JP5440585B2 - デジタルカメラ - Google Patents
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Description
請求項2の発明によるデジタルカメラは、撮像時の露出制御のために光軸を中心に開口径を変更可能な開口絞りを有する撮影光学系を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子であって、二次元状に配置された複数の撮像画素と、前記撮影光学系の開口絞りによる射出瞳上の一対の領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素とを有する撮像素子と、前記焦点検出画素の出力信号に基づきデフォーカス量を繰り返し検出する焦点検出手段と、撮影時に使用される撮影F値を決定する決定手段と、撮影時に、前記開口絞りを前記決定手段によって決定された撮影F値に制御すると共に、前記焦点検出手段の焦点検出開始時に、前記開口絞りを開放F値に制御する絞り制御手段と、撮像時に、前記絞り制御手段により制御された前記撮影F値の開口絞りを通過した光束を受光した前記撮像画素の出力信号に基づき画像データを作成する画像データ作成手段と、を備え、前記焦点検出手段が前記開放F値の開口絞りを通過した前記一対の光束を受光した前記焦点検出画素の出力信号に基づいてデフォーカス量を検出することができなかった場合に、前記絞り制御手段は、前記開口絞りを前記開放F値より暗いF値に制御することを特徴とする。
フォーカシング用レンズ210の位置と絞り211の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。
満であった場合はステップ240へ進む。ステップ240では、交換レンズ202側の絞り211が開放F値となるように、レンズ駆動制御装置206へ指令を出して制御し、続くステップ270でリターンする。
だときに、予定焦点面P0における像ズレ量が最大像ズレ量Xmaxとなる面である。また
、面P1bは、開放F値における測距瞳重心402,403を通る光線が予定焦点面P0
より後側(結像光学系と反対側)で焦点を結んだときに、予定焦点面P0における像ズレ量が最大像ズレ量Xmaxとなる面である。一方、面P2aは、開放F値より暗いF値にお
ける測距瞳重心412、413を通る光線が予定焦点面P0より前側で焦点を結んだときに、予定焦点面P0における像ズレ量が最大像ズレ量Xmaxとなる面である。また、面P
2bは、開放F値より暗いF値における測距瞳重心412、413を通る光線が予定焦点面P0より後側で焦点を結んだときに、予定焦点面P0における像ズレ量が最大像ズレ量Xmaxとなる面である。
2aと面P2bとの差がデフォーカス量検出範囲Dmax2となる。図15から明らかなよ
うに、開放F値より暗いF値の場合のデフォーカス量検出範囲Dmax2の方が、開放F値
の場合のデフォーカス量検出範囲Dmax1より大きくなる。つまり、同じ最大像ズレ量Xmaxに対しては開放F値より暗いF値したほうが、より大きなデフォーカス状態を検出できる。
カス量検出範囲(図15に示すDmax1に相当)を求め、予め定めた所定値Th1と比較する。デフォーカス量検出範囲(Dmax1)が所定値Th1以上である場合には、交換レンズ202の開放F値で十分に大きなデフォーカス量を検出できるから、これ以上開放F値よりも暗いF値に絞り込んでデフォーカス量の検出範囲を大きくする必要がないと判断する。一方、デフォーカス量検出範囲(Dmax1)が所定値Th1未満の場合には、交換レンズ202が明るいので開放F値で十分に大きなデフォーカス量を検出することができないから、デフォーカス量の検出範囲を大きくするために開放F値よりも暗いF値まで絞り込む必要があると判断する。なお、所定値Th1には実験的に求めた値を設定する。
すなわち最大像面デフォーカス量データに対応したF値に絞りを制御している。つまり、交換レンズ202で発生する最大像面デフォーカス量を検出することができる開口F値に絞りを制御する。最大像面デフォーカス量Dmax、最大像ズレ量Xmaxおよび測距瞳重心間距離Gの間には、予定焦点面P0と測距瞳面との間の距離をd0とすると簡略的に次式に示すような関係がある。
G・Dmax=Xmax・d0 ・・・(1)
像コントラストが低下して像ズレ量検出が不能になるケースとがある。まず、後者の場合について説明する。図18(a)、(b)、(c)は、同一の大きなデフォーカス量(同一の像ズレ量)に対し、片側の測距瞳の瞳並び方向の幅を小、中、大と変えた場合に検出される像の強度分布を示したものである。図18(c)に示すように、片側の測距瞳の瞳並び方向の幅が大きいと像の微細な構造はぼけて低周波成分のみとなってしまい、正確な像ズレ検出が困難になったり、像ズレ検出が不能になってしまう。それに対し片側の測距瞳の瞳並び方向の幅が小さいと、図18(a)に示すように、デフォーカスしても像の微細な構造が保存されるので、正確な像ズレ検出が可能になる。いずれの場合も絞りを開放F値より暗いF値として焦点検出を行うことによって、焦点検出不能を防止することが可能になる。
大きい場合は、最大デフォーカス量データに対応した絞り開口F値に制御した。前回の焦点検出時のデフォーカス量が大きい場合には、今回の焦点検出時にも大きなデフォーカス量の検出が可能になるように、絞りを開放F値より暗いF値にして焦点検出を行う。なお、所定値Th0には実験的に求めた値を設定する。
で、焦点距離が所定値以上の場合に絞りを開放F値より暗いF値にして焦点検出を行うようにし、以下の場合には絞りを開放F値より暗いF値にして焦点検出を行うことを禁止したり、あるいは絞りを開放F値より暗いF値にして焦点検出を行う場合のF値を焦点距離に応じて調整することも可能である。
、像のコントラストを上げて焦点検出不能を防止することがポイントである。
、像のコントラストを上げて焦点検出不能を防止するための手段として、撮影時の光量およびボケ量調整のために使用される絞りを用いているので、専用の手段を追加する必要はないこともポイントである。
An=αn+2×αn+1+αn+2,
Bn=βn+2×βn+1+βn+2 ・・・(2)
(2)式において、n=1〜Nである。
C(k)=Σ|An×Bn+1+k−Bn+k×An+1| ・・・(3)
(3)式において、Σ演算はnについて累積され、nのとる範囲はずらし量kに応じてAn、An+1、Bn+k、Bn+1+kのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量kは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。(3)式の演算結果は、図19(a)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量(図19(a)ではk=kj
=2)において相関量C(k)が極小(小さいほど相関度が高い)になる。
x=kj+D/SLOP ・・・(4),
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(5),
D={C(kj-1)−C(kj-1)}/2 ・・・(6),
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj-1)−C(kj)} ・・・(7)
C(k)=Σ|An/An+1−Bn+k/Bn+1+k| ・・・(8)
(8)式において、Σ演算はnについて累積され、nのとる範囲はずらし量kに応じてAn、An+1、Bn+k、Bn+1+kのデータが存在する範囲に限定される。
例えば、第1信号データ列と第2信号データ列との相関度を演算する相関演算において、第1信号データ列中の第1データと、第2信号データ列中の第1データに対応する第2データの近傍のデータとを乗算して第1演算データを生成するとともに、第2信号データ列中の第2データと、第1信号データ列の第1データの近傍のデータとを乗算して第2演算データを生成し、第1演算データと第2演算データとの相関度を演算する。
おいて、まず、第1信号データ列中の第1データとその近傍のデータに第1演算を行って演算データを演算するとともに、第2信号データ列中の第1データに対応する第2データとその近傍のデータに第2演算を行って演算データを演算し、それらの演算データを乗算して第1演算データを演算する。次に、第2信号データ列中の第2データとその近傍のデータに第1演算を行って演算データを演算するとともに、第1信号データ列中の第1データとその近傍のデータに第2演算を行って演算データを演算し、それらの演算データを乗算して第2演算データを演算する。そして、第1演算データと第2演算データとの相関度を演算する。
図20は、図13のステップ110で実行される絞り開口制御の変形例を示すフローチャートである。図14に示す絞り開口制御では、大デフォーカス状態での焦点検出不能を防止する場合に絞りを開放F値より暗いF値に制御して焦点検出を行う例を示したが、図20に示すようにステップ410で絞りを撮影時の絞り値に制御してもよい。例えば図1には不図示の測光手段によって測光した被写界輝度に応じて自動的に決定された撮影絞り値、あるいは図1には不図示の操作部材によってユーザーが手動で設定した撮影絞り値に応じた絞り制御情報をレンズ駆動制御装置206へ送り、絞り開口径を撮影絞り値に設定する。このようにすれば、焦点検出結果の像面(撮影F値の像面)と撮影時の像面とが一致するため、従来必要だった球面収差などのF値に関連する誤差補正が不要となる。
Fa=(Ea−Ez)+(F0−Fz) ・・・(9)
このようにすれば高輝度状態における撮像素子の画像データの飽和による焦点検出不能を防止することができる。
タ:Mg,シアン:Cy)を採用してもよい。この場合、焦点検出用画素はシアンとマゼンタ(出力誤差が比較的目立たない青成分を含む)が配置されるべき画素位置に配置される。
202 交換レンズ
206 レンズ駆動制御装置
210 フォーカシング用レンズ
211 絞り
212 撮像素子
214 ボディ駆動制御装置
Claims (3)
- 撮像時の露出制御のために光軸を中心に開口径を変更可能な開口絞りを有する撮影光学系を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子であって、二次元状に配置された複数の撮像画素と、前記撮影光学系の開口絞りによる射出瞳上の一対の領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素とを有する撮像素子と、
前記撮影光学系の開口絞りを所定のF値に制御する絞り制御手段と、
前記焦点検出画素の出力信号に基づきデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
撮像時には撮影指示に応じて、前記絞り制御手段により制御されたF値の開口絞りにおいて、前記撮像画素の出力信号に基づき画像データを作成する画像データ作成手段と、を備え、
前記撮像素子の前記撮像画素と前記焦点検出画素の各々は、マイクロレンズと前記マイクロレンズの通過した光束を受光する光電変換部とを有し、
焦点検出時には前記絞り制御手段は、前記撮影光学系の開口絞りを開放F値に制御するとともに、前記焦点検出手段がデフォーカス量を検出不能となった場合に、前記撮影光学系の開口絞りを開放F値より暗いF値に制御することを特徴とするデジタルカメラ。 - 撮像時の露出制御のために光軸を中心に開口径を変更可能な開口絞りを有する撮影光学系を通過した被写体光束による被写体像を撮像する撮像素子であって、二次元状に配置された複数の撮像画素と、前記撮影光学系の開口絞りによる射出瞳上の一対の領域を通過した一対の光束を受光する複数の焦点検出画素とを有する撮像素子と、
前記焦点検出画素の出力信号に基づきデフォーカス量を繰り返し検出する焦点検出手段と、
撮影時に使用される撮影F値を決定する決定手段と、
撮影時に、前記開口絞りを前記決定手段によって決定された撮影F値に制御すると共に、前記焦点検出手段の焦点検出開始時に、前記開口絞りを開放F値に制御する絞り制御手段と、
撮像時に、前記絞り制御手段により制御された前記撮影F値の開口絞りを通過した光束を受光した前記撮像画素の出力信号に基づき画像データを作成する画像データ作成手段と、を備え、
前記焦点検出手段が前記開放F値の開口絞りを通過した前記一対の光束を受光した前記焦点検出画素の出力信号に基づいてデフォーカス量を検出することができなかった場合に、前記絞り制御手段は、前記開口絞りを前記開放F値より暗いF値に制御することを特徴とするデジタルカメラ。 - 請求項1または2に記載のデジタルカメラにおいて、
前記複数の焦点検出画素は、前記一対の光束のうちの一方を受光する第1の焦点画素列と前記一対の光束のうちの他方を受光する第2の焦点画素列とを有し、
前記第1の焦点画素列は、第1の信号データ列を出力し、
前記第2の焦点画素列は、第2の信号データ列を出力し、
前記焦点検出手段は、前記第1の信号データ列中の第1のデータと前記第2の信号データ列中の、前記第1のデータに対応する第2のデータの近傍のデータとを乗算して第1演算データを算出すると共に、前記第2の信号データ列中の第2のデータと前記第1の信号データ列中の、前記第2のデータに対応する第1のデータの近傍のデータとを乗算して第2演算データを算出し、前記第1演算データと前記第2演算データとの相関度を演算し、前記相関量に基づき前記デフォーカス量を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
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