JP5932210B2

JP5932210B2 - 撮像装置及び焦点調節方法

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Inventors: 櫻井　博史; 博史櫻井
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Description

本発明は、撮像装置及び焦点調節方法に関する。

自動焦点調節（ＡＦ）の方式として位相差検出方式は知られている。特許文献１は、焦点検出用画素を有して撮像面で位相差ＡＦを行なう撮像素子と、二次結像面で位相差ＡＦを行なう専用センサと、を有する撮像装置を提案している。その他の従来技術としては特許文献２〜４がある。

特開２００９−２４４４２９号公報特開２００１−１７４６９０号公報特開２００１−１２８０４４号公報特開２００５−１２３０７号公報

専用センサの焦点検出データは撮影直前のものであるため、被写体が動体である場合には焦点検出から撮影までのタイムラグによって焦点検出時に専用センサによって生成された焦点検出データと撮影された画像（撮影画像）が対応しなくなる。この結果、合焦精度が低下する。専用センサを使用して位相差ＡＦを行う場合の合焦精度を向上する需要は従来からあったが、いずれの従来技術も専用センサを使用した合焦精度を効果的に向上する手段を提案していない。

本発明は、専用センサを使用した場合の合焦精度を向上することが可能な撮像装置及び焦点調節方法を提供することを例示的な目的とする。

本発明の撮像装置は、撮影レンズからの光を光電変換して被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、二次結像面において前記被写体の二像の位相差を検出する検出部と、記録のための撮影の際に、前記撮像素子の前記撮影用画素および前記焦点検出用画素から出力される画像信号を一時的に保持可能な一時的記憶媒体と、第１の焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量に基づいて焦点調節を行うと共に、前記第１の焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量と、前記一時的記憶媒体に保持された前記画像信号の前記焦点検出用画素のＡＦ画素信号から得られる前記第１の焦点検出点についての焦点ずれ量と、の差が低減するように、前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量を補正する補正値を設定する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、専用センサを使用した場合の合焦精度を向上することが可能な撮像装置及び焦点調節方法を提供することができる。

図１は、本実施例のデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の断面図である。図２は、図１とは異なる状態のデジタル一眼レフカメラの断面図である。図３は、図１に示すデジタル一眼レフカメラの制御系のブロック図である。図４は、図１に示すデジタル一眼レフカメラの動作を説明するためのフローチャートである。図５は、図４に示す通常撮影ルーチンを説明するためのフローチャートである。図６は、図５に示す焦点検出用画素の信号記録ルーチンを説明するためのフローチャートである。図７は、図４に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。（実施例１）図８は、図４に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。（実施例２）図９は、図４に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。（実施例３）図１０は、図４に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。（実施例４）図１１は、図４に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。（実施例５）図１２は、図１１に示すＳ１６７の状態を示す液晶モニタの図である。図１３は、デジタル一眼レフカメラの動作を説明するためのフローチャートである。（実施例６）図１４は、図１３のＳ１７７の焦点ずれ補正値設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。図１５は、デジタル一眼レフカメラの動作を説明するためのフローチャートである。（実施例７）図１６は、図１５のＳ１７８の警告判定ルーチンを説明するためのフローチャートである。図１７は、図１６のＳ１８６の警告表示を示す液晶モニタの図である。

図１及び２は本実施例のデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の断面図である。なお、本発明の撮像装置はデジタル一眼レフカメラに限定されない。

１はカメラ本体、２は後述の撮影レンズ３をカメラ本体１に着脱可能とするためのマウントであり、各種信号を通信したり、駆動電源を供給したりするためのインターフェース部を有する。

３は交換可能な撮影レンズであり、内部にフォーカスレンズ群やズームレンズ群、不図示の絞り装置を有している。図１及び図２は各レンズ群を便宜上１枚のレンズで図示しており、例えば、フォーカスレンズ群をフォーカスレンズ３ａとして示している。しかし、実際には多数のレンズにより複雑なレンズ群の組み合わせで構成されている。なお、図１及び図２はフォーカスレンズ３ａを撮影レンズ３の前側のレンズに限定する趣旨ではない。

４はハーフミラーで構成された主ミラーであり、カメラの動作状態に応じて回動可能となっている。主ミラー４は、被写体をファインダーで観察する時は撮影光路へ斜設され、撮影レンズ３からの光束を折り曲げて後述のファインダー光学系へ導く（図１）。主ミラー４は、撮影時やライブビュー時は撮影光路から退避して、撮影レンズ３からの光束を後述の撮像素子６へ導く（図２）。

５は撮影レンズ３からの光束を後述の撮像素子６に入射制御するためのシャッターで、通常は閉じた状態（図１）で、撮影時やライブビュー時に開いた状態（図２）となる。

６はＣＭＯＳイメージセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子６は、全画素独立出力が可能なように構成されている。また一部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面で位相差検出方式の焦点検出（位相差ＡＦ）が可能となっている。より具体的には、撮像素子６は、被写体の像を形成する撮影レンズ３の射出瞳の全域を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する複数の撮影用画素を有する。

また、撮像素子６は、各々が撮影レンズ３の射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素を更に有する。複数の焦点検出用画素は全体として撮影レンズ３の射出瞳の全域を通る光を受光することができる。

撮像面位相差ＡＦは特許文献１に開示されているものと同様であるため、詳しい説明は省略する。なお、本出願でも、１０行×１０列の１００画素の正方形領域をブロック、２×２＝４ブロックの領域をクラスタ、５×５＝２５クラスタの領域をフィールド、横方向に１ブロック、縦方向に１０ブロックの合計１０ブロックをセクションと定義している。

また、横方向にセクションを複数（例えば、本実施例では１０個）連結することによって１つの焦点検出領域を構成する。即ち、本実施例では１００行×１００列＝１万画素の領域が１つの焦点検出領域となる。これは１フィールドと同一領域である。１つの焦点検出領域が１つの焦点検出点を構成する。

７は主ミラー４とともに回動するサブミラーであり、主ミラー４が撮影光路へ斜設されている時に主ミラー４を透過した光束をＡＦセンサ８に向かって折り曲げて後述のＡＦセンサ８へ導く（図１）。サブミラー７は、撮影時やライブビュー時は主ミラー４と共に回動して撮影光路から退避する（図２）。サブミラー７はハーフミラーではなく撮像素子６を遮光する。

８は検出部としての専用センサ（ＡＦセンサ）であり、二次結像レンズや複数のＣＣＤ又はＣＭＯＳからなるエリアセンサ等の光電変換素子から構成されており、二次結像面において被写体の二像の位相差（像間隔）を検出する位相差検出を行う。ＡＦセンサ８は、光電変換素子上に形成された被写体像を電位変化として出力し、その出力からＭＰＵ２０は焦点ずれ量を取得してＡＦを行う。

９は撮影レンズ３の一次結像面に配置されたピント板であり、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）が設けられ、射出面には被写体像（ファインダー像）が結像している。１０はファインダー光路変更用のペンタプリズムであり、ピント板９の射出面に結像した被写体像を正立正像に補正する。１１、１２は接眼レンズである。ここで、ピント板９、ペンタプリズム１０、接眼レンズ１１、１２により構成されている光学系をファインダー光学系と称する。

１３は自動露光（ＡＥ）センサであり、多分割された撮像領域内の各領域に対応したフォトダイオードから構成されており、ピント板９の射出面に結像した被写体像の輝度を測定する。

１４は撮影した画像や各種の撮影情報を表示する液晶モニタ（表示部）である。液晶モニタ１４は、ライブビューモード時に撮像素子６が撮像した被写体の像（被写体像）を表示すると共に後述するＡＦ枠設定部としてのマルチコントローラ３３が設定可能なＡＦ枠とマルチコントローラ３３が設定したＡＦ枠を表示する。

図３はデジタル一眼レフカメラの制御系のブロック図である。

２０はカメラ部の制御とカメラ全体の制御を行うマイクロプロセッサ（中央処理装置；以下、「ＭＰＵ」と称す）である。

ＭＰＵ（制御部）２０は、検出部であるＡＦセンサ８から得られた焦点検出点の焦点ずれ量（第１の焦点ずれ量）に基づいて焦点調節を行う。ＡＦ枠は、後述するように、枠設定部であるマルチコントローラ３３によって設定される。

また、ＭＰＵ２０は、ＡＦ枠の焦点検出用画素の出力信号を演算することによってＡＦ枠に対して位相差ＡＦを行ってＡＦ枠の焦点ずれ量（第２の焦点ずれ量）を算出する。そして、ＭＰＵ２０は、第１の焦点ずれ量と第２の焦点ずれ量との差から次回にＡＦセンサ８の検出結果から得られる焦点ずれ量を補正する補正値を設定したり、警告表示を行う。

２１は画像データの各種制御を行うメモリコントローラである。２２は各種制御を行うための設定、調整データ等を格納しているＥＥＰＲＯＭであり、各種制御を行うための設定は、焦点調節を行うための後述する補正値の設定も含む。なお、後述するＳＤＲＡＭ４３が焦点調節を行うための後述する補正値の設定を格納してもよい。

２３は撮影レンズ３内にあるレンズ制御回路であり、マウント２を介してＭＰＵ２０と接続されており、後述の各情報に基づいてフォーカスレンズ３ａの焦点調節（合焦駆動）や絞り駆動を行う。

２４は焦点検出回路であり、ＡＦセンサ８のエリアセンサの蓄積制御と読み出し制御とを行って、各焦点検出点（又は各焦点検出領域枠）の画素情報をＭＰＵ２０に出力する。ＭＰＵ２０は各焦点検出点の画素情報を周知の位相差ＡＦを行い、検出した焦点検出情報をレンズ制御回路２３へ送出してフォーカスレンズ３ａの焦点調節を行う。この焦点検出から焦点調節までの一連の動作をＡＦ動作と称する。

具体的には、撮影レンズ３の光軸を挟んだ異なる２領域を通過する被写体光束から形成される２つの像の像ずれ量から合焦位置が計算される。これら２像の光束は主ミラー４を通過し、サブミラー７によって反射されてＡＦセンサ８に導かれる。ＭＰＵ２０はこれら２像の信号を読み出し、これに相関演算を施すことにより像ずれ量を計算し、各焦点検出点ごとに焦点ずれ量へ変換する。

２５は測光回路であり、ＡＥセンサ１３の各領域からの輝度信号をＭＰＵ２０に出力する。ＭＰＵ２０は、輝度信号をＡ／Ｄ変換して被写体の測光情報とし、この測光情報を用いて撮影露出を演算し設定する。この測光情報を得てから撮影露出の設定までの一連の動作をＡＥ動作と称する。

２６はモータ駆動回路であり、主ミラー４を駆動する不図示のモータやシャッター５のチャージを行う不図示のモータを制御する。２７はシャッター駆動回路であり、シャッター５を開閉するための不図示のコイルへの電力供給制御を行う。２８は電源２９の電圧を各回路に必要な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。

３０はレリーズボタンであり、ＳＷ１とＳＷ２の信号をＭＰＵ２０へ出力する。ＳＷ１は、第１ストローク（半押し）操作でＯＮし、測光（ＡＥ）、ＡＦ動作を開始させるためのスイッチである。ＳＷ２は、レリーズボタンの第２ストローク（全押し）操作でＯＮし、露光動作を開始させるためのスイッチである。

３１はモードボタンであり、ボタン操作後、電子ダイヤル３２やマルチコントローラ３３を操作すると、その入力に応じて各種モードが変更され、再度ボタンを操作すると決定される。かかるモードには、図８を参照して後述される補正値の自動設定モードや、図９を参照して後述される学習機能設定モードを含む。

３２は電子ダイヤルであり、ダイヤルの回転クリックに応じたＯＮ信号がＭＰＵ２０内の不図示のアップダウンカウンタに出力され、その数がカウントされる。このカウントに応じて各種の数値やデータ等の選択が行われる。

３３はマルチコントローラ（ＭＣ）であり、ライブビュー時に液晶モニタ１４に表示されるＡＦ枠（焦点検出枠）や各種モードを選択、決定するために用いられる入力手段である。マルチコントローラ３３は、上下左右、斜め右上、斜め右下、斜め左上、斜め左下の８方向の入力と、押し操作による入力を行うことができる。

マルチコントローラ３３は、ライブビューモードを設定するモード設定部として機能する。また、マルチコントローラ３３は、焦点検出の対象であるＡＦ枠を撮像素子６の撮像領域の任意の位置に設定する枠設定部としても機能する。本実施例では、ＡＦ枠は横方向に６フィールド、縦方向に６フィールドの大きさに設定され、マルチコントローラ３３の入力信号に従って撮像領域内の任意の位置に移動可能である。一例として、ＡＦ枠の移動は１フィールド単位である。

３４は電源ボタンであり、操作するとカメラの電源がＯＮ／ＯＦＦされる。３５は再生ボタンであり、操作すると後述のメディア４８内に記録された画像を液晶モニタ１４に表示する。

４０は撮像素子６から出力される画像信号をサンプルホールド及び自動ゲイン調整するＣＤＳ（相関２重サンプリング）／ＡＧＣ（自動ゲイン調整）回路である。４１はＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

４２はＴＧ（タイミング発生）回路であり、撮像素子６に駆動信号を、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０にサンプルホールド信号を、Ａ／Ｄ変換器４１にサンプルクロック信号を供給する。

４３はＡ／Ｄ変換器４１でデジタル変換された画像等を一時的に記録するためのＳＤＲＡＭ（メモリ）である。ＳＤＲＡＭ４３は、撮像素子６の撮像領域の全域の焦点検出用画素の出力信号を記録することができる。あるいは、ＳＤＲＡＭ４３は、撮像素子６の撮像領域の全域に対して位相差ＡＦを行って焦点ずれ量を算出して記録する。

４４は画像をＹ／Ｃ（輝度信号／色差信号）分離、ホワイトバランス補正、γ補正等を行う画像処理回路である。４５は画像をＪＰＥＧ等の形式に従って圧縮したり、圧縮された画像の伸張を行う画像圧縮／伸張回路である。ここでメモリコントローラ２１は、撮像素子６から出力される画像信号を画像処理回路４４で画像処理することにより、被写体の測光情報を得ることが可能である。

４６はＳＤＲＡＭ４３や後述するメディア４８に記録された画像を液晶モニタ１４に表示するために、画像をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。４７は画像を記録保存するためのメディア４８とのＩ／Ｆ（インターフェース）である。

画像ファイルは、Ｅｘｉｆ付属情報を記録するアプリケーションマーカセグメントを有する。アプリケーションマーカセグメントは、圧縮されている画像（主画像）に関する付属情報を記録する０ｔｈＩＦＤと、Ｅｘｉｆ固有の付属情報を記録するＥｘｉｆＩＦＤ、及び、サムネイル画像を記録する１ｓｔＩＦＤを有する。

ＥｘｉｆＩＦＤは、実際にデータを記録するデータ記録領域（ＶａｌｕｅｏｆＥｘｉｆＩＦＤ：ＶＥＩＦＤ）を有し、ここに撮像面位相差ＡＦによる各焦点検出領域毎の焦点ずれ量（焦点検出データ）を記録する。焦点ずれ量データは撮像面の左上の焦点検出領域（フィールド）から記録を開始し、撮像面の右下の焦点検出領域までを記録して終了する。水平方向の行の記録が終了すると垂直方向の次の列のフィールドの記録を開始する。

一方、撮像素子６から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換器４１でデジタル変換された画像形式でＹ／Ｃ分離、ホワイトバランス補正、γ補正、圧縮加工等の各種画像処理を行う前の生画像データはＲＡＷデータ形式の画像ファイルと呼ばれる。

ＲＡＷデータ形式の画像ファイルは、Ｅｘｉｆ形式のタグ形式に従って各種情報を記録可能な画像付加情報、サムネイルデータ、及び、各焦点検出用画素毎の出力データを保持するＲＡＷデータのそれぞれのフィールドを有する。画像付加情報は、撮像素子６のどの位置に焦点検出用画素が配置されているかを示す焦点検出用画素の位置情報を保持している。

図４は、デジタル一眼レフカメラのＭＰＵ２０の動作フローを示しており、本図及びそれ以降の図においてＳはステップの略である。

まず、電源ボタン３４のＯＮ操作に応答してＭＰＵ２０は各アクチュエータや撮像素子６の動作確認を行い（Ｓ１０１）、メモリ内容や実行プログラムの初期化状態を検出すると共に、撮影準備動作を実行する。次に、ＭＰＵ２０は、各種ボタン操作に応答してカメラの各種設定（撮影モード、シャッタースピードなど）を行う（Ｓ１０２）。

次に、ＭＰＵ２０は、ＳＷ１がＯＮされるまで待機し（Ｓ１０３）、ＳＷ１がＯＮされたと判断すると、ＡＦセンサ８（専用センサ）を用いた位相差ＡＦを行なう（Ｓ１０４）。次に、ＭＰＵ２０は、ＡＥセンサ１３を用いたＡＥ動作を行い（Ｓ１０５）、ファインダーに合焦した焦点検出点の位置を表示する（Ｓ１０６）。

次に、ＭＰＵ２０は、ＳＷ２がＯＮされるまで待機し（Ｓ１０７）、ＳＷ２がＯＮされたと判断すると、通常撮影を行なう（Ｓ１０８）。図５は、Ｓ１０８の通常撮影のルーチンである。

まず、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２６により不図示のミラー駆動用モータを制御し、図２に示すように、主ミラー４とサブミラー７を撮影光路から退避（ミラーアップ）させる（Ｓ１１１）。

次に、ＭＰＵ２０は、ＡＥ結果により演算された撮影露出に従って、レンズ制御回路２３により撮影レンズ３内の不図示の絞りを駆動し（Ｓ１１２）、シャッター駆動回路２７によりシャッター５を開閉する（Ｓ１１３）。

次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により撮像素子６で受光された画像信号を読み込んでＳＤＲＡＭ４３に一時記録する（Ｓ１１４）。この一時記録されたデータが撮像データである。

次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１で読み出した画像信号の欠損画素補間を行なう（Ｓ１１５）。焦点検出用画素は撮像のためのＲＧＢカラー情報がなく欠陥画素に相当するため、周囲の撮像用画素の情報から補間により画像信号を生成する。生成した画像信号と元の画像信号から欠陥画素補間画像を作成し、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録する。

次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１で欠陥画素補間画像からサムネイル画像を作成し、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録する（Ｓ１１６）。次に、ＭＰＵ２０は、撮影画像の記録画質がＪＰＥＧとＲＡＷのどちらが選択されているかを判断し（Ｓ１１７）、ＪＰＥＧの場合は焦点検出用画素（ＡＦ画素）信号記録ルーチンを実行する（Ｓ１１８）。

図６は、Ｓ１１８のＡＦ画素信号記録ルーチンである。

まず、ＭＰＵ２０は、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録された画像信号から、メモリコントローラ２１により各焦点検出領域に含まれる各焦点検出用画素を読み出す（Ｓ１３１）。次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により各セクション内の焦点検出用画素を加算し、各セクションのＡＦ画素信号を得る（Ｓ１３２）。

次に、ＭＰＵ２０は、ＡＦ画素信号から相関演算用の２像の信号を焦点検出領域毎に生成する（Ｓ１３３）。焦点検出領域は１フィールドと同一領域であり、本実施例では撮像領域全体で１３５０個の対の信号を生成する。

次に、ＭＰＵ２０は、得られた２像の相関演算を行ない、２像の相対的な位置ずれ量を演算する（Ｓ１３４）。次に、ＭＰＵ２０は焦点ずれ量を演算する（Ｓ１３５）。次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により演算された焦点ずれ量をＳＤＲＡＭ４３に一時記録する（Ｓ１３６）。焦点ずれ量は焦点検出領域１３５０個分のデータ数となる。

次に、図５に戻って、ＭＰＵ２０は、欠損画素補完画像を画像処理回路４４でホワイトバランス補正、γ補正、エッジ強調等の画像処理を行ない、画像圧縮／伸張回路４５でＪＰＥＧ形式に従って圧縮する。また、ＭＰＵ２０はメモリコントローラ２１により画像圧縮データ部６９に記録する。更に、ＭＰＵ２０は、サムネイル画像を１ｓｔＩＦＤに、焦点ずれ量データをＶＥＩＦＤに記録する。更に、ＭＰＵ２０は、カメラの各種設定（シャッタースピード、絞り、レンズ焦点距離等）をＥｘｉｆルールに従って記録し、画像及び各種データをＪＰＥＧファイル化する（Ｓ１１９）。

一方、ＭＰＵ２０はＲＡＷであると判断すると（Ｓ１１７）、メモリコントローラ２１によりＳＤＲＡＭ４３に一時記録されている画像信号をＲＡＷデータに記録する。また、ＭＰＵ２０は、焦点検出用画素の位置情報、カメラの各種設定等を画像付加情報に、サムネイル画像をサムネイルデータに記録することにより画像及び各種データをＲＡＷファイル化する（Ｓ１２０）。

次に、ＭＰＵ２０は、ＪＰＥＧまたはＲＡＷの画像ファイルをメディア４８に記録する（Ｓ１２１）。次に、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２６により不図示のミラー駆動用モータを制御し、図１に示すように、撮影光路から退避している主ミラー４とサブミラー７を、撮影光束をファインダーへと反射し導く観察位置へ駆動（ミラーダウン）する（Ｓ１２２）。次に、ＭＰＵ２０は、モータ駆動回路２６により不図示のチャージ用モータを通電制御し、シャッター５をチャージする（Ｓ１２３）。

次に、図４に戻って、ＭＰＵ２０は、焦点ずれ補正値設定ルーチンを実行する（Ｓ１０９）。

図７は、Ｓ１０９の焦点ずれ補正値設定ルーチンのフローである。

まず、ＭＰＵ２０は、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録された画像信号から、メモリコントローラ２１により各焦点検出点の各焦点ずれ量を読み出す（Ｓ１４１）。また、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により補正する合焦動作が行なわれた焦点検出点の確認を行う（Ｓ１４２）。

次に、ＭＰＵ２０は、Ｓ１４２の焦点検出点の焦点ずれ量を低減又は除去する補正値をＥＥＰＲＯＭ２２に設定する（Ｓ１４３）。次に、ＭＰＵ２０は、補正値が次回のレンズ駆動制御に反映されるようにレンズ制御回路２３に送出し、撮影レンズ３のフォーカスレンズ群の合焦駆動を行なえるようにする（Ｓ１４４）。

次に、再び図４に戻って、ＭＰＵ２０は、電源ボタン３４のＯＦＦ操作によってカメラの電源がＯＦＦされたかどうかを判断し、ＯＦＦされていなければＳ１０２へ戻り、ＯＦＦされていれば動作を終了する（Ｓ１１０）。

本実施では、ＡＦセンサ８を用いて焦点ずれ量を検出した（Ｓ１０４）後で、実際に撮影された画像信号（撮影画像）から読み出された焦点検出点の焦点ずれ量を求めてこれによってＡＦセンサ８を用いた焦点ずれ量を補正している。

ＡＦセンサ８を用いた焦点調節だけでは、２次結像焦点検出精度のばらつきや焦点調節時の撮影レンズの駆動精度（停止精度など）のバラツキなどで焦点がずれている可能性がある。本実施例によれば、焦点ずれ量の補正値を正確に設定できると共に、補正値を次回のレンズ駆動制御に反映させることができる。この結果、二次結像面の位相差ＡＦの合焦精度を向上することができる。

なお、本実施例においては、ＪＰＥＧファイル内に記録する撮像面位相差ＡＦデータは各焦点検出領域における焦点ずれ量としたが、焦点ずれ量を演算する範囲を焦点検出領域に限定するものでなく、セクション毎等としてもよい。また、撮像面位相差ＡＦデータも焦点ずれ量に限定するものではなく、撮影レンズ３の情報と焦点ずれ量から演算されるカメラから被写体までの距離等の測距データとしてもよい。また、ＲＡＷデータ内に焦点検出用画素データが記録されているため、画像付加情報内には撮像面位相差ＡＦデータを記録していないが、ＪＰＥＧファイルと同様に記録してもよい。

本実施例は、図７の代わりに、図８に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを使用する。Ｓ１４１とＳ１４２は図７と同様であり、Ｓ１４２の後で、ＭＰＵ２０は、焦点ずれ補正が自動設定されているかどうかを判断する（Ｓ１４５）。

自動設定されていなければ（Ｓ１４５のＮ）手動で補正値を入力するモードとなり、ＭＰＵ２０は、Ｓ１４２で確認した焦点検出点を表示し（Ｓ１４６）、Ｓ１４１で得られた補正値を表示し（Ｓ１４７）、撮影者がその補正値を入力する（Ｓ１４８）。

ＭＰＵ２０は、Ｓ１４８の後で又は焦点ずれ補正が自動設定されていると判断すると（Ｓ１４５のＹ）、図７に示すＳ１４３とＳ１４４を行ない、その後に図４のＳ１１０に移行する。

本実施例は、Ｓ１４６〜Ｓ１４８において、撮影者が手動で補正値を入力することを可能にする。このため、撮影者の適正と考える合焦状態に個別的に適合した補正値を設定することによって合焦精度を向上することができる。

本実施例は、図７の代わりに、図９に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを使用する。Ｓ１４１とＳ１４２は図７と同様であり、Ｓ１４２の後で、ＭＰＵ２０は、学習機能が設定されているかどうかを判断する（Ｓ１４９）。

学習機能が設定されていれば（Ｓ１４９のＹ）学習機能を使った補正値を入力するモードとなり、ＭＰＵ２０は、学習回数を設定する（Ｓ１５０）。学習回数Ｎ回を設定した場合は、ＭＰＵ２０は、Ｎ回となるまで焦点ずれ量を学習する。Ｎ回の学習が終了すると学習回数はリセットされる。リセットされた後の回数は「１回」となる。また、「０回」を学習回数として設定すると焦点ずれ量を学習し続けるようになる。

次に、ＭＰＵ２０は、設定された回数の焦点ずれ量を記憶し（Ｓ１５１）、その後、記憶した焦点ずれ量をリセットする。リセットされた後も学習回数が「０回」と設定された場合は焦点ずれ量を記憶し続ける。この場合、ＳＤＲＡＭ４３の記憶容量に応じて焦点ずれ量を記憶する回数の上限を設定してもよい。

次に、ＭＰＵ２０は、焦点ずれデータの補正値を平均により算出する（Ｓ１５２）。例えば、学習回数を３回と設定した場合、３回分の焦点ずれ量データが記憶されてから補正値を算出するのではなく１回目にその補正値を取得し、２回目で２回の平均から補正値を算出し、３回目で３回の平均から補正値を算出する。なお、学習回数がリセットされても算出された補正値は保持される。また、複数の補正値を保持してもよい。

学習回数が「０回」と設定された場合は、Ｓ１５１で焦点ずれ量データを記憶し続けると共にＳ１５２でも補正値を算出し続ける。この場合、ＳＤＲＡＭ４３の記憶容量に応じて焦点ずれ量を記憶する回数の上限を設定して補正値を算出してもよい。

ＭＰＵ２０は、Ｓ１５２の後で又は学習機能が自動設定されていないと判断すると（Ｓ１４９のＮ）、図７に示すＳ１４３とＳ１４４を行ない、その後に図４のＳ１１０に移行する。

本実施例は、Ｓ１５０〜Ｓ１５２において、複数回の焦点ずれ量の平均に基づいて補正値が算出されるので、たまたま誤差を多く含んだ補正値を設定することがなくなり、合焦精度を向上することができる。

本実施例は、図７の代わりに、図１０に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを使用する。Ｓ１４１とＳ１４２は図７と同様であり、Ｓ１４２の後で、ＭＰＵ２０は、交換レンズが装着されたかどうかを判断する（Ｓ１５３）。

ＭＰＵ２０は、交換レンズが装着されていると判断すると（Ｓ１５３のＹ）、交換レンズのレンズ固有情報の判別を行う（Ｓ１５４）。レンズ固有情報とは、レンズの種類を判別するためのレンズＩＤ、レンズ開放ＦＮｏ、などの情報であり、レンズ制御回路２３とＭＰＵ２０により、撮影レンズ３と通信することでレンズ固有情報を判別することができる。

次に、ＭＰＵ２０は、焦点ずれ量の補正値を算出し（Ｓ１５５）、レンズ固有の情報ごとに補正値をＥＥＰＲＯＭ２２に記憶する（Ｓ１５６）。その後、Ｓ１４３とＳ１４４が行なわれ、その後に図４のＳ１１０に移行する。

一方、ＭＰＵ２０は、交換レンズが装着されていないと判断すると（Ｓ１５３のＮ）、レンズ未装着の警告を行い（Ｓ１５７）、その後に図４のＳ１１０に移行する。

本実施例によれば、ＭＰＵ２０は、レンズ固有の情報ごとに補正値を設定するので異なる撮影レンズ間の補正値が混合することがなく、合焦精度を向上することができる。

本実施例は、図７の代わりに、図１１に示す焦点ずれ補正値設定ルーチンを使用する。

まず、ＭＰＵ２０は、再生ボタン３５がＯＮされてカメラは撮影モードから画像再生モードに切り替ったことを検出し（Ｓ１６１）、メモリコントローラ２１によりメディア４８に記録された画像ファイル（撮影画像）を液晶モニタ１４に表示する（Ｓ１６２）。ここでは、画像ファイルはメディア４８にＪＰＥＧファイルで記録されているものとする。

次に、ＭＰＵ２０は、画像撮影時にＡＦセンサ８が焦点検出に使用したＡＦ枠を撮影画像に重ねて表示する（Ｓ１６３）。ＡＦ枠の位置情報はＶＥＩＦＤに記録されてメモリコントローラ２１により読み出される。

次に、ＭＰＵ２０は、マルチコントローラ３３の押し操作に応答して焦点ずれ情報を表示し（Ｓ１６４）、液晶モニタ１４のＡＦ枠を消去する（Ｓ１６５）。

次に、ＭＰＵ２０は、焦点検出点（焦点検出領域）を表示する（Ｓ１６６）。本実施例では、焦点検出領域は１フィールドの領域に相当し、フィールド毎の焦点ずれ量をＪＰＥＧファイル内に記録しているため、液晶モニタ１４に表示する焦点検出点の大きさも１フィールド分となっている。最初に表示される焦点検出点の位置は、ＡＦ枠内で一番焦点ずれ量の小さい位置とする。

次に、ＭＰＵ２０は、焦点検出点の位置における焦点ずれ量をＪＰＥＧファイル内のデータ記録領域からメモリコントローラ２１により読み出し、液晶モニタ１４に表示する（Ｓ１６７）。図１２は、この状態を示しており、焦点検出点の焦点ずれ量を液晶モニタ１４の右下に「−５ｍｍ」と表示している。

次に、ＭＰＵ２０は、マルチコントローラ３３の８方向入力が操作されたかどうかを判断する（Ｓ１６８）。

ＭＰＵ２０は、マルチコントローラ３３を操作されていると判断すると（Ｓ１６８のＹ）、マルチコントローラ３３の操作に従って焦点検出点を移動する（Ｓ１７１）。このため、マルチコントローラ３３は、最初の焦点検出点（第１の焦点検出点）とは異なる第２の焦点検出点を選択する選択手段として機能する。

次に、ＭＰＵ２０は、移動した焦点検出点の位置における焦点ずれ量をＪＰＥＧファイル内のデータ記録領域からメモリコントローラ２１により読み出し、移動前の焦点ずれ量から置き換えて表示する（Ｓ１７２）。

次に、ＭＰＵ２０は、焦点ずれ量を低減又は除去する補正値を設定する（Ｓ１７３）。マルチコントローラ３３の操作に従って焦点検出点を移動し、焦点検出点の焦点ずれ量が表示されたところでマルチコントローラ３３の押し操作を行うと焦点ずれ量を補正する補正値の設定状態となる。この状態でマルチコントローラ３３を上下方向に操作すると焦点ずれ量を増減させることができる。設定終了後マルチコントローラ３３を再度押し操作を行うことで焦点ずれ量の値を変更した補正値が設定される。

一方、ＭＰＵ２０は、マルチコントローラ３３が操作されていないと判断すると（Ｓ１６８のＮ）、焦点ずれ量の補正値を液晶モニタ１４に表示する（Ｓ１６９）。次に、ＭＰＵ２０は、再生モードで使用しない操作ボタン（例えばレリーズボタン３０や電源ボタン３４等）が操作されたと判断すると（Ｓ１７０）、再生モードを終了する。

本実施例によれば、画像再生時に画像ファイルに記録された撮影画像内の任意の位置の撮像面位相差ＡＦデータを撮影者が確認することができる。また、撮影者は、焦点検出点を変更してその位置の焦点ずれ量を取得して補正値を設定することができるため、撮影者の重視する焦点検出点に適合した補正値を設定して合焦精度を向上することができる。なお、焦点ずれ量の値を変更する場合のマルチコントローラ３３の操作方法は問わない。

本実施例は、図４の代わりに図１３を使用する。図１３において、Ｓ１０１〜Ｓ１０６までのフローは図４と同様であり、Ｓ１０６の後で、ＭＰＵ２０は、ＡＦセンサ８を用いて焦点ずれ量を再度検出する（Ｓ１７５）。

次に、ＭＰＵ２０は、各焦点検出点ごとに焦点ずれ量をメモリコントローラ２１に記録する（Ｓ１７６）。Ｓ１７６の後でＳ１０７とＳ１０８が行なわれ、その後、ＭＰＵ２０は焦点ずれ補正値設定ルーチンを実行する（Ｓ１７７）。

図１４は、Ｓ１７７の焦点ずれ補正値設定ルーチンのフローである。

まず、ＭＰＵ２０は、Ｓ１７５で得られた焦点ずれ量をメモリコントローラ２１により読み出す（Ｓ１８１）。次に、ＭＰＵ２０は、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録された画像信号から、メモリコントローラ２１により各焦点検出領域に含まれる各焦点ずれ量を読み出す（Ｓ１８２）。

次に、ＭＰＵ２０は、メモリコントローラ２１により合焦動作が行なわれた焦点検出点を確認する（Ｓ１８３）。

次に、ＭＰＵ２０は、Ｓ１８１の焦点ずれ量とＳ１８２の焦点ずれ量の差から焦点ずれ量を演算する（Ｓ１８４）。この演算により、ＡＦセンサ８による２次結像位相差での焦点検出による焦点ずれ量と実際に撮影された画像信号から読み出す焦点ずれ量の差を求めて、より正確な焦点ずれ量を求めることができる。

次に、Ｓ１４３とＳ１４４が行なわれ、その後に図１３のＳ１１０に移行する。

本実施例と図４とは、Ｓ１７５でＡＦセンサ８を用いた焦点検出を再度行うことで、ＡＦ動作終了状態での２次結像焦点検出としての正確な焦点状態を検出することができる点で相違する。

Ｓ１０４の焦点調節だけでは、２次結像焦点検出精度のばらつきや焦点調節時の撮影レンズの駆動精度のバラツキなどで焦点がずれている可能性がある。本実施例は、Ｓ１７５で再度ＡＦセンサ８を用いた焦点調節を行うことで２次結像焦点状態をより正確に検出し、撮影画像の焦点ずれ量の差を求めてより正確な焦点ずれ量を求めるために合焦精度を向上することができる。

本実施例は、図４の代わりに図１５を使用する。図１５は、図４に示すＳ１０９の代わりに警告判定ルーチン（Ｓ１７８）を設けている。図１６は、Ｓ１７８の警告判定ルーチンであり、Ｓ１４１とＳ１４２のフローは図７と同様である。

Ｓ１４２の後で、ＭＰＵ２０は、Ｓ１４２の焦点ずれ量が閾値以内かどうかを判断する（Ｓ１８５）。この閾値は、画像のピント状態がずれていないと認識される実用上問題のない範囲、いわゆる許容錯乱円に入る焦点ずれ量の範囲（閾値範囲）である。

ＭＰＵ２０は、焦点ずれ量が閾値以内であると判断すると（Ｓ１８５のＹ）、Ｓ１４３及びＳ１４４が行われ、フローは図１５に示すＳ１１０に移行する。

一方、ＭＰＵ２０は、焦点ずれ量が閾値以内ではないと判断すると（Ｓ１８５のＮ）、図１７に示すように、焦点ずれ量が大きいことを撮影者に知らしめる警告表示を液晶モニタ１４に表示する（Ｓ１８６）。図１７においては、焦点ずれ量が閾値よりも大きく主被写体のピントがボケた（ＮＧ）状態で撮影されたことを液晶モニタ１４の右下に表示している。

ＭＰＵ２０は、何らかの操作部材が操作された（Ｓ１８７）ことに応答して、図１５のＳ１１０に移行する。

本実施例では、ＡＦセンサ８の検出結果から得られる焦点ずれ量と焦点検出用画素の検出結果から得られる焦点ずれ量との差が閾値以上である場合に警告表示をすることによって撮影者にピンとずれを知らしめることによって合焦精度を向上している。

撮像装置は、被写体の撮像に適用することができる。

３撮影レンズ
６撮像素子
８ＡＦセンサ（専用センサ、検出部）
３３マルチコントローラ（入力手段、選択手段）

Claims

撮影レンズからの光を光電変換して被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、
二次結像面において前記被写体の二像の位相差を検出する検出部と、
記録のための撮影の際に、前記撮像素子の前記撮影用画素および前記焦点検出用画素から出力される画像信号を一時的に保持可能な一時的記憶媒体と、
第１の焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量に基づいて焦点調節を行うと共に、前記第１の焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量と、前記一時的記憶媒体に保持された前記画像信号の前記焦点検出用画素のＡＦ画素信号から得られる前記第１の焦点検出点についての焦点ずれ量と、の差が低減するように、前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量を補正する補正値を設定する制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記補正値を入力する入力手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御部は、複数回の補正値の平均をとることによって前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御部は、前記撮影レンズの固有情報ごとに補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１の焦点検出点とは異なる第２の焦点検出点を選択する選択手段と、
前記制御部は、前記第２の焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量と、前記一時的記憶媒体に保持された前記画像信号の前記焦点検出用画素のＡＦ画素信号から得られる前記第２の焦点検出点についての焦点ずれ量と、の差が低減するように、前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量を補正する補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御部が焦点調節を行った後で前記検出部が前記位相差を再度検出し、
前記制御部は、前記検出部が再度検出した焦点ずれ量と、前記一時的記憶媒体に保持された前記画像信号の前記焦点検出用画素のＡＦ画素信号から得られる前記第１の焦点検出点についての焦点ずれ量と、の差が低減するように前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記制御部は、前記差が閾値以上の場合には警告表示をすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
撮影レンズからの光を光電変換して被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、二次結像面において前記被写体の二像の位相差を検出する検出部と、記録のための撮影の際に、前記撮像素子の前記撮影用画素および前記焦点検出用画素から出力される画像信号を一時的に保持可能な一時的記憶媒体と、を有し、前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量に基づいて焦点調節を行う撮像装置に使用される焦点調節方法であって、
焦点検出点についての前記検出部の検出結果から得られた焦点ずれ量と、前記一時的記憶媒体に保持された前記画像信号の前記焦点検出用画素のＡＦ画素信号から得られる前記焦点検出点についての焦点ずれ量と、の差が低減するように、前記検出部の検出結果から得られる焦点ずれ量を補正する補正値を設定することを特徴とする焦点調節方法。