JP2014215476A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
位相差検出方式では、撮像光学系における異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させて得られる一対の像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を求める。そして、デフォーカス量に相当する量だけフォーカスレンズを移動させれば、撮像光学系が被写体に合焦した状態となる(特許文献1参照)。しかし、位相差検出用のラインセンサに光束を結像する際には撮像素子への光路が遮られる一般的な構成では、LV撮影しながら位相差検出方式の焦点調節を行うことはできない。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例としてのレンズ交換式カメラの機能構成例を示すブロック図である。
本実施形態の撮像装置は交換可能なレンズユニット10及びカメラ本体20から構成されている。レンズ全体の動作を統括制御するレンズ制御部106と、レンズユニット10を含めたカメラシステム全体の動作を統括するカメラ制御部212とは、レンズマウントに設けられた端子を通じて相互に通信可能である。
撮像素子201はCCDやCMOSセンサにより構成される。レンズユニット10の撮影光学系から入射した光束は撮像素子201の受光面上に結像し、撮像素子201に配列された画素に設けられたフォトダイオードにより、入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部212の指令に従ってタイミングジェネレータ215が出力する駆動パルスより、信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子201から順次読み出される。
図3はカメラ本体20の撮影処理の手順を示すフローチャートである。S301でカメラ制御部212は初期化処理を行い、S302へ処理を進める。初期化処理の詳細については図4で後述する。S302でカメラ制御部212は、カメラ本体20の撮影モードが動画撮影モードか静止画撮影モードか判定し、動画撮影モードである場合はS303へ、静止画撮影モードである場合はS304へ処理を進める。S303でカメラ制御部212は動画撮影処理を行い、S305へ処理を進める。S303の動画撮影処理の詳細については図5で後述する。S302で静止画撮影モードであればS304でカメラ制御部212は静止画撮影処理を行いS305へ処理を進める。S304の静止画撮影処理の詳細については省略する。
図7は焦点状態検出処理で取り扱う焦点検出範囲と焦点検出領域の一例を模式的に示した図である。
図7(a)は、撮像素子201の画素アレイ1501における焦点検出範囲1502の例を示している。シフト領域1503は、相関演算に必要な領域である。従って、焦点検出範囲1502とシフト領域1503とを合わせた領域1504が相関演算に必要な画素領域である。図中のp、q、s、tはそれぞれx軸方向の座標を表し、pおよびqは画素領域1504の始点及び終点のx座標を、sおよびtは焦点検出範囲1502の始点および終点のx座標を表す。
図7(c)は、図7(b)の焦点検出領域1505〜1509を連結した仮の焦点検出領域を示す図である。このように、焦点検出領域を連結した領域から算出したピントずれ量を用いても良い。焦点検出領域の配置の仕方、領域の広さ等は、ここで例示した構成に限られるものではなく、他の構成を用いてもよい。
図8(a)は、シフト前の像信号の例を示している。
図8(b)および(c)は、図8(a)のシフト前の像波形に対しプラス方向およびマイナス方向にシフトした状態を示している。相関量を算出する際には、像信号A1601および像信号B1602の両方を、矢印の方向に1ビットずつシフトする。続いて相関量CORの算出法について説明する。
ここで、ゼロクロス時のシフト量(k−1+α)は、整数部分β(=k−1)と小数部分αに分けられる。小数部分αは、図中の三角形ABCと三角形ADEの相似の関係から、以下の式(3)によって算出することができる。
β=k−1 (4)
αとβの和からピントずれ量PRDを算出することができる。
図9(b)は図9(a)の1702の部分を拡大したもので、2001が相関量波形1701の一部分である。図9(b)を用いて急峻性と2像一致度の算出法について説明する。
2像一致度fnclvlは以下の式(6)によって算出できる。
S801でカメラ制御部212は、デフォーカス量の大きさが予め定めた量以下(ここでは焦点深度内とする)であり、かつデフォーカス量の信頼性が所定値より良い値を示しているかどうかを判断する。そして、カメラ制御部212は、この条件に該当する場合はS802へ処理を進め、そうでない場合はS803へ処理を進める。本実施形態では、S801で用いる閾値を焦点深度の1倍としているが、必要に応じて大きく設定したり、小さく設定したりしても構わない。S801で設定する信頼性の閾値は、少なくとも合焦精度が保証できる様な値を設定する。
S901からS907では、レンズ駆動速度の設定及び、サーチ駆動移行カウンタの加算及びリセットを行う。S901では信頼性が所定値αより良い値か(信頼性が所定の信頼性より高いか)どうかを判断し、所定値αより良い値の場合はS902へ処理を進め、そうでない場合はS904へ処理を進める。S902でカメラ制御部212は、サーチ駆動カウンタをリセットしてS903へ処理を進め、レンズ駆動速度Aを設定して処理をS908へ進める。
Z < A < S (Zが最も遅く、Sが最も速い)
サーチ駆動を行うのはデフォーカス量の信頼性がデフォーカス方向も信頼できない低い状態が継続している場合であるため、主被写体は大きくボケていると考えられる。そのため、素早く合焦できるよう、S909で設定するサーチ駆動時のフォーカスレンズ駆動速度Sは、駆動速度Aよりも速い値とする。
S1001でカメラ制御部212は、サーチ駆動フラグがオフかどうかを判断し、オフの場合はS1002へ処理を進め、デフォーカス量を基に、レンズ駆動設定処理によって設定した駆動速度でフォーカスレンズを駆動し、レンズ駆動処理を終了する。また、サーチ駆動フラグがオンの場合はS1003へ処理を進め、サーチ駆動処理を行いレンズ駆動処理を終了する。S1003のサーチ駆動処理の詳細は図14を用いて後述する。
S701でカメラ制御部212(再起動判定部213)は、AF信号処理部204が算出したデフォーカス量が焦点深度の所定倍(例えば1より大きな倍数)より小さいかどうかを判断し、小さい場合はS702へ、大きい場合はS704へ処理を進める。S702で再起動判定部213は、AF信号処理部204が算出した信頼性が所定値より良いかどうかを判断し、良い値を示す場合はS703へ処理を進め、そうでない場合はS704へ処理を進める。S703で再起動判定部213はAF再起動カウンタをリセットし、S705へ処理を進める。S704で再起動判定部213はAF再起動カウンタを加算しS705へ処理を進める。
S1301でカメラ制御部212(再起動判定部213)は、直近に検出したデフォーカス量が所定値βより小さいかどうかを判断し、小さいと判断される場合はS1302へ、所定値β以上と判断される場合はS1303へ処理を進める。なお、S1301で比較する所定値βは、図7のS701で設定した値(焦点深度の所定数倍)より大きな値とする。
S1401でカメラ制御部212(再起動判定部213)は、図6のS607で設定した焦点検出領域(AF枠)の像高が所定値より大きいかどうかを判断する。そして、再起動判定部213は、焦点検出領域の像高が所定値より大きいと判断される場合はS1403へ、所定値以下と判断される場合にはS1402へ処理を進める。
また、本実施形態によれば、コントラスト検出方式を利用する必要が無いため、撮像面位相差検出方式とコントラスト検出方式を併用する方法よりも簡便な構成で、適切なフォーカスレンズの再起動判定を実現することができる。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。まず本実施形態と第1の実施形態との違いについて説明する。
第1の実施形態では、焦点深度外のデフォーカス量を連続で所定回数検出した場合にフォーカスレンズの駆動を再開(開始)した。第2の実施形態では、連続した所定の複数回のデフォーカス量検出により、焦点深度外のデフォーカス量を(所定の複数回以下の)複数回以上検出していればフォーカスレンズの駆動を再開(開始)するように制御する。
また、本実施形態は図5のS508におけるAF再起動判定処理以外、第1の実施形態と同様であるため、以下では、本実施形態に特徴的なAF再起動判定処理についてのみ説明する。
図5のS508のAF再起動判定について、図21のフローチャートを用いて説明する。図21のS2302、S2303、S2305、S2307の処理は、第1の実施形態におけるS701、S702、S705、S707の処理と同様なので説明を省略する。
上述の実施形態におけるAF再起動判定処理においては、検出されたデフォーカス量が大きい(S701)か、信頼性の悪い(S702)かのいずれかが満たされると、AF再起動カウンタを加算していた。しかし、S701とS702の一方のみを実施してもよい。
Claims (9)
- 位相差検出方式の自動焦点調節に用いる像信号を生成可能な撮像素子と、
前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出手段と、
前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記検出手段で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、前記フォーカスレンズの駆動を停止している状態における前記検出手段による予め定めた複数回のデフォーカス量検出により、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。 - 前記制御手段は、前記デフォーカス量が所定値より小さい場合には、前記所定値より小さくない場合よりも小さな値を前記閾値に設定することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記予め定めた量が前記撮影光学系の焦点深度より大きい値であり、前記所定値が前記予め定めた量よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
- 前記制御手段は、前記予め定めた量以上のデフォーカス量が、前記閾値の回数、連続して検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 撮影条件が、予め定めた、前記デフォーカス量の検出精度が低下する条件に合致するかどうかを判定する判定手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記撮影条件が前記条件に合致すると判定された場合には、前記デフォーカス量の大きさに応じて設定した閾値を、より大きな値に補正することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記条件が、焦点検出領域の像高が予め定めた値以上であることおよび、絞り値が予め定めた値以上であることの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
- 前記検出手段が、前記検出したデフォーカス量の信頼性をさらに求め、
前記制御手段は、前記予め定めた量以上であるか、前記信頼性が所定値より悪いデフォーカス量が検出された回数に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御手段が、動画撮影中に前記制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 位相差検出方式の自動焦点調節に用いる像信号を生成可能な撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
検出手段が、前記像信号に基づいて、撮影光学系のデフォーカス量を検出する検出工程と、
制御手段が、前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの駆動を制御する制御工程と、を有し、
前記制御工程において前記制御手段は、前記検出工程で検出されたデフォーカス量の大きさに応じて閾値を設定するとともに、前記フォーカスレンズの駆動を停止している状態における前記検出工程による予め定めた複数回のデフォーカス量検出によって、予め定めた量以上のデフォーカス量が前記閾値の回数以上検出された場合に、前記フォーカスレンズの駆動を開始するように前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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