JP2018031931A - 焦点検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】短時間で高精度にセンサ別体型焦点検出装置の補正を行い、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現する。【解決手段】撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および撮影光学系からの光束のうち2分割された第一の光束により形成された2像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子、撮影画素群の像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第1の焦点情報算出手段、焦点検出画素群からの出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を算出する第2の焦点情報算出手段、撮影光学系からの光束のうち2分割された第2の光束により形成された2像を光電変換する、撮像素子とは別体の受光素子、受光素子からの出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を算出する第3の焦点情報算出手段、第1の焦点情報手段と第2の焦点情報手段の結果から第3の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有する。【選択図】図1
Description
本発明は焦点検出装置に関し、特にセンサ別体型焦点検出装置の補正に関するものである。
最近、多くの写真用カメラあるいはビデオカメラは、対物レンズ(撮影レンズ)の焦点を自動的に調節する自動焦点調整機能を内蔵している。特に、厳しいピント精度が要求される一眼レフカメラには、位相差検出方式を用いた焦点検出装置が一般に用いられている。
位相差検出方式は、撮影光学系の瞳の異なる領域からの一対の光量分布を光電変換素子の画素列(ラインセンサ列)で受け、両光量分布の相対的位置関係から対物レンズの焦点調整状態を検出する方式である。この焦点検出方式は撮影レンズの焦点距離にかかわらずデフォーカス検出が可能であることや、焦点検出の視野の大きさが撮影レンズの焦点距離にかかわらず固定されていることから、撮影レンズ交換式のカメラシステムに好適である。
また光学ファインダー系を有する一眼レフカメラでは、光学ファインダーで被写体を確認しながら撮影するために、光路中に半透過型ミラー等の光路分割手段を設け、撮影画像を取得するための撮像素子とは別のAFセンサを用いた位相差検出装置を有する。撮影画像を取得するための撮像素子とは別のAFセンサを用いた位相差検出装置をここではセンサ別体型焦点検出装置と呼ぶ。
ただし、位相差検出方式は撮影光学系の瞳の異なる領域からの一対の光束を使用するため、撮影に使用する光束とは異なっており、両者の差分を補正するような補正機構が必要であり、位相差検出方式の合焦精度はこの補正機構の精度に影響される。
一方で、別の焦点検出方式として、コントラスト検出方式も知られている。コントラスト検出方式では、撮像素子の出力信号に基づいて生成された映像信号から高周波成分を抽出し、該高周波成分のレベルがピークに向かう方向にフォーカスレンズを駆動する。そして、最終的に高周波成分のレベルが所定のピーク範囲に到達することで、合焦状態と判定する。
このようなコントラスト検出方式では、撮像素子の出力信号に基づいて得られた映像信号を用いてAFを行うので、位相差検出方式と比べてより高い合焦精度が得られる。ただし、位相差検出方式のように合焦状態を得るために必要なフォーカスの駆動量を直接算出することができないため、合焦状態をえるために時間がかかってしまう。このような異なる2つの焦点検出方式の長所を組み合わせたセンサ別体型焦点検出装置の補正が特許文献1及び特許文献2にて公開されている。
特許文献1にて開示された焦点検出方式では、コントラスト検出方式による合焦状態が得られたときにセンサ別体型焦点検出装置により算出されたデフォーカス量を合焦位置合焦位置補正値としてメモリに記憶する。
そして、このような調整動作の後、センサ別体型焦点検出装置により算出されたデフォーカス量またはフォーカスレンズの駆動量を該合焦位置補正値を用いて補正することで、センサ別体型焦点検出装置による焦点検出をより高精度に行うことが出来る。
また特許文献2では撮影画素群および焦点検出群を有する撮像素子の焦点検出画素群による位相差検出方式(以下センサ一体型位相差検出方式と呼ぶ)からセンサ別体型焦点検出装置の合焦位置補正値を算出している。
しかしながら、上記特許文献1にて開示されたセンサ別体型焦点検出装置の補正では、センサ別体型焦点検出装置とコントラスト検出方式の出力結果を同時に取得することが出来ない。
したがって合焦位置補正値を算出するためには、合焦位置補正値を取得する手順の途中で半透過型のミラーを移動させなければならないためにカメラ自体を静的な状態で合焦位置補正値を取得することができず、また時間がかかるということがある。また特許文献2にて開示されたセンサ別体型焦点検出装置の補正では、センサ一体型位相差検出方式も高精度にするためには補正が必要である。
したがってセンサ一体型位相差検出装置からの出力を用いてセンサ別体型焦点検出装置の補正を高精度に行うことは難しい。センサ別体型焦点検出装置とセンサ一体型位相差検出方式の出力結果も同時に取得することが出来ない。したがって、本発明は、短時間および高精度に合焦位置補正値を取得することが出来、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現できるようにした撮像装置を提供する。
上記課題を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第一の光束により形成された2像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
前記撮影画素群からの像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第1の焦点情報算出手段と、
前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第2の焦点情報算出手段と、
前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第2の光束により形成された2像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第3の焦点情報算出手段と、
前記第1の焦点情報手段と前記第2の焦点情報手段の結果から第3の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること を特徴とする。
前記撮影画素群からの像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第1の焦点情報算出手段と、
前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第2の焦点情報算出手段と、
前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第2の光束により形成された2像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第3の焦点情報算出手段と、
前記第1の焦点情報手段と前記第2の焦点情報手段の結果から第3の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること を特徴とする。
本発明によれば、短時間で高精度にセンサ別体型焦点検出装置の補正を行い、センサ別体型焦点検出装置のより高精度化を実現することができる。
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かかわる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される撮影レンズとによって成るカメラシステムの概略構成を示す。
[実施例1]
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、短時間で高精度にセンサ別体型位相差検出方式の補正を行なう手段を説明する。
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、短時間で高精度にセンサ別体型位相差検出方式の補正を行なう手段を説明する。
図1において、着脱可能な撮影レンズ1の内部には撮影光学系2、撮影光学系を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、焦点調整するための焦点調整手段3、撮影レンズ1を制御するためのレンズ制御手段4、ROM等のレンズ記憶手段5を含んでいる。
カメラ本体8は、メインミラー9、撮影媒体として撮像素子13、サブミラー14、センサ別体型焦点検出装置15、カメラ制御手段16、カメラ演算手段17、カメラ記憶手段18を含んでいる。撮影レンズ1およびカメラ本体8は接点19を有し、互いに装着された状態では接点19を介して情報の通信や電源の供給が行われる。
Laは撮影レンズ1の光軸である。光軸Laにそって入射する光束は半透過部を備えるメインミラー9に達し、反射光と透過光の二つの光束に分割される。反射光側には光軸Laにそって焦点板10、ペンタプリズム11、接眼レンズ12が配置され、これらの部材は焦点板10上に形成されたファインダー像の視認のためのファインダー系を構成する。
一方、メインミラー9の透過光側には光軸Laにそって、可動のサブミラー14、センサ別体型焦点検出装置15が配置される。メインミラー9は、入射光束を反射光束と透過光束とに分離してそれぞれをセンサ別体型焦点検出装置15とファインダー系に導く光学ファインダーモードと、メインミラー9及びサブミラー14を撮像光路外に退避させるライブビューモードとで切り替えられる。
光学ファインダーモードの自動焦点検出には、センサ別体型焦点検出装置15からの出力に基づき、撮影レンズ1の内部に配置される焦点調整手段3により、撮影光学系2を構成するレンズのすべて、もしくは一部が駆動され焦点状態が調節される。センサ別体型焦点検出装置15は、フィールドレンズ20、2次結像ミラー21、赤外カットフィルタ22、絞り23、2次結像レンズ24、焦点検出ラインセンサ25、焦点検出回路26等から構成されている。
被写体像に関して、絞り23および、2次結像レンズ24により、水平方向、または垂直方向に2対以上の複数対の光量分布が焦点検出ラインセンサ25上に形成される。センサ別体型焦点検出装置15は焦点検出ラインセンサ25からの信号を用いて、撮影光学系2の焦点位置を検出し、その結果を焦点ずれ量として出力する。
一方、撮影時またはライビューモードのときは、メインミラー9及びサブミラー14を撮像光路外に退避させ、入射光束はそのまま撮像素子13に到達する。ライブビューモード時には、撮像素子13の撮影画素群から出力された信号は、信号処理回路27に入力され、表示素子28にライブビュー画像(動画像)が表示される。また、撮像素子13は、撮影レンズ1のうち、後述する瞳分割機能によって2分割された光束により形成された2像を光電変換する焦点検出画素群を有する。
ライブビューモードにおいて、信号処理回路27は、撮像素子13上の焦点検出画素群からの2つの像信号に対して相関演算を行い、該2つの像信号の焦点検出画素位相差を算出する。そして、該焦点検出画素位相差に基づいて、撮像レンズ1のデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいて、焦点調整手段3を介してフォーカスレンズを駆動する。これをセンサ一体型位相差検出方式と呼ぶ。
図2、図3を用いて撮像素子13の撮影画素群と焦点検出画素群について説明する。図2の(a)には、2行×2列の撮影画素群を示している。
本実施例では、撮像素子13として、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の原色カラーフィルタがベイヤー配列された2次元単板CMOSカラーイメージセンサーが用いられている。
ベイヤー配列では2行×2列の4画素のうち対角方向にG画素が配置され、他の2画素としてRとBの画素が配置される。撮像素子13の全体にこの2行×2列の画素配置が繰り返される。
図2の(a)に示した撮像画素の断面図A−Aを(b)に示す。MLは各画素の前面に配置されたマイクロレンズであり、CFRはRのカラーフィルタ、CFGはGのカラーフィルタ、PDはCMOSセンサの光電変換部を模式的に示している。CLは、CMOSセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。TLは、撮影光学系を模式的に示している。撮像素子のマイクロレンズMLと光電変換部PDは、撮影光学系TLを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。
すなわち、撮影光学系TLの射出瞳EPと光電変換部PDとはマイクロレンズMLにより共役関係におかれ、かつ光電変換部PDの有効面積が大きく設定されている。また図2の(b)では、R画素への入射光束を示しているが、G画素及びB画素へも同様に撮影光学系TLを通過した光束が入射する。したがってRGBの各撮像画素に対応した射出瞳EPの径は大きくなり、被写体からの光束を効率よく取り込むことが出来る。これにより、ライブビュー画像や記録用画像を生成するために用いられる撮像信号のS/Nを向上させることができる。
図3の(a)には、図3の(a)中の左右方向(横方向)に撮影光学系の瞳分割を行う焦点検出画素を含む2行×2列の画素群の平面図である。G画素は、輝度情報の主成分となるG撮像信号を出力する。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、G画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。逆にR、B画素は、主として色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素に多少欠損が生じても画質劣化が認識されにくい。
このため、本実施例では、図2(a)に示した2行×2列の撮像素子のうち、G画素は撮像画素として残し、RとBの画素の一部を焦点検出画素に置き換えている。
図3(a)において、焦点検出画素をSA、SBで示す。図3の(a)に示した焦点検出画素の断面B−Bを(b)に示す。焦点検出画素におけるマイクロレンズMLと光電変換部PDは、図2(b)に示した撮像画素のマイクロレンズMLと光電変換部PDと同じである。
本実施例では、焦点検出画素からの画像信号は、ライブビュー画像や記録用画像を生成するためには用いないため、焦点検出画素にはカラーフィルタの代わりに、透明膜CFW(White)が配置されている。また、焦点検出画素に瞳分割機能を持たせるために、配線層CLの開口部(以下絞り開口という)OPHA,OPHBが、マイクロレンズMLの中心線に対して一方向に偏って配置される。
具体的には、焦点検出画素SAにおいては、絞り開口部OPHAは図3中の右側に偏って配置されており、撮影光学系TLの射出瞳のうち射出瞳領域EPHAを通過した光束を受光する。
一方焦点検出画素SBにおいては、絞り開口部OPHAは図3中の左側に偏って配置されており、撮影光学系TLの射出瞳のうち射出瞳領域EPHBを通過した光束を受光する。これにより、焦点検出画素SA、SBは同一被写体の異なった2つの光束を受光し、これらを光電変換することができる。複数の焦点検出画素SAを垂直方向に規則的に配列し、該2像のうちこれらの焦点検出画素群SA上に形成される一方の像をA像とする。
複数の焦点検出画素SBを垂直方向に規則的に配列し、該2像のうちこれらの焦点検出画素群SB上に形成される一方の像をB像とする。焦点検出画素SA、SBによってA像とB像を光電変換し、該焦点検出画素SA、SBから出力される像信号のずれ量(方向を含む)としての位相差(以下、焦点検出画素位相差という)を算出する。そして該焦点検出画素位相差に基づいて、撮像レンズ1のデフォーカス量(方向を含む)を求めることができる。
水平方向(横方向)でのA像とB像の位相差を検出する場合には、焦点検出画素SAの絞り開口部OPHAと焦点検出画素SBの絞り開口部OHPBを左右にそれぞれ偏らせて配置すればよい。また垂直方向(縦方向)でのA像とB像の位相差を検出する場合には、焦点検出画素SAの絞り開口部OPHAと焦点検出画素SBの絞り開口部OHPBを上下にそれぞれ偏らせて配置すればよい。
図4には、撮像素子上での撮影画素群及び焦点検出用画素群の配置例を示している。焦点検出画素群SA,SBが画像生成に使用されないことを考慮して、本実施例では、焦点検出画素SA,SBを、水平及び垂直方向に間隔を空けて離散的に配置している。また、焦点検出画素SA,SBによる画像上での画素欠損(つまりは画像の劣化)が目立ちにくくなるように、焦点検出画素はG画素の位置に配置しないことが望ましい。
本実施例では、図4中に太い黒枠で示された4行×4列の画素を含む1ブロック内に、一対の焦点検出画素SA,SBを配置している。4×4ブロックが1つの画素ユニットとして扱われ、1つの画素ユニットが1つの焦点検出領域に対応する。1つの画素ユニットにおいて、垂直方向にて同一位置にあり、水平方向に位置が異なるブロックでは、焦点検出画素SA,SBを水平方向に1画素ごとにシフトさせている。これは、離散的に配置された焦点検出画素群のサンプリング特性を改善するためである。
すなわち、焦点検出画素SA,SBは垂直方向に瞳分割された画素であるため、垂直方向にはサンプリングが密になるようにシフト量を1画素単位で行っている。また、同様の理由から、水平方向にて同一位置にあり、垂直方向にて位置が異なるブロックでは、焦点検出画素SA,SBを垂直方向に1画素ごとにシフトさせている。そして、複数の画素ユニットが撮像素子13の全面における複数の焦点検出領域に対応する位置に配置される。
そして、前述したように選択された焦点検出領域に対応する焦点検出画素SA,SBからの画素信号(つまりは2つの像信号)を読み出す。さらにライブビューモードでは、撮像素子13の撮影画素群からの出力信号を用いて光電変換画像(撮影画像)のコントラスト検出を行い、撮影光学系2内の焦点調整レンズが合焦位置にあるか否かを判定する合焦判定ユニット29を有している。
なお、合焦判定ユニット29は、いわゆるコントラスト検出方式により撮影レンズの自動合焦制御を行う焦点検出装置として知られているものと同様のものである。コントラスト検出の演算は例えば次式に基づいて実行される。
Cはコントラスト値であり、Saddは、演算を行うエリアの先頭画素データが記憶されたメモリのアドレスであり、Eaddは、演算を行うエリアの最頭画素データが記憶されたメモリのアドレスである。また、Xnは、撮像素子13を構成する個々の画素の出力値である。
以上説明したように、本実施例のカメラにおいて、光学ファインダーモードではセンサ別体型焦点検出装置15による焦点検出を行い、ライブビューモードではセンサ一体型位相差検出方式、コントラスト検出方式よる焦点検出を行うことができる。
これによりライブビューモードでは、メインミラー9とサブミラー14を途中で移動させることなく、コントラスト検出方式とセンサ一体型位相差検出方式の出力結果からセンサ一体型位相差検出方式の補正が可能となる。
同様にセンサ別体型焦点検出装置15もコントラスト検出方式の結果を用いることで、キャリブレーションを行うことが可能である。しかしながら、センサ別体型焦点検出装置15を補正するためには、キャリブレーションの途中でメインミラー9とサブミラー14を移動しなければならない。
静的にまた同時にコントラスト検出方式とセンサ別体型焦点検出装置15の出力結果を得ることができないために、短時間また高精度にセンサ別体型焦点検出装置15の補正を行うことは容易ではない。
したがって本実施例ではカメラを静的にかつ同時に出力結果を得ることが出来るセンサ一体型位相差方式とコントラスト検出方式でのキャリブレーション結果を用いることによって、センサ別体型焦点検出装置15の高精度な合焦位置補正値算出を行う。
次にセンサ別体型位相差装置15の合焦位置補正値算出について説明する。レンズ記憶手段5にはレンズ出荷時にセンサ一体型位相差方式AFおよびセンサ別型位相差検出装置15の設計上の補正値が記憶されている。しかしながら撮影レンズごとの個体差を含んでいないため、レンズ記憶手段5に記憶されている設計上の補正値をそのまま用いても、正確な合焦状態を得ることが難しい。
そこで、本実施形態では、レンズ記憶手段5に記憶されている設計上の補正値を上記個体差を反映したより高精度に合焦を得るための値とする。まず、メインミラー9をミラーアップした状態で、焦点調整手段3により焦点調整レンズを光軸方向に移動させながら、撮像素子13から得られる画像信号のコントラストを検出し、このコントラスト状態から合焦判定ユニット29により合焦位置を判定する。
そして、合焦判定ユニット29により判定(検出)された合焦位置と、撮像素子13上の焦点検出用画素群を用いたセンサ一体型位相差方式により算出された合焦位置との差分量をカメラ演算手段17により算出する。この差分量を現に装着されている撮影レンズ1の固有の補正情報としてカメラ記憶手段18に記憶することで、センサ一体型位相差検出方式のキャリブレーションを行うことができる。
さらに本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式のキャリブレーションにより得られた結果をセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値としても使用する。
図5はセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳と撮像素子13上の焦点検出画素群の入射瞳を示している。図5においてEPHA1、EPHB1はセンサ一体型位相差検出方式の入射瞳を示し、EPHA2、EPHB2はセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳を示している。
本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳は、図5で示すようにほぼ同等となっている。したがって本実施例では、センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式のキャリブレーション結果をセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値としても使用することが出来る。センサ一体型位相差検出方式の設計上の補正値をBP1a、キャリブレーションによるコントラストとセンサ一体型位相差検出方式の出力差をBP1bとすると、センサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値C1は、
C1=BP1b−BP1a
となる。
C1=BP1b−BP1a
となる。
したがってセンサ別体型焦点検出装置15で使用する合焦位置補正値BP2bは、センサ別体型焦点検出装置15の設計上の補正値をBP2aとすると
BP2b=C1+BP2a
となる。
BP2b=C1+BP2a
となる。
ここで、図6に示すフローチャートを用いて、上記センサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を算出するシステムの動作について説明する。
本実施形態では、カメラ本体8に設けられたキャリブレーションスイッチ(図示せず)を撮影者がオンすることによって、カメラ制御手段がセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーションモードに入り、以下のフローを実行する。
センサ一体型位相差検出方式のキャリブレーションモードに入った後、自動的若しくは撮影者のシャッタースイッチのオンによってセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション動作がスタートする(ステップ601)。まず、カメラ制御手段16は、レンズ制御手段4に信号を送り、焦点調整手段3を通じて焦点調整レンズを所定位置に移動させる(ステップ602)。
次に、撮像素子13から得られる画像信号のコントラストを合焦判定ユニット29に検出させる(ステップ603)。そして、ステップ603が所定回数Nに達するまで、ステップ602での焦点調整レンズの微小移動(ウォブリング)とステップ603でのコントラスト検出とを繰り返し行わせる(ステップ603a)。合焦判定ユニット29は、N個のコントラスト検出結果のうち最もコントラストの高い画像信号が得られた焦点調整レンズの位置を合焦位置と判定し、カメラ制御手段16に信号を送る。カメラ制御手段16はそのときのフォーカス位置情報をレンズ制御手段4を通じて得て、合焦位置情報を作成する(ステップ604)。
続いて、カメラ制御手段16は、撮像素子13の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式による焦点検出を行わせ、焦点外れ量(デフォーカス量)を、焦点調整手段3からの位置情報に加えて合焦位置情報を作成する(ステップ605)。カメラ制御手段16は、センサ一体型位相差検出方式の合焦判定されたときの合焦位置情報と、コントラスト検出方式の合焦位置情報との差分であるセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値をカメラ演算手段17に算出させる(ステップ606)。
算出されたセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション結果をもとに、カメラ演算手段17でセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を算出する(ステップ607)。そして、カメラ演算手段17によって算出されたセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値をカメラ記憶手段18に記憶させる(ステップ608)。以上でセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値算出が終了する。
ここで、ステップ604とステップ605との間にタイムラグがあると、被写体の移動等によって誤差が生じることも考えられるため、ステップ604とステップ605は同時に行われることがより望ましい。また、上述したように一般的な被写体を用いてセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーションを行おうとすると、被写体の移動等により誤差が生じることが考えられる。このため、チャートを用いてキャリブレーションを行う方法や、パーソナルコンピュータとの接続によりPCの画面上にチャートを映し出し、このチャートを用いて行う方法を採るようにしてもよい。
なお、合焦位置補正値の記憶については、カメラ本体8に設けられたカメラ記憶手段18にこの合焦位置補正値のみを記憶させる。また、合焦位置補正値を、撮影レンズ1内に設けられたレンズ記憶手段5内の補正値を書き換えて記憶させてもよいし、補正値とは別の補正値として記憶させるようにしてもよい。また、上述したような合焦位置補正値算出動作を被写体距離ごとに行い、各被写体距離に対応づけて合焦位置補正値をカメラ記憶手段18等に記憶させるようにすれば、被写体距離にかかわらず高精度な合焦制御を行わせることができる。
また、上述したような合焦位置補正値算出動作を撮影レンズの機種ごとに行い、レンズ機種を識別する識別情報ごとに合焦位置補正値をカメラ記憶手段18等に記憶させておくようにしてもよい。
本実施形態のセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション動作では、合焦判定ユニット29によるコントラスト検出方式の合焦位置情報の作成後に撮像素子13の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式の焦点検出を行っている。しかしながら、撮像素子13の撮像用画素群を用いたセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置情報の作成後に合焦判定ユニット29によるコントラスト検出方式の焦点検出を行ってもよい。
そうすることで、ステップ602で焦点調整レンズを駆動する範囲をセンサ一体型位相差検出方式による焦点検出により検出された合焦位置付近に限定することができ、より速くキャリブレーションを完了することが可能となる。
次に、上記合焦位置補正値算出で記憶された合焦位置補正値を用いて、実際に撮影を行う場合のカメラの動作について、図7のフローチャートを用いて説明する。ここでは、合焦位置補正値は、上記設計上の補正値とは別にカメラ本体8内カメラ記憶手段18に記憶されているものとする。メインミラー9がミラーアップされていない状態で、カメラ本体8のシャッターボタンが第1ストローク操作されて半押し状態になると(ステップ701)、カメラ制御手段16は、センサ別体型焦点検出装置15により焦点検出を行わせる(ステップ702)。
次に、カメラ制御手段16は、センサ別体型焦点検出装置15による焦点検出結果に基づいて算出した焦点調整レンズの合焦駆動量と焦点調整手段3により検出された現在の焦点調整レンズの位置情報とから、焦点調整レンズの合焦位置情報を作成する。さらにこの合焦位置情報に対し、撮影レンズ1に固有の設計上の補正値および合焦位置補正値算出で作成した合焦位置補正値を用いて補正を行う(ステップ703)。
次に、カメラ制御手段16は、補正された合焦位置情報に基づいてレンズ制御手段4に駆動指令を通信し、焦点調整手段3を通じて焦点調整レンズを駆動し、合焦動作を完了する(ステップ704)。その後、シャッターボタンが第2ストローク操作されて全押し状態となることにより(ステップ705)、撮影を行う(ステップ706)。
以上のように、本実施例では、センサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を、撮像素子13の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式と、コントラスト検出方式により合焦判定を行う合焦判定ユニット29のキャリブレーション結果から算出する。この算出した合焦位置補正値を記憶し、記憶した補正情報によって撮影時にセンサ別体型焦点検出装置15を用いて得られる合焦制御情報を補正するようにしているので、センサ別体型焦点検出装置15の高速性を維持しつつ、高精度での合焦制御が可能となる。
また、前述したようにセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値をメインミラー9とサブミラー14を移動することなく取得することが出来るために、高精度な補正が可能となる。
[実施例2]
実施例2ではセンサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳は、異なっている。
実施例2ではセンサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳は、異なっている。
一般的に撮像素子の画素面積はセンサ別体型焦点検出装置15の焦点検出ラインセンサ25の面積よりも小さい。したがって、撮像素子13上の焦点検出用画素群による焦点検出において、センサ別体型焦点検出装置15による焦点検出と同等に低輝度の被写体に対して、焦点検出を可能にするためには入射瞳の大きさを大きくする必要がある。
図8はセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳と撮像素子13上の焦点検出画素群の入射瞳を示している。図8においてEPHA1、EPHB1はセンサ一体型位相差検出方式AFの入射瞳を示し、EPHA2、EPHB2はセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳を示している。
本実施例では、センサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳の大きさは、図8で示すように異なっている。したがってレンズの製造誤差によるセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値とセンサ一体型焦点検出装置の合焦位置補正値は異なる。
実施例2では、センサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値とセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値の誤差変動係数をカメラ記憶手段18に記憶している。センサ一体型位相差検出方式とコントラスト検出方式によるキャリブレーションによる合焦位置補正値とカメラ記憶手段18に記憶されている誤差変動係数から、センサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を求める。
本実施例では誤差変動係数としてAF光束のF値の違いによる倍率係数を使用する。センサ一体型位相差検出方式の補正値をC1、センサ一体型位相差検出方式の規定するFナンバーをF1、センサ別体型焦点検出装置15の規定するFナンバーをF2とすると、センサ別体型焦点検出装置15の補正値をC2は
C2=C1×F1/F2
となる。
C2=C1×F1/F2
となる。
本実施例では、図6のステップ607においてこの計算がおこなわれる。したがってセンサ別体型焦点検出装置15で使用する合焦位置補正値BP2bは、センサ別体型位相差検出装置15の設計上の補正値をBP2aとすると
BP2b=C2+BP2a=C1×F1/F2+BP2a
となる。
BP2b=C2+BP2a=C1×F1/F2+BP2a
となる。
[実施例3]
実施例3では実施例2と同様にセンサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳は、図8で示すように異なっているために、レンズの製造誤差による補正量は2つの位相差方式で異なる。
実施例3では実施例2と同様にセンサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳は、図8で示すように異なっているために、レンズの製造誤差による補正量は2つの位相差方式で異なる。
本実施例では、レンズの絞りを所定Fナンバーに絞ることによってセンサ一体型位相差検出方式AFとセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳の重心を等しくする。
図9ではレンズの絞りを絞ったときのAF光束を示している。図9において、STが撮影レンズ1の絞りを所定Fナンバーまで絞ったときの絞り、EPHA1、EPHB1は絞りを絞ったときのセンサ一体型位相差検出方式AFの入射瞳を示し、EPHA2、EPHB2はセンサ別体型焦点検出装置15の入射瞳を示している。
入射瞳の重心を等しくすることによって、絞ったときに得られるセンサ一体型位相差検出方式AFとコントラスト検出方式AFにより得られる差分値が、センサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値と等しくなるようにする。
図10に実施例3におけるセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を算出するシステムの動作のフローチャートを示す。ステップ1004までは実施例1と同じ動作である。ステップ1005では所定のFナンバーがカメラ記憶手段18に記憶されていて、この情報が接点19を通してレンズ制御手段4に送られる。レンズ制御手段は絞りを駆動することにより所定のFナンバーにレンズを絞り込む。
続いて、カメラ制御手段16は、撮像素子13の焦点検出用画素群によるセンサ一体型位相差検出方式による焦点検出を行わせ、焦点外れ量(デフォーカス量)を、焦点調整手段3からの位置情報に加えて合焦位置情報を作成する(ステップ1006)。カメラ制御手段16は、センサ一体型位相差検出方式の合焦判定されたときの合焦位置情報と、コントラスト検出方式の合焦位置情報との差分であるセンサ一体型位相差検出方式の合焦位置補正値をカメラ演算手段17に算出させる(ステップ1007)。
算出されたセンサ一体型位相差検出方式のキャリブレーション結果をもとに、カメラ演算手段17でセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値を算出する。(ステップ1008)。そして、カメラ演算手段17によって算出されたセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値をカメラ記憶手段18に記憶させる(ステップ1009)。
以上でセンサ別体型焦点検出装置15の合焦位置補正値算出が終了する。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。
1 撮影レンズ
2 撮影光学系
3 焦点調整手段
4 レンズ制御手段
5 レンズ記憶手段
8 カメラ本体
9 メインミラー
13 撮像素子
14 サブミラー
15 センサ別体型焦点検出装置
16 カメラ制御手段
17 カメラ演算手段
18 カメラ記憶手段
19 接点
27 信号処理回路
29 合焦判定ユニット
2 撮影光学系
3 焦点調整手段
4 レンズ制御手段
5 レンズ記憶手段
8 カメラ本体
9 メインミラー
13 撮像素子
14 サブミラー
15 センサ別体型焦点検出装置
16 カメラ制御手段
17 カメラ演算手段
18 カメラ記憶手段
19 接点
27 信号処理回路
29 合焦判定ユニット
Claims (6)
- 撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第一の光束により形成された2像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
前記撮影画素群の像信号のコントラスト値に基づいて、焦点情報を算出する第1の焦点情報算出手段と、
前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第2の焦点情報算出手段と、
前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第2の光束により形成された2像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第3の焦点情報算出手段と、
前記第1の焦点情報手段と前記第2の焦点情報手段の結果から第3の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること
を特徴とする撮像装置。 - 前記第2の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第3の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 撮影光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する撮影画素群、および前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第一の光束により形成された2像を光電変換する焦点検出画素群を有する撮像素子と、
前記撮影画素群の信号からコントラストを用いて、焦点情報を算出する第1の焦点情報算出手段と、
前記焦点検出画素群からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第2の焦点情報算出手段と、
前記撮影光学系からの光束のうち2分割された第2の光束により形成された2像を光電変換する、前記撮像素子とは別体の受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を算出する第3の焦点情報算出手段と、
前記第1の焦点情報手段と前記第2の焦点情報手段の結果から前記第2の焦点情報手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
前記キャリブレーション手段の出力結果から第3の焦点情報手段の補正を行う補正手段を有すること
を特徴とする撮像装置。 - 前記第2の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記第3の焦点情報算出手段は位相差検出方式であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016165205A JP2018031931A (ja) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016165205A JP2018031931A (ja) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 焦点検出装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2018031931A true JP2018031931A (ja) | 2018-03-01 |
Family
ID=61303029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016165205A Pending JP2018031931A (ja) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 焦点検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018031931A (ja) |
-
2016
- 2016-08-26 JP JP2016165205A patent/JP2018031931A/ja active Pending
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