JP2015172640A - Ａｆ機能を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影レンズの色収差による焦点検出位置のずれを抑え、適正に焦点調整する。
【解決手段】デジタルカメラ１０において、可視光〜赤外光の波長域に渡って分光感度特性をもつＡＦセンサモジュール３２と、測光センサ３４Ｃを備え、可視光波長域に感度をもち赤外光波長域に感度を持たない測光部３４と、赤外光波長域の感度をもつ赤外光検出部１３を設ける。そして、測光部３４の測光センサ３４Ｃから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの画素信号と、赤外光検出部１３の赤外光検出センサ１３Ｂから出力される赤外信号との比に基づき、デフォーカス量の色収差に起因するピント位置ずれを補正する補正値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一眼レフ型カメラなどのオートフォーカス（ＡＦ）機能を備えたカメラに関し、特に、位相差式焦点検出における色収差補正に関する。

デジタルカメラなどでは、フォーカスレンズを駆動することによって自動的に被写体像を合焦させるＡＦ装置が備えられている。一眼レフ型カメラでは、位相差方式に基づくＡＦ装置が備えられており、可動ミラー下方に配置された測距センサモジュールへ被写体光を導く。そして、被写体光を瞳分割し、一対の投影像の位相差に基づいて焦点検出を行う。像間隔が基準となる距離間隔よりも短い場合には前ピン、長い場合には後ピンと判断され、ピントずれ量をデフォーカス量として算出する。

焦点検出用の測距センサには、通常、可視光とともに、近赤外光および赤外光の一部波長域に渡って感度をもつ撮像素子が使用される。この場合、撮影レンズ、ＡＦ光学系などの色収差により、異なる波長の光に対して合焦位置に相違がある。

撮影時における光源の分光分布特性が異なると、その光源による被写体からの反射光に基づいて焦点検出するため、合焦位置が光源によって相違し、ピントずれが生じる。特に、近赤外光、赤外光といった長波長域の光による色収差は可視光域に比べて大きく、焦点検出誤差が大きい。

このような分光分布特性の違いによる検出されたピント位置のずれを解消するため、測光センサ（ＡＥセンサ）によってデフォーカス量を補正する方法が知られている（特許文献１参照）。そこでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ（赤外光）の色要素を市松状に配列した測光センサを光学ファインダ側に配置し、各波長の出力の比から、光源の分光分布特性に合わせた補正値を算出する。

また、可視光と、近赤外光および赤外光といった長波長域の光を検出し、可視光と長波長域の光の比（割合）を検出する素子を光学ファインダ付近に配置し、検出された可視光と長波長域の光の比に基づいて合焦位置のズレを低減することも可能である（特許文献２参照）。

特開２００６−３１７５９５号公報 特開２０１２−３２４４４号公報

１つのデバイスで可視光と赤外光両方を検出する場合、可視光域の出力信号に赤外光の影響が及ぶ。たとえば、測光センサによって赤外光を検知する場合、測光センサから出力される他のＲ，Ｇ，Ｂの色信号成分に赤外光の影響が生じる。その結果、露出演算時に計測される被写体の明るさが赤外光成分に影響されてしまい、適切な露出値が算出されない場合が生じる。また、赤外光の影響を抑える補正演算処理も煩雑、複雑になり、撮影動作に影響を与える。さらに、赤外光だけでなく、近赤外光など長波長域の光に関しても、Ｒ，Ｇ，Ｂ画素信号などに悪影響を与える可能性もある。

したがって、位相差式ＡＦ処理のとき、可視光域の光検出が赤外光などの長波長側の光に影響されることなく、色収差を考慮した適正な合焦位置の検出が求められる。

本発明の撮像装置は、撮影光学系を通った光を用いてピントずれなどの焦点状態を検出する焦点検出手段と、検出された焦点状態に基づいて撮影光学系の焦点を調整する焦点調整手段と、少なくとも２つ以上の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第１の光検出手段と、前記第１の光検出手段より長波長側の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段から出力される信号と、前記第２の光検出手段からの出力される信号とに基づいて、前記焦点検出手段により得られた撮影光学系に対する焦点調整量を補正、変更する補正手段とを備える。

本発明では、焦点調整量を補正するとき、第１の光検出手段とは別に、赤外光、近赤外光など長波長側の波長に対して感度を備えた第２の光検出手段を別途構成し、複数の光検出手段によって補正する量を他の波長の光の影響を互いに低減しながら求めることが可能となる。第１の光検出手段は、可視光領域の波長に対して感度のピークをもち、第２の光検出手段は、近赤外光、赤外光領域の波長に対して感度のピークを持たせることが可能である。例えば、第１の光検出手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光に応じたピーク波長をもつ分光感度特性を備え、焦点検出手段は、可視光および赤外光波長域に感度をもつ分光感度特性を有する。また、第１の光検出手段が、前記撮影光学系を通った光から被写体像を形成する結像光学系を備えるようにすることも可能であり、被写体の明るさを検出する測光センサとして構成することも可能である。

ＡＦ処理時に分割測距を行う場合、前記第１の光検出手段は、前記焦点検出手段に規定された複数の分割測距エリアに対応する複数の光検出エリアそれぞれから、複数の信号を出力することが可能である。補正手段が、前記第２の光検出手段から出力される信号と複数の信号とに基づいて、長波長側の波長に応じた出力（以下、エリア出力という）とを光検出エリアごとに求め、焦点調整対象となる分割測距エリアの焦点調整量を、対応する光検出エリアのエリア出力と複数の信号とに基づいて、補正すればよい。

補正手段は、前記第２の光検出手段から出力される前記複数の光検出エリア全体に応じた信号と、光検出エリアごとに複数の信号から算出される推定したエリア出力とに基づいて、所定の光検出エリアのエリア出力を求めることが可能である。例えば、第１の光検出手段が、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素信号を出力する場合、Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｂの組合せから赤外成分ＩＲをエリアごとに算出することが可能であり、第２の光検出手段が焦点検出手段の受光領域に入射する赤外光に応じたＩＲ信号を出力する場合、エリアごとに算出されたＩＲのエリア出力値との平均値を採用ことなどによって、精度あるエリアごとの出力値を求めることが可能となる。

具体的な撮像装置として位相差式ＡＦ機能を備えたカメラを構成する場合、撮影光学系を通って瞳分割された被写体光が結像される焦点検出撮像素子を有し、結像された一対の被写体像からデフォーカス量を検出する位相差式焦点検出部と、デフォーカス量に基づいて撮影光学系を駆動し、合焦動作を実行する焦点調整部と、光学ファインダへ導かれた被写体光が結像される色検出撮像素子を有し、少なくとも２つの可視光域のピーク波長をもち、赤外光波長域に感度をもたない分光感度特性を有する色検出部と、撮影光学系を通った被写体光を受光し、少なくとも赤外光波長域に感度をもつ分光感度特性を有する赤外光検出部とを備えたカメラを構成することが可能であり、色検出部は、ピーク波長に応じた複数の色信号を出力し、焦点検出部が、赤外光検出部から出力される赤外信号と、色検出撮像素子から出力される複数の色信号とに基づいて、デフォーカス量を補正する。この場合、可視光成分と赤外光成分を異なるデバイスで別々に検出し、その出力を合わせてデフォーカス量の補正値を求めることにより、ピント位置検出時における赤外光成分の影響が低減される。

例えば、位相差式焦点検出部は、可視光および赤外光波長域に感度をもつ分光感度特性を有する。色検出部は、被写体像を形成させる結像光学系を備えてもよく、たとえば、色検出撮像素子は、被写体の明るさを検出する測光センサで構成することが可能であり、色検出撮像素子が、Ｒ，Ｇ，Ｂの光に応じたピーク波長をもつ分光感度特性をもつことが可能である。赤外光検出部は、光学ファインダへ導かれた被写体光から赤外光量を検出するように構成することが可能である。

例えば上述したカメラの場合、色検出撮像素子は、焦点検出撮像素子に規定された複数の分割測距エリアに対応する複数の分割色検出エリアそれぞれから、複数の色信号を出力し、焦点検出部が、赤外光検出部から出力される赤外信号と、焦点調整対象となる分割測距エリアの複数の色信号とに基づいて各エリアの赤外信号を求め、焦点調整対象となる分割測距エリアのデフォーカス量を、求められた赤外信号と複数の色信号とに基づいて、補正することが可能である。

この場合、焦点検出部は、焦点調整対象となる分割色検出エリアに対し、赤外光検出部から出力される赤外信号と、そのエリアの複数の色信号から所定の算術式を利用することによって算出される推定された赤外信号とに基づいて、そのエリアの赤外信号を算出することができる。また、被写体光が結像されずに入射する位置に配置された赤外光検出センサを設けることが可能である。この場合、赤外光検出センサは、焦点検出撮像素子の受光領域全体における赤外光量に応じた赤外信号を出力する。

本発明の他の態様における焦点検出装置は、撮影光学系を通った光を用いて焦点状態を検出する焦点検出手段と、少なくとも２つ以上の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第１の光検出手段と、前記第１の光検出手段より長波長側に感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段から出力される信号と、前記第２の光検出手段からの出力される信号とに基づいて、前記焦点検出手段により得られた撮影光学系に対する焦点調整量を変更する補正手段とを備える。

本発明によれば、撮影レンズの色収差による焦点検出位置のずれを抑え、適正に焦点調整することができる。

本実施形態であるデジタルカメラの概略的内部構成図である。 測距センサモジュールの概略的構成図である。 測光部の概略的構成図である。 赤外光検出部の概略的構成図である。 撮影動作処理のフローチャートである。 ＡＦ処理のフローチャートである。 測距センサの分割測距エリアと、測光センサの分割色検出エリアを示した図である。 ＡＦセンサモジュール、測光部、赤外光検出部の分光感度特性を示した図である。 撮影光学系の色収差に基づく波長ごとのデフォーカス量変化を示した図である。 赤外光検出部および測光部を合わせた分光感度特性を示した図である。 異なる光源下での被写体のスペクトル分布特性を示した図である。 各光源下で検出されるＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比を示した図である。

以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。

図１は、本実施形態であるデジタルカメラの概略的内部構成図である。また、図２Ａは、測距センサモジュールの概略的構成図であり、図２Ｂは、測光部の概略的構成図であり、図２Ｃは、赤外光検出部の概略的構成図である。

デジタルカメラ１０は、撮影光学系２２、絞り２３を収納する鏡筒１１が本体２０に対して着脱自在に装着可能な一眼レフ型カメラであり、モードダイヤル、設定ボタン（いずれも図示せず）に対する操作によって、撮影モード、再生モードなどが設定可能である。撮影光学系２２は、ズームレンズ、フォーカシングレンズなどのレンズ群によって構成される。

電源ＯＮ状態となって撮影モードが設定されると、被写体からの光が、撮影光学系２２を通過し、その一部がミラー（可動ミラー）２４によって光学ファインダ１５の方向へ導かれる。また、反射光の一部は、ミラー２４を透過し、ミラー２６によってＡＦセンサモジュール３２へ導かれる。

図２Ａに示すように、ＡＦセンサモジュール３２は、位相差式焦点検出用の測距センサ（焦点検出撮像素子）３２Ｃおよびセパレータレンズ３２Ａを備えており、測距センサ３２Ｃは、ＣＣＤなどの撮像素子によって構成される。測距センサ３２Ｃとセパレータレンズ３２Ａとの間には、赤外光の一部（近赤外光付近波長域の光を除いた赤外光）をカットする赤外光カットフィルタ３２Ｂが配置されている。

光学ファインダ１５に導かれた被写体光は、ペンタプリズム（ペンタゴナルダハプリズム）１５Ａを経由して接眼レンズ１５Ｄから射出する。これにより、ユーザは接眼レンズ１５Ｄを通じて被写体像を確認することができる。

ペンタプリズム１５Ａに入射した被写体光の一部は、接眼レンズ１５Ｄの傍に配置された測光部３４へ導かれる。図２Ｂに示すように、測光部３４は、結像レンズ３４Ａ、測光センサ（色検出撮像素子）３４Ｃを備えており、被写体光（撮影光学系で形成された像）が測光センサ３４Ｃの受光面上において結像される。測光センサ３４Ｃは、カラーフィルタアレイ（図示せず）を備えた２次元撮像素子であり、被写体像に応じた画素信号を出力する。結像レンズ３４Ａと測光センサ３４Ｃとの間には、赤外光波長域の光をカットし、可視光のみ透過させる赤外光カットフィルタ３４Ｂが配置されている。

ペンタプリズム１５Ａに入射した被写体光の一部は、ペンタプリズム１５Ａの第３反射面傍に配置された赤外光検出部１３に入射する。赤外光検出部１３は、図２Ｃに示すように、近赤外光を除く可視光波長域の光をカットする可視光カットフィルタ１３Ａを備える。赤外光検出部１３には結像光学系は備えられておらず、赤外光検出センサ１３Ｂに入射する被写体光は結像されない。したがって、被写体光の平均的な出力が得られる。なお、赤外光検出部１３は、プリズム射出面（接眼レンズ）１５Ｄの傍らに設けてもよい。

レリーズボタン１９は、一連の撮影動作を行うために操作される。すなわち、レリーズボタン１９の半押しにより、ＡＦ処理、測光、露出演算処理が実行され、レリーズボタン１９の全押しに応じて、ミラー２４のアップ動作、絞り２３の駆動、シャッタ２７の開閉動作等が実行され、被写体光がイメージセンサ３０の受光面に結像される。

信号処理装置４０は、イメージセンサ３０から出力される１フレーム分の画素信号に対してホワイトバランス調整、色変換処理などの画像信号処理を施し、静止画像データを生成する。静止画像データは、一時的に内部メモリ４２へ格納された後、圧縮または非圧縮状態でメモリカードなどの外部メモリ４６に記録される。

再生モードが設定された場合、本体２０の背面側に設置されたＬＣＤ４８に記録画像を再生表示することができる。なお、撮影モードにおいては、撮影画像をシースルー画像（動画像）としてＬＣＤ４８に表示可能である。

信号処理装置４０は、露出制御部５０を備え、レリーズによって検出されるレリーズ操作、ボタンスイッチ４５によって検出されるユーザの撮影操作に基づき、露出制御を実行する。また、信号処理装置４０は、撮影／記録動作、位相差式ＡＦ処理など様々なカメラ動作を制御し、イメージセンサ駆動部２８、ＡＦ駆動部２９などへ制御信号を出力する。カメラ動作制御のプログラムは、不揮発性メモリ４４に記憶されている。

図３は、撮影動作処理のフローチャートである。

レリーズボタン１９が半押しされると、位相差式ＡＦ処理が行われ、焦点調整のためフォーカスレンズが駆動される（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。そして、測光センサ３４Ｃによって被写体の明るさが検出され、露出値が演算される（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。レリーズボタン１９が全押しされると、露出制御を含めた一連の画像記録処理によって静止画像データが記録される（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）。

焦点検出については、測距センサ３２Ｃの受光面に形成された一対の被写体像に基づいて位相差方式による焦点検出処理が実行される。具体的には、一対の被写体像の輝度分布データから一対の被写体像の距離間隔を演算し、基準となる距離間隔と算出された距離間隔との差により、ピント位置のずれ量、すなわちデフォーカス量が算出される。

このとき、撮影光学系２２などの色収差に起因するピント位置のズレが生じているため、デフォーカス量を補正する。本実施形態では、後述するように、赤外光検出部１３によって赤外光波長域の光を検出し、測光センサ３４Ｃによって可視光波長域の光を検出する。

その結果、測距センサ３２Ｃに入射した被写体光のスペクトル特性が推定される。そして、被写体光のスペクトル特性に合わせてデフォーカス量に対する補正値が求められる。補正されたデフォーカス量に基づき、撮影光学系２２のフォーカスレンズが駆動される。

一方、露出演算時において、露出制御部５０は、測光センサ３４Ｃから出力される画素信号に基づいて被写体の明るさを検出し、シャッタスピード、絞り値など露出値を演算する。測光センサ３４Ｃの受光面上に設けられたカラーフィルタアレイは、たとえばＲ，Ｇ，Ｂなどの色要素が市松状を配列させたフィルタアレイであり、Ｒ，Ｇ，Ｂに応じた画素信号が出力される。色情報を含む画素データに基づいた測光により、被写体の色に左右されず被写体の明るさを精度よく検出することが可能となる。

以下では、図４〜９を用いて、焦点検出処理およびデフォーカス量の補正について説明する。

図４は、ＡＦ処理のフローチャートである。図５は、測距センサの分割測距エリアと、測光センサの分割色検出エリアを示した図である。

ステップＳ２０１では、測距センサ３２Ｃから出力される一対の輝度分布データに基づいて焦点検出アルゴリズムが実行され、デフォーカス量が算出される。図５に示すように、測距センサ３２Ｃの受光面には複数（ここでは１１個）の分割測距エリアＡ１〜Ａ１１が設けられており、そのうち所定エリアの被写体を対象にして焦点検出アルゴリズムが実行される。その結果、焦点調整対象となるエリアにおけるデフォーカス量が算出される。

ステップＳ２０２では、測光センサ３４Ｃから出力される画素信号から、Ｒ，Ｇ，Ｂ画素信号が算出される。図５に示すように、測光センサ３４Ｃの受光面には、分割測距エリアＡ１〜Ａ１１のサイズに対応したサイズをもつ複数のブロックＢＵ（ここでは、９×５個）が規定されており、その中で、分割測距エリアＡ１〜Ａ１１のエリア位置に対応した複数のエリア（以下、分割色検出エリアという）Ｂ１〜Ｂ１１に対し、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素値が求められる。

ブロックＢＵ各々は、複数の画素から構成されており、各ブロックにおいて測光センサ３４Ｃに配置されたカラーフィルタアレイＲ，Ｇ，Ｂの色要素が配列している。そのため、各分割色検出エリアからＲ，Ｇ，Ｂの画素信号が出力される。ステップＳ２０３では、赤外光検出センサ１３Ｂから出力される信号に基づいて、赤外光量が検出される。上述したように、被写体像が結像されないまま赤外光検出センサ１３Ｂに入射するため、被写体像全体に対する赤外光量が検出される。

図６は、ＡＦセンサモジュール、測光部、赤外光検出部の分光感度特性を示した図である。

図６に示すように、赤外光カットフィルタ３２Ｂと測距センサ３２Ｃとを合わせたＡＦセンサモジュール３２の分光感度特性は、可視光域とともに近赤外光に近い赤外光波長域に対しても感度をもつ。したがって、可視光〜赤外光の波長域に渡って色収差の影響を受ける。スペクトル分布は、波長域全体に渡って略一様な分布曲線となる。

一方、赤外光カットフィルタ３４Ｂと測光センサ３４Ｃとを合わせた測光部３４の分光感度特性は、赤外光を除いた可視光波長域に対して感度をもつ。スペクトル分布は、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長の光に対してそれぞれピーク感度をもつ分布曲線によって表される。また、可視光カットフィルタ１３Ａと赤外光検出センサ１３Ｂとを合わせた赤外光検出部１３の分光感度特性は、近赤外光および近赤外光付近の赤外光波長域に対して感度をもつ。

図７は、撮影光学系の色収差に基づく波長ごとのデフォーカス量変化を示した図である。

図７に示すように、波長によってデフォーカス量が相違し、被写体のスペクトル分布特性の違いによってデフォーカス量も変化する。ここでは、Ｒの光を基準（０）と定め、それ以外の波長の光におけるデフォーカス量のズレを表している。図７の曲線のデータは、不揮発性メモリ４４にあらかじめ記憶されている。

このような色収差によるピント位置のずれを解消するため、ＡＦセンサモジュール３２に入射した被写体光のスペクトル分布特性を、測光センサ３４Ｃから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの画素信号と、赤外光検出センサ１３Ｂから出力される赤外光量レベルを表す信号（赤外信号）の両方を用いて検出する。

図８は、赤外光検出部および測光部を合わせた分光感度特性を示した図である。

ＡＦセンサモジュール３２に入射する被写体光の可視光〜赤外光に渡るスペクトル分布特性は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲのピーク波長をもつ分光分布曲線であらわされる分光感度特性によって検出可能である。被写体光におけるＲ，Ｇ，Ｂ、ＩＲの出力信号の比を求めることにより、ＡＦセンサモジュール３２に入射した被写体光における分光感度特性が明らかになり、そして、被写体光のうち赤外光の割合が計算され、赤外成分による色収差の影響を低減するように補正値を算出することができる。

図４のステップＳ２０４では、検出された赤外光量が定められた閾値以上であるか否かが判断される。ここでは、赤外光量が色収差に起因するピント位置ずれに影響を与えるほど赤外光量が大きいか否かを判断する。閾値は、検出されるデフォーカス量の大きさに応じて定められており、あらかじめ不揮発性メモリ４４に記憶されている。赤外光量が閾値より小さい場合、補正なくフォーカスレンズが駆動される（Ｓ２０８）。

一方、赤外光量が閾値以上である場合、デフォーカス量を補正する演算処理が実行される。ステップＳ２０５では、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの出力信号の比が算出される。そして、出力信号の比から、色収差によるピント位置ずれを解消するように、デフォーカス量の補正値が求められる（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。具体的には、補正の必要としない光源を照明光源としたときの被写体光のＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの出力信号の比を基準にして、検出された被写体光のＲ，Ｇ，Ｂ，ＩＲの比を修正、各波長のピント位置ずれ量を演算する。そして、各波長のピント位置ずれ量の総和を、デフォーカス量として算出する。以下、図９、１０を用いて、デフォーカス量の補正値算出について説明する。

図９は、異なる光源下での被写体のスペクトル分布特性を示した図である。図１０は、各光源下で検出されるＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比を示した図である。なお、以下の具体的な補正値算出の説明では、短波長〜長波長の順番に従って、「Ｂ，Ｇ，Ｒ，ＩＲ」と表現する。

図９は、分光分布特性の異なる３つの光源を照明光源として撮影した時の被写体のスペクトル分布特性を示した図である。曲線Ｃ１によって表された分光分布特性１は、デフォーカス量の補正を必要としない基準となる光源に基づいた被写体光のスペクトル分布特性を示す。図１０に示すようにこの光源下でのＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比が１：１：１：１となるように、各波長に対する色収差係数が求められ、各波長の出力信号の値に対して色収差係数が乗じられる。色収差係数は、あらかじめ不揮発性メモリ４４に記憶されている。

基準の光源とは異なる分光分布特性をもつ光源による照明に基づいて撮影されると、図９に示すように、被写体光のスペクトル分布特性２が得られる。被写体光のスペクトル分布特性１に比べ、長波長域のスペクトルが相対的に小さい。図１０に示すようにここでは、色収差係数を乗じて得られるＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比が、「１：１：０．９：０」となる。

基準光源におけるＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比の総和が１＋１＋１＋１＝４であるのに対し、被写体光のスペクトル分布特性２におけるＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比の総和は２．９であり、総和の比は、４／２．９＝１．４となる。この総和比を、算出されたＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比「１：１：０．９：０」に乗じ、Ｂ，Ｇ，Ｒ，ＩＲの出力信号の比を「１．４：１．４．１．２：０」となるように再度正規化する。すなわち、色収差係数が補正される。

そして、図７に示したＢ，Ｇ，Ｒ，ＩＲ各波長のピント位置ずれ量に対し、全出力信号に対するＢ，Ｇ，Ｂ，ＩＲそれぞれの出力信号の割合が乗じられ、その総和がデフォーカス量の補正値となる。図７を参照すると、Ｂ，Ｇ，Ｒ，ＩＲのピント位置からのずれの大きさ（μｍ）が、それぞれｄＢ＝−２０、ｄＧ＝−４０、ｄＲ＝０、ｄＩＲ＝＋８０となっている。これらｄＢ、ｄＧ、ｄＲ、ＩＲに対し、各波長の光の割合＝１．４／４、１．４／４、１．２／４、０／４がそれぞれ乗じられる。そして、その総和を求めると、最終的に補正値ｄＤＦは、−２０．７μｍが得られる。

同じように被写体の分光分布特性３が得られる光源の下に撮影が行われた場合、補正値ｄＦ＝１４．５μｍが算出される。このように、様々な光源の下に撮影が行われた場合においても、光源の分光分布特性に影響されることなく、適正にデフォーカス量を算出することができる。

上述したように、測距センサ３２Ｃの分割測距エリアＡ１〜Ａ１１に対して焦点検出処理が実行可能であり、測光センサ３４Ｃにおいては、焦点調整対象となる分割測距エリアの位置に応じた分割色検出エリアのＲ，Ｇ，Ｂの出力信号の比が検出可能である。一方、赤外光検出センサ１３Ｂは、被写体像全体の赤外光量しか検出しておらず、エリアごとの赤外光量は検出されていない。

そこで、所定の分割色検出エリアにおけるＲ，Ｇ，Ｂの出力信号の値からそのエリアのＩＲの出力値を推定、算出し、さらに、赤外光検出センサ１３Ｂによって検出された全体的なＩＲの出力値と算出されたＩＲの出力値から、そのエリアの赤外光量を算出する。（１）、（２）式に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの出力のうち２つの出力値に基づいて、ＩＲの出力値（推定エリア出力）をエリアごとに算出することができる。ただし、ｎは、ブロックＢＵの番号を表す。

一方、検出されたＩＲの出力値は、被写体像全体の代表的（平均値など）出力値と捉えることができる。したがって、数式（１）、（２）によって算出された各エリアにおけるＩＲの出力値の平均の総和を、検出されたＩＲの出力値に等しいとみなすことにより、以下の式によって各エリアのＩＲ出力値（エリア出力）が求められる。

デフォーカス量の補正値が求められると、補正されたデフォーカス量に基づき、合焦動作が実行される（図４のＳ２０８）。

このように本実施形態によれば、デジタルカメラ１０において、可視光〜赤外光の波長域に渡って分光感度特性をもつＡＦセンサモジュール３２と、測光センサ３４Ｃを備え、可視光波長域に感度をもち赤外光波長域に感度を持たない測光部３４Ｃと、赤外光波長域の感度をもつ赤外光検出部１３を設ける。そして、測光部３４の測光センサ３４Ｃから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの画素信号と、赤外光検出部１３の赤外光検出センサ１３Ｂから出力される赤外信号との比に基づき、デフォーカス量の色収差に起因するピント位置ずれを補正する補正値が算出される。

赤外光と可視光を別々のデバイスで検出することにより、可視光検出時に赤外光の影響を受けない。特に、測光センサは被写体の明るさを検出するデバイスであり、測光時に赤外光成分が影響しないことにより、適正な露出値を求めることができる。すなわち、測光センサを用いてデフォーカス量を補正する構成でありながら、露出演算などＡＦ処理以外の撮影動作に関係する処理に影響がでない。

また、赤外光検出部には結像されていない被写体光が入射するが、測光センサから出力されるＲ，Ｇ，Ｂの出力信号から算出されるＩＲの値に基づいてエリアごとにＩＲの値を求めることができる。したがって、測光センサと同じ画素数の撮像素子で赤外光検出センサを構成しなくても、一眼レフ型カメラで通常設定されている分割測距に対応することができる。さらに、赤外光の影響が少ない場合、デフォーカス量の補正をしないことにより、照明条件に応じて適切な焦点検出処理を行うことができる。

赤外光検出センサにおいては、赤外波長域の光のみ検知するように構成してもよい。また、測光部においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ以外の少なくとも２つのピーク波長の感度をもつように構成してもよい。デフォーカス量の補正値算出については、赤外光量と閾値とを比較せず、常に補正値を求めるようにしてもよい。また、デフォーカス量の補正値は、上記以外の計算方法によって求めてもよい。

赤外光検出センサについては、その設置場所は任意である。また、フォトセンサとして様々なデバイスが適用可能であり、撮像素子など測光センサに対応したデバイスで被写体像の赤外光成分を検知してもよく、この場合、赤外光検出部に結像光学系を設けることで、エリアごとに赤外光の出力信号を得ることができる。また、本実施形態で説明した被写体像全体の赤外光量を各エリアの赤外光量として定め、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂの大きさに合わせてエリアの赤外光量を定めるようにしてもよい。

本実施形態では、測光センサ、赤外光検出センサによって可視光、赤外光の信号を別々に検出しているが、近赤外光、Ｒに応じた長波長域の光など、それよりも波長の短い光を別々に検出してもよい。デフォーカス量などの焦点調整量に影響を与える恐れのある波長域の光と、それよりも短い波長域の光を別々のセンサで検出し、焦点検出によって求められたピントずれ量を補正する補正量を算出すればよい。なお、一眼レフ型カメラ以外のカメラ、撮像装置などにも適用可能である。

１０ デジタルカメラ
１３ 赤外光検出部（第２の光検出手段）
１３Ｂ 赤外光検出センサ
１５ 光学ファインダ
２２ 撮影光学系
２９ ＡＦ駆動部（焦点調整部）
３２ ＡＦセンサモジュール
３２Ｃ 測距センサ（焦点検出手段）
３４ 測光部
３４Ｃ 測光センサ（第１の光検出手段）
４０ 信号処理装置（焦点検出手段、焦点調整手段、補正手段）

Claims (11)

1. 撮影光学系を通った光を用いて焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   検出された焦点状態に基づいて撮影光学系の焦点を調整する焦点調整手段と、
   少なくとも２つ以上の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第１の光検出手段と、
   前記第１の光検出手段より長波長側の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第２の光検出手段と、
   前記第１の光検出手段から出力される信号と、前記第２の光検出手段からの出力される信号とに基づいて、前記焦点検出手段により得られた撮影光学系に対する焦点調整量を変更する補正手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の光検出手段が、前記焦点検出手段に規定された複数の分割測距エリアに対応する複数の光検出エリアそれぞれから、複数の信号を出力し、
   前記補正手段が、前記第２の光検出手段から出力される信号と複数の信号とに基づいて、長波長側の波長に応じたエリア出力を光検出エリアごとに求め、焦点調整対象となる分割測距エリアの焦点調整量を、対応する光検出エリアのエリア出力と複数の信号とに基づいて、補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正手段が、前記第２の光検出手段から出力される前記複数の光検出エリア全体に応じた信号と、光検出エリアごとに複数の信号から算出される推定エリア出力とに基づいて、所定の光検出エリアのエリア出力を求めることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第２の光検出手段が、被写体光が結像されずに入射する位置に配置された赤外光検出センサを有し、
   前記第２の光検出手段が、前記焦点検出手段の受光領域全体または一部における光量に応じた信号を出力することを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記補正手段が、前記第２の光検出手段によって所定値を超える信号が検出されると、焦点調整量を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記第1の光検出手段が、Ｒ，Ｇ，Ｂの光に応じたピーク波長をもつ分光感度特性を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記第１の光検出手段が、前記撮影光学系を通った光から被写体像を形成する結像光学系を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記第１の光検出手段が、被写体の明るさを検出する測光センサを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記焦点検出手段が、可視光および赤外光波長域に感度をもつ分光感度特性を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 前記第２の光検出手段が、前記撮影光学系を通った光から赤外光量を検出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 撮影光学系を通った光を用いて焦点状態を検出する焦点検出手段と、
    少なくとも２つ以上の波長に対して感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第１の光検出手段と、
    前記第１の光検出手段より長波長側に感度のピークを有し、前記撮影光学系を通った光を検出する第２の光検出手段と、
    前記第１の光検出手段から出力される信号と、前記第２の光検出手段からの出力される信号とに基づいて、前記焦点検出手段により得られた撮影光学系に対する焦点調整量を変更する補正手段と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。

Images