JPH11344662A - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

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Publication number
JPH11344662A
JPH11344662A JP10153122A JP15312298A JPH11344662A JP H11344662 A JPH11344662 A JP H11344662A JP 10153122 A JP10153122 A JP 10153122A JP 15312298 A JP15312298 A JP 15312298A JP H11344662 A JPH11344662 A JP H11344662A
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JP
Japan
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image
lens
image data
filter
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP10153122A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Sato
正喜 佐藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic focusing device which can perform fast focusing operation. SOLUTION: An AF stop 102 has different color filters (G filter 102a and M filter 102b) arranged at an aperture part made eccentric with the center of an AF lens 101 and for image pickup operation by AF, image data of AF areas in an image frame corresponding to respective pieces of luminous flux passing through the color filters 102a and 102b of the AF stop 102 are obtained by colors; and a cross correlation arithmetic part 106 calculates the cross correlation between the image data by the colors and a distance and direction calculation part 108 calculates the distance to and the direction of the focusing position of the AF lens 101 according to the cross correlation to drive the AF lens 101 to the focusing position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、自動合焦装置に
関し、詳細には、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮
像素子を用いた画像入力機器に適用される自動合焦装置
に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an automatic focusing device, and more particularly, to an automatic focusing device applied to an image input device using an image pickup device such as a video camera and a digital camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動合焦装置における合焦位置決
定方式には、山登り法、自己相関法、相互相関法等の種
々の方式が提案されている。以下、これら従来の合焦位
置決定方式について説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods such as a hill-climbing method, an autocorrelation method, and a cross-correlation method have been proposed as a focus position determining method in an automatic focusing apparatus. Hereinafter, these conventional focus position determination methods will be described.

【0003】上記山登り法としては、例えば、特開平3
−214868号公報(自動合焦装置)や特開平3−2
16078号公報(自動合焦装置)に記載されたものが
ある。
The hill climbing method is disclosed in, for example,
-214868 (automatic focusing device) and JP-A-3-2
JP-A-16078 (automatic focusing device).

【0004】上記特開平3−214868号公報に記載
された「自動焦点制御装置」は、撮像素子の撮像面にレ
ンズを通じて結像される被写体像の光学情報を電気信号
に変換する撮像素子と、この変換した電気信号をデジタ
ル信号に変換するAD変換手段と、上記デジタル信号を
フレーム毎に一時記憶するメモリ手段と、上記デジタル
信号によって形成される画像に対し、周波数領域に2次
元直交変換を施して上記画像に含まれる各周波数成分の
大きさを検出する符号化手段と、上記周波数成分の中の
特定の高周波成分の振幅を検出する合焦検出手段と、こ
の合焦検出手段からの制御信号によって上記レンズの位
置を調整するレンズ駆動手段と、を備え、上記特定の高
周波成分の振幅が最大となるように上記レンズの位置を
調整して合焦位置を求めるものである。
[0004] An "automatic focus control device" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-214868 is an image pickup device that converts optical information of a subject image formed through a lens on an image pickup surface of the image pickup device into an electric signal, A / D conversion means for converting the converted electric signal into a digital signal, memory means for temporarily storing the digital signal for each frame, and performing two-dimensional orthogonal transform on an image formed by the digital signal in a frequency domain. Encoding means for detecting the magnitude of each frequency component included in the image, focus detection means for detecting the amplitude of a specific high-frequency component in the frequency components, and a control signal from the focus detection means. Lens driving means for adjusting the position of the lens by adjusting the position of the lens so that the amplitude of the specific high-frequency component is maximized. And requests.

【0005】また、上記特開平3−216078号公報
に記載された「自動合焦装置」は、供給される映像信号
をデジタル信号に変換するA/D変換器と、上記A/D
変換器が送出する映像信号を周波数成分領域に変換する
直交変換器と、上記直交変換器が送出する周波数成分の
情報に基づき、合焦動作を行うための制御信号を生成す
る制御部と、を備えるものである。
[0005] Further, an "automatic focusing device" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-216078 discloses an A / D converter for converting a supplied video signal into a digital signal, and an A / D converter.
An orthogonal transformer that converts a video signal transmitted by the converter into a frequency component domain, and a control unit that generates a control signal for performing a focusing operation based on information of the frequency component transmitted by the orthogonal transformer. It is provided.

【0006】上記自己相関法としては、例えば、特開平
7−154668号公報(自動焦点調整装置)、特開平
7−159685号公報(自動焦点調整装置)、特開平
7−270674号公報(自動焦点調整手段を有した画
像入力装置)、特開平7−287162号公報(合焦検
出装置)に記載されたものがある。
As the autocorrelation method, for example, JP-A-7-154668 (automatic focus adjusting device), JP-A-7-159885 (automatic focus adjusting device), and JP-A-7-270674 (automatic focus adjusting device) An image input device having an adjusting unit) and an image input device described in JP-A-7-287162 (focus detection device).

【0007】上記特開平7−154668号公報に記載
された「自動焦点調整装置」は、撮影光学系を介して被
写体像が結像される光電変換素子からの情報に基づき、
2方式の合焦手段を駆動して、撮影光学系の合焦を行う
もので、第1の方式の合焦手段は、被写体像の焦点評価
を撮像レンズの移動に伴い逐次行い、評価値の最大値と
なった所を合焦点とし、第2の方式の合焦手段は、撮影
光学系内に2つの開口を有する絞りを位置させ、1つの
被写体像を2つの光路に分割して光電変換素子に結像さ
せ、結像位置の違いにより合焦、非合焦を判断する方式
で、最初に第2の方式である自己相関方式の合焦手段に
て合焦を行い、つぎに、第1の方式である山登り方式の
合焦手段にて合焦を行うものである。
[0007] The "automatic focus adjustment device" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-154668 is based on information from a photoelectric conversion element on which a subject image is formed via a photographing optical system.
The two types of focusing means are driven to perform focusing of the photographing optical system. The first type of focusing means sequentially performs the focus evaluation of the subject image with the movement of the imaging lens, and calculates the evaluation value. The focal point where the maximum value is reached is set as the focal point, and the focusing means of the second system positions a stop having two apertures in the photographing optical system, divides one subject image into two optical paths, and performs photoelectric conversion. An image is formed on an element, and focusing or non-focusing is determined based on a difference in an imaging position. First, focusing is performed by focusing means of an autocorrelation method which is a second method, and then focusing is performed. Focusing is performed by the focusing means of the hill-climbing method, which is the first method.

【0008】また、上記特開平7−159685号公報
に記載された「自動焦点調整装置」は、異なる光路を通
って結像する複数の被写体像の情報から被写体の合焦を
行う第1の合焦手段と、結像する1つの被写体像の情報
から被写体の合焦を行う第2の合焦手段とを有し、各合
焦手段を第1・第2の順番に用いて合焦動作を行う装置
において、第1の合焦手段のよる合焦動作に用いる遠近
競合の起こらない測距枠の設定および各撮影場面に適し
た信号抽出用フィルタの特性を決定するようにしたもの
である。
[0008] The "automatic focus adjustment device" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-159885 is a first focusing device which focuses a subject from information of a plurality of subject images formed through different optical paths. A focusing unit, and a second focusing unit that focuses the subject based on information of one subject image to be formed. The focusing operation is performed by using the focusing units in a first and a second order. In the apparatus, the setting of a distance measuring frame used for focusing operation by the first focusing means without causing a near-far conflict and the characteristics of a signal extraction filter suitable for each shooting scene are determined.

【0009】また、上記特開平7−270674号公報
に記載された「自動焦点調整手段を有した画像入力装
置」は、被写体像を検出する被写体像検出手段に被写体
像を結像させる結像手段と、結像手段を通過する光束の
光量を調節する絞り部材と、露光時間を調節するシャッ
ター部材とを有する露光量調整手段と、被写体像検出手
段からの信号に基づいてそれぞれ異なる焦点判定手段と
を有し、複数の焦点判定手段からの信号を用いて結像手
段の焦点調整を行う際、露光量調整手段は判定手段の種
類と被写体像の明るさに応じて露光状態を調整するもの
である。
Further, the "image input apparatus having automatic focus adjusting means" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270674 is an image forming means for forming a subject image on a subject image detecting means for detecting a subject image. An aperture member that adjusts the amount of light flux passing through the imaging unit; an exposure amount adjustment unit that has a shutter member that adjusts the exposure time; and different focus determination units based on signals from the subject image detection unit. When adjusting the focus of the imaging unit using signals from a plurality of focus determination units, the exposure amount adjustment unit adjusts the exposure state according to the type of the determination unit and the brightness of the subject image. is there.

【0010】また、上記特開平7−287162号公報
に記載された「合焦検出装置」は、複数の開口部を有す
る絞りにより撮影系の瞳を複数の領域に分割し、該分割
した複数の領域を通過した光束に基づく複数の画像情報
をカラー撮像手段面上に形成し、該カラー撮像手段から
の画像信号を用いて複数の合焦位置で該撮影系の合焦状
態を検出する際、該複数の合焦位置を検出した後、合焦
検出方式選択手段により該第1の合焦手段とは異なる他
の第2の合焦手段を用いて合焦を行うかまたは該第1の
合焦手段で合焦動作を行うかを選択して、該撮影系の合
焦状態を検出するようにしたものである。
The "focus detection device" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-287162 divides a pupil of a photographing system into a plurality of regions by a diaphragm having a plurality of apertures, and When forming a plurality of image information based on the luminous flux that has passed through the area on the surface of the color imaging unit and detecting the in-focus state of the imaging system at a plurality of in-focus positions using image signals from the color imaging unit, After detecting the plurality of focus positions, the focus detection method selection means performs focusing using another second focusing means different from the first focusing means, or performs the first focusing. The focus operation is performed by selecting whether or not to perform a focusing operation, and the in-focus state of the photographing system is detected.

【0011】上記相互相関法としては、例えば、特開平
5−103251号公報(オートフォーカス装置)、特
開平6−250077号公報(単一レンズを用いるオー
トフォーカス装置)に記載されたものがある。
As the above cross-correlation method, for example, those described in JP-A-5-103251 (autofocus device) and JP-A-6-250077 (autofocus device using a single lens) are known.

【0012】上記特開平5−103251号公報に記載
された「オートフォーカス装置」は、フォーカス対象の
物体の像を結像する受光部と、この受光部とフォーカス
対象の物体との間に設けられるレンズとを有し、フォー
カス対象の物体からの光の一部の、受光部への入射光量
を変更する光量調整手段を設け、この光量調整手段によ
る前記受光部への入射光量の変更位置を切替手段により
レンズの面内において、少なくとも2位置に切替え、こ
の少なくとも2位置における受光部からのビデオ信号の
相関を相関器において求めて、フォーカスずれの方向お
よびずれの量を判定手段により判定し、この判定手段の
判定出力に基づきレンズと受光部の距離を制御するもの
である。
The "autofocus device" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-103251 is provided between a light receiving portion for forming an image of an object to be focused and the light receiving portion and the object to be focused. A light amount adjusting means for changing an incident light amount of a part of the light from the object to be focused on the light receiving section, and switching a change position of the incident light amount on the light receiving section by the light amount adjusting means. Means for switching to at least two positions in the plane of the lens, obtaining a correlation of the video signal from the light receiving unit at these at least two positions in a correlator, and determining the direction of the focus shift and the amount of the shift by the determining means. The distance between the lens and the light receiving section is controlled based on the judgment output of the judging means.

【0013】また、上記特開平6−250077号公報
に記載された「単一レンズを用いるオートフォーカス装
置」は、オートフォーカス装置の光学系を単一のレンズ
と、このレンズの前側あるいは後側に配置したマスクと
で構成し、レンズで収束されたマスクにより分離してC
CDセンサに照射し、CCDセンサから出力される2つ
の出力信号間の相関を取りながら対物レンズを移動させ
ることにより、被加工物に対しレーザー光を自動的に合
焦させるものである。
The "autofocus device using a single lens" described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-250077 discloses an autofocus device in which the optical system of the autofocus device includes a single lens and a front or rear side of the lens. With the mask arranged, and separated by the mask converged by the lens.
By irradiating a CD sensor and moving an objective lens while correlating two output signals output from the CCD sensor, a laser beam is automatically focused on a workpiece.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記山
登り法による合焦方式では、画像の取り込み位置でのA
F評価値が得られるが、このAFレンズ位置の前方ある
いは後方のどちらに合焦点が存在するかを検出すること
は困難である。このため、極大点を避けて合焦位置を検
出するには、レンズ移動範囲の全域のAF評価値が必要
となることから、この全域分の撮影回数が必要となり、
かつ合焦点位置まで戻す操作が加わり、正確な焦点位置
を得るまでに時間がかかるという問題がある。
However, in the focusing method based on the hill-climbing method, the A
Although the F evaluation value is obtained, it is difficult to detect whether the in-focus point exists before or behind this AF lens position. Therefore, in order to detect the in-focus position while avoiding the local maximum point, the AF evaluation value of the entire lens moving range is required.
In addition, there is a problem that an operation of returning to the in-focus position is added, and it takes time to obtain an accurate focus position.

【0015】また、上記自己相関法による合焦方式で
は、2つ以上の異なる光束について、1つのフレームに
撮像するが、これは1フレーム分の取り込み画像からA
F情報を得ることができる反面、同一データによる相関
であるが故に、自己相関係数の原点位置(合焦点)にお
いて非常に高いピーク値を示す結果となる。このため、
合焦点近傍では、他の方式に頼らざるを得ないという問
題がある。
In the focusing method based on the autocorrelation method, two or more different light beams are imaged in one frame.
Although the F information can be obtained, since the correlation is based on the same data, the result shows a very high peak value at the origin position (focal point) of the autocorrelation coefficient. For this reason,
In the vicinity of the focal point, there is a problem that another method must be used.

【0016】また、上記相互相関法による合焦方式で
は、2つ以上の異なる光束について、それぞれを別フレ
ームに撮像するが、これは2つ以上のフレームを用意す
る必要がある反面、自己相関法のような原点位置に非常
に高いピーク値を生じることがない。このことから、合
焦点近傍から遠方までこのピーク値に埋もれることなく
AF情報を得ることができる。しかるに、フレーム全体
についての相互相関演算の計算量は実用的範囲を越えて
おり、時間がかかる点で問題がある。
In the focusing method based on the cross-correlation method, two or more different light beams are imaged in separate frames. However, this requires the preparation of two or more frames. Does not produce a very high peak value at the origin position. From this, AF information can be obtained from the vicinity of the focal point to the distant place without being buried in this peak value. However, the amount of calculation of the cross-correlation calculation for the entire frame exceeds the practical range, and there is a problem in that it takes time.

【0017】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、高速な合焦動作が可能な自動合焦装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and has as its object to provide an automatic focusing device capable of performing a high-speed focusing operation.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る自動合焦装置は、フォーカス対象の
被写体の焦点を合わせるためのAFレンズと、結像され
るフォーカス対象の被写体の被写体像を電気信号に変換
して画像データとして出力するカラー撮像手段と、AF
レンズの中心に対して互いに異なる偏心位置に開口部が
それぞれ設られ、当該各開口部に異なる色フィルタが夫
々配置された、前記フォーカス対象の被写体からの光束
を制限するAF絞りとを備え、前記カラー撮像手段によ
り撮像される画像フレームの一部をAFエリアとして設
定し、AFのための撮像では、前記AF絞りの各色フィ
ルタを通過する各光束に夫々応じた各画像フレーム内の
AFエリアの画像データを夫々取得し、前記AFエリア
の画像データ間の相互相関を算出し、当該相互相関に基
づき、前記AFレンズの合焦位置までの距離と方向を算
出して、当該AFレンズを合焦位置に駆動するものであ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, an automatic focusing apparatus according to a first aspect of the present invention includes an AF lens for focusing a subject to be focused and an AF lens for focusing the subject to be imaged. Color imaging means for converting the subject image into an electric signal and outputting it as image data;
An aperture stop is provided at an eccentric position different from each other with respect to the center of the lens, and a different color filter is disposed at each of the openings, and an AF stop for limiting a light flux from the subject to be focused is provided. A part of the image frame picked up by the color image pickup means is set as an AF area, and in the image pickup for AF, the image of the AF area in each image frame corresponding to each light beam passing through each color filter of the AF diaphragm is set. Data is obtained, a cross-correlation between the image data in the AF area is calculated, and a distance and a direction to the in-focus position of the AF lens are calculated based on the cross-correlation. Is driven.

【0019】また、請求項2に係る自動合焦装置は、請
求項1に係る自動合焦装置において、前記異なる色フィ
ルタの一方は原色フィルタからなり、他方は補色フィル
タからなるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the automatic focusing apparatus according to the first aspect, one of the different color filters comprises a primary color filter and the other comprises a complementary color filter.

【0020】また、請求項3に係る自動合焦装置は、請
求項2に係る自動合焦装置において、前記原色フィルタ
はGフィルタからなり、前記補色フィルタはMフィルタ
からなるものである。
According to a third aspect of the present invention, in the automatic focusing apparatus according to the second aspect, the primary color filter comprises a G filter and the complementary color filter comprises an M filter.

【0021】また、請求項4に係る自動合焦装置は、フ
ォーカス対象の被写体の焦点を合わせるためのAFレン
ズと、結像されるフォーカス対象の被写体の被写体像を
電気信号に変換して画像データとして出力するカラー撮
像手段と、AFレンズの中心に対して互いに異なる偏心
位置に開口部がそれぞれ設られ、当該各開口部に異なる
色フィルタが夫々配置された、前記フォーカス対象の被
写体からの光束を制限するAF絞りとを備え、前記カラ
ー撮像手段により撮像される画像フレームの一部をAF
エリアとして設定し、AFのための撮像では、前記AF
絞りの各色フィルタを通過する各光束に夫々応じた各画
像フレーム内のAFエリアの画像データを夫々取得し、
当該画像データ間の相互相関を算出し、当該相互相関に
基づき、前記AFレンズの合焦位置までの距離と方向を
算出して、当該AFレンズの概略の合焦位置を算出し、
更に、前記概略の合焦位置近傍で、撮像して得られたA
Fエリアの画像データの高周波成分に基づき、最終的な
合焦位置を判定するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an automatic focusing apparatus, comprising: an AF lens for focusing a subject to be focused; and an image signal obtained by converting a subject image of the focused subject into an electric signal. A color image pickup means for outputting as a light beam, and apertures are respectively provided at eccentric positions different from each other with respect to the center of the AF lens, and different color filters are disposed in the respective apertures. AF stop for limiting, and a part of an image frame taken by the color
The area is set as an area, and in the imaging for AF, the AF
Acquiring image data of the AF area in each image frame corresponding to each light beam passing through each color filter of the aperture,
Calculating a cross-correlation between the image data, calculating a distance and a direction to a focus position of the AF lens based on the cross-correlation, and calculating an approximate focus position of the AF lens;
Further, in the vicinity of the approximate in-focus position, A
The final focus position is determined based on the high frequency components of the image data in the F area.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係る自動合焦装置をデジタルカメラに適用した好
適な実施の形態を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment in which an automatic focusing apparatus according to the present invention is applied to a digital camera will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】(実施の形態1)図1は、実施の形態1に
係るデジタルカメラのAF処理系の構成図を示す。同図
において、101は光軸上に配置されたAFレンズを示
し、フォーカス対象の被写体の被写体像を原色系イメー
ジセンサー103上に結像するためのものである。10
2はAF絞りを示し、AFレンズ101の後側に配置さ
れ、AFレンズ101を通過する光束(光量)を制限す
るためのものである。本実施の形態におけるAF絞り1
02は、AFレンズ101の中心に対して異なる偏心位
置に2つの開口部を設け、各開口部にGフィルタ102
a、Mフィルタ102bをそれぞれ配設している(図3
参照)。103は結像された被写体像を電気信号に変換
してR、G、Bの画像データとして出力するカラーCC
D等からなる原色系イメージセンサーを示す。この原色
系イメージセンサー103は、画素のランダムアクセス
が可能となっており、画像フレーム内の任意のエリアの
画像データが転送可能となっている。これらAFレンズ
101、AF絞り102、および原色系イメージセンサ
ー103は、撮像用光学系を構成する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration diagram of an AF processing system of a digital camera according to Embodiment 1. Referring to FIG. 1, reference numeral 101 denotes an AF lens arranged on the optical axis, which is used to form a subject image of a subject to be focused on the primary color image sensor 103. 10
Reference numeral 2 denotes an AF stop, which is disposed on the rear side of the AF lens 101 and restricts a light beam (light amount) passing through the AF lens 101. AF diaphragm 1 in the present embodiment
02, two openings are provided at different eccentric positions with respect to the center of the AF lens 101, and a G filter 102 is provided in each opening.
a and an M filter 102b (FIG. 3
reference). A color CC 103 converts the formed subject image into an electric signal and outputs it as R, G, B image data.
1 shows a primary color image sensor made of D or the like. The primary color image sensor 103 is capable of random access of pixels, and is capable of transferring image data of an arbitrary area in an image frame. The AF lens 101, the AF stop 102, and the primary color image sensor 103 constitute an imaging optical system.

【0024】112は、AFのための撮像において、原
色系イメージセンサー103から出力されるフレームR
内のAFエリアの画像データ(Rデータ)と、原色系イ
メージセンサー103から出力されるフレームB内のA
Fエリアの画像データ(Bデータ)を混合演算してM色
(補色)の画像データを出力する混合演算部を示す。1
04は、AFのための撮像において、原色系イメージセ
ンサー103から出力される、AF絞り102のGフィ
ルタ102aを通過する光束に応じた画像フレーム(フ
レームG)内のAFエリアのGの画像データを格納する
画像メモリ(GフィルタのAFエリア用)を示し、10
5は、混合演算部112から出力されるAFエリアの画
像データ(Mデータ)を格納する画像メモリ(Mフィル
タのAFエリア用)を示す。106は、画像メモリ10
4、105に格納した夫々AFエリアの画像データ間の
相関係数を求めるための相互相関演算部を示す。この相
互相関演算部106は、画像メモリ104に格納された
第1画像データを2次元FFT演算するための2次元F
FT部200と、画像メモリ105に格納された第2画
像データを2次元FFT演算するための2次元FFT部
201と、2次元FFT部200および2次元FFT部
201で夫々2次元FFTされた2組の画像データを複
素乗算する複素乗算部202と、複素乗算部202で複
素乗算された結果を2次元IFFTする2次元IFFT
部203とから構成される。
Reference numeral 112 denotes a frame R output from the primary color image sensor 103 in AF imaging.
Image data (R data) of the AF area in the frame B, and A in the frame B output from the primary color system image sensor 103.
5 shows a mixing operation unit that outputs image data of M colors (complementary colors) by performing a mixing operation on image data (B data) in the F area. 1
Reference numeral 04 denotes G image data of an AF area in an image frame (frame G) corresponding to a light beam that passes through the G filter 102a of the AF aperture 102 and is output from the primary color system image sensor 103 in imaging for AF. The image memory (for the G filter AF area) to be stored is shown.
Reference numeral 5 denotes an image memory (for an M filter AF area) that stores image data (M data) of the AF area output from the mixing operation unit 112. 106 is the image memory 10
4 shows a cross-correlation calculation unit for obtaining a correlation coefficient between image data of the AF areas stored in reference numerals 4 and 105, respectively. The cross-correlation calculation unit 106 performs a two-dimensional FFT for performing a two-dimensional FFT calculation on the first image data stored in the image memory 104.
An FT unit 200, a two-dimensional FFT unit 201 for performing a two-dimensional FFT operation on the second image data stored in the image memory 105, and a two-dimensional FFT unit 201 and a two-dimensional FFT unit 201, respectively. A complex multiplication unit 202 that performs a complex multiplication on the set of image data, and a two-dimensional IFFT that performs a two-dimensional IFFT on the result of the complex multiplication by the complex multiplication unit 202
And a unit 203.

【0025】107は相互相関演算部106で演算され
た相関係数を格納する相互相関係数メモリを示す。10
8は相互相関演算器106で演算された相関係数に基づ
き、AFレンズ101の合焦位置までの距離と方向を算
出する距離方向算出部108を示す。
Reference numeral 107 denotes a cross-correlation coefficient memory for storing the correlation coefficient calculated by the cross-correlation calculation unit 106. 10
Reference numeral 8 denotes a distance direction calculator 108 that calculates the distance and direction to the in-focus position of the AF lens 101 based on the correlation coefficient calculated by the cross-correlation calculator 106.

【0026】109は相互相関演算部106の演算結果
に基づき、AFレンズ101を光軸上に移動させて焦点
調整を行うためのAFレンズ駆動機構を示す。110は
AF動作と撮影動作の場合のAF絞り102の動作切替
を行うとともに、AF絞り102の動作を制御する絞り
切替機構を示す。111は通常の撮影の場合に、撮像さ
れた1フレーム分の画像データが各色毎に格納されるフ
レーム用画像メモリを示す。
Reference numeral 109 denotes an AF lens driving mechanism for moving the AF lens 101 on the optical axis and adjusting the focus based on the calculation result of the cross-correlation calculator 106. Reference numeral 110 denotes an aperture switching mechanism that switches the operation of the AF aperture 102 for the AF operation and the photographing operation, and controls the operation of the AF aperture 102. Reference numeral 111 denotes a frame image memory in which image data of one captured frame is stored for each color in the case of normal shooting.

【0027】図2は、原色系イメージセンサー103の
画像フレームおよびそのAFエリアを示す。原色系イメ
ージセンサー103は、R,G,Bのセンサーが帯状若
しくは千鳥状に配列されている。同図において、Rセン
サーによる画像データのフレームをフレームR、Gセン
サーによる画像データのフレームをフレームG、Bセン
サーによる画像データのフレームをフレームBとし、フ
レームR、フレームG、フレームB内には、AFエリア
(フォーカス位置)が設定される。このAFエリアは、
撮影の際に撮影者により任意に設定可能な構成としても
良いし、また、予め設定しておくことにしても良い。
FIG. 2 shows an image frame of the primary color system image sensor 103 and its AF area. In the primary color system image sensor 103, R, G, and B sensors are arranged in a band shape or a staggered shape. In the figure, the frame of the image data by the R sensor is a frame R, the frame of the image data by the G sensor is a frame G, the frame of the image data by the B sensor is a frame B, and the frames R, G, and B include An AF area (focus position) is set. This AF area
The configuration may be arbitrarily set by the photographer at the time of photographing, or may be set in advance.

【0028】図3は、上記AF絞り102による光束の
取り込みを説明するための説明図であり、AF絞り10
2、原色系イメージセンサー103、画像メモリ10
4、105、および混合演算部112を模式的に示して
いる。同図に示すように、AF絞り102は、AFレン
ズ101の中心(光軸)に対して異なる偏心位置に2組
の開口部が設けられ、各開口部にGフィルタ102aと
Mフィルタ102bが配設されている。Gフィルタ10
2aからはG成分の光束(光束G)が通過し、Mフィル
タ102bからはM成分の光束(光束M)が通過して原
色系イメージセンサー103上に結像される。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the capture of a light beam by the AF diaphragm 102.
2. Primary color image sensor 103, image memory 10
4, 105, and the mixed operation unit 112 are schematically shown. As shown in the figure, the AF diaphragm 102 is provided with two sets of openings at different eccentric positions with respect to the center (optical axis) of the AF lens 101, and a G filter 102a and an M filter 102b are arranged in each opening. Has been established. G filter 10
The light flux of the G component (light flux G) passes from 2a, and the light flux of the M component (light flux M) passes from the M filter 102b to form an image on the primary color image sensor 103.

【0029】Gセンサーは、受光した光束Gのフレーム
G内のAFエリアの画像データ(G成分)を画像メモリ
(GフィルタのAFエリア用)104に出力する。Rセ
ンサーは、受光した光束MのフレームR内のAFエリア
の画像データ(R成分)を混合演算部112に出力し、
また、Bセンサーは、受光した光束MのフレームB内の
AFエリアの画像データ(B成分)を混合演算部112
に出力する。混合演算部112は、入力するR成分の画
像データとB成分の画像データとを混合演算し、M成分
の画像データを画像メモリ(MフィルタのAFエリア
用)105に出力する。
The G sensor outputs the image data (G component) of the AF area in the frame G of the received light flux G to the image memory (for the G filter AF area) 104. The R sensor outputs the image data (R component) of the AF area in the frame R of the received light flux M to the mixing operation unit 112,
Further, the B sensor combines the image data (B component) of the received light flux M in the AF area in the frame B with the mixing operation unit 112.
Output to The mixing operation unit 112 performs a mixing operation on the input R component image data and B component image data, and outputs the M component image data to the image memory (for the AF area of the M filter) 105.

【0030】つぎに、上記デジタルカメラのAF動作の
原理を図4を参照して説明する。図4は上記デジタルカ
メラのAFの原理を説明する説明図であり、AFレンズ
101、AF絞り102、および原色系イメージセンサ
ー103を模式的に示している。同図において、(a)
はAF絞り102のGフィルタ102aから通過する光
束1(光束G)の通過状態を示し、(b)はAF絞り1
02のMフィルタ102bから通過する光束2(光束
M)の通過状態を示す。
Next, the principle of the AF operation of the digital camera will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of AF of the digital camera, and schematically shows an AF lens 101, an AF stop 102, and a primary color image sensor 103. In FIG.
3B shows a light beam 1 (light beam G) passing through the G filter 102a of the AF stop 102, and FIG.
2 illustrates a light beam 2 (light beam M) passing from the M filter 102b of No. 02.

【0031】まず、AFのための撮像では、同図
(a)、(b)に示すように、AF絞り102のGフィ
ルタ102a、Mフィルタ102bからそれぞれ光束1
(光束G)、光束2(光束M)が同時に通過し、光束1
(光束G)、光束2(光束M)が原色系イメージセンサ
ー103上に結像され、原色系イメージセンサー103
により取り込まれる。原色系イメージセンサーにおいて
は、Gセンサーは、受光した光束GのフレームG内のA
Fエリアの画像データ(G成分)を画像メモリ(フィル
タG用AFエリア)104に出力する。Rセンサーは、
受光した光束MのフレームR内のAFエリアの画像デー
タ(R成分)を混合演算部112に転送し、また、Bセ
ンサーは、受光した光束MのフレームB内のAFエリア
の画像データ(B成分)を混合演算部112に転送す
る。混合演算部112は、入力するR成分の画像データ
とB成分の画像データとを混合演算し、M成分の画像デ
ータを画像メモリ(フィルタM用AFエリア)105に
転送する。すなわち、1回の撮影で各光束が別々に取り
込こまれ、AFエリアの2組の画像データが出力され
る。
First, in the imaging for AF, as shown in FIGS. 3A and 3B, the light flux 1 from the G filter 102a and the M filter 102b of the AF diaphragm 102 are respectively detected.
(Light flux G) and light flux 2 (light flux M) pass simultaneously, and light flux 1
(Light flux G) and light flux 2 (light flux M) are imaged on the primary color image sensor 103, and the primary color image sensor 103
Is captured by In the primary color image sensor, the G sensor detects A in the frame G of the received light flux G.
The image data (G component) of the F area is output to the image memory (AF area for filter G) 104. The R sensor is
The image data (R component) of the received light flux M in the AF area in the frame R is transferred to the mixing operation unit 112, and the B sensor receives the image data (B component) of the AF area in the frame B of the received light flux M. ) Is transferred to the mixing operation unit 112. The mixing operation unit 112 performs a mixing operation on the input R-component image data and B-component image data, and transfers the M-component image data to the image memory (the AF area for the filter M) 105. That is, each light beam is separately captured in one shooting, and two sets of image data of the AF area are output.

【0032】この後、この2組の画像データから互いの
相互相関係数を求めることにより、原点位置から相関値
のピーク点(黒点)までの方向と距離から、この2つの
画像データがどの程度どの方向にズレているかを検出す
る。
Thereafter, the mutual correlation coefficient is obtained from the two sets of image data, and the extent of the two image data is determined from the direction and distance from the origin position to the peak point (black point) of the correlation value. Detect the direction of the shift.

【0033】図5は、Gフィルタ(光束G)のAFエリ
アの画像データとMフィルタ(光束M)のAFエリアの
画像データとの相互相関係数の関係の一例を示す図であ
る。同図において、(a)は、前ピンの場合を示し、
(b)は合焦している場合を示し、(c)は後ピンの場
合を示す。この2組の画像データ(31,32)から相
互相関係数(33)を求め、原点位置から相関値のピー
ク点(黒点)までの方向と距離から、この2つの画像デ
ータがどの程度どの方向にズレているかを検出する。こ
の検出結果に基づき、AFレンズ101の合焦位置まで
の距離と方向を算出する。尚、ズレの程度が大きい程、
合焦位置から遠い位置にあることを示し、ズレがない場
合には、合焦位置であることを示している。
FIG. 5 is a view showing an example of the relationship between the cross-correlation coefficients between the image data of the AF area of the G filter (light flux G) and the image data of the AF area of the M filter (light flux M). In the figure, (a) shows the case of the front pin,
(B) shows the case where the subject is in focus, and (c) shows the case where the subject is in the back focus. From these two sets of image data (31, 32), a cross-correlation coefficient (33) is obtained, and from the direction and distance from the origin position to the peak point (black point) of the correlation value, Is detected. Based on the detection result, the distance and direction to the in-focus position of the AF lens 101 are calculated. In addition, the larger the degree of deviation,
This indicates that the camera is at a position far from the in-focus position, and indicates that the camera is in the in-focus position when there is no deviation.

【0034】つぎに、上記デジタルカメラの全体動作の
概略を図1を参照して説明する。まず、操作者の操作に
よって、図示しないシャッタボタンが半押しの状態にな
ると、デジタルカメラの撮像用光学系はAFセンサーと
して作動する。まず、AFのための撮像では、AF絞り
102のGフィルタ102a、Mフィルタ102bから
それぞれ光束1(光束G)、光束2(光束M)が同時に
通過し、光束1(光束G)、光束2(光束M)が原色系
イメージセンサー103上に結像され、原色系イメージ
センサー103により取り込まれる。原色系イメージセ
ンサー103においては、Gセンサーは、受光した光束
GのフレームG内のAFエリアの画像データ(G成分)
を画像メモリ(フィルタG用AFエリア)104に出力
する。Rセンサーは、受光した光束MのフレームR内の
AFエリアの画像データ(R成分)を混合演算部112
に転送し、また、Bセンサーは、受光した光束Mのフレ
ームB内のAFエリアの画像データ(B成分)を混合演
算部112に転送する。混合演算部112は、入力する
R成分の画像データとB成分の画像データとを混合演算
し、M成分の画像データを画像メモリ(フィルタM用A
Fエリア)105に転送する。一回の撮像で異なった光
束が取り込まれることになる。
Next, an outline of the overall operation of the digital camera will be described with reference to FIG. First, when the shutter button (not shown) is half-pressed by the operation of the operator, the imaging optical system of the digital camera operates as an AF sensor. First, in imaging for AF, the light beam 1 (light beam G) and the light beam 2 (light beam M) pass simultaneously from the G filter 102a and the M filter 102b of the AF stop 102, respectively, and the light beam 1 (light beam G) and the light beam 2 ( The light flux M) forms an image on the primary color image sensor 103 and is captured by the primary color image sensor 103. In the primary color image sensor 103, the G sensor outputs image data (G component) of the AF area in the frame G of the received light flux G.
Is output to the image memory (AF area for filter G) 104. The R sensor mixes the image data (R component) of the received light flux M in the AF area in the frame R with the mixing operation unit 112.
The B sensor transfers the image data (B component) of the AF area in the frame B of the received light flux M to the mixing operation unit 112. The mixing operation unit 112 performs a mixing operation on the input R-component image data and B-component image data, and stores the M-component image data in an image memory (A for the filter M).
F area) 105. Different luminous fluxes are captured by one imaging.

【0035】つぎに、相互相関演算部106では、画像
メモリ104、105に格納された2組の画像データ
(GフィルタおよびMフィルタのAFエリアの画像デー
タ)の相互相関係数の演算が行われる。この2組の画像
データを空間領域で直接演算する場合には、AFエリア
が広くなるほど膨大な積和演算を必要とし、演算時間が
大となる。AFエリアのGフィルタ102a、Mフィル
タ102bの画像データを各々f(u,v)、g(u,
v)とし、相互相関係数をh(u,v)とすると、相互
相関係数をh(u,v)は、下式(1)の如く表され
る。
Next, the cross-correlation calculating section 106 calculates a cross-correlation coefficient of two sets of image data (image data of the AF area of the G filter and the M filter) stored in the image memories 104 and 105. . When the two sets of image data are directly calculated in the spatial domain, the larger the AF area, the more enormous product-sum calculation is required, and the longer the calculation time is. The image data of the G filter 102a and the M filter 102b in the AF area are respectively represented by f (u, v) and g (u,
v) and the cross-correlation coefficient is h (u, v), the cross-correlation coefficient h (u, v) is represented by the following equation (1).

【0036】 h(u,v)=f(u,v)★g(u,v)・・・(1) ただし、★は相関演算の記号を示す。H (u, v) = f (u, v) ★ g (u, v) (1) where ★ indicates a symbol of a correlation operation.

【0037】本実施の形態では、空間領域を周波数領域
での乗算に置き換えることによって、大幅に演算数を減
らすことにしている。
In the present embodiment, the number of operations is greatly reduced by replacing the space domain with the multiplication in the frequency domain.

【0038】具体的には、2次元FFT部200、20
1では、画像メモリ104、105にそれぞれ格納され
たAFエリアのGフィルタ102a、Mフィルタ102
bの画像データf(u,v)、g(u,v)について夫
々2次元フーリエ変換を行い、周波数領域のデータF
(U,V)、G(U,V)に変換する。
Specifically, the two-dimensional FFT units 200 and 20
1, the G filter 102a and the M filter 102 of the AF area stored in the image memories 104 and 105, respectively.
b, two-dimensional Fourier transform is performed on the image data f (u, v) and g (u, v), respectively, and the frequency domain data F
(U, V) and G (U, V).

【0039】つづいて、複素乗算部202は、周波数領
域のデータF(U,V)、G(U,V)に対して、下式
(2)に示すような複素乗算を行い、周波数領域の相互
相関係数H(U,V)を算出する。
Subsequently, the complex multiplication unit 202 performs a complex multiplication as shown in the following equation (2) on the frequency domain data F (U, V) and G (U, V), A cross-correlation coefficient H (U, V) is calculated.

【0040】 H(U,V)=F(U,V)×G(U,V)* ・・・(2) ただし、G(U,V)* は、G(U,V)の複素共役で
ある。
H (U, V) = F (U, V) × G (U, V) * (2) where G (U, V) * is the complex conjugate of G (U, V) It is.

【0041】そして、2次元IFFT部203は、周波
数領域の相互相関係数H(U,V)を2次元フーリエ逆
変換して、相互相関係数h(u,v)を算出する。これ
により、少ない演算量で相互相関係数h(u,v)の算
出が可能となる。この相互相関係数h(u,v)は、相
互相関係数メモリ107に格納される。
Then, the two-dimensional IFFT section 203 performs a two-dimensional Fourier inverse transform on the cross-correlation coefficient H (U, V) in the frequency domain to calculate a cross-correlation coefficient h (u, v). This makes it possible to calculate the cross-correlation coefficient h (u, v) with a small amount of calculation. The cross-correlation coefficient h (u, v) is stored in the cross-correlation coefficient memory 107.

【0042】距離方向算出部108は、相互相関係数メ
モリ107に格納された相互相関係数h(u,v)のピ
ークとなる点と原点(合焦点)との距離や方向から(図
5参照)、AFレンズ101の現在位置と合焦位置まで
の距離と方向を算出する。AF光学系駆動回路109
は、距離方向算出部108で算出されたAFレンズ10
1の合焦位置までの距離と方向に基づき、AFレンズ1
01を合焦位置を移動させる。以上の動作でAF動作は
終了する。尚、合焦の精度を高めるために、一旦合焦位
置に移動させた後、上記したAF動作を繰り返し行って
合焦の精度をより高めることにしても良い。
The distance direction calculator 108 calculates the distance or direction between the point of the peak of the cross-correlation coefficient h (u, v) stored in the cross-correlation coefficient memory 107 and the origin (focal point) (FIG. 5). ), And the distance and direction from the current position of the AF lens 101 to the in-focus position are calculated. AF optical system drive circuit 109
Is the AF lens 10 calculated by the distance direction calculation unit 108
AF lens 1 based on the distance and direction to the in-focus position
01 moves the focus position. With the above operation, the AF operation ends. Note that in order to increase the focusing accuracy, the focus may be once moved to the focusing position, and then the above-described AF operation may be repeated to further improve the focusing accuracy.

【0043】AF動作が終了すると、絞り切替機構11
0により、AF絞り102は撮像用光学系からはずさ
れ、被写体の本撮影の準備が行われる。そして、AFレ
ンズ101の移動が終了すると、シャッタボタンの全押
し待ちの状態となる。
When the AF operation is completed, the aperture switching mechanism 11
With the value of 0, the AF stop 102 is removed from the imaging optical system, and preparation for actual shooting of the subject is performed. Then, when the movement of the AF lens 101 is completed, a state where the shutter button is fully pressed is awaited.

【0044】この後、シャッタボタンが全押しされる
と、それに連動して一定時間シャッタが開き、被写体か
らの被写体像を原色系イメージセンサー103で受光す
る。そして、原色系イメージセンサー103で被写体像
は光電変換されて画像データとして、各色毎にフレーム
用画像メモリ111に転送されて一旦格納される。そし
て、フレーム用画像メモリ111に格納された画像デー
タは、図示しない後段の画像処理系に転送され、ホワイ
トバランス等の画像処理を経た後、保存またはモニタ表
示等がされる。
Thereafter, when the shutter button is fully depressed, the shutter is opened for a fixed period of time in conjunction therewith, and the subject image from the subject is received by the primary color image sensor 103. Then, the subject image is photoelectrically converted by the primary color system image sensor 103 and transferred to the frame image memory 111 for each color and temporarily stored as image data. Then, the image data stored in the frame image memory 111 is transferred to a subsequent image processing system (not shown), and after undergoing image processing such as white balance, is stored or displayed on a monitor.

【0045】以上説明したように、本実施の形態1で
は、AF絞り102は、AFレンズ101の中心に対し
て異なる偏心位置に配された開口部に、異なる色フィル
タ(Gフィルタ102a、Mフィルタ102b)を夫々
配置し、AFのための撮像では、AF絞り102の各色
フィルタ102a、102bを通過する各光束に応じた
画像フレーム内のAFエリアの画像データを色別に取得
し、相互相関演算部106は、当該色別の画像データ間
の相互相関係数を算出し、距離方向算出部108は、当
該相互相関係数に基づき、AFレンズ101の合焦位置
までの距離と方向を算出して、当該AFレンズ101を
合焦位置に駆動することとしたので、AFのための1回
の撮影で、合焦位置までの距離と方向を得ることがで
き、高速な合焦動作が可能となる。すなわち、2つの異
なる光束をそれぞれ別フレームに振り分け、各フレーム
のAFエリアの画像データを夫々取得し、この2組の画
像データについて相関係数を求め、当該相互相関係数に
基づきAFレンズ101の合焦位置までの距離と方向を
算出する構成であるので、測距検出器(AFセンサーモ
ジュール)を要することなく、合焦したい画像エリア
(AFエリア)に対して素早く合焦させることが可能と
なる。
As described above, in the first embodiment, the AF diaphragm 102 has different color filters (the G filter 102a and the M filter 102) in the openings arranged at different eccentric positions with respect to the center of the AF lens 101. 102b) are arranged, and in imaging for AF, image data of an AF area in an image frame in an image frame corresponding to each light beam passing through each color filter 102a, 102b of the AF diaphragm 102 is acquired for each color, and a cross-correlation calculating unit 106 calculates the cross-correlation coefficient between the image data for each color, and the distance direction calculation unit 108 calculates the distance and direction to the in-focus position of the AF lens 101 based on the cross-correlation coefficient. Since the AF lens 101 is driven to the in-focus position, the distance and direction to the in-focus position can be obtained by one shooting for AF, and a high-speed in-focus operation can be performed. The ability. That is, two different light fluxes are respectively allocated to different frames, image data of the AF area of each frame is obtained, a correlation coefficient is obtained for the two sets of image data, and the AF lens 101 is determined based on the cross-correlation coefficient. Since the distance and the direction to the focus position are calculated, it is possible to quickly focus on an image area (AF area) to be focused without requiring a distance measuring detector (AF sensor module). Become.

【0046】また、本実施の形態1では、色フィルタと
して、原色フィルタと補色フィルタを用いているので、
原色系イメージセンサーを使用した場合に、原色フィル
タを通過した光束は、ある一色のセンサで感知し、補色
フィルタを通過した光束は他の2色のセンサで感知で
き、2つの光束を分離して取り込むことが容易となる。
Also, in the first embodiment, since the primary color filter and the complementary color filter are used as the color filters,
When a primary color system image sensor is used, the light beam that has passed through the primary color filter can be sensed by a certain color sensor, and the light beam that has passed through the complementary color filter can be sensed by the other two color sensors. It becomes easy to take in.

【0047】また、本実施の形態1では、原色フィルタ
をGフィルタとし、補色フィルタをMフィルタとしたの
で、原色系イメージセンサーを使用した場合に、Gフィ
ルタを通過した光束はG色センサで感知し、Mフィルタ
を通過した光束はR色およびB色センサーで感知するこ
とができ、2つの光束を分離して取り込むことが容易と
なる。
In the first embodiment, since the primary color filter is a G filter and the complementary color filter is an M filter, when a primary color image sensor is used, the luminous flux passing through the G filter is detected by the G color sensor. However, the light beam that has passed through the M filter can be sensed by the R and B color sensors, and it becomes easy to separate and take in the two light beams.

【0048】(実施の形態2)図6は、実施の形態2に
係るデジタルカメラのAF処理系の構成図を示す。図6
に示す実施の形態2のデジタルカメラのAF処理系が実
施の形態1と異なる構成は、2次元FFT部200、2
01で2次元フーリエ変換された画像データの周波数領
域のデータF(U,V)、G(U,V)の高周波成分を
検出する高周波検出部113を備えている点であり、他
の構成は図1の構成と同様であるので、同等構成の部分
は図1と同一符号を付しかかる部分の説明は省略する。
(Embodiment 2) FIG. 6 shows a configuration diagram of an AF processing system of a digital camera according to Embodiment 2. FIG.
The configuration of the AF processing system of the digital camera according to the second embodiment shown in FIG.
01 is provided with a high-frequency detector 113 for detecting high-frequency components of frequency data F (U, V) and G (U, V) in the image data subjected to the two-dimensional Fourier transform at 01. Since the configuration is the same as that in FIG. 1, the components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

【0049】実施の形態2のデジタルカメラにおいて
は、実施の形態1のAF動作、すなわち、光束Gに応じ
たAFエリアの画像データと光束Mに応じたAFエリア
の画像データとの相互相関係数を算出し、当該相互相関
係数に基づき、AFレンズ101の合焦位置までの距離
と方向を算出して、概略の合焦位置を算出し、さらに、
合焦位置近傍で、山登り法により最終的な合焦位置を決
定する。具体的には、高周波検出部113により、AF
エリアの画像データの高周波成分がピークとなる点を算
出し、距離方向算出部108は、AFエリアの画像デー
タの高周波成分がピークとなる点を合焦位置と判定す
る。そして、AF光学系駆動回路109は、距離方向算
出部108で算出された合焦位置まで、AFレンズ10
1を移動させる。
In the digital camera of the second embodiment, the AF operation of the first embodiment, that is, the cross-correlation coefficient between the image data of the AF area corresponding to the light flux G and the image data of the AF area corresponding to the light flux M Is calculated, and the distance and direction to the in-focus position of the AF lens 101 are calculated based on the cross-correlation coefficient, and the approximate in-focus position is calculated.
Near the in-focus position, the final in-focus position is determined by the hill-climbing method. More specifically, AF detection is performed by the high-frequency detection unit 113.
The point at which the high-frequency component of the image data of the area has a peak is calculated, and the distance direction calculating unit 108 determines that the point at which the high-frequency component of the image data of the AF area has a peak is the focus position. Then, the AF optical system driving circuit 109 moves the AF lens 10 to the in-focus position calculated by the distance direction calculating unit 108.
Move 1

【0050】以上説明したように、本実施の形態2で
は、AF絞り102は、AFレンズ101の中心に対し
て異なる偏心位置に配された開口部に、異なる色フィル
タ(Gフィルタ102a、Mフィルタ102b)を夫々
配置し、AFのための撮像では、AF絞り102の各色
フィルタ102a、102bを通過する各光束に応じた
画像フレーム内のAFエリアの画像データを色別に取得
し、相互相関演算部106は、当該色別の画像データ間
の相互相関係数を算出し、距離方向算出部108は、当
該相互相関係数に基づき、AFレンズ101の合焦位置
までの距離と方向を算出して、概略の合焦位置を求め、
さらに、概略の合焦位置近傍で、高周波検出部113
は、撮像して得られたAFエリアの画像データの高周波
成分に基づき、最終的な合焦位置を判定することとした
ので、合焦ミス(山登り法の欠点の1つである極大点に
収束するような場合)なく、より高精度に合焦すること
が可能となる。また、相互相関係数を算出する際に使用
する2次元FFT部で周波数成分を求めることができ、
山登り法で通常必要となる高周波成分検出用のフィルタ
回路が不要となる。
As described above, in the second embodiment, the AF diaphragm 102 has different color filters (the G filter 102a and the M filter 102) provided in the openings disposed at different eccentric positions with respect to the center of the AF lens 101. 102b) are arranged, and in imaging for AF, image data of an AF area in an image frame in an image frame corresponding to each light beam passing through each color filter 102a, 102b of the AF diaphragm 102 is acquired for each color, and a cross-correlation calculating unit 106 calculates the cross-correlation coefficient between the image data for each color, and the distance direction calculation unit 108 calculates the distance and direction to the in-focus position of the AF lens 101 based on the cross-correlation coefficient. , Find the approximate focus position,
Further, in the vicinity of the approximate focus position, the high-frequency detection unit 113
Is to determine the final focus position based on the high-frequency component of the image data of the AF area obtained by imaging, so that the focusing error (convergence to the maximum point which is one of the drawbacks of the hill-climbing method) And focusing can be performed with higher precision. Further, a frequency component can be obtained by a two-dimensional FFT unit used when calculating a cross-correlation coefficient,
A filter circuit for detecting a high-frequency component, which is normally required in the hill-climbing method, becomes unnecessary.

【0051】尚、本発明は上記した実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜
変更可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without changing the gist of the invention.

【0052】また、本発明の自動合焦装置は、ビデオカ
メラ、デジタルカメラ等の撮像素子を用いた画像入力機
器に広く適用可能である。
The automatic focusing device of the present invention can be widely applied to image input devices using an image pickup device such as a video camera and a digital camera.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る自
動合焦装置によれば、AFレンズの中心に対して互いに
異なる偏心位置に開口部がそれぞれ設られ、当該各開口
部に異なる色フィルタが夫々配置された、前記フォーカ
ス対象の被写体からの光束を制限するAF絞りを設け、
撮像される画像フレームの一部をAFエリアとして設定
し、AFのための撮像では、AF絞りの各色フィルタを
通過する各光束に夫々応じた各画像フレーム内のAFエ
リアの画像データを夫々取得し、AFエリアの画像デー
タ間の相互相関を算出し、当該相互相関に基づきAFレ
ンズの合焦位置までの距離と方向を算出して、当該AF
レンズを合焦位置に駆動することとしたので、AFのた
めの1回の撮影で、合焦位置までの距離と方向を得るこ
とができ、高速な合焦動作が可能となる。
As described above, according to the automatic focusing apparatus of the first aspect, the openings are respectively provided at different eccentric positions with respect to the center of the AF lens, and the respective openings have different colors. An AF aperture is provided for limiting a light flux from the subject to be focused, in which filters are arranged, respectively.
A part of an image frame to be imaged is set as an AF area, and in imaging for AF, image data of an AF area in each image frame corresponding to each light beam passing through each color filter of the AF diaphragm is obtained. , The cross-correlation between the image data of the AF areas is calculated, and the distance and direction to the in-focus position of the AF lens are calculated based on the cross-correlation.
Since the lens is driven to the in-focus position, the distance and direction to the in-focus position can be obtained by one shooting for AF, and a high-speed focusing operation can be performed.

【0054】また、請求項2に係る自動合焦装置によれ
ば、請求項1記載の自動合焦装置において、異なる色フ
ィルタの一方を原色フィルタとし、他方を補色フィルタ
からなることとしたので、原色系イメージセンサーを使
用した場合に、原色フィルタを通過した光束は、ある一
色のセンサで感知し、補色フィルタを通過した光束は他
の2色のセンサで感知でき、2つの光束を分離して取り
込むことが容易となる。
According to the automatic focusing device of the second aspect, in the automatic focusing device of the first aspect, one of the different color filters is a primary color filter and the other is a complementary color filter. When a primary color system image sensor is used, the light beam that has passed through the primary color filter can be sensed by a certain color sensor, and the light beam that has passed through the complementary color filter can be sensed by the other two color sensors. It becomes easy to take in.

【0055】また、請求項3に係る自動合焦装置によれ
ば、請求項2記載の自動合焦装置において、原色フィル
タをGフィルタとし、補色フィルタをMフィルタとした
ので、原色系イメージセンサーを使用した場合に、Gフ
ィルタを通過した光束はG色センサで感知し、Mフィル
タを通過した光束はR色およびB色センサーで感知する
ことができ、2つの光束を分離して取り込むことが容易
となる。
According to the automatic focusing device of the third aspect, in the automatic focusing device of the second aspect, the primary color filter is a G filter and the complementary color filter is an M filter. When used, the luminous flux passing through the G filter can be sensed by the G color sensor, and the luminous flux passing through the M filter can be sensed by the R and B color sensors, so that the two luminous fluxes can be easily separated and taken in. Becomes

【0056】また、請求項4に係る自動合焦装置によれ
ば、AFレンズの中心に対して互いに異なる偏心位置に
開口部がそれぞれ設られ、当該各開口部に異なる色フィ
ルタが夫々配置された、前記フォーカス対象の被写体か
らの光束を制限するAF絞りを設け、撮像される画像フ
レームの一部をAFエリアとして設定し、AFのための
撮像では、AF絞りの各色フィルタを通過する各光束に
夫々応じた各画像フレーム内のAFエリアの画像データ
を夫々取得し、AFエリアの画像データ間の相互相関を
算出し、当該相互相関に基づき、AFレンズの合焦位置
までの距離と方向を算出して、当該AFレンズの概略の
合焦位置を決定し、更に、概略の合焦位置近傍で、撮像
して得られたAFエリアの画像データの高周波成分に基
づき、最終的な合焦位置を判定することとしたので、高
速かつ高精度な合焦動作が可能となる。
According to the automatic focusing apparatus of the fourth aspect, the openings are respectively provided at eccentric positions different from each other with respect to the center of the AF lens, and different color filters are respectively disposed in the respective openings. An AF aperture is provided to limit the luminous flux from the subject to be focused, a part of an image frame to be captured is set as an AF area, and in imaging for AF, each luminous flux passing through each color filter of the AF aperture is provided. The image data of the AF area in each image frame corresponding to each is acquired, the cross-correlation between the image data of the AF areas is calculated, and the distance and direction to the focusing position of the AF lens are calculated based on the cross-correlation. Then, the approximate focus position of the AF lens is determined, and the final focus is determined based on the high-frequency component of the image data of the AF area obtained by imaging near the approximate focus position. Since it was decided to determine the position, thereby enabling high-speed and high-accuracy focusing operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態1に係る自動合焦装置を適用したデ
ジタルカメラの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital camera to which an automatic focusing device according to a first embodiment is applied.

【図2】図1の原色系イメージセンサーの画像フレーム
およびそのAFエリアを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an image frame of a primary color image sensor of FIG. 1 and an AF area thereof.

【図3】図1のAF絞りによる光束の取り込みを説明す
るための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for describing light beam capture by an AF stop in FIG. 1;

【図4】図1のデジタルカメラのAFの原理を説明する
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the principle of AF of the digital camera in FIG. 1;

【図5】AFエリアのGフィルタおよびMフィルタの画
像データ間の相互相関係数の関係の一例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross-correlation coefficient relationship between image data of a G filter and an M filter in an AF area.

【図6】実施の形態2に係る自動合焦装置を適用したデ
ジタルカメラの構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a digital camera to which the automatic focusing device according to the second embodiment is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 AFレンズ 102 AF絞り 102a Gフィルタ 102b Mフィルタ 103 原色系イメージセンサー 104 画像メモリ(フィルタGのAFエリア用) 105 画像メモリ(フィルタMのAFエリア用) 106 相互相関演算部 107 相互相関係数メモリ 108 距離方向算出部 109 AF光学系駆動回路 110 絞り切替機構 111 フレーム用画像メモリ 112 混合演算部 113 高周波検出部 200 2次元FFT部 201 2次元FFT部 202 複素乗算部 203 2次元IFFT部 Reference Signs List 101 AF lens 102 AF stop 102a G filter 102b M filter 103 Primary color system image sensor 104 Image memory (for AF area of filter G) 105 Image memory (for AF area of filter M) 106 Cross-correlation calculator 107 Cross-correlation coefficient memory 108 Distance direction calculation unit 109 AF optical system drive circuit 110 Aperture switching mechanism 111 Frame image memory 112 Mixing operation unit 113 High frequency detection unit 200 Two-dimensional FFT unit 201 Two-dimensional FFT unit 202 Complex multiplication unit 203 Two-dimensional IFFT unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォーカス対象の被写体の焦点を合わせ
るためのAFレンズと、 結像されるフォーカス対象の被写体の被写体像を電気信
号に変換して画像データとして出力するカラー撮像手段
と、 AFレンズの中心に対して互いに異なる偏心位置に開口
部がそれぞれ設られ、当該各開口部に異なる色フィルタ
が夫々配置された、前記フォーカス対象の被写体からの
光束を制限するAF絞りとを備え、 前記カラー撮像手段により撮像される画像フレームの一
部をAFエリアとして設定し、 AFのための撮像では、前記AF絞りの各色フィルタを
通過する各光束に夫々応じた各画像フレーム内のAFエ
リアの画像データを夫々取得し、 前記AFエリアの画像データ間の相互相関を算出し、当
該相互相関に基づき、前記AFレンズの合焦位置までの
距離と方向を算出して、当該AFレンズを合焦位置に駆
動することを特徴とする自動合焦装置。
1. An AF lens for focusing a subject to be focused, a color imaging means for converting a subject image of the focused subject to be formed into an electric signal and outputting it as image data, An aperture provided at an eccentric position different from the center with respect to the center, and a different color filter disposed at each of the apertures; and an AF stop for limiting a luminous flux from the subject to be focused; A part of the image frame picked up by the means is set as an AF area. In the image pickup for AF, the image data of the AF area in each image frame corresponding to each light beam passing through each color filter of the AF diaphragm is set. Respectively, calculating the cross-correlation between the image data of the AF areas, and based on the cross-correlation, up to the in-focus position of the AF lens. And calculates the distance and direction, an automatic focusing apparatus characterized by driving the AF lens in-focus position.
【請求項2】 前記異なる色フィルタの一方は原色フィ
ルタからなり、他方は補色フィルタからなることを特徴
とする請求項1記載の自動合焦装置。
2. The automatic focusing device according to claim 1, wherein one of the different color filters is formed of a primary color filter, and the other is formed of a complementary color filter.
【請求項3】 前記原色フィルタはGフィルタからな
り、前記補色フィルタはMフィルタからなることを特徴
とする請求項2記載の自動合焦装置。
3. The automatic focusing apparatus according to claim 2, wherein said primary color filter comprises a G filter, and said complementary color filter comprises an M filter.
【請求項4】 フォーカス対象の被写体の焦点を合わせ
るためのAFレンズと、 結像されるフォーカス対象の被写体の被写体像を電気信
号に変換して画像データとして出力するカラー撮像手段
と、 AFレンズの中心に対して互いに異なる偏心位置に開口
部がそれぞれ設られ、当該各開口部に異なる色フィルタ
が夫々配置された、前記フォーカス対象の被写体からの
光束を制限するAF絞りとを備え、 前記カラー撮像手段により撮像される画像フレームの一
部をAFエリアとして設定し、 AFのための撮像では、前記AF絞りの各色フィルタを
通過する各光束に夫々応じた各画像フレーム内のAFエ
リアの画像データを夫々取得し、 当該画像データ間の相互相関を算出し、当該相互相関に
基づき前記AFレンズの合焦位置までの距離と方向を算
出して、当該AFレンズの概略の合焦位置を算出し、 更に、前記概略の合焦位置近傍で、撮像して得られたA
Fエリアの画像データの高周波成分に基づき、最終的な
合焦位置を判定することを特徴とする自動合焦装置。
4. An AF lens for focusing a subject to be focused, a color imaging means for converting a subject image of the subject to be formed into an electric signal and outputting it as image data, and an AF lens. An aperture provided at an eccentric position different from the center with respect to the center, and a different color filter disposed at each of the apertures; and an AF stop for limiting a luminous flux from the subject to be focused; A part of the image frame picked up by the means is set as an AF area. In the image pickup for AF, the image data of the AF area in each image frame corresponding to each light beam passing through each color filter of the AF diaphragm is set. The cross-correlation between the image data is calculated, and the distance and direction to the in-focus position of the AF lens are calculated based on the cross-correlation. Out, and calculates the focus position of the outline of the AF lens, further, in-focus position near the outline, obtained by imaging A
An automatic focusing device for determining a final focusing position based on a high-frequency component of image data in an F area.
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