JP2014139675A - 焦点調節装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絞り開口径の変化があると判定された場合(S200)、垂直方向に焦点検出画素が配置された焦点検出エリアでのデフォーカス量の算出を禁止し、水平方向に焦点検出画素が配置された焦点検出エリアのみでデフォーカス量を算出する(S220)。行毎に絞り開口径が異なるので、水平方向の焦点検出画素が配置された行の露光時間の中点における絞り開口径を検出し、検出した絞り開口径に応じて像ズレ量検出に基づくデフォーカス量算出処理を行う。
【選択図】図20
Description
基本的な動作方式においては、ローリングシャッタ(ライン露光順次読み出し方式)により画像データが時系列に読み出される。
素配列および第2の焦点検出画素配列からの焦点検出信号に基づき、光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、ローリングシャッタ動作中に露光調整手段が露光状態を変化させたことを検出し、露光状態に応じて、第1の焦点検出画素配列に対する焦点状態の検出処理と第2の焦点検出画素配列に対する焦点状態の検出処理とを相異ならせる制御を焦点検出手段に施す制御手段とを備えることを特徴とする。
(2)請求項9に記載の撮像装置は、被写体像を形成する光束を透過させる光学系と、撮像信号を出力する複数の撮像画素と焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが垂直方向および水平方向に配置され、複数の撮像画素および複数の焦点検出画素の駆動読み出しとが水平方向の行毎に順次行われるローリングシャッタ動作を行う撮像素子であって、複数の焦点検出画素が水平方向に配列された第1の焦点検出画素配列と複数の焦点検出画素が水平方向と異なる他の方向に配列された第2の焦点検出画素配列とを有する撮像素子と、光束が通過する開口径を変化させる絞りと、第1の焦点検出画素配列および第2の焦点検出画素配列からの焦点検出信号に基づき、光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段により検出された焦点状態に応じて焦点状態を調節する焦点調節手段と、ローリングシャッタ動作中の絞りの開口径の変化を検出すると、変化に応じて、第2の焦点検出画素配列からの焦点検出信号に基づいて検出された焦点状態に応じた焦点状態の調節を禁止する制御を焦点調節手段に施す制御手段とを備えることを特徴とする。
れる。レンズ駆動制御装置206は、フォーカシング用レンズ210の焦点調節と絞り211の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210および絞り211の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置214との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の受信を行う。絞り211は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
す図であり、後述する撮像素子212上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央(光軸上)および上下左右の5箇所に焦点検出エリア101〜105が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が直線的に配列される。焦点検出エリア101、102、103においては焦点検出画素が水平方向に配列され、焦点検出エリア104、105においては焦点検出画素が垂直方向に配列される。
て表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部13と14が垂直方向に並んでいる。
域95に投影される。
対の光束が焦点検出画素配列上(水平方向)に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に基づき、焦点検出位置(水平方向)における予定結像面と結像面の偏差(デフォーカス量)が算出される。
ムを出力する)に設定される。そして1フレーム分の全画素データを読み出す。続くステップS120では、撮像画素310のデータから一部を間引きしたデータを液晶表示素子216に表示(ライブビュー表示)させる。ステップS130では焦点検出画素313、314、315、316のデータに基づき5つの焦点検出エリア101〜105において焦点検出を行い、最終的に1つのデフォーカス量を算出する。デフォーカス量の信頼性が低い場合、またはデフォーカス量の算出が不能であった場合は、焦点検出不能となる。ステップS130におけるデフォーカス量の算出処理の詳細については後述する。
あるので、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。
C(k)=Σ|A1n×A2n+1+k−A2n+k×A1n+1| (1)
ks=kj+D/SLOP (2)
C(ks)= C(kj)−|D| (3)
D={C(kj−1)-C(kj+1)}/2 (4)
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj−1)−C(kj)}
(5)
shft=PY×ks (6)
瞳の重心間隔で除算した値である。なお、変換係数Kdは、測距瞳の重心間隔が絞り開口径に応じて変化するため、絞り開口径に応じて変化する。
def=Kd×shft (7)
def=S1/(2・tan(θ1/2))=S1・PO/Q1 (8)
Kd1=1/(2・tan(θ1/2))=PO/Q1 (9)
def=S2/(2・tan(θ2/2))=S2・PO/Q2 (10)
Kd2=1/(2・tan(θ2/2))=PO/Q2 (11)
いては行数を10とし、5行目(図21に“R”で示す)に水平方向の焦点検出画素315、316から構成される焦点検出エリアが配置されており、1〜10行目に垂直方向の焦点検出画素313、314から構成される焦点検出エリアが配置されている。
〜103のみにおいてデフォーカス量defを算出し、信頼性のあるデフォーカス量の中で最も近距離を示すデフォーカス量を最終的なデフォーカス量として採用し、処理を図17のステップS140に進める。
<1つの焦点検出画素に一対の受光領域を備える>
図3、図4に示す撮像素子212の部分拡大図では、各画素に1つの光電変換部を有する一対の焦点検出画素313、314および一対の焦点検出画素315、316を備える例を示したが、ひとつの焦点検出画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図22、図23は、図3、図4に対応した撮像素子212の部分拡大図であり、焦点検出画素311および312は一対の光電変換部を備える。
図26は、交換レンズ202の撮影画面上における焦点検出位置(焦点検出エリア)を示す図であり、撮像素子212上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央および上下左右の5箇所に焦点検出エリア101〜105、ならびに撮影画面100の対角線方向に焦点検出エリア106〜109が配置される。焦点
検出エリア106〜109においては、長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が斜め右上がり45度方向または斜め左上がり45度方向に直線的に配列される。
半分にした残りの部分(破線部分)を加えると、撮像画素の受光領域と同じサイズの正方形となる。
、正確なコントラスト評価値を算出することができ、算出されたコントラスト値を絞り開口径(露光量)で規格化すれば、異なるフレームで得られたコントラスト評価値の比較評価も可能になる。したがって、上述した実施形態と同様に、ローリングシャッタ動作中に絞り開口径が変化した場合には、列方向に配置された焦点検出画素の画素信号に基づくコントラスト評価値の算出を禁止し、行方向に配置された焦点検出画素の画素信号に基づくコントラスト評価値を算出することにより、ローリングシャッタ動作中に絞り開口径が変化することによって生ずる焦点検出動作の不具合を防止することができる。
やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。また色フィルタを備えないモノクロの撮像素子にも適用することができる。
11、13、14、15、16、23、24、25、26 光電変換部、
29 半導体回路基板、
30 遮光マスク、30a、30b、30c、30d 開口部、
31、32 平坦化層、34 白色フィルタ、38 色フィルタ、
71 撮影光束、73、74 焦点検出光束、
90 射出瞳、91 交換レンズの光軸、93、94 測距瞳、95 領域、
100 撮影画面、
101、102、103、104、105、106、107、108、109 焦点検出エリア、
201 デジタルスチルカメラ、202 交換レンズ、203 カメラボディ、
204 マウント部、206 レンズ駆動制御装置、
208 ズーミング用レンズ、209 レンズ、210 フォーカシング用レンズ、
211 絞り、212 撮像素子、213 電気接点、
214 ボディ駆動制御装置、
215 液晶表示素子駆動回路、216 液晶表示素子、217 接眼レンズ、
219 メモリカード、
310 撮像画素、
311、312、313、314、315、316、323、324、325、326 焦点検出画素、
320 ラインメモリ、330 出力回路、501 垂直出力線、
510 リセットMOSトランジスタ、512 行選択MOSトランジスタ
Claims (9)
- 被写体像を形成する光束を透過させる光学系と、
撮像信号を出力する複数の撮像画素と焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが垂直方向および水平方向に配置され、前記複数の撮像画素および前記複数の焦点検出画素の駆動読み出しとが前記水平方向の行毎に順次行われるローリングシャッタ動作を行う撮像素子であって、前記複数の焦点検出画素が前記水平方向に配列された第1の焦点検出画素配列と前記複数の焦点検出画素が前記水平方向と異なる他の方向に配列された第2の焦点検出画素配列とを有する撮像素子と、
前記光束に基づく前記撮像素子の露光状態を変化させる露光調整手段と、
前記第1の焦点検出画素配列および前記第2の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づき、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記ローリングシャッタ動作中に前記露光調整手段が前記露光状態を変化させたことを検出し、前記露光状態に応じて、前記第1の焦点検出画素配列に対する前記焦点状態の検出処理と前記第2の焦点検出画素配列に対する前記焦点状態の検出処理とを相異ならせる制御を前記焦点検出手段に施す制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記露光調整手段は、前記光学系の絞りを含み、前記絞りの開口径を変化させることにより前記露光状態を変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記ローリングシャッタ動作により、1フレーム分の前記撮像信号が読み出される間の前記開口径の変化量が所定閾値以上であることを検出したことに基づき前記ローリングシャッタ動作中の前記露光状態の変化を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記ローリングシャッタ動作中に前記開口径が変化した場合には、前記第2の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づく前記焦点状態の検出を禁止する制御を前記焦点検出手段に施すことを特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズと光電変換部とを有する瞳分割型の画素であり、
前記複数の焦点検出画素は、前記絞りを通過する一対の光束のうちの一方を受光する第1焦点検出画素と、前記一対の光束のうちの他方を受光する第2焦点検出画素とを含み、
前記焦点検出画素配列には、前記第1焦点検出画素と前記第2焦点検出画素とが交互に配列されることを特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素の各々は、マイクロレンズと第1の光電変換部と第2の光電変換部とを有する瞳分割型の画素であり、
前記複数の焦点検出画素は、前記絞りを通過する一対の光束を受光し、
前記第1の光電変換部は前記一対の光束のうちの一方を受光するとともに、前記第2の光電変換部は前記一対の光束のうちの他方を受光することを特徴とする撮像装置。 - 請求項5または6に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、前記第1の焦点検出画素配列および前記第2の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づき、前記一対の光束により形成される一対の像の相対的な
像ズレ量を算出するとともに、前記像ズレ量に前記一対の光束の開き角に応じた変換係数を乗じてデフォーカス量に変換することを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記ローリングシャッタ動作中に前記開口径が変化した場合には、前記像ズレ量は、前記第1の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づいて算出され、前記変換係数は、前記ローリングシャッタ動作における前記第1の焦点検出画素配列の露光時間の中間点における前記開口径を有する前記絞りを通過する一対の光束の開き角に応じたことを特徴とする撮像装置。 - 被写体像を形成する光束を透過させる光学系と、
撮像信号を出力する複数の撮像画素と焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが垂直方向および水平方向に配置され、前記複数の撮像画素および前記複数の焦点検出画素の駆動読み出しとが前記水平方向の行毎に順次行われるローリングシャッタ動作を行う撮像素子であって、前記複数の焦点検出画素が前記水平方向に配列された第1の焦点検出画素配列と前記複数の焦点検出画素が前記水平方向と異なる他の方向に配列された第2の焦点検出画素配列とを有する撮像素子と、
前記光束が通過する開口径を変化させる絞りと、
前記第1の焦点検出画素配列および前記第2の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づき、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により検出された前記焦点状態に応じて前記焦点状態を調節する焦点調節手段と、
前記ローリングシャッタ動作中の前記絞りの開口径の変化を検出すると、前記変化に応じて、前記第2の焦点検出画素配列からの前記焦点検出信号に基づいて検出された前記焦点状態に応じた前記焦点状態の調節を禁止する制御を前記焦点調節手段に施す制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
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JP2001281530A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Minolta Co Ltd | デジタルスチルカメラ |
JP2005164669A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Konica Minolta Photo Imaging Inc | デジタルカメラ |
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