JP6391448B2 - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動焦点調節機能を有する撮像装置に関するものである。

従来、デジタル一眼レフカメラなどの撮像装置において、カメラやレンズの経年変化、あるいは強い衝撃の印加などにより部材の位置ずれが生じることで、自動焦点調節（ＡＦ）を行ってもピントの合う位置がずれてしまうことがある。そこで、撮像装置のＡＦ機能において、使用者自身が焦点位置を微調整できる機能を設けることが知られている。

焦点位置を微調整するための機能として、使用者が所望のＡＦ調整値を予め撮像装置に設定し、実際の撮影時に焦点調節を行う際に、設定されたＡＦ調整値を用いてピント位置を調整する方法（ＡＦマイクロアジャストメント）が知られている。この方法では、すべてのレンズで一律のＡＦ調整値を設定する構成や、レンズ個体ごとに個別のＡＦ調整値を設定する構成がある。

しかしながら、従来の方法では、使用者が期待するピントの画像を得るには、ＡＦ調整値を入力する作業と、設定したＡＦ調整値で撮影して画像を確認する作業を繰り返す必要がある。そこで、使用者がより簡単に所望のＡＦ調整値を設定するための方法が提案されている。

特許文献１では、所定幅ずつフォーカスレンズを移動させて、複数の異なるレンズ位置それぞれにおいて画像の撮影を順次自動的に行うことが開示されている（フォーカスブラケット撮影）。そして、撮影された複数枚の画像の中から使用者に選択された画像に対応するピント位置変位量を基に、位相差検出方式のＡＦを行う際の補正値を決定することが開示されている。特許文献１に記載された方法によれば、使用者は複数枚の撮影画像の中から所望のピントの画像を選択することで、意図通りの補正値（調整値）を簡単に設定することができる。

特開２００５−１０９６２１号公報

位相差検出方式のＡＦにおいて、より高精度にデフォーカス量を検出するには、一般に、コントラストの高い像信号を用いることが好ましい。そのため、位相差検出方式のＡＦでは、被写体のコントラストがより大きく検出される方向（エッジ方向）に応じてデフォーカス量の検出方向を決めることが知られている。

フォーカスブラケット撮影時に各レンズ位置でデフォーカス量を検出し、選択された画像のデフォーカス量を基にＡＦ調整値を設定する場合も、上述のように被写体のエッジ方向を考慮することが想定される。しかしながら、被写体によっては、合焦状態が変化するとエッジ方向が必ずしも同じ方向に判定されない可能性がある。そのため、フォーカスブラケット撮影時にデフォーカス量の検出方向がレンズ位置によって変化してしまい、レンズ移動に伴うデフォーカス量の推移が安定せず、選択された画像によっては本来想定されるＡＦ調整値との誤差が大きくなるおそれがある。上述の特許文献１では、被写体のエッジ方向を考慮してデフォーカス量の検出方向を決めることは何ら開示されていない。

本発明の目的は、異なるフォーカスレンズ位置で検出されたデフォーカス量の中からいずれかを用いてＡＦ調整値を設定する場合に、安定して良好なＡＦ調整値の設定を可能にすることである。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、焦点検出結果の調整に用いる調整値を取得するための調整モードを有する撮像装置であって、被写体像を光電変換して画像の撮影を行う撮影処理手段と、少なくとも一つの焦点検出領域に対して異なる方向に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から出力される像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出手段と、前記複数の光電変換素子の中からいずれかを選択する選択手段と、フォーカスレンズの位置を制御する制御手段と、前記焦点検出手段による検出結果の調整に用いる前記調整値を算出する算出手段とを有し、前記調整モードにおいて、前記制御手段は、異なる複数のレンズ位置に前記フォーカスレンズを移動するよう制御し、前記複数のレンズ位置それぞれにおいて、前記撮影処理手段による画像の撮影と前記焦点検出手段による焦点状態の検出を行い、前記算出手段は、撮影された複数の画像の中から選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて前記調整値を算出し、 前記選択手段は、前記焦点検出領域に対して異なる方向に配置された前記複数の光電変換素子からそれぞれ出力される像信号に基づいて、第１の光電変換素子を選択し、前記算出手段は、前記第１の光電変換素子で検出された、前記選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて、前記調整値を算出することを特徴とする。

本発明によれば、異なるフォーカスレンズ位置で検出されたデフォーカス量の中からいずれかを用いてＡＦ調整値を設定する場合に、安定して良好なＡＦ調整値の設定を行うことが可能になる。

本実施形態における撮像装置の概略図である。 本実施形態における撮像装置の構成を示す模式図である。 本実施形態におけるＡＦ調整値設定処理を説明するフローチャートである。 本実施形態における位相差検出方式の光学の構成を示す模式図である。 本実施形態における焦点検出ユニットの構成を示す模式図である。 本実施形態における第１の調整モードおよび第２の調整モードの表示画面の一例を示す図である。 本実施形態におけるフォーカスブラケット撮影処理を説明するフローチャートである。 本実施形態におけるワンショットＡＦ処理を説明するフローチャートである。 本実施形態におけるフォーカスブラケット撮影時のレンズ駆動を説明する図である。 本実施形態におけるフォーカスブラケット撮影時のデフォーカス量の理想的な推移を説明する図である。 本実施形態における調整値算出処理を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に関わる撮像装置の概略図である。

図１において、カメラ本体２００の前面にレンズユニット１００が着脱可能に装着されている。カメラ本体２００とレンズユニット１００はマウント接点群１０４を介して電気的に接続される。

まず、レンズユニット１００の構成について説明する。撮影レンズ１０１は、焦点調節のためのフォーカスレンズを含む。図１において、撮影レンズ１０１は１枚で示されているが、複数枚のレンズからなるレンズ群であってもよい。また、撮影レンズ１０１には、変倍のためのズームレンズや固定レンズを含んでもよい。絞り１０５は、カメラ本体２００内に入射する光の量を調節する。撮影レンズ１０１と絞り１０５によって撮影光学系が構成される。

レンズ制御部１０３は、マウント接点群１０４を介してカメラ本体２００とデータ通信を行い、カメラ本体２００からの指示に基づいてレンズ駆動源１０２を制御することで、撮影レンズ１０１の位置を制御する。レンズ駆動源１０２は、撮影レンズ１０１を動かすための駆動源であり、ステッピングモータなどを用いて構成される。

次に、カメラ本体２００の構成について説明する。撮像素子２０９は、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等を用いて構成され、撮像光学系を通過した光束によって形成される被写体像を光電変換して、撮像信号を出力する。シャッター２０８は、撮像素子２０９に入射する光量を制限する。

半透過部を有する主ミラー２０１は、撮影時には撮影光束外へ退避し、焦点検出時には撮影光束内（光路中）に斜設される。図１では、主ミラー２０１が撮影光束内に挿入された状態（ミラーダウン）を示している。また、主ミラー２０１は、撮影光束内に斜設された状態で、撮影光学系を通過した光束の一部をピント板２０３、ペンタプリズム２０４、及び、接眼レンズ２０５から構成されるファインダ光学系に導く。また、主ミラー２０１によって反射された光束は、測光ユニット３０５（図２）に入射し、撮影光学系を通過した被写体光学像の輝度信号と色差信号が検出される。

サブミラー２０２は、主ミラー２０１の動作に同期して主ミラー２０１に対して折り畳み、展開可能に構成されている。主ミラー２０１の半透過部を通過した光束の一部は、サブミラー２０２によって下方へ反射され、位相差方式の焦点検出ユニット２０７に入射し、フォーカスレンズの焦点状態が検出される。焦点検出ユニット２０７については、図４を用いて後述する。

カメラ本体２００全体の制御を司るシステム制御部２１０は、ＣＰＵと、記憶装置であるＲＡＭなどを用いて構成される。システム制御部２１０は、マウント接点群１０４を介してレンズ制御部１０３とデータ通信を行い、撮影レンズ１０１の駆動命令を送信する。

表示部としてのディスプレイユニット２１２は、撮影情報や撮影画像を表示し、ユーザーが確認できるようにするものである。ディスプレイユニット２１２への表示は、システム制御部２１０によって制御される。

操作部２１３は、システム制御部２１０に接続され、カメラ本体２００の電源をオン・オフするための電源スイッチ、レリーズボタンなど、カメラ本体２００を操作するための操作部材が設けられている。これらのスイッチやボタンを操作すると、その操作に応じた信号がシステム制御部２１０に入力される。なお、レリーズボタンには、使用者により操作されるレリーズボタンの第１ストローク操作（半押し操作）によりＯＮするレリーズスイッチＳＷ１と、第２ストローク操作（全押し操作）によりＯＮするレリーズスイッチＳＷ２とが接続されている。

カウンター２１４は、ブラケット撮影を行う際の撮影回数をカウントする。カウンター２１４の計数値リセットは、システム制御部２１０により行われる。

ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部２１１には、カメラ本体２００固有のＩＤ情報（識別情報）や、基準レンズ（本カメラの工場調整時に用いられる撮影レンズ）を用いて調整された、撮影に関するパラメータの調整値等が記憶されている。

次に、本実施形態に関わるカメラ本体２００の構成について、図２の模式図を用いて説明する。なお、図２において、図１と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。

焦点検出部３０２は、システム制御部２１０に接続され、焦点検出ユニット２０７を駆動する。焦点検出ユニット２０７には、ラインセンサー対が設けられ、サブミラー２０２を介して入射される光束を電気信号に変換する。焦点検出部３０２は、ラインセンサー対で生成された一対の像信号を読み出し、この像信号に基づいて各ラインセンサー対に対応する焦点検出領域のデフォーカス量を計算する。システム制御部２１０は、焦点検出部３０２から出力されたデフォーカス量を基に、レンズ制御部１０３にフォーカスレンズの駆動命令を送信して焦点調節を行う。

測光制御部３０４は、システム制御部２１０に接続され、測光ユニット３０５を駆動する。測光ユニット３０５は、撮影光学系を通過した被写体像を電気信号に変換し、測光画像データを生成する。測光制御部３０４は、測光画像データを読み出し、このデータに基づいて自動露出演算を行った結果をシステム制御部２１０に出力する。システム制御部２１０は、測光制御部３０４から出力された自動露出演算の結果に基づいて、レンズ制御部１０３に絞り１０５の駆動命令を送信、カメラ本体２００内に入射する光の量を調節する。さらに、システム制御部２１０は、レリーズ時にシャッター制御部３０８を介してシャッター２０８を制御し、撮像素子２０９の露光時間を調節する。

ミラー制御部３０７は、システム制御部２１０に接続され、主ミラー２０１を撮影光束外へ駆動する。撮像素子制御部３０９は、システム制御部２１０に接続され、撮像素子２０９を駆動し、撮影光学系を通過した光による被写体像を光電変換して、システム制御部２１０に撮像信号を出力する。

次に、本実施形態に関わる撮像装置に備えられた位相差検出方式の焦点検出ユニット２０７の構成について、図４の模式図を用いて説明する。なお、図４において、図２と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。

図４において、予定焦点面の付近に配置されたフィールドレンズ４０１、２つのレンズからなる２次結像系のレンズ４０２ａと４０２ｂが示されている。また、２次結像系の２つのレンズ４０２ａと４０２ｂに対応してその後方に配置された２つのラインセンサー列４０３ａと４０３ｂを含む光電変換素子４０３、２つの開口部４０４ａと４０４ｂを有する絞り４０４が示されている。さらに、分割された２つの領域４０５ａと４０５ｂを含む撮影レンズ１０１の射出瞳４０５が示されている。

図４の構成において、射出瞳４０５は、絞り４０４を投影しているので径は小さく、光電変換素子４０３から取り出される信号はぼけにくくはっきりとした信号となる。したがって、例えば撮影レンズ１０１を図中左方に大きく繰り出して、撮像素子２０９より左方に光束が結像しても、光電変換素子４０３上の一対の像信号はぼけずに矢印Ａの方向に変位する。この光電変換素子４０３で得られた一対の像信号の相対的なずれ量を検出することで、焦点検出部３０２は、撮影レンズ１０１の焦点状態を検出する。そして、焦点検出部３０２の検出結果に基づいて、システム制御部２１０は、撮影レンズ１０１（フォーカスレンズ）の駆動を制御することで、焦点調節を行うことが可能である。なお、撮影レンズ１０１を図中右方に繰り込んだ場合、光電変換素子４０３上の一対の像信号は、図中矢印Ａの方向とは反対方向に変位する。

次に、本実施形態に関わる撮像装置に設けられた焦点検出ユニット２０７におけるラインセンサー列４０３ａと４０３ｂとＡＦフレーム点について、図５の模式図を用いて説明する。

図５において、焦点検出領域としてのＡＦフレーム（測距点）５０１は、デフォーカス量を検出するエリアを表す。ＡＦフレームを選択することで、使用者は狙っている被写体にピントを合わせることができる。縦方向に配置された光電変換素子５０２は、横線の被写体に対してデフォーカス量を検出する。横方向に配置された光電変換素子５０３は、縦線の被写体に対してデフォーカス量を検出する。光電変換素子５０２と５０３は、図４で説明した光電変換素子４０３に相当する。

このような構成の焦点検出ユニット２０７において、ＡＦフレーム５０１では、縦方向と横方向に光電変換素子が交差するように配置されており、それぞれ横線または縦線の被写体のエッジを検出できる。デフォーカス量の検出はコントラストの高い信号を用いた方が安定するため、縦方向の光電変換素子５０２と横方向の光電変換素子５０３の出力信号のうち、算出されるコントラストが高い方の結果を選択することが好ましい。なお、図５で示されるＡＦフレームには、縦方向と横方向の光電変換素子が配置されたもの、さらに斜め方向の光電変換素子が配置されたもの、縦方向のみの光電変換素子が配置されたものが混在するが、本実施形態はこの構成に限定されない。少なくとも一つのＡＦフレームに対して複数の光電変換素子が異なる方向に配置されていれば、本実施形態を適用できる。

次に、本実施形態におけるＡＦマイクロアジャストメントについて説明する。本実施形態における撮像装置は、ＡＦマイクロアジャストメント機能を有している。背景技術で説明したように、ＡＦマイクロアジャストメントは、ＡＦ用の調整値を予め撮像装置に設定することで、撮影時に焦点調節を行う際に、設定された調整値を用いてピント位置を調整するための機能である。

また、本実施形態のＡＦマイクロアジャストメントでは、ＡＦ調整値（以下、調整値とも言う）の設定方法が異なる２つのモードを選択可能である。具体的には、使用者が調整値を手動で任意の値に設定する第１の調整モードと、ピント位置をずらして複数枚の画像を撮影（フォーカスブラケット撮影）し、その中から使用者が選択した画像に応じて調整値を設定する第２の調整モードである。なお、本実施形態で説明するフォーカスブラケット撮影処理は、第２の調整モードのみを備える撮像装置においても適用可能である。

図６（Ａ）は、第１の調整モードにおける調整値の設定画面の一例を示す図である。図６（Ａ）に示すように、本実施形態では、使用者が調整値を±２０の範囲で１刻みに任意に設定可能である。ここで、調整値１あたりのピント調整量は、（１／１６）×Ｆδ（Ｆ：撮影レンズの開放Ｆ値、δ：許容錯乱円）である。使用者が設定した調整値を用いて、焦点検出部３０２による焦点検出結果が調整される。図６（Ａ）中の０は、カメラ本体２００が工場出荷時に設定された基準位置である。

次に、図３を参照して、本実施形態におけるＡＦマイクロアジャストメントで調整値を設定するための処理について説明する。図３は、メニュー画面等からＡＦマイクロアジャストメント機能が選択された場合に行われるＡＦ調整値設定処理を示すフロー図である。

まずステップＳ３０１において、システム制御部２１０は、第１の調整モードと第２の調整モードのどちらが選択されたかを判定する。第１の調整モードが選択された場合はステップＳ３０６へ、第２の調整モードが選択された場合はステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０６へ進んだ場合、システム制御部２１０は、ディスプレイユニット２１２に図６（Ａ）で示したような設定画面を表示するよう制御する。設定画面が表示された状態において、使用者は、所望の調整値を設定することができる。

ステップＳ３０７では、システム制御部２１０は、調整値が更新されたかどうかを判定する。調整値が更新されたらステップＳ３０８へ、調整値が更新されなければステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０８では、システム制御部は、図６（Ａ）で示した調整値の設定画面の表示を、更新された調整値に応じて更新する。

ステップＳ３０９では、調整値の設定画面を終了する操作が行われたかどうかを判定する。調整値の設定画面を終了する操作が行われた場合は、ステップＳ３０４へ進む。調整値の設定画面を終了する操作が行われなければ、ステップＳ３０６へ戻る。

一方、ステップＳ３０２に進んだ場合、システム制御部２１０は、ディスプレイユニット２１２にフォーカスブラケット撮影用の画面表示を行うよう制御する。図６（Ｂ）は、フォーカスブラケット撮影用の画面表示の一例である。本実施形態ではピントをずらしながら最大９枚の画像を撮影することとするが、最大撮影枚数はこれに限定されるものではない。図６（Ｂ）の画面から使用者によりフォーカスブラケット撮影の開始が指示されると、ステップＳ３０３に進み、フォーカスブラケット撮影が行われる。フォーカスブラケット撮影の詳細については、図７を用いて後述する。

ステップＳ３０４では、システム制御部２１０は、第１の調整モードで設定された調整値または第２の調整モードで算出された調整値を登録するか否かを判定する。調整値の登録を更新しない場合は、本フローを終了する。調整値の登録を更新する場合はステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５では、システム制御部２１０は、第１の調整モードで設定された調整値または第２の調整モードで算出された調整値を記憶部２１１に記憶する。なお、調整値は、初期通信でレンズ制御部１０３から受信したレンズユニット１００の個体情報と関連づけて記憶される。調整値の登録が更新されると、本フローを終了する。

次に、本実施形態における第２の調整モードで実行されるフォーカスブラケット撮影動作について説明する。まず、図９を用いてフォーカスブラケット撮影動作の概要を説明する。

図９において、上下方向の矢印９０１〜９１０は、フォーカスレンズの駆動方向と駆動量を示している。図中の破線９００は、後述するワンショットＡＦで得られる合焦位置を示している。破線９００で示される合焦位置から、矢印９０１で示すように一方向（至近側あるいは無限側）にフォーカスレンズを第１の駆動量動かし、そこを起点として、より細かい第２の駆動量ずつフォーカスレンズを駆動させる。本実施形態では、矢印９０２〜９１０で示されるように合計９回、フォーカスレンズを第２の駆動量ずつ駆動させる。また、矢印９０１で示される第１の駆動量の大きさは、第２の駆動量の５倍の大きさの駆動量としている。よって、矢印９０２〜９０６で示される駆動の後、破線９００で示される合焦位置に戻るというのが理想的となる。なお、矢印６０２で示される駆動は、レンズのガタ取りを行うための予備駆動である。結果、破線９００で示される合焦位置に対し、予備駆動を除いて、至近側と無限側の両方に同じ駆動量（９０３から９０６、９０７から９１０）を割り振った形である。

また、第１の駆動量は、フォーカスレンズの合焦判定幅（合焦位置から当該幅の範囲内であれば合焦とみなす）を基準として決めるのが通常であり、合焦判定幅の２、３倍が目安となる。駆動量が大きすぎるとピントの変化が粗すぎることになり、小さすぎるとピントの変化が細かすぎて、後で複数の画像から１つを選択することが困難となる。図中の実線９１１〜９１９は、それぞれデフォーカス量の検出、および、撮影動作を行うフォーカスレンズ位置を表している。即ち、最初にワンショットＡＦで得られた合焦位置に対して、至近側と無限側の両方で、第２の駆動量ずつフォーカスレンズを移動しながらデフォーカス量の検出と撮影動作を所定回数分行う。

図７は、図３のステップＳ３０３におけるフォーカスブラケット撮影処理を説明するフロー図である。まずステップＳ７０１において、ワンショットＡＦを行う。上述した図９の破線９００で示される合焦位置は、ステップＳ７０１で得られる合焦位置に相当する。

ここで、ワンショットＡＦ処理の詳細について、図８のフロー図を用いて説明する。まずステップＳ８０１では、システム制御部２１０は、操作部２１３のレリーズスイッチＳＷ１の状態を検出する。ＳＷ１がＯＮであればステップＳ８０２へ進む。

ステップＳ８０２では、システム制御部２１０は、使用者によって選択されているＡＦフレームに配置されている複数の光電変換素子でデフォーカス量を検出するよう焦点検出部３０２を制御する。１つのＡＦフレームに対応して、縦方向の光電変換素子５０２と横方向の光電変換素子５０３が配置されている場合、焦点検出部３０２は、縦方向の光電変換素子５０２と横方向の光電変換素子５０３それぞれについてデフォーカス量を検出する。なお、ここでは複数のＡＦフレームから使用者がいずれかを選択するものとして説明するが、カメラが自動でＡＦフレームを選択する場合や、フォーカスブラケット撮影に用いられるＡＦフレームが１つの場合でも、本実施形態を適用できる。

ステップＳ８０２で検出されたデフォーカス量に基づいて、ステップＳ８０３では、システム制御部２１０は、レンズ制御部１０３に駆動命令を送信して、フォーカスレンズを駆動するよう制御する。なお、複数の光電変換素子で検出されたデフォーカス量の中で、像信号の信頼性が高い光電変換素子で検出されたものがフォーカスレンズの駆動制御に用いられる。像信号の信頼性の評価については、ステップＳ８０５で後述する。ステップＳ８０４で合焦状態と判定するまでステップＳ８０２とＳ８０３の処理を繰り返し、合焦状態と判定するとステップＳ８０５へ進む。

ステップＳ８０５では、システム制御部２１０は、複数の光電変換素子の焦点検出結果から像信号の信頼性が最も高い光電変換素子を選択し記憶する。ここでの像信号の信頼性とは、例えば像信号のコントラストに関する値で評価される。この場合、像信号のコントラストが高いほど信頼性が高いといえる。信頼性の指標として、例えば特開２００７−５２０７２号公報にて開示されているＳレベル値を用いてもよい。Ｓレベル値は、像信号に関する情報として、一対の像信号の一致度、エッジの数（相関変化量）、シャープネスおよび明暗比とをパラメータとする値である。ステップＳ８０５で選択される光電変換素子を後述するフォーカスブラケット撮影時の焦点検出に用いることで、より高いコントラストの像信号が得られるため、高精度にデフォーカス量を検出することができる。また、合焦位置では被写体のエッジ方向が判別しやすいため、本実施形態のように合焦と判定された状態での像信号を用いて光電変換素子の選択を行うことで、被写体のエッジ方向に応じた適切な光電変換素子の選択を行うことが可能になる。

ステップＳ８０６では、システム制御部２１０は、ステップＳ８０５で選択した光電変換素子で所定回数Ｎ回の焦点検出（デフォーカス量の検出）を行うよう焦点検出部３０２を制御する。

ステップＳ８０７では、システム制御部２１０は、ステップＳ８０６における焦点検出の結果が有効か否かを判定する。ここでは、ステップＳ８０６で検出された焦点検出結果（デフォーカス量）のばらつきを判定に用いる。所定回数行われた焦点検出結果のばらつきが所定の基準内であれば、ステップＳ８０８に進んで「合焦ＯＫ」として処理を終了する。一方、焦点検出結果のばらつきが所定の基準より大きければ、ステップＳ８０９に進んで「合焦ＮＧ」として処理を終了する。

図８におけるワンショットＡＦが完了すると、図７のステップＳ７０２へ進む。ステップＳ７０２では、システム制御部２１０は、ステップＳ７０１のワンショットＡＦにおける合焦結果が有効か否かを判定する。ここでは、ステップＳ８０７で判定された結果を参照して、「合焦ＯＫ」であればステップＳ７０３へ、「合焦ＮＧ」であればステップＳ７１２へ進む。

ステップＳ７０３では、システム制御部２１０は、レンズ制御部１０３へ駆動命令を送信して、フォーカスレンズを駆動するよう制御する。フォーカスブラケット撮影開始直後（１枚目）においては、フォーカスブラケット撮影動作を開始するレンズ位置（開始位置）までフォーカスレンズを駆動させる。本フローでは、最終的には撮影された複数の画像から使用者が期待するピントとなる画像を使用者が１枚選ぶ。ここで、現状得られているピントに対しての微調整値を算出するためには、カメラに判断された合焦位置を基準にフォーカスブラケットを行うことが望ましい。そこで、フォーカスレンズの合焦幅（例えば絞り値Ｆと許容錯乱円δから得られる値）を基準として、合焦幅の定数倍の値をブラケット間隔ｓに設定する。そして、ブラケット撮影回数をｉ（本実施形態ではｉ＝９）として、合焦位置からｓ×｛（ｉ−１）／２＋１｝の距離だけ離れた位置がフォーカスブラケット撮影動作の開始位置となる。ステップＳ７０３の開始位置からブラケット間隔ｓに対応する駆動量ずつフォーカスレンズを駆動させることで、カメラが判断する合焦位置を基準にフォーカスブラケット撮影を行うことができる。

ステップＳ７０４では、システム制御部２１０は、ステップＳ８０５で選択された光電変換素子で焦点検出を行うよう焦点検出部３０２を制御する。焦点検出部３０２では、選択された光電変換素子で電荷蓄積されて生成された像信号に基づいて、デフォーカス量を算出する。

本実施形態では、所定の複数回デフォーカス量を検出する（焦点検出を行う）。ステップＳ７０５では、システム制御部２１０は、焦点検出を行った回数が所定の複数回（Ｌ回）に達したか否かを判定する。焦点検出回数がＬ回に達するまでステップＳ７０４の焦点検出処理を繰り返し、焦点検出回数がＬ回に達したらステップＳ７０６へ進む。

ステップＳ７０６では、システム制御部２１０は、ステップＳ７０４の焦点検出結果の有効性を判定する。ここでの有効性の判定方法としては、例えば、光電変換素子で生成された一対の像信号の一致度に基づく信頼性により判定する方法がある。一対の像信号の一致度が高ければ信頼性が高く、一致度が低ければ信頼性が低いと判定し、信頼性が高いと判定された焦点検出結果が所定数以上得られていれば有効と判定する。信頼性の指標として、ステップＳ８０５と同様の指標を用いて評価してもよい。

また、有効性の判定方法の一例として、ステップＳ８０７と同様に焦点検出結果（デフォーカス量）のばらつきに基づいて判定してもよい。焦点検出結果のばらつきが所定の基準より大きければ、焦点検出結果を無効と判定し、焦点検出結果のばらつきが所定の基準内であれば、焦点検出結果を有効と判定する。有効性の判定方法は、上述のいずれかの方法でもよいし、上述以外の方法を含め、複数の方法を組み合わせてもよい。ステップＳ７０６で焦点検出結果が有効と判定されればステップＳ７０７へ進み、無効と判定されればステップＳ７１２へ進む。

ステップＳ７０７では、システム制御部２１０は、焦点検出結果（デフォーカス量）の平均値を算出し、内部メモリに記憶する。ここで算出された平均値が、この回の撮影における検出結果となる。なお、デフォーカス量の平均値を予め決められた単位に換算した値を検出結果として記憶してもよい。検出結果を記憶すると、ステップＳ７０８へ進む。

ステップＳ７０８では、システム制御部２１０は、静止画撮影を行うよう制御する。撮影された画像は、ステップＳ７０７で記憶した検出結果に関連付けられて、システム制御部２１０により内部メモリに記憶される。撮影画像の記憶が完了するとステップＳ７０９へ進む。

ステップＳ７０９では、システム制御部２１０は、撮影回数がブラケット撮影回数ｉ（本実施形態ではｉ＝９）に達したかどうかを判定する。撮影回数がｉ回に達していればステップＳ７１０へ進み、撮影回数がｉ回に達していなければステップＳ７０３へ戻る。なお、ブラケット間隔ｓに対応する駆動量分ずつフォーカスレンズを駆動することで、フォーカスレンズが端位置に到達することがある。フォーカスレンズが端位置に到達した場合、撮影回数が所定の回数ｊ（ｊ＜ｉ）に達していればステップＳ７１０へ進み、所定の回数ｊに達していなければステップＳ７１２へ進んでエラー表示を行ってもよい。ステップＳ７１２の処理については後述する。

ステップＳ７１０では、システム制御部２１０は、ステップＳ７０８で撮影された複数枚の画像をディスプレイユニット２１２に表示するよう制御し、使用者によって画像が選択されるのを待つ。画像が選択されるとステップＳ７１１へ進む。画像が選択されず、調整を中止する場合はステップＳ７１４へ進む。

ステップＳ７１１では、システム制御部２１０は、使用者が選択した画像に関連付けられて内部メモリに記憶されている検出結果に基づいて、ＡＦ調整値を算出する。ＡＦ調整値は、デフォーカス量の平均値を所定の単位系（例えば、上述のＦδの関数を１単位とする）に換算することで算出される。ピント調整値の算出が完了すると、フォーカスブラケット撮影処理を終了する。算出されたピント調整値は、実際の撮影時（記録用画像の撮影）において、焦点検出部３０２よって検出される位相差ＡＦの焦点検出結果を調整するのに用いられる。ＡＦ調整値が算出されると、フォーカスブラケット撮影処理を終了する。

一方、ステップＳ７０２にて「合焦結果ＮＧ」と判定された場合や、ステップＳ７０６で焦点検出結果が無効と判定された場合のように、エラーとなるいずれかの条件を満たすと、ステップＳ７１２へ進む。ステップＳ７１２では、ディスプレイユニット２１２にエラー表示を行うことで、ＡＦ調整値の取得ができない旨を使用者に通知する。なお、エラー表示の内容としては、調整には適さない被写体である旨を表示してもよい。また、エラーを通知するための手段として、ディスプレイユニット２１２へのエラー表示以外に、ＬＥＤの点灯や音などで報知してもよい。エラーの通知が完了するとステップＳ７１３へ進む。

ステップＳ７１３では、システム制御部２１０は、使用者により、調整をやり直すか、または中止するかの選択がなされるのを待つ。調整のやり直しが選択された場合はステップＳ７０１へ戻り、調整の中止が選択された場合はステップＳ７１４へ進む。

ステップＳ７１４に進むと、調整値を更新しないことが判定されて、フォーカスブラケット撮影処理を終了する。ステップＳ７１４で調整値を更新しないことが判定された場合、上述した図３のステップＳ３０４でＮｏに進み、ＡＦ調整値を更新せずにＡＦ調整値設定処理を終了する。

ここで、フォーカスブラケット撮影時において所定幅（ブラケット間隔ｓに対応する駆動量）の駆動に対するそれぞれのフォーカスレンズ位置で検出されるデフォーカス量の推移について、図１０を用いて説明する。図１０のグラフは、横軸に所定幅のフォーカスレンズ駆動量から算出されるＦδ換算されたデフォーカス量を示している。また、縦軸に所定幅フォーカスレンズを駆動して複数の異なるフォーカスレンズ位置それぞれで検出されたＦδ換算されたデフォーカス量を示している。

図１０のように黒色の背景に白色の縦線がある被写体では、コントラストが高く出る横方向に配置された光電変換素子５０３を選択することになる。フォーカスレンズを所定幅ずつ駆動する過程において順次検出されるデフォーカス量は、フォーカスレンズを駆動した量に応じた値が検出されるはずなので、理想的には点線で示す４５°の傾きで推移する。つまり、選択された画像が撮影されたときのフォーカスレンズ位置と、所定幅のレンズ駆動量に基づいて、理想的なデフォーカス量が算出される。そのため、点線から大きく外れるデフォーカス量が検出された場合は、理想的なデフォーカス量との誤差が大きいため、ＡＦ調整値としては好ましくない。このような場合、良好なＡＦ調整値が算出できないことを使用者に知らせたり、フォーカスブラケット撮影を中止しても良い。

図１０で説明したように検出されたデフォーカス量の誤差を判定する場合の調整値算出処理について、図１１を用いて説明する。図１１で示される処理は、図７のステップＳ７１１において実行される。

図１１のステップＳ１１０１において、システム制御部２１０は、ステップＳ７１０で選択された画像が撮影されたときのフォーカスレンズ位置に対応するデフォーカス量の理想値を取得する。デフォーカス量の理想値は、図１０で説明したようにフォーカスレンズの位置に応じて決まる値である。システム制御部２１０は、選択された画像に関連づけてステップＳ７０７で記憶されている検出結果（デフォーカス量の平均値）と理想値との差により、調整値の誤差ｅ１を算出する。

ステップＳ１１０２において、システム制御部２１０は、ステップＳ１１０１で算出された誤差ｅ１が所定の閾値ｔｈより小さいか否かを判定する。誤差ｅ１が閾値より小さい場合はステップＳ１１０３へ進み、閾値以上であればステップＳ７１２へ進んでエラー表示を行う。ステップＳ１１０３では、システム制御部２１０は、選択された画像に関連づけて記憶されているデフォーカス量の平均値に基づいて、ＡＦ調整値を算出する。

なお、図１１では、デフォーカス量の平均値と理想値との誤差が閾値より小さいと判定してからＡＦ調整値を算出しているが、誤差の判定はこの方法に限定されない。例えば、選択された画像に対応するデフォーカス量の平均値に基づいて先にＡＦ調整値を算出し、算出したＡＦ調整値と理想的な調整値との誤差が閾値より小さければ、算出されたＡＦ調整値を登録できるようにしてもよい。この場合の理想的な調整値は、上述の理想的なデフォーカス量と、デフォーカス量を調整値に換算するために必要なパラメータとに基づいて算出することができる。

以上説明したように、本実施形態では、上述のようにフォーカスブラケット撮影を行ってＡＦ調整値を設定する場合に、異なる方向に配置された複数の光電変換素子の中からいずれかを、フォーカスブラケット撮影時におけるデフォーカス量の検出用に選択する。このように、いずれかに選択された光電変換素子をデフォーカス量の検出に用いることで、フォーカスレンズ位置の移動に伴うデフォーカス量の推移を安定させることができる。特に、異なる方向に配置された光電変換素子のうち、より高いコントラストが検出される方向に配置された光電変換素子を選択することで、高精度なデフォーカス量の検出が可能になる。このような構成とすることで、使用者によって選択される画像によらず、安定して良好なＡＦ調整値の設定が可能になる。また、フォーカスブラケット撮影中は選択された光電変換素子のみでデフォーカス量の検出を行うことで、複数の光電変換素子で演算を行う場合と比較して、演算処理の負荷を低減させることができる。

また、本実施形態では、最も被写体のエッジ方向が判別しやすい合焦状態での像信号を用いて光電変換素子の選択を行うことで、被写体のエッジ方向に応じた適切な光電変換素子の選択を行うことが可能になる。そのため、合焦と判定された位置から前ピン側および後ピン側にフォーカスレンズを移動させても、被写体のエッジ方向に応じた光電変換素子を用いてデフォーカス量を検出することができる。

なお、本実施形態では、フォーカスブラケット撮影前にデフォーカス量の検出用の光電変換素子を選択する構成を説明したが、フォーカスブラケット撮影中あるいは撮影後に、調整値の算出に用いる光電変換素子を選択する構成でもよい。この構成では、フォーカスブラケット撮影中は、少なくとも合焦状態と判定されたフォーカスレンズ位置において、異なる方向に配置された複数の光電変換素子それぞれについて像信号の信頼性を判定する。そして、信頼性が高いと判定された像信号に対応する光電変換素子を調整値の算出用に選択する。この場合、実際のフォーカスブラケット撮影中に取得された像信号に基づいて調整用の光電変換素子を選択するので、より信頼性の高い光電変換素子を用いて調整することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ 撮影レンズ
２００ カメラ本体
２０９ 撮像素子
２１０ システム制御部
３０２ 焦点検出部
４０３ 光電変換素子

Claims (16)

1. 焦点検出結果の調整に用いる調整値を取得するための調整モードを有する撮像装置であって、
   被写体像を光電変換して画像の撮影を行う撮影処理手段と、
   少なくとも一つの焦点検出領域に対して異なる方向に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から出力される像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の光電変換素子の中からいずれかを選択する選択手段と、
   フォーカスレンズの位置を制御する制御手段と、
   前記焦点検出手段による検出結果の調整に用いる前記調整値を算出する算出手段とを有し、
   前記調整モードにおいて、前記制御手段は、異なる複数のレンズ位置に前記フォーカスレンズを移動するよう制御し、前記複数のレンズ位置それぞれにおいて、前記撮影処理手段による画像の撮影と前記焦点検出手段による焦点状態の検出を行い、前記算出手段は、撮影された複数の画像の中から選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて前記調整値を算出し、
   前記選択手段は、前記焦点検出領域に対して異なる方向に配置された前記複数の光電変換素子からそれぞれ出力される像信号に基づいて、第１の光電変換素子を選択し、
   前記算出手段は、前記第１の光電変換素子で検出された、前記選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて、前記調整値を算出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点検出手段は、前記第１の光電変換素子を用いて、前記複数のレンズ位置における焦点状態の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記選択手段は、前記複数のレンズ位置において焦点状態を検出する前に、前記第１の光電変換素子を選択することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記選択手段は、前記複数の光電変換素子のうち、出力された像信号のコントラストを示す指標がより高い光電変換素子を前記第１の光電変換素子に選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記選択手段は、前記複数のレンズ位置において焦点状態を検出する前に、合焦状態と判定されたレンズ位置において前記複数の光電変換素子からそれぞれ出力される像信号に基づいて、前記第１の光電変換素子を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記複数のレンズ位置において焦点状態を検出する前に、前記制御手段は、前記合焦状態を判定するまで、前記複数の光電変換素子からそれぞれ出力される像信号のうち、コントラストを示す指標がより高い像信号を用いて検出された焦点状態に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を制御することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記複数のレンズ位置は、前記合焦状態と判定されたレンズ位置と、当該レンズ位置より至近側および無限側のレンズ位置を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
8. 前記焦点検出手段は、前記選択手段により選択された前記第１の光電変換素子のみを用いて前記複数のレンズ位置における焦点状態の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記複数のレンズ位置それぞれにおいて、前記焦点検出手段は、前記選択手段により選択された前記第１の光電変換素子を用いて複数回焦点状態を検出し、
   前記算出手段は、複数回の検出結果の平均値に基づいて前記調整値を算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記調整モードにおいて、所定の条件を満たす場合に、前記調整値の取得ができない旨を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記複数のレンズ位置において焦点状態を検出する前に、前記焦点検出手段は、前記選択手段により選択された前記第１の光電変換素子を用いて、焦点状態の検出を所定回数行い、
    前記所定の条件は、前記所定回数の検出結果のばらつきが所定の基準より大きいことであることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記所定の条件は、撮影された複数の画像の中から選択された画像に対応する焦点状態と、当該焦点状態が検出された前記レンズ位置に応じて決まる理想的な焦点状態との差が閾値以上であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像装置。
13. 使用者により任意の前記調整値が設定されるモードと、前記調整モードとを選択可能であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記調整値は、記録用の画像の撮影時において、前記焦点検出手段による検出結果の調整に用いられることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記焦点状態はデフォーカス量であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 焦点検出結果の調整に用いる調整値を取得するための調整モードを有し、少なくとも一つの焦点検出領域に対して異なる方向に配置された複数の光電変換素子を備える撮像装置の制御方法であって、
    被写体像を光電変換して画像の撮影を行う撮影処理ステップと、
    前記光電変換素子から出力される像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点検出ステップと、
    前記複数の光電変換素子の中からいずれかを選択する選択ステップと、
    フォーカスレンズの位置を制御する制御ステップと、
    前記焦点検出ステップにおける検出結果の調整に用いる前記調整値を算出する算出ステップとを有し、
    前記調整モードにおいて、前記制御ステップでは異なる複数のレンズ位置に前記フォーカスレンズを移動するよう制御し、前記複数のレンズ位置それぞれにおいて、前記撮影処理ステップでの画像の撮影と前記焦点検出ステップでの焦点状態の検出を行い、前記算出ステップでは、撮影された複数の画像の中から選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて前記調整値を算出し、
    前記選択ステップでは、前記焦点検出領域に対して異なる方向に配置された前記複数の光電変換素子からそれぞれ出力される像信号に基づいて、第１の光電変換素子を選択し、前記算出ステップにおいて、前記第１の光電変換素子で検出された、前記選択された画像に対応する前記焦点状態に基づいて、前記調整値を算出することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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