JP5424708B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、オートフォーカスカメラの異なる種類の光源下での焦点検出精度の改善に関する。

撮影レンズを通った光束をビームスプリッタで分割して、それぞれの光束を光軸をずらした２つの結像レンズで焦点検出センサに結像し、結像された２つの像のずれからデフォーカス量を計算し、計算されたデフォーカス量に応じて撮影レンズを駆動して合焦を達成するいわゆるＴＴＬ（Through The Lens）位相差検出型の焦点検出（以下ＡＦとも記載する）方式が、銀塩／デジタル一眼レフカメラで広く用いられている。

図１４は二次結像系を用いた位相差検出型の焦点検出装置の一例を示す。かかる装置においては、焦点検出をする撮影レンズ１０１と光軸を同じくして、撮影レンズ１の予定結像面Ｆの近傍にフィールドレンズ１０２が配置され、これらの後方に２個の二次結像レンズ１０３ａ、１０３ｂが並列され、更にその後方に受光用のセンサ１０４ａ、１０４ｂが配置されている。フィールドレンズ１０２は撮影レンズ１０１の異なる２つの射出瞳１０１ａ、１０１ｂを２個の二次結像レンズ１０３ａ、１０３ｂの瞳面に各々結する。
この結果、二次結像レンズ１０３ａ、１０３ｂのそれぞれに入射する被写体面Ｓからの光束は、撮影レンズ１の射出瞳１０１ａ、１０１ｂにおいて各二次結像レンズ１０３ａ、１０３ｂに対応しお互い重なり合うことの無い等面積の領域から射出された光束となる。

前述したように、等面積の射出瞳１０１ａ、１０１ｂからの光束のセンサ１０４ａ、１０４ｂでの受光光量分布は、理想的には均一である。しかしながら、焦点検出装置の許容サイズやコスト、作成上の都合を考慮すると、レンズ構成が簡単であることが必要あるため、レンズの収差が比較的大きくなる。その結果、二次結像レンズ１０３ａ、１０３ｂの瞳と撮影レンズ１０１の瞳１０１ａ、１０１ｂとの結像関係は完全なものではなくなり、センサ１０４ａ、１０４ｂ上で図１５に示すような光量の不均一性つまりシェーディングが残存してしまう。

一様輝度の被写体面に対してセンサ１０４ａ、１０４ｂ間で生じる光量分布の差異を除去して同一の光量分布になるようにした焦点検出装置が下記の特許文献に開示されている。この特許文献に記載されている発明は、センサの各画素の位置に応じてセンサの光電変換出力信号の振幅に重み付け係数を施すことでシェーディングを補正している。

特開昭６０−１０１５１４号公報

しかしながら、上記特許文献１にて開示されている焦点検出装置では、被写体を照射している光源の種類によっては、センサ間のシェーディングを補正できない場合が生じる。
特許文献１にて開示されている焦点検出装置を一眼レフレックスカメラ(以下、一眼レフカメラと記す)に適用した場合、図１６に示すように撮影レンズ１０１とフィールドレンズ１０２の間にビームスプリッタ等の半透過性の光学部材１０５（メインミラー）が配置される。これは、撮影レンズ１０１を通った光束を所定の割合で、焦点検出光学系とファインダー光学系に分けるためである。

メインミラー１０５の分光透過率の入射角依存特性を図１７に示す。波長が６００ｎｍ以下の光に対しては、その約４０％が焦点検出光学系へ透過する。一方、６００ｎｍ以上の光は、４０％以上が焦点検出光学系へ透過し、長波長になるほど徐々に透過の割合が大きくなる。
これは、メインミラー５の分光透過率を近赤外光がより多く透過する構成になっているためである。理由は、オートフォーカス用のセンサとしての光電変換素子が１１００ｎｍ程度の波長まで感度を持って低輝度まで合焦動作を行うこと、および低輝度下で合焦動作ができない場合にはカメラ側から近赤外（７００ｎｍ程度）の発光ダイオードを被写体に照射することが行われるためであう。

一方、人間の目の特性は４５０〜６５０ｎｍ程度の光に対してもっとも感度を有し、前記周波数範囲外の波長の光は色再現性の点からファインダー光学系ではあまり重要ではない。
ここで注目すべき点は、メインミラー１０５の光学的構成上、その分光透過率に角度依存があることである。特に６００ｎｍ以上の長波長光においては、光線の入射角度により透過率が変化してしまう。

撮影レンズ１０１の射出瞳１０１a、１０１ｂからの光束がメインミラー１０５を透過する際の入射角度はそれぞれ異なる。さらに、センサ１０４ａ、１０４ｂの各画素の位置で受光される光束についてもメインミラー１０５を透過する際の入射角度がそれぞれ異なる。したがって、被写体を照射している光源が長波長成分を含んでいるか否かによって、センサ１０４ａ、１０４ｂのシェーディングが変化してしまう。

図１８は光源の分光感度を示す図であり、横軸は波長、縦軸は相対的エネルギーを示す。同図においてＦは蛍光灯、Ｌはフラッドランプ、Ａは前述の補助光の分光感度を示す。同図に示めされているようにより、蛍光灯の波長成分としては、６２０ｎｍより長波長成分はほとんど含まれていないことに対し、フラッドランプは長波長側になるほど、相対感度が強くなることがわかる。

図１９から２１は、各種光源におけるセンサのシェーディング波形と補正波形の一例を示す。

蛍光灯下でのシェーディング波形を図１９（ａ）に示し、同図のシェーディング波形に対して最適に補正係数を演算して補正した結果を図１９（ｂ）に示す。また、フラッドランプ下でのシェーディング波形を図２０（ａ）に示す。射出瞳１０１ａからの光束の入射角度は、射出瞳１０１ｂからの光束よりも浅い角度でメインミラー１０５に入射しているため、近赤外光の透過率が高い。そのため図２０（ａ）では、センサ１０４ａの方が、センサ１０４ｂよりも多くの光量が得られている。また、センサのセルの位置を考慮すると、センサの上側ほど、光束が浅い角度でメインミラーに入射しているため、センサの上側の方が下側よりも多くの光量が得られている。

図２０（ａ）のシェーディング波形に対して、図１９（ａ）のシェーディング波形から演算した補正係数で補正した結果を図２０（ｂ）に示す。同図に示されるように、補正後波形が不均一であると、補正残りがある。

また、補助光下でのシェーディング波形を図２１（ａ）に示す。補助光は近赤外光のため、図２０（ａ）よりもシェーディングの角度依存が大きくなっている。図２１（ａ）のシェーディング波形に対して、図１９（ａ）のシェーディング波形から演算した補正係数で補正した結果を図２１（ｂ）に示す。同図では、図２０（ｂ）よりもさらに補正残りが大きくなっている。

このように、被写体を照射している光源の種類によっては、センサ間のシェーディングに対して補正残りが生じ、２像のずれ量の検出精度低下の原因となる。

本発明の目的は、ＴＴＬオートフォーカスカメラにおいて、異なる種類の光源下において、合焦点のずれない焦点検出精度の良いオートフォーカスカメラシステムを提供するものである。かかる目的を達成するために、本発明によれば、焦点検出装置は、それぞれが複数の画素を有する対のラインセンサで構成され、対のラインセンサによって撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束に基づいて被写体の像信号を検出する焦点検出センサと、分光特性の異なる複数の測光センサの出力に基づいて被写体を照射する光源の種類を検知する検知手段と、検知された光源の種類に基づいて、各画素の位置に応じて焦点検出センサからの対の像信号に対して重み付けを行うことによって、焦点検出センサからの対の像信号に対して、均一輝度の光源下において対のラインセンサの各画素で信号を蓄積した際の各画素間での光量分布の差を除去するための補正を行う補正手段を備えることを特徴とする。

上述したように、本件発明によれば、測光センサの出力信号を用いて被写体を照射する光源の種類を判別し、その判別結果に応じて焦点検出センサの出力する像信号のシェーディング補正を行えるので、異なる種類の被写体照射光源下における撮影においても焦点検出精度を向上させることができる。
また、本件発明のシェーディング補正の一つの演算方法によれば２種類の光源に対応するシェーディング係数のみを必要とするので、演算に必要なデータを記憶しておくためのメモリ容量を少なくすることができる。
さらに、本件発明のシェーディング補正の他の演算方法によれば、１種類の光源に対応するシェーディング係数のみを必要とするので、演算に必要なデータを記憶しておくためのメモリ容量をさらに少なくすることができる。
また、本件発明のシェーディング補正の他の演算方法によれば、被写体からの光束中の近赤外光の割合、蛍光灯下(可視光)でのシェーディング係数、および光束の光学部材への入射角度係数を用いているので、異なる種類の光源にたいして精度の高い焦点検出を達成することができる。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の実施の形態に係るオートフォーカスカメラシステムを示す構成図である。 本発明の実施の形態に係るオートフォーカスカメラシステムの回路構成図である。 第１と第２の測光センサの分光特性を示す図である。 焦点検出に関わる光学系の詳細な構成を示す図である。 焦点検出センサのライン配置を示す図である。 焦点検出センサによるＡＦ視野の配置を示す図である。 本発明の実施の形態に係るシェーディング係数の測定および記憶動作を示すフローチャートである。 ラインセンサ２１１で得られたシェーディング波形を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る焦点検出装置を搭載したカメラでのＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る焦点検出装置を搭載したカメラでの撮影動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る焦点検出装置を搭載したカメラでのＡＦ動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る焦点検出装置を搭載したカメラでのＡＦ動作を示すフローチャートである。 メインミラーへの入射角度とシェーディング角度係数の関係を示す図である。 二次結像系を用いた位相差検出型の焦点検出装置の光学系を示す図である。 センサ１０４ａ、１０４ｂのシェーディングを示す図である。 一眼レフレックスカメラの焦点検出装置の光学系を示す図である。 メインミラーの分光透過率の入射角依存性を示す図である。 各種光源の分光感度を示す図である。 蛍光灯下でのシェーディング波形を示す図である。 フラッドランプ下でのシェーディング波形を示す図である。 補助光下でのシェーディング波形を示す図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の一形態に係る、一眼レフカメラと該カメラに装着される交換レンズとによって成るオートフォーカスカメラシステムを示す構成図であり、主に前記システムの光学的な配置関係を示している。

同図において、１はカメラ本体であり、その前面には撮影レンズ１１が装着される。カメラ本体１内には、光学部品、機械部品、電気回路およびフィルム又はＣＣＤ等の撮像素子などが収納され、写真又は画像撮影が行えるようになっている。２はメインミラーである光学部材であり（以下光学部材と記す）、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。また、光学部材２は入射光の一部を透過または反射する半透過ミラーとなっており、撮影光路内に斜設されているときは、図１７の分光透過特性を持っている。

３は後述のレンズ１２〜１４の予定結像面に配置されたピント板であり、ファインダー光学系を構成する。４はファインダー光路変更用のペンタプリズムである。５はアイピースであり、撮影者はこれを介してピント板３を観察することで、撮影画面を観察することができる。６および７はそれぞれファインダー観察画面内の被写体輝度を測定するための第１の結像レンズおよび第１の測光センサであり、３０および３１は同様にそれぞれ第２の結像レンズおよび第２の測光センサである。３２は長波長側を遮蔽する光学フィルタであり、３３は可視光側を遮蔽する光学フィルタである。

８はフォーカルプレーンシャッターであり、９は撮像素子である。２５はサブミラーであり、光学部材２とともに、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。このサブミラー２５は、斜設された光学部材２を透過した光線を下方に折り曲げ、視野マスク２６、フィールドレンズ２７、絞り２８、２次結像レンズ２９を経て焦点検出センサ２０１上に結像させる。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、合焦状態を検出することができる。

１０はカメラ本体１と撮影レンズ１１との通信インターフェイスとなるマウント接点群である。１２〜１４はレンズであり、１群レンズ（以下、フォーカシングレンズと記す）１２は光軸上を前後に移動することで撮影画面の合焦位置を調整するものであり、２群レンズ１３は光軸上を前後に移動することで撮影レンズ１１の焦点距離を変更し、撮影画面の変倍を行うものであり、１４は固定の３群レンズである。１５は絞りである。１６は自動焦点調節動作時にフォーカシングレンズ１２を光軸方向に前後移動させるフォーカス駆動モータである。１７は絞り１５の開口径を変化させるための絞り駆動モータである。１８は距離エンコーダーであり、フォーカシングレンズ１２に取り付けられたブラシ１９が摺動することで、該フォーカシングレンズ１２の位置を読み取り、被写体距離に相当する信号を発生する。

次に、図２を用いて、上記カメラシステムの回路構成について説明する。なお、図1と共通の構成要素には同じ符号を付している。まず、カメラ本体１内の回路構成について説明する。

カメラマイコン１００には、焦点検出センサ２０１、第１測光センサ７、第２測光センサ３１、シャッター制御回路１０７、モータ制御回路１０８および液晶表示回路１１１が接続されている。また、カメラマイコン１００は、撮影レンズ１１内に配置されたレンズマイコン５０とはマウント接点１０を介して信号伝達を行う。また、カメラマイコン１００は、焦点検出センサ２０１で得られた画素信号のシェーディングを補正演算するシェーディング補正回路１１３と、シェーディング係数を記憶するメモリ１１２を内蔵している。

焦点検出センサ２０１は、カメラマイコン１００からの信号に従って光電変換信号の蓄積制御を行い、画素信号をカメラマイコン１００に出力する。カメラマイコン１００はこの信号をＡ／Ｄ変換して像信号を得る。そして、この像信号（補正前）に対して、予めメモリ１１２に記憶してあるシェーディング係数と、後述する光源情報とに基づいてシェーディング補正演算回路１１３によりシェーディング補正を行い、焦点検出センサ２０１の画素間の光量分布の差を除去する。補正した像信号から位相差検出法による焦点調節状態の検出を行い、レンズマイコン１１２と信号のやりとりを行うことによって、撮影レンズ１１の焦点調節制御を行う。

シャッター制御回路１０７は、カメラマイコン１００からの信号に従ってフォーカルプレーンシャッター８を構成するシャッター先幕駆動マグネットＭＧ−１およびシャッター後幕駆動マグネットＭＧ−２の通電制御を行い、シャッター先幕および後幕を走行させ、露出動作を行う。モータ制御回路１０８は、カメラマイコン１００からの信号に従ってモータＭを制御することにより、光学部材２のアップダウンおよびシャッターチャージなどを行う。

ＳＷ１は不図示のレリーズボタンの第１ストローク（半押し）操作でＯＮし、測光、ＡＦ（自動焦点調節）を開始させるスイッチである。ＳＷ２はレリーズボタンの第２ストローク（全押し）操作でＯＮし、シャッター走行、すなわち露光動作を開始させるスイッチである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２およびその他、不図示の操作部材であるＩＳＯ感度設定スイッチ、絞り設定スイッチ、シャッター速度設定スイッチなどの各スイッチの状態信号はカメラマイコン１００が読み取る。液晶表示回路１１１は、ファインダー内表示器２４と外部表示器４２をカメラマイコン１００からの信号に従って制御する。

次に、撮影レンズ１１内の電気回路構成について説明する。カメラ本体１と撮影レンズ１１とはレンズマウント接点１０を介して相互に電気的に接続される。このレンズマウント接点１０は、撮影レンズ１１内のフォーカス駆動用モータ１６および絞り駆動用モータ１７の電源用接点である接点Ｌ０と、レンズマイコン１１２の電源用接点Ｌ１と、シリアルデータ通信を行うためのクロック用接点Ｌ２と、カメラ本体１から撮影レンズ１１へのデータ送信用接点Ｌ３と、撮影レンズ１１からカメラ本体１へのデータ送信用接点Ｌ４と、モータ用電源に対するモータ用グランド接点Ｌ５と、レンズマイコン１１２用電源に対するグランド接点Ｌ６とから構成されている。

レンズマイコン５０は、レンズマウント接点１０を介してカメラマイコン１００と接続され、カメラマイコン１００からの信号にしたがってフォーカシングレンズ１２を駆動するフォーカス駆動モータ１６および絞り１５を駆動する絞り駆動モータ１７を動作させ、撮影レンズ１１の焦点調節と絞りを制御する。５１および５２はそれぞれパルス板および光検出器であり、レンズマイコン５０がパルス数をカウントすることにより焦点調節（合焦動作）時のフォーカシングレンズ１２の位置情報を得る。これにより、撮影レンズ１１の焦点調節を行うことができる。１８は前述した距離エンコーダーであり、ここで読み取られたフォーカシングレンズ１２の位置情報はレンズマイコン１１２に入力され、ここで被写体距離情報に変換され、カメラマイコン１００に伝達される。

次に図３を用いて第１と第２の測光センサの分光特性を説明する。
同図においてＡは第１と第２の測光センサ７および３１の分光感度特性であり、Ｂは第１の測光センサ７の前に配置される光学フィルタ３２の分光感度特性であり、Ｃは第２の測光センサ３１の前に配置される光学フィルタ３３の分光感度特性である。したがって、第１の測光センサはメインミラーにおける分光透過率の入射角度依存が比較的少ない可視光領域の光を検出する。一方、第２の測光センサは光学部材２における分光透過率の入射角度依存が比較的大きい長波長領域（近赤外〜）の光を検出することが可能である。この可視光領域と長波長領域の比が光源情報となる。

次に図４から図６を用いて焦点検出センサ２０１について詳細に説明する。図４は、焦点検出に関わる光学系の詳細な構成を示した図である。光源で照射された被写体からの被写体光から得られる光束は撮影レンズ１１を通過してサブミラー２５で反射され、撮像面と共役な面にある視野マスク２６の近傍に一旦結像する。図４では、サブミラー２５で反射され後、複数のミラーで折り返された光路を展開して示している。視野マスク２６は画面内の焦点検出領域以外の余分な光を遮光するための部材である。

フィールドレンズ２７は、絞り２８の各開口部を撮影レンズ１１の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り２８の後方には二次結像レンズ２９が配置されており、一対の２つのレンズから構成され、それぞれのレンズは絞り２８の各開口部に対応している。視野マスク２６、フィールドレンズ２７、絞り２８、二次結像レンズ２９を通過した各光束は、焦点検出センサ２０１上のラインセンサに結像する。

図５は焦点検出センサ２０１内におけるラインセンサの配置を示す図である。焦点検出センサ２０１内には、ラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂが２つづつの複数のラインセンサ対として対になって配置されている。

図６は、撮影画面内の被写体上における焦点検出領域の位置関係を示した図である。焦点検出領域である縦視野２２０はラインセンサ対２１１ａ、２１１ｂ対からの像信号の位相差により焦点検出を行い、横視野２２２はラインセンサ対２１２ａ、２１２ｂからの像信号の位相差により焦点検出を行う。

次に、上記構成のカメラシステムにおける焦点検出センサ２０１のシェーディング係数の測定動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。
シェーディング係数の測定動作を開始する前に、カメラ本体１の被写体面を蛍光灯下の波長光でかつ均一輝度の状態にしておく。
カメラマイコンに接続された不図示の通信ツールからシェーディング係数の測定要求を受付けると、ステップ＃１０１より動作を開始する。ここでは、カメラマイコン１００は、焦点検出センサ２０１内のラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂの蓄積動作を行う。蓄積を開始した後、焦点検出センサ２０１からの信号により蓄積情況をモニターし、蓄積した信号が所定量に達したら蓄積を停止する。

続くステップ＃１０２では、焦点検出センサ２０１に像信号出力を要求することで、蓄積した像信号の読み取り動作を行う。カメラマイコン１００から送信される所定の駆動パルスに従い、焦点検出センサ２０１は、ラインセンサ２１１ａ→２１１ｂ→２１２ａ→２１２ｂの順番でそれぞれの像信号が画素信号として出力される。カメラマイコン１００は、それらの画素信号を順次ＡＤ変換することで像信号を読み取る。ステップ＃１０３では、ステップ＃１０２で得られた像信号からシェーディング係数を演算し、メモリ１１２へ記憶する。以上で、蛍光灯下によるシェーディング係数の測定動作を終了する。

ここで、シェーディング係数の演算方法を図８を用いて説明する。図８は、ラインセンサ２１１aおよび２１１ｂで蓄積した像信号を示している。ｎ番目の画素信号をＶｓ（ｎ）、ｎ番目のシェーディング係数をＷｃ（ｎ）とする。また、この像信号中で最も大きい画素信号を検索し、その信号をＶｐとすると、シェーディング係数は、次式で求めればよい。
Ｗｃ（ｎ）＝Ｖｐ／Ｖｓ（ｎ）
ちなみに、Ｖｏ（ｎ）はｎ番目の補正後信号とすると、Ｖｏ（ｎ）は、次式で求める。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×Ｗｃ（ｎ）
これにより、図８のような不均一な像信号を、Ｖｐを基準とした均一な信号へ補正することができる。

また、図８のフローチャート動作は、蛍光灯下による測定動作であるが、光源を切替えることで、図１８に示したフラッドランプや補助光によるシェーディング係数も図８の動作と同様に測定し、記憶する。ここでは、フラッドランプ光によるシェーディング係数をＷｆ、補助光によるシェーディング係数をＷｉｒ（ｎ）とする。

次に、実施例１のカメラシステムのオートフォーカス動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。図２で示したカメラ本体１のスイッチＳＷ１が押されると、ステップ＃２０１より動作を開始する。ここでは、カメラマイコン１００は、焦点検出センサ２０１内のラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂの蓄積動作を行う。蓄積を開始した後、焦点検出センサ２０１からの信号により蓄積情況をモニターし、蓄積した信号が所定量に達したら蓄積を停止する。

続くステップ＃２０２では、焦点検出センサ２０１に像信号の出力を要求することで、蓄積した像信号の読み取り動作を行う。カメラマイコン１００から送信された所定の駆動パルスに従い、焦点検出センサ２０１は、ラインセンサ２１１a→２１１ｂ→２１２a→２１２ｂの順番でそれぞれの像信号が画素信号として出力される。カメラマイコン１００は、それらの画素信号を順次ＡＤ変換することで像信号を読み取る。

次のステップ＃２０３では、第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値を読み出す(測光ステップ)。

続くステップ＃２０４では、ステップ＃２０３で読み出した第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値の比から光源判別を行い、その結果を示す光源情報を生成する（光源情報生成手段）。ここでは、光源判別結果を３種類に分類する。第１の測光センサ７で得た測光値をＢｃ、第２の測光センサ３１で得た測光値をＢｉｒとすると、
０．７＜Ｂｃ／（Ｂｃ+Ｂｉｒ）≦１．０
であった場合は、被写体を照明している光源が蛍光灯系と判別し、ステップ＃２０５へ移行する。また、
０．４＜Ｂｃ／（Ｂｃ+Ｂｉｒ）≦０．７
であった場合は、被写体照明している光源がフラッドランプ系と判別し、ステップ＃２０６へ移行する。また、
０≦（Ｂｃ+Ｂｉｒ）≦０．４
であった場合は、ＡＦ補助光系と判別し、ステップ＃２０７へ移行する。

ステップ＃２０５では、シェーディング補正演算１１３によりステップ＃２０２で取得した画素信号Ｖｓ（ｎ）に対して、予めメモリ１１４に記憶してある蛍光灯下でのシェーディング係数Ｗｃ（ｎ）を用いて補正後画素信号Ｖｏ（ｎ）を演算する。Ｖｏ（ｎ）はｎ番目の補正後信号とすると、Ｖｏ（ｎ）は、次式で求める。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×Ｗｃ（ｎ）

ステップ＃２０６では、シェーディング補正演算１１３によりステップ＃２０２で取得した画素信号Ｖｓ（ｎ）に対して、予めメモリ１１４に記憶してあるフラッドランプ下でのシェーディング係数Ｗｆ（ｎ）を用いて補正後画素信号Ｖｏ（ｎ）を演算する。Ｖｏ（ｎ）はｎ番目の補正後信号とすると、Ｖｏ（ｎ）は、次式で求める。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×Ｗｆ（ｎ）

ステップ＃２０７では、シェーディング補正演算１１３によりステップ＃２０２で取得した画素信号Ｖｓ（ｎ）に対して、予めメモリ１１４に記憶してあるＡＦ補助光下でのシェーディング係数Ｗｉｒ（ｎ）を用いて補正後画素信号Ｖｏ（ｎ）を演算する。Ｖｏ（ｎ）はｎ番目の補正後信号とすると、Ｖｏ（ｎ）は、次式で求める。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×Ｗｉｒ（ｎ）

ステップ＃２０８ではステップ＃２０５またはステップ＃２０６、あるいはステップ＃２０７でシェーディング補正した像信号の２像のずれから、公知の方法でデフォーカス量の演算を行う。

次のステップ＃２０９ではこのデフォーカス量が所望の範囲内、たとえば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数：２０ｕｍ、したがってＦ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、オートフォーカス動作を終了し、１／４Ｆδより大であるならば、ステップ＃２１０でこのデフォーカス量をシリアル通信ラインＬＣＫ，ＬＤＯ，ＬＤＩを介してレンズマイコン１１２に対して送信し、レンズ駆動を指令する。この指令を受けてレンズマイコン１１２は、受信したデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータ１６の駆動方向を決定し、指令されたデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータを駆動し、ステップ＃１０１に戻り、合焦状態になるまで前述の動作が繰り返される。

次のステップ＃２１１ではレリーズ開始スイッチＳＷ２の判定がなされ、オンの場合は、図１０に続くステップ＃３０１に進み、撮影動作が行われ、オフの場合はＡＦ処理が終了される。

次に図１０を用いてレリーズ時の動作を説明する。前述のオートフォーカス動作が終了し、図２のレリーズ開始スイッチＳＷ２がオン状態の場合は、ステップ３０１で、カメラマイコン１００は可視光側を測光する第１の測光センサ７の測光値から、被写体輝度ＢＶを求め、設定されたＩＳＯ感度ＳＶと加算して露出値ＥＶをもとめ、公知の方法で、絞り値ＡＶおよびシャッター速度ＴＶを算出する。

次のステップ＃３０２では、光学部材２を跳ね上げて撮影光路から退避させると同時に、カメラマイコン１００はレンズマイコン１１２に対してステップ＃２０２で決定した絞り値ＡＶに絞り込む様に指示し、レンズマイコン１１２はその指令を受けて、その後、光学部材２が撮影光路から完全に退避するとステップ＃３０３でカメラマイコン１００はシャッター先幕駆動マグネットＭＧ−１に通電し、フォーカルプレーンシャッター８の開放動作を開始させる。

所定のシャッター開放時間が経過するとステップ＃３０４へ進み、カメラマイコン１００はシャッター後幕駆動マグネットＭＧ−２に通電し、フォーカルプレーンシャッター８の後幕を閉じて露出を終了しステップ＃３０５で光学部材２をダウンさせ、撮影を終了する。

以上のように、本発明の第１の実施の形態のカメラでは、焦点検出センサで得られた画素信号に対してシェーディング補正を行う際、光源検出センサにより被写体を照明する光源を判別し、予め測定・記憶しておいた複数の光源下でのシェーディング係数のうち最も適切な係数を用いて補正するようにしている。（ステップ＃２０４〜ステップ＃２０７の動作）。すなわち焦点検出の精度を向上させることができる。
また、これまで説明したシェーディング係数の演算式や補正式はこれらの限りではなく別の演算式を用いても良い。
また、光源判別の閾値についてもこれらの限りではなく別の閾値を用いても良い。

また、これまでの説明によると、ラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂそれぞれについてシェーディング係数を各種光源下で測定・記憶を行っているが、横ラインの２１２ａ、２１２ｂについての光束は、光学部材の入射角がほぼ同じであり（例えば入射角の差が所定量以下）シェーディングの光源依存が軽微であることから、単一光源下の測定・記憶動作を行ってもよい。その場合は、光源の判別結果に依らず、単一光源下でのシェーディング係数を用いて補正を行ってもよい。

実施例１は、光源の判別結果から、予め記憶しておいた複数のシェーディング係数のうち何れか一つを選択して、補正を行っている。
以下に示す実施例２は、実施例１とは異なる補正演算を行う実施形態である。

図１１は、本発明の第２実施例に関わるカメラのオートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。先に説明した図１４を参照しながら、図１１の制御フローを説明する。

図２で示したカメラ本体１のスイッチＳＷ１が押されると、ステップ＃４０１より動作を開始する。ここでは、カメラマイコン１００は、焦点検出センサ２０１内のラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂの蓄積動作を行う。蓄積を開始した後、焦点検出センサ２０１からの信号により蓄積情況をモニターし、蓄積した信号が所定量に達したら蓄積を停止する。

続くステップ＃４０２では、焦点検出センサ２０１に像信号の出力を要求することで、蓄積した像信号の読み取り動作を行う。カメラマイコン１００から送信される所定の駆動パルスに従って焦点検出センサ２０１は、ラインセンサ２１１a→２１１ｂ→２１２a→２１２ｂの順番でそれぞれの像信号が画素信号として出力される。カメラマイコン１００は、それらの画素信号を順次ＡＤ変換することで像信号を読み取る。

次のステップ＃４０３では、第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値を読み出す。

続くステップ＃２０４では、ステップ＃２０３で読み出した第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値の比から光源係数を演算する。ここでは、光源の分光成分のうち可視光の割合を表す係数Ｋｃ(第１の係数)と、近赤外光の割合を表す係数Ｋｉｒ(第２の係数)を下式より演算する。第１の測光センサ７で得た測光値をＢｃ、第２の測光センサ３１で得た測光値をＢｉｒとする。
Ｋｃ＝Ｂｃ／（Ｂｃ+Ｂｉｒ）
Ｋｉｒ＝Ｂｉｒ／（Ｂｃ+Ｂｉｒ）

次のステップ＃２０５では、シェーディング補正演算１１３によりステップ＃２０２で取得した画素信号Ｖｓ（ｎ）に対して、予め記憶してある蛍光灯下でのシェーディング係数Ｗｃ（ｎ）、ＡＦ補助光下でのシェーディング係数Ｗｉｒおよび、ステップ＃４０４で演算した光源係数Ｋｃ、Ｋｉｒから下式により補正後画素信号Ｖｏ（ｎ）を演算する。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×｛（Ｋｃ×Ｗｃ）+（Ｋｉｒ×Ｗｉｒ）｝

ステップ＃４０６ではステップ＃２０５でシェーディング補正した像信号の２像のずれから、公知の方法でデフォーカス量の演算を行う。

次のステップ＃４０７ではこのデフォーカス量が所望の範囲内、たとえば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数：２０ｕｍ、したがってＦ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、オートフォーカス動作を終了し、１／４Ｆδより大であるならば、ステップ＃４０８でこのデフォーカス量をシリアル通信ラインＬＣＫ，ＬＤＯ，ＬＤＩを介してレンズマイコン１１２に対して送信し、レンズ駆動を指令する。この指令を受けてレンズマイコン１１２は、受信したデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータ１６の駆動方向を決定し、指令されたデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータを駆動する。その後、フローはステップ＃４０１に戻り、合焦状態になるまで前述の動作が繰り返される。

次のステップ＃４０９ではレリーズ開始スイッチＳＷ２の判定がなされ、オンの場合は、図１０に続くステップ＃３０１に進み、撮影動作が行われ、オフの場合はＡＦ処理が終了される。図１０は第１の実施の形態のカメラの動作を同じであるためここでの説明は省略する。

以上のように、本発明の第２の実施の形態のカメラでは、焦点検出センサで得られた画素信号に対してシェーディング補正を行う際、光源検出センサにより光源の可視光の割合を表す係数Ｋｃと、近赤外光の割合を表す係数Ｋｉｒを光源情報として演算している（ステップ＃４０３およびステップ＃４０４の動作）。さらに、予め記憶している蛍光灯下（可視光）によるシェーディング係数ＷｃとＡＦ補助光（近赤外光）によるシェーディング係数の重み付けに、光源係数ＫｃとＫｉｒを用いることで異なる種類の光源下においても適切なシェーディング係数を演算することができる（ステップ＃４０５の動作）。すなわち、異なる種類の光源の使用に応じて、焦点検出の精度を向上させることができる。

また、シェーディング補正は、２種類の光源に対応するシェーディング係数があれば、シェーディング補正の演算ができるため、記憶に必要なメモリ容量を少なくすることができる。
また、これまで説明したシェーディング係数の演算式や補正式はこれらの限りではなく別の演算式を用いても良い。

実施例１および実施例２のカメラは、光源検出結果と、予め記憶しておいた複数のシェーディング係数から補正を行っている。
以下に示す実施例３は、実施例１および実施例２とは異なる補正演算を行う実施形態である。

図１２は、本発明の第３実施例に関わるカメラのオートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。先に説明した図１４を参照しながら、図１２の制御フローを説明する。

図２で示したカメラ本体１のスイッチＳＷ１が押されると、ステップ＃５０１より動作を開始する。ここでは、カメラマイコン１００は、焦点検出センサ２０１内のラインセンサ２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂの蓄積動作を行う。蓄積を開始した後、焦点検出センサ２０１からの信号により蓄積情況をモニターし、蓄積した信号が所定量に達したら蓄積を停止する。

続くステップ＃５０２では、焦点検出センサ２０１に像信号の出力を要求することで、蓄積した像信号の読み取り動作を行う。カメラマイコン１００から送信される所定の駆動パルスに従って焦点検出センサ２０１は、ラインセンサ２１１a→２１１ｂ→２１２a→２１２ｂの順番でそれぞれの像信号を画素信号として出力する。カメラマイコン１００は、それらの画素信号を順次ＡＤ変換することで像信号を読み取る。

次のステップ＃５０３では、第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値を読み出す。

続くステップ＃５０４では、ステップ＃２０３で読み出した第１の測光センサ７および第２の測光センサ３１の測光値の比から光源係数を演算する。ここでは、近赤外光の割合を表すＫｉｒを下式より演算する。第１の測光センサ７で得た測光値をＢｃ、第２の測光センサ３１で得た測光値をＢｉｒとする。
Ｋｉｒ＝Ｂｉｒ／（Ｂｃ+Ｂｉｒ）

次のステップ＃２０５では、シェーディング補正演算１１３によりステップ＃２０２で取得した画素信号Ｖｓ（ｎ）に対して、予め記憶してある蛍光灯下でのシェーディング係数Ｗｃ（ｎ）と、ステップ＃４０４で演算した光源係数Ｋｉｒ、および光学部材の入射角度係数ａθ（ｎ）から下式により補正後画素信号Ｖｏ（ｎ）を演算する。
Ｖｏ（ｎ）＝Ｖｓ（ｎ）×｛Ｗｃ＋（ａ（θ）×Ｗｉｒ）｝

ここで、光学部材の入射角度係数ａ（θ）は、光束（近赤外光）が光学部材に入射する際の入射角度とシェーディングの変化率を係数化したものである。一例を図１３に示す。入射角度は画素毎に異なるので、シェーディング補正する際、補正画素の入射角度に対応した係数ａ（θ）を用いて補正演算を行う。

ステップ＃５０６ではステップ＃２０５でシェーディング補正した像信号の２像のずれから、公知の方法でデフォーカス量の演算を行う。

次のステップ＃５０７ではこのデフォーカス量が所望の範囲内、たとえば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数：２０ｕｍ、したがってＦ２．０のレンズの開放絞りでは１０ｕｍ）であるならば合焦と判断し、オートフォーカス動作を終了し、１／４Ｆδより大であるならば、ステップ＃５０８でこのデフォーカス量をシリアル通信ラインＬＣＫ，ＬＤＯ，ＬＤＩを介してレンズマイコン１１２に対して送信し、レンズ駆動を指令する。この指令を受けてレンズマイコン１１２は、受信したデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータ１６の駆動方向を決定し、指令されたデフォーカス量に応じてフォーカス駆動モータを駆動する。その後、フローはステップ＃５０１に戻り、合焦状態になるまで前述の動作が繰り返される。

次のステップ＃５０９ではレリーズ開始スイッチＳＷ２の判定がなされ、オンの場合は、図１０に続くステップ＃３０１に進み、撮影動作が行われ、オフの場合はＡＦ処理が終了される。図１０は第1の実施の形態のカメラの動作を同じであるためここでの説明は省略する。

以上のように、本発明の第３の実施の形態のカメラでは、焦点検出センサで得られた画素信号に対してシェーディング補正を行う際、光源検出センサにより近赤外光の割合を表す係数Ｋｉｒを演算している（ステップ＃４０３およびステップ＃４０４の動作）。さらに、予め記憶している蛍光灯下（可視光）によるシェーディング係数Ｗｃと、光学部材の入射角度係数ａ（θ）により色々な光源下においても適切なシェーディング係数を演算することができる（ステップ＃４０５の動作）。すなわち、異なる種類の光源を用いて場合でも焦点検出の精度を向上させることができる。

また、シェーディング補正は、１種類の光源下での係数があれば、シェーディング補正の演算ができるため、記憶に必要なメモリ容量をさらに少なくすることができる。もちろん、これまで説明したシェーディング係数の演算式や補正式はこれらの限りではなく別の演算式を用いても良い。

１ カメラ本体
２ 光学部材（メインミラー）
７ 第１測光センサ
１１ 撮影レンズ
３１ 第２測光センサ
１００ カメラマイコン
１１２ メモリ
１１３ シェーディング補正演算部
２０１ 焦点検出センサ
２１１ａ ラインセンサ
２１１ｂ ラインセンサ
２１2ａ ラインセンサ
２１２ｂ ラインセンサ

Claims (5)

1. それぞれが複数の画素を有する対のラインセンサで構成され、前記対のラインセンサによって撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束に基づいて生成された被写体の対の像信号を検出する焦点検出センサと、
   前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束の一部を反射または透過する光学部材であって、前記撮影レンズと焦点検出センサとの間に配置された光学部材と、
   前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束を、分光感度特性の異なる複数の測光センサで受光して得られた出力に基づいて、被写体を照射する光源の種類の検知を行う検知手段と、
   前記被写体を照射する光源の種類ごとに重み付け係数を記憶する記憶手段と、
   前記検知手段によって判別される光源の種類に対応する前記記憶手段に記憶された重み付け係数、および前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束が前記光学部材に入射する際の入射角度とシェーディングの変化率に基づいて、各画素の位置に応じて前記焦点検出センサからの対の像信号に対して重み付けを行うことによって、前記焦点検出センサからの対の像信号に対して、均一輝度の光源下において前記対のラインセンサの各画素で信号を蓄積した際の各画素間での光量分布の差を除去するための補正を行う補正手段と、
   前記補正手段により補正された対の像信号に基づいて焦点調節状態の検出を行い、前記撮影レンズの焦点調節制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記複数の測光センサは、可視光領域を測光する第１の測光センサと可視光より長波長領域を測光する第２の測光センサであり、
   前記記憶手段は、予め測定された可視光領域に対応した第１の係数と、可視光より長波長領域に対応した第２の係数を記憶し、
   前記補正手段は、前記第１および第２の測光センサからの出力に基づいて生成された光源の種類を示す光源情報と第１の係数と第２の係数から、重み付け係数を生成し、生成された前記重み付け係数に基づいて前記焦点検出センサからの像信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記焦点検出センサは異なる方向に配置されたラインセンサの複数の対を有し、
   前記補正手段は、前記複数の対のラインセンサのうち、対になるラインセンサに入射する光束が前記光学部材に入射する際の入射角度の差が所定量以下の場合は、前記検知手段の検知結果を使用した前記ラインセンサからの像信号の補正をしない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。
4. 前記光学部材は、前記焦点検出センサの受光面に対して斜設されており入射角度に応じて透過率が変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
5. 焦点検出センサが有するそれぞれが複数の画素を有する対のラインセンサを用いて、撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束に基づいて被写体の対の像信号を検出するステップと、
   前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束を分光感度特性の異なる複数の測光センサで受光して得られた出力に基づいて、光源の種類の検知を行う検知ステップと、
   前記検知ステップによって判別される光源の種類に対応する記憶手段に記憶された重み付け係数、および前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束の一部を反射または透過する光学部材であって、前記撮影レンズと焦点検出センサとの間に配置された光学部材に前記撮影レンズを透過した被写体光から得られる光束が入射する際の入射角度とシェーディングの変化率に基づいて、各画素の位置に応じて前記焦点検出センサからの対の像信号に対して重み付けを行うことによって、前記焦点検出センサからの対の像信号に対して、均一輝度の光源下において前記対のラインセンサの各画素で信号を蓄積した際の各画素間での光量分布の差を除去するための補正を行う補正ステップと、
   前記補正ステップにより補正された対の像信号に基づいて焦点調節状態の検出を行い、前記撮影レンズの焦点調節制御を行う制御ステップとを備えることを特徴とする焦点検出装置の制御方法。

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