JP2016053653A - 焦点検出装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影光学系の射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第1の像信号と、射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第3の像信号との第1の位相差を検出する。また、射出瞳の一部の領域とは異なる一部の領域を通過した光束に基づく第2の像信号と、射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第4の像信号との第2の位相差を検出する。そして、第1の位相差および第2の位相差の和を用いて、撮影光学系のデフォーカス量を算出する。第1および第2の位相差は、第3の像信号(第4の像信号)の固定区間に対して、第1の像信号(第2の像信号)の区間をずらしながら求めた相関量に基づいて検出する。
【選択図】 図6
Description
以下、本発明の例示的な実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る焦点検出装置を備える撮像装置の一例としての、撮影レンズを交換可能なカメラと撮影レンズからなるカメラシステムの構成例を示す図である。図1において、カメラシステムはカメラ100と、交換可能な撮影レンズ300とから構成される。
以上が、カメラ100と撮影レンズ300からなる本実施形態のカメラシステムの構成である。
図2(a)は本実施形態における撮像素子14の画素配列の例を模式的に示した図で、CMOSイメージセンサに2次元配置された画素群のうち、縦(Y軸方向)6行と横(X軸方向)8列の範囲を、撮影レンズ300側から観察した状態を示している。撮像素子14はベイヤー配列のカラーフィルタを有し、偶数行の画素には左から順に緑(Green)と赤(Red)のカラーフィルタが、奇数行の画素には左から順に青(Blue)と緑(Green)のカラーフィルタが、それぞれ交互に設けられる。ただし、本実施形態の撮像素子14では、焦点検出用の光電変換部を有する画素については、本来の青のカラーフィルタに代えて緑のカラーフィルタを設けている。なお、以下の説明において、青(または緑、赤)のカラーフィルタが設けられた画素を青画素(または緑画素、赤画素)と呼ぶ場合がある。
なお、A像,B像,GA像,GB像を生成するために用いる画素の位置及び数は、焦点検出領域に応じて定まるものとする。
S503でシステム制御部50は、逐次読み出されているフレーム画像データの、焦点検出領域内の画素データから、AF用の像信号(A像、B像、GA像、GB像)を生成するように画像処理部20に指示する。AF用の像信号はAF部42へ送られ、焦点検出用画素と撮影用画素とで光電変換部の大きさが異なることによる信号レベルの差を補正する処理などが行われる。
S505でシステム制御部50は、S504でAF部42から得られたデフォーカス量に基づき、撮影レンズ300のレンズ駆動量を算出する。
S5041で第1の算出手段としてのAF部42は、同じ画素行(m行目とする)から生成したA像とGA像の相関演算を行う。相関演算に用いる相関量COR1(k)は、例えば下記の式(1)で算出することができる。
まず、AF部42は、相関量の差分値DCOR1を以下の式(2)に従って算出する。
DCOR1(k)=COR1(k)-COR1(k-1) ...(2)
そして、AF部42は、相関量の差分値DCOR1を用いて、差分量の符号が変化するシフト量dk1を求める。差分量の符号が変化する直前のkの値をk1、符号が変化したkの値をk2(k2=k1+1)とすると、AF部42はシフト量dk1を、以下の式(3)に従って算出する。
dk1=k1+ |DCOR1(k1)|/|DCOR1(k1)-DCOR1(k2)| ...(3)
以上のようにして第1の算出手段としてのAF部42は、A像とGA像の相関量が最大となるシフト量dk1をサブピクセル単位で算出し、S5041の処理を終える。なお、2つの1次元像信号の位相差を算出する方法は、ここで説明したものに限らず、公知の任意の方法を用いることができる。
PB1 = Max( GA(m, i) ) - Min( GA(m, i) ) (i=l,,,,l+w) ...(4)
ここで、変数iの範囲は、式(1)と同じにする。相関量の算出に用いた像であり、かつ、デフォーカスによる像ずれが発生しないGA像の振幅量PB1を算出することにより、デフォーカス量の信頼性を正しく評価することができる。
また、デフォーカスによる像ずれが生じないGA像およびGB像の振幅量、尖鋭度、飽和状態に基づいてデフォーカス量の信頼性を評価することで、得られたデフォーカス量の信頼性を高精度に評価することができる。
上述の実施形態は発明の理解を容易にするための例示であり、本発明はこれらの実施形態に記載した特定の構成に限定されない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって規定され、その範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Claims (11)
- 撮影光学系の射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第1の像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第3の像信号との第1の位相差を検出する第1の算出手段と、
前記射出瞳の前記一部の領域とは異なる一部の領域を通過した光束に基づく第2の像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第4の像信号との第2の位相差を検出する第2の算出手段と、
前記第1の位相差および前記第2の位相差の和を用いて、前記撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、を有し、
前記第1の算出手段は、前記第3の像信号の固定区間に対して前記第1の像信号の区間を所定の方向にずらしながら前記第1の位相差を検出し、前記第2の算出手段は、前記第4の像信号の固定区間に対して前記第2の像信号の区間を前記所定の方向にずらしながら前記第2の位相差を検出することを特徴とする焦点検出装置。 - 入射する光束の、撮影光学系の射出瞳面における重心位置が中心から第1の方向に偏倚した光電変換領域の出力に基づく第1の像信号と、入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から偏倚していない光電変換領域の出力に基づく第3の像信号との第1の位相差を検出する第1の算出手段と、
入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から前記第1の方向と逆の第2の方向に偏倚した光電変換領域の出力に基づく第2の像信号と、入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から偏倚していない光電変換領域の出力に基づく第4の像信号との第2の位相差を検出する第2の算出手段と、
前記第1の位相差および前記第2の位相差の和を用いて、前記撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、を有し、
前記第1の算出手段は、前記第3の像信号の固定区間に対して前記第1の像信号の区間を前記第1の方向または前記第2の方向にずらしながら前記第1の位相差を検出し、前記第2の算出手段は、前記第4の像信号の固定区間に対して前記第2の像信号の区間を前記第1の方向または前記第2の方向にずらしながら前記第2の位相差を検出することを特徴とする焦点検出装置。 - 前記デフォーカス量算出手段は、さらに、前記第3の像信号と前記第4の像信号の振幅量に基づいて前記デフォーカス量の信頼性を評価することを特徴とする請求項1または2に記載の焦点検出装置。
- 前記デフォーカス量算出手段は、さらに、前記第3の像信号と前記第4の像信号の尖鋭度に基づいて前記デフォーカス量の信頼性を評価することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 前記デフォーカス量算出手段は、さらに、前記第3の像信号と前記第4の像信号の飽和度に基づいて前記デフォーカス量の信頼性を評価することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 前記デフォーカス量算出手段は、前記第1の位相差の検出に用いた前記第3の像信号の固定区間と、前記第2の位相差の検出に用いた前記第4の像信号の固定区間とに基づいて、前記デフォーカス量の信頼性を評価することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の焦点検出装置。
- 撮影光学系の射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく像信号とを読み出し可能な撮像素子と、
請求項1から6のいずれか1項に記載の焦点検出装置と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 撮影光学系の射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく像信号とを読み出し可能な撮像素子と、
請求項3から6のいずれか1項に記載の焦点検出装置と、
前記デフォーカス量算出手段で得られた前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段を有し、
前記焦点調節手段は、前記デフォーカス量のうち、信頼性が低いと評価されたもの以外に基づいて、前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。 - 第1の算出手段が、撮影光学系の射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第1の像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第3の像信号との第1の位相差を検出する第1の算出工程と、
第2の算出手段が、前記射出瞳の前記一部の領域とは異なる一部の領域を通過した光束に基づく第2の像信号と、前記射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第4の像信号との第2の位相差を検出する第2の算出工程と、
デフォーカス量算出手段が、前記第1の位相差および前記第2の位相差の和を用いて、前記撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出工程と、を有し、
前記第1の算出工程において前記第1の算出手段は、前記第3の像信号の固定区間に対して前記第1の像信号の区間を所定の方向にずらしながら前記第1の位相差を検出し、
前記第2の算出工程において前記第2の算出手段は、前記第4の像信号の固定区間に対して前記第2の像信号の区間を前記所定の方向にずらしながら前記第2の位相差を検出することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。 - 第1の算出手段が、入射する光束の、撮影光学系の射出瞳面における重心位置が中心から第1の方向に偏倚した光電変換領域の出力に基づく第1の像信号と、入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から偏倚していない光電変換領域の出力に基づく第3の像信号との第1の位相差を検出する第1の算出工程と、
第2の算出手段が、入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から前記第1の方向と逆の第2の方向に偏倚した光電変換領域の出力に基づく第2の像信号と、入射する光束の、前記射出瞳面における重心位置が中心から偏倚していない光電変換領域の出力に基づく第4の像信号との第2の位相差を検出する第2の算出工程と、
デフォーカス量算出手段が、前記第1の位相差および前記第2の位相差の和を用いて、前記撮影光学系のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出工程と、を有し、
前記第1の算出工程において前記第1の算出手段は、前記第3の像信号の固定区間に対して前記第1の像信号の区間を前記第1の方向または前記第2の方向にずらしながら前記第1の位相差を検出し、
前記第2の算出工程において前記第2の算出手段は、前記第4の像信号の固定区間に対して前記第2の像信号の区間を前記第1の方向または前記第2の方向にずらしながら前記第2の位相差を検出することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1から6のいずれか1項に記載の焦点検出装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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