DE102016118192A1

DE102016118192A1 - Fokuserfassungsvorrichtung, Prädiktionsverfahren und zugehöriges Speichermedium

Info

Publication number: DE102016118192A1
Application number: DE102016118192.7A
Authority: DE
Inventors: Takajuki Akaguma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-03-30
Also published as: US20170094151A1; CN106559618A; GB2542947B; GB201616369D0; GB2542947A; US9900493B2; JP2017067857A; JP6664177B2

Abstract

Eine CPU (110) erfasst ein Bildversetzungsausmaß unter Verwendung eines von einem Bildsensor (103) beschafften Signals und wandelt das Bildversetzungsausmaß in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors um. Die CPU (110) sagt eine zukünftige Bildebene-Position eines bewegten Objekts beruhend auf dem Defokussierausmaß, einer Zeit bezüglich einer Fokuserfassung und einer Position einer Linse (120) voraus. Die CPU (110) korrigiert den Umwandlungsfaktor unter Verwendung der Bildebene-Position des bewegten Objekts und/oder der Zeit bezüglich der Fokuserfassung und/oder der Linsenposition. Die CPU (110) sagt die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung des korrigierten Umwandlungsfaktors voraus.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fokuserfassungsvorrichtungen, und insbesondere auf eine Fokuserfassungsvorrichtung, die die Bewegung eines bewegten Objekts vorhersagt.
Beschreibung der verwandten Technik
Bisher wurden viele Prädiktionseinheiten zum Vorhersagen der Bewegung eines bewegten Objekts vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegung Nr. 2001-21794 eine Fokussiervorrichtung, die eine Vielzahl vergangener Fokuserfassungsergebnisse speichert und die geeignetste Funktion zur Vorhersage einer Änderung einer zukünftigen Objektbildebene-Position aus den Ergebnissen auswählt.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass ein Umwandlungsfaktor zur Umwandlung des Bildversetzungsausmaßes (des Versetzungsausmaßes von zwei Bildsignalen mit einer Parallaxe), das bei einer sogenannten Abbildungsebene-Phasendifferenzerfassungs-AF (einer Autofokussierung unter Verwendung von durch einen Bildsensor beschafften Signalen) erfasst wird, in ein Defokussierausmaß einen Fehler aufweisen kann. Ein Fehler im Defokussierausmaß aufgrund des Fehlers im Umwandlungsfaktor verursacht eine Defokussierung. Die japanische Patentoffenlegung Nr. 2010-025997 offenbart ein Verfahren zur Korrektur des Umwandlungsfaktors durch Vergleichen eines Umwandlungsfaktors, der auf dem Ergebnis der n-ten Fokuserfassung (Erfassung eines Defokussierausmaßes) beruht, und eines Umwandlungsfaktors, der auf dem Ergebnis der (n – 1)-ten Fokuserfassung beruht, und Zuweisung eines Gewichts.
Bei der Vorhersage der Bewegung eines bewegten Objekts bei einer Abbildungsebene-Phasendifferenzerfassungs-AF verringert ein Fehler im Umwandlungsfaktor aufgrund eines Randlichtabfalls die Vorhersagegenauigkeit der Bewegung des Objekts verglichen mit einem Fall, in dem kein Fehler auftritt. Selbst wenn in diesem Fall die in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2010-025997 offenbarte Korrektur des Umwandlungsfaktors bei einem bewegten Objekt zur Vorhersage der Bewegung des Objekts in der optischen Achsenrichtung angewendet wird, ist die genaue Vorhersage der Bewegung des Objekts manchmal schwierig.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausgestaltung der Erfindung richtet sich auf die Bereitstellung einer Fokuserfassungsvorrichtung zur genauen Erfassung der Bewegung eines bewegten Objekts.
Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Offenbarung ist auf die Bereitstellung eines Verfahrens zur Vorhersage bei einer derartigen Fokuserfassungsvorrichtung und auf ein Programm und ein Speichermedium dafür gerichtet.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Fokuserfassungsvorrichtung zur Vorhersage einer zukünftigen Bildebene-Position eines bewegten Objekts, ein Verfahren zur Vorhersage und ein Programm und ein Speichermedium dafür bereit. Die Vorrichtung umfasst eine Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit, eine Umwandungseinheit, eine Positionsbeschaffungseinheit, eine Speichereinheit, eine Prädiktionseinheit und eine Korrektureinheit. Die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit erfasst ein Bildversetzungsausmaß zwischen einem Paar von Bildsignalen, die von einem Bildsensor beschafft werden. Die Umwandlungseinheit wandelt das durch die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit erfasste Bildversetzungsausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors in ein Defokussierausmaß um. Die Positionsbeschaffungseinheit beschafft Informationen über eine Position einer Linse. Die Speichereinheit speichert Daten über das Defokussierausmaß, die Linsenposition und die Zeit. Die Prädiktionseinheit sagt die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung einer Vielzahl von Daten über die Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts voraus. Die Daten umfassen das Defokussierausmaß, die Linsenposition und eine Zeit, die sich auf die Fokuserfassung bezieht. Die Korrektureinheit korrigiert den Umwandlungsfaktor unter Verwendung der Vielzahl der Daten. Die Prädiktionseinheit sagt die Bildebene-Position des bewegten Objekts beruhend auf dem Defokussierausmaß voraus, das durch die Umwandlungseinheit unter Verwendung des durch die Korrektureinheit korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Jedes nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung kann allein oder als Kombination einer Vielzahl der Ausführungsbeispiele oder deren Merkmale bei Bedarf oder dort implementiert werden, wo die Kombination von Elementen oder Merkmalen von einzelnen Ausführungsbeispielen in einem einzelnen Ausführungsbeispiel von Vorteil ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kamerahauptkörpers und einer Aufnahmelinse gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Offenbarung.
2 zeigt eine Querschnittansicht des Kamerahauptkörpers und der Aufnahmelinse, die in 1 gezeigt sind.
3 zeigt eine Darstellung des Bildelementarrays eines Bildsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Offenbarung.
4 zeigt eine Darstellung der Pupillenteilungsfunktion einer Bildelementeinheit des Bildsensors.
5A zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung, in der eine Blende nicht berücksichtigt ist.
5B zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung, in der die Blende nicht berücksichtigt ist.
5C zeigt eine Darstellung von Zeilenbildern der Pupillenintensitätsverteilungen in den 5A und 5B.
6A zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung in dem Fall, in dem der Öffnungswert klein ist.
6A zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung in dem Fall, in dem der Öffnungswert klein ist.
6C zeigt eine Darstellung von Zeilenbildern der Pupillenintensitätsverteilungen in den 6A und 6B.
7A zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung in dem Fall, in dem der Öffnungswert groß ist.
7B zeigt eine Darstellung einer Pupillenintensitätsverteilung in dem Fall, in dem der Öffnungswert groß ist.
7C zeigt eine Darstellung von Zeilenbildern der Pupillenintensitätsverteilungen in den 7A und 7B.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einem Hilfsfotografiermodus.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen Fokuserfassungsprozess.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen Vorhersageprozess.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen Umwandlungsfaktorkorrekturprozess.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen Umwandlungsfaktorkorrekturwertberechnungsprozess.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm für einen Umwandlungsfaktorkorrekturwertaktualisierbestimmungsprozess.
14A zeigt eine Darstellung einer Auswahl einer Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung.
14B zeigt eine Darstellung einer Auswahl einer Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung.
14C zeigt eine Darstellung einer Auswahl einer Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung.
15A zeigt eine Darstellung eines Einflusses auf eine Vorhersage.
15B zeigt eine Darstellung eines Einflusses auf eine Vorhersage.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Bildgebungssystem
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 werden ein Kamerahauptkörper 100 und eine Aufnahmelinse 120 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, die von dem Kamerahauptkörper 100 abnehmbar ist. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Kamerahauptkörpers 100 und der Aufnahmelinse 120. 2 zeigt eine Querschnittansicht des Kamerahauptkörpers 100 und der Aufnahmelinse 120.
Die Kamera dieses Ausführungsbeispiels ist eine digitale Stehbildkamera mit Wechselobjektiv, in der der Kamerahauptkörper 100 mit einem Sucher 104 und einem Bildsensor 103 und die Aufnahmelinse 120 mit einem optischen Bildgebungssystem zum Gebrauch kombiniert sind.
Der Kamerahauptkörper 100 enthält den Sucher 104, den Bildsensor 103, eine Anzeigeeinrichtung 105, eine CPU 110, eine Bildsensorsteuerschaltung 102, eine Speicherschaltung 101, eine Schnittstellenschaltung 106, eine Bildverarbeitungseinheit 107, einen elektrischen Kontakt 108 und einen Rückschwingspiegel 109.
Der Sucher 104 ist an der +Y-Seite des Kamerahauptkörpers 100 angebracht, um dem Bediener die Betrachtung eines durch den Rückschwingspiegel 109 reflektierten Objektbildes zu ermöglichen.
Der Bildsensor 103 ist beispielsweise ein Komplementärmetalloxidhalbleiter(CMOS)-Bildsensor oder ein Ladungskopplungsbaustein(CCD)-Bildsensor, und ist auf einer vorbestimmten Abbildungsebene der Aufnahmelinse 120 des Kamerahauptkörpers 100 angeordnet. Die Einzelheiten des Bildsensors 103 werden später beschrieben.
Die Anzeigeeinrichtung 105 ist beispielsweise ein Flüssigkristallanzeige-(LCD-)Feld und zeigt fotografierte Bilder und Fotografieinformationen an. In einem Liveansicht-Modus zeigt die Anzeigeeinrichtung 105 ein Bewegtbild einer zu fotografierenden Stelle in Echtzeit an. Der Liveansicht-Modus ist ein Modus, in dem ein von der Aufnahmelinse 120 kommendes Objektbild durch den Bildsensor 103 abgebildet und auf der Anzeigeeinrichtung 105 als Geringbildelement-Vorschaubewegtbild in Echtzeit angezeigt wird. Im Liveansicht-Modus kann eine Phasendifferenzfokuserfassung (die später beschrieben wird) unter Verwendung von von dem Bildsensor 103 beschafften Bildsignalen durchgeführt werden. Im kontinuierlichen Fotografiemodus werden Geringbildelementstehbilder auf der Anzeigeeinrichtung 105 angezeigt, die durch kontinuierliches Fotografieren aufgenommen werden.
Die CPU 110 steuert die gesamte Kamera ganzheitlich. Beispielsweise dient die CPU 110 als Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit 111, Umwandlungseinheit 112, Speicheranweisungseinheit 113, Fokussiereinheit 114, Prädiktionseinheit 119, Korrekturwertberechnungseinheit 115, Ausdruckberechnungseinheit 116, Abweichungsberechnungseinheit 1110, Korrekturwertaktualisierbestimmungseinheit 117 und Korrekturwertanwendungseinheit 118.
Die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit 111 erfasst das Ausmaß einer Bildversetzung zwischen einem Paar von Bildsignalen mit einer Parallaxe, die von dem Bildsensor 103 beschafft werden.
Die Umwandlungseinheit 112 wandelt das durch die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit 111 erfasste Ausmaß der Bildversetzung unter Verwendung eines nachstehend beschriebenen Umwandlungsfaktors in ein Defokussierausmaß um.
Die Speicheranweisungseinheit 113 weist die Speicherschaltung 101 (eine Speichereinheit) zur Speicherung des durch die Umwandlungseinheit 112 unter Verwendung des Umwandlungsfaktors umgewandelten Defokussierausmaßes, der Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120, der Zeit der Berechnung des Defokussierausmaßes, des umgewandelten Defokussierausmaßes und einer Objektbildebene-Position an, die aus der Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 berechnet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Zeit der Berechnung des Defokussierausmaßes in der Speicherschaltung 101 gespeichert. In manchen Ausführungsbeispielen wird nicht die Zeit der Berechnung des Defokussierausmaßes, sondern die Zeit der Erfassung des Ausmaßes der Bildversetzung oder die Zeit der Berechnung der Objektbildebene-Position zur Verwendung gespeichert. Im Allgemeinen ist die Zeit eine sich auf die Fokuserfassung beziehende Zeit.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bildebene-Position die Position des Brennpunkts der Aufnahmelinse 120 (die auch als Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 oder Linsenbildebene-Position bezeichnet wird). Die Objektbildebene-Position ist die Position des Brennpunkts, wenn die Aufnahmelinse 120 sich an einer Position befindet, an der das Objekt im Brennpunkt ist.
Das Defokussierausmaß, die Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 und die Objektbildebene-Position, die die Speicheranweisungseinheit 113 zur Speicherung in der Speicherschaltung 101 anweist, können bezüglich Bildebene oder Linsenposition umgewandelt werden. Das heißt, jede Information, die dem Defokussierausmaß, der Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 und der Objektbildebene-Position entspricht, kann in einer beliebigen Einheit gespeichert werden. Die Informationen über das Defokussierausmaß, die Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 und die Objektbildebene-Position können jeweils in einer Vielzahl von Einheiten gespeichert werden.
Die Fokussiereinheit 114 weist eine Linsen-CPU 122 zur Bewegung der Brennpunktposition auf der Grundlage des umgewandelten Defokussierausmaßes an. Ferner sagt die Fokussiereinheit 114 eine zukünftige Objektbildebene-Position unter Verwendung der Prädiktionseinheit 119 voraus, berechnet ein zur Bewegung der Aufnahmelinse 120 an die vorhergesagte Objektbildebene-Position erforderliches Linsenansteuerausmaß und weist die Linsen-CPU 122 zur Bewegung der Aufnahmelinse 120 an.
Die Korrekturwertberechnungseinheit 115 berechnet einen Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor auf der Grundlage einer Vielzahl von Daten über die Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts.
Wenn die Korrekturwertberechnungseinheit 115 den Korrekturwert berechnet, berechnet die Ausdrucksberechnungseinheit 116 einen Näherungsausdruck zur Näherung des Orts der Objektbildebene-Position.
Die Abweichungsberechnungseinheit 1110 berechnet die Abweichung zwischen dem durch die Ausdrucksberechnungseinheit 116 berechneten Näherungsausdruck und der Objektbildebene-Position.
Die Korrekturwertaktualisierbestimmungseinheit 117 bestimmt auf der Grundlage des durch die Korrekturwertberechnungseinheit 115 berechneten resultierenden Korrekturwerts und der durch die Speicheranweisungseinheit 113 in der Speicherschaltung 101 gespeicherten Ergebnisse, ob der resultierende Korrekturwert zu aktualisieren ist.
Wenn die Korrekturwertaktualisierbestimmungseinheit 117 bestimmt, den Korrekturwert zu aktualisieren, korrigiert die Korrekturwertanwendungseinheit 118 einen Umwandlungsfaktor, der durch die Umwandlungseinheit 112 zu verwenden ist, unter Verwendung des durch die Korrekturwertberechnungseinheit 115 berechneten Korrekturwerts.
Die Bildsensorsteuerschaltung 102 steuert den Betrieb des Bildsensors 103 gemäß einer Anweisung von der CPU 110.
Die Speicherschaltung 101 speichert durch den Bildsensor 103 beschaffte Bilder. Die Speicherschaltung 101 speichert die Verteilung von durch den Bildsensor 103 aufgenommenem Licht und einen Umwandlungsfaktor, was später beschrieben wird.
Die Schnittstellenschaltung 106 gibt ein durch die Bildverarbeitungseinheit 107 verarbeitetes Bild zur Außenseite der Kamera aus.
Die Bildverarbeitungseinheit 107 verarbeitet die durch den Bildsensor 103 beschafften Bildsignale in ein Bild.
Der elektrische Kontakt 108 ist in Kontakt mit einem elektrischen Kontakt 124 der Aufnahmelinse 120 und wird zur Übertragung von Leistung und verschiedener Signale verwendet.
Der Rückschwingspiegel 109 reflektiert einen Abbildungslichtstrahl von der Aufnahmelinse 120 zum Sucher 104. Beim Fotografieren und in einem Liveansicht-Modus bewegt sich der Rückschwingspiegel 109 in der +Y-Richtung, um zu ermöglichen, dass der Abbildungslichtstrahl von der Aufnahmelinse 120 den Bildsensor 103 erreicht. Ein (nicht gezeigter) Verschluss ist an der –Z-Seite des Rückschwingspiegels 109 und an der +Z-Seite des Bildsensors 103 vorgesehen. Der Verschluss wird beim Fotografieren und im Liveansicht-Modus geöffnet.
Die Aufnahmelinse 120 ist vom Kamerahauptkörper 100 abnehmbar.
Die Aufnahmelinse 120 enthält ein optisches Bildgebungssystem, die Linsen-CPU 122, eine Aufnahmelinseantriebseinrichtung 121, eine Blendenantriebseinrichtung 123, eine Blende 125 und einen elektrischen Kontakt 124.
Das optische Bildgebungssystem wird zur Erzeugung eines optischen Bildes des fotografierten Objekts auf dem Bildsensor 103 verwendet. Das optische Bildgebungssystem enthält eine Vielzahl von Linsen und wird durch die Aufnahmelinseantriebseinrichtung 121 zur Bewegung einer Brennpunktposition in der Nähe der Abbildungsebene des Bildsensors 103 in der Z-Richtung angetrieben.
Die Linsen-CPU 122 empfängt von der CPU 110 des Kamerahauptkörpers 100 gesendete Fokussierinformationen über den elektrischen Kontakt 124 und steuert die Aufnahmelinseantriebseinrichtung 121 auf der Grundlage der Fokussierinformationen an.
Die Blendenantriebseinrichtung 123 enthält eine Einrichtung zum Antreiben der Blende 125, und ihr Stellglied und treibt die Blende 125 gemäß einer Anweisung von der Linsen-CPU 122 an.
Aufbau des Bildsensors
Unter Bezugnahme auf 3 wird nun der Bildelementaufbau des Bildsensors 103 gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben. 3 zeigt eine Darstellung des Bildelementarrays des Bildsensors 103. Bezüglich der durch X, Y und Z angegebenen Koordinatenachsen ist die X-Y-Ebene in der Ebene von 3 positioniert, und die Z-Achse ist senkrecht zur Ebene.
3 zeigt das Bildelementarray des Bildsensors 103 (eines zwei dimensionalen CMOS-Sensors) in einem 4 × 4 Bildelementbereich. Jedes Bildelement enthält ein Farbfilter 303 (vergleiche 4). Die Farbfilter 303 sind in einem sogenannten Bayer-Array angeordnet. Eine Bildelementeinheitgruppe 310 enthält zwei diagonale Bildelementeinheiten 310G mit der spektralen Empfindlichkeit grün (G). Die Bildelementeinheitgruppe 310 enthält ferner eine Bildelementeinheit 310R mit einer spektralen Empfindlichkeit rot (R) und eine Bildelementgruppe 310B mit der spektralen Empfindlichkeit blau (B).
Konzept der Pupillenteilungsfunktion des Bildsensors
Als Nächstes wird die Pupillenteilungsfunktion des Bildsensors 103 beschrieben. 4 veranschaulicht, wie die Pupille durch die Bildelementeinheit 310 des Bildsensors 103 geteilt ist.
Bezüglich der im oberen Teil von 4 gezeigten Koordinatenachsen (X, Y, Z) ist die X-Y-Ebene in der Ebene von 4 positioniert, und die Z-Achse steht senkrecht auf der Ebene. Bezüglich der Koordinatenachsen (X, Y, Z) der Bildelementeinheit 310, die im unteren Teil von 4 gezeigt sind, ist die X-Z-Ebene in der Ebene von 4 positioniert, und die Y-Achse steht senkrecht auf der Ebene.
Die Bildelementeinheit 310 enthält einen fotoelektrischen Wandler 301a und einen fotoelektrischen Wandler 301b. Jede Bildelementeinheit 310 enthält ferner eine Mikrolinse 304.
Eine Austrittspupille 302 in 4 ist ein Bild der Öffnung vom Bildsensor 103 aus gesehen. Das heißt, ein Lichtstrahl, der nicht durch den Öffnungsrahmen oder den Linsenrahmen vignettiert ist, fällt durch die Austrittspupille 302.
Die Pupillenteilung kann unter Verwendung einer Mikrolinse 304 durchgeführt werden, da der fotoelektrische Wandler 301a und der fotoelektrische Wandler 301b jeweils in der +X-Richtung und der –X-Richtung vorgespannt sind.
4 zeigt eine Pupille 302a (eine einem Bildsignal A entsprechende Region) und eine Pupille 302b (eine einem Bildsignal B entsprechende Region) der Austrittspupille 302. Der in der –X-Richtung (nach links in der Zeichnungsebene) vorgespannte fotoelektrische Wandler 301a empfängt einen Lichtstrahl, der durch die Pupille 302a gefallen ist, und wandelt den Lichtstrahl fotoelektrisch zum Beschaffen des Bildsignals A (eines ersten Bildsignals). Der in der +X-Richtung (nach rechts in der Zeichnungsebene) vorgespannte fotoelektrische Wandler 301b empfängt einen Lichtstrahl, der durch die Pupille 302b gefallen ist, und wandelt den Lichtstrahl fotoelektrisch zum Beschaffen des Bildsignals B (eines zweiten Bildsignals).
Wie vorstehend beschrieben wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Bildsignal A (das erste Signal) vom fotoelektrischen Wandler 310a jeder der Vielzahl der in 3 gezeigten Bildelementeinheiten 310 beschafft, und das Bildsignal B (das zweite Signal) von dem fotoelektrischen Wandler 301b jeder der Vielzahl der in 3 gezeigten Bildelementeinheiten 310 beschafft. Das heißt, das Bildsignal A ist ein aus einem Lichtstrahl beschafftes Bildsignal, der durch eine eines Paars von Regionen der Austrittspupille 302 gegangen ist, und das Bildsignal B ist ein von einem Lichtstrahl beschafftes Bildsignal, der durch die andere der Regionen der Austrittspupille 302 gegangen ist. Das Bildsignal A und das Bildsignal B haben dazwischen eine Parallaxe.
Die CPU 110 (die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit 111 und die Umwandlungseinheit 112) erfasst das Ausmaß der relativen Versetzung des vom fotoelektrischen Wandler 301a beschafften Bildsignals A und des vom fotoelektrischen Wandler 301b beschafften Bildsignals B und berechnet ein Defokussierausmaß (ein sogenanntes Phasendifferenzsystem).
Die separate Verwendung des vom fotoelektrischen Wandler 301a beschafften Bildsignals A und des vom fotoelektrischen Wandler 301b beschafften Bildsignals B wie vorstehend beschrieben ermöglicht die Verwendung der Bildsignale A und B zur Erfassung des Ausmaßes der Bildversetzung. Die Addition des vom elektrischen Wandler 301a beschafften Bildsignals A und des vom fotoelektrischen Wandler 301b beschafften Bildsignals B ermöglicht die Verwendung der Bildsignale A und B als Aufzeichnungsbildsignale.
Dieses Ausführungsbeispiel stellt ein Beispiel dar, bei dem zwei fotoelektrische Wandler und zwei entsprechende Pupillenregionen in der X-Richtung unterteilt sind. In manchen Ausführungsbeispielen sind sie in der Y-Richtung unterteilt.
Die Entfernung zwischen dem Schwerpunkt der Pupille 302a und dem Schwerpunkt der Pupille 302b stellt eine (nicht gezeigte) Basislänge dar. Die Basislänge hängt vom Öffnungswert der Blende 125 ab. Der Grund dafür besteht darin, dass eine Änderung des Öffnungswerts die Größe der Austrittspupille 302 ändert, und daher die Größe der Pupille 302a und die Größe der Pupille 302b und deren Schwerpunkte ändert.
Vignettierung aufgrund von Blende 125 und Asymmetrie eines Zeilenbildes
Unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C, die 6A bis 6C und die 7A bis 7C werden dem Bildsignal A und dem Bildsignal B entsprechende Pupillenintensitätsverteilungen und Zeilenbilder beschrieben, die in Übereinstimmung mit den Pupillenintensitätsverteilungen beschafft werden. Die Größe eines Rahmens 503 (eines Öffnungsrahmens) in den 6A bis 6C und die Größe eines Rahmens 603 (eines Öffnungsrahmens) in den 7A bis 7C entspricht der Größe der Austrittspupille 302.
Die 5A und 5B zeigen Darstellungen von Pupillenintensitätsverteilungen, und 5C zeigt eine Darstellung von ihren Zeilenbildern, in denen die Blende 125 nicht berücksichtigt ist. 5A zeigt eine Pupillenintensitätsverteilung 401a, die dem Bildsignal A (einem Bild A) entspricht, und 5B zeigt eine Pupillenintensitätsverteilung 401b, die dem Bildsignal B (einem Bild B) entspricht. 5C zeigt eine Querschnittansicht (Zeilenbilder 402a und 402b) entlang der X-Achse der Pupillenintensitätsverteilungen 401a und 401b, die jeweils dem Bildsignal A und dem Bildsignal B entsprechen, die in den 5A und 5B gezeigt sind.
Die 6A und 6B und 6C zeigen jeweils Darstellungen von Pupillenintensitätsverteilungen und Zeilenbildern in dem Fall, in dem der Öffnungswert klein ist (die Öffnung der Blende 125 groß ist). 6A zeigt einen Zustand, in dem die dem Bildsignal A entsprechende Pupillenintensitätsverteilung durch den Rahmen 503 der Blende 125 (einen Öffnungsrahmen) vignettiert ist (eine Pupillenintensitätsverteilung 501a). 6A zeigt einen Zustand, in dem die dem Bildsignal B entsprechende Pupillenintensitätsverteilung durch den Rahmen 503 der Blende 125 vignettiert ist (eine Pupillenintensitätsverteilung 501b). 6C zeigt eine Querschnittansicht (Zeilenbilder 502a und 502b) entlang der X-Achse der Pupillenintensitätsverteilung 501a und 501b, die jeweils dem Bildsignal A und dem Bildsignal B entsprechen und jeweils in 6A und 6B gezeigt sind.
Ein Vergleich zwischen 5C und 6C zeigt, dass das Zeilenbild 502a bei kleinem Öffnungswert aufgrund eines signifikanten Einflusses der Vignettierung aufgrund des Rahmens 503 eine steilere Kurve auf der –X-Seite als die Kurve bildet, wenn die Blende 125 nicht berücksichtigt wird. Dagegen bildet das Zeilenbild 502a eine flachere Kurve auf der +X-Seite aufgrund eines geringen Einflusses des Rahmens 503. Bei einem kleinen Öffnungswert ist das Zeilenbild 502a um die optische Achse demnach unsymmetrisch. Das Zeilenbild 502b ist wie das Zeilenbild 502a abgesehen davon auch unsymmetrisch, dass das Zeilenbild 502a bezüglich positiver und negativer Vorzeichen umgekehrt ist.
Die 7A und 7B und 7C zeigen jeweils Darstellungen von Pupillenintensitätsverteilungen und Zeilenbildern in dem Fall, in dem der Öffnungswert groß ist (die Öffnung der Blende 125 klein ist). 7A veranschaulicht einen Zustand, in dem die dem Bildsignal A entsprechende Pupillenintensitätsverteilung durch den Rahmen 603 der Blende 125 (einen Öffnungsrahmen) vignettiert ist (eine Pupillenintensitätsverteilung 601a). 7B zeigt einen Zustand, in dem die dem Bildsignal B entsprechende Pupillenintensitätsverteilung durch den Rahmen 603 der Blende 125 vignettiert ist (eine Pupillenintensitätsverteilung 601b). 7C zeigt eine Querschnittansicht (Zeilenbilder 602a und 602b) entlang der X-Achse der Pupillenintensitätsverteilungen 601a und 601b, die jeweils dem Bildsignal A und dem Bildsignal B entsprechen und jeweils in 7A und 7B gezeigt sind.
Wenn der Öffnungswert größer als der in den 7A bis 7C ist, bildet das Zeilenbild 602a wie in 7C gezeigt eine steilere Kurve sowohl auf der –X-Seite als auf der +X-Seite aufgrund eines signifikanten Einflusses einer Vignettierung aufgrund des Rahmens 603. Bei einem großen Öffnungswert ist das Zeilenbild 602a demnach um die optische Achse symmetrisch. Das Zeilenbild 602b ist auch symmetrisch.
Wenn das Zeilenbild wie in 7C symmetrisch ist, haben die aus dem Bildsensor 103 ausgegebenen Bildsignale A und B selbst bei verschiedenen Objekten im Wesentlichen denselben Signalverlauf. Aus diesem Grund sind ein tatsächliches Defokussierausmaß und ein berechnetes Defokussierausmaß (das aus dem Erfassungsausmaß der Bildversetzung und dem Umwandlungsfaktor berechnet wird) nahe beieinander. Wenn dagegen das Zeilenbild asymmetrisch ist, wie es in 6C gezeigt ist, sind die aus dem Bildsensor 103 ausgegebenen Bildsignale A und B auch asymmetrisch, sodass der Fehler des berechneten Defokussierausmaßes bezüglich des tatsächlichen Defokussierausmaßes größer ist, als wenn das Zeilenbild symmetrisch ist.
Unterschied des Grads der Vignettierung aufgrund des Unterschieds der Linsenposition
Eine Vignettierung wird zusätzlich zu der Blende 125 durch einen anderen Faktor verursacht. Wie vorstehend beschrieben nimmt dieses Ausführungsbeispiel an, dass ein bewegtes Objekt fotografiert wird, während die Bewegung des Objekts vorgesagt wird. Zum Folgen des Objekts bewegt sich die Aufnahmelinse 120 gemäß der Vorhersage der Bewegung des Objekts. Wenn sich die Aufnahmelinse 120 bewegt, ändert sich auch der Grad der Vignettierung. Der Grund dafür besteht darin, dass die Größe der Austrittspupille 302 sich in Abhängigkeit von der Position der Aufnahmelinse 120 ändert. Der Unterschied in der Größe der Austrittspupille 302 kann verursachen, dass die aus dem Bildsensor 103 ausgegebenen Bildsignale A und B wie in dem unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschriebenen Fall asymmetrisch sind. Die asymmetrische Form der Bildsignale A und B verursacht einen Fehler in dem berechneten Defokussierausmaß hinsichtlich eines tatsächlichen Defokussierausmaßes verglichen mit einer symmetrischen Form.
Ein Verfahren zum Korrigieren des Umwandlungsfaktors in Anbetracht des Defokussierausmaßes, wie es in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2010-025997 offenbart ist, ist eventuell nicht gut geeignet, die durch den Unterschied in der Position der Aufnahmelinse 120 verursachte Vignettierung zu korrigieren. Der Grund dafür ist, dass das für ein bewegtes Objekt berechnete Defokussierausmaß aufgrund der Bewegung des Objekts nicht immer konstant ist.
Aus diesem Grund korrigiert dieses Ausführungsbeispiel den Umwandlungsfaktor unter Berücksichtigung der Position der Aufnahmelinse 120 (einer Linsenposition), um die Bewegung eines bewegten Objekts genau vorherzusagen. Die Einzelheiten des Verfahrens werden später beschrieben.
Effekte und Bedeutung der Korrektur des Umwandlungsfaktors hinsichtlich Vignettierung
Wie vorstehend beschrieben kann bei einer Fokuserfassung unter Verwendung eines Pupillenteilungsverfahrens (Phasendifferenzsystems) die Vignettierung aufgrund des Rahmens der Blende 125 und des Linsenrahmens eine Deformation des Zeilenbildes in eine asymmetrische Form verursachen. Dies verursacht einen Unterschied zwischen einem tatsächlichen Defokussierausmaß und einem berechneten Defokussierausmaß. Das heißt, ein Fehler ist zwischen dem idealen Umwandlungsfaktor und dem tatsächlich verwendeten Umwandlungsfaktor aufgetreten. Zur genauen Berechnung des Defokussierausmaßes muss ein geeigneterer Umwandlungsfaktor verwendet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei der Vorhersage der Bewegung eines bewegten Objekts ein Fehler in dem berechneten Defokussierausmaß hinsichtlich des tatsächlichen Defokussierausmaßes durch geeignetes Korrigieren eines Umwandlungsfaktors zur Umwandlung eines Bildversetzungsausmaßes in ein Defokussierausmaß verringert. Dies ermöglicht eine genauere Fokussierung auf das Objekt.
Insbesondere ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel bei der Vorhersage der Bewegung eines bewegten Objekts eine genauere Vorhersage der Bewegung des Objekts durch Korrigieren eines Fehlers im Umwandlungsfaktor aufgrund einer durch einen Unterschied in der Linsenposition verursachten Vignettierung.
Vorbereitung eines Fotografierens im Hilfsfotografiermodus und Fotografierprozess
Im Folgenden werden ein Verfahren zur Berechnung eines Korrekturwerts für einen Umwandlungsfaktor und ein Verfahren zum Anwenden des berechneten Korrekturwerts gemäß dem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 8 bis 13 beschrieben.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 8 die Arbeitsweise der Kamera dieses Ausführungsbeispiels während des Hilfsfotografiermodus in einem Zustand beschrieben, in dem ein Fotografiervorbereitungsschalter (SW1) EIN ist (bei üblichen Kameras ist eine Fotografiertaste halb gedrückt). Der Hilfsfotografiermodus ist ein Modus zum Antreiben der Aufnahmelinse 120 während einer Vorhersage einer zukünftigen Objektbildebene-Position. Wird der Fotografiervorbereitungsschalter im Hilfsfotografiermodus eingeschaltet, wird der Prozess in 8 gestartet.
Vorbereitung zum Fotografieren
Wenn der Fotografiervorbereitungsschalter im Hilfsfotografiermodus eingeschaltet wird, setzt die CPU 110 in Schritt S102 den Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor zurück. Dies dient dazu, dass die Verwendung des Umwandlungsfaktors, der verwendet wurde, als der Fotografiervorbereitungsschalter eingeschaltet wurde, bevor der Fotografiervorbereitungsschalter eingeschaltet wird, beim nächsten Fotografieren verhindert wird. Beim Rücksetzen des Umwandlungsfaktorkorrekturwerts in Schritt S102 wird der Korrekturwert auf einen Anfangswert 1 unter der Annahme rückgesetzt, dass es keine Differenz zwischen einem eingestellten Umwandlungsfaktor (einem vorab beispielsweise auf Grundlage eines Öffnungswerts eingestellten Umwandlungsfaktors) und einem idealen Umwandlungsfaktor gibt.
In Schritt S103 führt die CPU 110 dann einen Fokuserfassungsprozess durch. Die Einzelheiten werden später unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
In Schritt S104 führt die CPU 110 (die Prädiktionseinheit 119) eine Vorfotografierprädiktion durch. Wenn der Fotografierstartschalter eingeschaltet ist (SW2 ist eingeschaltet, und die Fotografiertaste ist voll gedrückt), sagt die CPU 110 bei der Vorfotografierprädiktion eine Bildebene-Position für die Periode ab der Zeit, wenn das Ausmaß der Bildversetzung erfasst wird, bis zu der Zeit voraus, wenn eine Bildgebung unter Verwendung des Bildsensors 103 durchgeführt wird. Ist der Fotografierstartschalter ausgeschaltet, sagt die CPU 110 eine Bildebene-Position für die Periode bis zur nächsten Erfassung des Ausmaßes der Bildversetzung voraus.
In Schritt S105 berechnet die CPU 110 einen Linsenantriebsbetrag, der zur Bewegung der Aufnahmelinse an die in Schritt S104 vorhergesagte Bildebene-Position erforderlich ist, und sendet den Antriebsbetrag zur Linsen-CPU 122.
In Schritt S106 führt die CPU 110 einen Umwandlungsfaktorkorrekturprozess durch. Die Einzelheiten werden später unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Als Nächstes bestimmt die CPU 110 in Schritt S107 den Zustand des Fotografierstartschalters. Ist der Schalter eingeschaltet, geht der Prozess zum Fotografieren in Schritt S108. Ist der Schalter ausgeschaltet, geht der Prozess zu Schritt S111.
Fotografieren
In Schritt S108 weist die CPU 110 die Bildsensorsteuerschaltung 102 zum Ansteuern des Bildsensors 103 an und speichert ein durch den Bildsensor 103 beschafftes Aufzeichnungsbild in der Speicherschaltung 101 (der Speichereinheit).
In Schritt S109 führt die CPU 110 (die Prädiktionseinheit 119) eine Nachfotografierprädiktion durch. Die CPU 110 sagt eine Bildebene-Position für die Periode bis zur nächsten Bildversetzungsausmaßerfassung voraus (Schritt S103).
In Schritt S110 berechnet die CPU 110 einen Linsenantriebsbetrag, der zur Bewegung der Aufnahmelinse 120 an die in Schritt S109 vorhergesagte Bildebene-Position erforderlich ist, und sendet den Antriebsbetrag zur Linsen-CPU 122.
In Schritt S111 bestimmt die CPU 110, ob der Fotografiervorbereitungsschalter ausgeschaltet ist. Ist der Schalter ausgeschaltet, geht der Prozess zu Schritt S112 und beendet das Fotografieren und die Vorbereitung für das Fotografieren. Ist der Schalter eingeschaltet, kehrt der Prozess zu Schritt S103 zurück und wiederholt die Schritte S103 bis S111, bis der Fotografiervorbereitungsschalter ausgeschaltet wird.
Fokuserfassungsprozess
Als Nächstes wird ein Beispiel der Arbeitsweise des Fokuserfassungsprozesses in Schritt S109 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 9 beschrieben. Insbesondere umfasst die Fokuserfassung bei diesem Ausführungsbeispiel die Berechnung eines Defokussierausmaßes auf der Grundlage des Ausmaßes der Bildversetzung. Nachstehend werden die Einzelheiten beschrieben.
In Schritt S201 beschafft die CPU 110 das Bildsignal A und das Bildsignal B, die vom Bildsensor 103 ausgegeben werden.
In Schritt S202 erfasst die CPU 110 (die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit 111) ein Bildversetzungsausmaß unter Verwendung des Bildsignals A und des Bildsignals B, die in Schritt S201 beschafft werden.
Als Nächstes wandelt die CPU 110 (die Umwandlungseinheit 112) in Schritt S203 das in Schritt S202 berechnete Bildversetzungsausmaß in ein Defokussierausmaß um. Bei dem ersten Defokussierausmaßberechnungsprozess nach Einschalten des Fotografiervorbereitungsschalters ist der Umwandlungsfaktor ein eingestellter Umwandlungsfaktor (ein auf Grundlage eines Öffnungswerts oder dergleichen voreingestellter Umwandlungsfaktor). Bei dem zweiten und den folgenden Defokussierausmaßberechnungsprozessen nach Einschalten des Fotografiervorbereitungsschalters wird, wenn der durch den Umwandlungsfaktorkorrekturprozess in Schritt S104 korrigierte Umwandlungsfaktor aktualisiert wurde, ein durch die CPU 110 (eine Korrektureinheit) korrigierter Umwandlungsfaktor verwendet. In diesem Fall ist der Umwandlungsfaktor ein Wert, der durch Korrigieren des in den externen Daten (in der Speicherschaltung 101) gespeicherten Umwandlungsfaktors erhalten wird. Der Umwandlungsfaktor in den externen Daten wird vorab in der Speicherschaltung 101 (der Speichereinheit) gespeichert.
In Schritt S204 wird das in Schritt S203 berechnete Defokussierausmaß als Fokuserfassungsinformationen in der Speicherschaltung 101 (der Speichereinheit) gespeichert. Die Speicherschaltung 101 speichert ferner die Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 zur Zeit der Berechnung des Defokussierausmaßes, die auf der Grundlage des Defokussierausmaßes und den Linsenpositionsinformationen berechnete Objektbildebene-Position und die Defokussierausmaßberechnungszeit (die nachstehend einfach als Berechnungszeit bezeichnet wird). Im Allgemeinen ist eine gewisse Dauer einer Ladungsakkumulationszeit zum Beschaffen von Bildsignalen vom Bildsensor 103 erforderlich. Aus diesem Grund wird ein Zwischenpunkt zwischen der Akkumulationsstartzeit und der Endzeit als Defokussierausmaßberechnungszeit eingestellt, und das Defokussierausmaß wird zu dem relativen Verlängerungsausmaß der Aufnahmelinse 120 zur Berechnung der Objektbildebene-Position addiert. Anstelle der Defokussierausmaßberechnungszeit kann die Bildversetzungsausmaßerfassungszeit oder die Objektbildebene-Positionsberechnungszeit zur Verwendung wie vorstehend beschrieben in der Speicherschaltung 101 gespeichert werden. Die Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 zur Defokussierausmaßberechnungszeit wird durch die CPU 110 (eine Positionsbeschaffungseinheit) von der Linsen-CPU 122 beschafft. Die vorstehende "Zeit" kann einfach als Zeit bezüglich der Fokuserfassung bezeichnet werden.
Die in der Speicherschaltung 101 gespeicherten Informationen werden für den Umwandlungsfaktorkorrekturprozess (Schritt S106), den Vorfotografierprädiktionsprozess (Schritt S104) und den Nachfotografierprädiktionsprozess (Schritt S109) verwendet. Einzelheiten werden später beschrieben.
Prädiktionsprozess
Als Nächstes wird ein Prädiktionsprozess zum Vorhersagen einer zukünftigen Bildebene-Position aus einer Vielzahl vergangener Objektbildebene-Positionen und einer Änderung einer Defokussierausmaßberechnungszeit beschrieben. Der Prädiktionsprozess wird bei dem Vorfotografierprädiktionsprozess in Schritt S104 und dem Nachfotografierprädiktionsprozess in Schritt S109 angewendet.
Eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zum Vorhersagen einer zukünftigen Bildebene-Position wird weggelassen, da es in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-21794 beschrieben ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Prädiktion unter Verwendung einer statistischen Operation unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 10 durchgeführt, die eines der Ausführungsbeispiele der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-21794 darstellt.
Zuerst bestimmt die CPU 110 in Schritt S804, ob die Anzahl von Daten (die Defokussierausmaßberechnungszeiten und die Objektbildebene-Positionen), die in der Speicherschaltung 101 gespeichert sind, größer oder gleich einer ersten vorbestimmten Anzahl ist. Der Grund dafür besteht darin, dass dann, wenn die Anzahl der Daten kleiner als die erste vorbestimmte Anzahl ist, die statistische Operation nicht durchgeführt werden kann. Wird bestimmt, dass die Anzahl an Daten größer oder gleich der ersten vorbestimmten Anzahl ist, geht der Prozess zu Schritt S805, und ein Prädiktionsausdruck wird unter Verwendung der statistischen Operation bestimmt. Ist die Anzahl an Daten kleiner als die erste vorbestimmte Anzahl, geht der Prozess zu Schritt S807.
Die Bestimmung des Prädiktionsausdrucks unter Verwendung der statistischen Operation in Schritt S805 wird kurz beschrieben, da sie in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-21794 im Detail beschrieben ist. In einer Prädiktionsfunktion f(t), wie sie im Ausdruck (1) ausgedrückt ist, sind Funktionen α, β und γ durch eine Mehrfachregressionsanalyse statistisch bestimmt. f(t) = α + βt + γtⁿ Ausdruck (1) wobei n ein Wert ist, an dem ein Fehler einer Prädiktion für eine Vielzahl typischer bewegter Objekt-Fotografierszenen minimal ist.
Nachdem der Prädiktionsausdruck in Schritt S805 bestimmt wurde, sagt die CPU 110 (die Prädiktionseinheit 119) eine zukünftige Objektbildebene-Position unter Verwendung der in der Speicherschaltung 101 gespeicherten Daten (der Defokussierausmaßberechnungszeiten und der Objektbildebene-Positionen) voraus. Die CPU 110 berechnet einen zur Bewegung der Aufnahmelinse 120 an die Objektbildebene-Position erforderlichen Linsenantriebsbetrag. Wenn der Fotografierstartschalter (SW2) eingeschaltet ist, und wenn die Fotografiertaste voll gedrückt ist, sagt die CPU 110 für die Vorfotografierprädiktion in Schritt S104 eine Objektbildebene-Position für die Periode bis zum Fotografieren wie vorstehend beschrieben voraus. Wenn der Fotografierstartschalter ausgeschaltet ist, sagt die CPU 110 eine Objektbildebene-Position für die Periode bis zur nächsten Bildversetzungsausmaßerfassung voraus. Für die Nachfotografierprädiktion in Schritt S109 sagt die CPU 110 eine Objektbildebene-Position für die Periode bis zur nächsten Bildversetzungsausmaßerfassung (Schritt S103) wie vorstehend beschrieben voraus.
Wenn die CPU 110 in Schritt S804 dagegen bestimmt, dass die Anzahl der Daten geringer als die erste vorbestimmte Anzahl ist, geht der Prozess zu Schritt S807, in dem die CPU 110 einen Linsenantriebsbetrag nicht durch eine statistische Operation sondern auf der Grundlage des berechneten Defokussierausmaßes berechnet.
Fehler des Defokussierausmaßes, wenn Umwandlungsfaktor einen Fehlereinfluss auf eine Im-Brennpunktgenauigkeit hat, wenn Differenz zwischen tatsächlichem Defokussierausmaß und berechnetem Defokussierausmaß groß ist
Nachstehend werden Probleme beschrieben, wenn der Fehler eines berechneten Defokussierausmaßes bezüglich eines tatsächlichen Defokussierausmaßes groß ist.
Zuerst wird das Defokussierausmaß durch den Ausdruck (2) erhalten. (Defokussierausmaß) = K × (Bildversetzungsausmaß) Ausdruck (2) wobei K ein Umwandlungsfaktor ist.
Wie es aus der Definition des Ausdrucks (2) ersichtlich ist, hat, wenn der Defokussierumwandlungsfaktor einen Fehler verglichen mit einem korrekten Umwandlungsfaktor hat, das berechnete Defokussierausmaß auch einen Fehler. Das heißt, es kann kein korrektes Defokussierausmaß bis zum Erreichen eines Zustands im Brennpunkt berechnet werden.
Die 15A und 15B veranschaulichen, welcher Einfluss auf das Ergebnis einer Prädiktion über ein bewegtes Objekt ausgeübt wird, wenn kein korrektes Defokussierausmaß bis zum Erreichen eines Zustands im Brennpunkt berechnet werden kann. 15A veranschaulicht einen Einfluss auf eine Prädiktion, wenn eine Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r kleiner als 1 ist (wenn der eingestellte Umwandlungsfaktor kleiner als ein geeigneter Umwandlungsfaktor ist). 15B veranschaulicht einen Einfluss auf eine Prädiktion, wenn die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r größer als 1 ist (wenn der eingestellte Umwandlungsfaktor größer als der geeignete Umwandlungsfaktor ist). Die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r ist durch den Ausdruck (3) definiert. K_r = (Eingestellter Umwandlungsfaktor)/(Idealer Umwandlungsfaktor) Ausdruck (3) Das heißt, wenn die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r gleich 1 ist, stimmen der ideale Umwandlungsfaktor (geeignete Umwandlungsfaktor) und der eingestellte Umwandlungsfaktor überein.
In 15A gibt die vertikale Achse die Bildebene-Position an, und die horizontale Achse gibt die Zeit an, wann das Bildversetzungsausmaß erfasst wird. Es wird angenommen, dass die Objektbildebene-Position linear verschoben wird, und dass eine bei der ersten Bildversetzungsausmaßerfassung a_t₁ berechnete Objektbildebene-Position a_y₁ ohne Fehler bezüglich der tatsächlichen Objektbildebene-Position berechnet wird. Bei der zweiten Bildversetzungsausmaßerfassung a_t₂ ist der Unterschied zwischen der Linsenbildebene-Position a_w₂ bei der Bildversetzungsausmaßerfassung und der Objektbildebene-Position das tatsächliche Defokussierausmaß a_d₂. Bei einer Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung kleiner als 1 ist das berechnete Defokussierausmaß allerdings kleiner als das tatsächliche Defokussierausmaß, was einen Fehler in der berechneten Objektbildebene-Position a_y₂ bezüglich der tatsächlichen Objektbildebene-Position verursacht. Dies verursacht, dass sich die Brennpunktposition hinter der Position im Brennpunkt befindet. Bei der dritten Bildversetzungsausmaßerfassung a_t₃ ist die Linsenbildebene-Position a_w₃, da die Fokussiereinheit 114 die Linsenbildebene-Position bei der Bildversetzungsausmaßerfassung vorab unter Verwendung der Prädiktionseinheit 119 verschoben hat. Der Unterschied zwischen der Linsenbildebene-Position a_w₃ bei der Bildversetzungsausmaßerfassung und der Objektbildebene-Position ist das tatsächliche Defokussierausmaß a_d₃. Da die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung auch kleiner als 1 ist, ist das berechnete Defokussierausmaß kleiner als das tatsächliche Defokussierausmaß, das einen Fehler in der berechneten Objektbildebene-Position a_y₃ bezüglich der tatsächlichen Objektbildebene-Position verursacht, was bewirkt, dass sich die Brennpunktposition hinter der Position im Brennpunkt befindet. Eine Wiederholung des vorstehenden Vorgangs verursacht Fehler in den berechneten Objektbildebene-Positionen derart, dass sie sich zwischen Positionen über die tatsächliche Objektbildebene-Positionen hinaus und Positionen entfernt von der tatsächlichen Objektbildebene-Position bewegen, was durch a_y_n in 15A angegeben ist, wobei n eine natürliche Zahl ist.
15B veranschaulicht einen Fall, in dem die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r größer als 1 ist. Wie in 15A gibt die vertikale Achse die Bildebene-Position an, und die horizontale Achse gibt die Zeit der Erfassung des Bildversetzungsausmaßes an. Die Objektbildebene-Position wird linear verschoben, und die bei der ersten Bildversetzungsausmaßerfassung b_t₁ berechnete Objektbildebene-Position b_y₁ wird ohne Fehler hinsichtlich der geeigneten Objektbildebene-Position berechnet. Bei der zweiten Bildversetzungsausmaßerfassung b_t₂ ist der Unterschied zwischen der Linsenbildebene-Position b_w₂ bei der Bildversetzungsausmaßerfassung und der Objektbildebene-Position das tatsächliche Defokussierausmaß b_d₂. Wenn die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung zu diesem Zeitpunkt größer als 1 ist, ist das berechnete Defokussierausmaß größer als das tatsächliche Defokussierausmaß, und die berechnete Objektbildebene-Position b_y₂ hat einen Fehler bezüglich der tatsächlichen Objektbildebene-Position, was bewirkt, dass sich die Brennpunktposition entfernt von der Position im Brennpunkt befindet. Bei der dritten Bildversetzungsausmaßerfassung b_t₃ ist die Linsenbildebene-Position b_w₃, da die Fokussiereinheit 114 die Linsenbildebene-Position bei der Bildversetzungsausmaßerfassung vorab unter Verwendung der Prädiktionseinheit 119 verschoben hat. Zu diesem Zeitpunkt ist der Unterschied zwischen der Linsenbildebene-Position b_w₃ bei der Bildversetzungsausmaßerfassung und der Objektbildebene-Position das tatsächliche Defokussierausmaß b_d₃. Da die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung größer als 1 ist, ist das berechnete Defokussierausmaß größer als das tatsächliche Defokussierausmaß, was einen Fehler in der berechneten Objektbildebene-Position b_y₃ bezüglich der tatsächlichen Objektbildebene-Position verursacht, was bewirkt, dass sich die Brennpunktposition vor der Position im Brennpunkt befindet.
Die Wiederholung des vorstehenden Vorgangs verursacht Fehler in den berechneten Objektbildebene-Positionen derart, dass sie sich zwischen Positionen über die tatsächlichen Objektbildebene-Positionen hinaus und Positionen entfernt von der tatsächlichen Objektbildebene-Position bewegen, wie es durch b_y_n in 15B angegeben ist.
Wenn ein Fehler zwischen dem eingestellten Umwandlungsfaktor und dem idealen Umwandlungsfaktor zur Verursachung einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Defokussierausmaß und dem berechneten Defokussierausmaß auftritt, verringert sich die Prädiktionsgenauigkeit des Prädiktionsprozesses über die tatsächliche Bewegung des Objekts, wie vorstehend beschrieben.
Um dies zu bewältigen verringert das Ausführungsbeispiel dieser Offenbarung den Fehler im berechneten Defokussierausmaß bezüglich des tatsächlichen Defokussierausmaßes durch Korrigieren des Umwandlungsfaktors. Dies verbessert die Genauigkeit des Prädiktionsprozesses hinsichtlich des bewegten Objekts.
Korrekturprozess
Nachstehend wird die Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben.
Zuerst wird ein Beispiel der Arbeitsweise zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 11 beschrieben.
In Schritt S301 berechnet die CPU 110 einen Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor. Die Einzelheiten des Korrekturwertberechnungsprozesses werden unter Bezugnahme auf das Unterablaufdiagramm in 12 näher beschrieben.
In Schritt S302 bestimmt die CPU 110, ob in Schritt S301 ein Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor berechnet wurde. Wurde in Schritt S301 der Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor berechnet, geht der Prozess zu Schritt S303. Wurde der Korrekturwert nicht berechnet, kehrt der Prozess zu dem Ablaufdiagramm in 8 ohne Korrektur des Umwandlungsfaktors zurück.
In Schritt S303 bestimmt die CPU 110, ob der Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor zu aktualisieren ist. Die Einzelheiten werden später unter Bezugnahme auf das Unterablaufdiagramm in 13 beschrieben.
In Schritt S304 bestimmt die CPU 110 auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung in Schritt S303, ob der Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor zu aktualisieren ist. Bestimmt die CPU 110, dass der Korrekturwert zu aktualisieren ist, geht der Prozess zu Schritt S305. Wenn die CPU 110 bestimmt, dass der Korrekturwert nicht zu aktualisieren ist, geht der Prozess zu Schritt S306 und kehrt zu dem Ablaufdiagramm in 8 ohne Korrektur des Umwandlungsfaktors zurück.
In Schritt S305 aktualisiert die CPU 110 den Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor auf den in Schritt S301 berechneten jüngsten Korrekturwert. Insbesondere aktualisiert die CPU 110 den in den externen Daten (in der Speicherschaltung 101) gespeicherten Umwandlungsfaktorkorrekturwert auf den berechneten Korrekturwert. Der aktualisierte Umwandlungsfaktorkorrekturwert wird bei dem Defokussierausmaßberechnungsprozess in Schritt S203 im Fokuserfassungsprozess in Schritt S101 angewendet.
Korrekturwertberechnungsprozess (Schritte S401 bis S406)
Als Nächstes wird ein Beispiel der Arbeitsweise des Prozesses zur Berechnung des Umwandlungsfaktorkorrekturwerts in Schritt S301 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 12 beschrieben.
In Schritt S401 bestimmt die CPU 110, ob mindestens eine zweite vorbestimmte Anzahl von Daten in der Speicherschaltung 101 gespeichert ist, die zur Berechnung des Umwandlungsfaktorkorrekturwerts erforderlich sind (d.h., die Anzahl der Fokuserfassungen ist größer oder gleich einer vorbestimmten Zahl). Ist mindestens die zweite vorbestimmte Anzahl von Daten gespeichert, geht der Prozess zu Schritt S402. Sind die gespeicherten Daten geringer als die zweite vorbestimmte Anzahl, wird der Korrekturwert nicht berechnet, und der Prozess endet.
Neuberechnung der Objektbildebene-Position entsprechend dem angenommenen Korrekturwert (Schritt S402)
In Schritt S402 berechnet die CPU 110 eine Objektbildebene-Position auf der Grundlage von Daten, die durch eine Vielzahl vergangener Fokuserfassungsvorgänge (Defokussierausmaße und Linsenpositionsinformationen über die Aufnahmelinse 120, wenn das Defokussierausmaß berechnet wird) beschafft werden, wobei ein einer Vielzahl angenommener Umwandlungsfaktorkorrekturwerte verwendet wird. Der Prozess in Schritt S402 wird im Folgenden besonders beschrieben.
Wenn die vorstehend beschriebene Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r und der Korrekturwert einander gleich sind, kann ein idealer Umwandlungsfaktor erhalten werden. Während die Definition der Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung K_r durch Ausdruck (3) ausgedrückt ist, ist der ideale Umwandlungsfaktor ein unbekannter Wert, und der Korrekturwert kann nicht direkt erhalten werden. Zur Lösung dieses Problems wird eine Vielzahl von Korrekturwerten zum Korrigieren des gegenwärtigen Umwandlungsfaktors angenommen. Die angenommenen Korrekturwerte sind r_n, wobei n eine natürliche Zahl ist. Die Vielzahl der Korrekturwerte r_n ist in einem vorbestimmten Bereich eingestellt. Der vorbestimmte Bereich kann frei eingestellt sein, und eine beliebige Anzahl angenommener Korrekturwerte kann an beliebigen Intervallen im vorbestimmten Bereich eingestellt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind beispielsweise 11 Korrekturwerte r_n an Intervallen von 0,1 im Bereich von 0,5 bis 1,5 angenommen (d.h., n entspricht einem Wert aus 1 bis 11). In Schritt S402 berechnet die CPU 110 (eine Positionsberechnungseinheit) eine Objektbildebene-Position unter Verwendung des angenommenen Korrekturwerts, wie es durch den Ausdruck (4) ausgedrückt ist. y(t, r_n) = d(t)/r_n + p(t) Ausdruck (4) wobei t die in den Daten gespeicherte Defokussierausmaßberechnungszeit ist, y eine berechnete Objektbildebene-Position ist, d(t) ein bei der Berechnungszeit t berechnetes Defokussierausmaß ist, und p(t) die Bildebene-Position der Aufnahmelinse 120 bei der Berechnungszeit t ist.
Im Ausdruck (4) wird das berechnete Defokussierausmaß d(t) durch den Korrekturwert r_n für den Umwandlungsfaktor geteilt (oder kann mit dem Kehrwert des Korrekturwerts r_n multipliziert werden). Dies dient dem Zweck der Umwandlung des berechneten Defokussierausmaßes d(t) in ein Defokussierausmaß, das unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors umgewandelt wird, der unter Verwendung des Korrekturwerts r_n korrigiert ist. Das Defokussierausmaß wird aus dem Ausdruck (2) hergeleitet.
In Schritt S402 berechnet die CPU 110 (eine Positionsberechnungseinheit) erneut eine Objektbildebene-Position zu dieser Zeit unter Verwendung des Ausdrucks (4) auf der Grundlage des angenommenen Korrekturwerts und der gespeicherten vergangenen Daten (d.h., des vergangenen Fokuserfassungsergebnisses).
Berechnung eines Näherungsausdrucks und Berechnung einer Abweichung zwischen Näherungsausdruck und Objektbildebene-Position (Schritte S403 bis S405)
In Schritt S403 berechnet die CPU 110 (die Ausdrucksberechnungseinheit 116) einen Näherungsausdruck des Orts der Objektbildebene unter Verwendung der Vielzahl der neu berechneten Objektbildebene-Positionen. Für den Näherungsausdruck berechnet die CPU 110 (die Prädiktionseinheit 119) statistisch die Faktoren der Prädiktionsfunktion, die dieselbe wie die Prädiktionsfunktion im Ausdruck (1) ist, die bei dem vorstehend beschriebenen Prädiktionsprozess verwendet wird, unter Verwendung der neu berechneten Objektbildebene-Positionen und der Defokussierausmaßberechnungszeit.
In Schritt S404 berechnet die CPU 110 (die Abweichungsberechnungseinheit 1110) die Abweichungen zwischen dem berechneten Näherungsausdruck und den individuellen neu berechneten Bildebene-Positionen. Das heißt, die CPU 110 berechnet quantitativ den Grad des Passens des in Schritt S403 berechneten Näherungsausdrucks zu Kombinationen der Vielzahl neu berechneter Objektbildebene-Positionen und der Defokussierausmaßberechnungszeiten. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Streuung der Unterschiede zwischen dem Näherungsausdruck und der Vielzahl neu berechneter Objektbildebene-Positionen als Verfahren zur Berechnung der Abweichung erhalten.
In Schritt S405 bestimmt die CPU 110, ob der Prozess von Schritt S402 zu Schritt S404 bei allen angenommenen Korrekturwerten r_n in dem vorbestimmten Bereich wiederholt wurde. Wenn beispielsweise die Berechnung der Abweichung in Schritt S404 für alle angenommenen Korrekturwerte r_n abgeschlossen ist, geht der Prozess zu Schritt S406. Wenn nicht, kehrt der Prozess zu Schritt S402 zurück, und Schritt S402 bis S405 werden wiederholt, bis der Prozess in Schritt S404 für alle angenommenen Korrekturwerte r_n abgeschlossen ist. Wenn beispielsweise 11 Korrekturwerte angenommen werden, wird der Prozess von Schritt S402 bis S405 11 Mal wiederholt.
In Schritt S406 wählt die CPU 110 (eine Auswahleinheit) einen geeigneten Korrekturwert aus den angenommenen Korrekturwerten r_n. Ein Konzept bei der Auswahl eines geeigneten Korrekturwerts wird unter Bezugnahme auf die 14A bis 14C beschrieben.
14A veranschaulicht Objektbildebene-Positionen, die berechnet werden, wenn die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung wie in 15B größer als 1 ist. 14B veranschaulicht neu berechnete Objektbildebene-Positionen der Objektbildebene-Positionen in 14A, die berechnet werden, wenn angenommen wird, dass der Korrekturwert größer als 1 ist. 14C veranschaulicht Objektbildebene-Positionen der Objektbildebene-Positionen in 14A, die unter der Annahme neu berechnet sind, dass der Korrekturwert kleiner als 1 ist. In 14B ist der Unterschied zwischen den neu berechneten Objektbildebene-Positionen und den tatsächlichen Objektbildebene-Positionen gering, da die bei der Berechnung tatsächlich verwendete Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung und der angenommene Korrekturwert nahe beieinander liegen. Dagegen ist in 14C der Unterschied zwischen den neu berechneten Objektbildebene-Positionen und den tatsächlichen Objektbildebene-Positionen größer als der Unterschied der berechneten Objektbildebene-Positionen, da die Umwandlungsfaktorfehlerverstärkung, die tatsächlich bei der Berechnung verwendet wird, und der angenommene Korrekturwert unterschiedlich sind.
Das heißt, die Verwendung der Streuung zur Berechnung einer Abweichung ermöglicht eine geeignetere Korrektur des Umwandlungsfaktors durch Auswählen eines Korrekturwerts r_n, der angenommen wird, wenn die Streuung am kleinsten ist.
Korrekturwertaktualisierbestimmungsprozess
Als Nächstes wird ein Beispiel der Arbeitsweise des Umwandlungsfaktorkorrekturwertaktualisierbestimmungsprozesses in Schritt S303 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 13 beschrieben.
In Schritt S501 berechnet die CPU 110 (eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit) eine Bildebene-Geschwindigkeit. Die Bildebene-Geschwindigkeit ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Bildebene-Position. Die CPU 110 berechnet die Bildebene-Geschwindigkeit aus der durch die Umwandlungseinheit 112 erhaltenen Bildebene-Position, der Defokussierausmaßberechnungszeit und der gespeicherten Vielzahl vergangener Bildebene-Positionen.
In Schritt S502 bestimmt die CPU 110 (eine Geschwindigkeitsbestimmungseinheit), ob die in Schritt S501 berechnete Bildebene-Geschwindigkeit kleiner als ein dritter vorbestimmter Wert ist. Ist die Bildebene-Geschwindigkeit kleiner als der dritte vorbestimmte Wert, hat sich das Objekt eventuell nicht bewegt, und dann geht der Prozess zu Schritt S503, und der Korrekturwert wird nicht aktualisiert. Der Grund dafür besteht darin, dass die geringe Bildebene-Geschwindigkeit wenig fehlerhaften Einfluss auf die berechnete Objektbildebene-Position hat, da eine Änderung in der Bewegung des Objekts bei der geringen Bildebene-Geschwindigkeit kleiner als bei einer hohen Bildebene-Geschwindigkeit ist. Ferner ist das Objekt bei einer geringen Bildebene-Geschwindigkeit verglichen mit einer hohen Bildebene-Geschwindigkeit wahrscheinlich entfernt, und ein Fehler im Defokussierausmaß, wenn es einen gibt, ist nicht erkennbar. Ist die Bildebene-Geschwindigkeit größer als der dritte vorbestimmte Wert, geht der Prozess zu Schritt S504.
In Schritt S504 bestimmt die CPU 110 (eine Defokussierausmaßbestimmungseinheit), ob die Vielzahl vergangener Defokussierausmaße kleiner als ein Schwellenwert ist. Sind die berechneten Defokussierausmaße kleiner, ist der Einfluss eines Fehlers im Umwandlungsfaktor, wenn es einen gibt, auf die berechneten Objektbildebene-Positionen gering. Wenn die Vielzahl vergangener Defokussierausmaße kleiner als ein vierter vorbestimmter Wert ist, geht der Prozess daher zu Schritt S503, und der Korrekturwert wird nicht aktualisiert. Wenn die Vielzahl vergangener Defokussierausmaße dagegen größer als der vierte vorbestimmte Wert ist, geht der Prozess zu Schritt S505.
In Schritt S505 bestimmt die CPU 110 (eine Abweichungsbestimmungseinheit), ob der Unterschied zwischen den in Schritt S404 im Umwandlungsfaktorkorrekturwertberechnungsprozess berechneten Abweichungen kleiner als ein fünfter vorbestimmter Wert ist. Insbesondere vergleicht die CPU 110 eine Abweichung, die unter Verwendung des in Schritt S406 ausgewählten Korrekturwerts berechnet wird, mit Abweichungen, die unter Verwendung der anderen Korrekturwerte berechnet werden. Gibt es Korrekturwerte von mindestens einer sechsten vorbestimmten Anzahl, bei denen ein Unterschied der Abweichung kleiner als der fünfte vorbestimmte Wert ist, geht der Prozess zu Schritt S503, und der Korrekturwert wird nicht aktualisiert. Besteht ein kleiner Unterschied zwischen der Abweichung, die unter Verwendung des in Schritt S406 ausgewählten Korrekturwerts berechnet wird, und den Abweichungen unter Verwendung der anderen Korrekturwerte, wird der Korrekturwert nicht aktualisiert, da eine Zuverlässigkeit des aus den verschiedenen Abweichungswerten ausgewählten Umwandlungsfaktorkorrekturwerts gering ist. Wenn der Unterschied zwischen den Abweichungen dagegen größer oder gleich dem fünften vorbestimmten Wert ist, geht der Prozess zu Schritt S506, und der berechnete Korrekturwert wird aktualisiert.
Es kann nur einer der Schritte S502 und S505 durchgeführt werden. Ist die Bildebene-Geschwindigkeit geringer als der dritte vorbestimmte Wert, kann das Defokussierausmaß auch klein sein, und es wird nur Schritt S502 durchgeführt. Dies verringert weiter die durch die CPU 110 durchgeführten Prozesse.
In Schritt S505 kann die CPU 110 bestimmen, ob der Unterschied zwischen der Abweichung, die unter Verwendung des in Schritt S406 ausgewählten Korrekturwerts berechnet wird, und der Größenabweichung größer oder gleich einem siebten vorbestimmten Wert ist. Ist der Unterschied kleiner als der siebte vorbestimmte Wert, wird der Korrekturwert nicht aktualisiert.
Vorteile des Ausführungsbeispiels
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Umwandlungsfaktor unter Berücksichtigung nicht nur des Defokussierausmaßes sondern auch der Linsenposition korrigiert. Dies ermöglicht eine Korrektur des Umwandlungsfaktors selbst dann, wenn eine Vignettierung aufgrund des optischen Systems für ein bewegtes Objekt auftritt. Beispielsweise kann eine Vignettierung des Objekts aufgrund eines Unterschieds einer Linsenposition korrigiert werden. Dies ermöglicht eine genauere Vorhersage der Bewegung des bewegten Objekts.
Da der Umwandlungsfaktor unter Berücksichtigung der Linsenposition korrigiert wird, kann ein Fehler im Umwandlungsfaktor aufgrund der Linsenposition (und der Objektentfernung) korrigiert werden.
Bei der Korrektur des Umwandlungsfaktors gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein neuer Korrekturwert durch Neuberechnung einer Objektbildebene-Position und eines Näherungsausdrucks im Korrekturwertberechnungsprozess (Schritt S301) jedes Mal dann berechnet, wenn das Ergebnis des Fokuserfassungsprozesses (Schritt S103) aktualisiert wird. Selbst wenn der vergangene Korrekturwert nicht geeignet ist, kann somit ein geeigneterer Korrekturwert berechnet werden, ohne dass er durch den vergangenen Korrekturwert beeinflusst wird.
Weitere Ausführungsbeispiele
Im ersten Ausführungsbeispiel wird ein Korrekturwert für den Umwandlungsfaktor unter Berücksichtigung der Linsenposition (und der Objektbildebene-Position) berechnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind andere Defokussierumwandlungsfaktoren zur Umwandlung des Defokussierausmaßes gemäß Bedingungen (einem Öffnungswert usw.), die die Linsenposition enthalten, vorab bestimmt.
In diesem Fall können die Prozesse zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Verwendung der CPU 110 signifikant reduziert werden, während die in der Speicherschaltung 101 der Kamera oder dem Speicher der Aufnahmelinse 120 gespeicherte Informationsmenge ansteigt.
Mit der Beschreibung der Ausführungsbeispiele vorliegender Offenbarung ist ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und verschiedene Modifikationen und Abänderungen innerhalb des Schutzbereichs vorliegender Offenbarung gemacht werden können.
Gemäß den Ausführungsbeispielen vorliegender Offenbarung kann die Bewegung eines bewegten Objekts genau vorhergesagt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch durch einen Computer eines Systems oder einer Vorrichtung, der computerausführbare Anweisungen (beispielsweise ein Programm oder mehrere Programme) ausliest und ausführt, die auf einem Speichermedium (das vollständiger auch als "nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium" bezeichnet werden kann) aufgezeichnet sind, um die Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auszuführen, und/oder der eine oder mehrere Schaltungen (beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)) zur Durchführung der Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele enthält, und durch ein Programm realisiert werden, das durch den Computer des Systems oder der Vorrichtung beispielsweise durch Auslesen und Ausführen der computerausführbaren Anweisungen aus dem Speichermedium zur Durchführung der Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder Steuern der einen oder der mehreren Schaltungen zur Durchführung der Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele durchgeführt wird. Der Computer kann einen oder mehrere Prozessoren (beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Mikroverarbeitungseinheit (MPU)) umfassen, und kann ein Netzwerk separater Computer oder separater Prozessoren zum Auslesen und Ausführen der computerausführbaren Anweisungen enthalten. Die computerausführbaren Anweisungen können dem Computer beispielsweise von einem Netzwerk oder dem Speichermedium bereitgestellt werden. Das Speichermedium kann beispielsweise eine Festplatte und/oder einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und/oder einen Nurlesespeicher (ROM) und/oder einen Speicher verteilter Rechensysteme und/oder eine optische Scheibe (wie eine Kompaktdisk (CD), Digital Versatile Disk (DVD) oder Blue-Ray Disk (BD^TM) und/oder eine Flash-Speichereinrichtung und/oder eine Speicherkarte oder dergleichen enthalten.
Gemäß einer Ausgestaltung vorliegender Offenbarung erfasst eine CPU ein Bildversetzungsausmaß unter Verwendung eines von einem Bildsensor beschafften Signals und wandelt das Bildversetzungsausmaß in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors um. Die CPU sagt eine zukünftige Bildebene-Position eines bewegten Objekts beruhend auf dem Defokussierausmaß, einer Zeit bezüglich einer Fokuserfassung und einer Position einer Linse voraus. Die CPU korrigiert den Umwandlungsfaktor unter Verwendung der Bildebene-Position des bewegten Objekts und/oder der Zeit bezüglich der Fokuserfassung und/oder der Linsenposition. Die CPU sagt die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung des korrigierten Umwandlungsfaktors voraus.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Schutzbereich der folgenden Patentansprüche soll die breiteste Interpretation zum Umfassen all solcher Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen zukommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-21794 [0002, 0108, 0108, 0110]
JP 2010-025997 [0003, 0004, 0084]

Claims

Fokuserfassungsvorrichtung zur Vorhersage einer zukünftigen Bildebene-Position eines bewegten Objekts, mit einer Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit (111) zur Erfassung eines Bildversetzungsausmaßes zwischen einem Paar von von einem Bildsensor (13) beschafften Bildsignalen, einer Umwandlungseinheit (112) zur Umwandlung des Bildversetzungsausmaßes in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors, einer Positionsbeschaffungseinheit (110) zur Beschaffung von Informationen über eine Position einer Linse, einer Prädiktionseinheit (119) zum Vorhersagen der zukünftigen Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung einer Vielzahl von Daten über Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts, wobei die Daten das Defokussierausmaß, die Linsenposition und eine Zeit bezüglich einer Fokuserfassung enthalten, und einer Korrektureinheit (110) zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Verwendung der Vielzahl der Daten, wobei die Prädiktionseinheit (119) zum Vorhersagen der Bildebene-Position des bewegten Objekts beruhend auf dem Defokussierausmaß eingerichtet ist, das durch die Umwandlungseinheit (112) unter Verwendung des durch die Korrektureinheit (110) korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt wird.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Positionsberechnungseinheit (110) zur Berechnung einer Vielzahl von Bildebene-Positionen des bewegten Objekts unter Verwendung der Vielzahl der Daten, einer Ausdrucksberechnungseinheit (116) zur Berechnung eines Näherungsausdrucks unter Verwendung der Vielzahl der Bildebene-Positionen des bewegten Objekts und einer Abweichungsberechnungseinheit (1110) zur Berechnung von Abweichungen der Bildebenepositionen des bewegten Objekts, die bei der Berechnung des Näherungsausdrucks verwendet werden, von dem Näherungsausdruck, wobei die Positionsberechnungseinheit zur Berechnung der Vielzahl der Bildebene-Positionen des bewegten Objekts in Übereinstimmung mit einer Vielzahl von Korrekturwerten eingerichtet ist, wobei die Ausdrucksberechnungseinheit zur Berechnung einer Vielzahl von Näherungsausdrücken in Übereinstimmung mit der Vielzahl von Korrekturwerten eingerichtet ist, wobei die Korrektureinheit zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Verwendung eines Korrekturwerts eingerichtet ist, der verwendet wird zur Berechnung eines Näherungsausdrucks, bei dem eine durch die Abweichungsberechnungseinheit berechnete Abweichung klein ist, und Berechnung der Vielzahl der Bildebene-Positionen des bewegten Objekts, und wobei die Prädiktionseinheit zur Vorhersage der Bildebene-Position des bewegten Objekts beruhend auf dem Defokussierausmaß eingerichtet ist, das durch die Umwandlungseinheit unter Verwendung des durch die Korrektureinheit korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt wird.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrektureinheit zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Verwendung eines Korrekturwerts eingerichtet ist, der verwendet wird zur Berechnung eines Näherungsausdrucks, in dem eine durch die Abweichungsberechnungseinheit berechnete Abweichung am kleinsten ist, und Berechnung der Vielzahl der Bildebene-Positionen des bewegten Objekts.
Fokuserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Abweichungsberechnungseinheit zur Berechnung eines Grads einer Streuung der Bildebene-Positionen des bewegten Objekts bezüglich des Näherungsausdrucks als die Abweichung eingerichtet ist.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei, wenn unter einer Vielzahl von Korrekturwerten es mindestens eine sechste vorbestimmte Anzahl von Korrekturwerten gibt, mit denen ein Unterschied in der Abweichung, der durch die Abweichungsberechnungseinheit berechnet wird, zwischen einem Korrekturwert, mit dem die Abweichung am kleinsten ist, und anderen Korrekturwerten, mit denen die Abweichung größer oder gleich einem fünften vorbestimmten Wert ist, gering ist, die Korrektureinheit zum Nichtkorrigieren des Umwandlungsfaktors eingerichtet ist.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Umwandlungseinheit zur Umwandlung des durch die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit erfassten Bildversetzungsausmaßes in das Defokussierausmaß eingerichtet ist, wobei die Korrektureinheit zur Korrektur des Umwandlungsfaktors unter Verwendung der Vielzahl der Daten eingerichtet ist, und wobei die Umwandlungseinheit zur Berechnung eines Defokussierausmaßes unter Verwendung eines neuen Umwandlungsfaktors eingerichtet ist, der durch die Korrektureinheit für ein Bildversetzungsausmaß korrigiert ist, das durch die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit neu erfasst wird.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zeit bezüglich der Fokuserfassung eine Zeit, wenn die Bildversetzungsausmaßerfassungseinheit ein Bildversetzungsausmaß erfasst, eine Zeit, wenn die Umwandlungseinheit das Defokussierausmaß umwandelt, oder eine Zeit umfasst, wenn die Positionsberechnungseinheit die Bildebene-Position des Objekts berechnet.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn das durch die Umwandlungseinheit umgewandelte Defokussierausmaß kleiner als ein vierter vorbestimmter Wert ist, die Korrektureinheit zum Nichtkorrigieren des Umwandlungsfaktors eingerichtet ist.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Geschwindigkeitsberechnungseinheit (110) zur Berechnung einer Bildebene-Geschwindigkeit, wobei, wenn die Bildebene-Geschwindigkeit kleiner als ein dritter vorbestimmter Wert ist, die Korrektureinheit zum Nichtkorrigieren des Umwandlungsfaktors eingerichtet ist.
Fokuserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei, wenn die Daten eine geringere Anzahl als eine zweite vorbestimmte Anzahl haben, die Korrektureinheit zum Nichtkorrigieren des Umwandlungsfaktors eingerichtet ist.
Prädiktionsverfahren für eine Fokuserfassungsvorrichtung zum Vorhersagen einer zukünftigen Bildebene-Position eines bewegten Objekts, mit Erfassen eines Bildversetzungsausmaßes zwischen einem Paar von von einem Bildsensor beschafften Bildsignalen, Umwandeln des Bildversetzungsausmaßes in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors, Beschaffen von Informationen über eine Position einer Linse, Speichern einer Vielzahl von Daten über Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts, wobei die Daten das Defokussierausmaß, die Linsenposition und eine Zeit bezüglich einer Fokuserfassung enthalten, Vorhersagen der zukünftigen Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung der Vielzahl der im Speicherschritt gespeicherten Daten, und Korrigieren des Umwandlungsfaktors unter Verwendung der Vielzahl der Daten, wobei in dem Korrekturschritt der Umwandlungsfaktor unter Verwendung der im Speicherschritt gespeicherten Linsenposition korrigiert wird, wobei die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts im Vorhersageschritt beruhend auf dem Defokussierausmaß vorhergesagt wird, das im Umwandlungsschritt unter Verwendung des im Korrekturschritt korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt wird.
Computerausführbares Programm zum Veranlassen eines Computers zur Ausführung der Schritte eines Prädiktionsverfahrens für eine Fokuserfassungsvorrichtung zum Vorhersagen einer zukünftigen Bildebene-Position eines bewegten Objekts, wobei das Verfahren die Schritte umfasst Erfassen eines Bildversetzungsausmaßes zwischen einem Paar von von einem Bildsensor beschafften Bildsignalen, Umwandeln des Bildversetzungsausmaßes in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors, Beschaffen von Informationen über eine Position einer Linse, Speichern einer Vielzahl von Daten über Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts, wobei die Daten das Defokussierausmaß, die Linsenposition und eine Zeit bezüglich einer Fokuserfassung enthalten, Vorhersagen der zukünftigen Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung der Vielzahl der im Speicherschritt gespeicherten Daten, und Korrigieren des Umwandlungsfaktors unter Verwendung der Vielzahl der Daten, wobei im Korrekturschritt der Umwandlungsfaktor unter Verwendung der im Speicherschritt gespeicherten Linsenposition korrigiert wird, und wobei die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts im Vorhersageschritt beruhend auf dem Defokussierausmaß vorhergesagt wird, das im Umwandlungsschritt unter Verwendung des im Korrekturschritt korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt wird.
Computerlesbares Speichermedium, das ein Programm zur Veranlassung eines Computers zur Ausführung der Schritte eines Prädiktionsverfahrens für eine Fokuserfassungsvorrichtung zum Vorhersagen einer zukünftigen Bildebeneposition eines bewegten Objekts speichert, wobei das Verfahren die Schritte umfasst Erfassen eines Bildversetzungsausmaßes zwischen einem Paar von von einem Bildsensor beschafften Bildsignalen, Umwandeln des Bildversetzungsausmaßes in ein Defokussierausmaß unter Verwendung eines Umwandlungsfaktors, Beschaffen von Informationen über eine Position einer Linse, Speichern einer Vielzahl von Daten über Bildebene-Positionsinformationen bezüglich des bewegten Objekts, wobei die Daten das Defokussierausmaß, die Linsenposition und eine Zeit bezüglich einer Fokuserfassung enthalten, Vorhersagen der zukünftigen Bildebene-Position des bewegten Objekts unter Verwendung der Vielzahl der im Speicherschritt gespeicherten Daten, und Korrigieren des Umwandlungsfaktors, wobei im Korrekturschritt der Umwandlungsfaktor unter Verwendung der im Speicherschritt gespeicherten Daten über die Linsenposition korrigiert wird, und wobei die zukünftige Bildebene-Position des bewegten Objekts im Vorhersageschritt beruhend auf dem Defokussierausmaß vorhergesagt wird, das im Umwandlungsschritt unter Verwendung des im Korrekturschritt korrigierten Umwandlungsfaktors umgewandelt wird.