JP6136364B2 - デフォーカス量検出装置およびカメラ - Google Patents
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Description
請求項8に記載のデフォーカス量検出装置は、瞳分割した一対の光束の一方を受光する第1画素から出力される瞳分割像データに対し、少なくとも前記瞳を含む領域を通過した光束を受光する第2画素から出力される全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う補正部を備える。
請求項9に記載のカメラは、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のデフォーカス量検出装置を備える。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラ1は、撮影光学系11、撮像素子12、レンズ制御部13、カメラ制御部14、表示部15、および記憶媒体16を備える。
撮像素子12の撮像面には、全瞳画素および瞳分割画素と称する2種類の撮像画素が二次元状に配列されている。以下、これら2種類の撮像画素について、順に説明する。
次に、デジタルカメラ1を用いた撮影の手順について説明する。撮影者が不図示のシャッターボタンを半押しすると、カメラ制御部14はこの操作に応じて自動焦点調節制御を実行する。自動焦点調節制御では、まず撮像素子12が撮影光学系11により結像された被写体像を光電変換し、撮像信号をカメラ制御部14に出力する。
まず、撮像素子12を用いたデフォーカス量の検出原理について説明し、その後に具体的なデフォーカス量の検出方法について説明する。
カメラ制御部14が有する不図示のメモリには、予め演算された像形状補正フィルターfA〜fKおよびデフォーカス量換算係数Kが記憶されている。デジタルカメラ1のメーカーは、以下で説明する処理を行って像形状補正フィルターfA〜fKおよびデフォーカス量換算係数Kを算出しておき、デジタルカメラ1の出荷時に上記のメモリへこれらの各データを記憶させておく。
(1)位相差検出部65は、瞳分割した一対の光束の一方を受光し他方を受光しない瞳分割画素22から出力される瞳分割像データと、瞳分割画素22の周辺に配列され撮影光学系11の全瞳領域を通過した光束を受光する全瞳画素21から出力される全瞳像データと、の位相差を検出する。デフォーカス量換算部66は、この位相差に基づいてデフォーカス量を検出する。像形状補正部64は、位相差検出部65が位相差の検出に用いる瞳分割像データと全瞳像データとの少なくとも一方に対し、瞳分割像データと全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う。このようにしたので、精度よくデフォーカス量を検出することができる。
本実施形態のデジタルカメラは、第1の実施の形態と同様の構成を有するが、カメラ制御部14によるデフォーカス量の検出方法が第1の実施の形態とは異なる。以下、第2の実施の形態におけるデフォーカス量の検出方法について詳述する。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の箇所については、第1の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
位相差検出部165は、像形状差補正部164から出力された11組の瞳分割画素データT(x)および全瞳画素データU(x)の各々について、第1の実施の形態と同様の位相差検出処理を行う。例えばシフト数dを−70〜70の範囲で変化させながら、次式(18)により相関値E(d)を算出する。
本実施形態のデジタルカメラは、第1の実施の形態と同様の構成を有するが、前段位相差daに対する11個の像形状補正フィルターの適用パターンが、第1の実施の形態とは異なる。以下、第3の実施の形態における11個の像形状補正フィルターの適用パターンについて詳述する。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の箇所については、第1の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のデジタルカメラは、第3の実施の形態と同様の構成を有するが、前段位相差daが十分に小さい場合には、瞳分割画素データにも全瞳画素データにも補正を行わない点で、第3の実施の形態とは異なる。以下、第4の実施の形態における像形状補正フィルターの適用パターンについて詳述する。なお、以下の説明において、第3の実施の形態と同一の箇所については、第3の実施の形態と同一の符号を付して説明を省略する。
T(x)=P(x) …(19)
U(x)=Q(x) …(20)
(1)像形状補正部64は、瞳分割した一対の光束の一方を受光する瞳分割画素から出力される瞳分割像データに対し、撮影光学系11の全瞳領域を通過した光束を受光する全瞳画素21から出力される全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う。このようにしたので、精度よくデフォーカス量を検出することができる。
上述の各実施形態では、像形状補正フィルターに応じて瞳分割画素データと全瞳画素データのうち、一方のみを補正することにより、それら2つのデータの像形状の差異を補正していた。これを、両方のデータを補正するようにしてもよい。例えば、一方に像形状補正フィルターを畳み込む補正処理を行い、他方に平滑化を行う周知のフィルターを適用する補正処理を行ってもよい。このようにすることで、より正確な位相差の検出を行うことが可能となる。
瞳分割画素22の配置間隔は、図5に示した4画素毎のものに限定されない。これより広くても狭くてもよい。
遮光マスク35による光電変換部32の覆い方は、上述の各実施形態のものに限定されない。例えば、遮光マスク35が瞳分割画素22の左半分を覆うようにしてもよい。
光電変換部32の形状は、上述した各実施形態のように正方形でなくてもよい。例えば、マイクロレンズ31の形状に沿った円形にしてもよい。また、撮像素子12を、1つのマイクロレンズ31の後側に光電変換部32を多数配列して構成してもよい。このような構成を採用する場合、遮光マスク35は不要であり、且つ、デフォーカス量の検出に用いる光電変換部32を任意に選択することができる。すなわち、測距瞳92、93の位置を
任意に選択することができる。
測距瞳92、93の位置は上述した実施形態に限定されない。全瞳画素21が一対の測距瞳をそれぞれ通過した一対の光束の両方を少なくとも受光し、瞳分割画素22が一対の光束の一方を受光し他方を受光しないようにさえ構成されていれば、本発明を適用することが可能である。
焦点検出領域G1〜G5は、図4に例示したものと異なっていてもよい。例えば、図4とは違う場所にあってもよいし、より多数(もしくは少数)であってもよい。また、全ての焦点検出領域G1〜G5について、同時にデフォーカス量の検出が行われるようにしてもよい。更に、焦点検出領域G1〜G5を定めてそこに瞳分割画素22を配列するのではなく、撮像面Gの全域に渡って瞳分割画素22が配列されるようにしてもよい。瞳分割画素22をこのように配列した場合、撮像面Gの任意の位置でデフォーカス量の検出を行うことが可能になる。
像形状補正フィルターに含まれるフィルター係数の個数は、上述した数に限定されない。また、図11に示した前段位相差daの値と各像形状補正フィルターfA〜fKとの対応関係は一例であり、他の対応関係を設定してもよい。更に、像形状補正フィルターはfA〜fKの11個でなくてもよく、より多数の像形状補正フィルターを用意してもよいし、より少数であってもよい。各像形状補正フィルターfA〜fKが補正の対象とするデータ(瞳分割画素データおよび全瞳画素データのいずれか)についても、図11に例示したものに限定されない。例えば、常に一方のデータのみを補正するように像形状差補正部64を構成してもよい。
上述した各実施形態では、本発明のデフォーカス量検出装置を適用したデジタルカメラについて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば、デフォーカス量の検出のみを行い撮影画像の記憶を行わない装置に本発明を適用することが可能である。また、撮影光学系11や撮像素子12を持たず、装置の外部から入力された瞳分割画素データおよび全瞳画素データに基づいてデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出装置に本発明を適用することも可能である。
Claims (9)
- 撮影光学系を通過した光束を瞳分割した一対の光束の一方を受光する第1画素から出力される瞳分割像データと、少なくとも前記瞳を含む領域を通過した光束を受光する第2画素から出力される全瞳像データと、の少なくとも一方に対し前記瞳分割像データと前記全瞳像データとの像形状の差異の補正を行う補正部を備えるデフォーカス量検出装置。
- 請求項1に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記補正部は、前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの少なくとも一方に対し、所定の像形状補正フィルター係数を畳み込む前記補正を行うデフォーカス量検出装置。 - 請求項2に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記第1画素は、前記第2画素の間隔よりも広い間隔で配列され、
前記補正部は、前記全瞳像データに対して前記像形状補正フィルター係数を畳み込むデフォーカス量検出装置。 - 請求項2に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記補正部により前記補正が行われる前の前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの位相差を検出する前段位相差検出部を備え、
前記補正部は、前記前段位相差検出部により検出された位相差に基づいて、複数の前記像形状補正フィルター係数からいずれか1つを選択し、前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの少なくとも一方に対して当該選択された像形状補正フィルター係数を畳み込むデフォーカス量検出装置。 - 請求項2に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記補正部により前記補正が行われる前の前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの位相差を検出する前段位相差検出部を備え、
前記第1画素は、前記第2画素の間隔よりも広い間隔で配列され、
前記補正部は、前記前段位相差検出部により検出された位相差が所定のしきい値よりも大きい場合には、前記瞳分割像データに対して前記像形状補正フィルター係数を畳み込むデフォーカス量検出装置。 - 請求項2に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記補正部は、複数の像形状補正フィルター候補係数の各々について、前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの少なくとも一方に対して当該像形状補正フィルター候補係数を畳み込んだ後に該瞳分割像データと該全瞳像データとの相関値を演算し、相関値が最も小さくなる前記像形状補正フィルター候補係数を前記像形状補正フィルター係数として前記補正を行うデフォーカス量検出装置。 - 請求項2に記載のデフォーカス量検出装置において、
前記像形状補正フィルター係数は、前記撮影光学系により結像された所定のテストチャートの光像を前記第1画素および前記第2画素により受光することで得られた前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの少なくとも一方に対して、当該像形状補正フィルター係数を畳み込んだ場合に前記瞳分割像データおよび前記全瞳像データの像形状の差異が最小となる係数であるデフォーカス量検出装置。 - 瞳分割した一対の光束の一方を受光する第1画素から出力される瞳分割像データに対し、少なくとも前記瞳を含む領域を通過した光束を受光する第2画素から出力される全瞳像データとの像形状の差異を補正する補正処理を行う補正部を備えるデフォーカス量検出装置。
- 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のデフォーカス量検出装置を備えるカメラ。
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