JP2017156378A - 焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投光パターンが照射されない又は投光パターンと直交しないラインセンサの信頼性を低下させ、精度の高い焦点調節装置を提供する。【解決手段】赤外光を投光する投光手段１０１と、複数のラインセンサより焦点調節状態を検出する焦点検出手段１０２と、被写体領域の光源に関する情報を検出する光源検出手段１０３と、投光手段１０１の投光パターンがラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されているか否かを判定する照射判定手段１０４と、投光手段１０１の投光パターンとラインセンサの方向が直交するかを判定する直交判定手段１０５と、少なくとも信頼性に基づいて選択したラインセンサの焦点検出結果に基づいて撮影レンズを駆動する焦点調節手段１０６と、を備え、ラインセンサの一部に投光パターンが照射されていない又はラインセンサが投光パターンと直交しないと判定された場合には該ラインセンサによる焦点検出結果の信頼性を低下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、自動焦点調節を行うカメラ等の撮像装置に関し、特にＡＦ赤外補助光を用いた焦点調節に関する。

従来、低輝度被写体に対しても焦点検出が行えるように、撮像装置から近赤外域（７００ｎｍ程度）のＡＦ赤外補助光（以下、ＡＦ補助光と記載する）を被写体にパターン投光し、焦点検出を行えるようにするものが知られている。

一般的な撮像系の分光感度は人間の目に合わせて可視光域（４００〜６５０ｎｍ程度）に最も感度を有するように設計されるが、ＴＴＬ位相差検出方式の撮像装置はＡＦ補助光の光を拾えるように撮像系よりも長波長側を広くした分光感度を有する。

カメラの撮影レンズは一般に色収差を持つため、撮像系と焦点検出系の分光感度特性が異なると光源などの被写体の分光特性によってそれぞれの系の結像位置が異なり、被写体の分光特性によって焦点検出結果が変化する。そのため、ＡＦ補助光投光時の焦点検出結果のずれ量を予め撮影レンズに記憶しておき、焦点検出結果の補正を行っている。

特許文献１には、複数の焦点検出領域に対してＡＦ補助光を投光し、ＡＦ補助光を投光した焦点検出領域において焦点検出を行う技術が開示されている。

しかしながら、被写体までの距離が遠い場合や被写体が動いている場合などにはＡＦ補助光を投光しても意図した焦点検出領域にＡＦ補助光が照射されない場合がある。これにより誤ってＡＦ補助光投光時の焦点検出結果のずれ量の補正を行い、かえってピントがずれることがあった。

特許文献２は、ＡＦ補助光を投光する場合と投光しない場合の両方で光源の検出を行い、光源検出結果を比較することによってＡＦ補助光が被写体に適切に照射されたか否かを判定する。ＡＦ補助光が被写体に照射されたと判定された場合にはＡＦ補助光投光時の焦点検出結果のずれ量の補正を行い、ＡＦ補助光が被写体に照射されていないと判定された場合にはＡＦ補助光投光時の焦点検出結果のずれ量の補正は行わない技術を開示していりる。

特開昭６３−１７２２４７号公報 特開２０１４−１４２３７６号公報

一般的な位相差検出方式のＡＦセンサは複数のラインセンサにより構成される。ラインセンサは焦点検出領域において縦方向や横方向、あるいは斜め方向などに配置され、それぞれの画素方向において高いコントラストを有する被写体に対して精度良く焦点検出を行うことができる。また、ＡＦ補助光には縦方向や横方向のライン状のコントラストパターンが投光されるものが知られている。近年の測光センサの高画素化に伴い、測光センサはＡＦセンサのラインセンサよりも高画素であることが多く、ＡＦラインセンサに対してどのようにＡＦ補助光のコントラストパターンが照射されたか認識することができる。

低輝度被写体にＡＦ補助光が照射される場合には、被写体自体のコントラストをラインセンサが検出する場合と、ＡＦ補助光のコントラストパターンによって生ずる明暗差をラインセンサが検出する場合がある。どちらもある程度のコントラストを有する像信号が取得され、ともに高い信頼性の焦点検出結果と判定される場合がある。ラインセンサの配置方向が投光コントラストパターンの方向と直交する場合には被写体自体のコントラストよりもＡＦ補助光のコントラストパターンによる明暗差の方がよりコントラストの高い像信号を取得することが期待できる。

しかしながら、上述の特許文献２ではＡＦ補助光のコントラストパターンとラインセンサの関係を考慮した焦点検出結果の選択については述べられていない。そのため、ＡＦ補助光が焦点検出領域に照射されたと判定された場合に焦点検出結果のずれ量の補正は適切に行えても、複数のラインセンサの内より精度の高い焦点検出結果を選択できないことがあった。

そこで、本発明は、ＡＦ補助光投光時に、焦点検出領域に配置されたラインセンサに対応する被写体領域の一部にＡＦ補助光の投光パターンが適切に照射されているか否かを光源検出により判定する。さらに焦点検出領域に配置されたラインセンサの方向が投光されたコントラストパターンの方向と直交するか否かを判定する。ラインセンサに対応する被写体領域の一部に投光パターンが照射されていない、又はラインセンサと投光パターンの方向が直交しないと判定された場合には当該ラインセンサの焦点検出結果の信頼性を低下させる。これにより複数のラインセンサの内、より高コントラストが期待される像信号から得られた焦点検出結果を優先的に用いて、精度の高い焦点調節装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る焦点調節装置は、
被写体に対して赤外光を投光する投光手段と、
焦点検出領域に配置された複数のラインセンサより撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段と同一の被写体領域の光源に関する情報を検出する光源検出手段と、
前記投光手段により照射された投光パターンが前記焦点検出手段のラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されているか否かを前記光源検出手段による光源に関する情報に基づいて判定する照射判定手段と、
前記投光手段により照射された投光パターンと前記焦点検出手段のラインセンサの配置される方向が直交するかを判定する直交判定手段と、
前記複数のラインセンサによる１つ以上の焦点検出結果を少なくとも信頼性に基づいて選択して、選択した焦点検出結果に基づいて撮影レンズを駆動する焦点調節手段とを備え、
前記焦点調節手段は、前記照射判定手段により前記ラインセンサの一部に前記投光パターンが照射されていないと判定された場合、又は前記直交判定手段により前記ラインセンサが前記投光パターンと直交しないと判定された場合には該ラインセンサによる焦点検出結果の信頼性を低下させることを特徴とする。

本発明によれば、投光パターンが一部に照射されない又は投光パターンの方向と直交しないラインセンサの信頼性を低下させ、信頼性の高い焦点検出結果を優先的に用いることによりＡＦ赤外補助光投光時に精度の高い焦点調節装置を提供することができる。

実施形態による焦点調節装置の機能構成例を示すブロック図 実施形態による一眼レフカメラの構成を示すブロック図 実施形態による焦点調節処理を示すフローチャート 実施形態によるＡＦ補助光の投光パターンを示す図 実施形態による焦点調節装置の焦点検出領域を示す図 実施形態による焦点検出領域のラインセンサを示す図 実施形態による投光パターンが一部に照射されたラインセンサとラインセンサの像信号を示す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態による撮像装置の機能構成を示すブロック図である。

図１において、本実施形態における焦点調節装置の投光部１０１は、被写体に対してＡＦ補助光を照射する。焦点検出部１０２は、撮影レンズを通過した被写体像の像信号から撮影レンズの被写体に対する焦点調節状態を検出する。光源検出部１０３は、焦点検出部１０２と同一の被写体領域の光源に関する情報を検出する。照射判定部１０４は、光源検出部１０３により検出された光源に関する情報から焦点検出部１０２のラインセンサに対応する被写体領域の一部に投光部１０１により投光されたＡＦ補助光が照射されたか否かを判定する。

直交判定部１０５は、投光部１０１により投光された投光パターンが焦点検出部１０２の焦点検出領域に配置されたラインセンサの方向と直交するか否かを判定する。焦点調節部１０６は、照射判定部１０４によりＡＦ補助光がラインセンサの一部に照射されていないと判定された、又は直交判定部１０５により投光部１０１が投光した投光パターンとラインセンサの方向が直交していないと判定された場合に焦点検出結果の信頼性を低下させる。そして信頼性の高い焦点検出結果に基づいて撮影レンズを駆動させ、被写体にピントを合わせる。

図２は本発明に係るデジタル一眼レフレックスカメラの断面図である。

図２において、２０１はカメラ本体であり、その前面には撮影レンズ２０２が装着される。撮影レンズ２０２は交換可能であり、またカメラ本体２０１と撮影レンズ２０２はマウント接点群２１２を介して電気的にも接続される。さらに撮影レンズ２０２の中には、絞り２１３があり、カメラ内に取り込む光量を調整できるようになっている他、フォーカシングレンズ２１６は光軸上を移動することで焦点調節を行う。２０３はメインミラーであり、ハーフミラーとなっている。

メインミラー２０３はファインダ観察状態では撮影光路上に斜設され、撮影レンズ２０２からの撮影光束をファインダ光学系へと反射する一方、透過光はサブミラー２０４を介してＡＦユニット２０５へと入射する。また撮影状態では撮影光路外に退避する。ＡＦユニット２０５は位相差検出方式のＡＦセンサである。位相差方式による焦点検出については公知の技術であるため、具体的な制御に関してはここでは省略するが、撮影レンズ２０２の二次結像面を焦点検出ラインセンサ上に形成することによって、撮影レンズ２０２の焦点調節状態を検出し、その検出結果をもとにフォーカシングレンズ２１６を駆動して自動焦点検出を行う。

２０８は撮像素子であり、２０６はローパスフィルタ、２０７はフォーカルプレーンシャッタである。２０９はファインダ光学系を構成する撮影レンズ２０２の予定結像面に配置されたピント板であり、２１０はファインダ光路変更用のペンタプリズムである。２１４はアイピースであり、撮影者はここからピント板２０９を観察することによって、撮影画面を確認することができる。また２１１はＡＥユニットであり、測光を行う際に使用され、またＡＦユニット２０５と同一の被写体領域の光源に関する情報を検出することができる。２１５はレリーズボタンであり、半押し、全押しの状態を持つ二段押し込み式のスイッチである。

レリーズボタン２１５が半押しされる事によって、ＡＥ、ＡＦ動作などの撮影前の準備動作が行われ、全押しされる事によって、撮像素子２０８が露光されて撮影処理が行われる。以下、半押しされた状態をＳＷ１がＯＮした状態、全押しした状態をＳＷ２がＯＮした状態、と記す事にする。２１７は投光を行うためのＡＦ補助光ユニットであり、焦点検出動作を行う際に発光し、コントラストパターンを有するＡＦ赤外補助光源を被写体に照射する。

本実施形態では以上のように構成されたデジタルカメラにより、ＡＦ補助光投光時に投光されたコントラストパターンが焦点検出領域のラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されたか否かを判定する。さらに、投光されたコントラストパターンと焦点検出領域に配置されたラインセンサの方向が直交するか否かに基づいて焦点検出結果の信頼性を判定することにより、より精度の高い焦点調節装置を提供する。

以下では、実施形態に係るＡＦ補助光投光時の焦点調節動作について図３のフローチャートおよび図４から図６を参照して説明する。

ステップＳ１０１において、投光部１０１はＳＷ１がＯＮされるとＡＦ補助光ユニット２１７を発光し、被写体にＡＦ補助光のコントラストパターンを投光する。本実施例において投光されるコントラストパターンの一例を図４に示す。図４の四角の枠はファインダ上で観察される領域を示しており、縦縞と横縞から構成されるコントラストパターンが被写体に向けて投光される。

ステップＳ１０２において、焦点検出部１０２は撮影レンズ２０２を通過し、ＡＦユニット２０５上に配置されたラインセンサに結像した被写体像からフォーカシングレンズ２１６の焦点調節状態を検出する。

本実施例におけるＡＦユニット２０５の焦点検出領域を図５に示す。また、焦点検出領域に配置されたラインセンサの一例を図６に示す。図６の枠６００は図５の焦点検出領域の枠の内の１つと対応する。ラインセンサ６０１は枠６００上に縦方向に配置され、横線に対してコントラストの高い像信号が得られる。一方、ラインセンサ６０２は枠６００上に横方向に配置され、縦線に対してコントラストの高い像信号が得られる。また、光源検出部１０３はＡＥユニット２１１により焦点検出部１０２と同一の被写体領域の光源に関する情報を検出する。本実施例における光源に関する情報とは、ＡＥユニット２１１が近赤外域の分光感度を有する場合には可視光域よりも長波長側の赤外成分の強度であり、ＡＥユニット２１１が近赤外域の分光感度を持たない場合には可視光域における長波長側の赤色成分の強度である。

ステップＳ１０３において、焦点検出部１０２はステップＳ１０２で検出された焦点検出結果の信頼性を判定する。焦点検出結果の信頼性は、ラインセンサが取得した像信号の最大値と最小値の差や、隣接する画素出力の差分を合計した数値などを用いることで算出される。信頼性はこのような画素出力に関する情報を用いて所定の数式等により算出されてもよいし、その結果をもとに何段階かに振り分けられてもよい。

ステップＳ１０４において、照射判定部１０４は光源検出部１０３により検出された光源に関する情報に基づいて、投光部１０１により投光されたＡＦ補助光のコントラストパターンが焦点検出部１０２のラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されたか否かを判定する。本実施例においては、ＡＥユニット２１１がラインセンサに対応する領域において検出した近赤外域の成分の強度又は可視光域の赤色成分の強度が所定値以上の場合に当該ラインセンサに対応する被写体領域にＡＦ補助光が照射されたと判定する。ただし、被写体との距離などによりＡＦ補助光がラインセンサに対応する被写体領域の全てに照射される場合には、ラインセンサは投光コントラストパターンによって生ずる明暗差によるコントラストを検出できない。従って、ＡＦ補助光がラインセンサに対応する被写体領域に照射されていない又被写体領域の全てに照射されたと判定された場合はステップＳ１０６へ進み、ＡＦ補助光がラインセンサに対応する被写体領域の一部のみに照射されたと判定された場合はステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、直交判定部１０５は投光部１０１により投光されたＡＦ補助光の投光パターンの方向が焦点検出部１０２のラインセンサの方向と直交するか否かを判定する。投光パターンとラインセンサの方向が直交しないと判定された場合はステップＳ１０６へ進み、投光パターンとラインセンサの方向が直交すると判定された場合はステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０６において、焦点調節部１０６は照射判定部１０４により投光パターンが一部に照射されていないと判定された、又は直交判定部１０５により投光パターンの方向と直交していないと判定されたラインセンサによる焦点検出結果の信頼性を低下させる。

ステップＳ１０７において、焦点調節部１０６は焦点検出部１０２の複数のラインセンサによる複数の焦点検出結果から少なくとも信頼性に基づいて焦点検出結果を選択する。なお、信頼性が高く、最も近点を示す１つの焦点検出結果を選択してもよいし、信頼性の高い複数の焦点検出結果を合成してもよい。ただし、信頼性の高い焦点検出結果であっても明らかに背景に対して焦点検出を行っていると思われるものや、他の焦点検出結果と著しく掛け離れているものなどは除外することが好ましい。また、信頼性の高い焦点検出結果がない場合にはステップＳ１０６において信頼性を低下させたラインセンサの焦点検出結果を使用するようにしても構わない。

ステップＳ１０８において、焦点調節部１０６ステップＳ１０７において選択された焦点検出結果に基づいて撮影レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１６を駆動させて被写体にピントを合わせる。

以上のように、本実施形態によれば、投光パターンがラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されたか否か、および投光パターンとラインセンサの方向が直交するか否かに基づいて信頼性を判定して焦点検出結果を選択し、より精度の高い焦点調節を可能とする。なお、一般的なデジタルカメラは、使用者が選択した焦点検出領域のみを焦点検出に利用する任意選択モードに加え、任意選択モードよりも広範囲又は全ての焦点検出領域を焦点検出に利用してカメラが自動的に焦点検出領域を絞り込む自動選択モードを有する。

本実施形態においてはラインセンサの選択について説明したが、本発明はいずれのモードに対しても適用可能である。例えば自動選択モードにおける焦点検出領域の絞り込みにおいては、ＡＦ補助光のコントラストパターンが取得できたラインセンサの焦点検出結果のみを利用するなどが挙げられる。また、本実施形態では簡単のため図６に示すように１つの枠に対してラインセンサは縦方向および横方向に１本ずつ配置されるものとした。

これに対して１つの枠に対して千鳥配列のように縦方向および横方向に２本ずつラインセンサが配置されるものも知られているが、同様に信頼性の判定を行って焦点検出結果の選択を行うことが可能である。特に本発明が有効となるのは、例えば次のような場面である。

低輝度環境下において、ＡＦ補助光が照射された被写体像が焦点検出領域のラインセンサに結像される様子を図７に示す。図７ａ）は図６で示した焦点検出領域のラインセンサに図４で示した横縞の投光パターンが照射された状態を示している。図７ａ）の枠７００、ラインセンサ７０１および７０２は、図６の枠６００、ラインセンサ６００および６０１にそれぞれ対応する。ＡＦ補助光のコントラストパターンがラインセンサ７０１には一部に照射され、ラインセンサ７０２には全てに照射されているものとする。図７ｂ）は図７ａ）の縦方向に配置されたラインセンサ７０１から得られる像信号を示し、図７ｃ）は図７ａ）の横方向に配置されたラインセンサ７０２から得られる像信号を示す。

図７ｂ）および図７ｃ）において、それぞれ横軸は各ラインセンサの画素番号を示し、縦軸はラインセンサが取得した像信号の強度を示している。図７ｂ）では縦方向のラインセンサの一部に対して照射された横縞のコントラストパターンの明暗差によるコントラストの高い像信号が得られる。

一方、図７ｃ）では横方向のラインセンサの全てに対して照射されたＡＦ補助光により被写体自体のコントラストをある程度有する像信号が得られる。本発明によればこのような場合に、投光パターンがラインセンサに対応する領域の全体に照射され、投光パターンの方向と直交しない図７ｃ）の横方向のラインセンサ７０２の焦点検出結果の信頼性を低下させる。そして、ラインセンサに対応する領域の一部に投光パターンが照射され、且つ照射された投光パターンの方向に直交する図７ｂ）の縦方向のラインセンサ７０１の焦点検出結果を優先的に用いる。これにより、どちらも画素信号出力からはある程度高い信頼性の焦点検出結果であると判定される場合であってもより高コントラストで精度の高いことが期待される焦点検出結果を用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

なお、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１ 投光部、１０２ 焦点検出部、１０３ 光源検出部、１０４ 照射判定部

Claims (3)

1. 被写体に対して赤外光を投光する投光手段（１０１）と、
   焦点検出領域に配置された複数のラインセンサより撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段（１０２）と、
   前記焦点検出手段と同一の被写体領域の光源に関する情報を検出する光源検出手段（１０３）と、
   前記投光手段により照射された投光パターンが前記焦点検出手段のラインセンサに対応する被写体領域の一部に照射されているか否かを前記光源検出手段による光源に関する情報に基づいて判定する照射判定手段（１０４）と、
   前記投光手段により照射された投光パターンと前記焦点検出手段のラインセンサの配置される方向が直交するかを判定する直交判定手段（１０５）と、
   前記複数のラインセンサによる１つ以上の焦点検出結果を少なくとも信頼性に基づいて選択して、選択した焦点検出結果に基づいて撮影レンズを駆動する焦点調節手段（１０６）とを備え、
   前記焦点調節手段は、前記照射判定手段により前記ラインセンサの一部に前記投光パターンが照射されていないと判定された場合、又は前記直交判定手段により前記ラインセンサが前記投光パターンと直交しないと判定された場合には該ラインセンサによる焦点検出結果の信頼性を低下させる
   ことを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記光源検出手段は、近赤外域の分光感度を有する測光センサであり、
   前記照射判定手段は、前記光源検出手段の赤外成分の信号出力を用いて投光パターンが照射されたか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記投光手段は、赤外光と同時に赤色成分の可視光を投光し、
   前記光源検出手段は、可視光域における赤色の分光感度を有する測光センサであり、
   前記照射判定手段は、前記光源検出手段の赤色成分の信号出力を用いて投光パターンが照射されたか否かの判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。