JP7292909B2 - 撮像装置及び焦点検出方法 - Google Patents
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Description
図1は、本第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。なお、構成を分かり易く示すために、図1において、本発明と直接関わりが浅い構成に関しては省略している。
図2は、本実施形態における撮像素子105の画素配列の概略を示す図であり、撮像素子105として用いられる2次元CMOSセンサの画素配列を、撮像画素の4列×4行の範囲で(焦点検出画素の配列としては8列×4行の範囲)で示したものである。
なお、上述した例では、瞳領域が水平方向に2つに瞳分割されている例を示しているが、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。
図2~図5を参照して説明した焦点検出画素から得られる焦点検出信号対からデフォーカス量を算出するにあたっては、瞳位置における像ずれ量から、対を為す焦点検出画素の瞳分離幅を基線長情報として、撮像装置100に記憶しておく必要がある。
L:PO=ZA:DEF1
L:PO=ZC:DEF2
の関係があるためデフォーカス量は、
DEF1=ZA・PO/L
DEF2=ZC・PO/L …(1)
により求めることができる。
周辺座標の焦点検出処理を行うにあたり、撮像面に結像する光束は座標が高くなるにつれ撮影光学系の有限なレンズ外径に起因する、より大きな光線ケラレが発生する。そのため、同じデフォーカス量でありながら、光線ケラレ状態が異なると重心位置が変化して像ずれ量が異なってしまう。そのため、式(1)に記憶された一定の基線長情報を使用すると、正確なデフォーカス量の算出ができなくなってしまう。
VAまたはVB=C0+C1・K0+C2・K02+C3・K03+C4・K04
…(2)
となり、撮像素子105の中心からの距離K0から、式(2)を用いて、A画素、B画素の信号強度比に相当する光量比VA及びVBを算出することができる。
図9は、本実施形態における焦点検出枠の一例を示す図であり、FP1~FP25は、焦点検出領域AFFにおける各焦点検出枠の中心位置を示したものである。右上端の焦点検出枠を一例に取ると、表示範囲IMAの中心に対して、YAは焦点検出枠の左端位置のFP5Aまでの距離、Yは焦点検出枠の中心位置FP5までの距離、YBは焦点検出枠の右端位置FP5Bまでの距離を示している。
K1=W・K0/100+K0 …(3)
で示すことができる。このような歪曲収差を有する撮影光学系が用いられた場合、K1をK0に変換する処理を画像信号に対して行うことにより、歪曲した画像を歪曲補正することができる。即ち、式(3)をK0について解いた式(4)により、歪曲収差が無い場合のK0を得ることができる。
K0=100・K1/(W+100) …(4)
K1=C0+C1・K0+C2・K02+C3・K03+C4・K04 …(4)
K0=√(X02+Y02) …(5)
R=K1/K0 …(6)
そして得られた比率値Rを、最初に指定した焦点検出枠の座標値X0、Y0に対して掛け合わせることで、式(7)により、
X1=X0・R
Y1=Y0・R …(7)
歪曲補正により変化する前の画像信号に対応する座標を得ることができる。
add_X=int(X1/P)
add_Y=int(Y1/P) …(8)
以上の計算処理を行うことで、焦点検出枠の座標値X0、Y0を指定すると、撮像の中心画素を原点とした水平画素アドレス値add_Xと垂直画素アドレス値add_Yを得ることができる。
H=H0+(H0-H1)・(A0-A2)/(A0-A1)
とすれば良い。
次に、本実施形態における撮像装置100で焦点位置検出を行い、撮影光学系の合焦動作までの処理の流れの一例について説明する。
上述した実施形態においては、歪曲特性を有する撮影光学系を前提としているが、更に撮影光学系にフロントコンバータやリアコンバータが装着されて、より大きな歪曲収差変化が生じる場合も考えられる。図14は、本変形例における撮像装置100の構成を示す図であり、コンバータレンズ1401が装着された状態を示している。
K1´=(C0+C0´)+(C1+C1´)・K0+(C2+C2´)・K02+(C3+C3´)・K03+(C4+C4´)・K04 …(9)
の様にマスターレンズの補正係数にそれぞれの次数の係数を加算して演算を行うことで達成される。
また、本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (7)
- 撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に信号を出力する撮像素子と、
前記撮影光学系の歪曲収差に基づいて、前記撮像素子から出力された信号を歪曲補正する歪曲補正手段と、
前記歪曲補正手段により補正された信号の内、画像信号に、焦点検出を行う領域を示す焦点検出枠を重畳して表示する表示手段と、
前記重畳表示された焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出手段と、
前記焦点検出枠の代表位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、当該変換した代表位置における前記撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得手段と、
前記抽出手段により抽出された焦点検出信号を、前記代表位置に対応する強度補正量を用いて補正する強度補正手段と、
前記強度補正手段により補正された焦点検出信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記表示手段に、予め決められた複数の位置に複数の検出枠を表示し、該複数の検出枠から、前記焦点検出枠を選択することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記焦点検出枠は、前記表示手段の任意の位置に設定可能であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記撮影光学系にコンバータレンズが装着された場合に、前記撮影光学系の歪曲収差と、前記コンバータレンズの歪曲収差とを合成する合成手段を更に有し、
前記歪曲補正手段および前記取得手段は、前記合成された歪曲収差を用いて処理を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束に基づいて、撮像素子から出力された信号から、画像信号および視差を有する一対の焦点検出信号を生成する生成工程と、
前記撮影光学系の歪曲収差に基づいて、前記画像信号および焦点検出信号を歪曲補正する歪曲補正工程と、
前記歪曲補正工程で補正された画像信号に、焦点検出を行う領域を示す焦点検出枠を重畳して表示手段に表示させる表示工程と、
前記重畳表示された焦点検出枠内の画像信号に対応する焦点検出信号を抽出する抽出工程と、
前記焦点検出枠の代表位置を、前記歪曲収差に基づいて歪曲された位置に変換し、当該変換した代表位置における前記撮影光学系の光学特性に因る信号の強度の差を補正するための強度補正量を取得する取得工程と、
前記抽出工程で抽出された焦点検出信号を、前記代表位置に対応する強度補正量を用いて補正する強度補正工程と、
前記強度補正工程で補正された焦点検出信号に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出工程と
を有することを特徴とする焦点検出方法。 - コンピュータに、請求項5に記載の焦点検出方法の各工程を実行させるためのプログラム。
- 請求項6に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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