JP2017067857A - 焦点検出装置、予測方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
図1及び図2を用いて、第1実施形態におけるカメラ本体100及び、カメラ本体100に着脱可能な撮影レンズ120について説明する。図1は、カメラ本体100及び撮影レンズ120の機能ブロック図である。図2は、カメラ本体100及び撮影レンズ120の断面図である。
続いて図3を参照して、本実施形態における撮像素子103の画素構造について説明する。図3は撮像素子103の画素配列の説明図である。X、Y、Zで示される座標軸に関し、X−Y平面は図3(A)の紙面内に位置し、Z軸は紙面に対して垂直な軸である。
続いて、撮像素子103の瞳分割機能について説明する。図4は、撮像素子103の有する画素部における瞳分割の様子を示している。
続いて、図5から図7を参照して、像信号A及び像信号Bに対応する瞳強度分布と、瞳強度分布に対応して得られる線像について説明する。なお、図6及び図7における枠503(絞り枠)及び枠603(絞り枠)の大きさと、射出瞳302の大きさとは対応している。
以上のような絞り125によるケラレの他にも、ケラレの要因がある。前述のように、本実施形態では、移動している被写体の動きを予測して撮影することを想定している。このとき、被写体を追従するために、被写体の動きの予想結果に応じて撮影レンズ120が移動する。撮影レンズ120が移動すると、ケラレの程度も変化する。射出瞳302の大きさは撮影レンズの位置によって異なるからである。射出瞳302の大きさが異なるということは、図6を用いて説明した場合と同様に、射出瞳の大きさによっては撮像素子103から出力される像信号A、Bも非対称な形状となる場合がある。前述のように像信号A、Bも非対称な形状であると、対称な形状である場合と比較して、実際のデフォーカス量に対して算出デフォーカス量では誤差が生じる。
以上説明したように、瞳分割方式(位相差方式)による焦点検出を行う際に、絞り125の枠やレンズ枠によるケラレの影響により線像が歪んで非対称な形状となる場合がある。このため、実際のデフォーカス量と算出デフォーカス量との間に差が生じる。すなわち、換算係数によって補正しきれていない(誤差が生じている)。デフォーカス量の算出を正確に行うためには、より適切な換算係数を用いる必要がある。
続いて、図8から図13を用いて、本実施形態の換算係数の補正値算出方法と、算出した補正値の適用方法を説明する。
サーボ撮影モード中に撮影準備スイッチがオンになると、ステップS102で、CPU110は、換算係数の補正値のリセットを行う。これは、現在撮影準備スイッチがオンになる前に撮影準備スイッチがオンされたことがあった場合には、前回撮影準備スイッチがオンされた際に使用した換算係数を、次の撮影に持ち越さないためである。ステップS102の換算係数補正値リセットでは、設定換算係数(絞り値等に基づいて予め設定されている換算係数)と理想的な換算係数に差が生じていないものとして補正値を初期値1にリセットする。
ステップS108で、CPU110が撮像素子制御回路102に指示を行い、撮像素子103を駆動制御させ、撮像素子103により撮像された記録用画像をメモリ回路101(記憶手段)に記憶する。
次に、ステップS103の焦点検出処理の動作の一例を図9のフローチャートに基づき説明する。なお、本実施形態において焦点検出とは、具体的には像ずれ量をもとにデフォーカス量を算出することである。以下、詳しく説明する。
続いて、被写体の過去複数回の像面位置と、デフォーカス量算出時刻の変化から、将来の像面位置を予測するための予測処理について説明する。当該予測処理は、ステップS104の撮影前予測及びステップS109の撮影後予測処理において適用する。
f(t)=α+βt+γtn ・・・式(1)
(実際のデフォーカス量と算出デフォーカス量の差が大きい場合の合焦精度の影響)
以下、実際のデフォーカス量に対する算出デフォーカス量の誤差が大きい場合の課題について説明する。
(デフォーカス量)=K×(像ずれ量) ・・・式(2)
Kr=(設定換算係数)/(正解換算係数) ・・・式(3)
以下、換算係数の補正について、図11〜図13を用いて説明する。
続いて、ステップS301の換算係数の補正値算出処理の動作の一例を図12のフローチャートに基づき説明する。
ステップS402では、CPU110が、複数仮定される換算係数の補正値のうち、1つの補正値を用いて、過去複数回の焦点検出によるデータ(デフォーカス量、デフォーカス量算出時の撮影レンズのレンズ位置情報)に基づき、被写体像面位置を再算出する。以下、ステップS402の処理について詳しく説明する。
y(t,rn)=d(t)/rn+p(t) ・・・式(4)
ステップS403では、CPU110(式算出手段116)が、再算出した複数の被写体像面位置を用いて、被写体像面軌跡の近似式を算出する。近似式はCPU110(予測手段119)が前述の予測処理で用いる予測関数(式(1))と同様のものを使用し、再算出した被写体像面位置と、デフォーカス量算出時刻とを用いて、予測関数の各係数を統計的に算出する。
次に、ステップS303の換算係数の補正値更新判別処理の動作の一例を図13のフローチャートに基づき説明する。
以上、第1実施形態によれば、変換係数の補正を行うにあたって、デフォーカス量だけでなくレンズ位置を考慮して補正を行う。これにより、移動している被写体に対して光学系によるケラレが生じる場合であっても、換算係数の補正を行うことができる。例えば、被写体のレンズ位置の違いによって生じるケラレを補正することができる。その結果、移動している被写体の動きをより精度良く予測することができる。
第1の実施形態では、レンズ位置(及び被写体像面位置)を考慮して、換算係数の補正値を算出した。これに対し、レンズ位置を含む各条件(絞り値等)に応じて、どのようなデフォーカス換算係数を用いてデフォーカス量を換算するかを予め決めておいても良い。
103 撮像素子
110 CPU
120 撮影レンズ
Claims (13)
- 移動する被写体の将来の像面位置を予測する焦点検出装置において、
記録用画像を取得するための撮像素子から取得した一対の像信号の像ずれ量を検出する像ずれ量検出手段と、
前記像ずれ量検出手段が検出した前記像ずれ量を、換算係数を用いてデフォーカス量へと換算する換算手段と、
レンズ位置に関する情報であるレンズ位置情報を取得する位置取得手段と、
前記デフォーカス量、前記レンズ位置情報及び時刻、のデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した複数の前記データに基づいて被写体の将来の像面位置を予測する予測手段と、
前記記憶手段が記憶した前記データを複数用いて、前記換算係数を補正する補正手段と、を有し、
前記補正手段は前記記憶手段に記憶した前記レンズ位置情報のデータを用いて前記換算係数を補正し、
前記補正手段が補正した換算係数を用いて前記換算手段が換算したデフォーカス量に基づいて、前記予測手段が被写体の像面位置を予測することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記像ずれ量検出手段が検出した像ずれ量を、前記換算手段がデフォーカス量へと換算し、前記記憶手段が記憶した前記デフォーカス量及び前記時刻のデータを複数用いて前記補正手段が換算係数を補正し、前記像すれ量検出手段が新たに検出した像ずれ量に対して、前記換算手段は前記補正手段が補正した新たな換算係数を用いてデフォーカス量を検出することを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。
- 前記記憶手段が記憶した前記データを用いて、被写体に合焦した場合の像面位置である被写体の像面位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段が算出した前記被写体の像面位置を複数用いて近似式を算出する式算出手段と、
前記近似式の算出に用いた前記被写体の像面位置と、前記近似式との偏差を算出する偏差算出手段と、を有し、
前記記憶手段は前記補正のための複数の補正値を記憶しており、
前記位置算出手段が、前記複数の補正値それぞれに対応して前記被写体の像面位置を複数算出するとともに、前記式算出手段についても前記複数の補正値それぞれに対応して近似式を算出し、
前記偏差算出手段が算出した偏差がより小さい近似式の算出及び前記複数の被写体の像面位置の算出に用いた補正値を用いて前記補正手段は換算係数を補正し、
前記換算手段は前記補正手段が補正した換算係数を用いて算出されたデフォーカス量を用いて像面位置を予測することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の焦点検出装置。 - 前記時刻は、前記像ずれ量検出手段が像ずれ量を検出した時刻、前記換算手段が前記デフォーカス量を換算した時刻、又は前記位置算出手段が前記被写体の像面位置を算出した時刻であることを特徴とする請求項3に記載の焦点検出装置。
- 前記偏差算出手段が算出した偏差が最も小さい近似式の算出及び前記複数の被写体の像面位置の算出に用いた補正値を用いて、前記補正手段は換算係数を補正することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の焦点検出装置。
- 前記偏差算出手段は、前記近似式に対する前記被写体の像面位置の分散の程度を偏差として算出することを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 前記複数の補正値のうち、前記偏差算出手段が算出した偏差が最も小さくなる補正値と、その他の補正値との偏差の差が第5の所定値以上である補正値が、第6の所定値以上の数ある場合は、前記補正手段は換算係数の補正を行わないことを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 前記記憶手段が記憶した前記データの数が第2の所定値より少ない場合には、前記補正手段は前記換算係数を補正しないことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 前記換算手段が換算したデフォーカス量が第4の所定値より小さい場合には、前記補正手段は換算係数の補正を行わないことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 像面速度を算出する速度算出手段を有し、前記像面速度が第3の所定値より小さい場合には、前記補正手段は換算係数の補正を行わないことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 移動する被写体の将来の像面位置を予測する焦点検出装置の予測方法において、
記録用画像を取得するための撮像素子から取得した一対の像信号の像ずれ量を検出する像ずれ量検出ステップと、
前記像ずれ量検出ステップにおいて検出した前記像ずれ量を、換算係数を用いてデフォーカス量へと換算する換算ステップと、
レンズ位置に関する情報であるレンズ位置情報を取得する位置取得ステップと、
前記デフォーカス量、前記レンズ位置情報及び時刻、のデータを記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶した複数の前記データに基づいて被写体の将来の像面位置を予測する予測ステップと、
前記記憶ステップで記憶した前記データを複数用いて、前記換算係数を補正する補正ステップと、を有し、
前記補正ステップでは前記記憶手段に記憶した前記レンズ位置のデータを用いて前記換算係数を補正し、
前記補正ステップで補正した換算係数を用いて、前記換算ステップにおいて換算したデフォーカス量に基づいて、前記予測ステップで被写体の将来の像面位置を予測することを特徴とする予測方法。 - 請求項11に記載の予測方法における各ステップをコンピュータによって実行させるためのプログラム。
- 請求項12に記載のプログラムをコンピュータで読み取ることができるように記憶する記憶媒体。
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