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技術 撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 稲垣優
出願日 2018年9月14日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-172935
公開日 2020年3月26日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-046482
状態 未査定
技術分野 自動焦点調節 焦点調節 スタジオ装置
主要キーワード 非線形度 拡がり量 加算光 高周波帯域側 確認用画像データ フォーカス素子 制御コマ 算出係数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (18)

課題

収差が異なる撮像光学系に対して高精度なフォーカス制御を行う。

解決手段

光学機器は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置である。該光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像撮像する撮像素子122と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段129と、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段125とを有する。制御手段は、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出する。

概要

背景

位相差検出方式を用いたフォーカス制御位相差AF)では、検出した撮像光学系のデフォーカス量とフォーカス感度とを用いてフォーカスレンズの駆動量(以下、フォーカス駆動量という)を決定する。フォーカス敏感度は、フォーカスレンズの単位移動量光軸方向における像位置の変位量との比率を示す。検出されたデフォーカス量をフォーカス敏感度で除することで、合焦状態を得るためのフォーカス駆動量を求めることができる。

特許文献1には、デフォーカス量を検出する像高に応じてフォーカス敏感度を補正する撮像装置が開示されている。

概要

収差が異なる撮像光学系に対して高精度なフォーカス制御を行う。光学機器は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置である。該光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像撮像する撮像素子122と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段129と、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段125とを有する。制御手段は、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出する。

目的

本発明は、収差が異なる撮像光学系に対して高精度なAF結果が得られるようにした撮像装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置としての光学機器であって、前記撮像光学系により形成される被写体像撮像する撮像素子と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段と、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段とを有し、前記制御手段は、装着された前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、前記補正データを用いて補正した前記フォーカス敏感度を用いて前記駆動量を算出することを特徴とする光学機器。

請求項2

前記制御手段は、前記補正データを取得するための情報を、前記撮像光学系を有する交換レンズ装置から受信し、前記情報を用いて前記補正データを取得することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。

請求項3

撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器であって、前記撮像光学系と、前記撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを前記撮像装置に取得させるための情報を前記撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。

請求項4

前記情報は、前記補正データの算出に用いられる関数係数であることを特徴とする請求項2または3に記載の光学機器。

請求項5

撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器であって、前記撮像装置は、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出し、前記光学機器は、前記撮像光学系と、前記フォーカス敏感度を補正するための前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを前記撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。

請求項6

前記制御手段は、前記焦点検出により検出された位相差から前記ぼけ拡がり量を算出することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項7

前記補正データは、前記撮像光学系ごとの収差に応じたデータであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項8

前記補正データは、前記焦点検出を行う周波数に応じたデータであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項9

前記補正データは、前記撮像光学系の絞り値に応じたデータであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項10

前記補正データは、前記焦点検出を行う像高に応じたデータであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項11

前記補正データは、前記撮像光学系のズーム状態およびフォーカス状態に応じたデータであることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学機器。

請求項12

撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置であり、前記撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を有する光学機器の制御方法であって、前記撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行うステップと、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出するステップとを有し、前記駆動量を算出するステップにおいて、装着された前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、前記補正データを用いて補正した前記フォーカス敏感度を用いて前記駆動量を算出することを特徴とする光学機器の制御方法。

請求項13

撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器の制御方法であって、前記撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを前記撮像装置に取得させるための情報を、前記撮像装置に送信するステップを有することを特徴とする光学機器の制御方法。

請求項14

撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器の制御方法であって、前記撮像装置は、前記焦点検出により取得されたデフォーカス量と前記撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出し、前記制御方法は、前記フォーカス敏感度を補正するための前記撮像光学系に固有のデータであって前記撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得するステップと、該補正データを前記撮像装置に送信するステップとを有することを特徴とする光学機器の制御方法。

請求項15

光学機器のコンピュータに、請求項12から14のいずれか一項に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム

技術分野

0001

本発明は、撮像面位相差検出方式によるフォーカス制御に関する。

背景技術

0002

位相差検出方式を用いたフォーカス制御(位相差AF)では、検出した撮像光学系のデフォーカス量とフォーカス感度とを用いてフォーカスレンズの駆動量(以下、フォーカス駆動量という)を決定する。フォーカス敏感度は、フォーカスレンズの単位移動量光軸方向における像位置の変位量との比率を示す。検出されたデフォーカス量をフォーカス敏感度で除することで、合焦状態を得るためのフォーカス駆動量を求めることができる。

0003

特許文献1には、デフォーカス量を検出する像高に応じてフォーカス敏感度を補正する撮像装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2017−40732号公報

発明が解決しようとする課題

0005

撮像素子を用いた位相差AFである撮像面位相差AFでは、撮像素子(撮像面)の面内方向での像ぼけ拡がり量を検出することでデフォーカス量を算出し、これをフォーカス敏感度で除してフォーカス駆動量を求める。

0006

しかしながら、撮像光学系の個体差等によりその収差が異なると、像ぼけの拡がり量が同じであっても同じフォーカス駆動量では高精度なAF結果(合焦状態)が得られない。

0007

本発明は、収差が異なる撮像光学系に対して高精度なAF結果が得られるようにした撮像装置を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一側面としての光学機器は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置である。該光学機器は、前記撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する制御手段とを有する。制御手段は、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出することを特徴とする。

0009

また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置である。該光学機器は、撮像光学系と、撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを撮像装置に取得させるための情報を撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする。

0010

また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置である。撮像装置は、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する。光学機器は、撮像光学系と、フォーカス敏感度を補正するための撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを撮像装置に送信する制御手段とを有することを特徴とする。

0011

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系が交換可能に装着される撮像装置であり、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を有する撮像装置としての光学機器に適用される。該制御方法は、撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行うステップと、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出するステップとを有する。駆動量を算出するステップにおいて、装着された撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得し、該補正データを用いて補正したフォーカス敏感度を用いて駆動量を算出することを特徴とする。

0012

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器に適用される。該制御方法は、撮像光学系のフォーカス敏感度を補正するための該撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを撮像装置に取得させるための情報を、撮像装置に送信するステップを有することを特徴とする。

0013

さらに他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成される被写体像を撮像する撮像素子を用いた位相差検出方式により焦点検出を行う撮像装置に交換可能に装着される交換レンズ装置としての光学機器に適用される。撮像装置は、焦点検出により取得されたデフォーカス量と撮像光学系のフォーカス敏感度とを用いてフォーカス素子の駆動量を算出する。制御方法は、フォーカス敏感度を補正するための撮像光学系に固有のデータであって撮像素子上でのぼけ拡がり量に応じた補正データを取得するステップと、該補正データを撮像装置に送信するステップとを有することを特徴とする。

0014

なお、光学機器のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

発明の効果

0015

本発明によれば、収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して高精度なフォーカス制御を行うことができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施例1である撮像装置の構成を示すブロック図。
実施例1の撮像装置における撮像素子の画素配列および読出し回路の構成を示す図。
実施例1における位相差検出方式による焦点検出を説明する図。
上記焦点検出を説明する別の図。
実施例1における相関演算を説明する図。
実施例1におけるAF処理を示すフローチャート
実施例1における収差がない状態でのフォーカス敏感度と撮像素子上でのぼけ拡がり量を説明する図。
実施例1における収差がある状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を説明する図。
実施例1における結像位置とぼけ拡がり量との関係を説明する図。
実施例1におけるデフォーカス状態での点像強度分布を説明する図。
実施例1における結像位置と補正データの関係を説明する図。
実施例1におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
本発明の実施例2におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
本発明の実施例3における結像位置とMTF(8本/mm)との関係を説明する図。
実施例3における結像位置とMTF(2本/mm)との関係を説明する図。
実施例3におけるフォーカス駆動量算出処理を示すフローチャート。
像ずれ量Xとぼけ拡がり量xとの関係を示す図。

0017

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

0018

図1は、本発明の実施例1である光学機器であるレンズ交換デジタルカメラ(撮像装置:以下、カメラ本体という)120および該カメラ本体120に着脱可能(交換可能)に装着された光学機器であるレンズユニット(交換レンズ装置)100の構成を示す。カメラ本体120とレンズユニット100によりカメラシステム10が構成される。

0019

レンズユニット100は、図の中央の点線で示されるマウントMを介してカメラ本体120に装着される。レンズユニット100は、被写体側(図の左側)から順に第1レンズ101、絞り102、第2レンズ103およびフォーカスレンズ(フォーカス素子)104を含む撮像光学系を有する。第1レンズ101、第2レンズ103およびフォーカスレンズ104はそれぞれ、1つ又は複数のレンズにより構成されている。また、レンズユニット100は、撮像光学系を駆動および制御するレンズ駆動制御系を有する。

0020

第1レンズ101および第2レンズ103は、撮像光学系の光軸が延びる方向である光軸方向OAに移動して変倍を行う。絞り102は、光量を調節する機能と、静止画撮像時に露出時間を制御するメカニカルシャッタとしての機能とを有する。絞り102と第2レンズ103は、変倍に際して一体となって光軸方向OAに移動する。フォーカスレンズ104は、光軸方向OAに移動して撮像光学系が合焦する被写体距離(合焦距離)を変化させる、すなわち焦点調節を行う。

0021

レンズ駆動/制御系は、ズームアクチュエータ111、絞りアクチュエータ112、フォーカスアクチュエータ113、ズーム駆動部114、絞り駆動部115、フォーカス駆動部116、レンズMPU117およびレンズメモリ118を有する。ズーム駆動部114は、ズームアクチュエータ111を駆動して第1レンズ101および第2レンズ103をそれぞれ光軸方向OAに移動させる。絞りシャッタ駆動部115は、絞りアクチュエータ112を駆動して絞り102を動作させ、絞り102の開口径シャッタ開閉動作を制御する。フォーカス駆動部116は、フォーカスアクチュエータ113を駆動してフォーカスレンズ104を光軸方向OAに移動させる。フォーカス駆動部116には、フォーカスアクチュエータ113に設けられた不図示のセンサを用いてフォーカスレンズ104の位置を検出する。

0022

レンズMPU117は、カメラ本体120に設けられたカメラMPU125とマウントMに設けられた不図示の通信接点を介してデータやコマンドの通信を行うことができる。レンズMPU117は、カメラMPU125からの要求コマンドに応じて、レンズ位置情報をカメラMPU125に送信する。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ104の光軸方向OAでの位置、駆動されていない状態の撮像光学系の射出瞳の光軸方向OAでの位置および直径、射出瞳を通過する光束を制限するレンズ枠の光軸方向OAでの位置および直径等の情報を含む。また、レンズMPU117は、カメラMPU125からの制御コマンドに応じて、ズーム駆動部114、絞り駆動部115、フォーカス駆動部116を制御する。これにより、ズーム制御、絞り/シャッタ制御および焦点調節(AF)制御が行われる。

0023

レンズメモリ(記憶手段)118は、AF制御に必要な光学情報を予め記憶している。カメラMPU125は、内蔵する不揮発性メモリやレンズメモリ118に記憶されたプログラムを実行することで、レンズユニット100の動作を制御する。

0024

カメラ本体120は、光学ローパスフィルタ121および撮像素子122により構成されるカメラ光学系と、カメラ駆動/制御系とを有する。

0025

光学ローパスフィルタ121は、撮像画像色やモアレを軽減する。撮像素子122は、CMOSイメージセンサとその周辺部により構成され、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換(撮像)する。撮像素子122は、横方向に複数のm画素縦方向に複数のn画素を有する。また、撮像素子122は、後述する瞳分割機能を有しており、撮像素子122の出力から生成された後述する位相差像信号を用いて位相差検出方式でのAF(撮像面位相差AF:以下、単に位相差AFともいう)を行うことが可能である。

0026

カメラ駆動/制御系は、撮像素子駆動部123、画像処理部124、カメラMPU125、表示器126、操作スイッチ群127、位相差焦点検出部129およびTVAF焦点検出部130を有する。撮像素子駆動部123は、撮像素子122の駆動を制御する。画像処理部124は、撮像素子122の出力であるアナログ撮像信号デジタル撮像信号に変換し、該デジタル撮像信号に対してγ変換、ホワイトバランス処理および色補間処理を行って映像信号(画像データ)を生成してカメラMPU125に出力する。カメラMPU125は、画像データを表示器126に表示させたりメモリ128に撮像画像データとして記録させたりする。また、画像処理部124は、必要に応じて、画像データに対して圧縮符号化処理を行う。さらに画像処理部124は、デジタル撮像信号から対の位相差像信号やTVAF焦点検出部130で用いられるTVAF用画像データ(RAW画像データ)を生成する。

0027

カメラ制御手段としてのカメラMPU125は、カメラシステム全体に必要な演算や制御を行う。カメラMPU125は、レンズ制御手段としてのレンズMPU117に対して、前述したレンズ位置情報やレンズユニット100の固有の光学情報の要求コマンドや、ズーム、絞りおよび焦点調節の制御コマンドを送信する。カメラMPU125は、上記演算や制御を行うためのプログラムを格納したROM125a、変数を記憶するRAM125b、各種パラメータを記憶するEEPROM125cが内蔵されている。

0028

表示器126は、LCD等により構成され、上述した画像データや撮像モードその他の撮像に関する情報を表示する。画像データは、撮像前のプレビュー画像データ、AF時の合焦確認用画像データおよび撮像記録後の撮像確認用画像等を含む。操作スイッチ群127は、電源スイッチ、レリーズ撮像トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮像モード選択スイッチ等を含む。メモリ128は、カメラ本体120に対して着脱可能なフラッシュメモリであり、撮像画像データを記録する。

0029

位相差焦点検出部129は、画像処理部124から得られる位相差像信号を用いて位相差AFでの焦点検出処理を行う。被写体からの光束は、撮像光学系の射出瞳のうち撮像素子122は瞳分割機能により分割された対の瞳領域を通過して撮像素子122上に対の位相差像光学像)を形成する。撮像素子122からは、これら対の位相差像を光電変換して得られた信号を画像処理部124に出力する。画像処理部124は、この信号から対の位相差像信号を生成して、カメラMPU125を介して位相差焦点検出部129に出力する。位相差焦点検出部129は、対の位相差像信号に対して相関演算を行ってこれら対の位相差像信号間のずれ量(位相差:以下、像ずれ量という)を求め、該像ずれ量をカメラMPU125に出力する。カメラMPU125は、像ずれ量から撮像光学系のデフォーカス量を算出する。

0030

位相差焦点検出部129およびカメラMPU125が行う位相差AFについては後に詳細に説明する。また、位相差焦点検出部129およびカメラMPU125により焦点検出装置が構成される。

0031

TVAF焦点検出部130は、画像処理部124から入力されたTVAF用画像データから該画像データのコントラスト状態を示す焦点評価値コントラスト評価値)を生成する。カメラMPU125は、フォーカスレンズ104を移動させて焦点評価値がピークとなる位置を探索し、その位置をTVAF合焦位置として検出する。TVAFは、コントラスト検出方式のAF(コントラストAF)とも称される。

0032

このように、本実施例のカメラ本体120は、位相差AFとTVAF(コントラストAF)の両方を行うことが可能であり、これらを選択的に使用したり組み合わせて使用したりすることができる。

0033

次に、位相差焦点検出部129の動作について説明する。図2(A)は、撮像素子122の画素配列を示し、レンズユニット100側から見たCMOSイメージセンサの縦(Y方向)6画素行と横(X方向)8画素列の範囲を示している。撮像素子122には、ベイヤー配列カラーフィルタが設けられ、奇数行の画素には、左から順に緑(G)と赤(R)のカラーフィルタが交互に配置され、偶数行の画素には、左から順に青(B)と緑(G)のカラーフィルタが交互に配置されている。画素211において、符号211iを付した円はオンチップマイクロレンズ(以下、単にマイクロレンズという)を示し、マイクロレンズ211iの内側に配置された符号211a,211bを付した2つの矩形はそれぞれ光電変換部を示す。

0034

撮像素子122は、すべての画素において光電変換部がX方向に2つに分割されており、個々の光電変換部からの光電変換信号と、同じ画素の2つの光電変換部からの2つの光電変換信号を加算(合成)した信号(以下、加算光変換信号という)とを読み出すことが可能である。加算光電変換信号から一方の光電変換部からの光電変換信号を減じることで、他方の光電変換部からの光電変換信号に相当する信号を得ることができる。個々の光電変換部からの光電変換信号は、位相差像信号を生成するために用いられたり、3D画像を構成する視差画像の生成に用いられたりする。加算光電変換信号は、通常の表示用画像データや撮像画像データ、さらにはTVAF用画像データの生成に用いられる。

0035

位相差AFに用いられる対の位相差像信号について説明する。撮像素子122は、図2(A)に示したマイクロレンズ211iと、分割された光電変換部211a,211bとによって撮像光学系の射出瞳を分割する。同一の画素行に配置された所定領域内の複数の画素211の光電変換部211aからの光電変換信号をつなぎ合わせた信号が、対の位相差像信号のうち一方であるA像信号である。また、上記複数の画素211の光電変換部211bからの光電変換信号をつなぎ合わせた信号が、対の位相差像信号のうち他方であるB像信号である。各画素から光電変換部211aからの光電変換信号と加算光電変換信号とが読み出される場合、光電変換部211bからの光電変換信号に相当する信号は、加算光電変換信号から光電変換部211aからの光電変換信号を減じることで取得される。A像およびB像信号は、赤、青および緑のカラーフィルタが設けられた画素からの光電変換信号を加算して生成した疑似的な輝度(Y)信号である。ただし、赤、青、緑の色ごとにA像およびB像信号を生成してもよい。

0036

このように生成されたA像およびB像信号の相対的な像ずれ量を相関演算により算出することで、所定領域でのデフォーカス量を取得することができる。

0037

図2(B)は、撮像素子122の読み出し部の回路構成を示す。水平走査部151と垂直走査部153につながる各画素(光電変換部211a,211b)の境界部には、水平走査ライン152a,152bと垂直走査ライン154a,154bとが設けられている。各光電変換部からの信号は、これら走査ラインを介して読み出される。

0038

本実施例のカメラ本体120は、撮像素子122からの信号の読み出しモードとして、第1読み出しモードと第2読み出しモードを有する。第1読み出しモードは、全画素読み出しモードであり、高精細静止画を撮像するためのモードである。第1読み出しモードでは撮像素子122の全画素から信号が読み出される。また、第2読み出しモードは、間引き読み出しモードであり、動画記録またはプレビュー画像の表示のみを行うためのモードである。第2読み出しモードに必要な画素数全画素数よりも少ないため、X方向とY方向に所定比率間引かれた画素からの光電変換信号のみが読み出される。

0039

また、撮像素子122から高速で読み出す必要がある場合にも、第2読み出しモードが用いられる。信号を読み出す画素をX方向に間引く際には、信号を加算してS/N比を改善させ、Y方向に間引く際には間引かれる画素行からの信号を無視する。位相差AFおよびTVAFは、第2読み出しモードで読み出された光電変換信号を用いて行われる。

0040

次に、図3および図4を用いて、位相差検出方式による焦点検出について説明する。図3(a),(b)は、撮像素子122におけるピントと位相差との関係を示している。図3(a)は、ピント(焦点位置)が合っている合焦状態でのレンズユニット(撮像光学系)100、被写体300、光軸301および撮像素子122の位置関係を光束とともに示している。図3(b)は、ピントが合っていない非合焦状態での上記位置関係を光束とともに示している。

0041

図3(a),(b)では、図2(a)に示した撮像素子122を光軸301を含む面で切断したときの画素配列を示している。撮像素子122の各画素には、1つのマイクロレンズ211iが設けられている。前述したように、フォトダイオード211a,211bは同一のマイクロレンズ211iを通過した光束を受光する。マイクロレンズ211iとフォトダイオード211a,211bによる瞳分割作用により、フォトダイオード211a,211b上には互いに位相差を有する2つの光学像(以下、2像という)が形成される。以下の説明では、フォトダイオード211aを第1光電変換部ともいい、フォトダイオード211bを第2光電変換部ともいう。また、図3(a),(b)において、第1光電変換部をAで示し、第2光電変換部をBで示す。

0042

撮像素子122の撮像面には、1つのマイクロレンズ211iと第1および第2光電変換部を有する画素が2次元状に配列されている。なお、1つのマイクロレンズ211iに対して4つ以上のフォトダイオード(垂直および水平方向のそれぞれに2つずつ)を配置してもよい。すなわち、1つのマイクロレンズ211iに対して複数の光電変換部が設けられた構成であればよい。

0043

また、図3(a),(b)では、第1レンズ101、第2レンズ103およびフォーカスレンズ104を含むレンズユニット100を1つのレンズとして示している。被写体300から発せられた光束は、レンズユニット100の射出瞳を通過して、撮像素子122(撮像面)上に到達する。この際、撮像素子122上の各画素に設けられた第1および第2光電変換部はそれぞれ、マイクロレンズ211iを介して射出瞳のうち互いに異なる2つの瞳領域からの光束を受光する。すなわち、第1および第2光電変換部は、レンズユニット100の射出瞳を2つに分割する。

0044

被写体300上の特定点からの光束は、第1光電変換部に対応する瞳領域(破線で示す)を通過して第1光電変換部に入射する光束ΦLaと、第2光電変換部に対応する瞳領域(実線で示す)を通過して第2光電変換部に入射する光束ΦLbとに分割される。これら2つの光束は、被写体300上の同一点からの光束であるため、合焦状態では図3(a)に示すように1つマイクロレンズ211iを通過して撮像素子122上の1点に到達する。したがって、複数の画素においてマイクロレンズ211iを通過した2つの光束を受光した第1および第2光電変換部から得られる光電変換信号をそれぞれつなぎあわせて生成されたA像信号およびB像信号は互いに一致する。

0045

一方、図3(b)に示すように、光軸方向にYだけピントがずれている非合焦状態では、光束ΦLa,ΦLbの撮像素子122上の到達位置は、光軸301に直交する方向に光束ΦLa,ΦLbのマイクロレンズ211iへの入射角の変化分だけ互いにずれる。したがって、複数の画素においてマイクロレンズ211iを通過した2つの光束を受光した第1および第2光電変換部から得られる光電変換信号をそれぞれつなぎあわせて生成されたA像信号およびB像信号は、互いに位相差を有する。

0046

前述したように、本実施例の撮像素子122は、第1光電変換部から光電変換信号を読み出す独立読み出しと、第1および第2光電変換部からの光電変換信号を加算した撮像信号を読み出す加算読み出しとを行うことができる。

0047

なお、本実施例の撮像素子122は、各画素に配置された1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部が設けられ、瞳分割により複数の光束がそれぞれの光電変換部に入射する構成を有する。しかし、マイクロレンズに対して1つの光電変換部を設け、遮光層によって水平方向の一部または垂直方向の一部を遮光することで瞳分割を行う構成を有していてもよい。また、それぞれ1つの光電変換部のみを有する複数の撮像画素の配列の中に一対の焦点検出画素離散的に配置し、該一対の焦点検出画素からA像信号およびB像信号を取得してもよい。

0048

位相差焦点検出部129は、入力されたA像信号とB像信号を用いて焦点検出を行う。図4(a)は、図3(a)に示した合焦状態におけるA像信号とB像信号の強度分布を示す。図4(a)において、横軸は画素位置を、縦軸信号強度をそれぞれ示す。合焦状態ではA像信号とB像信号は互いに一致している。

0049

図4(b)は、図3(b)に示した非合焦状態におけるA像信号とB像信号の強度分布を示す。非合焦状態では、A像信号とB像信号は前述した理由により位相差を有し、強度のピーク位置同士が像ずれ量(位相差)Xだけずれている。位相差焦点検出部129は、フレームごとにA像信号とB像信号に対して相関演算を行って像ずれ量Xを算出し、算出したずれ量Xからピントずれ量、すなわち図3(b)にYで示したデフォーカス量を算出する。位相差焦点検出部129は、算出したデフォーカス量YをカメラMPU125に出力する。

0050

カメラMPU125は、デフォーカス量Yからフォーカスレンズ104の駆動量(以下、フォーカス駆動量という)を算出し、該フォーカス駆動量をレンズMPU117に送信する。レンズMPU117は、受信したフォーカス駆動量に応じてフォーカス駆動回路116にフォーカスアクチュエータ113を駆動させる。これにより、フォーカスレンズ104は、合焦状態が得られる合焦位置に移動する。

0051

次に、図5を用いて、相関演算について説明する。図5(a)は、画素の水平方向での位置(水平画素位置)に対するA像およびB像信号のレベル(強度)を示す。図5(a)は、A像信号の位置がB像信号に対してシフト量−S〜+Sの範囲でシフトする例を示している。ここでは、A像信号がB像信号に対して左側にシフトしている状態をマイナスのシフト量で表し、右側にシフトしている状態をプラスのシフト量で表している。

0052

相関演算では、画素位置ごとにA像信号とB像信号との差の絶対値を算出し、画素位置ごとの絶対値を加算した値を1画素行分の相関値(信号一致度)として算出する。なお、各画素行で算出された相関値を、各シフト量で複数行にわたって加算してもよい。

0053

図5(b)は、図5(a)に示した例において、各シフト量に対して算出される相関値(相関データ)を示すグラフである。図5(b)において、横軸はシフト量、縦軸は相関データを示す。図5(a)の例では、A像信号とB像信号はシフト量=Xで互いに重なる(一致する)。この場合、図5(b)に示すように、シフト量=Xにおいて相関値が最小となる。

0054

なお、上述したA像信号とB像信号の相関値の算出方法は例にすぎず、他の算出方法を用いてもよい。

0055

図6のフローチャートを用いて、本実施例におけるフォーカス制御(AF)処理について説明する。それぞれコンピュータであるカメラMPU125および位相差焦点検出部129は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。

0056

ステップS601において、カメラMPU125は、撮像素子122の撮像面(有効画素領域)から焦点検出領域を設定する。

0057

次にステップS602では、位相差焦点検出部129は、焦点検出領域に含まれる複数の焦点検出画素から焦点検出信号としてのA像信号およびB像信号を取得する。

0058

次にステップS603では、位相差焦点検出部129は、A像信号とB像信号のそれぞれに対して光学補正処理としてのシェーディング補正処理を行う。A像信号とB像信号間の相関に基づいて焦点検出を行う位相差検出方式では、A像信号とB像信号のシェーディングがこれらの相関に影響し、焦点検出精度が低下するおそれがあるため、これを防止するためにシェーディング補正処理を行う。

0059

続いてステップS604では、位相差焦点検出部129は、A像信号とB像信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行う。一般に、位相差検出方式では大デフォーカス状態での焦点検出を行うため、フィルタ処理の通過帯域低周波帯域を含むように構成される。ただし、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点検出を行うために、デフォーカス状態に応じてフィルタ処理の通過帯域を高周波帯域側に調整してもよい。

0060

次にステップS605では、位相差焦点検出部129は、フィルタ処理後のA像信号とB像信号に対して前述した相関演算を行って相関値を算出する。

0061

次にステップS606では、位相差焦点検出部129は、ステップS605にて算出した相関値からデフォーカス量を算出する。具体的には、位相差AF部129は、相関値が最小値となるシフト量から像ずれ量Xを算出し、該像ずれ量Xに対して焦点検出領域の像高、絞り102のF値およびレンズユニット100の射出瞳距離に応じたフォーカス敏感度を乗じてデフォーカス量を算出する。

0062

次にステップS607では、カメラMPU125は、位相差焦点検出部129により算出されたデフォーカス量からフォーカス駆動量を算出する。なお、フォーカス駆動量の算出処理については後述する。

0063

続いてステップS608では、カメラMPU125、算出したフォーカス駆動量をレンズMPU117に送信して、フォーカスレンズ104を合焦位置に駆動させる。これにより、フォーカス制御処理が終了する。

0064

次に、図7および図8を用いて、デフォーカス量からフォーカス駆動量を算出する際に用いられるフォーカス敏感度とぼけ拡がり量について説明する。図7は、撮像光学系に収差がない状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を示している。図8は、撮像光学系に収差がある状態でのフォーカス敏感度とぼけ拡がり量を示している。各図において、上側にフォーカスレンズ104の駆動前における光線群を示し、下側にフォーカスレンズ104の駆動後における光線群を示す。lはフォーカス駆動量を示し、zは結像位置を示す。xはぼけ拡がり量を示している。横軸は光軸方向OAを示し、縦軸は撮像素子122の撮像面の面内方向を示しており、原点はフォーカスレンズ104の駆動前の結像位置である。

0065

まず、フォーカス敏感度についで説明する。一般に、デフォーカス量からフォーカス駆動量を算出するために用いられるフォーカス敏感度Sは、フォーカス駆動量lと結像位置zの変化量Δzとの比であり、式(1)で表される。

0066

S=Δz/l (1)
このフォーカス敏感度Sは、ステップS606で算出されたデフォーカス量defからステップS608でフォーカス駆動量lを算出する際に用いられる。フォーカス駆動量lは式(2)で表される。

0067

l=def/S (2)
一方、撮像面位相差AFでは、点像強度分布のぼけ拡がり量xを検出することでデフォーカス量を算出する。点像強度分布のぼけ拡がり量xは、撮像面の面内方向(以下、撮像面内方向という)でのぼけ像の拡がり量であり、光軸方向OAでの結像位置とは異なるため、フォーカス敏感度Sを光軸方向OAから撮像面内方向に補正する必要がある。

0068

図7に示した収差がない状態では、光線群の幅が線形に変化していることから結像位置zとぼけ拡がり量xとの関係も線形となる。このため、ある一定の補正データをフォーカス敏感度Sに乗ずれば、フォーカス敏感度Sを光軸方向OAから撮像面内方向に補正することができる。これに対して、図8に示した収差がある状態では、光線群の幅が非線形に変化しているため、結像位置zとぼけ拡がり量xとの関係も非線形となる。このため、フォーカス敏感度Sを光軸方向OAから撮像面内方向に補正するための補正データは、ぼけ拡がり量xの関数となる。補正データは、互いに収差が異なる複数の撮像光学系(レンズユニット)のそれぞれに固有のデータである。

0069

図9図12を用いて、補正データについて説明する。図9は、結像位置z(横軸)とぼけ拡がり量x(縦軸)との関係を示している。原点はフォーカスレンズ104の駆動前の結像位置とぼけ拡がり量であり、このときの結像位置は撮像素子(撮像面)112と同位置である。また、横軸は、光軸方向OAに延びている。

0070

実線900は、収差がない状態での結像位置zに応じたぼけ拡がり量xを示し、長破線901、短破線902および点線903はそれぞれ、個体差によって互いに異なる収差を有するレンズユニットのそれぞれについての結像位置zに応じたぼけ拡がり量xを示している。

0071

図9に示した結像位置zとぼけ拡がり量xとの関係を見ると、結像位置zが原点から遠ざかるにつれてぼけ拡がり量xが増加する。これは、フォーカスレンズ104を移動していき結像位置zが撮像素子122(原点)から遠ざかるにつれて光線群の幅が広がっていくためである。また、収差がない状態の結像位置zとぼけ拡がり量xとの関係を示す実線900は、図7でも説明したように線形の関係を示す。一方、収差がある状態の結像位置zとぼけ拡がり量xとの関係を示す破線901,902および点線903は、図8でも説明したように非線形な関係を示し、それぞれの収差が異なることから、その傾きおよび非線形度合いは互いに異なる。

0072

図10は、デフォーカス状態での撮像信号(A像信号とB像信号の加算信号)の点像強度分布を示している。横軸は画素位置を示し、縦軸は信号強度を示している。実線1000、長破線1001、短破線1002および点線1003はそれぞれ、図9に示した結像位置911において実線900、長破線901、短破線902および点線903で示すぼけ拡がり量xを与える線像強度分布(強度分布の射影)を、比較のためにそれらのピーク値規格化して示している。また、一点鎖線1011は、各線像強度の半値を示している。

0073

図9中の結像位置911におけるぼけ拡がり量xは、短破線902上のx>実線900のx>長破線901のx>点線903のxであり、図10の一点鎖線1011で示す各線像強度の半値における幅(半値幅)も、短破線1002の半値幅>実線1000の半値幅>長破線1001の半値幅>点線1003の半値幅である。このことから、ぼけ拡がり量xは、線像強度分布の半値幅に対応していると言うことができる。このため、結像位置zと線像強度分布の半値幅との関係から、ぼけ拡がり量xに応じた補正データを算出することができる。

0074

図11は、結像位置と補正データとの関係を示している。横軸はぼけ拡がり量xを示し、縦軸は補正データPを示している。実線1100、長破線1101、短破線1102および点線1103はそれぞれ、図9に実線900、長破線901、短破線902および点線903で示したぼけ拡がり量xに対する補正データPを示している。補正データPは、図10を用いて説明した線像強度分布の半値幅をぼけ拡がり量xとして用いて式(3)により算出される。
P=x/z (3)
本実施例では、補正データPをぼけ拡がり量xの関数として表す。この際、ぼけ拡がり量xごとの補正データPを多項式近似して得られた関数の係数補正データ取得用の情報であり、以下、補正データ算出係数という)をカメラMPU125内の内部メモリ(EEPROM125c)または不図示の外部メモリに保持する。カメラMPU125は、補正データ算出係数を用いた関数にぼけ拡がり量xを代入することで補正データPを算出する。なお、ぼけ拡がり量xごとに補正データPをEEPROM125cまたは外部メモリに保持しておき、検出したぼけ拡がり量に最も近いぼけ拡がり量xに対応する補正データPを用いてもよい。また、検出したぼけ拡がり量に近い複数のぼけ拡がり量xのそれぞれに対応する複数の補正データPを用いた補間演算によって使用する補正データPを算出してもよい。

0075

図12のフローチャートは、図6のステップS607でカメラMPU125およびレンズMPU117が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。それぞれコンピュータであるカメラMPU125およびレンズMPU117は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。また、図12のフローチャートにおいて、CはカメラMPU125が行う処理を示し、LはレンズMPU117が行う処理を示す。このことは後述する他の実施例で説明するフローチャートでも同じである。

0076

ステップS1201において、カメラMPU125は、図6のステップS601で設定した焦点検出領域の像高の情報とF値の情報をレンズMPU117に送信する。

0077

次にステップS1202では、レンズMPU117は、撮像光学系の現在のズームステートズーム状態)およびフォーカスステート(フォーカス状態)を取得する。

0078

そして、ステップS1203では、レンズMPU117は、レンズメモリ118から、ステップS1201で受信した焦点検出領域の像高とステップS1202で取得したズームステートおよびフォーカスステートに対応するフォーカス敏感度Sを取得する。なお、レンズメモリ118に像高を変数とするフォーカス敏感度Sの関数を記憶させておき、該関数にステップS1201で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Sを算出(取得)してもよい。

0079

次にステップS1204では、レンズMPU117は、ステップS1201で取得した像高およびF値とステップS1202で取得したズームステートおよびフォーカスステートに対応する補正データ算出係数をレンズメモリ118から取得する。補正データ算出係数は、式(3)を用いて算出した補正データP(図11)をぼけ拡がり量xの関数としての2次の多項式により近似したときの該関数の係数である。

0080

本実施例では2次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、1次式または3次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。

0081

また本実施例では、レンズユニットの個体ごとに図11に示した補正データ(1101〜1103)から算出した補正データ算出係数を用いる。しかし、個体差を考慮せず、レンズユニットの種類ごとに設計値としての補正データを用いてもよい。この場合の補正データも、撮像光学系(の種類)に固有のデータである。

0082

続いてステップS1205では、レンズMPU117は、ステップS1203で取得したフォーカス敏感度SおよびステップS1204で取得した補正データ算出係数をカメラMPU125に送信する。

0083

次にステップS1206では、カメラMPU125は、図6のステップ606で算出した像ずれ量Xとデフォーカス量defを取得する。

0084

次にステップS1207では、カメラMPU125は、ステップS1205で取得した補正データ算出係数とステップS1206で取得した像ずれ量Xとを用いて補正データPを算出(取得)する。

0085

図17は、像ずれ量Xとぼけ拡がり量xとの関係を示している。横軸は像ずれ量Xを示し、縦軸はぼけ拡がり量xを示している。図17の関係をあらかじめ算出し、図17から像ずれ量Xを変数としたぼけ拡がり量換算係数を計算し、PEEPROM125cまたは外部メモリに記憶する。

0086

補正データPは、ステップS606で取得した像ずれ量Xとぼけ拡がり量換算係数を用いて算出したぼけ拡がり量xを以下の式(4)で示す関数に代入することで算出される。

0087

式(4)のa,bおよびcはそれぞれ、補正データ算出係数のうち2次、1次および0次の係数である。
P=a・x2+b・x+c (4)
本実施例では、ぼけ拡がり量xのみを変数とした補正データ算出係数を保持して、補正データを式(4)を用いて算出する。しかし、ぼけ拡がり量xと像高の両方を変数とした補正データ算出係数を保持し、補正データをこれら2つを変数とする関数を用いて算出してもよい。

0088

また、本実施例では、像ずれ量Xからぼけ拡がり量xを換算して補正データPを算出したが、ぼけ拡がり量換算係数をあらかじめ考慮した補正データ算出係数を保持し、像ずれ量Xをぼけ拡がり量xとして、補正データを式(4)を用いて算出してもよい。

0089

続いてステップS1208では、カメラMPU125は、ステップS1207で取得した補正データを用いて、ステップS1203で取得したフォーカス敏感度Sを補正する。補正後のフォーカス敏感度をS’は、以下の式(5)により得られる。
S’=S・P (5)
次にステップS1209では、カメラMPU125は、ステップS1206で取得したデフォーカス量defとステップS1208で補正したフォーカス敏感度S’とを用いて、以下の式(6)によりフォーカス駆動量lを算出する。
l=def/S’ (6)
そして、カメラMPU125およびレンズMPU117は本処理を終了する。

0090

本実施例では、フォーカス敏感度Sと補正データ算出係数をレンズMPU117からカメラMPU125に送信し、カメラMPU125がこれらを用いて補正データを算出した。しかし、ステップS1206でカメラMPU125が像ずれ量(位相差)XをレンズMPU117に送信し、ステップS1207でレンズMPU117が補正データを算出してもよい。この場合、レンズMPU117は、算出した補正データをカメラMPU125に送信する。

0091

本実施例によれば、ぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差AFを行うことができる。

0092

次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例は、フォーカ駆動量算出処理が実施例1と異なる。本実施例のカメラシステム10の構成およびフォーカ駆動量算出処理以外の処理は実施例1と同じである。

0093

図13のフローチャートは、本実施例において実施例1で説明した図6のステップS607でカメラMPU125およびレンズMPU117が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。

0094

まずステップS1301において、レンズMPU117は、現在の撮像光学系のズームステートおよびフォーカスステートをカメラMPU125に送信する。

0095

次にステップS1302では、カメラMPU125は、焦点検出領域の像高および絞り102のF値の情報を取得する。

0096

次にステップS1303では、カメラMPU125は、EPROM125cから、ステップS1301で取得したズームステートおよびフォーカスステートとステップS1302で取得した像高とに対応するフォーカス敏感度Sを取得する。なお、EPROM125cに像高を変数とするフォーカス敏感度Sの関数を記憶させておき、該関数にステップS1302で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Sを算出(取得)してもよい。

0097

続いてステップS1304では、カメラMPU125は、EPROM125cから、ステップS1301で取得したズームステートおよびフォーカスステートとステップS1302で取得した像高およびF値に対応する補正データ算出係数を取得する。補正データ算出係数は、式(3)を用いて算出した補正データP(図11)をぼけ拡がり量xの関数としての2次の多項式により近似したときの該関数の係数である。

0098

本実施例では2次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、1次式または3次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。

0099

次にステップS1305では、カメラMPU125は、図6のステップ606で算出した像ずれ量Xとデフォーカス量defを取得する。

0100

次にステップS1306では、カメラMPU125は、ステップS1304で取得した補正データ算出係数とステップS1305で取得した像ずれ量Xから算出したぼけ拡がり量xとを式(4)に代入することで補正データPを算出(取得)する。

0101

続いてステップS1307では、カメラMPU125は、ステップS1306で取得した補正データPを用いて、ステップS1303で取得したフォーカス敏感度Sを式(5)により補正する。

0102

次にステップS1308では、カメラMPU125は、ステップS1305で取得したデフォーカス量defとステップS1307で補正したフォーカス敏感度S’を用いて、式(6)によりフォーカス駆動量lを算出する。そして、カメラMPU125およびレンズMPU117は本処理を終了する。

0103

本実施例でも、実施例1と同様に、ぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差AFを行うことができる。

0104

次に、本発明の実施例3について説明する。本実施例は、補正データの算出処理およびフォーカス駆動量算処理が実施例1と異なる。本実施例のカメラシステム10の構成およびフォーカ駆動量算出処理以外の処理は実施例1と同じである。

0105

図14および図15を用いて、本実施例における補正データについて説明する。図14および図15はそれぞれ、結像位置とMTF(8本/mm)との関係および結像位置とMTF(2本/mm)との関係を示している。これらの図において、横軸は結像位置zを示し、縦軸はMTFを示している。MTFは、点像強度分布をフーリエ変換した光学伝達関数の絶対値である。

0106

図14において、実線1400、長破線1401、短破線1402および点線1403はそれぞれ、図10に実線1000、長破線1001、短破線1002および点線1003で示した点像強度分布から算出した周波数8本/mmのMTFを示す。図15において、実線1500、長破線1501、短破線1502および点線1503はそれぞれ、図10に実線1000、長破線1001、短破線1002および点線1003で示した点像強度分布から算出した周波数2本/mmのMTFを示す。

0107

各周波数のMTFは、各周波数でのぼけ拡がり量xに相当する。図14に示す8本/mmのMTF1400〜1403においては、結像位置911での差が大きい。一方、図14に示す2本/mmのMTF1500〜1503においては、結像位置911での差が小さい。このように、ぼけ拡がり量xに相当するMTFは周波数ごとに異なっており、焦点検出の周波数帯域に合わせた周波数の補正データによってフォーカス敏感度を補正する必要がある。このため、本実施例では、実施例1の線像強度分布の半値幅に代えて、結像位置とMTFとの関係から算出した補正データをレンズメモリ118に記憶する。これにより、補正データを、焦点検出の周波数帯域に合わせて補正することができる。

0108

図16のフローチャートは、本実施例において実施例1で説明した図6のステップS607でカメラMPU125およびレンズMPU117が行うフォーカス駆動量算出処理を示している。

0109

まずステップS1601において、カメラMPU125は、図6のステップS601で設定した焦点検出領域の像高、F値、さらに焦点検出の周波数の情報をレンズMPU117に送信する。焦点検出の周波数は、焦点検出に用いる信号の周波数帯域であり、図6のステップS604のフィルタ処理で用いるフィルタ等によって決定される。

0110

次にステップS1602では、レンズMPU117は、現在の撮像光学系のズームステートおよびフォーカスステートを取得する。

0111

次にステップS1603では、レンズMPU117は、レンズメモリ118から、ステップS1601で取得した像高とステップS1602で取得したズームステートおよびフォーカスステートを用いてフォーカス敏感度Sを取得する。なお、レンズメモリ118に像高を変数とするフォーカス敏感度Sの関数を記憶させておき、該関数にステップS1601で取得した像高を代入することでフォーカス敏感度Sを算出(取得)してもよい。

0112

続いてステップS1604では、レンズMPU117は、レンズメモリ118から、ステップS1601で取得した像高、F値および周波数と、ステップS1602で取得したズームステートおよびフォーカスステートとに対応した補正データ算出係数を取得する。補正データ算出係数は、式(3)を用いて算出した補正データP(図11)をぼけ拡がり量xの関数としての2次の多項式により近似したときの該関数の係数である。

0113

本実施例では2次式で近似を行うことで得られた補正データ算出係数を用いるが、1次式または3次以上の式で近似を行うことで得られた係数を補正データ算出係数として用いてもよい。

0114

また、周波数については、焦点検出の周波数帯域がまたがる帯域に対応する補正データ算出係数を取得し、周波数応答性に応じて重みを付けて計算して補正データ算出係数を取得してもよい。

0115

また本実施例では、レンズユニット100の個体ごとに図11に示した補正データ(1101〜1103)から算出した補正データ算出係数を用いる。しかし、個体差を考慮せず、レンズユニットの種類ごとに設計値としての補正データを用いてもよい。

0116

次にステップS1605において、レンズMPU117は、ステップS1603で取得したフォーカス敏感度およびステップS1604で取得した補正データ算出係数をカメラMPU125に送信する。

0117

次にステップS1606では、カメラMPU125は、図6のステップ606で算出した像ずれ量Xおよびデフォーカス量defを取得する。

0118

続いてステップS1607では、カメラMPU125は、ステップS1604で取得した補正データ算出係数とステップS1606で取得した像ずれ量Xから算出したぼけ拡がり量xとを式(4)に代入することで補正データPを算出(取得)する。

0119

本実施例では、ぼけ拡がり量xのみを変数とした補正データ算出係数を保持して、補正データを式(4)を用いて算出する。しかし、ぼけ拡がり量x、像高および周波数の3つを変数とした補正データ算出係数を保持し、補正データをこれら3つを変数とする関数を用いて算出してもよい。

0120

続いてステップS1608では、カメラMPU125は、ステップS1607で算出した補正データPを用いて、ステップS1603で取得したフォーカス敏感度Sを式(5)により補正する。

0121

次にステップS1609において、カメラMPU125は、ステップS1606で取得したデフォーカス量defとステップS1608で補正したフォーカス敏感度S’を用いて、式(6)によりフォーカス駆動量lを算出する。そして、カメラMPU125およびレンズMPU117は本処理を終了する。

0122

本実施例では、フォーカス敏感度Sと補正データ算出係数をレンズMPU117からカメラMPU125に送信し、カメラMPU125がこれらを用いて補正データを算出した。しかし、ステップS1606でカメラMPU125が像ずれ量XをレンズMPU117に送信し、ステップS1607でレンズMPU117が補正データを算出してもよい。この場合、レンズMPU117は、算出した補正データをカメラMPU125に送信する。

0123

また、本実施例では、フォーカス敏感度と補正データをレンズメモリ118に記憶する場合について説明したが、これらをEPROM125cに記憶してもよい。

0124

本実施例では、焦点検出の周波数帯域におけるぼけ拡がり量に応じた補正データを用いてフォーカス敏感度を補正する。これにより、どの焦点検出の周波数帯域においても互いに収差が異なる複数の撮像光学系のそれぞれに対して適切なフォーカス敏感度を用いてフォーカス駆動量を算出することができ、高精度な撮像面位相差AFを行うことができる。

0125

なお、上記各実施例ではフォーカス制御においてフォーカスレンズ104を移動させる場合について説明したが、撮像素子122をフォーカス素子として移動させてもよい。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。

実施例

0126

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

0127

100レンズユニット
117レンズMPU
120カメラ本体
122撮像素子
125 カメラMPU
129位相差焦点検出部

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