）における感度を補間処理により算出する。

像シフト量（Ｘｉ，Ｙｉ）を考慮した感度ＦＲ＿Ｍ、ＦＲ＿Ｓを補間処理により算出すると、最終的な感度を、下記（３）式より算出する。
ＦＲ＝［｛（ｘ＋Ｘｉ）×ＦＲ＿Ｓ｝＋｛（ｙ＋Ｙｉ）×ＦＲ＿Ｍ｝］／（ｘ＋ｙ＋Ｘｉ＋Ｙｉ） ・・・ （３）
なお、第１実施例のイメージャシフト量と第２実施例の像シフト量とは、像高位置のずれ方向に関して同一方向で符号が逆になるので、この違いは（３）式において考慮されている。その他の動作は図２および図３のフローチャートと同じである。

このように、本発明の第２実施形態においては、撮影レンズの一部（防振用レンズ１１ｃ）を光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に移動に関する情報を出力する防振部１５と、撮像素子２１中の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号（デフォーカス量等）を演算するＡＦ演算部２３を有し、焦点調節信号を移動に関する情報を用いて焦点調節信号を補正している（図３のＳ２３Ａ参照）。このため、撮像素子の画面中心と、光学系の光軸中心がずれる場合であっても、精度よくデフォーカス量を補正することができる。

以上説明したように、本発明の各実施形態においては、撮影レンズ１１を通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子２１と、手ブレを補正すると共に移動に関する情報を出力する防振部２５、１５と、焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算するＡＦ演算部２３と、焦点検出用画素の像高位置に応じて焦点調節信号を補正する補正値を記憶する記憶部１４と、記憶部１４の出力と防振部２５、１５の出力する情報と焦点検出画素の位置に応じて焦点調節信号を補正する補正部（ＡＦ演算部２３）を有している。このように、手ブレを補正するために撮像素子２１または防振用レンズ１１ｃを移動させる際の移動に関する情報を用いて、焦点調節信号を補正している。このため、撮像素子の画面中心と、光学系の光軸中心がずれる場合であっても、精度よくデフォーカス量を補正することができる。

なお、本発明の各実施形態においては、焦点調節信号を補正する補正値を記憶する記憶部は、交換レンズ鏡筒１０内に設けてあったが、レンズ鏡筒がカメラ本体と一体に構成されている場合等においては、カメラ本体内に設けても勿論かまわない。

また、本発明の各実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォーン、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で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。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０・・・交換レンズ鏡筒、１１・・・撮影レンズ、１１ａ・・・フォーカスレンズ、１１ｂ・・・ズームレンズ、１１ｃ・・・防振用レンズ、１２・・・アクチュエータ、１３・・・レンズ制御部、１４・・・記憶部、１５・・・防振部、２０・・・カメラ本体、２１・・・撮像素子、２２・・・画像処理部、２３・・・ＡＦ演算部、２４・・・記録部、２５・・・防振部、１００・・・撮像素子、１０１・・・画面中心、１０３・・・測距エリア

Claims (7)

1. 撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、
   上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、
   上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、
   上記焦点検出用画素の像高位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正値を記憶する記憶部と、
   上記記憶部の出力と上記防振部の出力する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、
   を具備し、
   上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、
   上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する、
   ことを特徴とする焦点調節装置。
2. 上記撮影レンズは、光軸方向に移動可能で焦点距離を調節可能なレンズを含み、
   上記記憶部は、上記焦点距離に応じた補正値を記憶する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 上記撮影レンズは、光軸方向に移動可能な焦点調節用レンズを含み、
   上記記憶部は、上記焦点調節用レンズの位置に応じた補正値を記憶する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
4. 撮影光学系を有する交換レンズと該交換レンズを装着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムにおいて、
   上記交換レンズは、撮像素子の撮像領域の像高位置に応じて焦点調節に関する補正値を記憶し、上記補正値を上記カメラ本体に出力する記憶部を有し、
   上記カメラ本体は、
   上記撮影光学系を通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、
   上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、
   上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、
   上記記憶部の出力する補正値と上記防振部の出力する上記移動に関する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、
   を具備し、
   上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、
   上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する、
   ことを特徴とするカメラシステム。
5. 撮影光学系を有する交換レンズと該交換レンズを装着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムにおいて、
   上記交換レンズは、
   撮像素子の撮像領域の像高位置に応じて焦点調節に関する補正値を記憶し、上記補正値を上記カメラ本体に出力する記憶部と、
   上記撮影レンズの一部を光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮影光学系の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部と、
   を有し、
   上記カメラ本体は、
   上記撮影光学系を通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、
   上記焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を演算する演算部と、
   上記記憶部の出力する補正値と上記防振部の出力する情報と上記焦点検出画素の位置に応じて上記焦点調節信号を補正する補正部と、
   を具備し、
   上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、
   上記補正部は、上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する、
   ことを特徴とするカメラシステム。
6. 撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記撮像素子の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部とを有する撮像装置の焦点調節方法において、
   上記撮像素子に対して焦点検出領域を設定し、
   上記焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を生成し、
   上記防振部の出力する情報と上記焦点検出領域の位置に応じて上記焦点調節信号を補正し、
   上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、
   上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する、
   ことを特徴とする撮像装置の焦点調節方法。
7. 撮影レンズを通過した光束を受光し光電変換して像信号を出力する撮像用画素と焦点検出用画素を有する撮像素子と、上記撮影レンズに含まれるレンズ部を上記撮影レンズの光軸と垂直な方向に移動させて手ブレを補正すると共に上記レンズ部の移動方向と移動量を含む情報を出力する防振部とを有する撮像装置の焦点調節方法において、
   上記撮像素子に対して焦点検出領域を設定し、
   上記焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出用画素の出力に基づいて焦点調節信号を生成し、
   上記防振部の出力する情報と上記焦点検出領域の位置に応じて上記焦点調節信号を補正し、
   上記補正値は、上記撮影レンズの光軸上での単位像面移動量に対する上記像高位置での像面移動量の比を示す情報であり、
   上記焦点検出用画素の像高位置と上記防振部の出力する情報とに対応する上記補正値に基づいて上記焦点調節信号を補正する、
   ことを特徴とする撮像装置の焦点調節方法。

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