JP2007233035A - 焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像光学系202により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法によって撮像光学系202の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段212と、第1の像ズレ検出方法と異なる瞳分割方式の第2の像ズレ検出方法によって撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段207とを設け、撮像兼焦点検出手段212と焦点検出手段207による検出結果に基づいて撮像光学系202の焦点調節を行う。
【選択図】図1
Description
(2) 請求項2の焦点調節装置は、撮像光学系の光路を撮像兼焦点検出手段の方向と焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えたものである。
(3) 請求項3の焦点調節装置は、撮像兼焦点検出手段が、撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を有する。
(4) 請求項4の焦点調節装置は、焦点検出用画素が1個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有する。
(5) 請求項5の焦点調節装置は、焦点検出手段が、撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有する。
(6) 請求項6の焦点調節装置は、焦点調節手段によって、撮影動作が開始されるまでは焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うようにしたものである。
(7) 請求項7の焦点調節装置は、焦点調節手段によって、撮像光学系の焦点調節状態が所定値より大きいときは焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮像光学系の焦点調節状態が所定値以下になったら撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うようにしたものである。
(8) 請求項8の焦点調節装置は、第2の像ズレ検出方法による焦点調節状態の検出範囲を、第1の像ズレ検出方法による焦点調節状態の検出範囲よりも広くしたものである。(9) 請求項9の焦点調節装置は、第2の像ズレ検出方法による像ズレ検出不能判定のしきい値を、第1の像ズレ検出方法による像ズレ検出不能判定のしきい値よりも大きくしたものである。
(10) 請求項10の焦点調節装置は、第2の像ズレ検出方法による焦点調節状態の合焦認定範囲を、第1の像ズレ検出方法による焦点調節状態の合焦認定範囲よりも広くしたものである。
(11) 請求項11の発明は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式により撮像光学系のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、瞳分割方式により撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出デフォーカス量に基づいて撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた焦点調節装置であって、焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正する補正手段を備える。
(12) 請求項12の焦点調節装置は、撮像光学系の光路を撮像兼焦点検出手段の方向と焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えたものである。
(13) 請求項13の焦点調節装置は、撮像兼焦点検出手段が、撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を有する。
(14) 請求項14の焦点調節装置は、焦点検出用画素が1個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有する。
(15) 請求項15の焦点調節装置は、焦点検出手段が、撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有する。
(16) 請求項16の焦点調節装置は、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段にはそれぞれ別個に測距瞳が設定されており、焦点検出手段の測距瞳の開口F値を撮像兼焦点検出手段の測距瞳の開口F値より大きくしたものである。
(17) 請求項17の焦点調節装置は、焦点調節手段によって、撮影動作が開始されるまでは焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うようにしたものである。
(18) 請求項18の焦点調節装置は、焦点調節手段によって、撮像光学系のデフォーカス量が所定値より大きいときは焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮像光学系のデフォーカス量が所定値以下になったら撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うようにしたものである。
(19) 請求項19の焦点調節装置は、オフセット量を、同一の被写体に対する撮影兼焦点検出手段と焦点検出手段の検出デフォーカス量の差としたものである。
(20) 請求項20の焦点調節装置は、オフセット量を、撮像光学系の光学特性に応じて設定するようにしたものである。
(21) 請求項21の焦点調節装置は、オフセット量を、撮像光学系の開放F値に応じて設定するようにしたものである。
(22) 請求項22の焦点調節装置は、オフセット量を記憶する記憶手段を備え、焦点調節手段によって、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出結果に基づいてオフセット量を更新するようにしたものである。
(23) 請求項23の焦点調節装置は、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段が撮像光学系の予定焦点面上の複数の位置に対応した複数の焦点検出領域を有し、焦点調節手段によって、焦点検出手段による検出結果に基づいて1つの焦点検出領域を選択し、選択した焦点検出領域における撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたものである。
(24) 請求項24の発明は、請求項1〜23のいずれか1項に記載の焦点調節装置を備えた撮像装置である。
(2) 請求項11の発明によれば、瞳分割方式の撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とを設け、焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正するようにしたので、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とを撮影条件などに応じて切り換えて用いる場合でも、デフォーカス量の検出結果が等しくなり、円滑な切り換えが可能である。
C(L)=Σ|e(i+L)−f(i)| ・・・(1)
(1)式において、Lは整数であり、一対のデータのピッチを単位とした相対的シフト量である。また、Lのとる範囲はLmin〜Lmax(図では−5〜+5)である。さらに、パラメータiのとる範囲はpからqまでであり、1≦p<q≦mの条件を満足するように定められる。さらにまた、pとqの値によって焦点検出領域の大きさが設定される。
x=kj+D/SLOP ・・・(2)、
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(3)、
D={C(kj-1)-C(k j+1)}/2 ・・・(4)、
SLOP=MAX{C(kj+1)-C(k j),C(kj-1)−C(k j)} ・・・(5)
また、算出したシフト量xに基づいて被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量DEFを(6)式により求めることができる。
DEF=KX・PY・x ・・・(6)
(6)式において、PYは検出ピッチであり、KXは一対の測距瞳の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。
撮像兼焦点検出手段が瞳分割方式(位相差検出方式)の第1の像ズレ検出方法により焦点検出を行うので、撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能を用いる場合でも応答性の高い焦点調節を実現でき、また移動被写体に対しても高精度な焦点調節を行うことができる。
撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段がともに瞳分割方式の焦点検出機能を有しているので、これらを状況に応じて切り換えて用いる場合でも焦点検出結果の著しい相違がなく、円滑で自然な切り換えが可能である。また、瞳分割方式の構成やアルゴリズムの各種パラメーターをそれぞれの焦点検出機能が使用される状況に応じて設定することによって、互いの焦点検出機能の性能を補完することができ、焦点検出機能を状況に応じて切り換えて用いて全体として焦点検出のパフォーマンスを向上させることができる。さらに、瞳分割方式の構成やアルゴリズムの各種パラメーターを揃えることによって、焦点検出結果の一致性を向上させ、切り換え時の不自然な動作を防止することができる。
一実施の形態によれば、撮像光学系の光路を撮像兼焦点検出手段の方向と焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を設けたので、撮像兼焦点検出手段の瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法と焦点検出手段の瞳分割方式の第2の像ズレ検出方法とを状況に応じて切り換えて用いることができる。またその際、同じ原理の瞳分割方式に基づく焦点検出を行うので、焦点検出結果の著しい相違がなく、円滑で自然な切り換えが可能である。
これにより、焦点検出手段の瞳分割方式を再結像方式、撮像兼焦点検出の瞳分割方式をマイクロレンズ方式で実現できるため、それぞれの方式の長所を生かして全体として最適な焦点検出システムを実現することができる。
また、撮像兼焦点検出手段をマイクロレンズ方式で実現するため、撮像兼焦点検出手段をコンパクトに構成できるとともに、最終的に撮像面と同一な面上で焦点検出ができるため、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段との位置合わせ誤差や、撮像兼焦点検出手段自身の配置誤差を除去した上で、高精度な焦点検出を行うことができる。
Claims (24)
- 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法によって前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段と、
前記第1の像ズレ検出方法と異なる瞳分割方式の第2の像ズレ検出方法によって前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1に記載の焦点調節装置において、
前記撮像光学系の光路を前記撮像兼焦点検出手段の方向と前記焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1または請求項2に記載の焦点調節装置において、
前記撮像兼焦点検出手段は、撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項3に記載の焦点調節装置において、
前記焦点検出用画素は1個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1または請求項2に記載の焦点調節装置において、
前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節手段は、撮影動作が開始されるまでは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節手段は、前記撮像光学系の焦点調節状態が所定値より大きいときは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、前記撮像光学系の焦点調節状態が所定値以下になったら前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記第2の像ズレ検出方法による焦点調節状態の検出範囲を、前記第1の像ズレ検出方法による焦点調節状態の検出範囲よりも広くすることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記第2の像ズレ検出方法による像ズレ検出不能判定のしきい値を、前記第1の像ズレ検出方法による像ズレ検出不能判定のしきい値よりも大きくすることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記第2の像ズレ検出方法による焦点調節状態の合焦認定範囲を、前記第1の像ズレ検出方法による焦点調節状態の合焦認定範囲よりも広くすることを特徴とする焦点調節装置。 - 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、
瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出デフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた焦点調節装置であって、
前記焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて前記撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正する補正手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11に記載の焦点調節装置において、
前記撮像光学系の光路を前記撮像兼焦点検出手段の方向と前記焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11または請求項12に記載の焦点調節装置において、
前記撮像兼焦点検出手段は、撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項13に記載の焦点調節装置において、
前記焦点検出用画素は1個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11または請求項12に記載の焦点調節装置において、
前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜15のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段にはそれぞれ別個に測距瞳が設定されており、前記焦点検出手段の測距瞳の開口F値を前記撮像兼焦点検出手段の測距瞳の開口F値より大きくすることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜16のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節手段は、撮影動作が開始されるまでは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜16のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節手段は、前記撮像光学系のデフォーカス量が所定値より大きいときは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、前記撮像光学系のデフォーカス量が所定値以下になったら前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜18のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記オフセット量を、同一の被写体に対する前記撮影兼焦点検出手段と前記焦点検出手段の検出デフォーカス量の差とすることを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜18のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記オフセット量を、前記撮像光学系の光学特性に応じて設定することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項20に記載の焦点調節装置において、
前記オフセット量を、前記撮像光学系の開放F値に応じて設定することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項11〜19のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記オフセット量を記憶する記憶手段を備え、
前記焦点調節手段は、前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記オフセット量を更新することを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜22のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面上の複数の位置に対応した複数の焦点検出領域を有し、
前記焦点調節手段は、前記焦点検出手段による検出結果に基づいて1つの焦点検出領域を選択し、選択した焦点検出領域における前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。 - 請求項1〜23のいずれか1項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
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