JP2011175172A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子と位相差式焦点検出センサとの間の相対的な取り付け誤差、経年変化による精度劣化を補正値として算出する。
【解決手段】デジタルカメラは、撮影光学系を介して被写体像を撮像し、撮影光学系の焦点調節状態を検出して第１焦点検出信号を出力する第１焦点検出手段と、撮影光学系を介して被写体像を、第１焦点検出手段の配置位置とは異なる位置にて撮像し、撮影光学系の焦点調節状態を検出して第２焦点検出信号を出力する第２焦点検出手段と、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とに基づいて、第１焦点検出手段と第２焦点検出手段との間の相対的な取り付け誤差を算出する誤差算出手段と、誤差算出手段により算出された誤差を補正値として記憶媒体に記録する記録制御手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラに関する。

従来から、撮像素子の撮像面に組み込まれた焦点検出素子と、撮像素子とは異なる位置に配置された位相差式焦点検出センサとを備えるカメラが知られている（たとえば特許文献１）。

特開２００７−２３３０３２号公報

しかしながら、位相差式焦点検出センサに基づく焦点検出精度を高めるには、撮像素子と位相差式焦点検出センサとに対して高い取り付け精度が要求されるという問題がある。

請求項１に記載の発明によるデジタルカメラは、撮影光学系を介して被写体像を撮像し、撮影光学系の焦点調節状態を検出して第１焦点検出信号を出力する第１焦点検出手段と、撮影光学系を介して被写体像を、第１焦点検出手段の配置位置とは異なる位置にて撮像し、撮影光学系の焦点調節状態を検出して第２焦点検出信号を出力する第２焦点検出手段と、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とに基づいて、第１焦点検出手段と第２焦点検出手段との間の相対的な取り付け誤差を算出する誤差算出手段と、誤差算出手段により算出された誤差を補正値として記憶媒体に記録する記録制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１焦点検出信号と第２焦点検出信号とに基づいて、第１焦点検出手段と第２焦点検出手段との間の相対的な取り付け誤差を算出し、補正値として記録することができる。

本発明の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成を説明する図 実施の形態によるデジタルカメラの制御系の構成を説明するブロック図 実施の形態による第１焦点検出センサの詳細を説明する図 実施の形態によるデジタルカメラの焦点検出位置 第１の実施の形態によるデジタルカメラの調整モードにおける処理を説明するフローチャート 第２の実施の形態による撮像素子の詳細を説明する図 第２の実施の形態による第２焦点検出センサの詳細を説明する図 第２焦点検出センサを構成する画素の詳細を説明する図 第２の実施の形態によるデジタルカメラの調整モードにおける処理を説明するフローチャート

−第1の実施の形態−
図面を参照して、本発明による第１の実施の形態におけるカメラを説明する。図１はデジタルカメラ１の要部構成を示す図である。デジタルカメラ１のボディに、撮影レンズＬ１と絞り３とレンズ駆動部４とを備える交換レンズ２が着脱可能に装着されている。デジタルカメラ１のボディ側には、クイックリターンミラー１０、焦点板１１、ペンタプリズム１２、接眼レンズ１３、撮像素子１４、第１焦点検出センサ１５、光学ローパスフィルタ１７およびシャッタ１８が設けられている。

図２は交換レンズ２が装着されたデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。図２において、図１に示した構成要素には同一の符号を付して説明する。図２に示すように、交換レンズ２は、撮影レンズＬ１（焦点調節レンズＬ１ａ、結像レンズＬ１ｂ）、絞り３、およびレンズ駆動部４を備える。デジタルカメラ１は、撮像素子１４、第１焦点検出センサ１５、制御回路１９、ＬＣＤ駆動回路２０、液晶表示器２１、メモリ２２、内蔵メモリ２３、外部インタフェース２４、操作部３０およびメモリカードインタフェース３１を備えている。

撮影レンズＬ１は、図１に示すように焦点調節レンズＬ１ａや結像レンズＬ１ｂ等の複数の光学レンズ群を含んで構成される。絞り３は、図示しない信号接点を介して入力された、デジタルカメラ１の制御回路１９からの駆動制御信号に基づいて、図示しない絞り駆動機構により駆動される。レンズ駆動部４はたとえばステッピングモータ等により構成され、図示しない信号接点を介して入力されたデジタルカメラ１の制御回路１９からの駆動制御信号に基づいて、撮影レンズＬ１を構成する焦点調節レンズＬ１ａ等の各種レンズを光軸方向に駆動する。

図１を参照して説明すると、撮影レンズＬ１を通過してデジタルカメラ１に入射した被写体光は、シャッタレリーズ前は図１（ａ）に示すように位置する（ミラーダウン）クイックリターンミラー１０で上方へ導かれて焦点板１１に結像する。焦点板１１に結像された被写体像は、ペンタプリズム１２により接眼レンズ１３へ導かれる。その結果、被写体像が撮影者に観察される。被写体光の一部はクイックリターンミラー１０の半透過領域を透過し、サブミラー１０ａにて下方に反射され、第１焦点検出用センサ１５へ入射される。レリーズ後はクイックリターンミラー１０が図１（ｂ）で示される位置へ回動し（ミラーアップ）、シャッタ１８を介して被写体光が撮像素子１４へ導かれ、その撮像面上に被写体像が結像する。

図２を参照して制御系について詳細に説明する。
撮像素子１４は、二次元状に多数配列された複数の撮影用画素を有する、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子である。撮像素子１４は、後述する制御回路１９の制御に応じて駆動して撮影レンズＬ１を通して入力される被写体像を撮像し、撮像して得た画像信号を出力する。撮像素子１４の撮像面には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のカラーフィルタが画素位置に対応するように設けられている。撮像素子１４から出力された画像信号は、図示しないＡＦＥ回路等によりアナログ処理（ゲインコントロールなど）が施され、後述する制御回路１９へ出力される。

第１焦点検出センサ１５は、撮影レンズＬ１の予定焦点面（予定結像面）に配置され、撮影レンズＬ１の焦点検出機能を有する。第１焦点検出センサ１５は、撮影画面上に設定される複数の焦点検出位置で焦点検出を行うために複数組の再結像方式の焦点検出ユニットが組み込まれている。制御回路１９から出力された指示信号に応じて、対の光像に応じた焦点検出信号（第１焦点検出信号）を制御回路１９に出力する。なお、第１焦点検出センサ１５の詳細については後述する。

図２に示す制御回路１９は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御プログラムは、制御回路１９内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。

制御回路１９は、撮像処理部１９１、圧縮／伸張部１９２、第１焦点検出部１９３および第２焦点検出部１９４を機能的に備える。撮像処理部１９１は、撮像素子１４から入力した画像信号に対してガンマ補正やホワイトバランス調整等の種々の画像処理を施して画像データを生成する。また、撮像処理部１９１は、メモリカード３２に記録されている画像データに基づいて、後述する液晶表示器２１に表示するための表示用画像データを生成する。

圧縮／伸張部１９２は、撮像処理部１９１により生成された画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行い、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード３２へ記録する。第１焦点検出部１９３は、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を入力して、デジタルカメラ１の焦点検出処理および焦点状態調節処理に関する各種の処理を制御する。第２焦点検出部１９４は、撮像素子１４から出力された画像信号を入力して、公知のコントラスト方式によりデジタルカメラ１の焦点検出処理および焦点調節処理に関する各種の処理を制御する。なお、第１焦点検出部１９３および第２焦点検出部１９４については、詳細を後述する。

メモリ２２は、画像処理、画像圧縮処理の途中や処理後のデータを一時的に格納するバッファメモリとして使用される揮発性記憶媒体である。内蔵メモリ２３は、生成された画像データや、後述する調整モードで算出された補正値等を記録するための不揮発性記憶媒体である。外部インタフェース２４は、制御回路１９の制御に従って、たとえばＵＳＢインターフェイスケーブル（不図示）等の所定のケーブルや無線伝送路を介して接続される他の外部機器（たとえば、パーソナルコンピュータ）との間で、双方向通信によるデータの送受を行う。

メモリカードインタフェース３１は、メモリカード３２が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース３１は、制御回路１８の制御に基づいて、画像データをメモリカード３２に書き込んだり、メモリカード３２に記録されている画像データを読み出す。メモリカード３２はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。

ＬＣＤ駆動回路２０は、制御回路１９の命令に基づいて液晶表示器２１を駆動する回路である。液晶表示器２１は、再生モードにおいて、メモリカード３２に記録されている画像データに基づいて制御回路１９で作成された表示データの表示を行う。また、液晶表示器２１には、デジタルカメラ１の各種動作を設定するためのメニュー画面が表示される。

操作部３０は、ユーザの操作を受け付ける各種のスイッチであり、操作内容に応じた各種の操作信号を制御回路１９へ出力する。操作部３０は、電源ボタン、レリーズボタン、モード選択ボタン、十字キー、その他の設定メニューの表示切換ボタン、設定メニュー決定ボタン、後述する調整モードを起動するための調整ボタン等を含む。

次に、図３の第１焦点検出センサ１５の詳細な構成を示す図を用いて、再結像方式による焦点検出方法について説明する。図３において、９１は撮影レンズＬ１の光軸、１１０、１２０はコンデンサレンズ、１１１、１２１は絞りマスク、１１２、１１３、１２２、１２３は絞り開口、１１４、１１５、１２４、１２５は再結像レンズ、１１６、１２６は焦点検出用のイメージセンサ（ＣＣＤ）、１３２、１３３、１４２、１４３は焦点検出用光束である。

１０１は、撮影レンズＬ１の予定焦点面の前方ｄ５の距離に設定した射出瞳である。距離ｄ５は、コンデンサレンズ１１０、１２０の焦点距離と、コンデンサレンズ１１０、１２０と絞り開口１１２、１１３、１２２、１２３の間の距離などに応じて決まる値であって、測距瞳距離と呼ぶ。１０２はコンデンサレンズ１１０、１２０により投影された絞り開口１１２、１２２の領域（測距瞳）、１０３はコンデンサレンズ１１０、１２０により投影された絞り開口１１３、１２３の領域（測距瞳）である。コンデンサレンズ１１０、絞りマスク１１１、絞り開口１１２、１１３、再結像レンズ１１４、１１５、イメージセンサ１１６が一つの位置で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割位相差検出の焦点検出ユニットを構成する。

図３では、光軸９１上にある焦点検出ユニットと光軸９１の外にある焦点検出ユニットを模式的に例示している。複数の焦点検出ユニットを組み合わせることによって、図４に示すように、撮影画面Ｉｍ上に設けられた、たとえば５箇所の焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５で再結像方式の瞳分割位相差検出で焦点検出を行うことができる。光軸９１上の焦点検出ユニットは、撮影レンズＬ１の予定焦点面近傍に配置されたコンデンサレンズ１１０、その背後に配置されたイメージセンサ１１６、コンデンサレンズ１１０とイメージセンサ１１６との間に配置されて予定焦点面近傍に結像された１次像をイメージセンサ１１６上に再結像する一対の再結像レンズ１１４、１１５、一対の再結像レンズの近傍（図では前面）に配置された一対の絞り開口１１２、１１３を有する絞りマスク１１１を備えている。

イメージセンサ１１６は、複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサであって、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の分割方向（すなわち絞り開口の並び方向）と一致させる。そして、撮影レンズＬ１の一対の測距瞳を介して入射された一対の光束は、イメージセンサ１１６上の異なる位置に再結像される。これら一対の被写体像は、撮影レンズＬ１が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる前ピン状態ではイメージセンサ１１６上で互いに近づき、予定焦点面よりも後ろに被写体の線映像を結ぶ、いわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面で被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態では、一対の被写体像がイメージセンサ１１６上で相対的に一致する。イメージセンサ１１６上に再結像された一対の像の光強度分布に対応した情報、すなわち第１焦点検出信号は、イメージセンサ１１６から出力される。

第１焦点検出信号を用いて、第１焦点検出部１９３は像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（再結像方式）で一対の像の相対位置の像ズレ量を検出することができる。そして、第１焦点検出部１９３は、像ズレ量に所定の変換係数を乗じて、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出する。第１焦点検出部１９３は、算出したデフォーカス量に応じて、焦点調節レンズＬ１ａの進退駆動量および駆動方向を決定する。そして、第１焦点検出部１９３は、決定した駆動量と駆動方向とを駆動制御信号として交換レンズ２のレンズ駆動部４へ出力し、焦点調節レンズＬ１ａの駆動を制御する。

第２焦点検出部１９４は、撮像素子１４から出力される撮像信号から高周波成分を抽出して周知の焦点評価値演算を行う。撮影レンズＬ１が撮像素子１４上に尖鋭像を結ぶ合焦状態では、被写体像のエッジのボケが最小となりコントラストは最大になるので、焦点評価値も最大となる。

第２焦点検出部１９４は、算出したデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズＬ１ａの駆動量と駆動方向とを決定する。そして、第２焦点検出部１９４は、決定した駆動量と駆動方向とを駆動制御信号として交換レンズ２のレンズ駆動部４へ出力し、焦点調節レンズＬ１ａの駆動を制御する。また、第２焦点検出部１９４は、レンズ駆動部４を制御して焦点調節レンズＬ１ａを駆動しながら、検出される焦点評価値が最大になる位置にレンズを駆動する（いわゆる山登り方式）。

本発明の実施の形態によるデジタルカメラ１は、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間に生じる取り付け誤差、クイックリターンミラー１０およびサブミラー１０ａの経年変化に伴うズレ量等の撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な誤差を調整するための調整モードを備える。調整モードでは、デジタルカメラ１はコントラスト方式により焦点調節動作に基づいて、撮影レンズＬ１の焦点調節レンズＬ１ａを合焦位置に駆動させた状態で、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて上述した位相差式方式により焦点検出を行い、デフォーカス量を算出する。デジタルカメラ１は、算出したデフォーカス量を、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な誤差とし、このデフォーカス量を補正値として内蔵メモリ２３に記録する。以下、調整モードの詳細について説明する。

調整モードは、ユーザにより操作部３０を構成する調整ボタンが操作され、操作部３０から調整モードの起動操作が行われたことを示す操作信号が出力されると、制御回路１９により起動される。なお、操作部３０を構成する各種のボタンの本来の動作を阻害しないものであれば、調整ボタンを備える代わりに、複数のボタンの組み合わせ操作により調整モードが起動されてもよい。さらには、外部機器からのユーザによる操作に応じて調整モードが起動されてもよい。この場合は、外部機器は調整モードの起動が指示されたことを示すコマンド信号を外部インタフェース２４を介して出力し、制御回路１９は外部機器からのコマンド信号を入力すると調整モードを起動する。また、調整モードでは、専用チャートが被写体として用いられ、専用チャートとデジタルカメラ１までの距離、および焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５、いわゆる測距点の睨み位置が固定された状態で起動されることを前提とする。

制御回路１９は、調整モードを起動すると、クイックリターンミラー１０を図１（ｂ）に示すミラーアップ位置へ駆動させる。その結果、上述したように、撮像素子１４の撮像面に被写体からの光束が導かれ、被写体像が結像する。ミラーアップが行われると、制御回路１９は、撮像素子１４に対して画像信号を出力させる。

第２焦点検出部１９４は、撮像素子１４から出力された画像信号のうち、図４に示す焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５のうちのいずれか一つに対応する位置に配置された画素から出力された画像信号を用いて、上述したコントラスト方式による焦点検出演算を行う。以下、焦点検出位置Ｐ１に対応する位置に配置された画素からの画像信号に基づいて焦点検出演算が行われたものと仮定して説明する。

第２焦点検出部１９４は、焦点評価値演算の結果に応じて焦点調節レンズＬ１ａの駆動量と駆動方向を示す駆動制御信号を交換レンズ２のレンズ駆動部４へ出力する。そして、第２焦点調節部１９４は、算出された焦点評価値に基づいて、焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置に駆動された、すなわち焦点評価値が最大になったと判断すると、焦点調節レンズＬ１ａの駆動を停止させ合焦位置で固定（ロック）させる駆動停止指示信号を交換レンズ２のレンズ駆動部４へ出力する。その結果、焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置で固定された状態となる。

焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置まで駆動されその位置で固定されると、制御回路１９は、撮像素子１４に対して画像信号の出力を終了させる。そして、制御回路１９は、クイックリターンミラー１０を図１（ａ）に示すミラーダウン位置に駆動させる。ミラーダウンが完了すると、第１焦点調節部１９３は、焦点検出位置Ｐ１に対応して設けられた第１焦点検出センサ１５からの第１焦点検出信号を用いて、上述した位相差方式により焦点検出を行う。すなわち、第１焦点検出部１９３は、撮影レンズＬ１の予定焦点面に対する現在の結像面のデフォーカス量を算出する。

このデフォーカス量は、焦点調節レンズＬ１ａがコントラスト方式に従って合焦位置に駆動され固定された状態で算出されているので、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な誤差を示すことになる。したがって、制御回路１９は、上記のようにして第１焦点調節部１９３により算出されたデフォーカス量を、ズレ量を補正するための補正値として内蔵メモリ２３に記録する。調整モードにおいては、制御回路１９は、上記の動作を全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて実行する。すなわち、制御回路１９は、それぞれの焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について補正値を算出し内蔵メモリ２３に記録する。

図５に示すフローチャートを参照しながら、第１の実施の形態によるデジタルカメラ１の調整モードにおける動作について説明する。図５に示す各処理は、制御回路１９内の図示しないメモリに記録され、操作部３０から調整モードの起動を指示する操作信号、または外部機器から外部インタフェース２４を介してコマンド信号が入力されると、制御回路１９により起動され、実行される。

ステップＳ１０１では、クイックリターンミラー１０をミラーアップ位置に駆動させてステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、撮像素子１４から出力された画像信号を用いてコントラスト方式による焦点検出および焦点検出レンズＬ１ａの駆動を行ってステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置に駆動されたか否かを判定する。焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置に駆動された場合、すなわち焦点評価値が最大値の場合は、ステップＳ１０３が肯定判定されてステップＳ１０４へ進む。焦点調節レンズＬ１ａが合焦位置に駆動されていない場合は、ステップＳ１０３が否定判定されてステップＳ１０２へ戻る。

ステップＳ１０４では、焦点調節レンズＬ１ａを合焦位置で駆動を停止させて、その位置で固定させてステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、クイックリターンミラー１０をミラーダウン位置まで駆動させてステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて、位相差方式で焦点検出を行い、デフォーカス量を算出してステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出されたデフォーカス量を補正値として内蔵メモリ２３に記録してステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について上記の処理が終了したか否かを判定する。全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について処理が終了した場合には、ステップＳ１０８が肯定判定されて調整モードによる処理を終了する。全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について処理が終了していない場合には、ステップＳ１０９が否定判定されてステップＳ１０１へ戻る。

以上で説明した第１の実施の形態のデジタルカメラによれば、以下の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１４は、撮影レンズＬ１を介して被写体像を撮像し、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出して第２焦点検出信号を出力し、第１焦点検出センサ１５は、撮影レンズＬ１を介して被写体像を、撮像素子１４の配置位置とは異なる位置にて撮像し、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出して第１焦点検出信号を出力する。制御回路１９は、第１焦点調節部１９３によって算出されたデフォーカス量を用いて、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な取り付け誤差を算出し、算出された誤差を補正値として内蔵メモリ２３に記録するようにした。したがって、第１焦点検出センサ１５に対する複雑な調整を排除し、簡易かつ低コストで調整可能とすることができる。さらに、各サービス拠点にて調整を行う場合に、専用の大型の調整装置等を必要としないので、調整作業の簡易化、低コスト化に寄与する。

（２）調整モードにおいては、第２焦点検出部１９４は、焦点評価値演算の結果に応じて焦点調節レンズＬ１ａを合焦位置まで駆動させ、第１焦点検出部１９３は、焦点調節レンズＬ１ａを合焦位置で固定（ロック）させた状態で第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて算出したデフォーカス量を、相対的な取り付け誤差として算出するようにした。したがって、撮像素子１４から出力された画像信号を用いたコントラスト方式を用いることにより、撮像素子１４の全面のうちの任意の点で焦点検出処理を行うことができるので、第１焦点検出センサ１５に対応する焦点検出位置の個数、位置に柔軟に対応可能となる。

（３）ユーザによる操作部３０の操作に応じて、制御回路１９は調整モードを起動するようにした。したがって、ユーザがデジタルカメラ１の調整作業を行えるので、ユーザがクイックリターンミラー１０、サブミラー１０ａの経年変化による相対的な誤差を感じた時のような所望のタイミングで、容易に調整を行うことができる。

−第２の実施の形態−
図面を参照して、本発明の第２の実施の形態によるデジタルカメラ１を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、撮像素子１４から出力された画像信号を用いてコントラスト方式により焦点検出演算を行うものに代えて、撮像素子１４の撮像面に組み込まれた第２焦点検出センサの出力を用いて位相差方式により焦点検出演算を行う点、制御回路１９の第２焦点検出部１９４は第２焦点検出センサの出力を用いて焦点検出を行う点で第１の実施の形態と異なる。

第２の実施の形態のデジタルカメラ１は、撮像素子１４の撮像面に組み込まれて配置される第２焦点検出センサ１６を有する。第２焦点検出センサ１６は、後述するように第２焦点検出信号を制御回路１９へ出力する。そして、制御回路１９の第２焦点検出部１９４は、入力した第２焦点検出信号を用いて、後述する瞳分割型位相差検出方式により予定焦点面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出する。

図６に示すように、撮像素子１４を構成する撮像用画素１４１が二次元状に配列されて、図４に示す焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５には、第２焦点検出センサ１６を構成する焦点検出用画素１６１が配列される。なお、図６は、撮影画面の中央付近に設けられた焦点検出位置Ｐ１の近傍を拡大して示す図である。

図７は、撮像用画素１４１および焦点検出用画素１６１を拡大して示す断面図である。図７（ａ）に示すように、撮像用画素１４１は、撮像用の光電変換部１４２と、撮像用光電変換部１４２の前方に配置されたマイクロレンズ１４３とを有する。撮像用の光電変換部１４２は、撮像素子１４内の図示しない半導体回路基板上に形成される。

図７（ｂ）に示すように、焦点検出用画素１６１は、焦点検出用の光電変換部１６２、１６３と、焦点検出用の光電変換部１６２、１６３の前方に配置されたマイクロレンズ１６４とを有する。焦点検出用の光電変換部１６２，１６３は、撮像用画素１４１と同一の半導体回路基板上に形成される。なお、撮像用画素１４１のマイクロレンズ１４３および焦点検出用画素１６１のマイクロレンズ１６４は、撮影レンズＬ１の焦点面位置の近傍に配置される。

図８を用いて、第２焦点検出センサ１６による瞳分割方位相差検出方式を説明する。図８では、第２焦点検出センサ１６を構成する一部の焦点検出用画素１６１ａおよび１６１ｂ（マイクロレンズ１６４ａ、１６４ｂと、二対の光電変換部１６２ａおよび１６３ａと、１６２ｂおよび１６３ｂ）を代表して示す。９０は、撮影レンズＬ１の焦点面位置に配置された、マイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂへ入射する光束の射出瞳を示す。この射出瞳９０は、マイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂの前方であって、距離ｄ４の位置に設けられる。なお、距離ｄ４は、マイクロレンズ１６４の曲率や屈折率、またマイクロレンズ１６４と光電変換部１６２および１６３との間の距離等に応じて決まる距離であり、本明細書では、撮影レンズＬ１の焦点面位置と射出瞳との間の距離を測距瞳距離と呼ぶ。

９１は、撮影レンズＬ１の光軸を示す。９２はマイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂとその光電変換部１６２ａおよび１６２ｂに対応する測距瞳である。９３はマイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂとその光電変換部１６３ａおよび１６３ｂに対応する測距瞳である。これら一対の測距瞳９２、９３を通過して被写体からの二対に焦点検出用光束７２および７３と、８２および８３とは、マイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂを介して、二対の光電変換部１６２ａおよび１６２ｂと、１６３ａおよび１６３ｂに到達する。図８では、光軸９１上に配置された焦点検出用画素１６１ａ（マイクロレンズ１６４ａと一対の光電変換部１６２ａおよび１６３ａからなる）と、光軸９１外に配置された焦点検出用画素１６１ｂ（マイクロレンズ１６４ｂと一対の光電変換部１６２ｂおよび１６３ｂからなる）を模式的に示している。しかし、その他の焦点検出用画素１６１についても、一対の測距瞳から各マイクロレンズ１６４に入射する焦点検出光束を一対の光電変換部１６２および１６３でそれぞれ受光する。なお、焦点検出用画素１６１の配列方向は、一対の測距瞳の分割方向と一致させる。

マイクロレンズ１６４ａおよび１６４ｂは、上述したように撮影レンズＬ１の焦点面位置の近傍に配置されている。光軸９１上に配置されたマイクロレンズ１６４ａとその一対の光電変換部１６２ａおよび１６３ａは、マイクロレンズ１６４ａから測距瞳距離ｄ４だけ離れた位置、すなわち射出瞳９０上に測距瞳９２および９３を有する。一方、光軸９１から離れて配置されたマイクロレンズ１６４ｂとその一対の光電変換部１６２ｂおよび１６３ｂは、射出瞳９０上で測距瞳９２および９３を有する。すなわち、測距瞳距離ｄ４にある射出瞳９０上で各焦点検出用画素１６１の光電変換部１６２および１６３の測距瞳形状（測距瞳９２、９３）が一致するように構成されている。

光電変換部１６２ａは、測距瞳９２を通過して、マイクロレンズ１６４ａに向かう焦点検出光束７２がマイクロレンズ１６４ａ上に形成する像の強度に応じた信号を出力する。また、光電変換部１６３ａは、測距瞳９３を通過して、マイクロレンズ１６４ａに向かう焦点検出光束７３がマイクロレンズ１６４ａ上に形成する像の強度に応じた信号を出力する。一方、光電変換部１６２ｂは、測距瞳９２を通過して、マイクロレンズ１６４ｂに向かう焦点検出光束８２がマイクロレンズ１６４ｂ上に形成する像の強度に応じた信号を出力する。また、光電変換部１６３ｂは、測距瞳９３を通過して、マイクロレンズ１６４ｂに向かう焦点検出光束８３がマイクロレンズ１６４ｂ上に形成する像の強度に応じた信号を出力する。上述したような焦点検出用画素１６１をアレイ状に多数配置し、その背後に配置した一対の光電変換部１６２および１６３から出力された信号を測距瞳９２および９３に対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳９２および９３をそれぞれ通過する焦点検出光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報、すなわち第２焦点検出信号が得られる。

第２焦点検出部１９４は、この第２焦点検出信号に対して像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことにより、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（マイクロレンズ方式）で一対の像の像ズレ量を検出する。さらに、第２焦点検出部１９４は、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることにより、予定焦点面の偏差（デフォーカス量）を算出することができる。第２焦点検出部１９４は、デフォーカス量から焦点調節レンズＬ１ａの進退駆動量および駆動方向を決定する。そして、第２焦点検出部１９４は、決定した駆動量と駆動方向とを駆動制御信号として交換レンズ２のレンズ駆動部４へ出力し、焦点調節レンズＬ１ａの駆動を制御する。なお、デフォーカス量は焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５ごとに異なる。また、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ、マイクロレンズ方式の場合はマイクロレンズの配列ピッチにより決まる。

次に、第２の実施の形態におけるデジタルカメラ１の調整モードについて説明する。調整モードでは、デジタルカメラ１は第２焦点検出センサ１６から出力された第２焦点検出信号を用いて上述した瞳分割型位相差式方式により焦点検出を行い、第２デフォーカス量を算出する。さらに、デジタルカメラ１は、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて上述した位相差式方式により焦点検出を行い、第１デフォーカス量を算出する。デジタルカメラ１は、算出した第１デフォーカス量と第２でフォーカス量との差分値を算出する。そして、デジタルカメラ１は、算出した差分値を、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な誤差とし、この差分値を補正値として内蔵メモリ２３に記録する。以下、調整モードの詳細について説明する。

制御回路１９は、第１の実施の形態と同様に、操作部３０から調整モードの起動操作が行われたことを示す操作信号を入力した場合、または外部インタフェース２４を介して外部機器からコマンド信号を入力した場合に、調整モードを起動する。調整モードでは、専用チャートが被写体として用いられ、専用チャートとデジタルカメラ１までの距離、および焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５、いわゆる測距点の睨み位置が固定された状態で起動されることを前提とする点は、第１の実施の形態と同様である。

制御回路１９は、調整モードを起動すると、クイックリターンミラー１０を図１（ｂ）に示すミラーアップ位置へ駆動させる。その結果、上述したように、撮像素子１４および第２焦点検出センサ１６の撮像面に被写体からの光束が導かれ、被写体像が結像する。第２焦点検出部１９４は、図４に示す焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５のうちのいずれか一つに対応する位置に配置された第２焦点検出センサ１６から出力された第２焦点検出信号を用いて、上述した瞳分割型位相差方式による焦点検出演算を行う。すなわち、第２焦点検出部１９４は撮影レンズＬ１の予定焦点面に対する現在の結像面の第２デフォーカス量を算出する。以下、焦点検出位置Ｐ１に対応する位置に配置された画素からの画像信号に基づいて焦点検出演算が行われたものと仮定して説明する。

第２焦点検出部１９４により第２デフォーカス量が算出されると、制御回路１９は、クイックリターンミラー１０を図１（ａ）に示すミラーダウン位置へ駆動させる。ミラーダウンが完了すると、第１焦点調節部１９３は、焦点検出位置Ｐ１に対応して設けられた第１焦点検出センサ１５からの第１焦点検出信号を用いて、上述した位相差方式により焦点検出を行う。すなわち、第１焦点検出部１９３は、撮影レンズＬ１の予定焦点面に対する現在の結像面の第１デフォーカス量を算出する。

制御回路１９は、第１でフォーカス量と第２デフォーカス量との差分値を算出する。この差分値は、同一の焦点検出位置に対する第１デフォーカス量と第２デフォーカス量の差分なので、撮像素子１４および第２焦点検出センサ１６と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な誤差を示すことになる。したがって、制御回路１９は、算出した差分値を、相対的な誤差を補正するための補正値として内蔵メモリ２３に記録する。調整モードにおいては、制御回路１９は、上記の動作を全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて実行する。すなわち、制御回路１９は、それぞれの焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について補正値を算出し内蔵メモリ２３に記録する。

なお、調整モードにおいて、第１焦点検出部１９３が第１デフォーカス量を算出してから第２焦点検出部１９４が第２デフォーカス量を算出してもよい。この場合、調整モードが起動されると、制御回路１９がミラーアップを行う前に第１焦点検出部１９３が第１デフォーカス量を算出する。第１デフォーカス量が算出された後、制御回路１９はミラーアップを行い、第２焦点検出部１９４が第２デフォーカス量を算出する。そして、第２デフォーカス量が算出された後、制御回路１９がミラーダウンを行う。

図９に示すフローチャートを参照しながら、第２の実施の形態によるデジタルカメラ１の調整モードにおける動作について説明する。図９に示す各処理は、制御回路１９内の図示しないメモリに記録され、操作部３０から調整モードの起動を指示する操作信号、または外部機器から外部インタフェース２４を介してコマンド信号が入力されると、制御回路１９により起動され、実行される。

ステップＳ２０１では、クイックリターンミラー１０をミラーアップさせてステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、第２焦点検出センサ１６から出力された第２焦点検出信号を用いて、瞳分割型位相差方式の焦点検出処理により第２デフォーカス量を算出してステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、クイックリターンミラー１０をミラーダウンさせてステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて、位相差方式の焦点検出処理により第１デフォーカス量を算出してステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、第１デフォーカス量と第２デフォーカス量との差分値を算出してステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５で算出した差分値を補正値として内蔵メモリ２３に記録してステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれについて上記の処理が終了したか否かを判定する。全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について処理が終了した場合には、ステップＳ２０７が肯定判定されて調整モードによる処理を終了する。全ての焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５について処理が終了していない場合には、ステップＳ２０７が否定判定されてステップＳ２０１へ戻る。

以上で説明した第２の実施の形態のデジタルカメラによれば、第１の実施の形態により得られた作用効果（３）に加えて、以下の作用効果が得られる。
（１）第１焦点検出センサ１５は、撮影レンズＬ１を介して被写体像を撮像し、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出して第１焦点検出信号を出力し、撮像素子１４に組み込まれて配置された第２焦点検出センサ１６は、撮影レンズＬ１を介して被写体像を第１焦点センサ１５の配置位置とは異なる位置にて撮像し、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出して第２焦点検出信号を出力する。制御回路１９は、第１焦点検出部１９３が第１焦点検出信号を用いて算出した第１デフォーカス量と、第２焦点検出部１９４が第２焦点検出信号を用いて算出した第２デフォーカス量との差分を算出することにより、第１焦点検出センサ１５と第２焦点検出センサ１６との間の相対的な取り付け誤差を算出する。すなわち制御回路１９は、撮像素子１４と第１焦点検出センサ１５との間の相対的な取り付け誤差を算出する。そして、制御回路１９は、この誤差を補正値として内蔵メモリ２３に記録するようにした。したがって、第１の実施の形態における効果（１）と同様に、第１焦点検出センサ１５に対する複雑な調整を排除し、簡易かつ低コストで調整可能とすることができる。さらに、各サービス拠点にて調整を行う場合に、専用の大型の調整装置等を必要としないので、調整作業の簡易化、低コスト化に寄与する。

（２）第１焦点検出部１９３は、第１焦点検出センサ１５から出力された第１焦点検出信号を用いて第１デフォーカス量を算出し、第２焦点検出部１９４は、第２焦点検出センサ１６から出力された第２焦点検出信号を用いて第２デフォーカス量を算出するようにした。その結果、第１デフォーカス量および第２デフォーカス量の算出に際して、焦点調節レンズＬ１ａを駆動させる必要がないので、調整モードで要する時間を短縮することができる。

また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。

１４・・・撮像素子、 １５・・・第１焦点検出センサ、
１６・・・第２焦点検出センサ、 １９・・・制御回路、
２３・・・内蔵メモリ、 ３０…操作部、
１９３・・・第１焦点検出部、 １９４・・・第２焦点検出部

Claims (6)

1. 撮影光学系を介して被写体像を撮像し、前記撮影光学系の焦点調節状態を検出して第１焦点検出信号を出力する第１焦点検出手段と、
   前記撮影光学系を介して前記被写体像を、前記第１焦点検出手段の配置位置とは異なる位置にて撮像し、前記撮影光学系の焦点調節状態を検出して第２焦点検出信号を出力する第２焦点検出手段と、
   前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号とに基づいて、前記第１焦点検出手段と前記第２焦点検出手段との間の相対的な取り付け誤差を算出する誤差算出手段と、
   前記誤差算出手段により算出された前記誤差を補正値として記憶媒体に記録する記録制御手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記誤差算出手段は、前記第１焦点検出信号に基づいて前記撮影光学系を合焦位置へ駆動させ、前記合焦位置で前記撮影光学系を固定させた状態で前記第２焦点検出手段から出力された前記第２焦点検出信号を用いて、前記相対的な取り付け誤差を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
3. 請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記第１焦点検出手段は、前記撮影光学系を介して被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子を含み、前記画像信号に基づいて前記被写体のコントラストを検出し、
   前記第２焦点検出手段は、前記撮影光学系の異なる一対の領域を通過した一対の光束を受光して、被写体像の像ズレ量を検出することを特徴とするデジタルカメラ。
4. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記誤差算出手段は、前記第１焦点検出信号と前記第２焦点検出信号との差分値を前記相対的な取り付け誤差として算出することを特徴とするデジタルカメラ。
5. 請求項４に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記第１焦点検出手段は、前記撮影光学系を介して被写体像を撮像する撮像素子に組み込まれ、前記撮影光学系の異なる一対の領域を通過した一対の光束を受光して、被写体像の像ズレ量を検出し、
   前記第２焦点検出手段は、前記撮影光学系の異なる一対の領域を通過した一対の光束を受光して、被写体像の像ズレ量を検出することを特徴とするデジタルカメラ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデジタルカメラにおいて、
   前記誤差算出手段が前記誤差を算出するための調整モードの起動操作を受け付ける受付手段をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
   

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