JP6329037B2 - 補助光投光装置、撮像装置及び焦点調節方法 - Google Patents

補助光投光装置、撮像装置及び焦点調節方法 Download PDF

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Description

本発明は補助光投光装置、撮像装置及び焦点調節方法に関する。
撮像装置において、撮影時、被写体輝度が低い場合、あるいは被写体のコントラストが低い場合などに被写体に対して明暗のあるパターンの補助光を投光し、被写体の輝度並びにコントラストを高めた上で、自動焦点調節（ＡＦ：オートフォーカス）を行うことがある。このような補助光は、例えば、特許文献１〜４に記載がある。
特許文献１には、位相差方式による焦点検出における演算誤差を防ぐために、複数の不透明部と透明部を周期的に配列したパターンであって、各不透明部とそれらの不透明部の配列方向の特定側に隣接する透明部とを１組とし、各組の不透明部の幅と透明部の幅とが等しくなるように形成されたパターンの補助光を用いることが開示されている。
特許文献２は、望遠レンズと広角レンズの両方を対応させるため、撮影画面の中央付近に位置するパターンの間隔が、それ以外の領域に位置するパターンの間隔よりも密になるように複数のパターンを配置した補助光について開示している。
特許文献３は、略垂直に形成された少なくとも１つの縦長パターンと、縦長パターンに略直交して形成された少なくとも２つの横長パターンとから形成され、縦長パターンと横長パターンは、互いに非交差に形成されている補助光のパターンについて開示している。
特許文献４は、位相差方式の自動焦点調節において、被写体輝度が低い場合や、被写体が低コントラストの場合には、カメラに内蔵された、あるいは、ストロボに内蔵された補助光を発光させて、その反射光により被写体に関する位相差検出を行うことが開示されている。ここで、特許文献４では、外側に向かって次第に明暗の幅が太くなる補助光のパターンについて開示している。
特開平８−２２０４２２号公報 特開２０１０−８６８９号公報 特開２００４−１６３５４０号公報 特開平６−９４９８８号公報
ところで、自動焦点調節の方式として、一対の被写体像の間隔を検出する位相差方式による自動焦点調節と、被写体像のコントラストを検出して評価するコントラスト方式による自動焦点調節が知られている。特許文献１〜４に記載された補助光の発光パターンは、いずれも位相差方式による自動焦点調節のためのものであり、位相差方式の自動焦点調節機能及びコントラスト方式の自動焦点調節機能の両方を備える撮像装置に対して適したパターンの補助光を投光できない。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、位相差方式の自動焦点調節機能及びコントラスト方式の自動焦点調節機能の両方を備える撮像装置に対して適したパターンの補助光を投光する補助光投光装置、撮像装置及び焦点調節方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる補助光投光装置は、撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段を有し、前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される。
本発明にかかる撮像装置は、位相差方式による焦点調節を行う第一の自動焦点調節手段と、コントラスト方式による焦点調節を行う第二の自動焦点調節手段と、前記第一の自動焦点調節手段による焦点調節と、前記第二の自動焦点調節手段による焦点調節とを切り替える制御を行う切替制御手段と、前記第一の自動焦点調節手段又は前記第二の自動焦点調節手段による焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段とを有し、前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される。
本発明にかかる焦点調節方法は、撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光し、投光された補助光の中央部の明暗パターンの輝度の差に基づいて、位相差方式による第一の焦点調節を行い、前記第一の焦点調節後、前記中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度の差に基づいて、コントラスト方式による第二の焦点調節を行い、前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される。
本発明によれば、位相差方式の自動焦点調節機能及びコントラスト方式の自動焦点調節機能の両方を備える撮像装置に対して適したパターンの補助光を投光することができる補助光投光装置、撮像装置及び焦点調節方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる補助光投光装置を搭載した撮像装置２の構成を示す模式図である。 実施の形態１にかかる補助光のパターンを示す図である。 実施の形態１にかかる撮像装置における自動焦点調節の動作の一例について示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる補助光のパターンと被写体との関係を上から見た様子を示す模式図である。 実施の形態３にかかる補助光のパターンの一例を示す図である。 実施の形態４にかかる補助光のパターンの一例を示す図である。 実施の形態５にかかる補助光のパターンの一例を示す図である。 実施の形態６にかかる補助光のパターンの一例を示す図である。 実施の形態７にかかる補助光のパターンの一例を示す図である。
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。ただし、説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
図１は、実施の形態１にかかる補助光投光装置１を搭載した撮像装置２の構成を示す模式図である。本実施の形態で例示する撮像装置２は、レンズ交換式のミラーレスカメラであり、カメラ本体２０にレンズ３が装着されている。
カメラ本体２０内には撮像素子２１、制御部２２を有する。また、レンズ３内には、複数のレンズからなるレンズ群３０と、レンズ群３０の位置を変えるためのモーター３２、レンズ内各部を制御するレンズ制御部３３を有する。レンズ群３０は、フォーカスレンズ３１を有する。
撮像素子２１は、画素に対応する複数の光電変換素子を有するＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどのデバイスにより構成される。撮像素子２１は、撮像用の画素に加え、焦点検出用の画素を有する。焦点検出用の画素は、例えば、ライン状に配列されており、位相差方式の焦点調節を行うための信号を出力するために用いられる。すなわち、後述する位相差ＡＦ部２２１は、この焦点検出用の画素からの出力信号を用いて演算を行うことにより、焦点調節処理を行う。このように撮像装置２は、いわゆる像面位相差方式の自動焦点調節を実現する。
制御部２２は、撮像装置２の全体を制御する。制御部２２は、位相差ＡＦ部２２１、コントラストＡＦ部２２２、切替制御部２２３、投光制御部２２４を含んでいる。制御部２２は、例えば、ＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータとしての機能を備えており、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、以下の処理を実行する。なお、制御部２２の処理の一部又は全部が、電気回路などのハードウェアにより実現されてもよい。
位相差ＡＦ部２２１は、公知の位相差方式による焦点調節を行う。すなわち、位相差ＡＦ部２２１は、一対の被写体像の間隔を検出することにより、デフォーカス量を算出し、算出されたデフォーカス量に応じてレンズ３内のフォーカスレンズ３１の位置を移動させるようレンズ制御部３３に指示する。
また、位相差ＡＦ部２２１は、位相差方式による焦点調節の信頼性の指標、すなわち算出されたデフォーカス量の信頼性の指標となる評価値を切替制御部２２３に出力する。ここで、評価値は、デフォーカス量の信頼性の指標となる値であればよく、任意の値を用いることができる。例えば、以下の相関度合が評価値として用いられてもよい。
位相差方式では、被写体からの光束が２方向に分離されてライン状に配列された焦点検出用の画素群に照射される。その際、焦点検出用の画素群からの出力値に基づいて、光の強度を示す２つの出力分布が得られる。デフォーカス量の算出は、この２つの出力分布が示す２つの波形の相対的なずれ量を検出することで行われる。このとき、ずれ量を検出するために、両波形の相対的な位置をシフトさせつつ、シフトさせた位置における両波形の相関度合の算出が行われる。このように、相関度合の算出を行う理由は、相関度合が最も高くなった際のシフト量が、ずれ量に対応するためである。位相差ＡＦ部２２１は、この相関度合を評価値として利用してもよい。この場合、相関度合が高いほど、信頼性が高いことを示すこととなる。
また、この他にも、例えば、評価値として両波形のピーク値の大きさが用いられてもよい。この場合、ピーク値が大きいほど、信頼性が高いことを示すこととなる。
コントラストＡＦ部２２２は、被写体像のコントラストを検出して焦点調節を行う方式である公知のコントラスト方式による焦点調節を行う。コントラストＡＦ部２２２は、フォーカスレンズ３１を移動しつつ撮像素子２１からコントラスト値を取得し、コントラスト値が最も高くなるフォーカスレンズ３１の位置を検出して、そのときのフォーカスレンズ３１の位置を合焦位置として決定する。より具体的には、コントラストＡＦ部２２２は、例えば、撮像素子２１全体を分割した複数の部分領域ごとに、当該部分領域のコントラスト値を算出し、部分領域ごとのコントラス値を積算することにより、そのときのフォーカスレンズ３１の位置におけるコントラスト評価値を算出する。なお、コントラストＡＦ部２２２は、撮像領域の全画素のうち、所定の間隔ごとの画素の出力に基づいてコントラスト値を取得している。このようにすることで、撮像領域の全画素の出力に基づいてコントラスト値を取得する場合に比べ、処理負荷を低減することができる。なお、コントラストＡＦ部２２２は、撮像領域の全画素の出力に基づいてコントラスト値を取得してもよい。
コントラストＡＦ部２２２は、このコントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ３１の位置を合焦位置として決定する。
切替制御部２２３は、位相差ＡＦ部２２１による焦点調節と、コントラストＡＦ部２２２による焦点調節とを切り替える制御を行う。切替制御部２２３は、位相差ＡＦ部２２１による焦点調節の信頼性の指標となる上述の評価値が、予め定められた基準値を満たさない場合に、コントラストＡＦ部２２２による焦点調節へと切り替える。なお、本実施の形態では、切替制御部２２３は、このように、上述の評価値が、予め定められた基準値を満たさない場合に、位相差ＡＦ部２２１による焦点調節からコントラストＡＦ部２２２による焦点調節へと切り替えるが、切替制御部２２３は、上述の評価値の値にかかわらず、位相差ＡＦＢ２２１による焦点調節を実施後、コントラストＡＦ部２２２による焦点調節を実施するよう制御してもよい。
ここで、位相差ＡＦ部２２１は、投光部１１により投光された補助光の中央部を含む予め定められた領域の明暗パターンの輝度の差に基づいて焦点調節を行い、コントラストＡＦ部２２２は、中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度の差に基づいて焦点調節を行う。なお、位相差ＡＦ部２２１は、投光部１１により投光された補助光の中央部を含む予め定められた領域の明暗パターンの輝度の差に限らず、さらに他の部分の輝度の差に基づいて焦点調節を行ってもよい。また、コントラストＡＦ部２２２による焦点調節では、中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度のみならず、中央部の明暗パターンの輝度の差に基づいて焦点調節を行ってもよい。
投光制御部２２４は、投光部１１による投光を制御する。具体的には、投光制御部２２４は、後述する光源１１１に対し、発光を指示する信号を出力する。投光制御部２２４は、位相差ＡＦ部２２１による焦点調節時、及びコントラストＡＦ部２２２による焦点調節時に光源１１１が発光するよう光源１１１に対し指示する。
なお、投光制御部２２４は、焦点調節時に、被写体が暗いと判断される場合、または、被写体のコントラストが低く合焦できないと判断される場合に、光源１１１に対し、発光を指示する信号を出力するようにしてもよい。この場合、例えば、投光制御部２２４は、撮像素子２１により検知された被写体の輝度が予め定められた閾値未満である場合に被写体が暗いと判断し、光源１１１に対し発光を指示する信号を出力するようにしてもよい。また、例えば、投光制御部２２４は、被写体のコントラスト値が予め定められた閾値未満である場合にコントラストが低いと判断し、光源１１１に対し発光を指示する信号を出力するようにしてもよい。
以上、制御部２２の構成について、自動焦点調節及び、補助光の投光制御を中心に説明したが、制御部２２は、この他にも各種処理を行う。例えば、制御部２２は、レンズ３のレンズ制御部３３からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３３へフォーカスレンズ３１の移動量に関する情報などを送信する。また、制御部２２は、撮像素子２１からの画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を図示しない記録媒体に出力する。
レンズ３内のレンズ群３０は、少なくとも合焦のためのフォーカスレンズ３１を有する。また、レンズ３がズームレンズの場合にはさらに焦点距離を変えるためのズームレンズ群を有する。
レンズ制御部３３は、制御部２２からの信号にしたがって、合焦動作のためにモーター３２を制御してレンズ３内のフォーカスレンズ３１を移動させる。
補助光投光装置１は、撮像装置２における自動焦点調節を補助するため補助光を投光する。本実施の形態では、カメラ本体２０の上部に補助光投光装置１を乗せた構造により、補助光投光装置１が撮像装置２に内蔵される構成となっている。補助光投光装置１は、撮像装置２の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光部１１を有する。
投光部１１は、光源１１１及びフィルム１１２を有している。光源１１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などにより構成されており、制御部２２からの指令により発光する。フィルム１１２は、光源１１１から発せられた光の一部を遮るための不透明部と、光源１１１から発せられた光を透過する透明部を有する。フィルム１１２の不透明部及び透明部のパターンにより、被写体に投光される補助光のパターンが定まる。
次に、本実施の形態の補助光投光装置１により投光される補助光のパターンの詳細について説明する。図２は、本実施の形態の補助光投光装置１により投光される補助光のパターンを示す図である。
図２に示されるように、補助光のパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンである。なお、図２及び後述する他の実施の形態における補助光のパターンを示す図において、明部の線はハッチングされた線により表されており、暗部の線は黒く塗りつぶされた線により表されている。ここで、明部は、補助光の光が照射される部分であり、暗部は、補助光の光が遮られ照射されていない部分である。
本実施形態の補助光のパターンは、より具体的には、図２に示されるように、撮像領域において縦方向に延びる明部の線及び暗部の線が、撮像領域における横方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。ここで、縦方向及び横方向は、撮像装置２による撮像領域における縦方向及び横方向に相当する。
また、補助光のパターンは、図２に示されるように、配列された暗部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ１を有する暗部の線ＤＬ、及び配列された明部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ２を有する明部の線ＢＬが、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１及び太さＷ２よりも細い暗部の線及び明部の線が他の部分に配置されている。したがって、パターンの中央部には太さＷ１の暗部の線ＤＬが配置され、中央部の外側には、太さｗ１_１〜ｗ１_ｎ（ただし、ｎは自然数であり、ｗ１_１〜ｗ１_ｎはいずれもＷ１以下の太さ）の暗部の線が配置される。また、パターンの中央部には太さＷ２の明部の線ＢＬが配置され、中央部の外側には、太さｗ２_１〜ｗ２_ｍ（ただし、ｍは自然数であり、ｗ２_１〜ｗ２_ｍはいずれもＷ２以下の太さ）の明部の線が配置される。ここで、太さＷ１及びＷ２の値がいずれも、太さｗ１_１〜ｗ１_ｎ及びｗ２_１〜ｗ２_ｍのうち、最小の太さのものの値の２倍以上であることが好ましい。
ここで、図２に示した例では、中央部の外側に配置される線の太さ、すなわち太さｗ１_１〜ｗ１_ｎ及び太さｗ２_１〜ｗ２_ｍは、不均一であるが、必ずしも不均一でなくてもよく、均一の太さであってもよい。また、太さＷ１と太さＷ２は同じ太さであってもよいし（すなわち、Ｗ１＝Ｗ２）、太さＷ１と太さＷ２は異なっていてもよい。
また、図２に示した例では、１組の太い明暗部の線が、パターンの中央部を通るよう配置されている。具体的には、太さＷ１を有する１本の暗部の線ＤＬ及びこの暗部の線ＤＬの両隣の太さＷ２を有する２本の明部の線ＢＬが、パターンの中央部を通るよう配列されている。そして、上述の通り、１本の暗部の線ＤＬ及びその両隣の２本の明部の線ＢＬに並んで配置される各暗部の線の太さは太さＷ１よりも細く、１本の暗部の線ＤＬ及びその両隣の２本の明部の線ＢＬに並んで配置される各明部の線の太さは太さＷ２よりも細い。このように、中央部を通る太い明暗部の線は１組となっており、その両脇にはこれらの線よりも細い明暗部の線が並んでいる。
以上、補助光投光装置１による補助光のパターンについて説明した。ここで、上述のパターンの補助光を実現するには、例えば、図２に示される補助光のパターンと同じパターンをフィルム１１２に形成すればよい。すなわち、上記の暗部の線に対しては、フィルム１１２において不透明部を形成し、上記の明部の線に対してはフィルム１１２において透明部を形成することにより、図２に示される補助光のパターンが実現される。なお、本実施の形態では、フィルム１１２を用いて補助光のパターンを実現する構成について説明したが、補助光のパターンの作成方法については、任意の方法を適用できることはいうまでもない。
次に、本実施の形態にかかる撮像装置２における自動焦点調節の動作について説明する。図３は、本実施の形態にかかる撮像装置２における自動焦点調節の動作の一例について示すフローチャートである。
ステップ１００（Ｓ１００）において、補助光投光装置１の投光部１１は、図２に示されるパターンの補助光を被写体に対して投光する。具体的には、投光制御部２２４による発光指示にしたがって光源１１１が発光する。そして、光源１１１から照射された光の一部がフィルム１１２により遮られることにより、図２に示されるパターンの補助光が被写体に照射される。
ステップ１０１（Ｓ１０１）において、位相差ＡＦ部２２１が、位相差方式による焦点調節を行う。このとき、位相差ＡＦ部２２１は、投光部１１により投光された補助光の中央部の明暗パターンの輝度の差を検出して焦点調節を行う。すなわち、位相差ＡＦ部２２１は、上述の暗部の線ＤＬ及び明部の線ＢＬによる輝度の差を検出して焦点調節を行う。また、位相差ＡＦ部２２１は、位相差方式による焦点調節の信頼性の指標となる評価値を切替制御部２２３に出力する。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、切替制御部２２３は、ステップ１０１で位相差ＡＦ部２２１から出力された評価値が、予め定められた基準値を満たすか否かを判定する。評価値が予め定められた基準値を満たす場合、切替制御部２２３は、被写体に対し十分に合焦しているとして焦点調節を終了する。評価値が予め定められた基準値を満たさない場合、切替制御部２２３は、被写体に対し十分に合焦していないとして、コントラストＡＦ部２２２による焦点調節へと切り替える。なお、このときのフォーカスレンズ３１の位置は、位相差ＡＦ部２２１による焦点調節により移動された位置にある。
ステップ１０３（Ｓ１０３）において、コントラストＡＦ部２２２は、コントラスト方式による焦点調節を行う。このとき、コントラストＡＦ部２２２は、中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度の差を検出して焦点調節を行う。すなわち、コントラストＡＦ部２２２は、暗部の線ＤＬ及び明部の線ＢＬの外側の明暗パターンの輝度の差を検出して焦点調節を行う。なお、コントラストＡＦ部２２２は、暗部の線ＤＬ及び明部の線ＢＬの輝度の差も用いて焦点調節を行ってもよい。
以上、実施の形態１にかかる補助光投光装置１を搭載した撮像装置２の構成及び動作について説明した。次に、本実施の形態における効果について説明する。
一般的に、明暗パターンの明部の線と暗部の線の繰り返し数が多いほど、コントラスト方式の焦点調節では、より正確な焦点調節が期待できる。これは、明暗パターンの明部の線と暗部の線の繰り返し数が多いほど、検出されるコントラスト値についてのデータ数が多くなるため、画像全体のコントラスト評価値の信頼性が高まるためである。しかしながら、明暗パターンの明部の線と暗部の線の繰り返し数が多ければ多いほど、すなわち、明部の線と暗部の線が細くなるほど、位相差方式の焦点調節において、デフォーカス時（焦点調節の開始時）の明暗パターンの判別が困難になる。逆に、明暗パターンの明部の線と暗部の線の繰り返し数を少なくすればするほど、すなわち、明部の線と暗部の線を太くすればするほど、上記データ数が減少することとなり、コントラスト方式による正確な焦点調節が困難になる。
本実施の形態にかかる補助光のパターンでは、太い暗部の線ＤＬ及び太い明部の線ＢＬが、パターンの中央部を通るよう配列されている。このため、デフォーカス状態であっても位相差方式による焦点調節が容易になる。また、特に、太い暗部の線ＤＬ及び太い明部の線ＢＬが、中央部に配列されている点は、次の点で有利である。すなわち、撮影者は、撮影対象の被写体を撮像領域の中央に位置するよう撮像装置２を構えることが多いため、撮影者が意図した撮影対象に対し合焦しやすいという利点がある。また、一般的にレンズの光学的な特性上、撮像領域の中央部は周辺部に比べて解像度が高いため、撮像領域の中央部は、デフォーカス状態であっても撮像領域の周辺部に比べて位相差方式の焦点調節が行いやすいという利点もある。
また、本実施の形態にかかる補助光のパターンでは、暗部の線ＤＬ及び明部の線ＢＬの外側に、細い明暗パターンが配列されている。このため、コントラスト方式の焦点調節において、上記データ数が確保することができ、焦点調節の精度を向上することができる。
このように、本実施の形態にかかる補助光は、位相差方式の自動焦点調節機能及びコントラスト方式の自動焦点調節機能の両方を備える撮像装置に対して適したパターンの補助光となっている。このため、位相差方式の焦点調節及びコントラスト方式の焦点調節の両方を行うハイブリット方式の撮像装置に適した補助光を提供することができる。
また、上述のとおり、本実施の形態にかかる補助光のパターンでは、中央部を通る太い明暗部の線は１組に限られており、中央部周辺には細い明暗パターンが配列されている。このため、望遠での撮影時、すなわち撮像領域が補助光のパターンの中央付近に限られる場合であっても、位相差方式の焦点調節に適した明暗部と、コントラスト方式の焦点調節に適した明暗部とを撮像領域内に確保することができる。
また、上述の通り、中央部の外側に配置される線の太さ、すなわち太さｗ１_１〜ｗ１_ｎ及び太さｗ２_１〜ｗ２_ｍは、不均一であるから、焦点検出の誤りを抑制することが期待できる。
また、本実施の形態にかかる撮像装置２は、上述の通り、まず、コントラスト方式よりも一般的に高速である位相差方式の焦点調節を実施し、その後、コントラスト方式の焦点調節を実施している。このため、コントラスト方式の焦点調節の前に、既にある程度、位相差方式の焦点調節が行われている。よって、焦点調節にかかる全体の時間を抑制することができる。また、本実施形態にかかる撮像装置２は、位相差方式の焦点調節の結果の信頼性が予め定められた基準を満たす場合には、コントラスト方式の焦点調節は行わない。このため、焦点調節に要する時間を抑制することができる。
以上、実施の形態１について説明したが、上記説明において、明部と暗部とが逆であってもよい。すなわち、図２に示した例では、１本の暗部の線ＤＬの両隣に２本の明部の線ＢＬが配置されたパターンであるが、１本の明部の線ＢＬの両隣に２本の暗部の線ＤＬが配置されたパターンであってもよい。なお、後述する、各実施の形態におけるパターンについても、明部と暗部とが逆であってもよい。
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２は、実施の形態１において示した補助光のパターンにおける暗部の線ＤＬの太さＷ１及び明部の線ＢＬの太さＷ２が制限されている点を除き、他の構成については実施の形態１と同様である。
本実施の形態にかかる補助光のパターンでは、暗部の線ＤＬの太さＷ１及び明部の線ＢＬの太さＷ２は、予め定められた被写体距離以内の任意の照射位置において、人の肩幅に相当する長さ以内の値となっている。これについて、図４を用いてさらに説明する。
図４は、実施の形態２にかかる補助光のパターンと被写体との関係を上から見た様子を示す模式図である。なお、図４においては、説明のため、補助光投光装置１により投光される補助光のパターンのうち中央部のパターンについてのみ図示している。
図４に示した例では、撮像装置２から被写体である人物４までの距離である被写体距離をＸとしている。図４に示されるように、光源１１１から発せられた光は、フィルム１１２を介して、人物４に照射される。このとき、補助光のパターンは、光源１１１から遠ざかるにつれて広がることとなる。本実施形態では、図４に示すように、被写体距離Ｘにおける位置における補助光の照射パターンの太さＷ１、Ｗ２が、人物４の肩幅以内となっている。このため、距離Ｘ以内にいる人物４を被写体とする場合には、暗部の線ＤＬと明部の線ＢＬの境界が、人物４上に照射されることとなり、位相差方式における焦点調節の際、人物４への焦点調節が容易となる。なお、この被写体距離Ｘは、例えば、補助光が十分な強度をもって照射される距離に応じて定められてもよいし、人物を撮影する際に好適な最大被写体距離であってもよい。また、太さＷ１とＷ２は同じであってもよい。本実施の形態にかかる補助光のパターンによれば、予め定められた距離（上記被写体距離Ｘ）以内の人物の撮影に際し、位相差方式の焦点調節を容易にすることができる。
なお、暗部の線ＤＬの太さＷ１及び明部の線ＢＬの太さＷ２を、予め定められた被写体距離以内の任意の照射位置において、人の顔幅に相当する長さ以内の値としてもよい。この場合、予め定められた距離以内の人物の顔の撮影に際し、位相差方式の焦点調節を容易にすることができる。
＜実施の形態３＞
次に実施の形態３について説明する。本実施の形態は、補助光のパターンが図２に示したパターンと異なる点を除き、実施の形態１と同様である。
図５は、実施の形態３にかかる補助光のパターンを示す図である。図５に示されるように、パターンの中央に配置された１組の太い明暗部の線に加え、これら線の外側にも、所定の間隔で、周辺の明暗部の線よりも太い明部の線ｂｌ及び暗部の線ｄｌが配置されている。なお、この中央部の外側に配置された太い明暗部の太さは、中央部の太い明暗部の線の太さＷ１又はＷ２と同じであってもよいし、太さＷ１又はＷ２以下であってもよい。なお、太さＷ１とＷ２は同じであってもよい。また、この中央部の外側に配置された太い明暗部の太さは、中央部の太い明暗部の太さと同様、パターン中の最小の太さの２倍以上であることが好ましい。
本実施形態の補助光のパターンでは、所定の太さの明暗部が、中央部以外にも散在している。したがって、撮影者が焦点を合わせたい被写体が撮像領域の中央ではなく、中央からずれた位置にいる場合、または、被写体が中央から動いてしまった場合、さらに撮像領域中央部の被写体の光の反射率が十分でない場合であっても、焦点調節を容易に行うことができる。
なお、パターン中央部以外の上記太い明暗部の数及び配置位置は、図５に示した例に限らず、任意でよいことは言うまでもない。また、周辺の明暗部の線よりも太い明部の線ｂｌのみを有し、周辺の明暗部の線よりも太い暗部の線ｄｌは有さなくてもよい。同様に、周辺の明暗部の線よりも太い暗部の線ｄｌのみを有し、周辺の明暗部の線よりも太い明部の線ｂｌは有さなくてもよい。
また、本実施の形態においても、実施の形態２と同様、予め定められた被写体距離以内の任意の照射位置において、パターン中央部を通る線の太さが、人の肩幅又は顔幅に相当する長さ以内にとなるよう制限してもよい。さらに、パターン中央部以外の上記太い明暗部の太さについても、同様に制限してもよい。
＜実施の形態４＞
次に実施の形態４について説明する。本実施の形態は、補助光のパターンが図２に示したパターンと異なる点を除き、実施の形態１と同様である。図２に示した例では、撮像領域において縦方向に延びる明部の線及び暗部の線が、撮像領域における横方向に交互に繰り返し配列されたパターンであった。これに対し、実施の形態４にかかる補助光のパターンは、図６に示されるように、撮像領域において横方向に延びる明部の線及び暗部の線が、撮像領域における縦方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。
なお、本実施形態の補助光のパターンは、回転されている点を除き、実施の形態１にかかる補助光のパターンと同様である。したがって、図６に示されるように、補助光のパターンには、配列された暗部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ１を有する暗部の線ＤＬ、及び配列された明部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ２を有する明部の線ＢＬが、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１及び太さＷ２よりも細い暗部の線及び明部の線が他の部分に配置されている。なお、本実施形態においても、太さＷ１とＷ２は同じであってもよい。また、実施の形態１と同様、太さＷ１及び太さＷ２は、パターンに配置される明部及び暗部の線のうち最小の太さの少なくとも２倍以上の太さであることが好ましい。
本実施の形態にかかる補助光のパターンによれば、撮影対象の被写体が撮像領域の横方向の端にあった場合でも、所定の太さの明暗パターンが被写体に照射される。このため、この端の部分の輝度を検知して位相差方式の焦点調節を行う場合には、当該被写体に対する焦点調節が容易となる。
＜実施の形態５＞
次に実施の形態５について説明する。本実施の形態も、補助光のパターンが図２に示したパターンと異なる点を除き、実施の形態１と同様である。実施の形態５にかかる補助光のパターンは、図７に示されるように、撮像領域において斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、明部の線及び暗部の線と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。
なお、本実施形態の補助光のパターンは、回転されている点を除き、実施の形態１にかかる補助光のパターンと同様である。したがって、図７に示されるように、補助光のパターンは、配列された暗部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ１を有する暗部の線ＤＬ、及び配列された明部の線の太さのうち最大の太さである太さＷ２を有する明部の線ＢＬが、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１及び太さＷ２よりも細い暗部の線及び明部の線が他の部分に配置されている。なお、本実施形態においても、太さＷ１とＷ２は同じであってもよい。また、実施の形態１と同様、太さＷ１及び太さＷ２は、パターンに配置される明部及び暗部の線のうち最小の太さの少なくとも２倍以上の太さであることが好ましい。
本実施の形態にかかる補助光のパターンによれば、撮像対称の被写体（例えば、人物）の位置が撮像領域の中央からずれていても、図２に示される補助光のパターンに比べ、所定の太さの明暗パターンが被写体に投影されることが期待される。このため、位相差方式の焦点調節において有利である。なお、図７に示した例では、右上から左下に線が通るように線が傾いているが、左上から右下に線が通るように線が傾いていてもよい。また、傾きの角度は、図７に示した例に限らず、任意の角度でよい。
＜実施の形態６＞
次に実施の形態６について説明する。本実施の形態も、補助光のパターンが図２に示したパターンと異なる点を除き、実施の形態１と同様である。実施の形態６にかかる補助光のパターンは、図８に示されるように、図２に示したパターンと、図６に示したパターンとを合成したパターンとなっている。すなわち、本実施の形態にかかる補助光のパターンは、縦方向の線の第１のパターンと、横方向の線の第２のパターンとが、交差したパターンである。具体的には、この第１のパターンは、撮像領域において縦方向に延びる明部の線及び暗部の線が撮像領域における横方向に交互に繰り返し配列されたパターンであり、この第２のパターンは、撮像領域において横方向に延びる明部の線及び暗部の線が撮像領域における縦方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。ここで、第１のパターンと第２のパターンの交差により明部の線と暗部の線が重なる部分については、暗部の線が明部の線よりも優先されて形成されている。
なお、本実施形態の補助光のパターンにおいても、上記の各実施形態と同様、所定の太さの線が、パターンの中央部に配置されている。すなわち、本実施形態にかかる補助光のパターンは、配列された暗部の横線の太さのうち最大の太さである太さＷ１_Ｈを有する暗部の横線ＤＬ_Ｈ、及び配列された明部の横線の太さのうち最大の太さである太さＷ２_Ｈを有する明部の横線ＢＬ_Ｈが、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１_Ｈ及び太さＷ２_Ｈよりも細い暗部の横線及び明部の横線が他の部分に配置されている。また、本実施形態にかかる補助光のパターンは、配列された暗部の縦線の太さのうち最大の太さである太さＷ１_Ｖを有する暗部の縦線ＤＬ_Ｖ、及び配列された明部の縦線の太さのうち最大の太さである太さＷ２_Ｖを有する明部の縦線ＢＬ_Ｖが、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１_Ｖ及び太さＷ２_Ｖよりも細い暗部の縦線及び明部の縦線が他の部分に配置されている。なお、本実施形態においても、太さＷ１_Ｈ、Ｗ２_Ｈ、Ｗ１_Ｖ及びＷ２_Ｖは同じであってもよい。また、実施の形態１と同様、太さＷ１_Ｈ、Ｗ２_Ｈ、Ｗ１_Ｖ及びＷ２_Ｖは、パターンに配置される明部及び暗部の線のうち最小の太さの少なくとも２倍以上の太さであることが好ましい。
本実施形態の補助光のパターンによれば、撮影される被写体の位置が撮像領域の縦方向又は横方向の中心線上のいずれかにあれば、所定の太さの明暗パターンが当該被写体に投影されることとなる。したがって、図２又は図６に示したパターンの補助光を投光する場合に比べ、より広範囲な位置の被写体に対し、位相差方式の焦点調節を容易に行うことができる。
なお、本実施の形態においても、実施の形態２と同様、予め定められた被写体距離以内の任意の照射位置において、パターン中央部を通る縦線の太さが、人の肩幅又は顔幅に相当する長さ以内にとなるよう制限してもよい。
＜実施の形態７＞
次に実施の形態７について説明する。本実施の形態も、補助光のパターンが図２に示したパターンと異なる点を除き、実施の形態１と同様である。図６に示したパターンを傾けたパターンや、図７に示したパターンと図７に示したパターンの左右対称のパターンとを交差させて合成したパターンが、実施の形態７にかかる補助光のパターンの一例に該当する。実施の形態７にかかる補助光のパターンの一例が、図９に示されている。
本実施の形態にかかる補助光のパターンは、詳細には、次のようなパターンである。
本実施の形態にかかる補助光のパターンは、第３のパターンと第４のパターンとが、交差するよう合成されたパターンである。ここで、第３のパターンは、撮像領域において第一の斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、この第一の斜め方向と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。また、第４のパターンは、撮像領域において第一の斜め方向と交わる第二の斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、この第二の斜め方向と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンである。
なお、本実施形態の補助光のパターンにおいても、上記の各実施形態と同様、所定の太さの線が、パターンの中央部に配置されている。すなわち、本実施形態にかかる補助光のパターンは、配列された第一の方向の暗部の斜線の太さのうち最大の太さである太さＷ１_Ｓ１を有する暗部の斜線ＤＬ_Ｓ１、及び配列された第一の方向の明部の斜線の太さのうち最大の太さである太さＷ２_Ｓ１を有する明部の斜線ＢＬ_Ｓ１が、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１_Ｓ１及び太さＷ２_Ｓ１よりも細い暗部の斜線及び明部の斜線が他の部分に配置されている。また、本実施形態にかかる補助光のパターンは、配列された第二の方向の暗部の斜線の太さのうち最大の太さである太さＷ１_Ｓ２を有する暗部の斜線ＤＬ_Ｓ２、及び配列された第二の方向の明部の斜線の太さのうち最大の太さである太さＷ２_Ｓ２を有する明部の斜線ＢＬ_Ｓ２が、パターンの中央部を通るよう配列され、太さＷ１_Ｓ２及び太さＷ２_Ｓ２よりも細い暗部の斜線及び明部の斜線が他の部分に配置されている。なお、第一の方向と第二の方向の角度は、任意である。また、本実施形態においても、太さＷ１_Ｓ１、Ｗ２_Ｓ１、Ｗ１_Ｓ２及びＷ２_Ｓ２は同じであってもよい。また、実施の形態１と同様、太さＷ１_Ｓ１、Ｗ２_Ｓ１、Ｗ１_Ｓ２及びＷ２_Ｓ２は、パターンに配置される明部及び暗部の線のうち最小の太さの少なくとも２倍以上の太さであることが好ましい。
本実施形態の補助光のパターンによれば、撮影される被写体の位置が撮像領域の第一の方向又は第二の方向の中心線上のいずれかにあれば、所定の太さの明暗パターンが当該被写体に投影されることとなる。したがって、図７に示したパターンの補助光を投光する場合に比べ、より広範囲な位置の被写体に対し、位相差方式の焦点調節を容易に行うことができる。
以上、各実施の形態について説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記各実施形態では、一の方向において、１組の太い明暗部の線（１本の暗部の線及びその両脇の２本の明部の線）がパターンの中央部を通るよう配置されているが、さらに多くの太線が配置されてもよい。また、上記各実施形態では、中央部の外側に配置される線の太さは不均一であるが、均一の太さであってもよい。また、各実施形態において、明部の線と暗部の線が入れ替わっていてもよい。
また、位相差ＡＦ部２２１が、像面位相差方式の焦点調節をするものとして説明したが、位相差ＡＦ部２２１は、像面位相差方式に限らず、他の位相差方式による焦点調節であってもよい。例えば、撮像素子２１とは別に設けられた焦点検出用のセンサを有するユニットが、レンズ群３０と撮像素子２１との間に設けられた可動式の反射部材で偏向された光路を受光して一対の被写体像の間隔を検出してもよい。
さらに、上記実施の形態では、カメラ本体２０の上部に補助光投光装置１を乗せた構造により、補助光投光装置１が撮像装置２に搭載される構成としたが、補助光投光装置１は、カメラ本体２０の筐体内に組み込まれる構造により、撮像装置２に内蔵されてもよい。また、補助光投光装置１は、撮像装置２に別途取り付けられる閃光装置に組み込まれて提供されてもよい。さらに、補助光投光装置１が、単独の装置として、撮像装置２に別途取り付けられてもよい。
１ 補助光投光装置
２ 撮像装置
３ レンズ
１１ 投光部
２０ カメラ本体
２１ 撮像素子
２２ 制御部
３１ フォーカスレンズ
１１１ 光源
１１２ フィルム
２２１ 位相差ＡＦ部
２２２ コントラストＡＦ部
２２３ 切替制御部
２２４ 投光制御部

Claims (13)

  1. 撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段を有し、
    前記予め定められたパターンは、撮像領域において斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、明部の線及び暗部の線と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される
    補助光投光装置。
  2. 撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段を有し、
    前記予め定められたパターンは、撮像領域において第一の斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、該第一の斜め方向と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンと、撮像領域において前記第一の斜め方向と交わる第二の斜め方向に延びる明部の線及び暗部の線が、該第二の斜め方向と交わる方向に交互に繰り返し配列されたパターンとが交差したパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される
    補助光投光装置。
  3. 撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段を有し、
    前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置され、
    一本の前記第一の太さを有する暗部の線及び該暗部の線の両隣の二本の前記第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さを有する暗部の線及び前記第二の太さを有する明部の線と並んで配置された他の明部及び暗部の線の太さは、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い
    補助光投光装置。
  4. 撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段を有し、
    前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置され、
    一本の前記第二の太さを有する明部の線及び該明部の線の両隣の二本の前記第一の太さを有する暗部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さを有する暗部の線及び前記第二の太さを有する明部の線と並んで配置された他の明部及び暗部の線の太さは、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い
    補助光投光装置。
  5. 前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い明部及び暗部の各線の太さは、不均一である
    請求項３又は４に記載の補助光投光装置。
  6. 前記第一の太さを有する暗部の線又は前記第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部以外の部分にも、配置されている
    請求項１又は２に記載の補助光投光装置。
  7. 前記第一の太さと前記第二の太さが同じである
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の補助光投光装置。
  8. 前記第一の太さ及び前記第二の太さは、前記予め定められたパターンに配置される明部及び暗部の線のうち最小の太さの少なくとも２倍以上の太さである
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の補助光投光装置。
  9. 位相差方式による焦点調節を行う第一の自動焦点調節手段と、
    コントラスト方式による焦点調節を行う第二の自動焦点調節手段と、
    前記第一の自動焦点調節手段による焦点調節と、前記第二の自動焦点調節手段による焦点調節とを切り替える制御を行う切替制御手段と、
    前記第一の自動焦点調節手段又は前記第二の自動焦点調節手段による焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光する投光手段と
    を有し、
    前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置され、
    前記第一の自動焦点調節手段は、前記投光手段により投光された補助光の中央部の明暗パターンの輝度の差に基づいて焦点調節を行い、
    前記第二の自動焦点調節手段は、前記中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度の差に基づいて焦点調節を行う
    撮像装置。
  10. 前記切替制御手段は、前記第一の自動焦点調節手段による焦点調節の信頼性の指標となる評価値が予め定められた基準値を満たさない場合に、前記第二の自動焦点調節手段による焦点調節へと切り替える
    請求項９に記載の撮像装置。
  11. 撮像用の画素と焦点検出用の画素とを含む撮像素子を有し、
    前記第一の自動焦点調節手段は、前記撮像素子に含まれる前記焦点検出用の画素の信号に基づいて、位相差方式の焦点調節を行う
    請求項９又は１０に記載の撮像装置。
  12. 撮像装置の自動焦点調節を補助するための予め定められたパターンの補助光を投光し、
    投光された補助光の中央部の明暗パターンの輝度の差に基づいて、位相差方式による第一の焦点調節を行い、
    前記第一の焦点調節後、前記中央部の明暗パターンの外側の明暗パターンの輝度の差に基づいて、コントラスト方式による第二の焦点調節を行い、
    前記予め定められたパターンは、明部の線と暗部の線の配列の繰り返しにより形成されるパターンであり、かつ、配列された前記暗部の線の太さのうち最大の太さである第一の太さを有する暗部の線、及び配列された前記明部の線の太さのうち最大の太さである第二の太さを有する明部の線が、前記予め定められたパターンの中央部を通るよう配列され、前記第一の太さ及び前記第二の太さよりも細い暗部及び明部の線が他の部分に配置される
    焦点調節方法。
  13. 前記第一の焦点調節の信頼性の指標となる評価値が予め定められた基準値を満たさない場合に、前記第二の焦点調節へと切り替える
    請求項１２に記載の焦点調節方法。
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