JP2019128549A - Focus detector and optical apparatus equipped with focus detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焦点検出装置および焦点検出装置を備えた光学機器に関し、特に自動焦点検出が可能な焦点検出装置および焦点検出装置を備えた光学機器に関する。 The present invention relates to a focus detection apparatus and an optical apparatus including the focus detection apparatus, and more particularly to a focus detection apparatus capable of automatic focus detection and an optical apparatus including the focus detection apparatus.
一眼レフカメラには、交換レンズ内の撮影光学系を通った光によって形成された複数の像信号の位相差から撮影光学系の焦点状態(デフォーカス値)を検出する位相差検出方式による焦点検出装置が搭載されていることが多い。このような位相差検出方式による焦点検出装置の内部には、焦点検出センサ、及び焦点検出センサに被写体像を結像させるための位相差検出専用の二次結像光学系が設けられている。このため、焦点検出装置内に含まれる構造物による反射などによって発生する不要光(以下、「ゴースト光」という。)が二次結像光学系を介して焦点検出センサに入射することにより、焦点検出の精度が低下してしまうという問題を有している。 In single-lens reflex cameras, focus detection using a phase difference detection method that detects the focus state (defocus value) of a shooting optical system from the phase difference of a plurality of image signals formed by light passing through the shooting optical system in an interchangeable lens. Devices are often mounted. A focus detection sensor and a secondary imaging optical system dedicated to phase difference detection for forming an object image on the focus detection sensor are provided inside the focus detection apparatus using such a phase difference detection method. For this reason, unnecessary light (hereinafter referred to as “ghost light”) generated by reflection or the like by a structure included in the focus detection apparatus enters the focus detection sensor via the secondary imaging optical system. There is a problem that the detection accuracy is lowered.
例えば特許文献1では、焦点検出装置で得られた被写体像から撮影光源の位置を検出したときに、その検出された撮影光源の位置と記憶手段に予め記憶される撮影光源の位置に応じたゴースト光の情報に基づきゴースト光の補正を行う技術が開示されている。また、特許文献2では、撮像素子で得られた被写体像内の輝度情報からゴースト光の発生を予測し、その予測されるゴースト光の発生態様に基づき生成された情報でゴースト光の補正を行う技術が開示されている。
For example, in
しかしながら、上述の特許文献1、2に開示された従来技術では、撮影光源の位置や被写体像内の輝度情報に応じて発生するゴースト光の位置、強度を予め把握しておかねばならない。その一方、ゴースト光の位置、強度は、撮影レンズや被写体との距離によっても変化するため、使用する撮影レンズ、被写体距離毎に把握しておかねばならない。また、高輝度被写体が必ずゴースト光を発生させるとは限らないため、被写体像中の高輝度体すべてに対して正確にゴースト光の発生を予測する必要がある。そのため、被写体像の分析、処理に多くの時間を費やすこととなる。さらに、ゴースト光が撮像素子や焦点検出センサの被写体像の結像する領域外に存在する場合もあるため、このような場合は、上述の特許文献1、2に開示された従来技術ではゴースト光の補正が困難である。
However, in the prior art disclosed in the above-mentioned
係る事情に鑑み、本発明の目的は、ゴースト光による焦点検出精度の低下を防止できる焦点検出装置および焦点検出装置を備えた光学機器を提供することにある。 In view of the circumstances, an object of the present invention is to provide a focus detection device and an optical apparatus including the focus detection device that can prevent a decrease in focus detection accuracy due to ghost light.
本発明の請求項1に係る焦点検出装置は、外部にあるフォーカスレンズからの測距光束を複数の領域に分割する分割部、前記分割された測距光束のそれぞれを複数の被写体像として結像する二次結像レンズ、及び前記複数の被写体像のそれぞれの光量分布を光電変換する光電変換部を有するセンサと、前記センサに結像する像視野を決定する決定手段と、前記光電変換された光量分布の相対的な位置関係から前記フォーカスレンズの合焦状態の検出を行う制御部を有する焦点検出装置であって、前記センサには、前記決定手段により決定された前記像視野の範囲にある第一センサ領域と、前記第一センサ領域の周辺にある第二センサ領域が設けられ、前記第二センサ領域から得た出力からゴースト光の発生を検出する検出手段と、前記検出手段により前記ゴースト光の発生が検出されなくなるまで前記センサに入射する光束を段階的に制限する制限手段とを備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a focus detection apparatus according to the present invention divides a distance measurement light beam from a focus lens in the outside into a plurality of regions, and forms each of the divided distance measurement light beams as a plurality of object images. A sensor having a secondary imaging lens, and a photoelectric conversion unit for photoelectrically converting the light quantity distribution of each of the plurality of subject images; determining means for determining an image field to be formed on the sensor; It is a focus detection device which has a control part which detects a focusing state of said focus lens from relative physical relationship of light volume distribution, and said sensor is in the range of said image field of vision determined by said determination means A first sensor region, a second sensor region around the first sensor region, a detection means for detecting generation of ghost light from an output obtained from the second sensor region, and the detection hand Characterized in that it comprises a limiting means for the generation of the ghost light is stepwise limit the light beam incident on the sensor until no detected by.
本発明の請求項4に係る光学機器は、前記焦点検出装置、前記フォーカスレンズ、及び前記フォーカスレンズを透過する光束を調整するための絞りを備え、前記絞りは、前記制限手段による制御により前記センサに入射する光束を段階的に制限することを特徴とする。 An optical apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes the focus detection device, the focus lens, and a diaphragm for adjusting a light flux transmitted through the focus lens, and the diaphragm is controlled by the restriction unit to control the sensor It is characterized in that the light beam incident on the beam is limited step by step.
本発明によれば、ゴースト光による焦点検出精度の低下を防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in focus detection accuracy due to ghost light.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の好ましい形態を示すものであり、発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the embodiments of the present invention show preferred embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention.
(実施例1)
図1は、実施例1に係る焦点検出装置を備えた光学機器としての撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
Example 1
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus as an optical apparatus provided with a focus detection apparatus according to a first embodiment.
実施例1の撮像装置200は一眼レフカメラであり、図1に示すように、撮影レンズ100が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられる。マウント部には、電気接点ユニット104が設けられている。撮像装置200は、撮影レンズ100と前記電気接点ユニット104を介して通信を行い、撮影レンズ100内のフォーカスレンズ101を制御する。なお、図1には、撮影レンズ100内のレンズとしてフォーカスレンズ101のみを示しているが、このほかに変倍レンズや固定レンズが設けられていてもよい。
An
不図示の被写体からの光束は、撮影レンズ100内の撮影光学系(フォーカスレンズ101を含む)を介して、撮像装置200内のメインミラー201に導かれる。メインミラー201は、撮影光軸OAに対して斜めに配置されて、被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第1の位置(図示した位置)と、撮影光路OA外に退避する第2の位置とに移動が可能である。
A light beam from a subject (not shown) is guided to a
メインミラー201の中央部はハーフミラーになっており、メインミラー201が第1の位置にあるときには、被写体からの光束の一部がメインミラー201のハーフミラーとなっている中央部を透過する。そして、この透過した光束は、メインミラー201の背面側に設けられたサブミラー202で反射し、測距光束として撮影光軸OA’上にある焦点検出装置207(焦点検出手段)に導かれる。焦点検出装置207の詳細な構成については後述する。
The central portion of the
一方、メインミラー201が第1の位置にあるときに、メインミラー201で反射された被写体からの光束は、撮像素子209と光学的に共役な位置に配置されたピント板203上に結像する。ピント板203にて結像した後に透過した光(被写体像)は、ペンタダハプリズム204によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ205によって拡大され、撮影者はこれを観察することができる。
On the other hand, when the
また、メインミラー201が第2の位置にあるときには、サブミラー202もメインミラー201に対して折り畳まれて撮影光軸OAから退避する。撮影レンズ100の撮影光学系を透過した光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ208を通過し、撮像素子209に至る。フォーカルプレーンシャッタ208は、撮像素子209に入射する光量を制限する。撮像素子209は撮影レンズ100により形成された被写体像を光電変換して画像を生成し、電気信号を出力するCCDセンサやCMOSセンサ等の光電変換素子により構成される。
When the
カメラ制御部210は撮像装置200における各種演算や各種動作の制御を行うコントローラ(制御部)であり、CPUやMPU等により構成される。また、カメラ制御部210は電気接点ユニット104を介して撮影レンズ100内のレンズ制御部103と通信を行う。
The
レンズ制御部103は、カメラ制御部210からの信号に応じて、フォーカスレンズ101を光軸方向に駆動してピント合わせを行うレンズ駆動機構102を制御する。レンズ駆動機構102は、ステッピングモータや超音波モータを駆動源として有する。更に、レンズ制御部103は、カメラ制御部210からの信号に応じて、撮影レンズ100を透過する光束を調整するための絞り105の駆動を行う絞り駆動機構106を制御する。絞り駆動機構106は、ステッピングモータなどを駆動源として有する。
The
カメラ制御部210には、記憶装置であるEEPROM211が接続されている。EEPROM211には、撮像装置200を制御する上で調整が必要なパラメータや、撮像装置200の個体識別を行うためのカメラID(識別)情報、基準レンズを用いて予め調整された、撮影に関するパラメータの工場調整値等が記憶されている。
An EEPROM 211, which is a storage device, is connected to the
表示部212は、撮像素子209により撮像された画像データや、撮影者が設定する項目などを表示する装置であり、一般にはカラー液晶表示素子を用いて構成される。
The
さらに、カメラ制御部210には、撮影者による撮像装置200への操作を検出する操作検出部213が接続されている。操作検出部213は、不図示のレリーズボタンや合焦動作開始ボタンなどの操作部材に対する撮影者の操作を検出する。また、撮影に関する設定も操作部材を介して行い、設定はEEPROM211に保存される。
Furthermore, the
一方、撮影レンズ100のレンズ制御部103には、撮影レンズ100の焦点距離や開放絞り値等の性能情報、撮影レンズ100を識別するための固有の情報であるレンズID(識別)情報を記憶する記憶装置(不図示)が設けられている。またこの記憶装置は、カメラ制御部210から通信により受け取った情報も記憶する。なお、性能情報及びレンズID情報は、撮像装置200に撮影レンズ100が装着された時に行われる初期通信によりレンズ制御部103からカメラ制御部210に送信され、カメラ制御部210はこれらをEEPROM211に記憶させる。
On the other hand, the
尚、撮像装置200はミラーレスカメラであってもよい。この場合、メインミラー201、ピント板203、ペンタダハプリズム204、接眼レンズ205は、撮像装置200から除かれる。また、サブミラー202はAF(自動焦点検出)モードにおいてのみ図1に示す位置に移動し、それ以外のモードにおいては撮影光路OA外に退避する。
The
図2〜7を参照しつつ、実施例1の焦点検出装置207の構成について説明する。
The configuration of the
図2は、図1における焦点検出装置207の概略断面図である。不図示であるが、図2の左端には、撮像素子209と共役な一次結像面P(撮影レンズ100の予定結像面)が存在する。すなわち焦点検出装置207には、一次結像面Pから順に、視野マスク300、フィールドレンズ301、多孔絞り302、二次結像レンズユニット303、焦点検出センサ400が配設されている。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the
図3は、視野マスク300の平面図であり、図4は、多孔絞り302の平面図である。いずれも一次結像面P側から見た図である。
FIG. 3 is a plan view of the
また、図5は、二次結像レンズユニット303を焦点検出センサ400側から見た図であり、図6は、焦点検出センサ400を二次結像レンズユニット303側から見た図である。
5 is a view of the secondary
視野マスク300は薄板状の部品であり、中央に開口300Aが設けられている。開口300Aの形状が焦点検出センサ400に結像する像視野を決定する。
The
フィールドレンズ301は凸レンズであり、視野マスク300の近傍に設けられる。フィールドレンズ301は多孔絞り302の像を撮影レンズ100の射出瞳近傍に結像させる役割をもつ。
The
多孔絞り302は薄板状の部品であり、4か所に開口302A〜Dが設けられている。開口302A〜Dはフィールドレンズ301を介して入射する、焦点検出装置207の外部にあるフォーカスレンズ101からの測距光束を分割するものである(分割部)。本実施例では、開口302Aと開口302Bが測距光束をY方向に、開口302Cと開口302DがX方向に分割する。
The
二次結像レンズユニット303は略板状の部品であり、その焦点検出センサ400と対向する面には図2に示すように複数の凸レンズ形状を備える。これらの凸レンズ形状をそれぞれ二次結像レンズ303A〜Dと呼称する。実施例1では4つの二次結像レンズ303A〜Dが、多孔絞り302の開口302A〜Dに対応するように配置されている。二次結像レンズ303A〜Dは、撮影レンズ100によって結像された一次結像面P上の被写体像を、焦点検出センサ400上に再結像させる。多孔絞り302の開口302Aを通過した測距光束は二次結像レンズ303Aにより、焦点検出センサ400上に被写体像として結像する。多孔絞り302の開口302B〜Dを通過した測距光束も同様に、二次結像レンズ303B〜Dにより、焦点検出センサ400上に被写体像を結像させる。
The secondary
焦点検出センサ400は、二次結像レンズ303A〜Dにより結像された被写体像を画素毎に光電変換して画像を生成し、電気信号を出力する(光電変換部)。焦点検出センサ400は、CCDセンサやCMOSセンサ等の光電変換素子により構成されており、光電変換素子(画素)が、二次元アレイ状に配置されている。実施例1では、焦点検出センサ400の画素は被写体像が結像する範囲より広い範囲に配設されている。具体的には、焦点検出センサ400の画素は、視野マスク300による被写体像が形成される範囲にある結像領域(第一センサ領域)401A〜D、及び各結像領域401A〜Dの周辺にあるゴースト検出領域(第二センサ領域)402A〜Dに配設される。結像領域401Aと、ゴースト検出領域402Aは、同一のセンサアレイで構成される。結像領域401B〜D、ゴースト検出領域402B〜Dについても同様である。多孔絞り302の開口302Aを通過した光束は、二次結像レンズ303Aにより、焦点検出センサ400の結像領域401Aの範囲に結像する。結像領域401B〜Dも同様に多孔絞り302の開口302B〜D、二次結像レンズ303B〜Dに対応する。
The
なお、焦点検出センサ400の画素形態は結像領域401の周辺にゴースト検出領域402が設けられるような構成であれば、実施例1のような構成に限定されない。例えばラインセンサを複数組み合わせて配置しても良い。
The pixel configuration of the
図7は、焦点検出センサ400の測距光束を示す概念図である。被写体OBJからの測距光束LAは、撮影レンズ100の瞳EPAを通過して一次結像面Pで結像している。その後、二次結像レンズ303Aにより、焦点検出センサ400の結像領域401Aの範囲に再結像する。同様に測距光束LB〜Dは、撮影レンズ100の瞳EPB〜Dを通過して一次結像面Pで結像している。その後、二次結像レンズ303B〜Dにより、焦点検出センサ400の結像領域401B〜Dの範囲に再結像する。
FIG. 7 is a conceptual view showing a distance measurement luminous flux of the
撮像装置200のような一眼レフカメラは、様々な焦点距離や開放F値の撮像光学系を有する交換レンズを撮影レンズ100として装着可能である。そのため焦点検出センサ400は撮像装置200用の全ての交換レンズで焦点検出ができるように、開放F値の大きい交換レンズ(例えばF5.6)に対応するように構成されている。実施例1においても、焦点検出センサ400が焦点検出に用いる測距光束LA〜DはF5.6光束となるように構成されている。図7に示すように、撮影レンズ100の絞り105の絞り値のデフォルト設定は開放F値であるF1.4であり、F1.4光束が通過するように構成されている。よって、測距光束LA〜Dが通過する瞳EPA〜DはF5.6光束の内側に収まっている。
A single-lens reflex camera such as the
実施例1の焦点検出装置207では、不図示の制御部が公知の二次結像位相差検出による焦点検出方式により、デフォーカス値の算出、すなわち、フォーカスレンズ101の合焦状態の検出(焦点検出)を行う。撮像装置200および撮影レンズ100を用いて、被写体を撮影するために焦点検出した場合を例として、焦点検出の原理と焦点調節の動作について図8〜10を参照しつつ説明する。
In the
図8は、撮像装置200の測距動作を説明するための被写体の図であり、撮影レンズ100が装着された撮像装置200により撮影される被写体を示している。撮影範囲が図8の実線で示した範囲であり、焦点検出範囲500,500’は撮影者が焦点検出の対象として選択した範囲(所謂、AF測距点)である。また、破線で示した範囲300Bは、視野マスク300の開口300Aで規定される視野範囲を示しており、焦点検出センサ400には範囲300Bで規定される範囲で被写体像が結像する。
FIG. 8 is a diagram of a subject for explaining the distance measuring operation of the
図9は、焦点検出センサ400上に結像する被写体像を示す図である。視野マスク300の開口300Aで規定された範囲300Bの被写体像は、多孔絞り302の開口302A〜Dと二次結像レンズ303A〜Dによって、4つの像に分割される。この結果、焦点検出センサ400上の結像領域401A〜Dには、それぞれ図9のように被写体像が結像する。
FIG. 9 is a view showing a subject image formed on the
撮影者が撮像装置200の操作部材を操作して、図8の焦点検出範囲500の箇所に対して焦点検出動作の開始を指示すると、焦点検出、すなわちデフォーカス値の算出を開始する。具体的には、多孔絞り302の開口302A〜Dと二次結像レンズ303A〜Dによって像が分割された方向(以下、「相関方向」という)に関する相対的な位置関係を調べ、その位置関係からデフォーカス値を算出する。
When the photographer operates the operation member of the
以下、図9の結像領域401A〜D中の、選択された焦点検出範囲500に対応する位置にある画素をそれぞれ焦点検出ライン401A―1,401B―1,401C−1,401D−1と呼称する。各焦点検出ライン401A―1,401B―1,401C−1,401D−1は相関方向と同じ方向に配置される。焦点検出ライン401A−1と焦点検出ライン401B−1はY方向が、焦点検出ライン401C−1と焦点検出ライン401D−1はX方向が相関方向である。
Hereinafter, the pixels at positions corresponding to the selected
図10は、図9における各焦点検出ライン401A―1,401B―1,401C−1,401D−1におけるセンサ出力波形を示す図である。図10のグラフの横軸は画素の位置であり図9中の矢印で示した向きの順に並べたものである。縦軸は光量を示している。
FIG. 10 is a diagram showing sensor output waveforms at each of the
図10における実線で示す波形は焦点のずれが無い、デフォーカス値がゼロの状態のセンサ出力波形であり、破線で示す波形は焦点がずれた状態のセンサ出力波形である。これは一次結像面P上の像の焦点位置がずれると、瞳分割された焦点検出センサ400上に結像する像がそれぞれ相関方向で反対向きに移動するためである。
A waveform indicated by a solid line in FIG. 10 is a sensor output waveform in a state where there is no focus shift and the defocus value is zero, and a waveform indicated by a broken line is a sensor output waveform in a state where the focus is shifted. This is because, when the focal position of the image on the primary imaging plane P is shifted, the images formed on the
焦点がずれている場合に出力される図10(a),(b)の破線で示す二つのセンサ出力波形は、所定の画素数だけ移動させれば一致させることが可能である。同様に、焦点がずれている場合に出力される図10(c),(d)の破線で示す二つのセンサ出力波形は、所定の画素数だけ移動させれば一致させることが可能である。 The two sensor output waveforms indicated by the broken lines in FIGS. 10A and 10B that are output when the focus is deviated can be matched if they are moved by a predetermined number of pixels. Similarly, the two sensor output waveforms indicated by the broken lines in FIGS. 10C and 10D that are output when the focus is deviated can be matched if they are moved by a predetermined number of pixels.
この所定の画素数を算出することを相関演算と呼ぶ。一般に相関演算は二つのセンサ出力波形の共通領域(和集合、積集合)を相関量として取り扱い、相関量が最小となるような所定の画素数を算出する。また、焦点検出装置207の光学系の特性が既知であるならば、この算出された所定の画素数を、一次結像面Pの移動量、すなわちデフォーカス値へ換算することができる。なお相関演算の方法はこの例に限定されず、例えば二つのセンサ出力波形の非共通領域(排他論理和に相当)を相関量としてもよい。
This calculation of the predetermined number of pixels is called correlation calculation. In general, the correlation calculation treats a common area (sum set, product set) of two sensor output waveforms as a correlation amount, and calculates a predetermined number of pixels that minimizes the correlation amount. Also, if the characteristics of the optical system of the
相関方向がY方向のセンサ出力波形(図10(a),(b))を用いた相関演算結果と、相関方向がX方向のセンサ出力波形(図10(c),(d))を用いた相関演算結果のうち、いずれの結果に基づいてデフォーカス値を決定するかは波形信頼性判定による。センサ出力波形の信頼性判定は公知の技術であり、より信頼性が高いと判断されたセンサ出力波形を用いて算出されたデフォーカス値を採用する。図10の例であれば、X方向を相関方向とする図10(c),(d)に示すセンサ出力波形に対してY方向を相関方向とする図10(a),(b)に示すセンサ出力波形は、波形の頂点位置や変曲点が明瞭であることから、波形信頼性が高いと判断される。従って、Y方向を相関方向とするセンサ出力波形を用いて算出されたデフォーカス値がここでは採用される。 The correlation calculation result using the sensor output waveform (FIGS. 10A and 10B) with the correlation direction in the Y direction and the sensor output waveform with the correlation direction in the X direction (FIGS. 10C and 10D) are used. Whether the defocus value is determined based on which of the correlation calculation results is determined depends on the waveform reliability determination. The reliability determination of the sensor output waveform is a known technique, and a defocus value calculated using the sensor output waveform determined to be more reliable is employed. In the example of FIG. 10, the X direction is the correlation direction, and the sensor output waveforms shown in FIGS. 10C and 10D are shown in FIGS. 10A and 10B where the Y direction is the correlation direction. The sensor output waveform is determined to have high waveform reliability because the peak position and the inflection point of the waveform are clear. Therefore, the defocus value calculated using the sensor output waveform which makes Y direction a correlation direction is adopted here.
以上、実施例1では得られたセンサ出力波形をそのまま用いて相関演算する例を説明したが、本発明はこの例に限らない。例えば、同一の相関方向の焦点検出ラインからの信号強度のレベル差の影響を受け難くするフィルタ処理や、特定の周波数成分を増幅させたり減衰させたりするフィルタ処理を行った後、相関演算しても良い。 As described above, the example in which the correlation calculation is performed using the obtained sensor output waveform as it is has been described in the first embodiment, but the present invention is not limited to this example. For example, after performing filter processing that makes it less susceptible to signal intensity level differences from focus detection lines in the same correlation direction, or filter processing that amplifies or attenuates specific frequency components, the correlation operation is performed. Also good.
デフォーカス値が得られれば、それに基づいてデフォーカス値をゼロとするべく撮影レンズ100のフォーカスレンズ101を駆動させることで、被写体像のピント合わせが完了する。なお、信頼性判定の過程は通常撮影者は認識せず、撮像装置200およびそのカメラ制御部210にて自動で処理される。
If the defocus value is obtained, the
図11〜13を参照しつつ、焦点検出装置207において、ゴースト光が発生する原因とその影響について説明する。ゴースト光は視野マスク300で規定され、焦点検出センサ400上で結像する測距光束LA〜Dとは異なる光路で焦点検出センサ400へと入射する光線である。図2では焦点検出装置207の主たる構成要素のみを示してその構造を説明したが、実際は焦点検出装置207の光学系を折り曲げるための反射ミラーや構成要素を保持するための部材など、反射源となりうる部材を多く含む。
The cause of the generation of ghost light and the influence thereof in the
図11は、焦点検出センサ400にゴースト光を生じさせる光線403が入射する光路を示す概略図である。測距光束LA〜Bは、実際にはサブミラー202で反射して光路が折れ曲がっているが、ここでは図を簡略化してある。
FIG. 11 is a schematic view showing a light path on which a
不図示の被写体OBJからの測距光束LA〜Bは、撮影レンズ100の瞳EPA〜Bを通過し、一次結像面Pで被写体像を結像する。その後、視野マスク300、フィールドレンズ301、多孔絞り302(図11において不図示)、二次結像レンズユニット303を経由して焦点検出センサ400に被写体像を再結像する。
Ranging beams LA to B from a subject OBJ (not shown) pass through the pupils EPA to EPA B of the photographing
一方、撮影レンズ100の瞳外を通過した光線403は、デフォルト設定である開放F値(F1.4)に設定される絞り105や、視野マスク300などで遮られることなく焦点検出装置207の内部に入射し、内部構造物600で反射する。その後、その反射した光線403は、多孔絞り302、二次結像レンズユニット303を経由して焦点検出センサ400へと入射する。このため、焦点検出センサ400上では、多孔絞り302の開口302A〜D、及び二次結像レンズ303A〜Dに対応した、光線403の4つの入射位置に後述する図12に示すゴースト光403A〜Dが生じる。
On the other hand, the
図12は、焦点検出センサ400上に生じる各ゴースト光403A〜Dの位置関係を示す図である。実施例1では、これらのゴースト光403A〜Dのうち、ゴースト光403A,403B,403Cはゴースト検出領域402Cに入射し、ゴースト光403Dは、結像領域401Aに入射している。
FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship of each of the ghost lights 403A to 403D generated on the
この状況において、撮影者が図8に示す焦点検出範囲500’を設定した場合、結像領域401A,B内の対応位置に焦点検出ライン401A−2,401B−2が設けられる。またゴースト光403A〜Cに対応した位置にゴースト検出ライン402C−1〜3が設けられる。
In this situation, when the photographer sets the focus detection range 500 'shown in FIG. 8, the
図13は、図12における焦点検出ライン401A−2,401B−2およびゴースト検出ライン402C−1〜3のセンサ出力波形を示す図である。図12に示すように焦点検出ライン401B−2にはゴースト光が入射していないため、図13(b)に示す焦点検出ライン401B−2におけるセンサ出力波形は被写体像の光量分布となる。また、図12に示すようにゴースト検出ライン402C−1〜3には被写体像は結像されないため、図13(c)に示すゴースト検出ライン402C−1〜3におけるセンサ出力波形はそれぞれゴースト光403A〜Cの光量分布となる。ゴースト光403A〜Dは、いずれも光線403が反射した内部構造物600から焦点検出センサ400までに透過する部材は同一であるため、概ね同一の強度となる。
FIG. 13 is a diagram illustrating sensor output waveforms of the
一方、図12に示すように焦点検出ライン401A−2には被写体像の上にゴースト光403Dが入射しているため、図13(a)に示す焦点検出ライン401A−2におけるセンサ出力波形は被写体像の正確な光量分布とならない。そのため、焦点検出ライン401A−2,401B−2の二つのセンサ出力波形に基づいて相関演算を行うと、正確なデフォーカス値が得られず、被写体像に精度の高いピント合わせを行うことができない。
On the other hand, since the
そこで本発明では、ゴースト光403Dによる誤測距を防止するため、焦点検出センサ400の結像領域401A〜Dの周囲に、ゴースト検出領域402A〜Dを設けている。焦点検出センサ400の結像領域401A〜D以外の領域は、ゴースト光が発生しなければ、光線が入射することのない領域である。従って、ゴースト検出領域402A〜Dに光線が入射している場合は、結像領域401の何処かにゴースト光が入射している可能性があると判断できる。
Therefore, in the present invention, in order to prevent erroneous distance measurement due to the
実施例1においては、光線403が内部構造物600で反射することにより、焦点検出範囲500’にゴースト光が発生しているが、一例であってこの条件に限定される訳ではない。特に撮影時の光源の位置が変わると、撮影レンズ100から射出する光束の角度が変わるため、瞳外からの光線403が内部構造物600に当たらなくなり、ゴースト光が発生しなくなる。即ち、焦点検出範囲500’には必ずゴースト光が発生するという訳ではない。すなわち、同一焦点検出範囲でも、撮影時の光源の位置、撮影レンズ100の内部構成など様々な条件により、ゴースト光が発生したりしなかったりする。
In the first embodiment, ghost light is generated in the
以下、図14〜15を参照しつつ、本発明における焦点調節処理の手順を説明する。なお、この焦点調節処理はカメラ制御部210にて行ってもよいし、焦点検出装置207が備える制御部により行ってもよい。
Hereinafter, the procedure of the focusing process in the present invention will be described with reference to FIGS. The focus adjustment process may be performed by the
図14は、実施例1に係る焦点調節処理の手順を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart illustrating the procedure of the focus adjustment process according to the first embodiment.
ステップS701では、測距動作を開始する。これは撮影者が撮像装置200の特定の釦を操作し、その操作を操作検出部213が検出することで行われる。本実施例では、撮影者による焦点検出範囲500’の設定操作が操作検出部213により検出される。
In step S701, a ranging operation is started. This is performed by the photographer operating a specific button of the
ステップS702では、絞り105の絞り値である変数FNoに撮影レンズ100の開放F値を設定する。本実施例では、変数FNoの値として1.4が設定される。
In step S702, the open F-number of the photographing
ステップS703では、ゴースト検出領域402A〜Dの光量蓄積を行い、出力を取得する。
In step S703, the light amounts of the
ステップS704では、ステップS703で取得したゴースト検出領域402A〜Dの出力から、ゴースト光の発生を検出する。前述の通り、ゴースト検出領域402A〜Dはゴースト光が発生しなければ光線が入射することのない領域であるため、ゴースト検出領域402A〜Dのいずれかから出力が得られた場合はゴースト光の発生を検出しステップS705へ進む。この際、発生したゴースト光(図12の例ではゴースト光403A〜C)に対応した位置にゴースト検出ライン(図12の例ではゴースト検出ライン402C−1〜3)が設けられる。一方、出力が得られない場合はゴースト光の発生は検出されないため、ステップS709へ進む。
In step S704, generation of ghost light is detected from the output of the
ステップS705では、変数FNoがF5.6未満であるか否かを判定する。F5.6未満であればステップS706へ進む。前述の通り、実施例1においては焦点検出センサ400が焦点検出に用いる測距光束LA〜DはF5.6光束となるように構成されている。すなわち、絞り105の絞り値を測距光束LA〜Dの大きさを規定するF値であるF5.6以上にすると測距光束LA〜Dにケラレが発生してしまい、精度の高い測距ができなくなる可能性がある。そのため絞り105の絞り値をF5.6以上絞らないようにする。
In step S705, it is determined whether the variable FNo is less than F5.6. If it is less than F5.6, the process proceeds to step S706. As described above, in the first embodiment, the distance measurement light beams LA to D used by the
ステップS706では、絞り105を1段分駆動する。ここでは絞り105の駆動を1段毎としたが、段階的に絞り105を駆動することにより、焦点検出センサ400に入射する光束を段階的に制限する構成であれば、この段数に限定されない。
In step S706, the
ステップS707では、変数FNoを1段分カウントアップし、ステップS703に戻り、撮影レンズ100を前回より1段絞った状態でゴースト光の検出を行う。
In step S707, the variable FNo is counted up by one step, and the process returns to step S703 to detect ghost light in a state in which the photographing
以下、ステップS703〜S707について、図15を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, steps S703 to S707 will be specifically described with reference to FIG.
図15は、図12の各ゴースト光403A〜Dが生じなくなるまで図11の状態から絞り105を駆動した時の、撮影レンズ100の瞳外を通過した光線403の光路を示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing the optical path of the
図11では、撮影レンズ100の瞳外を通過した光線403が焦点検出センサ400へ入射し、図12に示すゴースト光403A〜Dを生じさせる。このような状況の場合、ステップS704でゴースト光の発生が検出される。撮影レンズ100の絞り105の初期値は開放F値(F1.4)であり、焦点検出に用いる測距光束LA〜Dの大きさを規定するF値であるF5.6未満であるので(ステップS705でYES)、ステップS706に進む。その後、絞り105を段階的に絞るたびに(ステップS706,S707)、ゴースト検出領域402A〜Dからの出力が得られなくなったか、すなわち、ゴースト光の発生が検出されなくなったかを確認する(ステップS703,S704)。尚、ステップS703の処理は、ゴースト検出ラインが設定された後は、その設定されたゴースト検出ラインの出力から、ゴースト光の発生の有無が判定される。実施例1においては図15で示すように、絞り105の絞り値をF4.0(開放F値から3段分)まで絞った場合に光線403は絞り105に遮られ、焦点検出センサ400のゴースト検出ライン402C−1〜3に入射しなくなる。即ちステップS703〜S707を3回繰り返し、4回目のステップS704でゴースト光の発生が検出されなくなる。この場合、ステップS709に進む。
In FIG. 11, the
図14に戻り、一方、絞り105の絞り値をF5.6まで絞ってもゴースト光の発生が検出される場合(ステップS704で有り、ステップS705でNO)、これ以上絞り105を絞ると誤測距の可能性が高くなる。この場合、ステップS708に進み、現在の撮影者の設定(焦点検出範囲500’の位置)では「測距できない」状況であることを示す測距NGメッセージを表示部212に表示して(通知手段)、本処理を終了する。
Returning to FIG. 14, on the other hand, if the generation of ghost light is detected even when the aperture value of the
ステップS709では、ステップS704でゴースト光の発生が検出されなくなったことを受けて、結像領域401の光量蓄積を行い、出力を取得する。より具体的には、ステップS701で選択された焦点検出範囲500’の結像領域401A,B内の対応位置に設けられた、焦点検出ライン401A−2,401B−2におけるセンサ出力波形を取得する。
In step S709, in response to the fact that generation of ghost light is no longer detected in step S704, the amount of light in the imaging region 401 is accumulated and an output is obtained. More specifically, the sensor output waveforms at the
ステップS710では、ステップS709で取得した結像領域401の出力、より具体的にはステップS709で取得したセンサ出力波形から、相関演算を行い、デフォーカス値を算出する。 In step S710, correlation calculation is performed from the output of the imaging region 401 acquired in step S709, more specifically, the sensor output waveform acquired in step S709, to calculate a defocus value.
ステップS711では、ステップS710で算出したデフォーカス値に基づいてフォーカスレンズ101の駆動を行い、被写体像のピント合わせが完了した後、本処理を終了する。
In step S711, the
以上のように実施例1の構成では、ゴースト光が発生しなければ光線が入射することのないゴースト検出領域402の出力から、ゴースト光を検出する。それにより、被写体像の影響を受けずに、精度良くゴースト光の検出が可能になる。また撮影レンズ100の絞り105を絞ることにより、発生したゴースト光が無くせるか否かをリアルタイムに確認可能となる。この結果、ゴースト光発生時に絞り105をコントロールすることにより、ゴースト光を無くし、ゴースト光に影響されない精度の高い測距を行うことができる。
As described above, in the configuration of the first embodiment, ghost light is detected from the output of the ghost detection region 402 where no light beam enters unless ghost light is generated. As a result, ghost light can be accurately detected without being affected by the subject image. Further, by narrowing the
前述したように、ゴースト光の発生には撮影時の光源の位置の影響があるため、図14におけるゴースト光の発生の有無の検出とゴースト光発生時の対処を撮像装置200による撮影時に実行する。これにより、現実に即した精度の高い測距を行うことができる。 As described above, since the generation of ghost light is affected by the position of the light source at the time of shooting, the detection of the presence or absence of ghost light in FIG. . Thereby, it is possible to perform distance measurement with high accuracy in accordance with reality.
また実施例1においては、撮影者が設定した焦点検出範囲に基づき、焦点検出センサ400における4つの焦点検出ラインが設けられるがかかる構成に限定されない。例えば、結像領域401A〜Dのそれぞれに対応する複数の領域を設けておき、その中から撮像装置200が自動的に選択した領域を、4つの焦点検出ラインとして設定するようにしてもよい。この場合、例えば、ゴースト検出ラインのセンサ出力波形からゴースト光の光量分布を取得し、センサ出力波形として、かかるゴースト光の光量分布を含まず、被写体像のみの光量分布が得られる領域を焦点検出ラインとして選択するようにしてもよい。この場合、撮影レンズ100の絞り105を初期値である開放F値(F1.4)のまま精度の高い測距を行うことが可能となる。一方、この場合においても撮影レンズ100の絞り105をゴースト光の発生がなくなるまで絞ることにより、全結像領域401A〜Dでゴースト光が発生しないようにした後、波形信頼性判定などにより使用する焦点検出範囲を選択するようにしてもよい。この結果、ゴースト光に影響されない精度の高い測距を行うことができる。
In the first embodiment, four focus detection lines in the
また、実施例1においては、ゴースト光の発生をなくすべく、撮影レンズ100の絞り105を段階的に絞る構成としたが、焦点検出センサ400に入射する光束を制限できる構成であれば、実施例1の構成に限定されない。例えば、視野マスク300や多孔絞り302の開口値を変動可能とし、焦点検出センサ400に入射する光束を制限するようにしてもよい。
Further, in the first embodiment, the
100 撮影レンズ
101 フォーカスレンズ
105 絞り
200 撮像装置
207 焦点検出装置
210 カメラ制御部
300 視野マスク
302 多孔絞り
303 二次結像レンズユニット
400 焦点検出センサ
401 結像領域
402 ゴースト検出領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記センサには、前記決定手段により決定された前記像視野の範囲にある第一センサ領域と、前記第一センサ領域の周辺にある第二センサ領域が設けられ、
前記第二センサ領域から得た出力からゴースト光の発生を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記ゴースト光の発生が検出されなくなるまで前記センサに入射する光束を段階的に制限する制限手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。 A dividing unit that divides a distance measuring light beam from an external focus lens into a plurality of regions, a secondary imaging lens that forms each of the divided distance measuring light beams as a plurality of subject images, and the plurality of subject images A sensor having a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts the respective light quantity distributions, a determination unit that determines an image field formed on the sensor, and a relative positional relationship between the photoelectrically converted light quantity distributions of the focus lens. A focus detection apparatus having a control unit that detects an in-focus state, the focus detection apparatus comprising:
The sensor is provided with a first sensor region in the range of the image field determined by the determining means, and a second sensor region around the first sensor region,
Detection means for detecting the occurrence of ghost light from the output obtained from the second sensor area;
And a limiting means for stepwise limiting a light beam incident on the sensor until the generation of the ghost light is not detected by the detecting means.
前記絞りは、前記制限手段による制御により前記センサに入射する光束を段階的に制限することを特徴とする光学機器。 The focus detection device according to any one of claims 1 to 3, the focus lens, and a diaphragm for adjusting a light beam transmitted through the focus lens,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the diaphragm restricts a light flux incident on the sensor in a stepwise manner by control by the restriction unit.
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