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[スッ転コロリン]

価格コムの新製品ニュース
2010年7月21日　15:54掲載　「富士フイルム、一眼レフ並みの高速AF対応デジカメ」
http://news.kakaku.com/prdnews/cd=camera/ctcd=/id=12031/

この記事の初っ端、
「一眼レフカメラで採用されている位相差検出方式によるオートフォーカスを採用。」
とあるのだけど、これって一眼レフカメラで使われていたの？

従来コンデジの「コントラスト検出方式」に対して「位相差検出方式」と呼んでいるようだけど、一眼レフのソレとは仕組みは違うのでは。一眼レフのソレなら仕組みを理解できなくはないけど、富士のコレは未だ理解できてません。とても同じモノとは思えないのだけど。

書込番号：11669175

[アユモン]

[11682951]dai1234567さん、
Canonの特許では、dai1234567さんのお考えと同じことを
http://www.photographybay.com/2010/07/02/canon-patent-looks-to-speed-up-live-view-and-video-autofocus/
の説明図のオンチップのOPHAとOPHBにさせています。
解説は特許のページにあり、
http://appft1.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-adv.html&r=1&f=G&l=50&d=PG01&p=1&S1=20100165176&OS=20100165176&RS=20100165176
[0059]Further, the defocus amount can be calculated by shifting the openings OP.sub.HA and OP.sub.HB to the direction opposite to the shift direction shown in FIGS. 6A and 6B as shown in FIGS. 7A and 7B, namely, the opening OP.sub.HA is shifted to the left, and the opening OP.sub.HB is shifted to the right.
　一対のフォトダイオード上のマスクの開口部を左右対象に（被写体の動きより十分高速に?）移動することによって（液晶か何か使うのでしょうか？）、1つのフォトダイオードの出力を時分割して、ラインセンサーと同じ働きをさせることで、デフォーカス量の計算が可能になるようです。
　どうであれ、瞳分割（Exit Pupil)の為には、対称的な一対の仕組みが必要で、フジの説明図からは、それがわかりません。

書込番号：11683371

[スッ転コロリン]

図1

書き込んでくださるみなさま、ありがとうございます。

何かしら考えもまとまりつつありますので、頭の整理がてら紹介。

要点は、撮像素子のフォトダイオードに対して中心でなく横にずらした位置にマイクロレンズを配置すること。図では左にずらしています。(隣のフォトダイオードに被るわけにはいきませんから、マイクロレンズは小さくなります。)

するとフォトダイオードには撮影レンズの中央よりずれた、図ではレンズの左、偏った所を通過した光がフォトダイオードに届きます。Canonの特許解説図の偏心絞り穴に相当するのでしょう。

AF開始直前、合焦距離は遠方に設定されているとして、レンズの左寄りを通過したそれより手前のアウトフォーカス被写体の光は遠方合焦被写体より右にあるように(像面では反転して左)に結像しますから、中央のフォトダイオードでは検出されず、左のフォトダイオードで検出されます。

図には描いていませんが、左右対称、右にマイクロレンズをずらしたモノも配置します。同様の考えで手前のアウトフォーカス被写体は左(像面では右)にあるように検出されます。

これから先は一眼レフの位相差検出AFと同じです。「多数配置された左ずらしフォトダイオードで得られた像」と「多〜右〜像」とから「手前のアウトフォーカス被写体の像の位置のずれ」を得れば、これが合焦面位置からの距離ずれ量に相当します。

<補足>

無限遠を図示することは難しいので有限の"遠方"と図示しています。撮影距離と個々のマイクロレンズ/フォトダイオードを共通縮尺で図示するのも難しいので適当に描いています。

実機では、AF開始直前は無限遠に相当するピント位置にレンズを置いて、そこからの距離ずれとして認識しているでしょう。

これなら富士のハニカムCCDだけでなく従来のCCD/C-MOS撮像素子でも実現できそうですから、一気に広まるかもしれません。

思考途中ということで、「右ずらし〜の図」や一眼レフの位相差検出AFの解説で見かける「ピークの位置のずれのグラフ」は用意しません。勝手に思い巡らしてください。ここまでの考えや図も完璧に正しいかはわかりません。

<余談>
タイトル「価格コムの新製品ニュース?」はまずかったですね。テーマは「撮像素子で実現する位相差AF」でした。

書込番号：11684933

[アユモン]

矩形フォトダイオードを直線で並べる必要もない

[11684933]スッ転コロリンさん、
annoyanceさん　に教えていただいて転載（抜粋）したTech-On!記事に
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20100722/184361/
（1）測距用画素においてフォトダイオード覆う遮光膜の面積を大きく
とありますので、マイクロレンズとフォトダイオードをずらすより、遮光膜の開口部をずらす方が簡単そうです。
スッ転コロリンさんのおっしゃるように複数の測距用画素をラインセンサーのように利用するとしたら、ハニカム構造では、＋でなくxのように使うのでしょうか？
ついでに、ニコンの特許をペタリンコしておきます。
http://patent.astamuse.com/ja/published/JP/No/2008015353/%E8%A9%B3%E7%B4%B0

瞳分割法を別の観点から
Depth from Defocus
http://www.fractal.is.tohoku.ac.jp/okatani/pdf/MIRU2007-Miniature.pdf
http://vision.kuee.kyoto-u.ac.jp/CDVPRJ/REPORT97/node19.html
まず完全合焦画像を作って、ボケ味は撮影者の好みで適宜にという風に向かうんでしょうかね？

書込番号：11685732

[スッ転コロリン]

某所に紹介してあった日経トレンディネットの記事
http://trendy.nikkeibp.co.jp/article/pickup/20100721/1032432/

これの2ページ目で位相差AFに触れているのだけど・・・

その最初の方、「前面を見ても、位相差AF用のセンサーは見受けられない」。そりゃそうで間違いないんだけど、どんな意図で書いたのやら。レンズを外した一眼レフを覗き込んでAFセンサーを目にした時の感激が忘れられなかったのかな。

本文中「2つがペアになって機能する」、「むむむ・・・？」

スライド(プロジェクター)スクリーンを撮影した写真、左のソレを見て、「うん！」と納得。

書込番号：11688945

[gintaro]

富士の位相差AFについて、DPReview説明が載ってたので貼っておきます。
最後の図ですね。
http://www.dpreview.com/news/1008/10080505fujifilmpd.asp

書込番号：11725411

[アユモン]

待ってました。
gintaroさん、情報提供ありがとうございました。
やはり、マスクでペア作ってましたね。
だけど、これだけだと遠近どちらにピントが合ってないかはわかるけど、どれ位合ってないかはわからないんですよねぇ。
位相差AF素子をたくさん配置する意味はなんでしょうねぇ･･･？

書込番号：11726773

[アナスチグマート]

>アユモンさん　
>位相差AF素子をたくさん配置する意味はなんでしょうねぇ･･･？

位相差AF素子を複数個並べ、それらが作る像（波形）の相対的なズレ量（位相差）を測定することで、ピントのズレ量が分かるのだと思いますよ。

書込番号：11728863

[アユモン]

ニコンの特許関係
http://www.j-tokkyo.com/2008/G02B/JP2008-309882.shtml
http://www.j-tokkyo.com/2008pdf/A_2008-309882.pdf
【００１７】あたりから（特に【００１９】【００２０】）
の瞳分割型位相差検出方式の相関演算処理の解説が理解できれば･･･
私には、歯が立ちません。

書込番号：11733745

[アナスチグマート]

>アユモンさん　
特許の紹介ありがとうございます。

中身全部見てないですけど、【0019】の式の意味は、
二つの波形のうち、一つの波形のみを１画素ずつシフトしたものと、もう一つの波形との差分から、新たな波形C(L)を得なさい、という意味です。

C(L)が最小となる位置が、波形がほぼ重なる位置ですので、この位置が分かればズレ量が求められます。

【0020】の(2)〜(5)式は、この最小値の正確な位置xを推定するための式です。
最後に(6)式でｘの値をデフォーカス量に換算しています。

書込番号：11733893

[アナスチグマート]

すいません、自己レスです。

誤）一つの波形のみを１画素ずつシフトしたもの
正）一つの波形のみをＬ画素ずつシフトしたもの

もしL=±5なら、11点で作られるC(L)という新たな波形が得られる、ということです。

書込番号：11733904

[アユモン]

[11733904]アナスチグマートさん　、
C（L)　変数L　例では-5〜+5
Lをパラメーターにして総和にする意味は何でしょう。

書込番号：11734911

[アナスチグマート]

>アユモンさん　

C(L)は、２つの波形e(i+L)とf(i)に挟まれた部分の面積、と考えれば分かりやすいかと思います。
２つの波形に挟まれた部分の面積は、一辺が|Δi|、もう一辺が|e(i+L)-f(i)|の長方形の面積の総和S(L)で近似できます。
これを式で表すと、

S(L)=Σ(|Δi| * |e(i+L)-f(i)|)

となります。
|Δi|は一定なので、これを除いたものをC(L)とすると、特許の(1)式

C(L)=Σ|e(i+L)-f(i)|

が得られます。

書込番号：11735814

[アナスチグマート]

ちょっと言葉足らずでした。

波形の重なりが最も大きいとき、２つの波形がつくる面積が最小になるので、C(L)が最小値をとります。

この時のLを求めるのが(1)式の役割です。

書込番号：11735857

[アユモン]

アナスチグマートさん、
C'(L)=e(i+L)-f(i)
でも、最小になるLを求めることができるはずなのに積分するのは何故でしょう？

書込番号：11736189

[アナスチグマート]

>アユモンさん

|e(i+L)-f(i)|の最小値は、２つの波形の最近接点を示します。
Lがどんな値でも、どこかに|e(i+L)-f(i)|が最小となるようなiが存在します。

最近接点から像シフト量を求めることはできません（出来たとしても計算が大変）。
このため、|e(i+L)-f(i)|の最小値それ自体には意味がありません。


一方、シフト量Lで波形が一致している時、ほぼ全てのiに対して|e(i+L)-f(i)|が最小となっているはずです。
したがって、シフト量Lにおいて|e(i+L)-f(i)|の総和が最小になっていれば、波形が一致していると言えます。

書込番号：11737480

[アユモン]

アナスチグマートさん、
C(L)=Σ|e(i+L)-f(i)|
は、iについて積分しているという意味だったんですね。

書込番号：11737776

[アナスチグマート]

>アユモンさん

そんな感じです。

正確には、e(i+L)-g(i)は連続でない離散値で、関数ではありません。
このため、数学的には積分ができません。

代わりに面積で表現している、ということです。

書込番号：11737972

[アユモン]

アナスチグマートさん　
-数学的には積分ができません。
ええ、わかっています。
図7.8の画素位置というのは、例えば図3の2bの場合、向かって左から順番にというように特にセンター（真ん中）を意識する必要はないのでしょうか？画面に対して左右対称でない瞳分割でうまくいくのが不思議です。

アナスチグマートさんのおかげで少し前に進めました。

書込番号：11738131

[アユモン]

追伸
Webをプリントアウトしたら字が小さくて･･
Wordに貼り付けて印刷してよく読んだら、【００１９】に
「Σはパラメーターｉの範囲の総和演算を表し」って、iについての級数だってチャンと書いてありましたね。お恥ずかしいしだいです。

書込番号：11738176

[アユモン]

連コメごめん。

1.積分（面積計算）は、像パターンマッチングの1方法。e(i),f(i)出力グラフの相似を仮定すれば、面積が同じなら合同。（2重像合致が出来ればどんな方法でもいい）
2.像面に瞳分割手段を置く場合は、射出瞳上での分割領域の重心間距離が基線長に相当する。

やっと、かなりすっきりしました。

書込番号：11770981