JP2016014839A5

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Publication number: JP2016014839A5
Application number: JP2014138017A
Authority: JP
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2034-07-03

Description

上述の目的は、撮像素子から得られる信号を用いて撮影光学系の自動焦点検出を実行可能な撮像装置であって、それぞれが異なる空間周波数に対応した、前記撮影光学系の複数の結像位置に関する情報を、第１の複数の重みおよび第３の複数の重みで加重加算した第１の結像位置情報と、第２の複数の重みおよび第４の複数の重みで加重加算した第２の結像位置情報とを取得する取得手段と、第１の結像位置情報と第２の結像位置情報との比較結果によって、自動焦点検出の結果を補正する補正手段と、補正された自動焦点検出の結果に基づいて撮影光学系が有するフォーカスレンズの位置を制御する制御手段と、を有し第１の複数の重みは第１の評価帯域に対応し、第１の評価帯域は、予め推定により定められた、撮影画像の特性に関する帯域であり第２の複数の重みは第２の評価帯域に対応し、第２の評価帯域は、自動焦点検出のために用いられる信号の特性に関する帯域であり、第３の複数の重みおよび第４の複数の重みは空間周波数ごとの重みであり、空間周波数が低くなるほど小さくなる、ことを特徴とする撮像装置によって達成される。

以下、上述したＡＦ処理の詳細を、図１Ａおよび図１Ｂに示すフローチャートを用いて説明する。以下のＡＦ処理動作は、他の主体が明記されている場合を除き、カメラＭＰＵ１２５が主体となって実行される。また、カメラＭＰＵ１２５がレンズＭＰＵ１１７にコマンド等を送信することによってレンズユニット１００の駆動や制御を行う場合、説明を簡潔にするために動作主体をカメラＭＰＵ１２５として記載する場合がある。
Ｓ１でカメラＭＰＵ１２５は焦点検出領域を設定する。ここでは、位相差ＡＦ用、コントラストＡＦ用とも、図６に示したような３か所の焦点検出領域が設定されるものとする。

Ｓ２２でカメラＭＰＵ１２５は、補正対象である焦点検出領域に対して、垂直方向もしくは水平方向で緑信号もしくは輝度信号Ｙのコントラスト情報を用いて、ある特定の空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を算出する。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）は、撮影光学系の主に球面収差により発生するもので、焦点検出に用いる信号の評価周波数（帯域）と撮影画像を鑑賞する際の評価周波数（帯域）の差によって発生する。上述の通り焦点検出時の画像信号は第２のモードで撮像素子から読み出されているため、出力信号が加算や間引きされている。そのため、第１の読み出しモードで読み出された全画素の信号を用いて生成される撮影画像に対して、焦点検出に用いる出力信号は評価帯域が低くなる。その評価帯域の差により発生する焦点検出のずれを補正するのが空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）である。空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）の算出方法の詳細は、後述する。

デフォーカス量が算出できた焦点検出領域が存在しない場合（Ｓ１５でＮｏ）には、被写体の存在を示す情報が、焦点評価値の変化のみである。そのため、カメラＭＰＵ１２５は、焦点評価値の変化に基づいて、Ｓ１６で無限遠側に所定量のレンズ駆動を行い、処理を図１ＡのＳ３に戻す。

撮影光学系のデフォーカスＭＴＦ(Modulation Transfer Function)を示す図１０（ｂ）を用いて、空間周波数ＢＰ補正情報の例を説明する。図１０（ｂ）の横軸はフォーカスレンズ１０４の位置を、縦軸はＭＴＦの強度を示している。図１０（ｂ）に描かれている４種の曲線は、空間周波数ごとのＭＴＦ曲線で、ＭＴＦ１、ＭＴＦ２、ＭＴＦ３、ＭＴＦ４の順に、空間周波数が低い方から高い方に変化した場合を示している。空間周波数Ｆ１（ｌｐ／ｍｍ）のＭＴＦ曲線がＭＴＦ１と対応し、同様に、空間周波数Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４（ｌｐ／ｍｍ）とＭＴＦ２、ＭＴＦ３、ＭＴＦ４が対応する。また、ＬＰ４、ＬＰ５、ＬＰ６、ＬＰ７は、各デフォーカスＭＴＦ曲線の極大値に対応するフォーカスレンズ１０４位置を示している。なお、記憶されている空間周波数ＢＰ補正情報は図１０（ｂ）の曲線を離散的にサンプリングしたものである。一例として本実施形態では、１つのＭＴＦ曲線に対して１０個のフォーカスレンズ位置に対してＭＴＦデータがサンプリングされており、例えば、ＭＴＦ１に対しては、ＭＴＦ１（ｎ）（１≦ｎ≦１０）として１０個のデータを記憶している。

図１０（ａ）に戻り、Ｓ３０３でカメラＭＰＵ１２５は、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を算出する。空間周波数ＢＰ補正値の算出を行うに際しカメラＭＰＵ１２５は、まず、撮影画像のデフォーカスＭＴＦ（Ｃ１）と焦点検出信号のデフォーカスＭＴＦ（Ｃ２）を算出する。第１および第２の結像位置情報であるＣ１，Ｃ２は、Ｓ３００で得たデフォーカスＭＴＦ情報と、Ｓ３０１、Ｓ３０２で得た評価帯域Ｗ１，Ｗ２を用いて、以下の式（７）および式（８）に従って算出する（１≦ｎ≦１０）。
Ｃ１（ｎ）＝ＭＴＦ１（ｎ）×Ｗ１（１）＋ＭＴＦ２（ｎ）×Ｗ１（２）＋ＭＴＦ３（ｎ）×Ｗ１（３）＋ＭＴＦ４（ｎ）×Ｗ１（４）（７）
Ｃ２（ｎ）＝ＭＴＦ１（ｎ）×Ｗ２（１）＋ＭＴＦ２（ｎ）×Ｗ２（２）＋ＭＴＦ３（ｎ）×Ｗ２（３）＋ＭＴＦ４（ｎ）×Ｗ２（４）（８）

Ｓ３０３でカメラＭＰＵ１２５は、空間周波数ＢＰ補正値（ＢＰ３）を以下の式（９）により算出する。
ＢＰ３＝Ｐ＿ＡＦ−Ｐ＿ｉｍｇ（９）
式（９）により、撮影画像の合焦位置とＡＦで検出される合焦位置の間で発生しうる誤差を補正するための補正値を算出することができる。

●（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との主な違いは、空間周波数ＢＰ補正値の算出方法が異なる点である。第１の実施形態では、撮影光学系の空間周波数ごとの特性を表す値としてデフォーカスＭＴＦ情報を用いた。しかしながら、デフォーカスＭＴＦ情報は、データ量が多く、記憶容量、演算負荷が大きくなるため、第２の実施形態では、デフォーカスＭＴＦの極大値情報を用いて空間周波数ＢＰ補正値を算出する。これにより、レンズメモリ１１８もしくはＲＡＭ１２５ｂの容量を節約し、レンズ−カメラ間の通信量の低減、カメラＭＰＵ１２５で行う演算負荷の低減などが実現できる。

●（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態も空間周波数ＢＰ補正値の算出方法が上述の実施形態と異なる。本実施形態では、空間周波数ＢＰ補正値を算出する必要性がない場合には算出しないことにより、空間周波数ＢＰ補正値の精度を低下させずに、レンズ−カメラ間の通信量の低減やカメラＭＰＵ１２５で行う演算負荷を低減する。

なお、撮像装置のブロック図（図２）、各焦点検出方式の説明図（図３（ａ）から５）、焦点検出領域の説明図（図６）、焦点検出処理および各種ＢＰ補正値算出処理のフローチャート（図１、図７、図９（ａ））は、本実施形態においても流用する。また、空間周波数ＢＰ補正値算出処理に関する図（図１０（ｂ）〜図１０（ｃ））についても流用する。

Claims

撮像素子から得られる信号を用いて撮影光学系の自動焦点検出を実行可能な撮像装置であって、
それぞれが異なる空間周波数に対応した、前記撮影光学系の複数の結像位置に関する情報を、第１の複数の重みおよび第３の複数の重みで加重加算した第１の結像位置情報と、第２の複数の重みおよび第４の複数の重みで加重加算した第２の結像位置情報とを取得する取得手段と、
前記第１の結像位置情報と前記第２の結像位置情報との比較結果によって、前記自動焦点検出の結果を補正する補正手段と、
前記補正された前記自動焦点検出の結果に基づいて前記撮影光学系が有するフォーカスレンズの位置を制御する制御手段と、を有し
前記第１の複数の重みは第１の評価帯域に対応し、該第１の評価帯域は、予め推定により定められた、撮影画像の特性に関する帯域であり
前記第２の複数の重みは第２の評価帯域に対応し、該第２の評価帯域は、前記自動焦点検出のために用いられる信号の特性に関する帯域であり、
前記第３の複数の重みおよび前記第４の複数の重みは空間周波数ごとの重みであり、空間周波数が低くなるほど小さくなる、
ことを特徴とする撮像装置。
前記補正手段は、前記第１の結像位置情報と前記第２の結像位置情報との差によって、前記自動焦点検出の結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮影光学系の結像位置に関する情報、前記第１の結像位置情報、および前記第２の結像位置情報が、前記撮影光学系のデフォーカスＭＴＦとフォーカスレンズ位置との関係を示す情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記撮影光学系の結像位置に関する情報が、前記撮影光学系のデフォーカスＭＴＦの極大値とフォーカスレンズ位置との関係を示す情報であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記撮影光学系の結像位置に関する情報が、正規化されたデフォーカスＭＴＦとフォーカスレンズ位置との関係と示す情報であることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
前記第１の複数の重みのそれぞれが前記異なる空間周波数の１つに対応し、前記第２の複数の重みのそれぞれが前記異なる空間周波数の１つに対応することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の複数の重みが、前記自動焦点検出に用いる評価信号の処理時に用いるデジタルフィルタの空間周波数特性に基づくことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１の複数の重みが、画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度を示す空間周波数特性に基づくことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１の複数の重みおよび前記第２の複数の重みが、被写体の空間周波数特性、前記撮影光学系の空間周波数特性、前記撮像素子に設けられた光学ローパスフィルタの空間周波数特性、および前記撮像素子から信号を生成する際の空間周波数特性の１つ以上にさらに基づくことを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
前記撮像素子から信号を生成する際の空間周波数特性が、間引き読み出しの有無に応じた空間周波数特性であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
前記撮影光学系の空間周波数特性が、前記撮像素子の画素ピッチに応じて定まる空間周波数に対応する空間周波数特性であることを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
前記第１の評価帯域と前記第２の評価帯域の差が予め定められた閾値より小さい場合、前記補正手段は前記補正を行わないことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第３の複数の重みおよび前記第４の複数の重みは、空間周波数ごとのデフォーカスＭＴＦを最大値で規格化した値であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の評価帯域も予め推定により定められていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
撮像素子から得られる信号を用いて撮影光学系の自動焦点検出を実行可能な撮像装置の制御方法であって、
それぞれが異なる空間周波数に対応した、前記撮影光学系の複数の結像位置に関する情報を、第１の複数の重みおよび第３の複数の重みで加重加算した第１の結像位置情報と、第２の複数の重みおよび第４の複数の重みで加重加算した第２の結像位置情報とを取得する取得工程と、
前記第１の結像位置情報と前記第２の結像位置情報との比較結果によって、前記自動焦点検出の結果を補正する補正工程と、
前記補正された前記自動焦点検出の結果に基づいて前記撮影光学系が有するフォーカスレンズの位置を制御する制御工程と、を有し
前記第１の複数の重みは第１の評価帯域に対応し、該第１の評価帯域は、予め推定により定められた、撮影画像の特性に関する帯域であり
前記第２の複数の重みは第２の評価帯域に対応し、該第２の評価帯域は、前記自動焦点検出のために用いられる信号の特性に関する帯域であり、
前記第３の複数の重みおよび前記第４の複数の重みは空間周波数ごとの重みであり、空間周波数が低くなるほど小さくなる、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。