焦点検出装置
【課題】１方向について検出した位相差情報に基づいて適切に焦点検出を行うこと。
【解決手段】焦点検出装置は、撮影光学系１の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段４と、検出されたデフォーカス情報を、撮影光学系１の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段４とを備える。
【解決手段】焦点検出装置は、撮影光学系１の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段４と、検出されたデフォーカス情報を、撮影光学系１の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系の異なる領域を通過した一対の焦点検出用光束によって得られる一対の像の位相差（いわゆる像ずれ）に基づいて、該撮影光学系による焦点調節状態を検出する焦点検出装置が知られている。このような位相差検出方式の焦点検出装置において、撮影光学系が有する像面湾曲に起因して、位相差検出方向によって検出結果が異なることが知られている（特許文献１参照）。具体的には、撮影光学系の光軸から放射状に伸びる直線方向（タンジェンシャル方向）に検出される位相差と、該光軸を中心とする同心円上でタンジェンシャル方向と直交する方向（ラジアル方向）に検出される位相差とが異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、直交する２方向についての位相差情報に加えて該２方向についてのコントラスト情報をそれぞれ検出し、２方向についての位相差情報に対して該２方向のコントラスト比を用いて重み付けを行うことにより、ピント合わせが行われる。この場合、焦点検出用の領域において２方向の位相差情報およびコントラスト情報の取得が必要になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による焦点検出装置は、撮影光学系の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段と、検出されたデフォーカス情報を、撮影光学系の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による焦点検出装置によれば、１方向について検出した位相差情報に基づいて適切に焦点検出を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による焦点検出装置を搭載する電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。
【図２】撮像素子に形成されているフォーカス検出用の画素列の位置を説明する図である。
【図３】焦点検出用画素および該領域の周囲の撮像用画素を拡大した図である。
【図４】焦点検出用画素のみを拡大した図である。
【図５】撮像用画素のみを拡大した図である。
【図６】像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔを例示する図である。
【図７】相対角度θの値と焦点検出用画素の並ぶ方向との関係を例示する図である。
【図８】補正値Ｈ(ｒ，θ)を例示する図である。
【図９】焦点検出処理の流れについて説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による焦点検出装置を搭載する電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。電子カメラは、ＣＰＵ４によって制御される。
【０００９】
撮影レンズ１は、撮像素子２の撮像面上に被写体像を結像させる。撮像素子２は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサによって構成される。撮像素子２は被写体像を撮像し、アナログ画像信号を画像信号処理回路３へ出力する。画像信号処理回路３は、AFE(Analog
Front End)回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、信号処理回路とを含む。
【００１０】
ＡＦＥ回路は、アナログ画像信号に対して相関二重サンプリングやゲイン調整などのアナログ処理を行う。Ａ／Ｄ変換回路は、アナログ処理後の画像信号をデジタル画像データに変換する。信号処理回路は、デジタル画像データに対して画像処理を施す。画像処理には、たとえば、γ変換処理、輪郭強調処理、フィルタ処理やホワイトバランス調整処理、フォーマット変換処理、画像圧縮・伸張処理などが含まれる。
【００１１】
ＣＰＵ４は、カメラ内の各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＣＰＵ４はさらに、撮影レンズ１による焦点位置の調節状態（デフォーカス量）を算出するための位相差演算を行う。位相差演算の詳細については後述する。
【００１２】
ＬＣＤモニタ５は、ＣＰＵ４からの指示に応じて撮像画像を表示したり、操作メニューを表示したりする。電源スイッチ６は、電源ボタン（不図示）の押下操作に連動してオン／オフし、オン操作信号またはオフ操作信号をＣＰＵ４へ送出する。
【００１３】
レリーズスイッチ７は、レリーズボタン（不図示）の押下操作に連動してオン／オフする。レリーズスイッチ７は、レリーズボタンが半押し操作されると半押し操作信号をＣＰＵ４へ出力し、レリーズボタンが全押し操作されると全押し操作信号をＣＰＵ４へ出力する。
【００１４】
レンズ駆動制御回路８は、ＣＰＵ４からの指示に応じてレンズ駆動信号（レンズ駆動方向およびレンズ駆動量を指示する信号）を駆動機構９へ出力する。駆動機構９は、レンズ駆動信号に応じて撮影レンズ１を構成するフォーカスレンズを光軸方向へ進退移動させる。これにより、電子カメラのピント調節が行われる。
【００１５】
不揮発性メモリ１０は、撮影レンズ１の光学特性を示す情報を記憶する。ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から読み出した情報に基づいて、上記レンズ駆動量の補正を行う。レンズ駆動量の補正の詳細については後述する。
【００１６】
＜焦点調節処理＞
ＣＰＵ４が行うオートフォーカス（自動焦点調節）処理について詳細に説明する。本実施形態の撮像素子２は、フォーカス検出用の画素列（焦点検出用画素と呼ぶ）を有する。この撮像素子２は、特開２００７−３１７９５１号公報に記載されている撮像素子と同様のものである。ＣＰＵ４は、焦点検出用画素からの画素出力データを用いて位相差検出演算を行うことにより、焦点検出処理を行う。
【００１７】
図２は、撮像素子２に形成されているフォーカス検出用の画素列の位置を説明する図である。図２において、撮像素子２の有効撮像領域のうち長方形で示す５箇所の領域１０１〜１０５の長手方向に、それぞれ焦点検出用画素が直線状に配列される。すなわち、領域１０１〜１０５の内側には焦点検出用画素が形成され、領域１０１〜１０５の外側には撮像用画素が形成されている。
【００１８】
図３は、一例として、水平方向に並ぶ領域１０２の焦点検出用画素および該領域１０２の周囲の撮像用画素を拡大した図である。図４は、焦点検出用画素のみを拡大した図であり、図５は、撮像用画素のみを拡大した図である。
【００１９】
図４において、焦点検出用画素３１１および３１２は、それぞれマイクロレンズ１０と一対の光電変換部１２および光電変換部１３を備える。両光電変換部１２、１３は、それぞれが半円形状をしており、マイクロレンズ１０の中央に対して左右対称に配置される。光電変換部１２にはＧ色の色フィルタが形成され、他方の光電変換部１３にはＲ色の色フィルタが形成されている。焦点検出用画素３１１と焦点検出用画素３１２では、色フィルタが形成される位置が逆である。
【００２０】
同様に、焦点検出用画素３１３および３１４は、それぞれマイクロレンズ１０と一対の光電変換部１４および光電変換部１５を備える。両光電変換部１４、１５は、それぞれが半円形状をしており、マイクロレンズ１０の中央に対して左右対称に配置される。光電変換部１４にはＧ色の色フィルタが形成され、他方の光電変換部１５にはＢ色の色フィルタが形成されている。焦点検出用画素３１３と焦点検出用画素３１４では、色フィルタが形成される位置が逆である。
【００２１】
焦点検出用画素３１１および３１２は、一対の光電変換部１２および１３の並び方向（この場合は水平方向）に交互に形成される。また、焦点検出用画素３１３および３１４は、一対の光電変換部１４および１５の並び方向（同水平方向）に交互に形成される。
【００２２】
なお、垂直方向に並ぶ領域１０４（または１０５）に対応する焦点検出用画素の場合、半円形状をした光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０の中央に対して上下対称に配置される。この場合の焦点検出用画素３１１および３１２は、一対の光電変換部１２および１３の並び方向（垂直方向）に交互に形成される。また、焦点検出用画素３１３および３１４は、一対の光電変換部１４および１５の並び方向（同垂直方向）に交互に形成される。
【００２３】
図５において、撮像用画素３１０は、マイクロレンズ１０と光電変換部１１を備える。各光電変換部１１には、ベイヤー配列されたＧ色、Ｂ色、Ｒ色のうちいずれか１色の色フィルタが形成される。撮像用画素３１０は、形成される色フィルタの色が隣接画素との間で異なることを除き、各画素共通である。
【００２４】
上述した構成を有することにより、焦点検出用画素は、特開２００７−３１７９５１号公報に記載されるように、それぞれ瞳分割された光束が入射されることになる。具体的には、焦点検出用画素３１１のＧ色成分について着目すれば、マイクロレンズ１０の右側略半面が遮光されているのと等価である。右半面からの光束が入らない光電変換部１２には、左方向からの光束（Ａ成分と呼ぶ）が入射される。一方、焦点検出用画素３１２のＧ色成分について着目すれば、マイクロレンズ１０の左側略半面が遮光されているのと等価である。左半面からの光束が入らない光電変換部１２には、右方向からの光束（Ｂ成分と呼ぶ）が入射される。
【００２５】
この結果、Ａ成分の光束が入射される画素３１１から成る画素群から得られる画素出力（Ａ成分のデータ列）は、撮影レンズ１の射出瞳の片半分から入射された光束による像を表し、Ｂ成分の光束が入射される画素３１２から成る画素群から得られる画素出力（Ｂ成分のデータ列）は、上記射出瞳の他の半分から入射された光束による像を表す。
【００２６】
ＣＰＵ４は、Ａ成分のデータ列およびＢ成分のデータ列の相対的な位置関係をずらしながら、２つのデータ列間の像ずれ量（シフト量と呼ぶ）と、Ａ成分のデータ列とＢ成分のデータ列との相関度を演算する。相関値が最小となる（相関値が小さいほど２つのデータ列の相関度が高い）シフト量を求める演算は、公知の位相差検出演算による。
【００２７】
ＣＰＵ４は、相関値を最小にするシフト量に所定係数を掛けることにより、デフォーカス量（被写体像面と予定焦点面とのずれ）を求める。
【００２８】
＜デフォーカス量の補正＞
ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から読み出した情報を用いて、以下のようにデフォーカス量を補正する。次式（１）は、ラジアル方向の湾曲Ｒを像高ｒの関数として近似した数式である。また、次式（２）は、タンジェンシャル方向の湾曲Ｔを像高ｒの関数として近似した数式である。
Ｒ（ｒ）＝ａ４×ｒ４＋ａ２×ｒ２ （１）
Ｔ（ｒ）＝ｂ４×ｒ４＋ｂ２×ｒ２ （２）
ただし、ｒは像高（像面における光軸からの距離）である。ラジアル方向の像面湾曲Ｒは、光軸を中心とする同心円の接線方向の湾曲成分に相当する。タンジェンシャル方向の像面湾曲Ｔは、ラジアル方向と直交し、光軸から放射状に伸びる直線方向の湾曲成分に相当する。
【００２９】
上式（１）および上式（２）によれば、像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔは、ともに光軸上において０であり、像高ｒが増加するほど大きくなる。図６は、像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔを例示する図である。図６において横軸は像高ｒを表し、縦軸は像面湾曲を表す。また、破線６１は像面湾曲Ｒを表し、一点鎖線６２は像面湾曲Ｔを表す。図６の例では、像高ｒの増加に対する像面湾曲Ｔの変化率の方が、像高ｒの増加に対する像面湾曲Ｒの変化率よりも大きい。
【００３０】
図６に例示した像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔの存在により、フォーカス検出用の領域１０２〜１０５（図２）において焦点検出用画素の並ぶ方向（すなわち、上述したＡ成分およびＢ成分のデータ列間でシフト量を検出する方向）が異なると、像高ｒが同じであっても検出されるシフト量が異なることになる。たとえば、領域１０２〜１０５（図２）に含まれる焦点検出用画素の並び方向はいずれもラジアル方向であるので、各領域１０２〜１０５の画素出力データによって得られるシフト量は、いずれも像面湾曲Ｒの影響を受ける。
【００３１】
もし、焦点検出用画素がタンジェンシャル方向に並んでいると仮定すると、タンジェンシャル方向に並ぶ画素出力データによって得られるシフト量はいずれも像面湾曲Ｔの影響を受けるようになる。このため、図６の破線６１と一点鎖線６２とで示される像面湾曲の差分がシフト量の検出誤差として現れる。このことは、検出したシフト量をそのまま用いて焦点調節を行うと、焦点検出用画素が並ぶ方向（シフト量を検出する方向）によって焦点調節後のピント位置が異なることを意味する。
【００３２】
そこで、本実施形態では、焦点検出用画素の並び方向（シフト量を検出する方向）および像面湾曲Ｒ、像面湾曲Ｔに依存する誤差を低減するように、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量を、焦点検出用画素が所定方向に並ぶ場合（シフト量を所定方向に検出する場合）のデフォーカス量へ補正する。
【００３３】
本実施形態では、上記補正のための所定方向を以下のように定める。すなわち、焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）を、タンジェンシャル方向を基準にした相対角度θ(単位deg)で表すものとし、上記所定方向をθ＝４５(deg)と定める。４５(deg)は、タンジェンシャル方向（θ＝０(deg)）とラジアル方向（θ＝９０(deg)）の半分の角度に相当する方向である。
【００３４】
θ＝４５(deg)の場合のデフォーカス量へ補正するための補正値Ｈは、像高ｒおよび相対角度θの関数として次式（３）および次式（４）のように近似できる。式（３）および式（４）は、それぞれ複数の撮影レンズを用いてそれぞれピント位置を算出したデータ群を統計処理して得た近似式である。
【００３５】
Ｈ(ｒ，θ)＝Ｒ（ｒ）×sin(２×(θ−４５)) （３）
ただし、θ≧４５(deg)である。
Ｈ(ｒ，θ)＝Ｔ（ｒ）×sin(２×(４５−θ)) （４）
ただし、θ＜４５(deg)である。
【００３６】
上式（３）および上式（４）において、ｒは像高（像面における光軸からの距離）である。像面湾曲Ｒ（ｒ）は上式（１）で得られるラジアル方向のもの、像面湾曲Ｔ（ｒ）は上式（２）で得られるタンジェンシャル方向のものである。
【００３７】
図７は、相対角度θの値と焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）との関係を例示する図である。点Ｏは、撮影レンズ１の光軸に相当する位置であり、撮像素子２の撮像面の中央を表す。図２の場合と共通の領域１０５に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝９０(deg)である。領域１０６に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝６０(deg)である。領域１０７に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝４５(deg)である。
【００３８】
同様に、領域１０４Ｂに対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝０(deg)方向である。領域１０８に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝３０(deg)である。領域１０９に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝４５(deg)である。
【００３９】
図７に示すように、焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）はカメラの仕様（撮像素子２において焦点検出用画素が配される方向、位置）により多様な角度があり得る。本実施形態のようにデフォーカス量を補正すると、どの方向にシフト量を検出する場合でも、焦点調節後のピント位置を揃えることが可能になる。
【００４０】
上式（３）および上式（４）によって得られる補正値Ｈ(ｒ，θ)は、それぞれθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分に相当する。したがって、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量に対し、相対角度θの値に応じて選択した上式（３）または上式（４）による補正値Ｈ(ｒ，θ)を加算することにより、補正後のデフォーカス量が得られる。なお、図６において実線６３で示す曲線は、θ＝４５(deg)における像面湾曲に相当する。
【００４１】
図８は、上式（３）および上式（４）によって得られる補正値Ｈ(ｒ，θ)を例示する図である。図８において横軸は像高ｒを表し、縦軸は像面湾曲の差分を表す。破線８１は像面湾曲Ｒとθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分（図６における曲線６１と曲線６３の差）を表し、一点鎖線８２は像面湾曲Ｔとθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分（図６における曲線６２と曲線６３の差）を表す。図８によれば、θ≧４５(deg)の場合において補正値Ｈ(ｒ，θ)は正の値を有し、θ＜４５(deg)の場合において補正値Ｈ(ｒ，θ)は負の値を有する。
【００４２】
本実施形態では、不揮発性メモリ１０に、上式（１）〜上式（４）を示す情報をあらかじめ記憶させておく。通常、撮像素子２の撮像面の中央が撮影レンズ１の光軸に相当する。ＣＰＵ４は、撮像面の中央から焦点検出用画素までの距離に相当する像高ｒを、上式（１）および上式（２）へそれぞれ代入してラジアル方向の像面湾曲Ｒ（ｒ）と、タンジェンシャル方向の像面湾曲Ｔ（ｒ）とを得る。
【００４３】
焦点調節用に採用する領域（いわゆるＡＦエリア）を撮影画面内の複数箇所に有する場合、各ＡＦエリアにおける画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θ、および各ＡＦエリアにおける像高ｒを示す情報も、あらかじめ不揮発性メモリ１０にそれぞれ記憶させておく。ＣＰＵ４は、焦点調節に用いるＡＦエリアが設定された場合、そのＡＦエリアに対応する相対角度θと像高ｒとを示すデータを不揮発性メモリ１０から読み出し、読み出した相対角度θと像高ｒとを上式（３）または上式（４）へ代入して補正値Ｈ(ｒ，θ)を得る。
【００４４】
ＣＰＵ４は、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量に補正値Ｈ(ｒ，θ)を加えて補正すると、補正後のデフォーカス量をレンズ駆動制御回路８へ指示を送り、補正後のデフォーカス量に相当するレンズ駆動量だけフォーカスレンズを駆動させる。
【００４５】
以上説明した焦点検出処理の流れについて、図９に例示するフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ４は、たとえばレリーズボタンが半押し操作された場合に図９による処理を起動させる。
【００４６】
図９のステップＳ１０において、ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲特性を示すデータ（湾曲データ）を読み出してステップＳ１０へ進む。具体的には、上式（１）および上式（２）を構成する係数ａ４、ａ２、ｂ４、およびｂ２をそれぞれ読み出す。
【００４７】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ４は、設定されているＡＦエリアに対応する像高ｒおよび相対角度θを示すデータを不揮発性メモリ１０からさらに読み出すとともに、像高ｒを上式（１）および上式（２）へ代入して像面湾曲Ｒ（ｒ）および像面湾曲Ｔ（ｒ）を求める。そして、算出した像面湾曲Ｒ（ｒ）またはＴ（ｒ）を、相対角度θに応じて上式（３）または上式（４）へ代入して補正値Ｈ(ｒ，θ)を算出し、ステップＳ３０へ進む。
【００４８】
ステップＳ３０において、ＣＰＵ４は、設定されているＡＦエリア内の焦点検出用画素からの画素出力データを用いて位相差検出演算を行い、シフト量を求める。そして、このシフト量に所定係数を掛けてデフォーカス量defを算出し、ステップＳ４０へ進む。
【００４９】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ４は、デフォーカス量defに補正値Ｈ(ｒ，θ)を加え、レンズ駆動量ＤとしてステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０において、ＣＰＵ４は、レンズ駆動制御回路８へ指示を送り、レンズ駆動量Ｄに基づいてフォーカスレンズを駆動させてピント合わせを行い、ステップＳ６０へ進む。
【００５０】
ステップＳ６０において、ＣＰＵ４は、ＡＦ終了か否かを判定する。ＣＰＵ４は、ＡＦエリアを変更する操作が行われた場合にステップＳ６０を否定判定してステップＳ１０へ戻り、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ４は、ＡＦエリアを変更する操作が行われない場合には、ステップＳ６０を肯定判定して図９による処理を終了する。
【００５１】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮影レンズ１の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像のシフト量を検出し、該シフト量に基づいてデフォーカス量を検出するとともに、該デフォーカス量を、撮影レンズ１の光軸に直交して該光軸から放射状に向かうタンジェンシャル方向と該タンジェンシャル方向に直交するラジアル方向との間の所定方向に対応させる補正をＣＰＵ４で行うようにした。これにより、シフト量を２方向についてそれぞれ検出したり、２方向についてのコントラスト情報を取得することなく、適切に焦点検出できるようになる。
【００５２】
一般に、被写体像が光軸外で結像される場合（像高ｒが０でない場合）は、撮影レンズ１の像面湾曲のために、シフト量を検出する方向がタンジェンシャル方向に近い場合とラジアル方向に近い場合とで検出されるシフト量が異なる。本実施形態では、１方向について検出したシフト量に基づくデフォーカス量を、タンジェンシャル方向とラジアル方向との間の所定方向（たとえば４５(deg)方向）に対応させて補正したので、検出方向がタンジェンシャル方向に近い場合も、あるいはラジアル方向に近い場合も、常に所定方向に対応させるように補正できるから、シフト量の検出方向にかかわらず、同じピント位置が得られる。なお、補正方向を一定にする限り、上述した４５(deg)方向に限らず他の方向でもよい。
【００５３】
以上の説明では、撮像素子２に焦点検出用画素を備えた像面位相差検出方式を例に説明した。像面位相差検出方式では、撮像素子２の撮像面の外周部に近い領域に焦点検出用画素が配される場合に高い像高での検出があり得る。本発明は、このような高像高領域の場合において特に有効である。
【００５４】
（２）ＣＰＵ４は、一対の像のシフト量検出方向および該一対の像の像高ｒに基づいて補正を行うので、シフト量の検出方向にかかわらず、かつ、検出位置が光軸に近い場合も、あるいは光軸から離れた場合も、適切に補正を行うことができる。
【００５５】
（３）ＣＰＵ４は、タンジェンシャル方向を基準にシフト量検出方向を表す相対角度θ、および像高ｒに応じた補正情報をあらかじめ記憶する不揮発性メモリ１０から読み出した補正情報を用いて補正を行うので、相対角度θおよび像高ｒを代入するだけで、適切に補正量を得ることができる。
【００５６】
（４）所定方向は、タンジェンシャル方向を基準にラジアル方向を表す９０(deg)の１／２の角度（＝４５(deg)）にしたので、タンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に偏る場合に比べて補正量が抑えられる。
【００５７】
（５）上式（３）および上式（４）から明らかなように、シフト量を検出する方向（焦点検出用画素の並び方向）がθ＝４５(deg)の場合に補正量が０になる。本実施形態では、撮像素子２の画素を斜め読みすることは、水平方向に読み込む場合や垂直方向に読み込む場合に比べて読み込み時間が長くなるので、画素並び方向は、水平方向（領域１０１〜１０３）または垂直方向（１０４および１０５）としている。
【００５８】
（変形例１）
撮影レンズ１をカメラ本体に対して着脱自在に構成する場合は、不揮発性メモリ１０をレンズ鏡筒内に実装するとよい。この場合は、不揮発性メモリ１０に対し、上式（１）および上式（２）を示す情報をあらかじめ記憶させておく。像面湾曲は撮影レンズ１の光学特性を示すものであるので、撮影レンズ１ごとに異なった値を有する。レンズ鏡筒内の不揮発性メモリ１０に記憶させておくことにより、撮影レンズ１と記憶内容とを１：１に対応させることができる。これにより、撮影レンズ１を異なるカメラ本体と組み合わせる場合にも、適切にデフォーカス量を補正できる。
【００５９】
一方、ＡＦエリアにおける画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θや、各ＡＦエリアにおける像高ｒを示す情報は、カメラ本体側のメモリ（たとえば、ＣＰＵ４内の不揮発性メモリ）に記憶させておく。相対角度θや像高ｒ（画素間隔）はカメラ本体側の撮像素子２の特性を示すものであるので、撮像素子２の焦点検出用画素位置が異なる場合には、カメラ本体ごとに異なった値を有する。カメラ本体側のメモリに記憶させておくことにより、カメラ本体と記憶内容とを１：１に対応させることができる。
【００６０】
（変形例２）
撮影レンズ１がズームレンズの場合には、上式（１）および上式（２）を示す情報は、所定のズームポジションごとに複数組用意して、それぞれ不揮発性メモリ１０に記憶させるとよい。一般に、複数のズームポジションにおいて像面湾曲特性を同一に揃えるのは困難である。そこで、所定間隔で異なるズームポジションごとに上式（１）および上式（２）を示す情報を記憶させておき、ステップＳ１０（図９）において不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲データを読み出す際に、設定されているズームポジションに応じた像面湾曲データを読み出すようにする。これにより、そのズームポジションにおいて有する像面湾曲特性を考慮して適切にデフォーカス量を補正できる。
【００６１】
（変形例３）
上式（１）および上式（２）を示す情報は、所定の距離ポジションごとに複数組用意して、それぞれ不揮発性メモリ１０に記憶させるとよい。一般に、ズームレンズの場合は距離ポジションの全域で像面湾曲特性を同一に揃えるのは困難である。そこで、所定間隔で異なる距離ポジションごとに上式（１）および上式（２）を示す情報を記憶させておき、ステップＳ１０（図９）において不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲データを読み出す際に、設定されている距離ポジションに応じた像面湾曲データを読み出すようにする。これにより、その距離ポジションにおいて有する像面湾曲特性を考慮して適切にデフォーカス量を補正できる。
【００６２】
（変形例４）
上述した像面位相差検出方式の代わりに、撮像素子２と別の位相差検出センサを備える焦点検出装置にも本発明を適用できる。この場合は、焦点検出装置が備える位相差検出センサの画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θ’や当該センサの受光面上の像高ｒ’を示す情報を、不揮発性メモリ１０に記憶させておく。ここで、相対角度θ’＝４５(deg)とすれば、補正量は０にすることができる。
【００６３】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１…撮影レンズ
２…撮像素子
４…ＣＰＵ
８…レンズ駆動制御回路
９…駆動機構
１０…不揮発性メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系の異なる領域を通過した一対の焦点検出用光束によって得られる一対の像の位相差（いわゆる像ずれ）に基づいて、該撮影光学系による焦点調節状態を検出する焦点検出装置が知られている。このような位相差検出方式の焦点検出装置において、撮影光学系が有する像面湾曲に起因して、位相差検出方向によって検出結果が異なることが知られている（特許文献１参照）。具体的には、撮影光学系の光軸から放射状に伸びる直線方向（タンジェンシャル方向）に検出される位相差と、該光軸を中心とする同心円上でタンジェンシャル方向と直交する方向（ラジアル方向）に検出される位相差とが異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、直交する２方向についての位相差情報に加えて該２方向についてのコントラスト情報をそれぞれ検出し、２方向についての位相差情報に対して該２方向のコントラスト比を用いて重み付けを行うことにより、ピント合わせが行われる。この場合、焦点検出用の領域において２方向の位相差情報およびコントラスト情報の取得が必要になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による焦点検出装置は、撮影光学系の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段と、検出されたデフォーカス情報を、撮影光学系の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による焦点検出装置によれば、１方向について検出した位相差情報に基づいて適切に焦点検出を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態による焦点検出装置を搭載する電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。
【図２】撮像素子に形成されているフォーカス検出用の画素列の位置を説明する図である。
【図３】焦点検出用画素および該領域の周囲の撮像用画素を拡大した図である。
【図４】焦点検出用画素のみを拡大した図である。
【図５】撮像用画素のみを拡大した図である。
【図６】像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔを例示する図である。
【図７】相対角度θの値と焦点検出用画素の並ぶ方向との関係を例示する図である。
【図８】補正値Ｈ(ｒ，θ)を例示する図である。
【図９】焦点検出処理の流れについて説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による焦点検出装置を搭載する電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。電子カメラは、ＣＰＵ４によって制御される。
【０００９】
撮影レンズ１は、撮像素子２の撮像面上に被写体像を結像させる。撮像素子２は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサによって構成される。撮像素子２は被写体像を撮像し、アナログ画像信号を画像信号処理回路３へ出力する。画像信号処理回路３は、AFE(Analog
Front End)回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、信号処理回路とを含む。
【００１０】
ＡＦＥ回路は、アナログ画像信号に対して相関二重サンプリングやゲイン調整などのアナログ処理を行う。Ａ／Ｄ変換回路は、アナログ処理後の画像信号をデジタル画像データに変換する。信号処理回路は、デジタル画像データに対して画像処理を施す。画像処理には、たとえば、γ変換処理、輪郭強調処理、フィルタ処理やホワイトバランス調整処理、フォーマット変換処理、画像圧縮・伸張処理などが含まれる。
【００１１】
ＣＰＵ４は、カメラ内の各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＣＰＵ４はさらに、撮影レンズ１による焦点位置の調節状態（デフォーカス量）を算出するための位相差演算を行う。位相差演算の詳細については後述する。
【００１２】
ＬＣＤモニタ５は、ＣＰＵ４からの指示に応じて撮像画像を表示したり、操作メニューを表示したりする。電源スイッチ６は、電源ボタン（不図示）の押下操作に連動してオン／オフし、オン操作信号またはオフ操作信号をＣＰＵ４へ送出する。
【００１３】
レリーズスイッチ７は、レリーズボタン（不図示）の押下操作に連動してオン／オフする。レリーズスイッチ７は、レリーズボタンが半押し操作されると半押し操作信号をＣＰＵ４へ出力し、レリーズボタンが全押し操作されると全押し操作信号をＣＰＵ４へ出力する。
【００１４】
レンズ駆動制御回路８は、ＣＰＵ４からの指示に応じてレンズ駆動信号（レンズ駆動方向およびレンズ駆動量を指示する信号）を駆動機構９へ出力する。駆動機構９は、レンズ駆動信号に応じて撮影レンズ１を構成するフォーカスレンズを光軸方向へ進退移動させる。これにより、電子カメラのピント調節が行われる。
【００１５】
不揮発性メモリ１０は、撮影レンズ１の光学特性を示す情報を記憶する。ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から読み出した情報に基づいて、上記レンズ駆動量の補正を行う。レンズ駆動量の補正の詳細については後述する。
【００１６】
＜焦点調節処理＞
ＣＰＵ４が行うオートフォーカス（自動焦点調節）処理について詳細に説明する。本実施形態の撮像素子２は、フォーカス検出用の画素列（焦点検出用画素と呼ぶ）を有する。この撮像素子２は、特開２００７−３１７９５１号公報に記載されている撮像素子と同様のものである。ＣＰＵ４は、焦点検出用画素からの画素出力データを用いて位相差検出演算を行うことにより、焦点検出処理を行う。
【００１７】
図２は、撮像素子２に形成されているフォーカス検出用の画素列の位置を説明する図である。図２において、撮像素子２の有効撮像領域のうち長方形で示す５箇所の領域１０１〜１０５の長手方向に、それぞれ焦点検出用画素が直線状に配列される。すなわち、領域１０１〜１０５の内側には焦点検出用画素が形成され、領域１０１〜１０５の外側には撮像用画素が形成されている。
【００１８】
図３は、一例として、水平方向に並ぶ領域１０２の焦点検出用画素および該領域１０２の周囲の撮像用画素を拡大した図である。図４は、焦点検出用画素のみを拡大した図であり、図５は、撮像用画素のみを拡大した図である。
【００１９】
図４において、焦点検出用画素３１１および３１２は、それぞれマイクロレンズ１０と一対の光電変換部１２および光電変換部１３を備える。両光電変換部１２、１３は、それぞれが半円形状をしており、マイクロレンズ１０の中央に対して左右対称に配置される。光電変換部１２にはＧ色の色フィルタが形成され、他方の光電変換部１３にはＲ色の色フィルタが形成されている。焦点検出用画素３１１と焦点検出用画素３１２では、色フィルタが形成される位置が逆である。
【００２０】
同様に、焦点検出用画素３１３および３１４は、それぞれマイクロレンズ１０と一対の光電変換部１４および光電変換部１５を備える。両光電変換部１４、１５は、それぞれが半円形状をしており、マイクロレンズ１０の中央に対して左右対称に配置される。光電変換部１４にはＧ色の色フィルタが形成され、他方の光電変換部１５にはＢ色の色フィルタが形成されている。焦点検出用画素３１３と焦点検出用画素３１４では、色フィルタが形成される位置が逆である。
【００２１】
焦点検出用画素３１１および３１２は、一対の光電変換部１２および１３の並び方向（この場合は水平方向）に交互に形成される。また、焦点検出用画素３１３および３１４は、一対の光電変換部１４および１５の並び方向（同水平方向）に交互に形成される。
【００２２】
なお、垂直方向に並ぶ領域１０４（または１０５）に対応する焦点検出用画素の場合、半円形状をした光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０の中央に対して上下対称に配置される。この場合の焦点検出用画素３１１および３１２は、一対の光電変換部１２および１３の並び方向（垂直方向）に交互に形成される。また、焦点検出用画素３１３および３１４は、一対の光電変換部１４および１５の並び方向（同垂直方向）に交互に形成される。
【００２３】
図５において、撮像用画素３１０は、マイクロレンズ１０と光電変換部１１を備える。各光電変換部１１には、ベイヤー配列されたＧ色、Ｂ色、Ｒ色のうちいずれか１色の色フィルタが形成される。撮像用画素３１０は、形成される色フィルタの色が隣接画素との間で異なることを除き、各画素共通である。
【００２４】
上述した構成を有することにより、焦点検出用画素は、特開２００７−３１７９５１号公報に記載されるように、それぞれ瞳分割された光束が入射されることになる。具体的には、焦点検出用画素３１１のＧ色成分について着目すれば、マイクロレンズ１０の右側略半面が遮光されているのと等価である。右半面からの光束が入らない光電変換部１２には、左方向からの光束（Ａ成分と呼ぶ）が入射される。一方、焦点検出用画素３１２のＧ色成分について着目すれば、マイクロレンズ１０の左側略半面が遮光されているのと等価である。左半面からの光束が入らない光電変換部１２には、右方向からの光束（Ｂ成分と呼ぶ）が入射される。
【００２５】
この結果、Ａ成分の光束が入射される画素３１１から成る画素群から得られる画素出力（Ａ成分のデータ列）は、撮影レンズ１の射出瞳の片半分から入射された光束による像を表し、Ｂ成分の光束が入射される画素３１２から成る画素群から得られる画素出力（Ｂ成分のデータ列）は、上記射出瞳の他の半分から入射された光束による像を表す。
【００２６】
ＣＰＵ４は、Ａ成分のデータ列およびＢ成分のデータ列の相対的な位置関係をずらしながら、２つのデータ列間の像ずれ量（シフト量と呼ぶ）と、Ａ成分のデータ列とＢ成分のデータ列との相関度を演算する。相関値が最小となる（相関値が小さいほど２つのデータ列の相関度が高い）シフト量を求める演算は、公知の位相差検出演算による。
【００２７】
ＣＰＵ４は、相関値を最小にするシフト量に所定係数を掛けることにより、デフォーカス量（被写体像面と予定焦点面とのずれ）を求める。
【００２８】
＜デフォーカス量の補正＞
ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から読み出した情報を用いて、以下のようにデフォーカス量を補正する。次式（１）は、ラジアル方向の湾曲Ｒを像高ｒの関数として近似した数式である。また、次式（２）は、タンジェンシャル方向の湾曲Ｔを像高ｒの関数として近似した数式である。
Ｒ（ｒ）＝ａ４×ｒ４＋ａ２×ｒ２ （１）
Ｔ（ｒ）＝ｂ４×ｒ４＋ｂ２×ｒ２ （２）
ただし、ｒは像高（像面における光軸からの距離）である。ラジアル方向の像面湾曲Ｒは、光軸を中心とする同心円の接線方向の湾曲成分に相当する。タンジェンシャル方向の像面湾曲Ｔは、ラジアル方向と直交し、光軸から放射状に伸びる直線方向の湾曲成分に相当する。
【００２９】
上式（１）および上式（２）によれば、像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔは、ともに光軸上において０であり、像高ｒが増加するほど大きくなる。図６は、像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔを例示する図である。図６において横軸は像高ｒを表し、縦軸は像面湾曲を表す。また、破線６１は像面湾曲Ｒを表し、一点鎖線６２は像面湾曲Ｔを表す。図６の例では、像高ｒの増加に対する像面湾曲Ｔの変化率の方が、像高ｒの増加に対する像面湾曲Ｒの変化率よりも大きい。
【００３０】
図６に例示した像面湾曲Ｒおよび像面湾曲Ｔの存在により、フォーカス検出用の領域１０２〜１０５（図２）において焦点検出用画素の並ぶ方向（すなわち、上述したＡ成分およびＢ成分のデータ列間でシフト量を検出する方向）が異なると、像高ｒが同じであっても検出されるシフト量が異なることになる。たとえば、領域１０２〜１０５（図２）に含まれる焦点検出用画素の並び方向はいずれもラジアル方向であるので、各領域１０２〜１０５の画素出力データによって得られるシフト量は、いずれも像面湾曲Ｒの影響を受ける。
【００３１】
もし、焦点検出用画素がタンジェンシャル方向に並んでいると仮定すると、タンジェンシャル方向に並ぶ画素出力データによって得られるシフト量はいずれも像面湾曲Ｔの影響を受けるようになる。このため、図６の破線６１と一点鎖線６２とで示される像面湾曲の差分がシフト量の検出誤差として現れる。このことは、検出したシフト量をそのまま用いて焦点調節を行うと、焦点検出用画素が並ぶ方向（シフト量を検出する方向）によって焦点調節後のピント位置が異なることを意味する。
【００３２】
そこで、本実施形態では、焦点検出用画素の並び方向（シフト量を検出する方向）および像面湾曲Ｒ、像面湾曲Ｔに依存する誤差を低減するように、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量を、焦点検出用画素が所定方向に並ぶ場合（シフト量を所定方向に検出する場合）のデフォーカス量へ補正する。
【００３３】
本実施形態では、上記補正のための所定方向を以下のように定める。すなわち、焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）を、タンジェンシャル方向を基準にした相対角度θ(単位deg)で表すものとし、上記所定方向をθ＝４５(deg)と定める。４５(deg)は、タンジェンシャル方向（θ＝０(deg)）とラジアル方向（θ＝９０(deg)）の半分の角度に相当する方向である。
【００３４】
θ＝４５(deg)の場合のデフォーカス量へ補正するための補正値Ｈは、像高ｒおよび相対角度θの関数として次式（３）および次式（４）のように近似できる。式（３）および式（４）は、それぞれ複数の撮影レンズを用いてそれぞれピント位置を算出したデータ群を統計処理して得た近似式である。
【００３５】
Ｈ(ｒ，θ)＝Ｒ（ｒ）×sin(２×(θ−４５)) （３）
ただし、θ≧４５(deg)である。
Ｈ(ｒ，θ)＝Ｔ（ｒ）×sin(２×(４５−θ)) （４）
ただし、θ＜４５(deg)である。
【００３６】
上式（３）および上式（４）において、ｒは像高（像面における光軸からの距離）である。像面湾曲Ｒ（ｒ）は上式（１）で得られるラジアル方向のもの、像面湾曲Ｔ（ｒ）は上式（２）で得られるタンジェンシャル方向のものである。
【００３７】
図７は、相対角度θの値と焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）との関係を例示する図である。点Ｏは、撮影レンズ１の光軸に相当する位置であり、撮像素子２の撮像面の中央を表す。図２の場合と共通の領域１０５に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝９０(deg)である。領域１０６に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝６０(deg)である。領域１０７に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝４５(deg)である。
【００３８】
同様に、領域１０４Ｂに対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝０(deg)方向である。領域１０８に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝３０(deg)である。領域１０９に対応する焦点検出用画素の並ぶ方向は、タンジェンシャル方向を基準にするとθ＝４５(deg)である。
【００３９】
図７に示すように、焦点検出用画素の並ぶ方向（シフト量を検出する方向）はカメラの仕様（撮像素子２において焦点検出用画素が配される方向、位置）により多様な角度があり得る。本実施形態のようにデフォーカス量を補正すると、どの方向にシフト量を検出する場合でも、焦点調節後のピント位置を揃えることが可能になる。
【００４０】
上式（３）および上式（４）によって得られる補正値Ｈ(ｒ，θ)は、それぞれθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分に相当する。したがって、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量に対し、相対角度θの値に応じて選択した上式（３）または上式（４）による補正値Ｈ(ｒ，θ)を加算することにより、補正後のデフォーカス量が得られる。なお、図６において実線６３で示す曲線は、θ＝４５(deg)における像面湾曲に相当する。
【００４１】
図８は、上式（３）および上式（４）によって得られる補正値Ｈ(ｒ，θ)を例示する図である。図８において横軸は像高ｒを表し、縦軸は像面湾曲の差分を表す。破線８１は像面湾曲Ｒとθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分（図６における曲線６１と曲線６３の差）を表し、一点鎖線８２は像面湾曲Ｔとθ＝４５(deg)における像面湾曲との差分（図６における曲線６２と曲線６３の差）を表す。図８によれば、θ≧４５(deg)の場合において補正値Ｈ(ｒ，θ)は正の値を有し、θ＜４５(deg)の場合において補正値Ｈ(ｒ，θ)は負の値を有する。
【００４２】
本実施形態では、不揮発性メモリ１０に、上式（１）〜上式（４）を示す情報をあらかじめ記憶させておく。通常、撮像素子２の撮像面の中央が撮影レンズ１の光軸に相当する。ＣＰＵ４は、撮像面の中央から焦点検出用画素までの距離に相当する像高ｒを、上式（１）および上式（２）へそれぞれ代入してラジアル方向の像面湾曲Ｒ（ｒ）と、タンジェンシャル方向の像面湾曲Ｔ（ｒ）とを得る。
【００４３】
焦点調節用に採用する領域（いわゆるＡＦエリア）を撮影画面内の複数箇所に有する場合、各ＡＦエリアにおける画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θ、および各ＡＦエリアにおける像高ｒを示す情報も、あらかじめ不揮発性メモリ１０にそれぞれ記憶させておく。ＣＰＵ４は、焦点調節に用いるＡＦエリアが設定された場合、そのＡＦエリアに対応する相対角度θと像高ｒとを示すデータを不揮発性メモリ１０から読み出し、読み出した相対角度θと像高ｒとを上式（３）または上式（４）へ代入して補正値Ｈ(ｒ，θ)を得る。
【００４４】
ＣＰＵ４は、位相差検出演算によって得られたデフォーカス量に補正値Ｈ(ｒ，θ)を加えて補正すると、補正後のデフォーカス量をレンズ駆動制御回路８へ指示を送り、補正後のデフォーカス量に相当するレンズ駆動量だけフォーカスレンズを駆動させる。
【００４５】
以上説明した焦点検出処理の流れについて、図９に例示するフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ４は、たとえばレリーズボタンが半押し操作された場合に図９による処理を起動させる。
【００４６】
図９のステップＳ１０において、ＣＰＵ４は、不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲特性を示すデータ（湾曲データ）を読み出してステップＳ１０へ進む。具体的には、上式（１）および上式（２）を構成する係数ａ４、ａ２、ｂ４、およびｂ２をそれぞれ読み出す。
【００４７】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ４は、設定されているＡＦエリアに対応する像高ｒおよび相対角度θを示すデータを不揮発性メモリ１０からさらに読み出すとともに、像高ｒを上式（１）および上式（２）へ代入して像面湾曲Ｒ（ｒ）および像面湾曲Ｔ（ｒ）を求める。そして、算出した像面湾曲Ｒ（ｒ）またはＴ（ｒ）を、相対角度θに応じて上式（３）または上式（４）へ代入して補正値Ｈ(ｒ，θ)を算出し、ステップＳ３０へ進む。
【００４８】
ステップＳ３０において、ＣＰＵ４は、設定されているＡＦエリア内の焦点検出用画素からの画素出力データを用いて位相差検出演算を行い、シフト量を求める。そして、このシフト量に所定係数を掛けてデフォーカス量defを算出し、ステップＳ４０へ進む。
【００４９】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ４は、デフォーカス量defに補正値Ｈ(ｒ，θ)を加え、レンズ駆動量ＤとしてステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０において、ＣＰＵ４は、レンズ駆動制御回路８へ指示を送り、レンズ駆動量Ｄに基づいてフォーカスレンズを駆動させてピント合わせを行い、ステップＳ６０へ進む。
【００５０】
ステップＳ６０において、ＣＰＵ４は、ＡＦ終了か否かを判定する。ＣＰＵ４は、ＡＦエリアを変更する操作が行われた場合にステップＳ６０を否定判定してステップＳ１０へ戻り、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ４は、ＡＦエリアを変更する操作が行われない場合には、ステップＳ６０を肯定判定して図９による処理を終了する。
【００５１】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮影レンズ１の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像のシフト量を検出し、該シフト量に基づいてデフォーカス量を検出するとともに、該デフォーカス量を、撮影レンズ１の光軸に直交して該光軸から放射状に向かうタンジェンシャル方向と該タンジェンシャル方向に直交するラジアル方向との間の所定方向に対応させる補正をＣＰＵ４で行うようにした。これにより、シフト量を２方向についてそれぞれ検出したり、２方向についてのコントラスト情報を取得することなく、適切に焦点検出できるようになる。
【００５２】
一般に、被写体像が光軸外で結像される場合（像高ｒが０でない場合）は、撮影レンズ１の像面湾曲のために、シフト量を検出する方向がタンジェンシャル方向に近い場合とラジアル方向に近い場合とで検出されるシフト量が異なる。本実施形態では、１方向について検出したシフト量に基づくデフォーカス量を、タンジェンシャル方向とラジアル方向との間の所定方向（たとえば４５(deg)方向）に対応させて補正したので、検出方向がタンジェンシャル方向に近い場合も、あるいはラジアル方向に近い場合も、常に所定方向に対応させるように補正できるから、シフト量の検出方向にかかわらず、同じピント位置が得られる。なお、補正方向を一定にする限り、上述した４５(deg)方向に限らず他の方向でもよい。
【００５３】
以上の説明では、撮像素子２に焦点検出用画素を備えた像面位相差検出方式を例に説明した。像面位相差検出方式では、撮像素子２の撮像面の外周部に近い領域に焦点検出用画素が配される場合に高い像高での検出があり得る。本発明は、このような高像高領域の場合において特に有効である。
【００５４】
（２）ＣＰＵ４は、一対の像のシフト量検出方向および該一対の像の像高ｒに基づいて補正を行うので、シフト量の検出方向にかかわらず、かつ、検出位置が光軸に近い場合も、あるいは光軸から離れた場合も、適切に補正を行うことができる。
【００５５】
（３）ＣＰＵ４は、タンジェンシャル方向を基準にシフト量検出方向を表す相対角度θ、および像高ｒに応じた補正情報をあらかじめ記憶する不揮発性メモリ１０から読み出した補正情報を用いて補正を行うので、相対角度θおよび像高ｒを代入するだけで、適切に補正量を得ることができる。
【００５６】
（４）所定方向は、タンジェンシャル方向を基準にラジアル方向を表す９０(deg)の１／２の角度（＝４５(deg)）にしたので、タンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に偏る場合に比べて補正量が抑えられる。
【００５７】
（５）上式（３）および上式（４）から明らかなように、シフト量を検出する方向（焦点検出用画素の並び方向）がθ＝４５(deg)の場合に補正量が０になる。本実施形態では、撮像素子２の画素を斜め読みすることは、水平方向に読み込む場合や垂直方向に読み込む場合に比べて読み込み時間が長くなるので、画素並び方向は、水平方向（領域１０１〜１０３）または垂直方向（１０４および１０５）としている。
【００５８】
（変形例１）
撮影レンズ１をカメラ本体に対して着脱自在に構成する場合は、不揮発性メモリ１０をレンズ鏡筒内に実装するとよい。この場合は、不揮発性メモリ１０に対し、上式（１）および上式（２）を示す情報をあらかじめ記憶させておく。像面湾曲は撮影レンズ１の光学特性を示すものであるので、撮影レンズ１ごとに異なった値を有する。レンズ鏡筒内の不揮発性メモリ１０に記憶させておくことにより、撮影レンズ１と記憶内容とを１：１に対応させることができる。これにより、撮影レンズ１を異なるカメラ本体と組み合わせる場合にも、適切にデフォーカス量を補正できる。
【００５９】
一方、ＡＦエリアにおける画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θや、各ＡＦエリアにおける像高ｒを示す情報は、カメラ本体側のメモリ（たとえば、ＣＰＵ４内の不揮発性メモリ）に記憶させておく。相対角度θや像高ｒ（画素間隔）はカメラ本体側の撮像素子２の特性を示すものであるので、撮像素子２の焦点検出用画素位置が異なる場合には、カメラ本体ごとに異なった値を有する。カメラ本体側のメモリに記憶させておくことにより、カメラ本体と記憶内容とを１：１に対応させることができる。
【００６０】
（変形例２）
撮影レンズ１がズームレンズの場合には、上式（１）および上式（２）を示す情報は、所定のズームポジションごとに複数組用意して、それぞれ不揮発性メモリ１０に記憶させるとよい。一般に、複数のズームポジションにおいて像面湾曲特性を同一に揃えるのは困難である。そこで、所定間隔で異なるズームポジションごとに上式（１）および上式（２）を示す情報を記憶させておき、ステップＳ１０（図９）において不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲データを読み出す際に、設定されているズームポジションに応じた像面湾曲データを読み出すようにする。これにより、そのズームポジションにおいて有する像面湾曲特性を考慮して適切にデフォーカス量を補正できる。
【００６１】
（変形例３）
上式（１）および上式（２）を示す情報は、所定の距離ポジションごとに複数組用意して、それぞれ不揮発性メモリ１０に記憶させるとよい。一般に、ズームレンズの場合は距離ポジションの全域で像面湾曲特性を同一に揃えるのは困難である。そこで、所定間隔で異なる距離ポジションごとに上式（１）および上式（２）を示す情報を記憶させておき、ステップＳ１０（図９）において不揮発性メモリ１０から撮影レンズ１の像面湾曲データを読み出す際に、設定されている距離ポジションに応じた像面湾曲データを読み出すようにする。これにより、その距離ポジションにおいて有する像面湾曲特性を考慮して適切にデフォーカス量を補正できる。
【００６２】
（変形例４）
上述した像面位相差検出方式の代わりに、撮像素子２と別の位相差検出センサを備える焦点検出装置にも本発明を適用できる。この場合は、焦点検出装置が備える位相差検出センサの画素並び方向（すなわちシフト量を検出する方向）に基づく相対角度θ’や当該センサの受光面上の像高ｒ’を示す情報を、不揮発性メモリ１０に記憶させておく。ここで、相対角度θ’＝４５(deg)とすれば、補正量は０にすることができる。
【００６３】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１…撮影レンズ
２…撮像素子
４…ＣＰＵ
８…レンズ駆動制御回路
９…駆動機構
１０…不揮発性メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段と、
前記検出されたデフォーカス情報を、前記撮影光学系の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記デフォーカス情報検出手段による前記一対の像の位相差検出方向および該一対の像の像高に基づいて前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記第１方向を基準に前記位相差検出方向を表す第１相対角度および前記像高に応じた補正情報をあらかじめ記憶するメモリから読み出した前記補正情報を用いて前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記所定方向は、前記第１方向を基準に前記第２方向を表す第２相対角度の１／２の角度に相当することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記補正されたデフォーカス情報は、前記第２相対角度の１／２と前記第１相対角度とが略等しい場合に当該デフォーカス情報検出手段が検出するデフォーカス情報に相当することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記メモリは、前記第１相対角度および前記像高に応じた補正情報を前記撮影光学系のズームポジションおよび距離ポジションごとにそれぞれ記憶し、
前記補正手段は、前記距離ポジションおよび前記ズームポジションに応じた補正情報を前記メモリから読み出して前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１】
撮影光学系の異なる領域を通過した一対の光束による一対の像の位相差情報を検出し、該位相差情報に基づいてデフォーカス情報を検出するデフォーカス情報検出手段と、
前記検出されたデフォーカス情報を、前記撮影光学系の光軸に直交して該光軸から放射状に向かう第１方向と該第１方向に直交する第２方向との間の所定方向に対応させて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記デフォーカス情報検出手段による前記一対の像の位相差検出方向および該一対の像の像高に基づいて前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記第１方向を基準に前記位相差検出方向を表す第１相対角度および前記像高に応じた補正情報をあらかじめ記憶するメモリから読み出した前記補正情報を用いて前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記所定方向は、前記第１方向を基準に前記第２方向を表す第２相対角度の１／２の角度に相当することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記補正されたデフォーカス情報は、前記第２相対角度の１／２と前記第１相対角度とが略等しい場合に当該デフォーカス情報検出手段が検出するデフォーカス情報に相当することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記メモリは、前記第１相対角度および前記像高に応じた補正情報を前記撮影光学系のズームポジションおよび距離ポジションごとにそれぞれ記憶し、
前記補正手段は、前記距離ポジションおよび前記ズームポジションに応じた補正情報を前記メモリから読み出して前記補正を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６４３７０（Ｐ２０１１−１６４３７０Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２９６（Ｐ２０１０−２７２９６）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]