JP6239857B2 - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
[全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラ100(以下、単にカメラ100という)の機能構成例を示す図である。
フォーカスアクチュエータ114は、フォーカス駆動回路126の制御に従い、第3レンズ群105を光軸に沿って駆動する。
この補正値算出係数は、
結像光学系に関する情報である、
・フォーカス状態(第3レンズ群105の位置もしくは現在の合焦距離)、
・ズーム状態(第1レンズ群101および第2レンズ群103の位置、焦点距離または画角)、
・結像光学系のF値(絞り値)と、
撮像素子に関する情報である、
・撮像素子の設定瞳距離、
・撮像素子の画素サイズ(画素ピッチ)、
との組み合わせごとに複数用意されている。焦点検出時には、結像光学系の状態(フォーカス状態、ズーム状態)と絞り値、撮像素子の設定瞳距離、画素サイズの組み合わせに応じた補正値算出係数が選択され、選択された補正値算出係数と、焦点検出領域または画素の像高とから補正値が算出される。
図2は、撮像素子107における撮像画素と焦点検出画素の配置例を模式的に示す図であり、撮像画素が横4画素×縦4画素配列された領域を代表的に示している。本実施形態においては、各撮像画素の光電変換領域が横方向に2分割されており、各光電変換領域が焦点検出用画素として機能する。従って、図2においては、焦点検出画素が横8画素×縦4画素配列された領域とも言うことができる。
以下、本実施形態の撮像素子により取得される第1焦点検出信号と第2焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量の関係について説明する。
図6(b)に、デフォーカス量と第1焦点検出信号と第2焦点検出信号間の像ずれ量の概略関係図を示す。撮像面800に撮像素子(不図示)が配置され、図4、図6(a)と同様に、結像光学系の射出瞳が、第1瞳部分領域501と第2瞳部分領域502に2分割される。
以下、本実施形態における撮像面位相差AFについて説明する。
本実施形態の撮像面位相差AFでは、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量を計算し、相関(信号の一致度)が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。撮像信号のデフォーカス量が増加すると第1焦点検出信号と第2焦点検出信号間の像ずれ量が増加する関係性から、像ずれ量をデフォーカス量に変換して焦点検出を行う。
S110でCPU121は、撮像素子駆動回路124を通じて、撮像素子の有効画素領域に設定されている焦点検出領域(AF枠)に関連付けられた領域に含まれる複数の画素から信号を読み出す。焦点検出領域は固定であってもよいし、ユーザが操作スイッチ132などを用いて選択可能であってもよい。なお、通常、焦点検出信号を生成するために画素を読み出す領域は、像ずれ検出方向において焦点検出領域よりも大きい。CPU121は、読み出した信号のうち、第1焦点検出画素から得られる複数の信号から第1焦点検出信号を生成し、第2焦点検出画素から得られる複数の信号から第2焦点検出信号を生成する。
ここで、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングについて説明する。図8は、結像光学系の射出瞳距離Dlと撮像素子の設定瞳距離Dsとの差が像高の大きな(光軸から離れて位置する)画素における瞳分割に与える影響を模式的に示した図である。
図8(c)は、結像光学系の射出瞳距離Dlが撮像素子の設定瞳距離Dsより長い(D1>Ds)場合を示している。この場合も、D1<Dsの場合と同様、撮像素子の周辺部の画素では、結像光学系の射出瞳400と撮像素子107の入射瞳とにずれが生じ、結像光学系の射出瞳400が不均一に分割されてしまう。
(1)結像光学系の焦点調節状態(フォーカス状態、ズーム状態)、
(2)結像光学系の絞り値、
(3)焦点検出領域の像高、
(4)撮像素子の設定瞳距離、
(5)撮像画素、第1焦点検出画素、第2焦点検出画素の画素サイズ
の組み合わせに応じて変化する。(1)、(2)は結像光学系に関する情報であり、(4)、(5)は撮像素子に関する情報である。
本実施形態における焦点調節処理を、図11に示すフローチャートを用いて説明する。
S100では、CPU121などにより、図7を用いて上述したように検出デフォーカス量(Def)を算出する。
C0(FS,ZS,F,D,S)
Cx2(FS,ZS,F,D,S)
Cy2(FS,ZS,F,D,S)
Cx4(FS,ZS,F,D,S)
Cx2y2(FS,ZS,F,D,S)
Cy4(FS,ZS,F,D,S)
を選択する。
また、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(または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。
Claims (5)
- 結像光学系の射出瞳の第1部分を通過する光束を受光する複数の第1焦点検出用画素と、前記第1部分と異なる第2部分を通過する光束を受光する複数の第2焦点検出用画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の焦点検出領域に関連付けられた領域の前記第1焦点検出用画素から得られる信号から第1焦点検出信号を、前記領域の前記第2焦点検出用画素から得られる信号から第2焦点検出信号をそれぞれ生成する第1生成手段と、
前記第1焦点検出信号と前記第2焦点検出信号との像ずれ量から、前記結像光学系のデフォーカス量を取得する第1取得手段と、
前記第1焦点検出用画素から得られる信号と、前記第2焦点検出用画素から得られる信号とを用いて、記録媒体に記録する記録画像を生成する第2生成手段と、
前記結像光学系の状態に関する情報と前記撮像素子に関する情報との組み合わせに応じた補正係数と、前記焦点検出領域の像高とから、前記デフォーカス量の補正値であって、前記第1取得手段にて取得されたデフォーカス量に基づく合焦位置と、前記記録画像の合焦位置との差を補正するための補正値を取得する第2取得手段と、
前記補正値によって前記デフォーカス量を補正し、前記結像光学系の焦点調節に用いるデフォーカス量を取得する補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記結像光学系に関する情報が、前記結像光学系のフォーカス状態、ズーム状態、および絞り値を含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記撮像素子に関する情報が、前記撮像素子の画素サイズおよび設定瞳距離を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第2取得手段は、前記結像光学系の状態に関する情報と前記撮像素子に関する情報との組み合わせに応じて予め記憶された複数の補正係数から、前記撮像装置の有する撮像素子に対応する補正係数を選択することにより、前記デフォーカス量の補正に用いる補正係数を取得することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 結像光学系の射出瞳の第1部分を通過する光束を受光する複数の第1焦点検出用画素と、前記第1部分と異なる第2部分を通過する光束を受光する複数の第2焦点検出用画素とを有する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の焦点検出領域に関連付けられた領域の前記第1焦点検出用画素から得られる信号から第1焦点検出信号を、前記領域の前記第2焦点検出用画素から得られる信号から第2焦点検出信号をそれぞれ生成する第1生成工程と、
前記第1焦点検出信号と前記第2焦点検出信号との像ずれ量から、前記結像光学系のデフォーカス量を取得する第1取得工程と、
前記第1焦点検出用画素から得られる信号と、前記第2焦点検出用画素から得られる信号とを用いて、記録媒体に記録する記録画像を生成する第2生成工程と、
前記結像光学系の状態に関する情報と前記撮像素子に関する情報との組み合わせに応じた補正係数と、前記焦点検出領域の像高とから、前記デフォーカス量の補正値であって、前記第1取得工程にて取得されたデフォーカス量に基づく合焦位置と、前記記録画像の合焦位置との差を補正するための補正値を取得する第2取得工程と、
前記補正値によって前記デフォーカス量を補正し、前記結像光学系の焦点調節に用いるデフォーカス量を取得する補正工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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