JP2005308770A - 自動焦点調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致する様に配置してパララックス回避すること。
【解決手段】 撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める装置で、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択する。
【選択図】 図1
【解決手段】 撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める装置で、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動焦点調整装置、詳しくは撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う自動焦点調整装置に関するものである。
撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う自動焦点調整装置に関する従来の発明としては特開2000―321482、特開平5−119250、特開2000―111792などがある。
特開2000―321482には以下のような発明が開示されている。
外部測距方式のアクティブAFとTTL測距方式のパッシブAFとを備え、アクティブAFの焦点検出情報に基づいて合焦点を含む所定の焦点検出範囲を設定し、パッシブAFによりその焦点検出範囲内から合焦点を検出すべく制御するコントローラーを備えた構成をとる。
また外部測距方式のAFの問題点として、近距離でパララックスが生じることが記載されている。
特開平5−119250には以下のような発明が開示されている。
コントラスト検出を用いたオートフォーカスと赤外光検出を用いたオートフォーカスを併用し、通常の撮影動作時にはコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段を用いて焦点調整動作を行う一方で、このコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段による焦点調整動作が困難となる撮影環境下においてのみ赤外光検出を用いたオートフォーカス手段に切換えて、所望の被写体に対する測距動作及びオートフォーカス動作を行うようにしている。従ってこれによれば被写体の明るさによらず適切なオートフォーカスを行うことができる。
特開2000―111792には以下のような発明が開示されている。
被写体を光電変換して画像信号を生成し生成された画像信号から所定の高周波成分を検出しそれにより焦点調節を行うコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段と、赤外光を照射する発光手段(LED)と被写体からの反射光を受光し被写体距離に応じた出力信号を検出する赤外光検出を用いたオートフォーカス手段を併用し、環境温度を検出する温度検出手段の出力に応じて、コントラスト検出を用いたオートフォーカス手段と赤外光検出を用いたオートフォーカス手段のいずれか一方を選択し、オートフォーカス動作を行うようにしている。従ってこれによれば使用環境温度の変化によらず適切なオートフォーカスを行うことができる。
特開2000―321482
特開平5−119250
特開2000―111792
しかしながら上述従来例では、近距離で外部測距手段と撮影光学系の間にパララックスが生じることを問題視しながらその解決方法を記載していない。他の従来例においてもパララックスが生じる問題点の解決方法を記載していない。すなわちパララックスがあると外部測距手段の測距視野とスキャンAFのAF枠が異なるために外部測距手段の測距結果を用いてスキャンAFを高速化することができない範囲が生じてしまうという問題点がある。
これに対して本発明においては、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める外部測距手段を有する自動焦点調整装置において、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択するようにした。
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択するようにした。
以上説明してきたように本発明においては、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める外部測距手段を有する自動焦点調整装置において、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
これにより、焦点距離の長いレンズでの撮影においても被写体の存在する距離に関わらず、常に外部測距手段の測距結果を用いることができるので、高速なAFと高精度なAFを両立することが可能となる。
(第一の実施例)
図1に本発明の実施例のブロック図を示す。1は撮像装置、2はズームレンズ群、3はフォーカスレンズ群、4はズームレンズ群2フォーカスレンズ群3等からなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段である絞り、31はズームレンズ群2フォーカスレンズ群3絞り4等からなる撮影レンズ鏡筒、5は撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換するCCD等の固体撮像素子(以下CCD)、6はこのCCD5によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路、7はこの撮像回路6により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変化するA/D変換回路、8はこのA/D変換回路7の出力を受けてこの画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ(VRAM)、9はこのVRAM8に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力に適する形態の画像信号に変換するD/A変換回路、10はこの画像信号を表示する液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置(以下LCD)、12は半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリ、11はVRAM8に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ12に対する記憶に適した形態にするために画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び記憶用メモリ12に記憶された画像データを再生表示等するのに最適な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路、13はA/D変換回路7からの出力を受けて自動露出(AE)処理を行うAE処理回路、14はA/D変換回路7からの出力を受けて自動焦点調節(AF)処理を行うスキャンAF処理回路、15は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したCPU、16は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ(以下TG)、17はCCDドライバー、21は絞り4を駆動する絞り駆動モータ、18は絞り駆動モータ21を駆動制御する第一モータ駆動回路、22はフォーカスレンズ群3を駆動するフォーカス駆動モータ、19はフォーカス駆動モータ22を駆動制御する第ニモーター駆動回路、23はズームスレンズ群2を駆動するズーム駆動モータ、20はズーム駆動モータ23を駆動制御する第三モータ駆動回路、24は各種のスイッチ群からなる操作スイッチ、25は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるEEPROM、26は電池、28はストロボ発光部、27はストロボ発光部28の閃光発光を制御するスイッチング回路、30は被写体からの複数の光束を受光する複数の受光手段からなるパッシブ方式の外部測距手段(以下、パッシブAF手段)、32は赤外光を遮断するiRカットフィルターである。なおパッシブAF手段30の受光手段からの出力をから被写体までの距離を求める演算は本実施例ではCPU15が行う。すなわちハード構成示した図面上では被写体からの光束を受光する受光レンズ、その像を電気信号に変換するCCDなどの撮像センサー、センサーを駆動するためのドライバーなどをパッシブAF手段として表示しているが、実際の動作においては図1に記載したパッシブAF手段30及びA/D変換端子を有するCPU15によってパッシブAF手段は構成される。以下の実施例の説明においても、パッシブAF手段はこのCPUを含む構成のものとなる。また、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリは、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフロッピィ−ディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。
図1に本発明の実施例のブロック図を示す。1は撮像装置、2はズームレンズ群、3はフォーカスレンズ群、4はズームレンズ群2フォーカスレンズ群3等からなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段である絞り、31はズームレンズ群2フォーカスレンズ群3絞り4等からなる撮影レンズ鏡筒、5は撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換するCCD等の固体撮像素子(以下CCD)、6はこのCCD5によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路、7はこの撮像回路6により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変化するA/D変換回路、8はこのA/D変換回路7の出力を受けてこの画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ(VRAM)、9はこのVRAM8に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力に適する形態の画像信号に変換するD/A変換回路、10はこの画像信号を表示する液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置(以下LCD)、12は半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリ、11はVRAM8に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ12に対する記憶に適した形態にするために画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び記憶用メモリ12に記憶された画像データを再生表示等するのに最適な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路、13はA/D変換回路7からの出力を受けて自動露出(AE)処理を行うAE処理回路、14はA/D変換回路7からの出力を受けて自動焦点調節(AF)処理を行うスキャンAF処理回路、15は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したCPU、16は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ(以下TG)、17はCCDドライバー、21は絞り4を駆動する絞り駆動モータ、18は絞り駆動モータ21を駆動制御する第一モータ駆動回路、22はフォーカスレンズ群3を駆動するフォーカス駆動モータ、19はフォーカス駆動モータ22を駆動制御する第ニモーター駆動回路、23はズームスレンズ群2を駆動するズーム駆動モータ、20はズーム駆動モータ23を駆動制御する第三モータ駆動回路、24は各種のスイッチ群からなる操作スイッチ、25は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるEEPROM、26は電池、28はストロボ発光部、27はストロボ発光部28の閃光発光を制御するスイッチング回路、30は被写体からの複数の光束を受光する複数の受光手段からなるパッシブ方式の外部測距手段(以下、パッシブAF手段)、32は赤外光を遮断するiRカットフィルターである。なおパッシブAF手段30の受光手段からの出力をから被写体までの距離を求める演算は本実施例ではCPU15が行う。すなわちハード構成示した図面上では被写体からの光束を受光する受光レンズ、その像を電気信号に変換するCCDなどの撮像センサー、センサーを駆動するためのドライバーなどをパッシブAF手段として表示しているが、実際の動作においては図1に記載したパッシブAF手段30及びA/D変換端子を有するCPU15によってパッシブAF手段は構成される。以下の実施例の説明においても、パッシブAF手段はこのCPUを含む構成のものとなる。また、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリは、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフロッピィ−ディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。
また、操作スイッチ24としては、本撮像装置1を起動させ電源供給を行うための主電源スイッチや撮影動作(記憶動作)等を開始させるシャッターボタン、再生動作を開始させる再生スイッチ、撮影光学系のズームレンズ群2を移動させズームを行わせるズームスイッチ等がある。
そしてシャッターボタンは撮影動作に先立ち行われるAE処理、AF処理を開始させる指示信号を発生する第一ストロークと実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第ニストロークとの二段スイッチにより構成される。
このように構成された本実施例における動作を以下に説明する。
まず、撮像装置1の撮影レンズ鏡筒31を透過した被写体光束は絞り部4によってその光量が調整された後、CCD5の受光面に結像される。この被写体像は、CCD5による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路6に出力される。撮像回路6では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はA/D変換回路7に出力されデジタル信号(画像データ)に変換された後、VRAM8に一時的に格納される。
VRAM8に格納された画像データはD/A変換回路9へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、LCD10に画像として表示される。一方VRAM8に格納された画像データは圧縮伸長回路11にも出力される。この圧縮伸長回路11における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ12に記憶される。
また、例えば操作スイッチ24のうち不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ12に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮伸長回路11に出力され、伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、VRAM8に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはD/A変換回路9へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、LCD10に画像として表示される。
他方、A/D変換回路7によってデジタル化された画像データは、上述のVRAM8とは別にAE処理回路13及びスキャンAF処理回路14に対しても出力される。まずAE処理回路13においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたAE評価値が算出される。このAE評価値はCPU15に出力される。
またスキャンAF処理回路14においては、入力されたデジタル画像信号を受けて画面のAF枠に相当する部分の画像データの高周波成分がハイパスフィルター(HPF)等を介して抽出され、更に累積加算等の演算処理が行われる。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するAF評価値が算出される。このようにスキャンAF処理回路14は、AF処理を行う過程において、CCD5によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出手段の役割を担っている。
一方、TG16からは所定のタイミング信号がCPU15、撮像回路6、CCDドライバー17へ出力されており、CPU15はこのタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また撮像回路6は、TG16からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらにCCDドライバー17は、TG16のタイミング信号を受けこれに同期してCCD5を駆動する。
またCPU15は、第一モータ駆動回路18、第ニモータ駆動回路19、第三モータ駆動回路20をそれぞれ制御することにより、絞り駆動モータ21、フォーカス駆動モータ22、ズーム駆動モータ23を介して、絞り4、フォーカスレンズ群3、ズームスレンズ群2を駆動制御する。すなわちCPU15はAE処理回路13において算出されたAE評価値等に基づき第一モータ駆動回路18を制御して絞り駆動モータ21を駆動し、絞り4の絞り量を適正になるように調整するAE制御を行う。またCPU15はスキャンAF処理回路14において算出されるAF評価値や、後述するパッシブAF手段によって得られた出力に基づき第ニモータ駆動回路19を制御してフォーカス駆動モータ22を駆動し、フォーカスレンズ群3を合焦位置に移動させるAF制御を行う。また操作スイッチ24のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてCPU15は、第三モータ駆動回路20を制御してズームモータ23を駆動制御することによりズームレンズ群2を移動させ、撮影光学系の変倍動作(ズーム動作)を行う。
次に本撮像装置の実際の撮影動作を図2に示すフローチャートを用いて説明する。
本撮像装置1の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影(録画)モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。
まずCPU15は、撮影レンズ鏡筒31を透過しCCD5上に結像した像をLCD10に画像として表示する。次いでステップS1において、シャッターボタンの状態を確認する。撮影者によってシャッターボタンが操作されるなどして、撮影動作に先立ち行われるAE処理、AF処理を開始させる指示信号をCPU15が認識すると、次のステップS2に進み、通常のAE処理が実行される。
続いてステップS3においてパッシブAF処理が行われる。CPU15は、パッシブAF手段30を制御し、受光された被写体から二つの光束によりパッシブAF手段30のセンサー上に形成された画像を読み出す。読み出された二つの画像信号はA/D変換された後、CPU15に入力される。CPU15では二つの画像信号からその像ずれ量、更に被写体までの距離が計算される。
ここで簡単に被写体までの距離が計算方法を説明する。
図3に示すように。左右のセンサーに結像する二像の像ずれ量がxのとき被写体までの距離Lは三角測量の原理から
L=f×B/x・・・・・(式1)
と求められる。但し、fは受光レンズの焦点距離、Bは基線長(二つの受光レンズの間隔)である。
L=f×B/x・・・・・(式1)
と求められる。但し、fは受光レンズの焦点距離、Bは基線長(二つの受光レンズの間隔)である。
像ずれ量の計算は左右どちらかの像を基準画像、他方を参照画像とした場合、参照画像の読み出し開始画素を変位し、基準画像と参照画像の相関値を計算する。そしてその相関値が最小になる位置を見つける。この相関値が最小になる位置が左右の像の像ずれ量となる。実際の演算はセンサーの画素未満のずれ量を補間演算によって求めるため以下の様に行われる。
図3に示すように左側のセンサー列から出力される画像を基準画像、右側のセンサー列から出力される画像を参照画像とする。参照画像側は基準画像側より多くの画素数を読み出す必要がある。左右のセンサーの画素数をN、基準画像(左)の読み出し画素数はNLeft、参照画像(右)の読み出し画素数はNRight(NLeft<NRight)とする。NLeftとNRightの差はずれ量の最大値をどこまで見込むかによる。すなわち近側の測距をどこまで行うかによって決まることになる。例えば、Bf積が32.6mm2、近側の測距距離を20cm、センサーのピッチを7μmとするとNRight―NLeft=23.3画素となり、それ以上の差を持つことが必要となる。相関演算において十分なの精度を得るためには基準画像側の画素として最低でも40画素程度は必要になる。よって、例えばN=100のセンサー列を二つ持つパッシブAF手段の場合、NLeft=50画素、NRight=80画素と設定すればよい。
また二像の相関量は以下の様に求める。参照画像の信号をkbitシフトしたときの相関量をUkとすると、
上述のように、左右のセンサーの総画素数をN、基準画像(左)の読み出し画素数はNLeft、参照画像(右)の読み出し画素数はNRightとすると基準画像の読み出し開始画素MLo、参照画像の読み出し開始画素MRoはそれぞれ、
MLo=(N−NLeft)/2
MRo=(N−NLeft)/2―ΔN
となる。但しΔNはNの20分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。すなわち、基準画像はセンサー中央のNLeft画素を、参照画像は基準画像を含む外側がより広い範囲のNRight画素を読み込む。例えば例えばN=100、NLeft=50画素、NRight=80画素の場合は、MLo=25画素、MRo=20画素に設定すればよい。
MLo=(N−NLeft)/2
MRo=(N−NLeft)/2―ΔN
となる。但しΔNはNの20分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。すなわち、基準画像はセンサー中央のNLeft画素を、参照画像は基準画像を含む外側がより広い範囲のNRight画素を読み込む。例えば例えばN=100、NLeft=50画素、NRight=80画素の場合は、MLo=25画素、MRo=20画素に設定すればよい。
このようにセンサーからの読み出しが行われた場合の(式2)におけるk、jの範囲は、
k=―ΔN〜NRight―NLeft―ΔN
j=1〜NLeft
である。
k=―ΔN〜NRight―NLeft―ΔN
j=1〜NLeft
である。
以上のようにしてUkを計算し、上記のkの範囲でUkの符号が逆転するkを求める。K=pとK=p+1の間で符号が逆転したならば像ずれ量δは
δ=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p・・・・・(式3)
となる。
δ=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p・・・・・(式3)
となる。
この像ずれ量から三角測量の原理に基づき距離Lを求めるわけであるが、(式1)におけるxは無限遠の被写体の像ずれ量との差を表しているので、実際には、
L=f×B/(δ―δ∞) ・・・・・(式1’)
より距離Lを求める。ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
L=f×B/(δ―δ∞) ・・・・・(式1’)
より距離Lを求める。ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
以上のようにして被写体までの距離Lを求めることができる。
しかし、外部測距手段を設けた場合には外部測距手段と撮影光学系の間に視差が生じる。この視差はある距離で外部測距手段の測距視野と撮影光学系の光軸を交差させると、その交差させた距離から離れるに従い大きくなる。とくに近距離側で大きくなる。また撮影光学系が画角の狭い長焦点距離のレンズになればなるほど大きくなる。
このため撮影者が観察する視野と外部測距手段の測距視野のずれや、外部測距手段の測距視野と撮影光学系により結像しCCDにより光電変換された信号を用いて行うスキャンAF(コントラスト検出方式AF、TvAFなどとも言う)のAF枠位置(AF枠視野)が異なるなどの問題が生じる。これを撮影光学系と外部測距手段とのパララックと称している。
このパララックスがあると外部測距手段の測距視野とスキャンAFのAF枠が異なるために外部測距手段の測距結果を用いてスキャンAFを高速化することができない範囲が生じる。
そこで本実施例においては、外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択するようにし、パララックスを回避している。
図4(A)図4(B)にパララックス回避方法の説明図を示す。
図において、30はパッシブAF手段、5はCCD、31は撮影レンズ鏡筒、303は参照画像を得るための参照視野センサー部、301は参照視野センサー部に被写体からの光束を導く参照視野受光レンズ、304は基準画像を得るための基準視野センサー部、303は基準視野センサー部に被写体からの光束を導く基準視野受光レンズである。
図4(A)に示すようにパッシブAF。
手段30の基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置する。参照視野受光レンズ301と基準視野受光レンズ303を結ぶ方向がパッシブAF手段の基線長方向である。これを撮影レンズ鏡筒31の光軸と直交するように配置する、図4(A)はその配置の一例である。
このようにパッシブAF手段を配置すると、基準視野センサー部の上側の視野をにらむ画素は、撮影レンズ鏡筒31の光軸と比較的遠距離L1で交差する。よってこの画素を中心とする視野(上視野)は撮影レンズ鏡筒の光軸と距離L1で交差することになる。ゆえに、パッシブAF手段の測距視野と撮影光学系により結像しCCDにより光電変換された信号を用いて行うスキャンAFのAF枠位置が略一致するパッシブAF手段の測距結果を有効とみなせる範囲も比較的遠距離になる。これを図4(B)では上視野有効範囲100と示している。
ここでいう略一致するとは、「パッシブAF手段の測距視野の中心がスキャンAFのAF枠位置の80%以内に入ること」とここでは定義している。
同様に、基準視野センサー部の中央の視野をにらむ画素を中心とする視野(中視野)は、撮影レンズ鏡筒31の光軸と中間の距離L2で交差し、パッシブAF手段の測距視野とスキャンAFのAF枠位置が略一致するパッシブAF手段の測距結果を有効とみなせる範囲も中間の近距離になる。これを図4(B)では中視野有効範囲101と示している。
基準視野センサー部の下の視野をにらむ画素を中心とする視野(下視野)は、撮影レンズ鏡筒31の光軸と比較的近距離L3で交差し、パッシブAF手段の測距視野とスキャンAFのAF枠位置が略一致するパッシブAF手段の測距結果を有効とみなせる範囲も比較的近距離になる。これを図4(B)では下視野有効範囲102と示している。
この様に複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択するようにし、パララックスを回避する。
以下に詳細な説明を行う。
パッシブAFの原理を説明した時とは異なり、パララックを回避する場合は広い測距視野を必要とする。よってセンサーの画素数も多くする必要がある。今は上中下の3つの視野を用いるので、左右のセンサーの画素数をNは通常の3倍程度の画素数が必要となる。
まず比較的遠距離で撮影レンズ光軸と視野が交差する上視野における測距を行う。基準画像のセンサーの読み出し開始画素MBase0はN/6−NBase/2、読み出し画素数NBase、また参照画像のセンサーの読み出し開始画素MRef0はN/6−NBase/2−ΔN、読み出し画素数はNRefである。但しΔNはNの20分の1〜60分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。またNはセンサーの総画素数、Nbase、Nrefは基準画像、参照画像の読み出し画素数である。例えばN=300、Nbase=50画素、NRef=80画素の場合は、MBase0=25画素、MRef0=20画素に設定すればよい。
このようにして読み出された二像の相関量は以下の様に求める。参照画像の信号をkbitシフトしたときの相関量をUkとすると、
k=―ΔN〜NRef―NBase―ΔN
j=1〜NBase
である。
以上のようにしてUkを計算し、上記のkの範囲でUkの符号が逆転するkを求める。K=pとK=p+1の間で符号が逆転したならば像ずれ量δは、
δup=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p・・・・・(式3)
となる。
δup=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p・・・・・(式3)
となる。
この像ずれ量から三角測量の原理に基づき(式1’)により上視野における距離Lupを求める。
Lup=f×B/(δup―δ∞) ・・・・・(式1’)
ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
ついで中間の距離で撮影レンズ光軸と視野が交差する中視野における測距を行う。基準画像のセンサーの読み出し開始画素MBase0はN/2−NBase/2、読み出し画素数NBase、また参照画像のセンサーの読み出し開始画素MRef0はN/2−NBase/2−ΔN、読み出し画素数はNRefである。但しΔNはNの20分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。またNはセンサーの総画素数、Nbase、Nrefは基準画像、参照画像の読み出し画素数である。例えばN=300、Nbase=50画素、NRef=80画素の場合は、MBase0=125画素、MRef0=120画素に設定すればよい。
以下は同様にして中視野における距離Lcenterを求める。
Lcenter=f×B/(δcenter―δ∞)
となる。但しδcenterは中視野における像ずれ量である。
Lcenter=f×B/(δcenter―δ∞)
となる。但しδcenterは中視野における像ずれ量である。
最後に近距離で撮影レンズ光軸と視野が交差する下視野における測距を行う。基準画像のセンサーの読み出し開始画素MBase0は5N/6−NBase/2、読み出し画素数NBase、また参照画像のセンサーの読み出し開始画素MRef0は5N/6−NBase/2−ΔN、読み出し画素数はNRefである。但しΔNはNの20分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。またNはセンサーの総画素数、Nbase、Nrefは基準画像、参照画像の読み出し画素数である。例えばN=300、Nbase=50画素、NRef=80画素の場合は、MBase0=225画素、MRef0=220画素に設定すればよい。
以下は同様にして下視野における距離Ldownを求める。
Ldown=f×B/(δdown―δ∞)
となる。但しδdownは下視野における像ずれ量である。
Ldown=f×B/(δdown―δ∞)
となる。但しδdownは下視野における像ずれ量である。
以上のようにして各視野での測距結果が求まったならば、各視野における測距結果と各視野のパッシブAF手段有効範囲(パッシブAF手段の測距結果を有効とみなせる範囲)を比較する。このパッシブAF手段有効範囲はパッシブAF手段と撮影レンズの光軸との交差距離、パッシブAF手段の取り付け位置、スキャンAFのAF枠の画角から決定される。
この比較の結果、パッシブAF手段の測距結果がその視野の有効範囲に入るものいを選択する。もし複数の視野におけるパッシブAF手段の測距結果が有効範囲内になったならば、一番近い測距結果を採用する。
以上の様にしてパッシブAF手段による測距結果を求めたならば、CPU15はこのパッシブAF手段によって求められた距離に相当するフォーカスレンズ群3の位置を示す設定値を求め、それをパッシブAFの合焦位置G1とする。
ステップS4において露光指示(シャッターボタンの第ニストローク)の確認を行う。
露光が指示されたならば、ステップS5に進み、ステップS3のパッシブAF処理で求められたの合焦位置G1にフォーカスレンズ群3を駆動する。そしてステップS6でCPU15は第一モータ駆動回路18制御することにより、絞り駆動モータ21を介して絞り4を小絞り側へ駆動制御する。これにより被写界深度が深くし、パッシブAFの持つ合焦位置の誤差を吸収する。そして絞り4を絞ることにより露光量が不足しないようにステップS2で設定されたCCD6の蓄積時間を絞り4を絞って分だけ伸ばす。蓄積時間を伸ばすことによって手振れ等が生じ、画質に悪影響を及ぼす懸念がある場合は、蓄積時間を伸ばさずCCD6の感度をアップする。感度アップはノイズの増加につながるので、蓄積時間を手振れの生じない値まで伸ばした後に感度アップは行う。
その後ステップS11に進み、ステップS6での設定に従って実際の露光処理を実行する。
露光が指示されない場合は、ステップS7のスキャンAFを実行するステップS7に進む。
スキャンAFを行う場合は、パッシブAF処理は、所望の被写体に対するおおまかな被写体距離(フォーカスレンズ群3の合焦位置)を検出するための粗調整のためのAF処理として扱われる。そしてスキャンAF処理は、その後正確な合焦位置を検出する微調整のための処理となる。
すなわちCPU15は、ステップS3のパッシブAF処理の測距結果に求められた合焦位置付近までにフォーカスレンズ群3を移動する。その後ステップS8で、正確な合焦位置を検出する微調整のためのスキャンAF処理を行う。これはフォーカスレンズ群3を微小に駆動しながらスキャンAF処理回路の出力をモニターし、CCD5によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群3の位置を求めることにより行われる。
そしてステップS8において、その合焦位置にフォーカスレンズ群3を駆動する。
このようにして所定のAF処理が終了したならば、もう一度AE処理が実行される。その後CPU15はステップS10のおいて、露光指示(シャッターボタンの第ニストローク)の確認を行い、露光が指示されたならば、ステップS11に進み、実際の露光処理を実行する。
なお、スキャンAF処理の途中で露光が指示された場合は、スキャンAF処理(ステップS7、S8)の終了後、ステップS11に進み実際の露光処理を実行する。
次いで、図2ステップS7にて実行されるスキャンAFの詳細について説明する。
図5にスキャンAFのシーケンスのフローチャートを示す。また図6にスキャンAFが実行される際の高周波成分量とフォーカスレンズ位置の関係を示す。
図5のステップS51において、CPU15はスキャンAF処理による焦点位置の検出動作を行うためにフォーカスレンズ群3を駆動させる開始位置及び停止位置を、パッシブAF処理演算結果から設定する。ここで設定される開始位置の設定値は、パッシブAF合焦位置(パッシブAF処理演算結果の被写体距離に相当するフォーカスレンズ群3の位置を示す設定値)G1から変数Gsを減じた値となる。また停止位置の設定値は、パッシブAF合焦位置(パッシブAF処理演算結果の被写体距離に相当するフォーカスレンズ群3の位置を示す設定値)G1に変数Gsを加えた値となる。すなわち、スキャンAFを実行する範囲は、パッシブAF処理演算結果による被写体距離を中心とする所定の範囲となる。
なおこの変数Gsは、撮影レンズの焦点距離・パッシブAF処理演算結果(被写体距離)、パッシブAF処理において想定される測距誤差等を考慮して決定される。
また、G1から変数Gsを減じた値、G1に変数Gsを加えた値がGsを加えた値が、フォーカスレンズ群3の駆動範囲を超えた場合は、駆動範囲で規制を行う。
一般的に撮像装置における焦点調節動作は、撮影光学系によって集光された所望の被写体からの光束を撮像素子(CCDなど)の撮像面(受光面)上に合焦状態で結像させるための動作である。そのために撮影光学系の一部であるフォーカスレンズ群を光軸方向に動かし合焦状態を得る。この光軸方向の移動量は被写体が近づくほど多くなる傾向にある。また撮影レンズの焦点距離が長くなるほど多くなる傾向にある。
測距誤差としては撮像装置の製造時の調整誤差、撮影レンズ鏡筒31の環境温度変化によって生じる歪などの温度誤差、パッシブAF手段を構成する各部材の機械的誤差に起因する測距誤差、フォーカスレンズ群3の移動誤差などが考えられる。
従って、パッシブAF処理演算結果から得られる被写体まで距離及び撮影レンズの焦点距離から求められた値に、測距誤差を考慮して変数Gsを設定する。
ついでステップS52において、CPU15は第二モータ駆動回路19を介してフォーカスモータ22を駆動させ、フォーカスレンズ群3をステップS51において設定された開始位置に移動させる。そして開始位置を起点として所定の移動量でフォーカスレンズ群3を移動させながら合焦位置を探すスキャンAF処理を実行する。
ステップS53においてCPU15は、フォーカスレンズ群3がステップS51において設定された終了位置に到達したか否かを判定する。ここでフォーカスレンズ群3が終了位置に到達していない場合は、CPU15は撮像手段等を制御して、その時点におけるフォーカスレンズ群3の位置に対応する画像データを取得する。この画像データは撮像回路6及びA/D変換回路7を介してスキャンAF処理回路14に出力され、ステップS54に示すようにAF評価値が算出される。このAF評価値はCPU15に出力され、CPU15に内蔵された演算用メモリに記憶される。次のステップS55においてCPU15は所定の移動量だけフォーカスレンズ群3を移動させる。その後ステップS53に戻り、フォーカスレンズ群3が設定された終了位置に到達するまで同様の処理を繰り返す。
そしてステップS53においてフォ−カスレンズ群3が終了位置に到達したと判定されたならば、ステップS56に進む。ステップS56において、CPU15はステップS55において算出されたAF評価値に基づいて合焦位置の演算を行う。そしてこの演算結果に基づいてCPU15は、ステップS57において第二モータ駆動回路19を介してフォーカスモータ22を駆動させ、フォーカスレンズ群3を合焦位置に移動し、この位置に停止し一連のシーケンスを終了する。その後、図2のステップS9に進む。
図6を用いてこの一連の動作を説明すると以下のようになる。
例えば、フォーカスレンズ群3が図6のAで示す位置にある状態において、フォーカスレンズ群3はまずAの位置から、開始位置であるパッシブAFの測距結果からGsを減じた位置Bまで移動する(スッテプS52)。この開始位置を起点としフォーカスレンズ群3が、終了位置であるパッシブAFの測距結果にGsを加えた位置Cに達するまで、スキャンAF処理が実行される(ステップS52〜S55)。そしてこれにより取得されたAF評価に基づいてCPU15は合焦位置の演算を行う(ステップS56)。この演算により図7のDの位置、即ち高周波成分のピーク値に対応するフォーカスレンズ群3の位置が合焦位置として求められる。その後CPU15はその位置へフォーカスレンズ群3を駆動する(ステップS57)。
このように本発明においては、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める外部測距手段を有する自動焦点調整装置において、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
これにより、焦点距離の長いレンズでの撮影においても被写体の存在する距離に関わらず、常に外部測距手段の測距結果を用いることができるので、高速なAFと高精度なAFを両立することが可能となる。
(他の実施例)
(第二の実施例)
第二の実施例の基本的構成や基本的な動作手順は第一実施例と同様である。図1に本実施例の撮像装置のブロック図を動作手順を図2に示す。
(第二の実施例)
第二の実施例の基本的構成や基本的な動作手順は第一実施例と同様である。図1に本実施例の撮像装置のブロック図を動作手順を図2に示す。
本実施例においては、パララックスを回避するための測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離の選択の処理が異なるので、その部分を説明する。
本実施例においては上視野、中視野、下視野といったように外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離をあらかじめいくつかに想定することはせず、相関量を計算する時の基準画像の中心位置を多く持ち、その位置において被写体距離に相当する像ずれ量を演算する。そのかわりに参照画像のシフト量を減らし演算の総量が大差のないようにしている。これは基準画像の中心位置が決まれば、その位置における外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離がわかるので、その距離に相当する像ずれ量を求めるのに最低限必要な範囲においてのみ相関量の演算を行うことで実現できる。その説明図を図7に、フローチャートを図8に示す。
本実施例においても第一実施例と同様にパララックを回避するために広い測距視野を必要とする。よってセンサーの画素数も多くする必要がある。
まず測距を行おうとする最至近の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する基準画像の画素を中心とする位置での画像で測距を行う(図8ステップS81)。いま図7に示すように基準画像を得るための基準視野センサー部CCD304の画素piで、外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離が測距を行う最至近距離Liになるとする。ステップS82において、読み出し開始画素、読み出し画素数を設定し、ステップS83に進み、設定に従い基準画像参照画像を読み出す。画素piを中心に基準画像は読み出し、距離Liのずれ量δLiに相当する画素変位した位置を中心に参照画像は読み出す。具体的な読み出し開始画素と読み出し画素数は以下の様になる。
基準画像読み出し開始画素MBase0=pi−Nbase/2
基準画像読み出し読み出し画素数NBase=Nbase
参照画像読み出し開始画素MRef0
=MBase0+(f×B/Li+δ∞)/pitch−ΔN
参照画像読み出し画素数はNRef=Nbase+2ΔN
但しΔNはNの20分の1〜60分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。またNはセンサーの総画素数、Nbaseは基準画像の読み出し画素数、Nrefは参照画像の読み出し画素数、fは受光レンズの焦点距離、BはパッシブAF手段の基線長、δ∞は無限遠の被写体の像ずれ量、pitchはセンサーのピッチである。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
基準画像読み出し開始画素MBase0=pi−Nbase/2
基準画像読み出し読み出し画素数NBase=Nbase
参照画像読み出し開始画素MRef0
=MBase0+(f×B/Li+δ∞)/pitch−ΔN
参照画像読み出し画素数はNRef=Nbase+2ΔN
但しΔNはNの20分の1〜60分の1程度の定数であるが、基線長、受光レンズの焦点距離、センサーピッチなどのパッシブAF手段の仕様によりその値は異なる。またNはセンサーの総画素数、Nbaseは基準画像の読み出し画素数、Nrefは参照画像の読み出し画素数、fは受光レンズの焦点距離、BはパッシブAF手段の基線長、δ∞は無限遠の被写体の像ずれ量、pitchはセンサーのピッチである。またこのδ∞とf×BはパッシブAF手段の個体によって異なるので、設計値ではなく工程等で測定された値を用いる。
例えばP1=50、Nbase=50画素、ΔN=5ならば、NRef=60画素、MBase0=25画素、MRef0=34画素に設定すればよい。
ステップS84で、このようにして読み出された二像の相関量を求める。参照画像の信号をkbitシフトしたときの相関量をUkとすると、
k=―ΔN〜ΔN
j=1〜NBase
である。
以上のようにしてUkを計算し、上記のkの範囲でUkの符号が逆転するkを求める。K=pとK=p+1の間で符号が逆転したならば像ずれ量δは、
δpi=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p
+(f×B/L+δ∞)/pitch・・・・・(式5)
となる。
δpi=|Up|/(|Up|+|Up+1|)+p
+(f×B/L+δ∞)/pitch・・・・・(式5)
となる。
ステップS85では、この像ずれ量から三角測量の原理に基づき(式6)により画素piを中心とする視野における距離Lpiを求める。
Lpi=f×B/(δpi―δ∞) ・・・・・(式6)
ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。
ここでδ∞は無限遠の被写体の像ずれ量である。
測距結果Lpiが求まったならばステップS86において、基準画像を得るための基準視野センサー部CCD304の画素piのにらむ方向が撮影光学系の光軸が交差する距離Liと比較する。その結果両者の差が所定値以内ならばパッシブAF手段による測距を終了し、図2のS4に進む。
なお、像ずれ量の計算のところでUkの符号が逆転しない場合は測距不能なので、ステップS86で、基準画像を得るための基準視野センサー部CCD304の画素piのにらむ方向が撮影光学系の光軸が交差する距離Liの差が所定範囲内にないと判定するようにする。
両者の差が所定値以内でない場合はステップS87に進み、基準画像の読み出し中心画素を更新する。その後ステップS82に進み同様の処理を行い、その際の測距距離を求め。そしてステップS86で、基準画像を得るための基準視野センサー部CCD304の画素のにらむ方向が撮影光学系の光軸が交差する距離と比較する。その結果両者の差が所定値以内ならばパッシブAF手段による測距を終了し、図2のS4に進む。
ステップS87における基準画像の読み出し中心画素を更新は、中心画素をpiから一つ隣の画素pi−1に移すだけである。この際ステップS82で設定される読み出し開始画素と読み出し画素数は以下の様になる。
基準画像読み出し開始画素MBase0=pi−1−Nbase/2
基準画像読み出し読み出し画素数NBase=Nbase
参照画像読み出し開始画素MRef0
=MBase0+(f×B/Li−1+δ∞)/pitch−ΔN
参照画像読み出し画素数はNRef=Nbase+2ΔN
この動作を基準画像の読み出し中心画素がにらむ方向が無限遠になるまで行う。ステップS88のチェックの結果、基準画像の読み出し中心画素がにらむ方向が撮影レンズの光軸と交差する距離が無限遠になったならば、ステップS89に進み、パッシブAF結果NGを設定し図2のS4に進む。これはどの位置でも、基準画像の読み出しの中心画素がにらむ方向と撮影レンズの光軸と交差する距離と、測距結果が一致しない場合は、誤測距もしくは測距不能と判断できるからである。
基準画像読み出し開始画素MBase0=pi−1−Nbase/2
基準画像読み出し読み出し画素数NBase=Nbase
参照画像読み出し開始画素MRef0
=MBase0+(f×B/Li−1+δ∞)/pitch−ΔN
参照画像読み出し画素数はNRef=Nbase+2ΔN
この動作を基準画像の読み出し中心画素がにらむ方向が無限遠になるまで行う。ステップS88のチェックの結果、基準画像の読み出し中心画素がにらむ方向が撮影レンズの光軸と交差する距離が無限遠になったならば、ステップS89に進み、パッシブAF結果NGを設定し図2のS4に進む。これはどの位置でも、基準画像の読み出しの中心画素がにらむ方向と撮影レンズの光軸と交差する距離と、測距結果が一致しない場合は、誤測距もしくは測距不能と判断できるからである。
このようにすることで、正しい(基準画像の読み出しの中心画素がにらむ方向と撮影レンズの光軸と交差する距離とパッシブAF手段の測距結果が一致する)パッシブAF手段の測距結果のうち一番近い測距結果のものを高速に選択することができる。
このように本発明においては、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、撮像手段とは別個に設けられた被写体からの光束を受光する複数の受光手段からなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離を求める外部測距手段を有する自動焦点調整装置において、
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
外部測距手段をその基線長方向が撮影光学系の光軸に直交する方向に一致するように配置して、複数の距離で外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差するようにし、測距結果と外部測距手段の光軸と撮影光学系の光軸が交差する距離の略一致する距離を、測距結果として選択することにより、外部測距手段の光軸と撮影光学系のパララックスを回避することを可能にした。
これにより、焦点距離の長いレンズでの撮影においても被写体の存在する距離に関わらず、常に外部測距手段の測距結果を用いることができるので、高速なAFと高精度なAFを両立することが可能となる。
1 撮像装置
2 ズームレンズ群
3 フォーカスレンズ群
4 絞り
31 撮影レンズ鏡筒
5 CCD等の固体撮像素子
6 撮像回路
7 A/D変換回路
8 画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ(VRAM)
9 D/A変換回路
10 液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置
11 VRAM8に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ12に画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路
12 画像データを記憶する記憶用メモリ
13 AE処理回路
14 スキャンAF処理回路
15 演算用のメモリを内蔵したCPU
16 タイミングジェネレータ
17 CCDドライバー
18 絞り駆動モータ21を駆動制御する第一モータ駆動回路
19 フォーカス駆動モータ22を駆動制御する第ニモーター駆動回路
20 ズーム駆動モータ23を駆動制御する第三モータ駆動回路
21 絞り駆動モータ
22 駆動するフォーカス駆動モータ
23 ズーム駆動モータ
24 操作スイッチ
25 EEPROM
26 電池
27 閃光発光を制御するスイッチング回路
28 ストロボ発光部
30 パッシブAF手段
32 赤外光を遮断するiRカットフィルター
2 ズームレンズ群
3 フォーカスレンズ群
4 絞り
31 撮影レンズ鏡筒
5 CCD等の固体撮像素子
6 撮像回路
7 A/D変換回路
8 画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ(VRAM)
9 D/A変換回路
10 液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置
11 VRAM8に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ12に画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路
12 画像データを記憶する記憶用メモリ
13 AE処理回路
14 スキャンAF処理回路
15 演算用のメモリを内蔵したCPU
16 タイミングジェネレータ
17 CCDドライバー
18 絞り駆動モータ21を駆動制御する第一モータ駆動回路
19 フォーカス駆動モータ22を駆動制御する第ニモーター駆動回路
20 ズーム駆動モータ23を駆動制御する第三モータ駆動回路
21 絞り駆動モータ
22 駆動するフォーカス駆動モータ
23 ズーム駆動モータ
24 操作スイッチ
25 EEPROM
26 電池
27 閃光発光を制御するスイッチング回路
28 ストロボ発光部
30 パッシブAF手段
32 赤外光を遮断するiRカットフィルター
Claims (6)
- 被写体像を形成するための撮影光学系と、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段(絞り手段)、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段と、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、前記合焦位置検出手段の結果に基づいて焦点調節手段を制御する焦点調整手段と、被写体からの光束を受光する複数の受光手段を有しその出力に基づいて被写体までの距離を求める測距手段を有する自動焦点調整装置において、
前記測距手段の基線長方向が前記撮影光学系の光軸に直行する方向に一致するように、前記測距手段を配置することを特徴とする自動焦点調整装置。 - 測距手段により出力される被写体までの距離に応じた出力信号より、測距手段の測距視野のうち撮影光学系の測距枠に一致すると推測される部分からの信号に基づき、被写体までの距離に応じた出力信号を形成する演算手段を有することを特徴とする1項記載の自動焦点調整装置。
- 測距手段のどの測距視野が撮影光学系の測距枠に一致するか否かの判定は、測距手段と撮影光学系の光軸の交差する距離と測距手段の出力に基づいて行うことを特徴とする2項記載の自動焦点調整装置。
- 測距手段と撮影光学系の光軸の交差する距離、測距手段の取り付け位置、合焦位置検出手段の画像信号を取得する画角から決定される測距手段有効範囲及び、測距手段のおのおのの視野における測距結果から、測距手段のどの測距視野が撮影光学系の測距枠に一致するか否かの判定を行うことを特徴とする3項記載の自動焦点調整装置。
- 測距演算をするための信号を得る視野の中心位置を複数個持ち、その位置における測距手段と撮影光学系の光軸の交差する距離、及びその位置における測距手段の測距結果から測距手段のどの測距視野が撮影光学系の測距枠に一致するか否かの判定を行うことを特徴とする3項記載の自動焦点調整装置。
- おのおのの測距視野の中心位置における測距手段と撮影光学系の光軸の交差する距離とほぼ等しい測距結果が得られるだけの相関量算出のみを行うことを特徴とする5項記載の自動焦点調整装置。
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