(57)【要約】【課題】被写体距離を高精度で取得することを特徴とする撮像装置を提供すること。【解決手段】位相差方式のボケ量検出手段とフォーカスレンズ駆動手段とフォーカスレンズ位置検出手段とフォーカスレンズ位置から被写体距離を演算する被写体距離演算手段と合焦判断手段とを有し、合焦判断時の残存ボケ量を考慮したフォーカス位置情報から前記被写体距離を演算することを特徴とする。【選択図】図１
2016157039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相差方式のボケ量検出手段とフォーカスレンズ駆動手段とフォーカスレンズ位置検出手段とフォーカスレンズ位置から被写体距離を演算する被写体距離演算手段と合焦判断手段とを有し、合焦判断時の残存ボケ量を考慮したフォーカス位置情報から前記被写体距離を演算することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ交換式のカメラシステムに関わり、いわゆる位相差方式によって被写体に合焦させる撮影装置において、被写体までの距離情報を高精度に取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レンズ交換式のカメラシステムにおいて、ストロボ発光量を調整する際に被写体までの距離情報が使われていた。距離情報を取得する従来技術として、特許文献１には、撮影画像の輝度情報から被写体までの距離を推定する方法が開示されている。また、特許文献２には、フォーカスレンズの停止位置から被写体距離を推定する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、AF光学系において多点測距を行い、それらの最小値と撮影レンズの焦点距離の逆数をかけることで独自の評価関数を作るとともに、被写体からの反射光量によって前記評価値に重みづけするという方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１１７９０号公報
【特許文献２】特開２００９−２９０５１０号公報
【特許文献３】特開２００２−０７２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、撮影画像の輝度情報から被写体までの距離を推定することを特徴としている。しかしながら、例えば、金屏風など反射率の高い被写体を撮影する場合、撮影画像の輝度情報は数値が高くなり、高精度に距離情報を検出することが困難な点で課題を有する。
【０００５】
特許文献２では、フォーカスレンズの停止位置から被写体距離を推定することを特徴としている。しかしながら、フォーカスレンズの停止位置は、フォーカスレンズの駆動メカガタやカムフォロアの出来具合、また一般にカメラシステムのマイクロプロセッサの記憶容量の制約から被写体距離とフォーカスレンズ停止位置の関係は離散的なテーブルでしか持てない。その結果、フォーカスの停止位置からでは被写体距離情報を正確に得ることが困難な場合がある。
【０００６】
特許文献３では、AF光学系において多点測距を行い、それらの最小値と撮影レンズの焦点距離の逆数をかけることで独自の評価関数を作るとともに、被写体からの反射光量によって前記評価値に重みづけすることを特徴としている。一般に、フォーカスレンズを所望の移動量だけ駆動させて合焦させる場合、駆動前のフォーカスレンズ停止位置が、合焦させたい被写体から遠いと距離演算誤差が大きくなる点で課題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を解消するため、フォーカスレンズを駆動させた後、フォーカスの停止位置とその時の残存ボケ量から被写体距離を演算することを特徴とする撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の撮像装置は、位相差方式のボケ量検出手段とフォーカスレンズ駆動手段とフォーカスレンズ位置検出手段とフォーカスレンズ位置から被写体距離を演算する被写体距離演算手段と合焦判断手段とを有し、合焦判断時の残存ボケ量を考慮したフォーカス位置情報から前記被写体距離を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被写体距離情報を高精度で取得することが可能となる撮像装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮影レンズの被写界深度と焦点深度の関係図
【図２】合焦判断時のピント面と像面位置の関係図
【図３】撮像装置の合焦判断までのフローチャート
【図４】実施例１のカメラシステム構成図
【図５】実施例２のカメラシステム構成図
【図６】実施例３のカメラシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜３を用いて本実施例全てに共通する本発明の考え方および、システム構成を説明する。一般に、撮影レンズは被写体距離が有限距離の場合、フォーカスレンズを適切に繰り出すことで合焦させる。近軸の結像関係から、被写体距離L、レンズの焦点距離ｆ、フォーカスレンズの繰出量ｘ（ただし、被写体距離Lが無限遠の時のフォーカスレンズ繰出量ｘを０とし、フォーカスレンズが被写体側に繰出す方向を正とする）とすると、被写体距離Lは式（１）となる。
【００１３】
L＝ｆ２/x＋ｆ                    （１）
図２は合焦判断時のピント面と像面の関係図である。一般に、合焦状態と判断されるのは、ピント面においてコントラストのピーク位置（ベストピント位置）だけでなく、その前後の状態、すなわち、ボケが許容される範囲（焦点深度）に入っていれば、合焦状態と判断される。
【００１４】
式（１）からも明らかなように、フォーカスレンズは、撮影レンズの焦点距離および被写体距離ごとに最適なフォーカスレンズの繰出量が異なる。しかしながら、マイクロプロセッサに保持できる記憶容量が有限であるため、被写体距離とフォーカスレンズの繰出量の関係はある離散的なテーブルとなっている。厳密にいえば、被写体距離によってはフォーカスレンズ位置が正しく対応していないケースも存在する。
【００１５】
これに加え、フォーカスレンズを駆動させるメカのガタや、カムフォロアの出来によりフォーカスレンズ停止位置誤差を持つ。前記誤差は現行のカメラシステムでは回避困難な誤差であるため、フォーカスレンズを停止させるときに生じる誤差は極限まで追い込むことはせず、ピントずれが焦点深度内のピントずれであれば、それ以降はあえてベストピント位置まで追い込むことはしない。
【００１６】
図１に、撮影レンズの被写界深度と焦点深度の関係図を示した。撮影レンズの絞り径F、許容錯乱円径δとすると、焦点深度幅は±Fδとなる。これを被写体距離に換算する（すなわち、被写界深度に換算する）と、撮影レンズに近い側の換算誤差を前方被写界深度Lf、撮影レンズから遠い側の換算誤差を後方被写界深度Lｒとすると、式（２）および式（３）となる。
【００１７】
Lf＝FδL2/（f2＋FδL）           （２）
Lr＝FδL2/（f2−FδL）           （３）
以下に、具体的な数値を入れて本件の効果を説明する。
【００１８】
f＝24mm、Fno.＝2.8、δ=0.020mmのレンズにおいて、被写体距離が３mで合焦したとする。この時、ベストピント位置に対するピントずれΔFδを被写体距離に換算すると、最大で撮影レンズに前方被写界深度677mm、後方被写界深度1235mmの誤差を生じる。これがフォーカスレンズ位置から被写体距離を換算したときの誤差である。
【００１９】
式（２）および式（３）から明らかなように、被写体距離換算誤差は、撮影レンズの焦点距離が短く、つまり広角になるほど、LfおよびLrが大きくなる。すなわち、広角なレンズほど距離換算誤差が大きくなる。
【００２０】
また、式（１）より、焦点距離ｆのレンズにおいて、被写体距離は近距離になるほど、フォーカスレンズの繰出量ｘは増大する。フォーカスレンズの繰出量ｘが増えるということは、例えばフォーカスレンズの停止位置のずれが生じやすくなるため、フォーカス繰出量の誤差が生じやすくなる。つまり、近距離な被写体ほど被写体距離換算誤差は生じやすい。
【００２１】
以上をまとめると、本発明は特に、広角なレンズおよび近距離な被写体ほど被写体距離換算誤差を良好に補正することが可能になると言える。
【００２２】
図３は全実施例に共通する、本発明の合焦判断までのフローチャートである。ステップ＃１００では、ＡＦセンサによる位相差方式のボケ量検出手段により、測距を行う。ステップ＃１０１では、ＡＦセンサの測距情報により被写体に合焦させるためのフォーカスレンズ駆動量を演算し、ステップ＃１０２では、フォーカスレンズをステップ＃１０１にて演算したフォーカスレンズ駆動量で駆動させる。ステップ＃１０３では、この状態での合焦判定を行う。
【００２３】
ステップ＃１０４では、ボケ量検出手段により検出したボケ量、すなわちピントずれ量ΔFδが第１の合焦判定幅、すなわち、焦点深度幅内（ピントずれがベストピント位置に対し、−Ｆδ〜＋Ｆδの範囲内）に入っているかどうか判定する。ピントずれ量ΔFδが焦点深度内の場合、ＡＦ動作を終了し合焦状態として、ステップ＃１０５にて、このときのフォーカスレンズのレンズ位置検出を行う。最後に、ステップ＃１０６にてピントずれ量ΔＦδを考慮し、被写体距離Ｌを計算する。ピントずれΔFδが第１の合焦判定幅、すなわち、焦点深度幅より大きい場合、非合焦状態としてステップ＃２０５へ進む。
【００２４】
ステップ＃２０５では、ピントずれ量ΔFδが第２の合焦判定幅と比較される。第２の合焦判定幅は製品設計事に定められる値であるが、ここで、ピントずれ量ΔFδが第２の合焦判定幅内である場合、確認のための２回目の測距は行わず、ステップ＃２０６に進む。ステップ＃２０６に進むと、ピントずれΔFδを考慮し、被写体距離Ｌを演算する。その後、ピントずれΔＦδを合焦状態となるようにステップ＃２０７にてフォーカスレンズ駆動を行う。ステップ＃２０７の後は２回目の測距は行わず、レンズ駆動を行うが、このような動作は、見切り合焦と呼ばれるものである。
【００２５】
一方、ピントずれ量ΔFδが第２の合焦判定幅外である場合、ステップ＃１００に戻り、再度、測距を行い、ピントずれ量ΔFδが第２の合焦判定幅に収まるまで繰り返す。
【００２６】
以上が本発明の被写体距離検出フローであるが、図３で示した通り、本発明では、被写体の反射率によらず被写体距離検出が可能となる。また、本発明によれば、フォーカスレンズの停止位置から被写体距離検出を行うよりも、より高い精度で被写体距離情報を得ることが可能となる。以下に示す各実施例はこうして得られた被写体距離情報Lを用いて、所望の動作を行う。
【００２７】
図４は実施例１のカメラシステムを示す図であり、これを用いて実施例１を説明する。被写体からの光は撮影レンズ１０を透過し、ハーフミラー11で光路を２つに分割する。ハーフミラー11を透過した光束は撮像素子12へ導かれ、ハーフミラー11で反射した光束は距測を行うため、AFセンサ13へ導かれる。AFセンサ13では、位相差方式により現在のベストピント位置からのずれ量をマイクロプロセッサ14で検出する。
【００２８】
また、マイクロプロセッサ14は、前記ベストピント位置からのずれ量を補正し、合焦状態とするために必要なフォーカスレンズの駆動パルス数を演算し、フォーカスレンズ駆動手段である、リングUSM駆動装置15でフォーカスレンズを駆動させる。この時、フォーカスレンズはレンズ位置絶対値センサ16によってフォーカスレンズの現在の位置情報を出力し、マイクロプロセッサ14に送る。マイクロプロセッサ14では、現在のフォーカスレンズ位置情報と、前記ベストピント位置からのずれ量を補正する場合のフォーカスレンズ位置情報から被写体距離を演算する。ストロボ17はこうして得られた被写体距離情報から適切な発光量でストロボ発光する。
【００２９】
図５は実施例２のカメラシステムを示す図であり、これを用いて実施例２を説明する。実施例２も実施例１と同様に、被写体からの光は撮影レンズ２０を透過し、ハーフミラー21で光路を２つに分割し、ハーフミラー21で反射した光束は測距のためAFセンサ23に導かれ、位相差方式により現在のベストピント位置からのずれ量をマイクロプロセッサ24で検出する。ここまでは実施例１と共通である。
【００３０】
実施例２では、フォーカスレンズをSTMリニア駆動装置25で駆動させる場合であるが、フォーカスレンズはレンズリセット位置センサ26によりレンズリセット位置を検出する。このレンズリセット位置に対し、合焦状態とするために必要なフォーカスレンズの駆動パルス数をマイクロプロセッサ24で演算し、STMリニア駆動装置25でフォーカスレンズを駆動させる。
【００３１】
マイクロプロセッサ24では、レンズリセット位置および駆動パルス数から現在のフォーカス位置情報を特定し、前記ベストピント位置からのずれ量を補正する場合のフォーカスレンズ位置情報から被写体距離を演算する。こうして得られた被写体距離情報をレンズの距離表示窓27に表示する。
【００３２】
図６は実施例３のカメラシステムを示した図であり、これを用いて実施例３を説明する。実施例３では、被写体からの光は撮影レンズ３０を透過し、撮像面AFセンサ31で測距を行う。撮像面AFセンサ31は、マイクロプロセッサ32にてベストピント位置からのずれ量を検出する。フォーカスレンズ駆動方式は、実施例２と同様に、STMリニア駆動装置33を用いる。
【００３３】
フォーカスレンズはレンズリセット位置センサ34によりレンズリセット位置を検出する。このレンズリセット位置に対し、合焦状態とするために必要なフォーカスレンズの駆動パルス数をマイクロプロセッサ32で演算し、STMリニア駆動装置33でフォーカスレンズを駆動させる。
【００３４】
マイクロプロセッサ32では、レンズリセット位置および駆動パルス数から現在のフォーカス位置情報を特定し、前記ベストピント位置からのずれ量を補正する場合のフォーカスレンズ位置情報から被写体距離を演算する。こうして得られた被写体距離情報を撮影画像の記録データ（いわゆる、exifデータ）35として撮影画像に記録する。
【００３５】
以上、本発明の実施例を３つ示したが、本発明は、上記３つの実施例に限られるものでなく、被写体距離情報を用いてメリットを生み出す様々なカメラシステムにおいて適応可能な発明である。
【符号の説明】
【００３６】
f  焦点距離、F  Fナンバー、L  被写体距離、Lf  前方被写界深度、Lr  後方被写界深度
【図１】
2016157039.tif 000003
【図２】
2016157039.tif 000004
【図３】
2016157039.tif 000005
【図４】
2016157039.tif 000006
【図５】
2016157039.tif 000007
【図６】
2016157039.tif 000008