JP2010066712A - フォーカス調整装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】デフォーカス範囲を広くすることによってスキャンAFに移行する可能性を低減し、シャッターチャンスを逃すおそれを低減すること。
【解決手段】AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段により1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaをずらしながら当該各相関検出ブロックHa間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出し、この第1のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出できなかった場合、第2のフォーカス検出手段により1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaよりも狭い各相関検出ブロックHbをずらしながら当該各相関検出ブロックHb間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出する。
【選択図】図8
【解決手段】AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段により1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaをずらしながら当該各相関検出ブロックHa間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出し、この第1のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出できなかった場合、第2のフォーカス検出手段により1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaよりも狭い各相関検出ブロックHbをずらしながら当該各相関検出ブロックHb間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出する。
【選択図】図8
Description
本発明は、被写体像よりフォーカスのずれを検出するフォーカス調整装置及び当該フォーカス調整装置を備える撮像装置に関する。
従来、デジタル一眼レフレックスカメラのオートフォーカス方式の一つに位相差方式がある。この位相差方式のオートフォーカス(AF)は、フォーカスのずれを検知するセンサ(これ以降、AFセンサを称する)を用いて一対の視差をもつセンサ出力のずれを検知することで、フォーカスのずれを求める。
このオートフォーカスによりフォーカスのずれを検出できなかった場合、スキャンAFに移行する。このスキャンAFは、フォーカス調整用のレンズを無限遠(∞)端から至近端まで移動させながらフォーカスのずれを検出できる位置を検索する。
このオートフォーカスによりフォーカスのずれを検出できなかった場合、スキャンAFに移行する。このスキャンAFは、フォーカス調整用のレンズを無限遠(∞)端から至近端まで移動させながらフォーカスのずれを検出できる位置を検索する。
しかしながら、スキャンAFは、フォーカス調整用のレンズを駆動しながらフォーカスのずれを検出するため、合焦するまでに時間がかかってしまい、この結果としてシャッターチャンスを逃してしまうおそれがある。
このような問題の解決する技術として例えば特許文献1がある。この特許文献1は、撮影レンズを介して被写体を撮像して焦点検出用画像データを出力する光電変換手段と、焦点調節指令を出力する指令出力手段と、指令出力手段から焦点調節指令が出力されたとき、光電変換手段から出力される焦点検出用画像データに基づいて、撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段の検出結果に基づいて、焦点検出可能か不能かを判定する判定手段と、焦点調節指令が出力された際、判定手段で焦点検出不能と判定された場合、撮影レンズをスキャン動作させながら光電変換手段で被写体を撮像するスキャン動作制御手段と、指令出力手段から焦点調節指令が出力されなくなった後、所定時間はスキャン動作を禁止する禁止手段と、判定手段により焦点検出可能と判定された場合、焦点検出手段の検出結果に基づいて撮影レンズを合焦位置に向けて駆動するレンズ駆動手段とを備えることで、所定時間はスキャン動作を禁止するようにすることで、無用なスキャン動作を抑制してシャッターチャンスを逃すことを防止していた。
特開2006−220928号公報
フォーカスのずれが検出できない要因として例えば2つある。1つの理由は、被写体のコントラストが低いために、AFセンサが十分に機能しない場合であり、もう1つの理由は、AFセンサのフォーカスのずれを検出できる範囲すなわちデフォーカス範囲を超えた位置に合焦位置が存在する場合である。
前者の要因では、スキャンAFを行っても合焦位置を検出できる可能性が低い。これに対して後者の要因では、スキャンAFで合焦位置を検出できる。
前者の要因では、スキャンAFを行っても合焦位置を検出できる可能性が低い。これに対して後者の要因では、スキャンAFで合焦位置を検出できる。
しかながら、例えば特許文献1では、スキャンAFの連続を防ぐことにはなるが、合焦までの時間を短縮するという本質的な問題の解決方法ではない。
本発明は、上記問題に着眼しなされたものであり、デフォーカス範囲を広くすることによってスキャンAFに移行する可能性を低減し、シャッターチャンスを逃すおそれを低減できるフォーカス調整装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の主要な局面に係るフォーカス調整装置は、被写体像を結像する光学系と、光学系により結像された被写体像のフォーカスのずれを検出する第1のフォーカス検出手段と、光学系により結像された被写体像のフォーカスのずれを第1のフォーカス検出手段とは異なる範囲で検出する第2のフォーカス検出手段と、第1のフォーカス検出手段又は第2のフォーカス検出手段によるフォーカス検出結果に基づいて光学系の位置を調整するフォーカス調整手段とを具備する。
本発明の主要な局面に係る撮像装置は、上記フォーカス調整装置を備える。
本発明によれば、デフォーカス範囲を広くすることによってスキャンAFに移行する可能性を低減し、シャッターチャンスを逃すおそれを低減できるフォーカス調整装置及び撮像装置を提供できる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図1はオートフォーカス調整装置を備えた撮像装置としてのデジタル一眼レフレックスカメラ(以下、カメラと称する)の構成図を示す。図2は同カメラの外観斜視図を示す。なお、同図は通常のフォーカス調整時(位相差検出法によるAF時)の状態を示す。このカメラは、交換レンズ101と、カメラボディ110とを備える。
交換レンズ101は、カメラボディ110の前面に設けられたカメラマウントを介して当該カメラボディ110に対して着脱自在に設けられている。この交換レンズ101は、フォーカスレンズ102を含む撮影光学系と、レンズ駆動部103と、レンズCPU104と、フォーカス調整機構106と、エンコーダ107となどを備える。
図1はオートフォーカス調整装置を備えた撮像装置としてのデジタル一眼レフレックスカメラ(以下、カメラと称する)の構成図を示す。図2は同カメラの外観斜視図を示す。なお、同図は通常のフォーカス調整時(位相差検出法によるAF時)の状態を示す。このカメラは、交換レンズ101と、カメラボディ110とを備える。
交換レンズ101は、カメラボディ110の前面に設けられたカメラマウントを介して当該カメラボディ110に対して着脱自在に設けられている。この交換レンズ101は、フォーカスレンズ102を含む撮影光学系と、レンズ駆動部103と、レンズCPU104と、フォーカス調整機構106と、エンコーダ107となどを備える。
フォーカスレンズ102は、被写体像を結像する光学系であって、撮影光学系に含まれてフォーカス調整を行う。このフォーカスレンズ102は、レンズ駆動部103によって光軸Pの方向と同一方向(矢印A方向)に移動され、フォーカス位置調整を行う。これにより、フォーカスレンズ102を含む撮影光学系を通過した被写体からの光束は、カメラボディ110内の撮像素子124上にピントの合った被写体像を結像する。
レンズ駆動部103は、DCモータを備え、レンズCPU104からのパルス信号によりDCモータを駆動してフォーカスレンズ102を矢印A方向に移動する。
レンズCPU104は、レンズ駆動部103の駆動制御等を行う。このレンズCPU104は、例えばフォーカスレンズ102の製造ばらつき情報や、フォーカスレンズ102の収差情報等の各種レンズデータを予め記憶する。このレンズCPU104は、通信コネクタ105を介してカメラボディ110内のシステムコントローラ123と通信可能である。これにより、レンズCPU104は、例えばシステムコントローラ123に対して予め記憶しているフォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報等の各種レンズデータを送信する。
レンズ駆動部103は、DCモータを備え、レンズCPU104からのパルス信号によりDCモータを駆動してフォーカスレンズ102を矢印A方向に移動する。
レンズCPU104は、レンズ駆動部103の駆動制御等を行う。このレンズCPU104は、例えばフォーカスレンズ102の製造ばらつき情報や、フォーカスレンズ102の収差情報等の各種レンズデータを予め記憶する。このレンズCPU104は、通信コネクタ105を介してカメラボディ110内のシステムコントローラ123と通信可能である。これにより、レンズCPU104は、例えばシステムコントローラ123に対して予め記憶しているフォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報等の各種レンズデータを送信する。
フォーカス調整機構106は、マニュアルフォーカスモードにおいて、ユーザが直接にフォーカスレンズ102の駆動を制御するための操作機構である。このフォーカス調整機構106は、至近側(フォーカスレンズ102を含む撮影光学系の主点と結像面との距離が最小。図1においては右側)、又は無限遠側(フォーカスレンズ102を含む撮影光学系の主点と結像面との距離が最大。図1においては左側)への駆動方向と駆動量を与えることができる。
エンコーダ107は、フォーカス調整機構106の駆動方向及び駆動量を検出して当該駆動方向及び駆動量に応じたパルス信号をレンズCPU104に伝達する。レンズCPU104は、エンコーダ107からのパルス信号をカウントしてそのカウント値からフォーカス調整機構106の駆動量及び駆動方向を検知し、これら駆動量及び駆動方向に応じてフォーカスレンズ102を駆動されるようにレンズ駆動部103を制御する。
一方、カメラボディ110は、メインミラー111と、フォーカシングスクリーン112と、ペンタプリズム113と、接眼レンズ114と、サブミラー116と、コンデンサレンズ117と、全反射ミラー118と、セパレータ絞り119と、セパレータレンズ120と、AFセンサ121と、AFコントローラ122と、システムコントローラ123と、撮像素子124と、表示部125と、メモリカード126と、ロータリースイッチ127と、レリーズ釦128と、設定スイッチ129などを備える。
このうち、フォーカシングスクリーン112と、ペンタプリズム113と、接眼レンズ114とは、ファインダー光学系を構成する。同様に、コンデンサレンズ117と、全反射ミラー118と、セパレータ絞り119と、セパレータレンズ120とは、AF光学系を構成する。
このうち、フォーカシングスクリーン112と、ペンタプリズム113と、接眼レンズ114とは、ファインダー光学系を構成する。同様に、コンデンサレンズ117と、全反射ミラー118と、セパレータ絞り119と、セパレータレンズ120とは、AF光学系を構成する。
メインミラー111は、その中央部にハーフミラーが形成されている。このメインミラー111は、回動可能に構成され、ダウン位置とアップ位置とに移動する。メインミラー111は、ダウン位置にあるとき光軸P上に配置され、交換レンズ101を介してカメラボディ110内に入射する被写体からの光束の一部を反射すると共に、その一部を透過する。メインミラー111は、アップ位置にあるとき光軸P上から退避する。
フォーカシングスクリーン112には、メインミラー111で反射した光束が結像される。
ペンタプリズム113は、フォーカシングスクリーン112に結像された被写体像を正立像として接眼レンズ114に入射させる。
接眼レンズ114は、ペンタプリズム113からの被写体像をユーザが観察可能なように拡大する。これにより、ユーザは、接眼レンズ114を覗くことにより被写体の状態を観察することができる。
サブミラー116は、メインミラー111におけるハーフミラー部の背面に設置されている。このサブミラー116は、メインミラー111のハーフミラー部を透過した光束をAF光学系の方向に反射する。
ペンタプリズム113は、フォーカシングスクリーン112に結像された被写体像を正立像として接眼レンズ114に入射させる。
接眼レンズ114は、ペンタプリズム113からの被写体像をユーザが観察可能なように拡大する。これにより、ユーザは、接眼レンズ114を覗くことにより被写体の状態を観察することができる。
サブミラー116は、メインミラー111におけるハーフミラー部の背面に設置されている。このサブミラー116は、メインミラー111のハーフミラー部を透過した光束をAF光学系の方向に反射する。
AF光学系のコンデンサレンズ117は、サブミラー116で反射され、図示しない1次結像面に結像した光束を集光して全反射ミラー118の方向に入射させる。
全反射ミラー118は、コンデンサレンズ117からの光束をAFセンサ121の側に反射する。
セパレータ絞り119は、AFセンサ121の前面に配置され、全反射ミラー118からの光束を瞳分割する。
セパレータレンズ120は、セパレータ絞り119により瞳分割された光束を集光してAFセンサ121に再結像する。
AFセンサ121は、セパレータレンズ120を通して入射する瞳分割され再結像された視差をもつ対をなす被写体像を映像信号に変換する。このAFセンサ121は、撮影画面内の複数の焦点検出エリアにおける焦点状態を検出可能である。
セパレータ絞り119は、AFセンサ121の前面に配置され、全反射ミラー118からの光束を瞳分割する。
セパレータレンズ120は、セパレータ絞り119により瞳分割された光束を集光してAFセンサ121に再結像する。
AFセンサ121は、セパレータレンズ120を通して入射する瞳分割され再結像された視差をもつ対をなす被写体像を映像信号に変換する。このAFセンサ121は、撮影画面内の複数の焦点検出エリアにおける焦点状態を検出可能である。
AFコントローラ122は、AFセンサ121から対をなす映像信号を読み出し、この読み出した映像信号に基づいて被写体像の2像間隔値を例えば相関演算によって算出するデフォーカス量算出手段としての機能を有する。このAFコントローラ122により求められた2像間隔値に基づいてデフォーカス量を算出する。又、AFコントローラ122は、フォーカス調整時に、複数の測距点に対応して算出されるデフォーカス量の中からフォーカス調整に使用すべきデフォーカス量を選択し、この選択したデフォーカス量をレンズCPU104に送信する。これにより、レンズCPU104は、AFコントローラ122からのデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102のフォーカス調整を行う。
システムコントローラ123は、カメラの全体の動作を統括的に制御する。このシステムコントローラ123は、AFコントローラ122により求められた2像間隔値より算出されるデフォーカス量を記憶するメモリを有する。
撮像素子124は、メインミラー111がアップ位置にあって光軸P上から退避されたときに、撮影光学系を介して結像される被写体像を映像信号に変換する。これにより、システムコントローラ123は、撮像素子124により得られた映像信号に対して種々の画像処理を施した後、この画像処理により取得された画像を表示部125に表示したり、その画像データをメモリカード126に格納する。
撮像素子124は、メインミラー111がアップ位置にあって光軸P上から退避されたときに、撮影光学系を介して結像される被写体像を映像信号に変換する。これにより、システムコントローラ123は、撮像素子124により得られた映像信号に対して種々の画像処理を施した後、この画像処理により取得された画像を表示部125に表示したり、その画像データをメモリカード126に格納する。
設定スイッチ129は、設定釦等のスイッチから成り、当該カメラボディ110の外装に設けられる。この設定スイッチ129は、ユーザによる設定釦等への操作を受けてカメラの状態を切り換えるための各種設定指示をシステムコントローラ123に与える。各種設定指示は、フォーカスモードや、撮影画像の画角などがある。
ロータリースイッチ127は、当該カメラボディ110の外装に設けられ、撮影モードによって目的の機能を切り換えるスイッチであり、可動量をシステムコントローラ123に与える。
ロータリースイッチ127は、当該カメラボディ110の外装に設けられ、撮影モードによって目的の機能を切り換えるスイッチであり、可動量をシステムコントローラ123に与える。
レリーズ釦128は、当該カメラボディ110の外装に設けられ、例えばユーザの操作を受けて状態を切り換える指示、例えばAF開始の指示及び撮像開始の指示をシステムコントローラ123に与える。このレリーズ釦128は、1stレリーズスイッチと、2ndレリーズスイッチとを備えている。レリーズ釦128は、ユーザによる半押しの操作を受けて1stレリーズスイッチをオンするものとなる。この1stレリーズスイッチのオンによりレリーズ釦128は、AF開始の指示をシステムコントローラ123に与える。又、レリーズ釦128は、ユーザによる全押しの操作を受けて2ndレリーズスイッチをオンするものとなる。この2ndレリーズスイッチのオンによりレリーズ釦128は、撮像開始の指示をシステムコントローラ123に与える。
図2に示すように交換レンズ101には、フォーカス調整機構106の一部としてのフォーカスリング205が回転可能に設けられている。このフォーカスリング205は、例えばユーザの回転操作を受けて回転する。このフォーカスリング205の駆動方向及び駆動量は、上記の通りエンコーダ107により検出される。
カメラの背面には、ファインダー203が設けられている。このファインダー203は、その内部に図1に示す接眼レンズ114が配置されている。ユーザは、ファインダー203を覗くことで被写体を観察することができる。
図3はAF光学系の2次結像系の模式図を示す。サブミラー116で反射された光束は、1次結像面上に結像される。1次結像面上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ117により集光され、全反射ミラー118で反射された後、セパレータ絞り119により例えば4つに瞳分割される。このセパレータ絞り119により瞳分割された被写体の光束は、セパレータレンズ120によって集光されてAF光学系の後方に配置されたAFセンサ121の各受光面121a〜121dの所定領域に入射する。
カメラの背面には、ファインダー203が設けられている。このファインダー203は、その内部に図1に示す接眼レンズ114が配置されている。ユーザは、ファインダー203を覗くことで被写体を観察することができる。
図3はAF光学系の2次結像系の模式図を示す。サブミラー116で反射された光束は、1次結像面上に結像される。1次結像面上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ117により集光され、全反射ミラー118で反射された後、セパレータ絞り119により例えば4つに瞳分割される。このセパレータ絞り119により瞳分割された被写体の光束は、セパレータレンズ120によって集光されてAF光学系の後方に配置されたAFセンサ121の各受光面121a〜121dの所定領域に入射する。
AFセンサ121は、測距点に対応した1対のラインセンサを複数組有する。例えば、受光面121aを有するラインセンサと受光面121bを有するラインセンサとにより1対のラインセンサを構成し、受光面121cを有するラインセンサと受光面121dを有するラインセンサとにより1対のラインセンサを構成する。このAFセンサ121の各ラインセンサは、それぞれ複数の画素をライン状に配列して1列のセンサアレイを構成し、このセンサアレイを複数平行に配列して成る。なお、1列のセンサアレイは、例えば42画素から成る。
図4(a)(b)はAFセンサ121及びフォーカスレンズ102からセパレータレンズ120までの光学系における測距の原理を示す。フォーカスレンズ102により一次結像面Qで結像された被写体からの光束は、コンデンサレンズ117により集光され、セパレータ絞り119により瞳分割され、セパレータレンズ120によりAFセンサ121上に配置された各受光面121a〜121dに再結像される。この結像された被写体像は、AFセンサ121上の各受光面121a〜121dを有する1対のセンサアレイSA、SBにより映像信号に変換される。なお、1対のセンサアレイSA、SBは、各受光面121a、121bを有する各ラインセンサにおける1列のセンサアレイである。しかるに、AFセンサ121は、それぞれ複数画素から成る1対のセンサアレイSA、SB等を有し、瞳分割された視差を持つ被写体像を対を成す映像信号に変換出力する。
図4(a)(b)は、1対のセンサアレイSA、SBにより変換された映像信号の2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0と一致している状態を示す。このように2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0と一致していれば、合焦状態(ピントが合っている)を示すものとなる。
図5(a)(b)は、1対のセンサアレイSA、SBにより変換された映像信号の2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0よりも狭く、被写体よりも手前側にピントが合っているいわゆる前ピンの状態を示す。
図6(a)(b)は、1対のセンサアレイSA、SBにより変換された映像信号の2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0よりも広く、被写体よりも後ろ側にピントが合っているいわゆる後ピンの状態を示す。
図5(a)(b)は、1対のセンサアレイSA、SBにより変換された映像信号の2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0よりも狭く、被写体よりも手前側にピントが合っているいわゆる前ピンの状態を示す。
図6(a)(b)は、1対のセンサアレイSA、SBにより変換された映像信号の2像間隔Zが合焦時の2像間隔Z0よりも広く、被写体よりも後ろ側にピントが合っているいわゆる後ピンの状態を示す。
しかるに、AFコントローラ122は、AFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zを求める。2像間隔Zのずれ量の変化は、ピントのずれ量に比例する。AFコントローラ122は、当該ずれ量に基づいてフォーカスレンズ102の繰り出し量を求める。
次に、デフォーカス量の算出方法について説明する。
AFコントローラ122は、AFセンサ121から出力される対を成す映像信号に基づいて被写体像の2像間隔値に応じたデフォーカス量を算出する。すなわち、AFコントローラ122は、フォーカスレンズ102により結像された被写体像のフォーカスのずれ、すなわちAFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zのずれ量を検出する第1のフォーカス検出手段と、フォーカスレンズ102により結像された被写体像のフォーカスのずれ、すなわちAFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおける映像信号の2像間隔Zのずれ量を第1のフォーカス検出手段とは異なる範囲で検出する第2のフォーカス検出手段との各機能を有する。
AFコントローラ122は、AFセンサ121から出力される対を成す映像信号に基づいて被写体像の2像間隔値に応じたデフォーカス量を算出する。すなわち、AFコントローラ122は、フォーカスレンズ102により結像された被写体像のフォーカスのずれ、すなわちAFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zのずれ量を検出する第1のフォーカス検出手段と、フォーカスレンズ102により結像された被写体像のフォーカスのずれ、すなわちAFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおける映像信号の2像間隔Zのずれ量を第1のフォーカス検出手段とは異なる範囲で検出する第2のフォーカス検出手段との各機能を有する。
このうちAFコントローラ122の第2のフォーカス検出手段は、第1のフォーカス検出手段によるフォーカスのずれの検出範囲を含む広い範囲でフォーカスのずれを検出する。すなわち、AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段は、図7に示すように1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれブロック幅、例えば24画素に形成された各相関検出ブロックHaを設定し、これら相関検出ブロックHaをずらしながら当該各相関検出ブロックHa間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出する。
これに対してAFコントローラ122の第2のフォーカス検出手段は、図8に示すように1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaよりも狭いブロック幅、例えば15画素に形成された各相関検出ブロックHbを設定し、これら相関検出ブロックHbをずらしながら当該各相関検出ブロックHb間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出する。
このとき、AFコントローラ122は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとに対してそれぞれ各相関検出ブロックHa、Hbを形成し、一方のセンサアレイSBに対して相関検出ブロックHaをずらしながら各相関検出ブロックHa、Hb間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出し、かつ第1のフォーカス検出手段により被写体像のフォーカスのずれを検出するときの相関検出ブロックHaの大きさよりも第2のフォーカス検出手段により被写体像のフォーカスのずれを検出するときの相関検出ブロックHbの大きさを小さく形成する。
しかるに、AFコントローラ122は、第1のフォーカス検出手段により相関検出ブロックHaを形成する画素数(例えば24画素)よりも第2のフォーカス検出手段により相関検出ブロックHbを形成する画素数(例えば15画素)を少なく設定し、相関検出ブロックHbの1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとに対してシフトする範囲を広くする。すなわち、第1のフォーカス検出手段では、相関検出ブロックHaのシフトする範囲が図7に示すように例えば16画素であるのに対し、第2のフォーカス検出手段では、相関検出ブロックHbのシフトする範囲が図8に示すように例えば25画素になり、第1のフォーカス検出手段の16画素よりもシフト範囲が広くなる。
システムコントローラ123は、AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段又は第2のフォーカス検出手段によるフォーカス検出結果に基づいてフォーカスレンズ102の位置を調整するフォーカス調整手段としての機能を有するもので、AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出できなかった場合、第2のフォーカス検出手段の検出結果に基づいてレンズ駆動部103に対してフォーカスレンズ102を矢印A方向に移動してフォーカスレンズ102の位置を調整するための指令を発する。
具体的にデフォーカス量の算出方法について説明する。
上記図7に示すような第1のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、デフォーカス範囲が狭いものの高い精度の方式であり、これに対して上記図8に示すような第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、デフォーカス範囲が広いものの第1のフォーカス検出手段と比較して、誤検出をしやすい方式である。
上記図7に示すような第1のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、デフォーカス範囲が狭いものの高い精度の方式であり、これに対して上記図8に示すような第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、デフォーカス範囲が広いものの第1のフォーカス検出手段と比較して、誤検出をしやすい方式である。
上記の通りAFセンサ121は、各測距点に対して例えば42画素の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとを持つ。AFコントローラ122は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとより読み出したデータの相関の最も高い位置を検出することによって2像間のずれを検出する。
上記図7に示すように、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとに対する相関検出ブロックHaの幅が24画素であり、AFコントローラ122は、センサアレイSAの相関検出ブロックHaのデータとセンサアレイSBの相関検出ブロックHaのデータとの相関値を算出するときに、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaを1画素ずつずらしながら相関値を算出する。この相関値の算出は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの各対応する画素の差を積和した値を算出し、最少になる組み合わせが最も高い相関となる。そして、相関値の最も高いところが1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおいて同一画素位置であれば、合焦になる。
上記図7に示すように、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとに対する相関検出ブロックHaの幅が24画素であり、AFコントローラ122は、センサアレイSAの相関検出ブロックHaのデータとセンサアレイSBの相関検出ブロックHaのデータとの相関値を算出するときに、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaを1画素ずつずらしながら相関値を算出する。この相関値の算出は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの各対応する画素の差を積和した値を算出し、最少になる組み合わせが最も高い相関となる。そして、相関値の最も高いところが1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおいて同一画素位置であれば、合焦になる。
上記図7に示すような第1のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、無限端側へのフォーカスのずれを検出している。この方法により至近端側へのフォーカスのずれを検出するには、センサアレイSBを固定し、センサアレイSA側の相関検出ブロックHaをシフトさせることで可能である。しかしながら、かかる方法では、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaの位置が画素データの波形の現れている位置からずれており、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaから画素データの波形を検出することができず、相関を検出することができない。
これに対して上記図8に示すような第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、相関検出ブロックHbの幅を15画素としているので、相関検出ブロックHbのシフト可能な範囲が上記第1のフォーカス検出手段のシフト範囲(16画素)よりも例えば9画素増加して25画素になっている。これにより、第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス検出範囲は、第1のフォーカス検出手段によるデフォーカス検出範囲よりも約1.5倍に増加している。これにより、第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法は、第1のフォーカス検出手段により検出不可能であった例えば17画素から25画素までの範囲でデフォーカスを検出できるようになる。従って、第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法では、第1のフォーカス検出手段により検出できなかった画素データの波形を相関検出ブロックHbを合焦検出位置Gにシフトさせることで検出できる。
図9はデフォーカス範囲とフォーカス調整範囲との関係を示す。同図中においてfは焦点距離を示し、fwはフォーカス調整範囲を示す。このフォーカス調整範囲fwは、通常、f〜f×2の間で調整される。df1及びdf2はデフォーカス範囲を示す。このうちデフォーカス範囲df1は、上記図7に示す相関検出ブロックHaの設定でフォーカスのずれが検出可能な範囲を示す。デフォーカス範囲df2は、上記図8に示す相関検出ブロックHbの設定でフォーカスのずれが検出可能な範囲を示す。
次に、上記の如く構成されたカメラのAF動作について図10に示すAFシーケンスのフローチャートを参照して説明する。
先ず、AF動作が開始されると、AFコントローラ122からの指示によりAFセンサ121は、ステップS101において、電荷の蓄積を開始する。
先ず、AF動作が開始されると、AFコントローラ122からの指示によりAFセンサ121は、ステップS101において、電荷の蓄積を開始する。
次に、AFコントローラ122は、ステップS102において、AFセンサ121からセンサデータを読み出し、次のステップS103において、センサデータからコントラストが所定の閾値を超えているか否かを判別する。
この判別の結果、コントラストが所定の閾値を超えていれば、AFコントローラ122は、ステップS104に移って第1の相関演算を行う。この第1の相関演算は、AFコントローラ122によって上記図7に示すように、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaを1画素ずつずらしながらセンサアレイSAの相関検出ブロックHaのデータとセンサアレイSBの相関検出ブロックHaのデータとの相関値を算出する。この相関値の算出は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの各対応する画素の差を積和した値を算出し、最少になる組み合わせが最も高い相関となる。そして、相関値の最も高いところが1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおいて同一画素位置であれば、合焦になる。
なお、コントラストが所定の閾値を超えていなければ、AFコントローラ122は、図11に示すセンサ動作条件変更フローチャートに移行してAFセンサ121の動作条件を変更する。
この判別の結果、コントラストが所定の閾値を超えていれば、AFコントローラ122は、ステップS104に移って第1の相関演算を行う。この第1の相関演算は、AFコントローラ122によって上記図7に示すように、センサアレイSB側の相関検出ブロックHaを1画素ずつずらしながらセンサアレイSAの相関検出ブロックHaのデータとセンサアレイSBの相関検出ブロックHaのデータとの相関値を算出する。この相関値の算出は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの各対応する画素の差を積和した値を算出し、最少になる組み合わせが最も高い相関となる。そして、相関値の最も高いところが1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおいて同一画素位置であれば、合焦になる。
なお、コントラストが所定の閾値を超えていなければ、AFコントローラ122は、図11に示すセンサ動作条件変更フローチャートに移行してAFセンサ121の動作条件を変更する。
次に、AFコントローラ122は、ステップS105において、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に相関があるか否か、すなわち1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に最少になる組み合わせでる最も高い相関があるか否かを判別する。
この判別の結果、相関があれば、AFコントローラ122は、ステップS106に移り、デフォーカス量の算出を行う。すなわち、AFコントローラ122は、AFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zを求め、この2像間隔Zのずれ量であるデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102の繰り出し量を求める。
この判別の結果、相関があれば、AFコントローラ122は、ステップS106に移り、デフォーカス量の算出を行う。すなわち、AFコントローラ122は、AFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zを求め、この2像間隔Zのずれ量であるデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102の繰り出し量を求める。
次に、システムコントローラ123は、ステップS107において、AFコントローラ122により求められたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102を合焦位置に移動するためのデフォーカス駆動コマンドをレンズCPU104に対して発する。これにより、レンズCPU104は、レンズ駆動部103に対してパルス信号を出力して当該レンズ駆動部103を駆動制御する。このレンズ駆動部103は、レンズCPU104からのパルス信号によりDCモータを駆動してフォーカスレンズ102を矢印A方向に移動する。
次に、システムコントローラ123は、ステップS108において、算出したデフォーカス量が見切り合焦範囲内であるか否かを判定する。この見切り合焦範囲内は、デフォーカス量が小さく、確実に合焦位置にフォーカスレンズ102を停止できる範囲である。一般にデフォーカス量の算出には、フォーカスレンズ102等の光学系の特性等により補正される。この補正値は、近似値が用いられる。よって、デフォーカス量が大きい場合には、補正値の近似による誤差も大きくなる傾向がある。デフォーカス算出の際の前記要因による誤差が、焦点深度内であれば無視できるものとして、見切り合焦と判断することができる。
デフォーカス量が見切り合焦範囲内であるか否かの判定の結果、デフォーカス量が見切り合焦範囲内であれば、システムコントローラ123は、AF動作を終了する。デフォーカス量が見切り合焦範囲内でなければ、システムコントローラ123は、ステップS101に戻る。
一方、上記ステップS105における1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に相関があるか否かの判別の結果、相関がなければ、AFコントローラ122は、ステップS109に移り、第2の相関演算を行う。この第2の相関演算は、AFコントローラ122によって上記図8に示すように、相関検出ブロックHbの幅を例えば15画素に設定し、例えばセンサアレイSB側の相関検出ブロックHbを1画素ずつずらしながらセンサアレイSAの相関検出ブロックHbのデータとセンサアレイSBの相関検出ブロックHbのデータとの相関値を算出する。上記同様に、相関値の算出は、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの各対応する画素の差を積和した値を算出し、最少になる組み合わせが最も高い相関となる。そして、相関値の最も高いところが1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにおいて同一画素位置であれば、合焦になる。
次に、AFコントローラ122は、ステップS110において、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に相関があるか否か、すなわち1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に最少になる組み合わせでる最も高い相関があるか否かを判別する。
この判別の結果、相関があれば、AFコントローラ122は、ステップS111に移り、AFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zを求め、この2像間隔Zのずれ量であるデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102のデフォーカス量の算出を行う。
この判別の結果、相関があれば、AFコントローラ122は、ステップS111に移り、AFセンサ121上の1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBにおける映像信号の2像間隔Zを求め、この2像間隔Zのずれ量であるデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102のデフォーカス量の算出を行う。
次に、システムコントローラ123は、ステップS112において、AFコントローラ122により求められたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ102を合焦位置に移動するためのデフォーカス駆動コマンドをレンズCPU104に対して発する。これにより、レンズCPU104は、レンズ駆動部103に対してパルス信号を出力して当該レンズ駆動部103を駆動制御する。このレンズ駆動部103は、レンズCPU104からのパルス信号によりDCモータを駆動してフォーカスレンズ102を矢印A方向に移動する。そして、システムコントローラ123は、ステップS101に戻る。
なお、上記ステップS110の判別の結果、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に相関がなければ、システムコントローラ123は、スキャンAFに移る。
なお、上記ステップS110の判別の結果、1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとの間に相関がなければ、システムコントローラ123は、スキャンAFに移る。
一方、上記ステップS103の判別の結果、コントラストが所定の閾値を超えていなければ、AFコントローラ122は、ステップS104に移って図11に示すセンサ動作条件変更フローチャートに移行してAFセンサ121の動作条件を変更する。このセンサ動作条件変更フローチャートは、被写体の明るさに応じてAFセンサ121の感度や読み出し時のゲインを設定する。
すなわち、AFコントローラ122は、ステップS201において、AFセンサ121の感度が最大であるか否かを判定する。この判定の結果、感度が最大でなければ、AFコントローラ122は、ステップS202に移り、AFセンサ121の感度をアップして、図10に示すAFスタートに戻る。
感度が最大であれば、AFコントローラ122は、ステップS203に移り、AFセンサ121に対する読み出しゲインが最大であるか否かを判定する。この判定の結果、読み出しゲインが最大であれば、AFコントローラ122は、スキャンAFに移る。読み出しゲインが最大でなければ、AFコントローラ122は、ステップS204に移り、AFセンサ121の読み出しゲインをアップして、図10に示すAFスタートに戻る。
感度が最大であれば、AFコントローラ122は、ステップS203に移り、AFセンサ121に対する読み出しゲインが最大であるか否かを判定する。この判定の結果、読み出しゲインが最大であれば、AFコントローラ122は、スキャンAFに移る。読み出しゲインが最大でなければ、AFコントローラ122は、ステップS204に移り、AFセンサ121の読み出しゲインをアップして、図10に示すAFスタートに戻る。
このように上記一実施の形態によれば、AFコントローラ122の第1のフォーカス検出手段により図7に示すように1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaをずらしながら当該各相関検出ブロックHa間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出し、この第1のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出できなかった場合、第2のフォーカス検出手段により図8に示すように1対のセンサアレイSAとセンサアレイSBとにそれぞれ相関検出ブロックHaよりも狭い各相関検出ブロックHbをずらしながら当該各相関検出ブロックHb間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出する。
これにより、第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法では、相関検出ブロックHbのシフト可能な範囲が第1のフォーカス検出手段のシフト範囲よりも広くでき、第1のフォーカス検出手段により検出不可能であった範囲でデフォーカスを検出できるようになる。従って、図8に示すように第2のフォーカス検出手段によるデフォーカス量の算出方法では、第1のフォーカス検出手段により検出できなかった画素データの波形を相関検出ブロックHbを合焦検出位置Gにシフトさせることで検出できる。この結果、デフォーカス範囲を広くすることによってスキャンAFに移行する可能性を低減し、合焦までの時間を短縮することができ、シャッターチャンスを逃すおそれを低減できる。
第1のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出できなかった場合、第2のフォーカス検出手段によりフォーカスのずれを検出するようにしたので、より信頼性の高い第1のフォーカス検出手段の検出結果を優先することが出来る。
以上、上記一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
101:交換レンズ、110:カメラボディ、102:フォーカスレンズ、103:レンズ駆動部、104:レンズCPU、105:通信コネクタ、106:フォーカス調整機構、107:エンコーダ、111:メインミラー、112:フォーカシングスクリーン、113:ペンタプリズム、114:接眼レンズ、116:サブミラー、117:コンデンサレンズ、118:全反射ミラー、119:セパレータ絞り、120:セパレータレンズ、121:AFセンサ、122:AFコントローラ、123:システムコントローラ、124:撮像素子、125:表示部、126:メモリカード、127:ロータリースイッチ、128:レリーズ釦、129:設定スイッチ、205:フォーカスリング、203:ファインダー、121a〜121d:AFセンサの受光面、SA,SB:1対のセンサアレイ。
Claims (5)
- 被写体像を結像する光学系と、
前記光学系により結像された前記被写体像のフォーカスのずれを検出する第1のフォーカス検出手段と、
前記光学系により結像された前記被写体像のフォーカスのずれを前記第1のフォーカス検出手段とは異なる範囲で検出する第2のフォーカス検出手段と、
前記第1のフォーカス検出手段又は前記第2のフォーカス検出手段によるフォーカス検出結果に基づいて前記光学系の位置を調整するフォーカス調整手段と、
を具備することを特徴とするフォーカス調整装置。 - 前記第2のフォーカス検出手段は、前記第1のフォーカス検出手段による前記フォーカスのずれの検出範囲を含む広い範囲で前記フォーカスのずれを検出し、
前記フォーカス調整手段は、前記第1のフォーカス検出手段により前記フォーカスのずれを検出できなかった場合、前記第2のフォーカス検出手段の検出結果に基づいて前記光学系の位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1記載のフォーカス調整装置。 - 前記第1及び前記第2のフォーカス検出手段は、それぞれ複数画素から成る1対のラインセンサを有し、瞳分割された視差を持つ前記被写体像を対を成す映像信号に変換出力するオートフォーカスセンサと、
前記オートフォーカスセンサから出力される前記対を成す映像信号に基づいて前記被写体像の2像間隔値に応じたデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
を有し、
前記デフォーカス量算出手段は、前記1対のラインセンサに対してそれぞれ各相関検出ブロックを形成し、一方の前記ラインセンサに対して前記相関検出ブロックをずらしながら前記各相関検出ブロック間の相関値が最も高くなるところをフォーカス位置として検出し、かつ前記第1のフォーカス検出手段により前記被写体像の前記フォーカスのずれを検出するときの前記相関検出ブロックの大きさよりも前記第2のフォーカス検出手段により前記被写体像の前記フォーカスのずれを検出するときの前記相関検出ブロックの大きさを小さく形成する、
ことを特徴とする請求項1記載のフォーカス調整装置。 - 前記デフォーカス量算出手段は、前記第1のフォーカス検出手段により前記相関検出ブロックを形成する前記画素数よりも前記第2のフォーカス検出手段により前記相関検出ブロックを形成する前記画素数を少なく設定し、前記相関検出ブロックの前記ラインセンサに対してシフトする範囲を広くすることを特徴とする請求項3記載のフォーカス調整装置。
- 前記請求項1乃至4記載のうちいずれか1項記載のフォーカス調整装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
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-
2008
- 2008-09-12 JP JP2008235271A patent/JP2010066712A/ja not_active Withdrawn
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US9444993B2 (en) | 2012-10-16 | 2016-09-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting apparatus, lens apparatus including the same, image pickup apparatus, and method of detecting defocus amount |
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