焦点検出装置および撮影装置
【課題】一対の像信号の位相差に基づいて検出された焦点ずれ量に補正を加えるための補正値を正確且つ簡単に求める。
【解決手段】キャリブレーションモードの際には、一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段１０１，１００、像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段１０６，１００、それぞれにて焦点ずれ量を検出し、各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段１００を有し、キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段１０２を設け、擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置２００〜２０２に表示させた状態で、各焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて補正値を算出する。
【解決手段】キャリブレーションモードの際には、一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段１０１，１００、像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段１０６，１００、それぞれにて焦点ずれ量を検出し、各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段１００を有し、キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段１０２を設け、擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置２００〜２０２に表示させた状態で、各焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて補正値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出センサで光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、撮像センサで光電変換された像信号のコントラストを評価して焦点ずれ量を検出する第２の焦点検出手段とを具備する焦点検出装置および撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラの自動焦点検出装置として、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を、一対のラインセンサ上に結像させ、被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量を求めることにより、被写体のデフォーカス量を検出して、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う、いわゆる位相差検出方式の自動焦点装置が良く知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、撮像素子を用いたデジタルスチールカメラでは、撮影レンズの焦点位置を変えながら、撮像素子で得られた被写体像のコントラスト評価を行うことで合焦位置を検出する、いわゆるコントラスト検出方式の自動焦点装置も良く知られている（特許文献２）。
【０００４】
また、上記の位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を備えた撮像装置において、予め位相差検出方式で検出した合焦位置とコントラスト検出方式で検出した合焦位置の差を補正値として記憶しておき、通常撮影には位相差検出方式で検出した合焦位置と、記憶しておいた補正値から撮影レンズを駆動するという撮像装置も知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平０９−０５４２４２号公報（図３参照）
【特許文献２】特開２００１−００４９１４号公報（図１参照）
【特許文献３】特開平２０００−２９２６８４号公報（図１４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示の位相差検出方式の自動焦点装置は、ある焦点位置から合焦位置までのデフォーカス量を検出することができるので、合焦検出にかかる時間が短い。しかしながら、位相差検出方式で得られた被写体光路と、実際に撮影する場合の被写体光路は異なるため、位相差検出方式で検出した合焦位置と撮像面での合焦位置に誤差が生じる。
【０００６】
また、特許文献２に開示のコントラスト検出方式の自動焦点装置は、撮影での被写体光路で焦点検出しているため、撮像面での合焦位置を精度よく検出することができる。しかしながら、撮影レンズの焦点位置を変えながらコントラスト評価演算をする必要があり、合焦位置に至るまでに時間がかかってしまうという問題が生じる。
【０００７】
また、特許文献３に開示の撮像装置では、位相差検出方式により検出した合焦位置ずれを補正値により補正できるが、補正値を検出する際の被写体の条件によっては適切な補正値を検出できず、結果として正確な補正値を得ることが出来ないといった問題を有していた。例えば、被写体のコントラストが低い場合は、位相差検出方式の検出結果やコントラスト検出方式の検出結果の誤差が大きくなってしまうからである。
【０００８】
また、コントラストの高い測定用の擬似被写体画像（以下、チャート画像とも記す）を用いる場合でも、チャート画像と焦点検出視野を正確に合わせるのが非常に困難であり、正しい補正値を求めることができない。
【０００９】
このように、測定条件に応じて補正値が変化するため、本来の正しい補正値を検出するには所定の測定条件にする必要がある。しがしながら、工場などであれば所定の測定条件を作り出すのは容易であるが、一般ユーザーにとって所定の測定条件を作るのは非常に困難である。
【００１０】
（発明の目的）
本発明の目的は、一対の像信号の位相差に基づいて検出された焦点ずれ量に補正を加えるための補正値を正確に且つ簡単に求めることのできる焦点検出装置および撮影装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、光電変換された複数の像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、キャリブレーションモードの際には、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出し、検出された各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段と、を有し、焦点検出時には、前記第１の焦点検出手段で検出された焦点ずれ量に前記補正値を加え、これを焦点検出情報とする焦点検出装置において、前記キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段を設け、前記制御手段は、前記擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置に表示させた状態で、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて前記補正値を算出する焦点検出装置、または、該焦点検出装置を具備した撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一対の像信号の位相差に基づいて検出された焦点ずれ量に補正を加えるための補正値を正確且つ簡単に求めることができる焦点検出装置または撮影装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係わる撮像装置であるところのカメラおよびＡＦ（オートフォーカス）キャリブレーション時に生成されるチャート画像（擬似被写体画像）を表示する表示装置の回路構成を示すブロック図である。カメラ用マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと記す）１００には、カメラの各種操作スイッチ群１１４を検知するための信号入力回路１０４、撮像センサ１０６、測光用センサ１０７、シャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路１０８、カメラ側表示部１０９、焦点検出用センサ１０１が接続されている。また、後述の撮影レンズにはレンズ通信回路１０５を介してレンズ信号１１５が出力され、焦点位置や絞りの制御を行っている。
【００１５】
カメラ用ＣＰＵ１００内には、ＡＦキャリブレーションに使用するチャート画像を生成する画像生成回路１０２が内蔵されている。この画像生成回路１０２で生成されたチャート画像は、映像信号通信回路１０３を介して表示装置用ＣＰＵ２００へ送信される。表示装置用ＣＰＵ２００はカメラ用ＣＰＵ１００の指示に従って、映像表示回路２０１により表示部２０２に対して、チャート画像の表示制御を行ったり、表示部の大きさ情報などをカメラ用ＣＰＵ１００へ伝達する通信制御を行ったりする。
【００１６】
カメラ用ＣＰＵ１００は、測光用センサ１０７、焦点検出用センサ１０１を制御することで、被写体の輝度を検出し、不図示の撮影レンズの絞り値やシャッタスピードを決定する。そして、レンズ通信回路１０５を介して絞り値を制御する。また、シャッタを制御回路１０８を介してシャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂの通電時間の制御を行い、撮像センサ１０６を制御することで撮影動作を行う。また、カメラに内蔵されているカメラ側表示部１０９では、撮影画像を表示したり、ユーザーに対して、警告や指示の内容を表示したりする。
【００１７】
カメラ用ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ（不図示）、変数を記憶するためのＲＡＭ（不図示）、諸パラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（不図示）が内蔵されている。カメラの各種モードの設定はスイッチ群１１４の設定で決定される。
【００１８】
図２は、図１のカメラと表示装置を接続した際の様子を示す外観図である。
【００１９】
図２ではカメラと表示装置を画像通信ケーブルを用いて接続しているが、カメラ側で生成した画像をワイヤレスで表示装置へ送信するような構成でも良い。
【００２０】
図３は、上記構成のカメラの光学系の配置図である。
【００２１】
撮影レンズ６０を介して入射した被写体からの光束の大部分はクイックリターンミラー３１で上方に反射され、ファインダスクリーン５１上に結像する。カメラのユーザーはこの像をペンタプリズム５２、接眼レンズ５３を介して観察する。撮影光束の一部はクイックリターンミラー３１を透過し、後方のサブミラー３０で下方へ曲げられて、視野マスク３２、赤外カットフィルタ３３、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を経て焦点検出用センサ１０１上に結像する。この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、撮影レンズ６０の焦点状態を検出することできる。撮影に際しては、クイックリターンミラー３１が跳ね上がり、全光束は撮像センサ１０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。
【００２２】
この実施例におけるカメラは、２つの焦点検出方式を具備しており、第１の焦点検出方式は、焦点検出用センサ１０１を用いた周知の位相差検出方式であり、画面内の異なる５つの領域の焦点状態を検出することが可能である。
【００２３】
図４は、焦点検出系の詳細な構成を示す図である。
【００２４】
図３に示したサブミラー３０で反射された被写体からの光束は、図４中の視野マスク３２の近傍に一旦結像する。視野マスク３２は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材であり、中央に十字形の開口部とその周辺には縦長あるいは横長の開口部を４つ有している。フィールドレンズ３４は３つのレンズで構成されており、後方には絞り３８が配置され、中央部には上下と左右に一対ずつ計４つの開口部が、また周辺部には８つの開口部がそれぞれ設けられている。
【００２５】
フィールドレンズ３４は絞り３８の各開口部を撮影レンズ６０の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り３８の後方には二次結像レンズ３９があり、６対計１２のレンズから構成され、それぞれのレンズは絞り３８の各開口部に対応している。
【００２６】
視野マスク３２、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を通過した各光束は、焦点検出用センサ１０１上の６対１２のラインセンサ上に結像する。
【００２７】
図５および図６は、各ラインセンサと画面内の焦点検出領域を画定する焦点検出枠の関係を示す図である。
【００２８】
図５に示したラインセンサ１１１ａ，１１１ｂ対が図６に示したファインダ８０内の焦点検出枠８１ａに、図５に示したラインセンサ１１１ｃ，１１１ｄ対とラインセンサ１１１ｅ，１１１ｆ対が図６に示した焦点検出枠８１ｂに、図５に示したラインセンサ１１１ｇ、１１１ｈが図６に示した焦点検出枠８１ｃに、図５に示したラインセンサ１１１ｉ，１１１ｊが図６に示した焦点検出枠８１ｄに、図５に示したラインセンサ１１１ｋ，１１１ｌが図６に示した焦点検出枠８１ｅに、それぞれ対応している。
【００２９】
各ラインセンサ上の像を光電変換し、６対の像信号の相対位置変位を検出することで、画面上の中央１ヶ所、周辺４ヶ所の計５ヶ所の測距点について、焦点状態を検出することができる。
【００３０】
本実施例では、以下、焦点検出枠８１ｂのラインセンサ１１１ｃ，１１１ｄ対による焦点検出領域を「中央縦視野」、焦点検出枠８１ｂのラインセンサ１１１ｅ，１１１ｆ対による焦点検出領域を「中央横視野」、とそれぞれ表わす。同様に、焦点検出枠８１ａのラインセンサ１１１ａ，１１１ｂ対による焦点検出領域を「左縦視野」、焦点検出枠８１ｃのラインセンサ１１１ｇ，１１１ｈ対による焦点検出領域を「右縦視野」、焦点検出枠８１ｄのラインセンサ１１１ｉ，１１１ｊ対による焦点検出領域を「上横視野」、焦点検出枠８１ｅのラインセンサ１１１ｋ，１１１ｌ対による焦点検出領域を「下横視野」、とそれぞれ記す。
【００３１】
また、この実施例における第２の焦点検出方式は、撮像センサ１０６からの像信号を用いた周知のコントラスト検出方式であり、図６で示した焦点検出枠８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに対応した５つの領域の焦点状態を検出することが可能である。
【００３２】
図７は、撮像センサ１０６とコントラスト演算を行う画素範囲の位置関係を示す図である。画素範囲は、各焦点検出枠、焦点検出視野に対応している。
【００３３】
図８は、図７の焦点検出枠８１ｂの横視野に対応した画素範囲の拡大した図である。図８のように各画素の信号をＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎで表すと、コントラスト評価値は次式で表すことができる。
【００３４】
【数１】
図９に、位相差検出方式である第１の焦点検出方式で検出した合焦位置から所定間隔おきに焦点位置をシフトさせながら撮影し、撮像センサ１０６で得られた信号から上式でコントラスト評価値を演算した結果を示す。
【００３５】
図９では、第１の焦点検出方式で検出した合焦位置から前後方向に５ポイント所定間隔おきに焦点位置をシフトさせたときのコントラスト評価結果を示しており、この例は−１の焦点位置が最もコントラスト評価値が最大となり、第２の焦点検出方式において検出した合焦位置ということになる。
【００３６】
また、第１の焦点検出方式での合焦位置と第２の焦点検出方式での合焦位置の差分値が第１の焦点検出方式での補正量となる。
【００３７】
次に、図１０を用いて、画像生成回路１０２で生成するＡＦキャリブレーション用のチャート画像と、第１の焦点検出方式による焦点検出視野の位置関係について説明する。
【００３８】
図１０（ａ）は、画像生成回路１０２で横線チャート画像を生成し、焦点検出枠８１ａの左縦視野、焦点検出枠８１ｂの中央縦視野、焦点検出枠８１ｃの右縦視野に対して直交するように表示装置側の表示部２０２に表示した状態を示す図である。一方、図１０（ｂ）は、画像生成回路１０２で縦線チャート画像を生成し、焦点検出枠８１ｂの中央横視野、焦点検出枠８１ｄの上横視野、焦点検出枠８１ｅの下横視野に対して直交するように表示装置側の表示部２０２に表示した状態を示す図である。
【００３９】
このように、画像生成回路１０２は、焦点検出を行う視野の向きに対応して、チャート画像を切り換えるので、常に高いコントラストで焦点検出を行うことが可能となる。
【００４０】
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、チャート画像を黒色、それ以外を白色で描いているが、実際は、チャート画像を白色、それ以外を黒色とする。さらに、チャート画像の色は白色以外の色も切り換え可能であり、例えば、赤や緑、青などで表示させることもできる。
【００４１】
次に、図１のように構成されたカメラおよびチャート画像を表示する表示装置の本発明に係わる部分の動作を、図１１および図１２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００４２】
まず、ステップＳ１００１では、カメラ用ＣＰＵ１００は、スイッチ群１１４の状態からカメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されているか否かを判定する。カメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されている場合は、ステップＳ１００１からステップＳ１００３の動作へ進む。一方、カメラモードがＡＦキャリブレーションモード以外に設定されている場合は、ステップＳ１００１からステップＳ１００２の動作へ進み、そのモードに応じたカメラ動作を実行する。
【００４３】
ＡＦキャリブレーションモードが設定されているとしてステップＳ１００３に進むと、カメラ用ＣＰＵ１００は、映像信号通信回路１０３を通して表示装置用ＣＰＵ２００と通信を行い、カメラと表示装置が正しく接続できているか否かを判定する。正しく接続されており、正常に通信できれば、次のステップＳ１００４の動作に進む。通信異常である場合はステップＳ１００１の動作に戻る。
【００４４】
ステップＳ１００４では、カメラ用ＣＰＵ１００は、スイッチ群１１４の状態によりＡＦキャリブレーションを開始するための開始釦が押されたか否かを判定する。開始釦が押された場合はステップＳ１００５の動作へ進む。開始釦が押されなければステップＳ１００１の動作へ戻る。
【００４５】
ステップＳ１００５では、カメラ用ＣＰＵ１００は、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することで、表示装置における表示サイズの情報を取得する。ここでは、通信により表示サイズの情報を取得しているが、ユーザーによるスイッチ群１１４の操作により表示サイズを入力することでその情報を得てもよい。次のステップＳ１００６では、カメラ用ＣＰＵ１００は、撮影レンズ６０と通信することで、該撮影レンズ６０の焦点距離情報を取得する。続くステップＳ１００７では、カメラから表示装置までの距離情報を取得する。
【００４６】
ここで、カメラから表示装置までの距離情報の取得の一例を説明する。カメラ用ＣＰＵ１００は、ユーザーにカメラから表示装置までの距離の入力を要求する。ここでは、カメラに備えられたカメラ側表示部１０９に要求内容を表示する。この表示を見ることにより、ユーザーはスイッチ群１１４の操作によりカメラから表示装置までの距離を入力することになる。これにより、カメラ用ＣＰＵ１００は距離情報を取得することができる。
【００４７】
図１１に戻り、次のステップＳ１００８では、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００６で得られた撮影レンズ６０の焦点距離情報や上記ステップＳ１００７で得られた距離情報を基に、表示装置に表示させるチャート画像の表示範囲を決定する。
【００４８】
上記チャート画像の表示範囲の決定方法について、図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００４９】
図１３（ａ）は、カメラから表示装置までの距離と焦点検出範囲の関係を示した図である。ここでの焦点検出範囲とは、左縦視野から右縦視野までの範囲を示している。距離が近いほど焦点検出範囲は狭くなり、反対に、距離が遠いほど焦点検出範囲は広くなる。この焦点検出範囲に合わせてチャート画像の表示範囲を決定する。
【００５０】
図１３（ｂ）は、撮影レンズ６０の焦点距離と焦点検出範囲の関係を示した図である。焦点距離が長く、画角が狭いほど焦点検出範囲は狭くなり、チャート画像の表示範囲も狭くなる。反対に、焦点距離が短く、画角が広いほど焦点検出範囲は広くなり、チャート画像の表示範囲も広くなる。
【００５１】
図１３（ａ），（ｂ）の焦点検出範囲は、左縦視野から右縦視野までの範囲を示しているが、上横視野から下横視野までの範囲も同じことが言える。
【００５２】
このように、カメラから表示装置までの距離情報や撮影レンズ６０の焦点距離情報により、焦点検出範囲が変化する。そして、この焦点検出範囲に合わせるように、チャート画像の表示範囲を決定する。チャート画像の表示範囲は、距離と撮影レンズ６０の焦点距離の各パラメータで予め計算、あるいは測定し、カメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭなどの記憶部に記憶しておく。あるいは、距離と撮影レンズ６０の焦点距離の各パラメータからチャート画像の表示範囲を求められる式を、カメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭなどの記憶手段に記憶しておく。
【００５３】
次のステップＳ１００９では、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００８で決定したチャート画像の範囲と上記ステップＳ１００５で取得した表示装置の表示範囲を比較して、チャート画像の範囲が表示範囲以内に収まっているか否かを判定する。チャート画像の範囲が表示範囲以内に収まっている場合はステップＳ１０１１の動作に進む。一方、チャート画像の範囲が表示範囲を超えている場合はステップＳ１０１０の動作へ進む。そして、ユーザーに対して、チャート画像の範囲が表示範囲を超えていることを警告したり、カメラから表示装置までの距離や焦点距離を変更したりするように指示を行う。
【００５４】
ステップＳ１０１１へ進むと、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００８で決定したチャート画像の表示範囲内に横線チャート画像を表示できるように画像生成回路１０２にて生成する。そして、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することにより、生成したチャート画像を表示部２０２に表示する。次のステップＳ１０１２では、焦点検出センサ１０１からの信号により、チャート画像の位置が各視野に対して所定位置になるように調整する。また、チャート画像の間隔についても所定の大きさなるように調整する。
【００５５】
ここで、チャート画像の位置の調整について、図１４および図１５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５６】
図１４は、焦点検出視野８１ａ，８１ｂ，８１ｃと横線チャート画像の位置関係を示した図である。破線で表した横線チャート画像は、各焦点検出視野に対して少しずれている。この時の焦点検出視野８１ａに対応しているラインセンサ１１１ａからの信号波形を、図１５（ａ）に示す。横線チャート画像は焦点検出視野８１ａの中心に対してずれているため、視野の端でしかチャート画像波形を受光できていない。このチャート画像波形が図１５（ｂ）のように視野の中心で受光できるように、画像生成回路１０２でチャート画像を変更する。図１５（ｂ）の波形になるように、チャート画像の調整を行うことで、図１１（ａ）の実線で表した横線チャート画像のように、焦点検出視野８１ａの中心近傍に位置させることができる。
【００５７】
また、チャート画像の大きさの一つの要素である間隔の調整について、図１６および図１７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５８】
図１６は、焦点検出視野８１ａ，８１ｂ，８１ｃと横線チャート画像の位置関係を示した図である。破線で表した横線チャート画像は、焦点検出視野に対してチャート画像の間隔が広くなっている。このときの焦点検出視野８１ａに対応しているラインセンサ１１１ａからの信号波形を、図１７（ａ）に示す。横線チャート画像の間隔は、焦点検出視野８１ａに対して広くなっているため、横線チャート画像の一部しか受光できていない。このチャート画像波形が図１７（ｂ）の波形になるように、チャート画像の間隔の調整を行うことで、図１６の実線で表した横線チャート画像のような焦点検出視野８１ａでチャート画像全体を受光できるようになる。
【００５９】
このように、焦点検出用センサ１０１の信号波形からチャート画像の位置や間隔のずれ量（大きさ）を判定して、所定のチャート位置、大きさになるように、画像生成回路１０２によりチャート画像を生成する。
【００６０】
再び図１１に戻り、次のステップＳ１０１３では、カメラ用ＣＰＵ１００は、縦視野について位相差方式による焦点検出結果に対する補正値の測定および記憶動作を行う（詳細は後述する）。続くステップＳ１０１４では、上記ステップＳ１００８で決定したチャート表示範囲内に縦線チャート画像を表示させるように画像生成回路１０２によりチャート画像を生成する。そして、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することにより、生成したチャート画像を表示部２０２に表示する。
【００６１】
次のステップＳ１０１５では、カメラ用ＣＰＵ１００は、焦点検出用センサ１０１からの信号により、チャート画像の位置が各視野に対して所定位置になるように調整する。また、チャート画像の間隔についても所定の大きさなるように調整する。調整方法は上記のステップＳ１０１２の動作と同様である。続くステップＳ１０１６では、横視野について位相差検出方式による焦点検出結果に対する補正値の測定および記憶動作を行う。そして、ステップＳ１０１７にて、画像生成回路１０２によるチャート画像の生成および表示を終了し、一連のＡＦキャリブレーション動作を終了する。
【００６２】
次に、図１１のステップＳ１０１３での動作の詳細を、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
ステップＳ２００１では、縦視野についてＡＦキャリブレーションを行う最初の焦点検出視野を選択する。ここでは、中央縦視野を選択する。もちろん、中央縦視野以外の焦点検出視野を選択してもよい。次のステップＳ２００２では、上記ステップＳ２００１で選択した焦点検出視野あるいは、後に説明するステップＳ２００８，Ｓ２０１０で選択した焦点検出視野について、焦点検出センサ１０１よりの信号から位相差検出方式による焦点検出動作を行う。そして、ステップＳ２００３にて、上記ステップＳ２００２の動作で得られた位相差検出方式による焦点検出結果が合焦しているか否かの判定を行う。合焦していると判定した場合はステップＳ２００５の動作へ進む。合焦していないと判定した場合はステップＳ２００４の動作へ進む。
【００６４】
合焦していないとしてステップＳ２００４へ進むと、上記ステップＳ２００２で検出した焦点ずれ量分、フォーカスレンズの駆動を行い、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００６５】
一方、合焦しているとしてステップＳ２００５へ進むと、ここでは上記ステップＳ２００２からステップＳ２００４までの焦点検出動作で検出した焦点検出視野について、撮像センサ１０６よりの信号からコントラスト検出方式による焦点検出動作を行う。位相差検出方式による合焦位置（ステップＳ２００２〜Ｓ２００４）で検出した該合焦位置から所定のフォーカス範囲、間隔で検出したコントラスト評価値（図９参照）を基に合焦位置を検出する。コントラスト検出方式による焦点検出についても、位相差検出方式に用いたチャート画像をそのまま使用する。しかしながら、コントラスト検出方式は、デフォーカス位置やチャート画像の空間周波数によって、図１８のように、本来の合焦位置でないところに擬似コントラストによる極値が発生し、誤った焦点検出を行ってしまう場合がある。この擬似コントラストによる極値はチャート空間周波数が変わると移動するので、コントラスト検出方式による焦点検出を行う際は、位相差検出方式に用いたチャート画像をそのまま使用した場合の焦点検出結果とチャート画像空間周波数を変えた場合の焦点検出結果とを比較し、両者の結果に差が出た場合は、検出するデフォーカス範囲を広げ、本来の合焦位置を検出する。
【００６６】
次のステップＳ２００６では、位相差方式による合焦位置（ステップＳ２００２〜Ｓ２００４）とコントラスト方式による合焦位置（ステップＳ２００５）の差分値を演算し、位相差方式による焦点検出の補正値としてカメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭに記憶する。続くステップＳ２００７では、縦視野について補正値の測定および記憶動作（ステップＳ２００２〜Ｓ２００６）を行っているか否かを判定を行う。左縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っている場合はステップＳ２００９の動作へ進む。
【００６７】
また、左縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っていない場合はステップＳ２００８の動作へ進む。そして、このステップＳ２００８では、ＡＦキャリブレーションを行う焦点検出視野として、左縦視野を選択し、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００６８】
ステップＳ２００９へ進むと、今度は右縦視野について補正値の測定および記憶動作（ステップＳ２００２〜Ｓ２００６）を行っているか否かを判定を行う。右縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っている場合は、一連の動作を終了する。
【００６９】
また、右縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っていない場合はステップＳ２０１０の動作へ進む。そして、このステップＳ２０１０では、ＡＦキャリブレーションを行う焦点検出視野として、右縦視野を選択し、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００７０】
図１１のステップＳ１０１６では、横方向の各焦点検出視野（中央横視野、上横視野、下横視野）に対応した焦点検出用センサ１０１を成すラインセンサや、撮像センサ１０６を成す画素範囲を使用し、図１２のフローチャートと同じ動作を行われるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
以上のように、ＡＦキャリブレーションで使用する焦点検出用のチャート画像をカメラ内で生成し、そのチャート画像を外部の表示装置で表示させて前記補正値を求めるようにしている。よって、常にコントラストの高いチャート画像でＡＦキャリブレーションを行うことができ、精度のよい補正値を得ることができる。
【００７２】
また、焦点検出用センサ１０１からの信号波形を基に、チャート画像が焦点検出視野に合うようにその位置や大きさ（間隔）を決定するようにしているので、ユーザーによる面倒な位置合わせなどの作業を簡素化できるともに、チャート画像と焦点検出視野の位置のずれ等によるＡＦキャリブレーション動作の失敗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係わるカメラ及び表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図1のカメラと表示装置を接続した際の様子を示す外観図である。
【図３】図1のカメラの光学系配置図である。
【図４】本発明の実施例に係わる位相差方式の焦点検出装置の光学系配置図である。
【図５】図４の位相差方式の焦点検出装置に具備されるラインセンサを示す図である。
【図６】図４の位相差方式の焦点検出装置における画面内の焦点検出枠を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係わる撮像センサとコントラスト検出方式でコントラスト評価値を計算する画素範囲の位置関係を示す図である。
【図８】図７の焦点検出枠８１ｂの中央横視野に対応した画素範囲の拡大した図である。
【図９】本発明の実施例に係わる撮像センサで得られた信号のコントラスト評価値を演算した結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係わるファインダ内の焦点検出枠とチャートの位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施例におけるＡＦキャリブレーション動作を説明するためのメインルーチンフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例におけるＡＦキャリブレーション動作を説明するためのサブルーチンフローチャートである。
【図１３】図１のカメラから表示装置までの距離、撮影レンズの焦点距離、および焦点検出範囲の関係を示した図である。
【図１４】本発明の実施例において焦点検出視野とチャート画像位置の関係を示した図である。
【図１５】図１４の焦点検出視野とチャート画像位置に対応したラインセンサからの信号波形を示した図である。
【図１６】本発明の実施例において焦点検出視野とチャート画像間隔の関係を示した図である。
【図１７】図１６の焦点検出視野とチャート画像間隔に対応したラインセンサからの信号波形を示した図である。
【図１８】擬似コントラストによるコントラスト方式の焦点誤検出を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００ カメラ用ＣＰＵ
１０１ 焦点検出用センサ
１０３ 映像信号通信回路
１０４ 信号入力回路
１１４ スイッチ群
１０５ レンズ通信回路
１１５ レンズ通信信号
１０６ 撮像センサ
１０７ 測光用センサ
１０９ カメラ側表示部
２００ 表示装置用ＣＰＵ
２０１ 映像表示回路
２０２ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出センサで光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、撮像センサで光電変換された像信号のコントラストを評価して焦点ずれ量を検出する第２の焦点検出手段とを具備する焦点検出装置および撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラの自動焦点検出装置として、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を、一対のラインセンサ上に結像させ、被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量を求めることにより、被写体のデフォーカス量を検出して、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う、いわゆる位相差検出方式の自動焦点装置が良く知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、撮像素子を用いたデジタルスチールカメラでは、撮影レンズの焦点位置を変えながら、撮像素子で得られた被写体像のコントラスト評価を行うことで合焦位置を検出する、いわゆるコントラスト検出方式の自動焦点装置も良く知られている（特許文献２）。
【０００４】
また、上記の位相差検出方式とコントラスト検出方式の両方を備えた撮像装置において、予め位相差検出方式で検出した合焦位置とコントラスト検出方式で検出した合焦位置の差を補正値として記憶しておき、通常撮影には位相差検出方式で検出した合焦位置と、記憶しておいた補正値から撮影レンズを駆動するという撮像装置も知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平０９−０５４２４２号公報（図３参照）
【特許文献２】特開２００１−００４９１４号公報（図１参照）
【特許文献３】特開平２０００−２９２６８４号公報（図１４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示の位相差検出方式の自動焦点装置は、ある焦点位置から合焦位置までのデフォーカス量を検出することができるので、合焦検出にかかる時間が短い。しかしながら、位相差検出方式で得られた被写体光路と、実際に撮影する場合の被写体光路は異なるため、位相差検出方式で検出した合焦位置と撮像面での合焦位置に誤差が生じる。
【０００６】
また、特許文献２に開示のコントラスト検出方式の自動焦点装置は、撮影での被写体光路で焦点検出しているため、撮像面での合焦位置を精度よく検出することができる。しかしながら、撮影レンズの焦点位置を変えながらコントラスト評価演算をする必要があり、合焦位置に至るまでに時間がかかってしまうという問題が生じる。
【０００７】
また、特許文献３に開示の撮像装置では、位相差検出方式により検出した合焦位置ずれを補正値により補正できるが、補正値を検出する際の被写体の条件によっては適切な補正値を検出できず、結果として正確な補正値を得ることが出来ないといった問題を有していた。例えば、被写体のコントラストが低い場合は、位相差検出方式の検出結果やコントラスト検出方式の検出結果の誤差が大きくなってしまうからである。
【０００８】
また、コントラストの高い測定用の擬似被写体画像（以下、チャート画像とも記す）を用いる場合でも、チャート画像と焦点検出視野を正確に合わせるのが非常に困難であり、正しい補正値を求めることができない。
【０００９】
このように、測定条件に応じて補正値が変化するため、本来の正しい補正値を検出するには所定の測定条件にする必要がある。しがしながら、工場などであれば所定の測定条件を作り出すのは容易であるが、一般ユーザーにとって所定の測定条件を作るのは非常に困難である。
【００１０】
（発明の目的）
本発明の目的は、一対の像信号の位相差に基づいて検出された焦点ずれ量に補正を加えるための補正値を正確に且つ簡単に求めることのできる焦点検出装置および撮影装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、光電変換された複数の像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、キャリブレーションモードの際には、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出し、検出された各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段と、を有し、焦点検出時には、前記第１の焦点検出手段で検出された焦点ずれ量に前記補正値を加え、これを焦点検出情報とする焦点検出装置において、前記キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段を設け、前記制御手段は、前記擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置に表示させた状態で、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて前記補正値を算出する焦点検出装置、または、該焦点検出装置を具備した撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一対の像信号の位相差に基づいて検出された焦点ずれ量に補正を加えるための補正値を正確且つ簡単に求めることができる焦点検出装置または撮影装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係わる撮像装置であるところのカメラおよびＡＦ（オートフォーカス）キャリブレーション時に生成されるチャート画像（擬似被写体画像）を表示する表示装置の回路構成を示すブロック図である。カメラ用マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと記す）１００には、カメラの各種操作スイッチ群１１４を検知するための信号入力回路１０４、撮像センサ１０６、測光用センサ１０７、シャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路１０８、カメラ側表示部１０９、焦点検出用センサ１０１が接続されている。また、後述の撮影レンズにはレンズ通信回路１０５を介してレンズ信号１１５が出力され、焦点位置や絞りの制御を行っている。
【００１５】
カメラ用ＣＰＵ１００内には、ＡＦキャリブレーションに使用するチャート画像を生成する画像生成回路１０２が内蔵されている。この画像生成回路１０２で生成されたチャート画像は、映像信号通信回路１０３を介して表示装置用ＣＰＵ２００へ送信される。表示装置用ＣＰＵ２００はカメラ用ＣＰＵ１００の指示に従って、映像表示回路２０１により表示部２０２に対して、チャート画像の表示制御を行ったり、表示部の大きさ情報などをカメラ用ＣＰＵ１００へ伝達する通信制御を行ったりする。
【００１６】
カメラ用ＣＰＵ１００は、測光用センサ１０７、焦点検出用センサ１０１を制御することで、被写体の輝度を検出し、不図示の撮影レンズの絞り値やシャッタスピードを決定する。そして、レンズ通信回路１０５を介して絞り値を制御する。また、シャッタを制御回路１０８を介してシャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂの通電時間の制御を行い、撮像センサ１０６を制御することで撮影動作を行う。また、カメラに内蔵されているカメラ側表示部１０９では、撮影画像を表示したり、ユーザーに対して、警告や指示の内容を表示したりする。
【００１７】
カメラ用ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ（不図示）、変数を記憶するためのＲＡＭ（不図示）、諸パラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（不図示）が内蔵されている。カメラの各種モードの設定はスイッチ群１１４の設定で決定される。
【００１８】
図２は、図１のカメラと表示装置を接続した際の様子を示す外観図である。
【００１９】
図２ではカメラと表示装置を画像通信ケーブルを用いて接続しているが、カメラ側で生成した画像をワイヤレスで表示装置へ送信するような構成でも良い。
【００２０】
図３は、上記構成のカメラの光学系の配置図である。
【００２１】
撮影レンズ６０を介して入射した被写体からの光束の大部分はクイックリターンミラー３１で上方に反射され、ファインダスクリーン５１上に結像する。カメラのユーザーはこの像をペンタプリズム５２、接眼レンズ５３を介して観察する。撮影光束の一部はクイックリターンミラー３１を透過し、後方のサブミラー３０で下方へ曲げられて、視野マスク３２、赤外カットフィルタ３３、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を経て焦点検出用センサ１０１上に結像する。この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、撮影レンズ６０の焦点状態を検出することできる。撮影に際しては、クイックリターンミラー３１が跳ね上がり、全光束は撮像センサ１０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。
【００２２】
この実施例におけるカメラは、２つの焦点検出方式を具備しており、第１の焦点検出方式は、焦点検出用センサ１０１を用いた周知の位相差検出方式であり、画面内の異なる５つの領域の焦点状態を検出することが可能である。
【００２３】
図４は、焦点検出系の詳細な構成を示す図である。
【００２４】
図３に示したサブミラー３０で反射された被写体からの光束は、図４中の視野マスク３２の近傍に一旦結像する。視野マスク３２は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材であり、中央に十字形の開口部とその周辺には縦長あるいは横長の開口部を４つ有している。フィールドレンズ３４は３つのレンズで構成されており、後方には絞り３８が配置され、中央部には上下と左右に一対ずつ計４つの開口部が、また周辺部には８つの開口部がそれぞれ設けられている。
【００２５】
フィールドレンズ３４は絞り３８の各開口部を撮影レンズ６０の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り３８の後方には二次結像レンズ３９があり、６対計１２のレンズから構成され、それぞれのレンズは絞り３８の各開口部に対応している。
【００２６】
視野マスク３２、フィールドレンズ３４、絞り３８、二次結像レンズ３９を通過した各光束は、焦点検出用センサ１０１上の６対１２のラインセンサ上に結像する。
【００２７】
図５および図６は、各ラインセンサと画面内の焦点検出領域を画定する焦点検出枠の関係を示す図である。
【００２８】
図５に示したラインセンサ１１１ａ，１１１ｂ対が図６に示したファインダ８０内の焦点検出枠８１ａに、図５に示したラインセンサ１１１ｃ，１１１ｄ対とラインセンサ１１１ｅ，１１１ｆ対が図６に示した焦点検出枠８１ｂに、図５に示したラインセンサ１１１ｇ、１１１ｈが図６に示した焦点検出枠８１ｃに、図５に示したラインセンサ１１１ｉ，１１１ｊが図６に示した焦点検出枠８１ｄに、図５に示したラインセンサ１１１ｋ，１１１ｌが図６に示した焦点検出枠８１ｅに、それぞれ対応している。
【００２９】
各ラインセンサ上の像を光電変換し、６対の像信号の相対位置変位を検出することで、画面上の中央１ヶ所、周辺４ヶ所の計５ヶ所の測距点について、焦点状態を検出することができる。
【００３０】
本実施例では、以下、焦点検出枠８１ｂのラインセンサ１１１ｃ，１１１ｄ対による焦点検出領域を「中央縦視野」、焦点検出枠８１ｂのラインセンサ１１１ｅ，１１１ｆ対による焦点検出領域を「中央横視野」、とそれぞれ表わす。同様に、焦点検出枠８１ａのラインセンサ１１１ａ，１１１ｂ対による焦点検出領域を「左縦視野」、焦点検出枠８１ｃのラインセンサ１１１ｇ，１１１ｈ対による焦点検出領域を「右縦視野」、焦点検出枠８１ｄのラインセンサ１１１ｉ，１１１ｊ対による焦点検出領域を「上横視野」、焦点検出枠８１ｅのラインセンサ１１１ｋ，１１１ｌ対による焦点検出領域を「下横視野」、とそれぞれ記す。
【００３１】
また、この実施例における第２の焦点検出方式は、撮像センサ１０６からの像信号を用いた周知のコントラスト検出方式であり、図６で示した焦点検出枠８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅに対応した５つの領域の焦点状態を検出することが可能である。
【００３２】
図７は、撮像センサ１０６とコントラスト演算を行う画素範囲の位置関係を示す図である。画素範囲は、各焦点検出枠、焦点検出視野に対応している。
【００３３】
図８は、図７の焦点検出枠８１ｂの横視野に対応した画素範囲の拡大した図である。図８のように各画素の信号をＳ１，Ｓ２・・・Ｓｎで表すと、コントラスト評価値は次式で表すことができる。
【００３４】
【数１】
図９に、位相差検出方式である第１の焦点検出方式で検出した合焦位置から所定間隔おきに焦点位置をシフトさせながら撮影し、撮像センサ１０６で得られた信号から上式でコントラスト評価値を演算した結果を示す。
【００３５】
図９では、第１の焦点検出方式で検出した合焦位置から前後方向に５ポイント所定間隔おきに焦点位置をシフトさせたときのコントラスト評価結果を示しており、この例は−１の焦点位置が最もコントラスト評価値が最大となり、第２の焦点検出方式において検出した合焦位置ということになる。
【００３６】
また、第１の焦点検出方式での合焦位置と第２の焦点検出方式での合焦位置の差分値が第１の焦点検出方式での補正量となる。
【００３７】
次に、図１０を用いて、画像生成回路１０２で生成するＡＦキャリブレーション用のチャート画像と、第１の焦点検出方式による焦点検出視野の位置関係について説明する。
【００３８】
図１０（ａ）は、画像生成回路１０２で横線チャート画像を生成し、焦点検出枠８１ａの左縦視野、焦点検出枠８１ｂの中央縦視野、焦点検出枠８１ｃの右縦視野に対して直交するように表示装置側の表示部２０２に表示した状態を示す図である。一方、図１０（ｂ）は、画像生成回路１０２で縦線チャート画像を生成し、焦点検出枠８１ｂの中央横視野、焦点検出枠８１ｄの上横視野、焦点検出枠８１ｅの下横視野に対して直交するように表示装置側の表示部２０２に表示した状態を示す図である。
【００３９】
このように、画像生成回路１０２は、焦点検出を行う視野の向きに対応して、チャート画像を切り換えるので、常に高いコントラストで焦点検出を行うことが可能となる。
【００４０】
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、チャート画像を黒色、それ以外を白色で描いているが、実際は、チャート画像を白色、それ以外を黒色とする。さらに、チャート画像の色は白色以外の色も切り換え可能であり、例えば、赤や緑、青などで表示させることもできる。
【００４１】
次に、図１のように構成されたカメラおよびチャート画像を表示する表示装置の本発明に係わる部分の動作を、図１１および図１２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００４２】
まず、ステップＳ１００１では、カメラ用ＣＰＵ１００は、スイッチ群１１４の状態からカメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されているか否かを判定する。カメラモードがＡＦキャリブレーションモードに設定されている場合は、ステップＳ１００１からステップＳ１００３の動作へ進む。一方、カメラモードがＡＦキャリブレーションモード以外に設定されている場合は、ステップＳ１００１からステップＳ１００２の動作へ進み、そのモードに応じたカメラ動作を実行する。
【００４３】
ＡＦキャリブレーションモードが設定されているとしてステップＳ１００３に進むと、カメラ用ＣＰＵ１００は、映像信号通信回路１０３を通して表示装置用ＣＰＵ２００と通信を行い、カメラと表示装置が正しく接続できているか否かを判定する。正しく接続されており、正常に通信できれば、次のステップＳ１００４の動作に進む。通信異常である場合はステップＳ１００１の動作に戻る。
【００４４】
ステップＳ１００４では、カメラ用ＣＰＵ１００は、スイッチ群１１４の状態によりＡＦキャリブレーションを開始するための開始釦が押されたか否かを判定する。開始釦が押された場合はステップＳ１００５の動作へ進む。開始釦が押されなければステップＳ１００１の動作へ戻る。
【００４５】
ステップＳ１００５では、カメラ用ＣＰＵ１００は、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することで、表示装置における表示サイズの情報を取得する。ここでは、通信により表示サイズの情報を取得しているが、ユーザーによるスイッチ群１１４の操作により表示サイズを入力することでその情報を得てもよい。次のステップＳ１００６では、カメラ用ＣＰＵ１００は、撮影レンズ６０と通信することで、該撮影レンズ６０の焦点距離情報を取得する。続くステップＳ１００７では、カメラから表示装置までの距離情報を取得する。
【００４６】
ここで、カメラから表示装置までの距離情報の取得の一例を説明する。カメラ用ＣＰＵ１００は、ユーザーにカメラから表示装置までの距離の入力を要求する。ここでは、カメラに備えられたカメラ側表示部１０９に要求内容を表示する。この表示を見ることにより、ユーザーはスイッチ群１１４の操作によりカメラから表示装置までの距離を入力することになる。これにより、カメラ用ＣＰＵ１００は距離情報を取得することができる。
【００４７】
図１１に戻り、次のステップＳ１００８では、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００６で得られた撮影レンズ６０の焦点距離情報や上記ステップＳ１００７で得られた距離情報を基に、表示装置に表示させるチャート画像の表示範囲を決定する。
【００４８】
上記チャート画像の表示範囲の決定方法について、図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００４９】
図１３（ａ）は、カメラから表示装置までの距離と焦点検出範囲の関係を示した図である。ここでの焦点検出範囲とは、左縦視野から右縦視野までの範囲を示している。距離が近いほど焦点検出範囲は狭くなり、反対に、距離が遠いほど焦点検出範囲は広くなる。この焦点検出範囲に合わせてチャート画像の表示範囲を決定する。
【００５０】
図１３（ｂ）は、撮影レンズ６０の焦点距離と焦点検出範囲の関係を示した図である。焦点距離が長く、画角が狭いほど焦点検出範囲は狭くなり、チャート画像の表示範囲も狭くなる。反対に、焦点距離が短く、画角が広いほど焦点検出範囲は広くなり、チャート画像の表示範囲も広くなる。
【００５１】
図１３（ａ），（ｂ）の焦点検出範囲は、左縦視野から右縦視野までの範囲を示しているが、上横視野から下横視野までの範囲も同じことが言える。
【００５２】
このように、カメラから表示装置までの距離情報や撮影レンズ６０の焦点距離情報により、焦点検出範囲が変化する。そして、この焦点検出範囲に合わせるように、チャート画像の表示範囲を決定する。チャート画像の表示範囲は、距離と撮影レンズ６０の焦点距離の各パラメータで予め計算、あるいは測定し、カメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭなどの記憶部に記憶しておく。あるいは、距離と撮影レンズ６０の焦点距離の各パラメータからチャート画像の表示範囲を求められる式を、カメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭなどの記憶手段に記憶しておく。
【００５３】
次のステップＳ１００９では、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００８で決定したチャート画像の範囲と上記ステップＳ１００５で取得した表示装置の表示範囲を比較して、チャート画像の範囲が表示範囲以内に収まっているか否かを判定する。チャート画像の範囲が表示範囲以内に収まっている場合はステップＳ１０１１の動作に進む。一方、チャート画像の範囲が表示範囲を超えている場合はステップＳ１０１０の動作へ進む。そして、ユーザーに対して、チャート画像の範囲が表示範囲を超えていることを警告したり、カメラから表示装置までの距離や焦点距離を変更したりするように指示を行う。
【００５４】
ステップＳ１０１１へ進むと、カメラ用ＣＰＵ１００は、上記ステップＳ１００８で決定したチャート画像の表示範囲内に横線チャート画像を表示できるように画像生成回路１０２にて生成する。そして、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することにより、生成したチャート画像を表示部２０２に表示する。次のステップＳ１０１２では、焦点検出センサ１０１からの信号により、チャート画像の位置が各視野に対して所定位置になるように調整する。また、チャート画像の間隔についても所定の大きさなるように調整する。
【００５５】
ここで、チャート画像の位置の調整について、図１４および図１５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５６】
図１４は、焦点検出視野８１ａ，８１ｂ，８１ｃと横線チャート画像の位置関係を示した図である。破線で表した横線チャート画像は、各焦点検出視野に対して少しずれている。この時の焦点検出視野８１ａに対応しているラインセンサ１１１ａからの信号波形を、図１５（ａ）に示す。横線チャート画像は焦点検出視野８１ａの中心に対してずれているため、視野の端でしかチャート画像波形を受光できていない。このチャート画像波形が図１５（ｂ）のように視野の中心で受光できるように、画像生成回路１０２でチャート画像を変更する。図１５（ｂ）の波形になるように、チャート画像の調整を行うことで、図１１（ａ）の実線で表した横線チャート画像のように、焦点検出視野８１ａの中心近傍に位置させることができる。
【００５７】
また、チャート画像の大きさの一つの要素である間隔の調整について、図１６および図１７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００５８】
図１６は、焦点検出視野８１ａ，８１ｂ，８１ｃと横線チャート画像の位置関係を示した図である。破線で表した横線チャート画像は、焦点検出視野に対してチャート画像の間隔が広くなっている。このときの焦点検出視野８１ａに対応しているラインセンサ１１１ａからの信号波形を、図１７（ａ）に示す。横線チャート画像の間隔は、焦点検出視野８１ａに対して広くなっているため、横線チャート画像の一部しか受光できていない。このチャート画像波形が図１７（ｂ）の波形になるように、チャート画像の間隔の調整を行うことで、図１６の実線で表した横線チャート画像のような焦点検出視野８１ａでチャート画像全体を受光できるようになる。
【００５９】
このように、焦点検出用センサ１０１の信号波形からチャート画像の位置や間隔のずれ量（大きさ）を判定して、所定のチャート位置、大きさになるように、画像生成回路１０２によりチャート画像を生成する。
【００６０】
再び図１１に戻り、次のステップＳ１０１３では、カメラ用ＣＰＵ１００は、縦視野について位相差方式による焦点検出結果に対する補正値の測定および記憶動作を行う（詳細は後述する）。続くステップＳ１０１４では、上記ステップＳ１００８で決定したチャート表示範囲内に縦線チャート画像を表示させるように画像生成回路１０２によりチャート画像を生成する。そして、表示装置用ＣＰＵ２００と通信することにより、生成したチャート画像を表示部２０２に表示する。
【００６１】
次のステップＳ１０１５では、カメラ用ＣＰＵ１００は、焦点検出用センサ１０１からの信号により、チャート画像の位置が各視野に対して所定位置になるように調整する。また、チャート画像の間隔についても所定の大きさなるように調整する。調整方法は上記のステップＳ１０１２の動作と同様である。続くステップＳ１０１６では、横視野について位相差検出方式による焦点検出結果に対する補正値の測定および記憶動作を行う。そして、ステップＳ１０１７にて、画像生成回路１０２によるチャート画像の生成および表示を終了し、一連のＡＦキャリブレーション動作を終了する。
【００６２】
次に、図１１のステップＳ１０１３での動作の詳細を、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
ステップＳ２００１では、縦視野についてＡＦキャリブレーションを行う最初の焦点検出視野を選択する。ここでは、中央縦視野を選択する。もちろん、中央縦視野以外の焦点検出視野を選択してもよい。次のステップＳ２００２では、上記ステップＳ２００１で選択した焦点検出視野あるいは、後に説明するステップＳ２００８，Ｓ２０１０で選択した焦点検出視野について、焦点検出センサ１０１よりの信号から位相差検出方式による焦点検出動作を行う。そして、ステップＳ２００３にて、上記ステップＳ２００２の動作で得られた位相差検出方式による焦点検出結果が合焦しているか否かの判定を行う。合焦していると判定した場合はステップＳ２００５の動作へ進む。合焦していないと判定した場合はステップＳ２００４の動作へ進む。
【００６４】
合焦していないとしてステップＳ２００４へ進むと、上記ステップＳ２００２で検出した焦点ずれ量分、フォーカスレンズの駆動を行い、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００６５】
一方、合焦しているとしてステップＳ２００５へ進むと、ここでは上記ステップＳ２００２からステップＳ２００４までの焦点検出動作で検出した焦点検出視野について、撮像センサ１０６よりの信号からコントラスト検出方式による焦点検出動作を行う。位相差検出方式による合焦位置（ステップＳ２００２〜Ｓ２００４）で検出した該合焦位置から所定のフォーカス範囲、間隔で検出したコントラスト評価値（図９参照）を基に合焦位置を検出する。コントラスト検出方式による焦点検出についても、位相差検出方式に用いたチャート画像をそのまま使用する。しかしながら、コントラスト検出方式は、デフォーカス位置やチャート画像の空間周波数によって、図１８のように、本来の合焦位置でないところに擬似コントラストによる極値が発生し、誤った焦点検出を行ってしまう場合がある。この擬似コントラストによる極値はチャート空間周波数が変わると移動するので、コントラスト検出方式による焦点検出を行う際は、位相差検出方式に用いたチャート画像をそのまま使用した場合の焦点検出結果とチャート画像空間周波数を変えた場合の焦点検出結果とを比較し、両者の結果に差が出た場合は、検出するデフォーカス範囲を広げ、本来の合焦位置を検出する。
【００６６】
次のステップＳ２００６では、位相差方式による合焦位置（ステップＳ２００２〜Ｓ２００４）とコントラスト方式による合焦位置（ステップＳ２００５）の差分値を演算し、位相差方式による焦点検出の補正値としてカメラ用ＣＰＵ１００内のＥＥＰＲＯＭに記憶する。続くステップＳ２００７では、縦視野について補正値の測定および記憶動作（ステップＳ２００２〜Ｓ２００６）を行っているか否かを判定を行う。左縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っている場合はステップＳ２００９の動作へ進む。
【００６７】
また、左縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っていない場合はステップＳ２００８の動作へ進む。そして、このステップＳ２００８では、ＡＦキャリブレーションを行う焦点検出視野として、左縦視野を選択し、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００６８】
ステップＳ２００９へ進むと、今度は右縦視野について補正値の測定および記憶動作（ステップＳ２００２〜Ｓ２００６）を行っているか否かを判定を行う。右縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っている場合は、一連の動作を終了する。
【００６９】
また、右縦視野について補正値の測定および記憶動作を行っていない場合はステップＳ２０１０の動作へ進む。そして、このステップＳ２０１０では、ＡＦキャリブレーションを行う焦点検出視野として、右縦視野を選択し、ステップＳ２００２の動作へ戻る。
【００７０】
図１１のステップＳ１０１６では、横方向の各焦点検出視野（中央横視野、上横視野、下横視野）に対応した焦点検出用センサ１０１を成すラインセンサや、撮像センサ１０６を成す画素範囲を使用し、図１２のフローチャートと同じ動作を行われるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
以上のように、ＡＦキャリブレーションで使用する焦点検出用のチャート画像をカメラ内で生成し、そのチャート画像を外部の表示装置で表示させて前記補正値を求めるようにしている。よって、常にコントラストの高いチャート画像でＡＦキャリブレーションを行うことができ、精度のよい補正値を得ることができる。
【００７２】
また、焦点検出用センサ１０１からの信号波形を基に、チャート画像が焦点検出視野に合うようにその位置や大きさ（間隔）を決定するようにしているので、ユーザーによる面倒な位置合わせなどの作業を簡素化できるともに、チャート画像と焦点検出視野の位置のずれ等によるＡＦキャリブレーション動作の失敗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係わるカメラ及び表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図1のカメラと表示装置を接続した際の様子を示す外観図である。
【図３】図1のカメラの光学系配置図である。
【図４】本発明の実施例に係わる位相差方式の焦点検出装置の光学系配置図である。
【図５】図４の位相差方式の焦点検出装置に具備されるラインセンサを示す図である。
【図６】図４の位相差方式の焦点検出装置における画面内の焦点検出枠を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係わる撮像センサとコントラスト検出方式でコントラスト評価値を計算する画素範囲の位置関係を示す図である。
【図８】図７の焦点検出枠８１ｂの中央横視野に対応した画素範囲の拡大した図である。
【図９】本発明の実施例に係わる撮像センサで得られた信号のコントラスト評価値を演算した結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係わるファインダ内の焦点検出枠とチャートの位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施例におけるＡＦキャリブレーション動作を説明するためのメインルーチンフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例におけるＡＦキャリブレーション動作を説明するためのサブルーチンフローチャートである。
【図１３】図１のカメラから表示装置までの距離、撮影レンズの焦点距離、および焦点検出範囲の関係を示した図である。
【図１４】本発明の実施例において焦点検出視野とチャート画像位置の関係を示した図である。
【図１５】図１４の焦点検出視野とチャート画像位置に対応したラインセンサからの信号波形を示した図である。
【図１６】本発明の実施例において焦点検出視野とチャート画像間隔の関係を示した図である。
【図１７】図１６の焦点検出視野とチャート画像間隔に対応したラインセンサからの信号波形を示した図である。
【図１８】擬似コントラストによるコントラスト方式の焦点誤検出を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００ カメラ用ＣＰＵ
１０１ 焦点検出用センサ
１０３ 映像信号通信回路
１０４ 信号入力回路
１１４ スイッチ群
１０５ レンズ通信回路
１１５ レンズ通信信号
１０６ 撮像センサ
１０７ 測光用センサ
１０９ カメラ側表示部
２００ 表示装置用ＣＰＵ
２０１ 映像表示回路
２０２ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、
光電変換された複数の像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、
キャリブレーションモードの際には、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出し、検出された各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段と、
を有し、焦点検出時には、前記第１の焦点検出手段で検出された焦点ずれ量に前記補正値を加え、これを焦点検出情報とする焦点検出装置において、
前記キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段を設け、
前記制御手段は、前記擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置に表示させた状態で、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて前記補正値を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記焦点検出センサにて焦点検出を行う焦点検出視野の向きに応じて前記擬似被写体画像の向きを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記擬似被写体画像生成手段は、撮影レンズの焦点距離情報に基づいて、前記焦点検出視野に合うように前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記表示装置までの距離情報に基づいて、前記焦点検出視野に合うように前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記表示装置での表示可能範囲の情報を取得し、これに基づいて前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記擬似被写体画像が前記焦点検出視野の中央付近で得られるように、前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記焦点検出センサからの信号波形に基づいて、前記擬似被写体画像の位置および大きさが前記焦点検出視野に合うようにすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の焦点検出装置を具備したことを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
光電変換された一対の像信号の位相差に基づいて焦点ずれ量を検出する第１の焦点検出手段と、
光電変換された複数の像信号のコントラストの相対比較から焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、
キャリブレーションモードの際には、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出し、検出された各焦点ずれ量の差を補正値として算出する制御手段と、
を有し、焦点検出時には、前記第１の焦点検出手段で検出された焦点ずれ量に前記補正値を加え、これを焦点検出情報とする焦点検出装置において、
前記キャリブレーションモードの際に、キャリブレーション用の擬似被写体画像を生成する擬似被写体画像生成手段を設け、
前記制御手段は、前記擬似被写体画像を焦点検出の対象として外部の表示装置に表示させた状態で、前記第１の焦点検出手段と前記第２の焦点検出手段それぞれにて焦点ずれ量を検出させて前記補正値を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記焦点検出センサにて焦点検出を行う焦点検出視野の向きに応じて前記擬似被写体画像の向きを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記擬似被写体画像生成手段は、撮影レンズの焦点距離情報に基づいて、前記焦点検出視野に合うように前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記表示装置までの距離情報に基づいて、前記焦点検出視野に合うように前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記表示装置での表示可能範囲の情報を取得し、これに基づいて前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記擬似被写体画像が前記焦点検出視野の中央付近で得られるように、前記擬似被写体画像の位置および大きさを決定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記擬似被写体画像生成手段は、前記焦点検出センサからの信号波形に基づいて、前記擬似被写体画像の位置および大きさが前記焦点検出視野に合うようにすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の焦点検出装置を具備したことを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−４１０９５（Ｐ２００７−４１０９５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２２４６４（Ｐ２００５−２２２４６４）
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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