JP2008304629A - Focus controller, imaging device, focus controlling method and integrated circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manage frequency components at or above the Nyquist frequency without increasing the frequency of a process clock and obtain an effective focus evaluation value even when the high frequency components at or above the Nyquist frequency of a picked up image are dominant. <P>SOLUTION: This focus controller is equipped with a pixel shift compensation part, a first signal processing part, a moire component extraction part, a focus evaluation value generation part, and a focus control part. The pixel shift compensation part compensates phase shifts among the first image signals and generates a second image signal, and the first signal processing part extracts a first predetermined frequency component from the second image signal and generates a third image signal. The moire component extraction part subtracts among the third image signal, restrains the signal components in the Nyquist frequency band, and extracts the moire components folded back in the Nyquist frequency band. The focus evaluation value generation part computes the focus evaluation value based on the moire components, and focus control is performed based on the focus evaluation value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、フォーカス制御を行う撮像装置のフォーカス制御装置、撮像装置、フォーカス制御方法および集積回路に関する。   The present invention relates to a focus control device, an imaging device, a focus control method, and an integrated circuit of an imaging device that performs focus control.

従来、撮像装置のオートフォーカスには様々な方式が提案され、実用化されている。その中でも撮像素子により撮像された画像信号に様々な処理を施し、画像信号のコントラストを検出するコントラスト検出方式が一般に広く利用されている。被写体を撮像した時に輪郭部分等に存在する画像信号の高周波成分は、フォーカスが合うほど大きくなる。これは被写体の輪郭部分の明部と暗部の輝度レベル差、すなわちコントラストが大きくなることを意味する。コントラスト検出方式は、この性質を利用するものである。すなわち、所望の被写体にフォーカスを合わせるためには、その画像信号の高周波成分が大きくなるようにフォーカスレンズを自動または手動により制御すればよいことになる。ここでコントラストを検出する方法としては、画像信号に所定の周波数特性を有するHPF(High Pass Filter)によるフィルタ処理を施すことで、高周波成分をコントラスト値として抽出する方法が多く利用されている。   Conventionally, various methods have been proposed and put into practical use for autofocusing of image pickup apparatuses. In particular, a contrast detection method is widely used in which various processes are performed on an image signal captured by an image sensor to detect the contrast of the image signal. The high frequency component of the image signal present in the contour portion or the like when the subject is imaged increases as the focus is adjusted. This means that the brightness level difference between the bright part and the dark part of the contour portion of the subject, that is, the contrast becomes large. The contrast detection method uses this property. That is, in order to focus on a desired subject, the focus lens may be controlled automatically or manually so that the high-frequency component of the image signal is increased. Here, as a method of detecting contrast, a method of extracting a high frequency component as a contrast value by applying a filter process using an HPF (High Pass Filter) having a predetermined frequency characteristic to an image signal is often used.

この高周波成分を抽出するためのHPFの周波数特性としては様々なものが考えられるが、撮像された画像信号に含まれる周波数成分は撮像する被写体の種類やレンズのズーム位置等の撮像条件により異なるため、適切な周波数特性のHPFを選択することが望ましい。例えば、被写体に含まれる周波数成分が比較的低い場合には、その周波数成分を抽出するためにカットオフ周波数の低いHPFを選択し、被写体に含まれる周波数成分が比較的高い場合には、その周波数成分を抽出するためにカットオフ周波数の高いHPFを選択する方が、良好なフォーカス評価値を得ることができる。同様に同じ被写体を撮像する場合であっても、レンズのズーム位置がテレ(Tele)側(望遠側)である場合には、撮像した画像信号に含まれる周波数成分は比較的低いためカットオフ周波数の低いHPFを選択し、レンズのズーム位置がワイド(Wide)側(広角側)である場合には、撮像した画像信号に含まれる周波数成分は比較的高いためカットオフ周波数の高いHPFを選択する方が望ましい。   Various frequency characteristics of the HPF for extracting the high-frequency component are conceivable, but the frequency component included in the captured image signal varies depending on the imaging conditions such as the type of subject to be imaged and the zoom position of the lens. It is desirable to select an HPF having an appropriate frequency characteristic. For example, when the frequency component contained in the subject is relatively low, an HPF having a low cutoff frequency is selected to extract the frequency component, and when the frequency component contained in the subject is relatively high, the frequency is selected. A better focus evaluation value can be obtained by selecting an HPF having a high cutoff frequency in order to extract components. Similarly, even when the same subject is imaged, if the zoom position of the lens is on the tele (tele) side (telephoto side), the frequency component included in the captured image signal is relatively low, so the cutoff frequency If the zoom position of the lens is on the wide side (wide angle side), the frequency component contained in the captured image signal is relatively high, so that the HPF with a high cutoff frequency is selected. Is preferable.

このようにレンズのズーム位置に応じて高周波成分の抽出に使用するHPFのカットオフ周波数を切り替える従来のフォーカス制御装置としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。   As a conventional focus control device that switches the cut-off frequency of an HPF used for extraction of a high-frequency component in accordance with the zoom position of the lens as described above, for example, the one described in Patent Document 1 is known.

図8は従来のフォーカス制御装置の構成を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional focus control apparatus.

図8に示すフォーカス制御装置は、レンズユニット部1と、ズーム位置検出部11と、CCDやCMOS等の撮像素子を含む撮像部12G,12B,12Rと、高周波成分抽出部13と、評価値生成部14と、フォーカス制御部10とを有する。レンズユニット部1は、被写体に対するズームおよびフォーカス制御可能である。ズーム位置検出部11は、レンズユニット部1のズーム位置を検出する。撮像部12G、12Bおよび12Rは、レンズユニット部1を通して被写体を撮像する。高周波成分抽出部13は、撮像部12G、12Bおよび12Rにより光電変換されて出力された3チャンネルの信号G0、B0およびR0から輝度信号を生成した後、ズーム位置検出部11により検出されたレンズユニット部1のズーム位置に基づいてN個の中から選択したHPFにより高周波成分を抽出する。フォーカス評価値生成部14は、高周波成分抽出部13により抽出された高周波成分の絶対値を、フォーカス状態を評価する領域内にわたって積分してフォーカス評価値を生成する。フォーカス制御部10は、フォーカス評価値によりフォーカス状態を判定してレンズユニット部1のフォーカス制御を行う。   The focus control apparatus shown in FIG. 8 includes a lens unit unit 1, a zoom position detection unit 11, imaging units 12G, 12B, and 12R including imaging elements such as a CCD and a CMOS, a high-frequency component extraction unit 13, and an evaluation value generator. Unit 14 and focus control unit 10. The lens unit 1 can control zoom and focus on the subject. The zoom position detection unit 11 detects the zoom position of the lens unit unit 1. The imaging units 12G, 12B, and 12R image a subject through the lens unit unit 1. The high frequency component extraction unit 13 generates a luminance signal from the three-channel signals G0, B0, and R0 that are photoelectrically converted and output by the imaging units 12G, 12B, and 12R, and then the lens unit detected by the zoom position detection unit 11 A high frequency component is extracted by an HPF selected from N based on the zoom position of the unit 1. The focus evaluation value generation unit 14 generates a focus evaluation value by integrating the absolute value of the high frequency component extracted by the high frequency component extraction unit 13 over the region where the focus state is evaluated. The focus control unit 10 determines the focus state based on the focus evaluation value and performs focus control of the lens unit unit 1.

図9は図8に示す高周波成分抽出部13のHPFの選択方法を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing the HPF selection method of the high-frequency component extraction unit 13 shown in FIG.

以下、従来のフォーカス制御装置のフォーカス動作について図8および図9を用いて説明する。図8に示すフォーカス制御装置を含んだ撮像装置を用いて被写体を撮像する場合、レンズユニット部1を通して入射された光は撮像部12G、12Bおよび12Rによって3チャンネルの電気信号に変換される。高周波成分抽出部13は、この3チャンネルの電気信号から輝度信号を生成し、図9に示すフローチャートに従って選択されたHPFにより高周波成分を抽出する。以下この動作について説明する。   The focus operation of the conventional focus control apparatus will be described below with reference to FIGS. When the subject is imaged using the imaging device including the focus control device shown in FIG. 8, the light incident through the lens unit 1 is converted into 3-channel electrical signals by the imaging units 12G, 12B, and 12R. The high frequency component extraction unit 13 generates a luminance signal from the three-channel electrical signal, and extracts a high frequency component by the HPF selected according to the flowchart shown in FIG. This operation will be described below.

図9に示すように、高周波成分抽出部13ではズーム位置検出部11により検出されたレンズユニット部1のズーム位置を確認し、ズーム位置がテレ(Tele)端(望遠側の端)にあればテレ端用HPFを選択し、ズーム位置がテレ端でなければ次にポジション1にあるかを確認する。ズーム位置がポジション1にあればポジション1用HPFを選択し、ズーム位置がポジション1になければ次にポジション2にあるかを確認する。以下同様にポジション3、4、・・・、N−2と確認して、いずれでもなければズーム位置はワイド端(広角側の端)にあると判断してワイド端用HPFを選択する。このようにして、カットオフ周波数の低いテレ端用HPFからカットオフ周波数の高いワイド端用HPFまで、ズーム位置に応じて選択されたHPFにより輝度信号から高周波成分を抽出する。フォーカス評価値生成部14では、この抽出された高周波成分の絶対値をあらかじめ設定された領域内にわたって積分してフォーカス状態を評価する指標となるフォーカス評価値を生成する。このフォーカス評価値は被写体に対してレンズユニット部1のフォーカス位置が合焦位置に近づくほど大きな値となるため、フォーカス制御部10はフォーカス評価値が極大値をとるようにレンズユニット部1を制御することによりレンズのズーム位置に応じたフォーカス動作を実現している。
特開2006−215105号公報
As shown in FIG. 9, the high frequency component extraction unit 13 confirms the zoom position of the lens unit 1 detected by the zoom position detection unit 11, and if the zoom position is at the tele end (telephoto end). The tele end HPF is selected, and if the zoom position is not at the tele end, it is confirmed whether the zoom position is at position 1 next. If the zoom position is at position 1, then the position 1 HPF is selected. If the zoom position is not at position 1, then it is confirmed whether it is at position 2. Similarly, the positions 3, 4,..., N-2 are confirmed, and if not, the zoom position is determined to be at the wide end (wide-angle end), and the wide end HPF is selected. In this manner, the high frequency component is extracted from the luminance signal by the HPF selected according to the zoom position from the tele end HPF having a low cut-off frequency to the wide end HPF having a high cut-off frequency. The focus evaluation value generation unit 14 integrates the extracted absolute value of the high-frequency component over a preset region to generate a focus evaluation value that serves as an index for evaluating the focus state. Since the focus evaluation value becomes larger as the focus position of the lens unit unit 1 approaches the focus position with respect to the subject, the focus control unit 10 controls the lens unit unit 1 so that the focus evaluation value takes a maximum value. By doing so, a focusing operation according to the zoom position of the lens is realized.
JP 2006-215105 A

しかしながら上記従来のフォーカス制御装置では、離れた所にある被写体をワイド端で撮像した場合や被写体自身の模様が非常に精細な場合等、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合がある。このような場合、合焦状態になっても十分なフォーカス評価値が生成されないため、フォーカスを制御することが困難となる。以下、このことについて図10を用いて説明する。   However, in the above conventional focus control device, a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is included as a frequency component included in the captured image, such as when a subject at a distant place is imaged at the wide end or the pattern of the subject itself is very fine. May become dominant. In such a case, it is difficult to control the focus because a sufficient focus evaluation value is not generated even in the in-focus state. Hereinafter, this will be described with reference to FIG.

図10は一般的な撮像装置により撮像された画像信号の周波数特性を示す図である。図10において、(a)、(b)および(c)は撮像部12G、12Bおよび12Rにより撮像された3チャンネルの画像信号の周波数特性であり、(d)はこの3チャンネルの画像信号を所定の割合で加算することにより生成した輝度信号の周波数特性である。一般的に、被写体を撮像した画像信号に撮像部の駆動周波数fsのナイキスト周波数fs/2よりも高い周波数成分が含まれる場合、この画像信号をアナログ/デジタル(A/D)変換する際に撮像部の駆動周波数fsでサンプリングすることにより、ナイキスト周波数以上の信号がナイキスト周波数帯域内に折り返してモアレ成分として信号成分に混入する。   FIG. 10 is a diagram illustrating frequency characteristics of an image signal imaged by a general imaging apparatus. In FIG. 10, (a), (b), and (c) are frequency characteristics of the three-channel image signals imaged by the imaging units 12G, 12B, and 12R, and (d) is a predetermined image signal of the three channels. It is the frequency characteristic of the luminance signal generated by adding at the ratio. Generally, when an image signal obtained by imaging a subject includes a frequency component higher than the Nyquist frequency fs / 2 of the drive frequency fs of the imaging unit, imaging is performed when the image signal is analog / digital (A / D) converted. By sampling at the drive frequency fs of the unit, a signal having a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency is turned back into the Nyquist frequency band and mixed into the signal component as a moire component.

一度このモアレ成分が混入してしまうと後の信号処理では除去できないため、通常はあらかじめナイキスト周波数よりも高い周波数成分を除去するための光学LPF(Low Pass Filter)を通して被写体を撮像する。その結果、得られる3チャンネルの画像信号の信号成分は図10の(a)、(b)および(c)に示すように、ナイキスト周波数fs/2以下の周波数帯域に制限されることになる。従って、この3チャンネルの画像信号から生成した輝度信号の周波数帯域も図10の(d)に示すように、ナイキスト周波数fs/2以下の周波数帯域に制限される。当然、高周波成分抽出部13において、どのようなHPFを選択しようとも、この輝度信号からフォーカス評価値を生成するために抽出される高周波成分はナイキスト周波数以下の周波数成分となる。従って、前述のように撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合には、合焦状態になっても十分なフォーカス評価値が生成されないため、フォーカスを制御することが困難となる。   Once this moire component is mixed, it cannot be removed by subsequent signal processing. Therefore, the subject is usually imaged through an optical LPF (Low Pass Filter) for removing a frequency component higher than the Nyquist frequency in advance. As a result, the signal components of the obtained three-channel image signal are limited to a frequency band equal to or lower than the Nyquist frequency fs / 2, as shown in (a), (b) and (c) of FIG. Therefore, the frequency band of the luminance signal generated from the three-channel image signal is also limited to a frequency band equal to or lower than the Nyquist frequency fs / 2, as shown in FIG. Naturally, no matter what HPF is selected in the high frequency component extraction unit 13, the high frequency component extracted to generate the focus evaluation value from this luminance signal is a frequency component equal to or lower than the Nyquist frequency. Therefore, when a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in the captured image as described above, a sufficient focus evaluation value is not generated even in the in-focus state. It becomes difficult to control.

このような撮像装置以外に、画像信号の解像感を向上させる手法として空間画素ずらし法を採用した撮像装置があり、この場合には撮像部の駆動周波数fccdに対してナイキスト周波数fccd/2以上の周波数成分も通過させる光学LPFを使用する。空間画素ずらし法では、詳細については後述するが、各チャンネル間の空間的な画素位置のずれを補正する処理を行った後のクロック周波数をfsとすると、この場合にもナイキスト周波数fs/2以上の周波数成分が存在するとモアレ成分としてナイキスト周波数帯域内に折り返すため、デジタルフィルタ等によりナイキスト周波数fs/2以下の周波数帯域に制限する必要がある。したがって、あらかじめナイキスト周波数よりも高い周波数成分を除去するための光学LPFを通して被写体を撮像する場合と同様に、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合には、フォーカスを制御することが困難となる。   In addition to such an imaging apparatus, there is an imaging apparatus that employs a spatial pixel shift method as a technique for improving the resolution of an image signal. In this case, the Nyquist frequency fccd / 2 or more with respect to the drive frequency fccd of the imaging unit. An optical LPF that also passes the frequency component is used. Although details will be described later in the spatial pixel shift method, if the clock frequency after performing the process of correcting the spatial pixel position shift between the channels is represented by fs, the Nyquist frequency fs / 2 or more is used in this case as well. Therefore, it is necessary to limit the frequency band to the Nyquist frequency fs / 2 or less by a digital filter or the like. Accordingly, in a case where a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in the captured image, as in the case of imaging a subject through an optical LPF for removing a frequency component higher than the Nyquist frequency in advance. It becomes difficult to control the focus.

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合にも、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を被写体に対する合焦度合いの指標として利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができ、有効なフォーカス評価値を得ることが可能なフォーカス制御装置、撮像装置、フォーカス制御方法および集積回路を提供するものである。   The present invention solves the above-described conventional problems, and even when a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in a captured image, a moiré component folded in the Nyquist frequency band is used. Focus control device and imaging device capable of handling frequency components higher than the Nyquist frequency without increasing the frequency of the processing clock by using as an index of the degree of focus on the subject, and obtaining an effective focus evaluation value A focus control method and an integrated circuit are provided.

本発明の第1の発明にかかるフォーカス制御装置は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御装置であって、画素ずれ補正部と、第1信号処理部と、モアレ成分抽出部と、フォーカス評価値生成部と、フォーカス制御部とを備える。画素ずれ補正部は、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。第1信号処理部は、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出部は、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出する。フォーカス評価値生成部は、モアレ成分に基づいてフォーカス評価値を算出する。フォーカス制御部は、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行う。   A focus control device according to a first aspect of the present invention includes a lens unit section that collects light from a subject and is capable of focus control, and approximately half the pixel pitch in at least one of horizontal and vertical directions. A focus control device applied to an imaging device including a plurality of imaging units that are shifted from each other and each output a first image signal, a pixel shift correction unit, a first signal processing unit, and moire component extraction Unit, a focus evaluation value generation unit, and a focus control unit. The pixel shift correction unit corrects a phase shift between the first image signals and generates a second image signal. The first signal processing unit extracts a first predetermined frequency component from the second image signal and generates a third image signal. The moiré component extraction unit performs subtraction between the third image signals, thereby suppressing the signal component in the Nyquist frequency band and extracting the moiré component that is turned back into the Nyquist frequency band. The focus evaluation value generation unit calculates a focus evaluation value based on the moire component. The focus control unit performs focus control of the lens unit unit based on the focus evaluation value.

第1画像信号は、画素ずれ補正部により位相のずれを補正されて第2画像信号が生成され、第2画像信号は、第1信号処理部により第1の所定の周波数成分を抽出されて第3画像信号が生成され、第3画像信号は、モアレ成分抽出部により所定の割合により減算されて、ナイキスト周波数帯域内の信号成分が抑制され同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分が抽出される。そして、フォーカス評価値生成部により、モアレ成分としてナイキスト周波数帯域内に折り返した、ナイキスト周波数以上の周波数成分からフォーカス評価値が生成され、フォーカス制御部により、そのフォーカス評価値に基づいたフォーカス制御が行われる。   The first image signal is corrected for phase shift by the pixel shift correction unit to generate a second image signal, and the second image signal is extracted by extracting a first predetermined frequency component by the first signal processing unit. Three image signals are generated, and the third image signal is subtracted by a predetermined ratio by the moire component extraction unit, so that the signal component in the Nyquist frequency band is suppressed and the moire component folded back in the Nyquist frequency band is extracted. . Then, the focus evaluation value generation unit generates a focus evaluation value from a frequency component higher than the Nyquist frequency that is folded back as a moire component in the Nyquist frequency band, and the focus control unit performs focus control based on the focus evaluation value. Is called.

これにより、画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合にも、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を被写体に対する合焦度合いの指標として利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができ、有効なフォーカス評価値を得ることが可能となる。   Thereby, even when a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in the image, by using the moire component folded back in the Nyquist frequency band as an index of the degree of focus on the subject, A frequency component higher than the Nyquist frequency can be handled without increasing the frequency of the processing clock, and an effective focus evaluation value can be obtained.

本発明の第2の発明にかかるフォーカス制御装置は、第1の発明のフォーカス制御装置であって、第1の所定の周波数成分は、第2画像信号の全周波数成分または一部の周波数成分である。   A focus control apparatus according to a second aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the first aspect, wherein the first predetermined frequency component is a total frequency component or a partial frequency component of the second image signal. is there.

本発明の第3の発明にかかるフォーカス制御装置は、第1または第2の発明のフォーカス制御装置であって、第1信号処理部は、各第2画像信号から低周波成分を抽出し、同低周波成分の振幅レベルがほぼ等しくなるように所定の割合を決定し、モアレ成分抽出部は、同所定の割合により第3画像信号間において減算を行う。   A focus control apparatus according to a third aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the first or second aspect, wherein the first signal processing unit extracts a low-frequency component from each second image signal, and A predetermined ratio is determined so that the amplitude levels of the low frequency components are substantially equal, and the moire component extraction unit performs subtraction between the third image signals at the predetermined ratio.

ここで、所定の割合とは、例えば、第1信号処理部によって行われる、各画像信号の信号成分のレベルが等しくなるようなゲイン調整の割合をいう。撮像する被写体が有彩色である場合には、Gチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部が出力する各画像信号は信号成分のバランスが崩れたものになる。そこで、第1信号処理部によって各々の信号成分のレベルが等しくなるように調整を行うことで、撮像する被写体が有彩色である場合でもモアレ成分抽出部での減算による信号成分の抑制が可能となり、また無彩色であっても信号成分の抑制効果をより高めることができる。   Here, the predetermined ratio means, for example, a ratio of gain adjustment performed by the first signal processing unit so that the levels of the signal components of the respective image signals are equal. When the subject to be imaged is a chromatic color, each image signal output from the G channel, B channel, and R channel imaging units has an unbalanced signal component. Therefore, by adjusting the level of each signal component to be equal by the first signal processing unit, it is possible to suppress the signal component by subtraction in the moire component extraction unit even when the subject to be imaged is a chromatic color. Moreover, the suppression effect of the signal component can be further enhanced even with an achromatic color.

本発明の第4の発明にかかるフォーカス制御装置は、第1から第3の発明のいずれかのフォーカス制御装置であって、モアレ成分から第2の所定の周波数成分を抽出する第2信号処理部を更に備え、フォーカス評価値生成部は、第2の所定の周波数成分の少なくとも一部を積分してフォーカス評価値を生成する。   A focus control apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the focus control apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the second signal processing unit extracts a second predetermined frequency component from the moire component. The focus evaluation value generation unit integrates at least a part of the second predetermined frequency component to generate a focus evaluation value.

本発明の第5の発明にかかるフォーカス制御装置は、第4の発明のフォーカス制御装置であって、モアレ成分から抽出する第2の所定の周波数成分は、モアレ成分の全周波数成分または一部の周波数成分である。   A focus control device according to a fifth aspect of the present invention is the focus control device according to the fourth aspect, wherein the second predetermined frequency component extracted from the moire component is the total frequency component of the moire component or a part of the frequency component. It is a frequency component.

本発明の第6の発明にかかるフォーカス制御装置は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御装置であって、画素ずれ補正部と、第1信号処理部と、モアレ成分抽出部と、信号成分抽出部と、フォーカス評価値生成部と、フォーカス制御部とを備える。画素ずれ補正部は、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。第1信号処理部は、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出部は、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出する。信号成分抽出部は、第3画像信号間において加算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する。フォーカス評価値生成部は、抽出したモアレ成分および抽出した所定の信号成分の少なくとも一方からフォーカス評価値を算出する。フォーカス制御部は、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行う。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a focus control device that collects light from a subject and has a lens controllable configuration, and approximately half the pixel pitch in at least one of horizontal and vertical directions. A focus control device applied to an imaging device including a plurality of imaging units that are shifted from each other and each output a first image signal, a pixel shift correction unit, a first signal processing unit, and moire component extraction Unit, a signal component extraction unit, a focus evaluation value generation unit, and a focus control unit. The pixel shift correction unit corrects a phase shift between the first image signals and generates a second image signal. The first signal processing unit extracts a first predetermined frequency component from the second image signal and generates a third image signal. The moiré component extraction unit performs subtraction between the third image signals, thereby suppressing the signal component in the Nyquist frequency band and extracting the moiré component that is turned back into the Nyquist frequency band. The signal component extraction unit performs addition between the third image signals, thereby suppressing a moire component that is folded back in the Nyquist frequency band and extracting a predetermined signal component. The focus evaluation value generation unit calculates a focus evaluation value from at least one of the extracted moire component and the extracted predetermined signal component. The focus control unit performs focus control of the lens unit unit based on the focus evaluation value.

これにより、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができるとともに、ナイキスト周波数帯域内の信号成分とモアレ成分の発生量のいずれかまたは両方を使用して被写体に対する合焦度合いの指標とできるため、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以下の周波数成分、およびナイキスト周波数以上の高周波成分のいずれが支配的となっても、有効なフォーカス評価値を得ることが可能となる。   This makes it possible to handle frequency components higher than the Nyquist frequency without increasing the frequency of the processing clock by using the moiré component that is folded back in the Nyquist frequency band, and to combine the signal component and moiré component in the Nyquist frequency band. Since either or both of the generated amounts can be used as an indicator of the degree of focus on the subject, either the frequency component below the Nyquist frequency or the high frequency component above the Nyquist frequency is dominant as the frequency component included in the captured image. Even in this case, an effective focus evaluation value can be obtained.

本発明の第7の発明にかかるフォーカス制御装置は、第6の発明のフォーカス制御装置であって、第1の所定の周波数成分は、第2画像信号の全周波数成分または一部の周波数成分である。   A focus control apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the sixth aspect, wherein the first predetermined frequency component is the total frequency component or a part of the frequency component of the second image signal. is there.

本発明の第8の発明にかかるフォーカス制御装置は、第6または第7の発明のフォーカス制御装置であって、第1信号処理部は、各第2画像信号から低周波成分を抽出し、低周波成分の振幅レベルがほぼ等しくなるように所定の割合を決定し、モアレ成分抽出部は、同所定の割合により第3画像信号間において減算を行い、信号成分抽出部は、同所定の割合により第3画像信号間において加算を行う。   A focus control apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the sixth or seventh aspect, wherein the first signal processing unit extracts a low frequency component from each second image signal, A predetermined ratio is determined so that the amplitude levels of the frequency components are substantially equal, the moire component extraction unit performs subtraction between the third image signals by the predetermined ratio, and the signal component extraction unit performs the predetermined ratio. Addition is performed between the third image signals.

本発明の第9の発明にかかるフォーカス制御装置は、第6から第8の発明のいずれかのフォーカス制御装置であって、モアレ成分および所定の信号成分の一方または両方から第2の所定の周波数成分を抽出する第2信号処理部を更に備え、フォーカス評価値生成部は、同第2の所定の周波数成分の少なくとも一部を積分してフォーカス評価値を生成する。   A focus control apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the focus control apparatus according to any of the sixth to eighth aspects, wherein the second predetermined frequency is obtained from one or both of the moire component and the predetermined signal component. A second signal processing unit that extracts components is further provided, and the focus evaluation value generation unit integrates at least a part of the second predetermined frequency component to generate a focus evaluation value.

本発明の第10の発明にかかるフォーカス制御装置は、第9の発明のフォーカス制御装置であって、モアレ成分および所定の信号成分から抽出する第2の所定の周波数成分は、モアレ成分および所定の信号成分の全周波数成分または一部の周波数成分である。   A focus control apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the ninth aspect, wherein the second predetermined frequency component extracted from the moire component and the predetermined signal component is the moire component and the predetermined frequency component. It is the total frequency component or a part of the frequency component of the signal component.

本発明の第11の発明にかかるフォーカス制御装置は、第6から第10の発明のいずれかのフォーカス制御装置であって、レンズユニットのズーム位置および算出したフォーカス評価値のうち少なくとも一方によりモアレ成分および所定の信号成分の一方または両方を選択する選択部を更に備える。   A focus control apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the focus control apparatus according to any one of the sixth to tenth aspects, wherein a moiré component is determined by at least one of the zoom position of the lens unit and the calculated focus evaluation value. And a selector that selects one or both of the predetermined signal components.

本発明の第12の発明にかかるフォーカス制御装置は、第9または10の発明のフォーカス制御装置であって、第2信号処理部はフィルタを有し、同フィルタは、モアレ成分および所定の信号成分の双方について第2の所定の周波数成分を抽出する共通のフィルタである。   A focus control apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the focus control apparatus according to the ninth or tenth aspect of the present invention, wherein the second signal processing unit includes a filter, and the filter includes a moire component and a predetermined signal component. Are common filters for extracting the second predetermined frequency component.

本発明の第13の発明にかかる撮像装置は、第1または第6の発明のフォーカス制御装置を備える。   An imaging device according to a thirteenth aspect of the present invention includes the focus control device according to the first or sixth aspect.

これにより、第1の発明または第6の発明と同様の効果を奏するフォーカス制御装置を備えた撮像装置を実現できる。   Thereby, it is possible to realize an imaging device including a focus control device that achieves the same effects as the first invention or the sixth invention.

本発明の第14の発明にかかるフォーカス制御方法は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御方法であって、画素ずれ補正ステップと、信号処理ステップと、モアレ成分抽出ステップと、フォーカス評価値生成ステップと、フォーカス制御ステップとを備える。画素ずれ補正ステップにおいては、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。信号処理ステップにおいては、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出ステップにおいては、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制してナイキスト周波数帯域内で折り返したモアレ成分を抽出する。フォーカス評価値生成ステップにおいては、モアレ成分に基づいてフォーカス評価値を算出する。フォーカス制御ステップにおいては、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行う。   According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a lens control unit that collects light from an object and has a focus controllable structure, and approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions. A focus control method applied to an imaging apparatus including a plurality of imaging units that are shifted from each other and output a first image signal, respectively, a pixel shift correction step, a signal processing step, a moire component extraction step, And a focus evaluation value generation step and a focus control step. In the pixel shift correction step, a phase shift between the first image signals is corrected to generate a second image signal. In the signal processing step, a first predetermined frequency component is extracted from the second image signal to generate a third image signal. In the moire component extraction step, subtraction is performed between the third image signals to suppress the signal component in the Nyquist frequency band and extract the moiré component that is turned back in the Nyquist frequency band. In the focus evaluation value generation step, a focus evaluation value is calculated based on the moire component. In the focus control step, focus control of the lens unit unit is performed based on the focus evaluation value.

これにより、第1の発明と同様の効果を奏するフォーカス制御方法を実現できる。   As a result, a focus control method that achieves the same effects as the first invention can be realized.

本発明の第15の発明にかかるフォーカス制御方法は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御方法であって、画素ずれ補正ステップと、信号処理ステップと、モアレ成分抽出ステップと、信号成分抽出ステップと、フォーカス評価値生成ステップと、フォーカス制御ステップとを備える。画素ずれ補正ステップにおいては、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。信号処理ステップにおいては、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出ステップにおいては、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出する。信号成分抽出ステップにおいては、第3画像信号間において加算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する。フォーカス評価値生成ステップにおいては、抽出したモアレ成分および抽出した所定の信号成分の少なくとも一方からフォーカス評価値を算出する。フォーカス制御ステップにおいては、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行う。   A focus control method according to a fifteenth aspect of the present invention includes a lens unit portion that collects light from a subject and has a focus controllable structure, and approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions. A focus control method applied to an imaging apparatus including a plurality of imaging units that are shifted from each other and output a first image signal, respectively, a pixel shift correction step, a signal processing step, a moire component extraction step, A signal component extraction step, a focus evaluation value generation step, and a focus control step. In the pixel shift correction step, a phase shift between the first image signals is corrected to generate a second image signal. In the signal processing step, a first predetermined frequency component is extracted from the second image signal to generate a third image signal. In the moire component extraction step, subtraction is performed between the third image signals to suppress the signal component in the Nyquist frequency band and extract the moiré component that is turned back into the Nyquist frequency band. In the signal component extraction step, by adding between the third image signals, a predetermined signal component is extracted while suppressing the moire component that is turned back in the Nyquist frequency band. In the focus evaluation value generation step, a focus evaluation value is calculated from at least one of the extracted moire component and the extracted predetermined signal component. In the focus control step, focus control of the lens unit unit is performed based on the focus evaluation value.

これにより、第6の発明と同様の効果を奏するフォーカス制御方法を実現できる。   As a result, a focus control method that achieves the same effects as the sixth invention can be realized.

本発明の第16の発明にかかる集積回路は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部と、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを含む撮像装置に適用される集積回路であって、画素ずれ補正部と、信号処理部と、モアレ成分抽出部と、フォーカス評価値生成部とを備える。画素ずれ補正部は、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。信号処理部は、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出部は、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出する。フォーカス評価値生成部は、モアレ成分に基づいてフォーカス評価値を算出する。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an integrated circuit that collects light from a subject and has a lens controllable configuration, and at least one half of a pixel pitch in at least one of horizontal and vertical directions. An integrated circuit applied to an imaging apparatus including a plurality of imaging units that are shifted from each other and that respectively output a first image signal and a focus control unit that performs focus control of a lens unit unit based on a focus evaluation value A pixel shift correction unit, a signal processing unit, a moire component extraction unit, and a focus evaluation value generation unit. The pixel shift correction unit corrects a phase shift between the first image signals and generates a second image signal. The signal processing unit extracts a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal. The moiré component extraction unit performs subtraction between the third image signals, thereby suppressing the signal component in the Nyquist frequency band and extracting the moiré component that is turned back into the Nyquist frequency band. The focus evaluation value generation unit calculates a focus evaluation value based on the moire component.

これにより、第1の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現できる。   Thus, an integrated circuit that exhibits the same effect as that of the first invention can be realized.

本発明の第17の発明にかかる集積回路は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部と、フォーカス評価値に基づいてレンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを含む撮像装置に適用される集積回路であって、画素ずれ補正部と、信号処理部と、モアレ成分抽出部と、信号成分抽出部と、フォーカス評価値生成部とを備える。画素ずれ補正部は、第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する。信号処理部は、第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する。モアレ成分抽出部は、第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して同ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出する。信号成分抽出部は、第3画像信号間において加算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する。フォーカス評価値生成部は、抽出したモアレ成分および抽出した所定の信号成分の少なくとも一方からフォーカス評価値を算出する。   According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an integrated circuit that collects light from a subject and has a lens controllable configuration, and a lens unit portion that is substantially half the pixel pitch in at least one horizontal and vertical direction. An integrated circuit applied to an imaging apparatus including a plurality of imaging units that are shifted from each other and that respectively output a first image signal and a focus control unit that performs focus control of a lens unit unit based on a focus evaluation value A pixel shift correction unit, a signal processing unit, a moire component extraction unit, a signal component extraction unit, and a focus evaluation value generation unit. The pixel shift correction unit corrects a phase shift between the first image signals and generates a second image signal. The signal processing unit extracts a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal. The moiré component extraction unit performs subtraction between the third image signals, thereby suppressing the signal component in the Nyquist frequency band and extracting the moiré component that is turned back into the Nyquist frequency band. The signal component extraction unit performs addition between the third image signals, thereby suppressing a moire component that is folded back in the Nyquist frequency band and extracting a predetermined signal component. The focus evaluation value generation unit calculates a focus evaluation value from at least one of the extracted moire component and the extracted predetermined signal component.

これにより、第6の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現できる。   As a result, an integrated circuit having the same effect as that of the sixth invention can be realized.

本発明は上記方法により、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合にも、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を被写体に対する合焦度合いの指標として利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができ、有効なフォーカス評価値を得ることが可能となる。   In the present invention, even when a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in a captured image, the moire component folded in the Nyquist frequency band is used as an index of the degree of focus on the subject. As a result, it is possible to handle frequency components higher than the Nyquist frequency without increasing the frequency of the processing clock, and an effective focus evaluation value can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図1、図2、図3、図4、図5および図6を用いて説明する。
(実施の形態1)
<1.1:フォーカス制御装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1のフォーカス制御装置100の概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6.
(Embodiment 1)
<1.1: Configuration of the focus control device>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a focus control apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すフォーカス制御装置100は、レンズユニット部1と、撮像部2G、2B、2Rと、画素ずれ補正部3と、第1フィルタ処理部4と、ゲイン調整部5と、モアレ成分抽出部6と、第2フィルタ処理部8と、フォーカス評価値生成部9と、フォーカス制御部10とを有する。なお、このフォーカス制御装置100は、撮像装置の一部を構成する。   A focus control apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a lens unit unit 1, imaging units 2G, 2B, and 2R, a pixel shift correction unit 3, a first filter processing unit 4, a gain adjustment unit 5, and a moire component extraction unit. 6, a second filter processing unit 8, a focus evaluation value generation unit 9, and a focus control unit 10. The focus control device 100 constitutes a part of the imaging device.

レンズユニット部1は、複数のレンズから構成され、被写体からの光を集光し、レンズを移動させること等で被写体からの光束(以下、単に光と称する)について焦点距離を調整する、つまり、被写体に対するズームおよびフォーカス制御可能な構成を有する。レンズユニット部1は、集光した被写体からの光を撮像部2G、2B、2Rに出力する。なお、レンズユニット部1もしくは撮像部2G、2B、2Rには、撮像部2G、2B、2Rの駆動周波数のナイキスト周波数以上の周波数成分を含む光を通過させる光学LPF(Low Pass Filter)が含まれる。   The lens unit unit 1 is composed of a plurality of lenses, and adjusts the focal length of a light flux from the subject (hereinafter simply referred to as light) by condensing light from the subject and moving the lens. It has a configuration capable of controlling zoom and focus on a subject. The lens unit 1 outputs the condensed light from the subject to the imaging units 2G, 2B, and 2R. The lens unit 1 or the imaging units 2G, 2B, 2R includes an optical LPF (Low Pass Filter) that allows light including a frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency of the driving frequency of the imaging units 2G, 2B, 2R to pass therethrough. .

撮像部2G、2B、2Rは、CCDやCMOS等の撮像素子を含み、レンズユニット部1から出力された光を入力とし、レンズユニット部1から出力された光を光電変換により電気信号に変換し、変換した電気信号G0、B0、R0を画素ずれ補正部3に出力する。撮像部2G、2B、2Rは、図2等に示すように、レンズユニット部1を通して被写体を撮像する画素位置をずらすようにして配置されている。   The imaging units 2G, 2B, and 2R include imaging elements such as CCDs and CMOSs, receive light output from the lens unit unit 1 as input, and convert the light output from the lens unit unit 1 into electrical signals by photoelectric conversion. The converted electrical signals G0, B0, R0 are output to the pixel shift correction unit 3. As shown in FIG. 2 and the like, the imaging units 2G, 2B, and 2R are arranged so that the pixel positions for imaging the subject through the lens unit unit 1 are shifted.

画素ずれ補正部3は、撮像部2G、2Bおよび2Rより入力される電気信号G0、B0、R0の間の画素位置のずれ、すなわち位相のずれを後述するような方法で補正し、各チャンネルの画像信号G1、B1、R1を出力する。なお、本実施の形態においては、画素ずれ補正部3以降の処理はデジタル処理となる。   The pixel shift correction unit 3 corrects the pixel position shift between the electrical signals G0, B0, and R0 input from the imaging units 2G, 2B, and 2R, that is, the phase shift by a method that will be described later. Image signals G1, B1, and R1 are output. In the present embodiment, the processing after the pixel shift correction unit 3 is digital processing.

第1フィルタ処理部4は、第1信号処理部の一部として、画素ずれ補正部3が出力する各チャンネルの画像信号G1、B1、R1の各々から第1の所定の周波数成分を抽出して画像信号G2、B2、R2を出力する。また、第1フィルタ処理部4は、後述のゲイン調整部5で用いるための低域の周波数成分からなる信号GL2、BL2、RL2も出力する。なお、第1フィルタ処理部4により出力される信号G2、B2、R2は、一部の周波数成分に限定されるわけでなく、すべての周波数成分を含むものであってもよい。ここで、全周波数成分とは、画像信号G1、B1、R1に含まれるすべての周波数をいう。   As a part of the first signal processing unit, the first filter processing unit 4 extracts a first predetermined frequency component from each of the image signals G1, B1, and R1 of each channel output by the pixel shift correction unit 3. Image signals G2, B2, and R2 are output. The first filter processing unit 4 also outputs signals GL2, BL2, and RL2 composed of low-frequency components for use in a gain adjustment unit 5 described later. The signals G2, B2, and R2 output from the first filter processing unit 4 are not limited to some frequency components, and may include all frequency components. Here, the total frequency component means all frequencies included in the image signals G1, B1, and R1.

ゲイン調整部5は、第1信号処理部の一部として、第1フィルタ処理部4の出力である画像信号の低周波数成分の比に応じてゲイン調整し、各チャンネルの画像信号G3、B3、R3を生成する。図6を参照しながら後述するように、撮像する被写体が有彩色である場合にはGチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rが出力する画像信号がバランスの崩れたものになる。よって、撮像する被写体が有彩色である場合や、無彩色であっても信号成分の抑制効果をより高めたい場合には、ゲイン調整部5によって各々の信号成分のレベルが等しくなるようにゲイン調整を行う。   As a part of the first signal processing unit, the gain adjustment unit 5 adjusts the gain according to the ratio of the low frequency components of the image signal that is the output of the first filter processing unit 4, and the image signals G3, B3, R3 is generated. As will be described later with reference to FIG. 6, when the subject to be imaged is a chromatic color, the image signals output from the G channel, B channel, and R channel imaging units 2G, 2B, and 2R are out of balance. Become. Therefore, when the subject to be imaged is a chromatic color or when it is desired to further enhance the suppression effect of the signal component even if it is an achromatic color, the gain adjustment unit 5 performs gain adjustment so that the level of each signal component becomes equal. I do.

モアレ成分抽出部6は、ゲイン調整部5において生成された各チャンネルの画像信号G3、B3、R3からモアレ成分M4を抽出し(図6(c))、出力する。   The moiré component extraction unit 6 extracts the moiré component M4 from the image signals G3, B3, and R3 of each channel generated by the gain adjustment unit 5 (FIG. 6C) and outputs it.

第2フィルタ処理部8は、第2信号処理部の一部として、モアレ成分抽出部6において抽出し出力されたモアレ成分M4から第2の所定の周波数成分を抽出し、モアレ成分M5を出力する。第2の所定の周波数成分を抽出するとは、例えば、すべての周波数成分の抽出であってもよいし、図5(c)に示すような一部のモアレ成分の抽出であってもよい。   As part of the second signal processing unit, the second filter processing unit 8 extracts a second predetermined frequency component from the moire component M4 extracted and output by the moire component extraction unit 6, and outputs the moire component M5. . Extracting the second predetermined frequency component may be, for example, extraction of all frequency components, or extraction of a part of moire components as shown in FIG.

フォーカス評価値生成部9は、例えば、画面内においてフォーカス状態を評価するために決められる一定の領域内で、モアレ成分M5の第2の所定の周波数成分の絶対値を積分してフォーカス評価値を生成し、フォーカス制御部10へ出力する。なお、同領域内におけるすべてのモアレ成分よりフォーカス評価値を生成してもよいし、処理量を節減するためその一部(例えば、間引いて抽出したもの)よりフォーカス評価値を生成してもよい。   For example, the focus evaluation value generation unit 9 integrates the absolute value of the second predetermined frequency component of the moire component M5 in a certain region determined for evaluating the focus state in the screen, and obtains the focus evaluation value. And output to the focus control unit 10. The focus evaluation value may be generated from all the moire components in the same region, or the focus evaluation value may be generated from a part (for example, extracted by thinning out) in order to save the processing amount. .

フォーカス制御部10は、入力されたフォーカス評価値によりフォーカス状態を判定し、レンズユニット部1へフォーカス制御信号を出力する。レンズユニット部1は、入力されたフォーカス制御信号に応じて、レンズを移動させること等で被写体からの光について焦点距離を調整する。
<1.2:フォーカス制御装置の動作>
以下、本発明の実施の形態1のフォーカス制御装置の動作について説明する。
The focus control unit 10 determines a focus state based on the input focus evaluation value, and outputs a focus control signal to the lens unit unit 1. The lens unit 1 adjusts the focal length of the light from the subject by moving the lens or the like in accordance with the input focus control signal.
<1.2: Operation of the focus control device>
Hereinafter, the operation of the focus control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

被写体からの光は、レンズユニット部1において集光され、撮像部2G、2B、2Rに入力される。撮像部2G、2B、2Rに入力された光は、光電変換により電気信号に変換され、電気信号G0、B0、R0として画素ずれ補正部3へ出力される。画素ずれ補正部3に入力された信号G0、B0、R0は、後述するような方法で画素位置のずれ、すなわち位相のずれを補正され、チャンネルの画像信号G1、B1、R1として第1フィルタ処理部4へ出力される。第1フィルタ処理部4に入力された信号G1、B1、R1は、第1の所定の周波数成分を抽出され、画像信号G2、B2、R2としてゲイン調整部5へ出力される。また、第1フィルタ処理部4に入力された信号G1、B1、R1は、ゲイン調整部5で用いるための低域の周波数成分を抽出され、低域の周波数成分信号GL2、BL2、RL2として出力される。ゲイン調整部5に入力された信号G2、B2、R2は、低域の周波数成分GL2、BL2、RL2等に基づいてゲイン調整されて画像信号G3,B3,R3としてモアレ抽出部6へ出力される。モアレ抽出部6に入力された画像信号G3,B3,R3は、モアレ成分M4を抽出され、第2フィルタ処理部8へ出力される。第2フィルタ処理部8へ入力されたモアレ成分M4は、第2の所定の周波数成分を抽出され、モアレ成分M5としてフォーカス評価値生成部9へ出力される。   Light from the subject is collected by the lens unit 1 and input to the imaging units 2G, 2B, and 2R. Light input to the imaging units 2G, 2B, and 2R is converted into an electrical signal by photoelectric conversion, and is output to the pixel shift correction unit 3 as electrical signals G0, B0, and R0. The signals G0, B0, R0 input to the pixel shift correction unit 3 are corrected for pixel position shift, that is, phase shift, by a method as described later, and are subjected to first filter processing as channel image signals G1, B1, R1. To the unit 4. From the signals G1, B1, and R1 input to the first filter processing unit 4, first predetermined frequency components are extracted and output to the gain adjustment unit 5 as image signals G2, B2, and R2. Further, the signals G1, B1, and R1 input to the first filter processing unit 4 are extracted as low frequency components for use in the gain adjusting unit 5 and output as low frequency component signals GL2, BL2, and RL2. Is done. The signals G2, B2, and R2 input to the gain adjusting unit 5 are gain-adjusted based on the low frequency components GL2, BL2, and RL2, and are output to the moire extracting unit 6 as image signals G3, B3, and R3. . The image signals G3, B3, and R3 input to the moire extraction unit 6 are extracted with the moire component M4 and output to the second filter processing unit 8. From the moire component M4 input to the second filter processing unit 8, a second predetermined frequency component is extracted and output to the focus evaluation value generation unit 9 as the moire component M5.

フォーカス評価値生成部9においては、このように抽出したモアレ成分の一部の周波数成分の絶対値を、フォーカス状態を評価したい領域内にわたって積分することでフォーカス評価値を生成する。この場合、全ての絶対値ではなく、間引くことによってデータ数を削減して一部のみを積分することでフォーカス評価値を生成してもよい。このようにして生成されたフォーカス評価値はフォーカス制御部10へ出力される。そして、フォーカス制御部10ではこのフォーカス評価値が極大値となるようにレンズユニット部1を制御することで合焦動作を実現する。   The focus evaluation value generation unit 9 generates a focus evaluation value by integrating the absolute values of some of the frequency components of the moire component extracted in this way over the region where the focus state is to be evaluated. In this case, the focus evaluation value may be generated by integrating only a part of the data by reducing the number of data instead of all the absolute values. The focus evaluation value generated in this way is output to the focus control unit 10. Then, the focus control unit 10 realizes a focusing operation by controlling the lens unit 1 so that the focus evaluation value becomes a maximum value.

本発明の実施の形態1のフォーカス制御装置100では空間画素ずらし法が採用されている。図2(a)および図3(a)に示すように、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2Bおよび2Rは、Gチャンネルの撮像部2Gに対して画素ピッチの1/2だけ水平方向に空間的にずらして配置されている。従って、各チャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rからは撮像部の駆動周波数をfccdとすると、1/(2fccd)だけ位相のずれた画像信号が出力される。この各チャンネル間の位相のずれを画素ずれ補正部3により補正する。   In the focus control apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention, the spatial pixel shifting method is employed. As shown in FIGS. 2A and 3A, the B-channel and R-channel imaging units 2B and 2R are spatially spaced in the horizontal direction by ½ the pixel pitch with respect to the G-channel imaging unit 2G. It is arranged to shift to. Therefore, image signals whose phases are shifted by 1 / (2 fccd) are output from the image capturing units 2G, 2B, and 2R of each channel, where the drive frequency of the image capturing unit is fccd. The pixel shift correction unit 3 corrects the phase shift between the channels.

この画素ずれの補正方法としては、撮像装置によって様々な方法が考えられる。例えば、図2に示すようにHD(High Definition)カメラのような場合には、撮像部から出力される各チャンネルの画像信号に、撮像部の駆動周波数fccd(例えば、74MHz)と同じ周波数の処理クロックfsで動作するデジタルフィルタ等により補間処理を行い、図2(b)に示すようにGチャンネルと同じ位相のBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号を生成する。一方、図3に示すようにSD(Standard Definition)カメラのような場合には、撮像部の駆動周波数fccd(例えば、18MHz)の2倍の周波数の処理クロックfsで画素ずれの補正が行われる。この場合、2つの方法が考えられる。1つ目は撮像部から出力される各チャンネルの画像信号にGチャンネルとBチャンネルおよびRチャンネルとで互いに1/(2fccd)だけ位相のずれた位置に0挿入をした後に、上述と同様に処理クロックfsで動作するデジタルフィルタ等により補間処理を行う方法である。2つ目は零次ホールドにより処理クロックfsで補間処理を行う方法である。いずれも図3(b)に示すように各チャンネル同じ位相の画像信号を生成する。   As a method of correcting the pixel shift, various methods can be considered depending on the imaging device. For example, as shown in FIG. 2, in the case of an HD (High Definition) camera, the image signal of each channel output from the imaging unit is processed with the same frequency as the drive frequency fccd (for example, 74 MHz) of the imaging unit. Interpolation processing is performed by a digital filter or the like operating with the clock fs, and image signals of the B channel and the R channel having the same phase as the G channel are generated as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3, in the case of an SD (Standard Definition) camera, pixel shift correction is performed with a processing clock fs having a frequency twice the drive frequency fccd (for example, 18 MHz) of the imaging unit. In this case, two methods are conceivable. First, after inserting 0 into the image signal of each channel output from the image pickup unit at a position shifted by 1 / (2 fccd) in the G channel, the B channel, and the R channel, the same processing as described above is performed. In this method, interpolation processing is performed using a digital filter or the like that operates at the clock fs. The second is a method of performing interpolation processing with the processing clock fs by zero-order hold. In either case, as shown in FIG. 3B, an image signal having the same phase for each channel is generated.

空間画素ずらし法が採用された撮像装置で使用される光学LPF(図示省略)は、ナイキスト周波数fccd/2以上の周波数成分も通過させる。よって、そのような周波数成分を含んだ被写体を撮像した場合、Gチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rが出力する画像信号G0、B0、R0は、図4(a)および(b)に示すように、ナイキスト周波数fccd/2以上の周波数成分がモアレ成分としてナイキスト周波数fccd/2以下の周波数帯域に折り返した周波数特性を有する。ここで、上述したように、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2Bおよび2Rは、Gチャンネルの撮像部2Gに対して画素ピッチの1/2だけ水平方向に空間的にずらして配置されている。従って、BチャンネルおよびRチャンネルのモアレ成分は、図4(b)に示すように、Gチャンネルのモアレ成分に対して位相が180°反転したモアレ成分となる。空間画素ずらし法では解像感を向上させるため、例えばGチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの画像信号は、それぞれ高周波成分と低周波成分とに分離され、Gチャンネルの高周波成分と、BチャンネルおよびRチャンネルの高周波成分とを加算したものを加算平均することにより、互いに位相が反転しているモアレ成分を抑制した高周波成分を抽出することができる。これを各チャンネル共通の高周波成分として各々の低周波成分に加算して、図4(d)に示すように、モアレ成分を抑制した画像信号が得られる。なお、このモアレ成分を抑制した画像信号の抽出は、撮像装置の一部である所定の信号成分抽出部(図示省略)で行われる。   An optical LPF (not shown) used in an imaging apparatus employing the spatial pixel shifting method also passes a frequency component having a Nyquist frequency of fccd / 2 or higher. Therefore, when the subject including such a frequency component is imaged, the image signals G0, B0, and R0 output by the G channel, B channel, and R channel imaging units 2G, 2B, and 2R are shown in FIG. As shown in (b), the frequency component having a Nyquist frequency of fccd / 2 or higher has a frequency characteristic that is turned back into a frequency band of Nyquist frequency fccd / 2 or lower as a moire component. Here, as described above, the B channel and R channel imaging units 2B and 2R are spatially shifted in the horizontal direction by 1/2 of the pixel pitch with respect to the G channel imaging unit 2G. Therefore, the moire component of the B channel and the R channel is a moire component having a phase inverted by 180 ° with respect to the moire component of the G channel, as shown in FIG. 4B. In order to improve the resolution in the spatial pixel shifting method, for example, G channel, B channel, and R channel image signals are separated into a high frequency component and a low frequency component, respectively, and the G channel high frequency component, the B channel, and the R channel are separated. By adding and averaging the sum of the high frequency components of the channels, it is possible to extract the high frequency components in which the moire components whose phases are reversed are suppressed. This is added to each low frequency component as a high frequency component common to each channel, and as shown in FIG. 4D, an image signal in which the moire component is suppressed is obtained. The extraction of the image signal with the moire component suppressed is performed by a predetermined signal component extraction unit (not shown) that is a part of the imaging apparatus.

本発明の実施の形態1のフォーカス制御装置100では、これとは逆に、モアレ成分抽出部6により、例えばGチャンネルの画像信号からBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号を加算したものを減算することにより、図4(c)に示すように、互いに同相の信号成分を抑制して逆相のモアレ成分を抽出する。   In the focus control apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention, on the contrary, the moire component extraction unit 6 subtracts, for example, the sum of the B channel and R channel image signals from the G channel image signal. Thus, as shown in FIG. 4C, the in-phase signal components are suppressed and the anti-phase moire components are extracted.

この際、撮像する被写体が無彩色である場合には、Gチャンネルの画像信号とBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号を加算したものとは、厳密には同じ大きさの信号レベルではないものの比較的近い大きさとなっている。よって、そのままの割合で減算してもある程度の信号成分の抑制効果を得ることができる。しかしながら、撮像する被写体が有彩色である場合にはGチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rが出力する画像信号は図6(a)および(b)に示すようにバランスの崩れたものになる。そこで、撮像する被写体が有彩色である場合や、無彩色であっても信号成分の抑制効果をより高めたい場合には、ゲイン調整部5によって各々の信号成分のレベルが等しくなるようにゲイン調整を行う。なお、このゲイン調整においては、Gチャンネルの画像信号に対する、BチャンネルおよびRチャンネルの画像信号の加算したものの平均値との関係を用いてもよいし、BチャンネルもくしはRチャンネルのいずれか一方の画像信号との関係を用いてもよい。   At this time, if the subject to be imaged is achromatic, the sum of the G channel image signal and the B channel and R channel image signals is not the same level of signal level, but is relatively high. It is close in size. Therefore, even if subtraction is performed as it is, a certain degree of signal component suppression effect can be obtained. However, when the subject to be imaged is a chromatic color, the image signals output from the G channel, B channel, and R channel imaging units 2G, 2B, and 2R are balanced as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). It will collapse. Therefore, when the subject to be imaged is a chromatic color or when it is desired to further enhance the suppression effect of the signal component even if it is an achromatic color, the gain adjustment unit 5 performs gain adjustment so that the level of each signal component becomes equal. I do. In this gain adjustment, the relationship between the average value of the G channel image signal and the addition of the B channel and R channel image signals may be used, and either the B channel or the R channel may be used. The relationship with the image signal may be used.

その方法として、画像信号の低周波成分と高周波成分の信号レベルには相関性があることを前提として、次のような方法がある。例えば、第1フィルタ処理部4において図6(a)および(b)に斜線で示すように各チャンネルの低周波成分を抽出してGチャンネルの低周波成分の信号レベルをg、Bチャンネルの低周波成分とRチャンネルの低周波成分を加算した信号レベルをbrとすると、ゲイン調整部5ではBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号を加算したものをg/br倍して、モアレ成分抽出部6においてGチャンネルの画像信号から減算することにより、図6(c)に示すように、互いに同相の信号成分を大幅に抑制して逆相のモアレ成分を抽出する。
<1.3:その他>
本実施の形態においては、第2フィルタ処理部8により、モアレ成分の一部の周波数成分のみに絞って使用することで合焦したい被写体の周波数成分を絞っていたが、一部の周波数成分に絞らず、モアレ成分の全周波数成分を使用するようにしても良い。
As the method, there are the following methods on the premise that there is a correlation between the signal level of the low frequency component and the high frequency component of the image signal. For example, the first filter processing unit 4 extracts the low frequency component of each channel as indicated by the oblique lines in FIGS. 6A and 6B, and sets the signal level of the G channel low frequency component to g and the B channel low. Assuming that the signal level obtained by adding the frequency component and the low frequency component of the R channel is br, the gain adjusting unit 5 multiplies the sum of the B channel and R channel image signals by g / br and the moire component extracting unit 6 By subtracting from the image signal of the G channel, as shown in FIG. 6C, the in-phase signal components are greatly suppressed, and the anti-phase moire components are extracted.
<1.3: Others>
In the present embodiment, the second filter processing unit 8 narrows down the frequency component of the subject to be focused by using only a part of the frequency components of the moire component. You may make it use all the frequency components of a moire component, without narrowing down.

また、この第2フィルタ処理部8で行ったモアレ成分の周波数帯域の制限は、第1フィルタ処理部4で行うようにしても良い。すなわち第1フィルタ処理部4において減算に使用する画像信号の周波数成分をあらかじめ図5(a)および(b)の斜線で示した部分を抽出しておけば第2フィルタ処理部8がなくても、図5(c)に示すモアレ成分を抽出することができる。   Further, the restriction of the frequency band of the moire component performed by the second filter processing unit 8 may be performed by the first filter processing unit 4. That is, if the first filter processing unit 4 extracts the frequency component of the image signal used for the subtraction in advance in the shaded area in FIGS. 5A and 5B, the second filter processing unit 8 is not required. The moire component shown in FIG. 5C can be extracted.

また、本実施の形態においては、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2Bおよび2RをGチャンネルの撮像部2Gに対して画素ピッチの1/2だけ水平方向に空間的にずらして配置した場合について説明したが、垂直方向に空間的にずらして配置して、上述の水平方向の各クロック周波数を垂直方向のクロック周波数すなわちライン周波数に置き換えて処理しても良い。また、水平方向および垂直方向の両方にそれぞれ画素ピッチの1/2だけ空間的にずらして配置して同様に処理しても良い。   Also, in the present embodiment, a case where the B channel and R channel imaging units 2B and 2R are spatially shifted in the horizontal direction by 1/2 of the pixel pitch with respect to the G channel imaging unit 2G will be described. However, processing may be performed by spatially shifting in the vertical direction and replacing each horizontal clock frequency described above with a vertical clock frequency, that is, a line frequency. Alternatively, both the horizontal direction and the vertical direction may be spatially shifted from each other by 1/2 of the pixel pitch and processed in the same manner.

本実施の形態においては、Gチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルのそれぞれ異なる色信号用の撮像部が出力する画像信号を使用したが、代わりに例えば、水平方向および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチの1/2だけ空間的にずらして配置した2個の同じ色信号用の撮像部を設け(例えば、4板式撮像部を用いて2Gを二つ設け、ずらして配置する)、それぞれが出力する画像信号を使用しても良い。この場合に、同2個の撮像部が受光する光量を等しくしておいて減算するか、または受光した光量に応じた割合で減算をすれば、ゲイン調整部5は不要であり、また減算により信号成分をほぼ完全に除去することが可能となる。なお、Gチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルを二つずつ設けた6板式撮像部を用いてもよい。この場合、G,B,Rのそれぞれの第1の撮像部に対して第2の撮像部を水平方向および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチの1/2だけ空間的にずらして配置する。このような構成とすることにより、被写体がどのような色であってもより確実にフォーカス評価値を得ることができる。
<1.3:フォーカス制御装置の特徴>
以上のように本実施の形態1によれば、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができ、モアレ成分の発生量を被写体に対する合焦度合いの指標とするので、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合にも、有効なフォーカス評価値を得ることが可能なフォーカス制御装置等を提供することができる。
(実施の形態2)
<2.1:フォーカス制御装置の構成>
図7は、本発明の実施の形態2のフォーカス制御装置200の概略構成を示す図である。フォーカス制御装置200はフォーカス評価値生成に使用するための信号成分抽出部7とズーム位置検出部11とを備えることを除いては、図1の実施の形態1のフォーカス制御装置100と、同様の構成を有する。
In the present embodiment, image signals output from image pickup units for different color signals of the G channel, the B channel, and the R channel are used. Instead, for example, the pixel pitch in at least one direction of the horizontal direction and the vertical direction is used. Are provided with two image pickup units for the same color signal that are spatially shifted by 1/2 (for example, two 2Gs are provided using a four-plate image pickup unit and are shifted and arranged), and each outputs. An image signal may be used. In this case, if the light amounts received by the two imaging units are made equal to each other and subtracted or subtracted at a rate corresponding to the received light amounts, the gain adjusting unit 5 is unnecessary, and by subtraction It becomes possible to remove the signal component almost completely. Note that a 6-plate imaging unit provided with two G channels, two B channels, and two R channels may be used. In this case, the second imaging unit is arranged spatially shifted by 1/2 of the pixel pitch in at least one of the horizontal direction and the vertical direction with respect to the first imaging unit of G, B, and R. With such a configuration, the focus evaluation value can be obtained more reliably regardless of the color of the subject.
<1.3: Features of the focus control device>
As described above, according to the first embodiment, by using the moiré component that is turned back in the Nyquist frequency band, it is possible to handle a frequency component that is higher than the Nyquist frequency without increasing the frequency of the processing clock. Is used as an index of the degree of focus on the subject, so that an effective focus evaluation value can be obtained even when a high frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is dominant as a frequency component included in the captured image. A possible focus control device or the like can be provided.
(Embodiment 2)
<2.1: Configuration of focus control device>
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the focus control apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention. The focus control device 200 is the same as the focus control device 100 of the first embodiment in FIG. 1 except that the focus control device 200 includes a signal component extraction unit 7 and a zoom position detection unit 11 for use in generating a focus evaluation value. It has a configuration.

図7に示すフォーカス制御装置200は、レンズユニット部1と、撮像部2G、2B、2Rと、画素ずれ補正部3と、第1フィルタ処理部4と、ゲイン調整部5と、モアレ成分抽出部6と、信号成分抽出部7と、第2フィルタ処理部8と、フォーカス評価値生成部9と、フォーカス制御部10と、ズーム位置検出部11とを有する。   A focus control device 200 illustrated in FIG. 7 includes a lens unit unit 1, imaging units 2G, 2B, and 2R, a pixel shift correction unit 3, a first filter processing unit 4, a gain adjustment unit 5, and a moire component extraction unit. 6, a signal component extraction unit 7, a second filter processing unit 8, a focus evaluation value generation unit 9, a focus control unit 10, and a zoom position detection unit 11.

レンズユニット部1は、複数のレンズから構成され、被写体からの光を集光し、レンズを移動させること等で被写体からの光束(以下、単に光と称する)について焦点距離を調整する、つまり、被写体に対するズームおよびフォーカス制御可能な構成を有する。レンズユニット部1は、集光した被写体からの光を撮像部2G、2B、2Rに出力する。なお、レンズユニット部1もしくは撮像部2G、2B、2Rには、撮像部2G、2B、2Rの駆動周波数のナイキスト周波数以上の周波数成分を含む光を通過させる光学LPFが含まれる。   The lens unit unit 1 is composed of a plurality of lenses, and adjusts the focal length of a light flux from the subject (hereinafter simply referred to as light) by condensing light from the subject and moving the lens. It has a configuration capable of controlling zoom and focus on a subject. The lens unit 1 outputs the condensed light from the subject to the imaging units 2G, 2B, and 2R. The lens unit 1 or the imaging units 2G, 2B, and 2R includes an optical LPF that allows light including a frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency of the driving frequency of the imaging units 2G, 2B, and 2R to pass therethrough.

撮像部2G、2B、2Rは、CCDやCMOS等の撮像素子を含み、レンズユニット部1から出力された光を入力とし、レンズユニット部1から出力された光を光電変換により電気信号に変換し、変換した電気信号G0、B0、R0を画素ずれ補正部3に出力する。撮像部2G、2B、2Rは、図2等に示すように、レンズユニット部1を通して被写体を撮像する画素位置をずらすようにして配置されている。   The imaging units 2G, 2B, and 2R include imaging elements such as CCDs and CMOSs, receive light output from the lens unit unit 1 as input, and convert the light output from the lens unit unit 1 into electrical signals by photoelectric conversion. The converted electrical signals G0, B0, R0 are output to the pixel shift correction unit 3. As shown in FIG. 2 and the like, the imaging units 2G, 2B, and 2R are arranged so that the pixel positions for imaging the subject through the lens unit unit 1 are shifted.

画素ずれ補正部3は、撮像部2G、2Bおよび2Rより入力される電気信号G0、B0、R0間の画素位置のずれ、すなわち位相のずれを実施の形態1と同様の方法で補正し、各チャンネルの画像信号G1、B1、R1を出力する。なお、本実施の形態においては、画素ずれ補正部3以降の処理はデジタル処理となる。   The pixel shift correction unit 3 corrects the pixel position shift between the electrical signals G0, B0, and R0 input from the imaging units 2G, 2B, and 2R, that is, the phase shift, in the same manner as in the first embodiment. Channel image signals G1, B1, and R1 are output. In the present embodiment, the processing after the pixel shift correction unit 3 is digital processing.

第1フィルタ処理部4は、第1信号処理部の一部として、画素ずれ補正部3が出力する各チャンネルの画像信号G1、B1、R1の各々から第1の所定の周波数成分を抽出して画像信号G2、B2、R2を出力する。また、第1フィルタ処理部4は、後述のゲイン調整部5で用いるための低域の周波数成分からなる画像信号GL2、BL2、RL2も出力する。なお、第1フィルタ処理部4により出力される画像信号G2、B2、R2は、一部の周波数成分に限定されるわけでなく、上記実施の形態1と同様にすべての周波数成分を含むものであってもよい。   As a part of the first signal processing unit, the first filter processing unit 4 extracts a first predetermined frequency component from each of the image signals G1, B1, and R1 of each channel output by the pixel shift correction unit 3. Image signals G2, B2, and R2 are output. Further, the first filter processing unit 4 also outputs image signals GL2, BL2, and RL2 composed of low-frequency components for use in a gain adjustment unit 5 described later. Note that the image signals G2, B2, and R2 output by the first filter processing unit 4 are not limited to a part of the frequency components, and include all the frequency components as in the first embodiment. There may be.

ゲイン調整部5は、第1信号処理部の一部として、第1フィルタ処理部4の出力である画像信号の低周波数成分の比に応じてゲイン調整し、各チャンネルの画像信号G3、B3、R3を生成する。実施の形態1で既述したように、撮像する被写体が有彩色である場合にはGチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rが出力する画像信号がバランスの崩れたものになる。よって、撮像する被写体が有彩色である場合や、無彩色であっても信号成分の抑制効果をより高めたい場合には、ゲイン調整部5によって各々の信号成分のレベルが等しくなるようにゲイン調整を行う。   As a part of the first signal processing unit, the gain adjustment unit 5 adjusts the gain according to the ratio of the low frequency components of the image signal that is the output of the first filter processing unit 4, and the image signals G3, B3, R3 is generated. As described in the first embodiment, when the subject to be imaged is a chromatic color, the image signals output from the G channel, B channel, and R channel imaging units 2G, 2B, and 2R are out of balance. Become. Therefore, when the subject to be imaged is a chromatic color or when it is desired to further enhance the suppression effect of the signal component even if it is an achromatic color, the gain adjustment unit 5 performs gain adjustment so that the level of each signal component becomes equal. I do.

モアレ成分抽出部6は、ゲイン調整部5において生成された各チャンネルの画像信号G3、B3、R3からモアレ成分M4を抽出し(図6(c))、出力する。   The moiré component extraction unit 6 extracts the moiré component M4 from the image signals G3, B3, and R3 of each channel generated by the gain adjustment unit 5 (FIG. 6C) and outputs it.

信号成分抽出部7は、例えばGチャンネルの画像信号とBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号を加算したものとを加算することにより、図4(d)に示すように、互いに逆相のモアレ成分を抑制して同相の信号成分S4を抽出する。なお、このような信号成分抽出は、撮像装置においては解像感向上を目的とする信号処理のために行われることであるが、本実施の形態2においては、この信号成分をフォーカス評価値の生成のために用いる点において特徴がある。   The signal component extraction unit 7 adds, for example, a G-channel image signal and a sum of the B-channel and R-channel image signals, thereby generating moiré components having opposite phases as shown in FIG. The in-phase signal component S4 is extracted while being suppressed. Note that such signal component extraction is performed for signal processing for the purpose of improving resolution in the imaging apparatus, but in the second embodiment, this signal component is used as the focus evaluation value. It is characterized in that it is used for generation.

第2フィルタ処理部8は、第2信号処理部の一部として、モアレ成分抽出部6において抽出し出力されたモアレ成分M4から第2の所定の周波数成分を抽出し、モアレ成分M5を出力する。第2の所定の周波数成分を抽出するとは、例えば、すべての周波数成分の抽出であってもよいし、図5(c)に示すような一部のモアレ成分の抽出であってもよい。第2フィルタ処理部8はまた、第2信号処理部の一部として、信号成分抽出部7において抽出し出力された信号成分S4から第2の所定の周波数成分を抽出し、信号成分S5を出力する。第2の所定の周波数成分を抽出するとは、例えば、すべての周波数成分の抽出であってもよいし、図5(d)に示すような一部の周波数成分の抽出であってもよい。また、モアレ成分M5と信号成分S5の抽出には同じ特性のフィルタを使用してもよいし、異なる特性のフィルタを使用してもよい。   As part of the second signal processing unit, the second filter processing unit 8 extracts a second predetermined frequency component from the moire component M4 extracted and output by the moire component extraction unit 6, and outputs the moire component M5. . Extracting the second predetermined frequency component may be, for example, extraction of all frequency components, or extraction of a part of moire components as shown in FIG. The second filter processing unit 8 also extracts a second predetermined frequency component from the signal component S4 extracted and output by the signal component extraction unit 7 as a part of the second signal processing unit, and outputs the signal component S5. To do. Extracting the second predetermined frequency component may be, for example, extraction of all frequency components, or may be extraction of some frequency components as shown in FIG. In addition, filters having the same characteristics may be used for extracting the moire component M5 and the signal component S5, or filters having different characteristics may be used.

フォーカス評価値生成部9は、例えば、画面内においてフォーカス状態を評価するために決められる一定の領域内で、モアレ成分M5および信号成分S5の一方または両方の第2の所定の周波数成分の絶対値を積分してフォーカス評価値を生成し、フォーカス制御部10へ出力する。なお、同領域内におけるモアレ成分M5および信号成分S5のすべての周波数成分に対してフォーカス評価値を生成してもよいし、処理量を節減するためにその一部(例えば、間引いて抽出したもの)のみに対してフォーカス評価値を生成してもよい。   For example, the focus evaluation value generation unit 9 is an absolute value of the second predetermined frequency component of one or both of the moire component M5 and the signal component S5 within a certain area determined for evaluating the focus state in the screen. Are integrated to generate a focus evaluation value, which is output to the focus control unit 10. In addition, focus evaluation values may be generated for all frequency components of the moire component M5 and the signal component S5 in the same region, or a part thereof (for example, a sample extracted by thinning out) in order to save processing amount. Focus evaluation values may be generated only for).

フォーカス制御部10は、入力されたフォーカス評価値によりフォーカス状態を判定し、レンズユニット部1へフォーカス制御信号を出力する。レンズユニット部1は、入力されたフォーカス制御信号に応じて、レンズを移動させること等で被写体からの光について焦点距離を調整する。   The focus control unit 10 determines a focus state based on the input focus evaluation value, and outputs a focus control signal to the lens unit unit 1. The lens unit 1 adjusts the focal length of the light from the subject by moving the lens or the like in accordance with the input focus control signal.

ズーム位置検出部11は、レンズユニット部1より出力されたズーム位置信号(Z位置信号)を受けズーム位置を検出し、ズーム位置検出信号(Z位置検出信号)を第1フィルタ処理部4、第2フィルタ処理部8およびフォーカス評価値生成部9の少なくとも一つに出力する。
<2.2:フォーカス制御装置の動作>
以下、本発明の実施の形態2のフォーカス制御装置200の動作について説明する。
The zoom position detection unit 11 receives the zoom position signal (Z position signal) output from the lens unit unit 1 and detects the zoom position. The zoom position detection signal (Z position detection signal) is transmitted to the first filter processing unit 4 and the first filter processing unit 4. 2 output to at least one of the filter processing unit 8 and the focus evaluation value generation unit 9.
<2.2: Operation of the focus control device>
Hereinafter, the operation of the focus control apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described.

本発明の実施の形態2のフォーカス制御装置200でも空間画素ずらし法が採用されており、各チャンネルの撮像部2G、2Bおよび2Rからは撮像部の駆動周波数をfccdとすると、1/2fccdだけ位相のずれた画像信号が出力され、この各チャンネル間の位相のずれを画素ずれ補正部3により補正する。   In the focus control apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention, the spatial pixel shifting method is also employed. From the imaging units 2G, 2B, and 2R of each channel, if the imaging unit drive frequency is fccd, the phase is ½ fccd. Are output, and the pixel shift correction unit 3 corrects the phase shift between the channels.

実施の形態1と同様に、レンズユニット部1もしくは撮像部2G、2B、2Rに設けられた光学LPFは、ナイキスト周波数fccd/2以上の周波数成分も通過させる。そのような周波数成分を含んだ被写体を撮像した場合、撮像部2G、2Bおよび2Rが出力する画像信号は、図4(a)および(b)に示すような周波数特性を有する。そして画素ずれ補正部3、第1フィルタ処理部4、ゲイン調整部5およびモアレ成分抽出部6も実施の形態1と同様に動作する。   Similar to the first embodiment, the optical LPF provided in the lens unit 1 or the imaging units 2G, 2B, and 2R also passes a frequency component having a Nyquist frequency of fccd / 2 or higher. When a subject including such a frequency component is imaged, the image signals output by the imaging units 2G, 2B, and 2R have frequency characteristics as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The pixel shift correction unit 3, the first filter processing unit 4, the gain adjustment unit 5, and the moire component extraction unit 6 operate in the same manner as in the first embodiment.

信号成分抽出部7では、例えばGチャンネルの画像信号とBチャンネルおよびRチャンネルの画像信号とを加算したものを加算することにより、図4(d)に示すように、互いに逆相のモアレ成分を抑制して同相の信号成分を抽出する。   In the signal component extraction unit 7, for example, by adding the G-channel image signal and the B-channel and R-channel image signals, as shown in FIG. In-phase signal components are extracted with suppression.

フォーカス評価値を生成する場合には、モアレ成分抽出部6が抽出したモアレ成分と信号成分抽出部7が抽出した信号成分のうち選択によりいずれか一方を使用しても、両方を使用しても良い。また、抽出したモアレ成分および信号成分の全周波数成分を使用しても良い。さらに、第2フィルタ処理部8で一部の周波数成分のみを抽出することにより合焦したい被写体の周波数成分を絞っても良い。例えば、第2フィルタ処理部8により、図5(a)および(b)の斜線で示した部分を取り出してモアレ成分の図5(c)に示す部分、および信号成分の図5(d)に示す部分を使用しても良い。   When generating the focus evaluation value, either one of the moire component extracted by the moire component extraction unit 6 and the signal component extracted by the signal component extraction unit 7 may be used depending on the selection, or both may be used. good. Further, all the frequency components of the extracted moire component and signal component may be used. Furthermore, the frequency component of the subject to be focused may be narrowed down by extracting only a part of the frequency components by the second filter processing unit 8. For example, the second filter processing unit 8 takes out the hatched portions in FIGS. 5A and 5B and shows the moire component in FIG. 5C and the signal component in FIG. 5D. The part shown may be used.

なお、この第2フィルタ処理部8で行ったモアレ成分の周波数成分の制限は、第1フィルタ処理部4で行うこともできる。すなわち第1フィルタ処理部4において減算に使用する画像信号の周波数成分をあらかじめ図5(a)および(b)の斜線で示した部分を抽出しておけば、第2フィルタ処理部8がなくても図5(c)に示すモアレ成分および図5(d)に示す信号成分を抽出することができる。フォーカス評価値生成部9は、このように抽出したモアレ成分および信号成分の全周波数成分または一部の周波数成分の絶対値を、フォーカス状態を評価したい領域内にわたって積分することでフォーカス評価値を生成する。この場合、全ての絶対値ではなく、間引くことによってデータ数を削減して一部のみを積分することでフォーカス評価値を生成してもよい。そして、フォーカス制御部10ではこのフォーカス評価値が極大値となるようにレンズユニット部1を制御することで合焦動作を実現する。   Note that the frequency component of the moire component performed by the second filter processing unit 8 can be limited by the first filter processing unit 4. That is, if the first filter processing unit 4 extracts the frequency component of the image signal used for the subtraction in advance by extracting the hatched portion in FIGS. 5A and 5B, the second filter processing unit 8 can be omitted. Also, the moire component shown in FIG. 5C and the signal component shown in FIG. 5D can be extracted. The focus evaluation value generation unit 9 generates the focus evaluation value by integrating the absolute values of all or some of the frequency components of the moire component and signal component extracted in this manner over the region where the focus state is to be evaluated. To do. In this case, the focus evaluation value may be generated by integrating only a part of the data by reducing the number of data instead of all the absolute values. Then, the focus control unit 10 realizes a focusing operation by controlling the lens unit 1 so that the focus evaluation value becomes a maximum value.

ここで第1フィルタ処理部4、第2フィルタ処理部8またはフォーカス評価値生成部9では、モアレ成分および信号成分のどちらを選択するか、また両方を使用するかを判定・選択する選択部を設けても良い。この選択は、図7に示すようにズーム位置検出部11により検出されたレンズユニット部1のズーム位置、または生成したフォーカス評価値を分析した結果等に基づいて行われる。例えば、レンズユニット部1がテレ(Tele)側(望遠側)にある場合には、得られる画像信号の周波数は比較的低く、ナイキスト周波数以下が支配的であると判断して信号成分からフォーカス評価値を生成する。一方、レンズユニット部1がワイド(Wide)側(広角側)にある場合には、得られる画像信号の周波数は比較的高く、ナイキスト周波数以上が支配的であると判断してモアレ成分からフォーカス評価値を生成する。あるいは、常に信号成分とモアレ成分との両方または一方からフォーカス評価値をそれぞれ生成して使用しても良い。また信号成分から生成したフォーカス評価値として十分なレベルが得られない場合には、モアレ成分からフォーカス評価値を生成し、逆にモアレ成分から生成したフォーカス評価値として十分なレベルが得られない場合には、信号成分からフォーカス評価値を生成するようにしてもよい。   Here, in the first filter processing unit 4, the second filter processing unit 8, or the focus evaluation value generation unit 9, a selection unit for determining / selecting which one of the moire component and the signal component is selected and which is used is selected. It may be provided. This selection is performed based on the zoom position of the lens unit section 1 detected by the zoom position detection section 11 as shown in FIG. 7, the result of analyzing the generated focus evaluation value, or the like. For example, when the lens unit 1 is on the tele (tele) side (telephoto side), the frequency of the obtained image signal is relatively low, and it is determined that the Nyquist frequency or less is dominant, and focus evaluation is performed from the signal component. Generate a value. On the other hand, when the lens unit 1 is on the wide side (wide angle side), the frequency of the obtained image signal is relatively high, and it is determined that the Nyquist frequency or higher is dominant, and focus evaluation is performed from the moire component. Generate a value. Alternatively, the focus evaluation values may always be generated and used from both or one of the signal component and the moire component. Also, when a sufficient level is not obtained as the focus evaluation value generated from the signal component, a focus evaluation value is generated from the moire component, and conversely, a sufficient level is not obtained as the focus evaluation value generated from the moire component. Alternatively, the focus evaluation value may be generated from the signal component.

以上のように、信号成分とモアレ成分のいずれかを選択してフィルタ処理を行うということにより、第1フィルタ処理部4や第2フィルタ処理部8において使用するフィルタ特性は同じでも、すなわち共通のフィルタを使用しても抽出される周波数成分は2通り選択されることになるため、フィルタ特性を変更するのと同等の効果が得られるという利点もある。また、フィルタの特性は1種類に限定されず、複数の種類のフィルタを用いてもよい。例えば、2種類のフィルタを使用する場合、各フィルタで信号成分とモアレ成分の周波数成分をそれぞれ抽出するため、合わせて4種類の周波数成分を抽出することが可能となる。   As described above, by selecting either the signal component or the moire component and performing the filter processing, the filter characteristics used in the first filter processing unit 4 and the second filter processing unit 8 are the same, that is, they are common. Even if a filter is used, two types of frequency components to be extracted are selected. Therefore, there is an advantage that an effect equivalent to changing the filter characteristics can be obtained. The filter characteristics are not limited to one type, and a plurality of types of filters may be used. For example, when two types of filters are used, since the frequency components of the signal component and the moire component are extracted by each filter, it is possible to extract four types of frequency components in total.

なお、ここではBチャンネルおよびRチャンネルの撮像部2Bおよび2RをGチャンネルの撮像部2Gに対して画素ピッチの1/2だけ水平方向に空間的にずらして配置した場合について説明したが、垂直方向に空間的にずらして配置して、上述の水平方向の各クロック周波数を垂直方向のクロック周波数すなわちライン周波数に置き換えて処理しても良いし、水平方向および垂直方向の両方にそれぞれ画素ピッチの1/2だけ空間的にずらして配置して同様に処理しても良い。   Here, the case where the B channel and R channel imaging units 2B and 2R are spatially shifted in the horizontal direction by 1/2 of the pixel pitch with respect to the G channel imaging unit 2G has been described. The horizontal clock frequency described above may be replaced with the vertical clock frequency, that is, the line frequency, and processing may be performed, or the pixel pitch of 1 may be set in both the horizontal and vertical directions. The processing may be performed in the same manner with the arrangement being spatially shifted by / 2.

また、ここではGチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルのそれぞれ異なる色信号用の撮像部が出力する画像信号を使用したが、代わりに例えば、水平方向および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチの1/2だけ空間的にずらして配置した2個の同じ色信号用の撮像部を設け(例えば、4板式撮像部を用いて2Gを二つ設け、ずらして配置する)、それぞれが出力する画像信号を使用しても良い。この場合に、同2個の撮像部が受光する光量を等しくしておいて減算および加算するか、または受光した光量に応じた割合で減算および加算をすれば、ゲイン調整部5は不要であり、また減算および加算により信号成分およびモアレ成分をほぼ完全に除去することが可能となる。なお、上記実施の形態1と同様に、Gチャンネル、BチャンネルおよびRチャンネルを二つずつ設けた6板式撮像部を用いてもよい。
<2.3:フォーカス制御装置の特徴>
以上のように本実施の形態によれば、ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を利用することで、処理クロックの周波数を上げることなくナイキスト周波数以上の周波数成分を扱うことができるとともに、ナイキスト周波数帯域内の信号成分とモアレ成分の発生量のいずれかまたは両方を使用して被写体に対する合焦度合いの指標とするため、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以下の周波数成分、およびナイキスト周波数以上の高周波成分のいずれが支配的となっても、有効なフォーカス評価値を得ることが可能なフォーカス制御装置等を提供することができる。
(その他の実施の形態)
上述したフォーカス制御装置は、LSIなどの半導体装置により一部を1チップ化してもよい。
Here, the image signals output from the image pickup units for different color signals of the G channel, the B channel, and the R channel are used, but instead, for example, 1/1 of the pixel pitch in at least one of the horizontal direction and the vertical direction. Two image pickup units for the same color signal that are spatially shifted by 2 are provided (for example, two 2G are provided by using a four-plate image pickup unit and are arranged to be shifted), and the image signals output by each are May be used. In this case, the gain adjustment unit 5 is not required if the light amounts received by the two imaging units are made equal to each other and are subtracted and added, or subtracted and added at a rate corresponding to the received light amounts. Further, the signal component and the moire component can be almost completely removed by subtraction and addition. As in the first embodiment, a 6-plate imaging unit provided with two G channels, two B channels, and two R channels may be used.
<2.3: Features of the focus control device>
As described above, according to the present embodiment, by using the moiré component folded in the Nyquist frequency band, it is possible to handle a frequency component higher than the Nyquist frequency without increasing the frequency of the processing clock. In order to use either or both of the signal component in the band and the amount of generated moire component as an index of the degree of focus on the subject, the frequency component included in the captured image is a frequency component equal to or lower than the Nyquist frequency, and the Nyquist frequency It is possible to provide a focus control device and the like that can obtain an effective focus evaluation value regardless of which of the above high-frequency components becomes dominant.
(Other embodiments)
A part of the above-described focus control device may be integrated into one chip by a semiconductor device such as an LSI.

また、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。   Further, although it is referred to as LSI here, it may be referred to as IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.

また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。プリント基板に実装後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。   Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after mounting on a printed circuit board or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of internal circuit cells may be used.

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。   Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied as a possibility.

また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。   Moreover, each process of the said embodiment may be implement | achieved by hardware, and may be implement | achieved by software. Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware.

なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。   The specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明にかかるフォーカス制御装置、撮像装置、フォーカス制御方法および集積回路は、被写体を撮像して得られる画像信号の中から、撮像装置の出力信号としては本来扱うことのないナイキスト周波数以上の高周波成分も利用して合焦状態を評価するため、離れた所にある被写体をワイド端で撮像した場合や被写体自身の模様が非常に精細な場合等、撮像した画像に含まれる周波数成分としてナイキスト周波数以上の高周波成分が支配的となるような場合にも有効なフォーカス評価値に基づいてフォーカス制御が可能であり、撮像装置のオートフォーカス機能およびマニュアルフォーカス機能として有用である。   A focus control device, an imaging device, a focus control method, and an integrated circuit according to the present invention include, among image signals obtained by imaging a subject, a high-frequency component having a Nyquist frequency or higher that is not originally handled as an output signal of the imaging device. In order to evaluate the in-focus state, the frequency component included in the captured image is higher than the Nyquist frequency, such as when the subject at a distant location is imaged at the wide end or the subject's own pattern is very fine. Focus control can be performed based on an effective focus evaluation value even when the high-frequency component is dominant, and it is useful as an autofocus function and a manual focus function of the imaging apparatus.

本発明の実施の形態1におけるフォーカス制御装置の概略構成を説明する図The figure explaining schematic structure of the focus control apparatus in Embodiment 1 of this invention. 空間画素ずらし法を採用したHDカメラにおける画素配置を説明する図The figure explaining the pixel arrangement | positioning in HD camera which employ | adopted the spatial pixel shift method 空間画素ずらし法を採用したSDカメラにおける画素配置を説明する図The figure explaining the pixel arrangement | positioning in SD camera which employ | adopted the spatial pixel shift method 本発明の実施の形態1および2における画像信号の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the image signal in Embodiment 1 and 2 of this invention 本発明の実施の形態1および2における画像信号の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the image signal in Embodiment 1 and 2 of this invention 本発明の実施の形態1および2における画像信号の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the image signal in Embodiment 1 and 2 of this invention 本発明の実施の形態2におけるフォーカス制御装置の概略構成を説明する図The figure explaining schematic structure of the focus control apparatus in Embodiment 2 of this invention. 従来のフォーカス制御装置の概略構成を説明する図The figure explaining schematic structure of the conventional focus control apparatus 従来のフォーカス制御装置のHPFの選択方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the selection method of HPF of the conventional focus control apparatus. 従来のフォーカス制御装置における画像信号の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the image signal in the conventional focus control apparatus

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズユニット部
2G、2B、2R 12G、12B、12R 撮像部
3 画像ずれ補正部
4、8 第1、第2フィルタ処理部(第1、第2信号処理部)
5 ゲイン調整部(第1信号処理部)
6 モアレ成分抽出部
7 信号成分抽出部
9、14 フォーカス評価値生成部
10 フォーカス制御部
11 ズーム位置検出部
13 高周波成分抽出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens unit part 2G, 2B, 2R 12G, 12B, 12R Image pick-up part 3 Image shift correction part 4, 8 1st, 2nd filter process part (1st, 2nd signal process part)
5 Gain adjuster (first signal processor)
6 Moire component extraction unit 7 Signal component extraction unit 9, 14 Focus evaluation value generation unit 10 Focus control unit 11 Zoom position detection unit 13 High frequency component extraction unit

Claims (17)

被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御装置であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正部と、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する第1信号処理部と、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出部と、
前記モアレ成分に基づいてフォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成部と、
前記フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部と、
を備える、フォーカス制御装置。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. A focus control device applied to an imaging device including a plurality of imaging units,
A pixel shift correction unit that corrects a phase shift between the first image signals to generate a second image signal;
A first signal processing unit that extracts a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal;
A moire component extraction unit that suppresses signal components in the Nyquist frequency band and extracts a moire component that is turned back into the Nyquist frequency band by performing subtraction between the third image signals;
A focus evaluation value generation unit that calculates a focus evaluation value based on the moire component;
A focus control unit that performs focus control of the lens unit unit based on the focus evaluation value;
A focus control device.
前記第1の所定の周波数成分は、前記第2画像信号の全周波数成分または一部の周波数成分である、
請求項1に記載のフォーカス制御装置。
The first predetermined frequency component is a total frequency component or a partial frequency component of the second image signal.
The focus control apparatus according to claim 1.
前記第1信号処理部は、各前記第2画像信号から低周波成分を抽出し、前記低周波成分の振幅レベルがほぼ等しくなるように所定の割合を決定し、
前記モアレ成分抽出部は、前記所定の割合により前記第3画像信号間において前記減算を行う、
請求項1または2に記載のフォーカス制御装置。
The first signal processing unit extracts a low frequency component from each of the second image signals, determines a predetermined ratio so that the amplitude level of the low frequency component is substantially equal,
The moire component extraction unit performs the subtraction between the third image signals at the predetermined ratio.
The focus control apparatus according to claim 1 or 2.
前記モアレ成分から第2の所定の周波数成分を抽出する第2信号処理部を更に備え、
前記フォーカス評価値生成部は、前記第2の所定の周波数成分の少なくとも一部を積分して前記フォーカス評価値を生成する、
請求項1から3のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
A second signal processing unit for extracting a second predetermined frequency component from the moire component;
The focus evaluation value generation unit integrates at least a part of the second predetermined frequency component to generate the focus evaluation value;
The focus control apparatus according to claim 1.
前記モアレ成分から抽出する前記第2の所定の周波数成分は、前記モアレ成分の全周波数成分または一部の周波数成分である、請求項4に記載のフォーカス制御装置。   5. The focus control device according to claim 4, wherein the second predetermined frequency component extracted from the moire component is all or a part of the frequency components of the moire component. 被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御装置であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正部と、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する第1信号処理部と、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出部と、
前記第3画像信号間において加算を行うことにより、前記ナイキスト周波数帯域内に折り返した前記モアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する信号成分抽出部と、
抽出した前記モアレ成分および抽出した前記所定の信号成分の少なくとも一方からフォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成部と、
前記フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部と、
を備える、フォーカス制御装置。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. A focus control device applied to an imaging device including a plurality of imaging units,
A pixel shift correction unit that corrects a phase shift between the first image signals to generate a second image signal;
A first signal processing unit that extracts a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal;
A moire component extraction unit that suppresses signal components in the Nyquist frequency band and extracts a moire component that is turned back into the Nyquist frequency band by performing subtraction between the third image signals;
A signal component extraction unit that extracts the predetermined signal component by suppressing the moire component that is folded back in the Nyquist frequency band by performing addition between the third image signals;
A focus evaluation value generator that calculates a focus evaluation value from at least one of the extracted moire component and the predetermined signal component extracted;
A focus control unit that performs focus control of the lens unit unit based on the focus evaluation value;
A focus control device.
前記第1の所定の周波数成分は、前記第2画像信号の全周波数成分または一部の周波数成分である、
請求項6に記載のフォーカス制御装置。
The first predetermined frequency component is a total frequency component or a partial frequency component of the second image signal.
The focus control apparatus according to claim 6.
前記第1信号処理部は、各前記第2画像信号から低周波成分を抽出し、前記低周波成分の振幅レベルがほぼ等しくなるように所定の割合を決定し、
前記モアレ成分抽出部は、前記所定の割合により前記第3画像信号間において前記減算を行い、
前記信号成分抽出部は、前記所定の割合により前記第3画像信号間において前記加算を行う、
請求項6または7に記載のフォーカス制御装置。
The first signal processing unit extracts a low frequency component from each of the second image signals, determines a predetermined ratio so that the amplitude level of the low frequency component is substantially equal,
The moire component extraction unit performs the subtraction between the third image signals at the predetermined ratio,
The signal component extraction unit performs the addition between the third image signals at the predetermined ratio.
The focus control apparatus according to claim 6 or 7.
前記モアレ成分および前記所定の信号成分の一方または両方から第2の所定の周波数成分を抽出する第2信号処理部を更に備え、
前記フォーカス評価値生成部は、前記第2の所定の周波数成分の少なくとも一部を積分して前記フォーカス評価値を生成する、
請求項6から8のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
A second signal processing unit for extracting a second predetermined frequency component from one or both of the moire component and the predetermined signal component;
The focus evaluation value generation unit integrates at least a part of the second predetermined frequency component to generate the focus evaluation value;
The focus control apparatus according to claim 6.
前記モアレ成分および前記所定の信号成分から抽出する前記第2の所定の周波数成分は、前記モアレ成分および前記所定の信号成分の全周波数成分または一部の周波数成分である、
請求項9に記載のフォーカス制御装置。
The second predetermined frequency component extracted from the moire component and the predetermined signal component is all or a part of the frequency components of the moire component and the predetermined signal component.
The focus control apparatus according to claim 9.
前記レンズユニットのズーム位置および算出した前記フォーカス評価値のうち少なくとも一方により前記モアレ成分および前記所定の信号成分の一方または両方を選択する選択部を更に備える、
請求項6から10のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
A selection unit that selects one or both of the moire component and the predetermined signal component according to at least one of the zoom position of the lens unit and the calculated focus evaluation value;
The focus control apparatus according to claim 6.
前記第2信号処理部はフィルタを有し、
前記フィルタは、前記モアレ成分および前記所定の信号成分の双方について前記第2の所定の周波数成分を抽出する共通のフィルタである、
請求項9または10に記載のフォーカス制御装置。
The second signal processing unit includes a filter;
The filter is a common filter that extracts the second predetermined frequency component for both the moire component and the predetermined signal component.
The focus control apparatus according to claim 9 or 10.
請求項1または6に記載のフォーカス制御装置を備える、
撮像装置。
The focus control device according to claim 1 or 6 is provided.
Imaging device.
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御方法であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正ステップと、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する信号処理ステップと、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出ステップと、
前記モアレ成分に基づいてフォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成ステップと、
前記フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップと、
を備える、フォーカス制御方法。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. A focus control method applied to an imaging device including a plurality of imaging units,
A pixel shift correction step of generating a second image signal by correcting a phase shift between the first image signals;
A signal processing step of generating a third image signal by extracting a first predetermined frequency component from the second image signal;
A moire component extraction step of subtracting between the third image signals to suppress a signal component in the Nyquist frequency band and extract a moiré component folded back in the Nyquist frequency band;
A focus evaluation value generating step for calculating a focus evaluation value based on the moire component;
A focus control step for performing focus control of the lens unit based on the focus evaluation value;
A focus control method comprising:
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部とを含む撮像装置に適用されるフォーカス制御方法であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正ステップと、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する信号処理ステップと、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出ステップと、
前記第3画像信号間において加算を行うことにより、前記ナイキスト周波数帯域内に折り返した前記モアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する信号成分抽出ステップと、
抽出した前記モアレ成分および抽出した前記所定の信号成分の少なくとも一方からフォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成ステップと、
前記フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御ステップと、
を備える、フォーカス制御方法。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. A focus control method applied to an imaging device including a plurality of imaging units,
A pixel shift correction step of generating a second image signal by correcting a phase shift between the first image signals;
A signal processing step of generating a third image signal by extracting a first predetermined frequency component from the second image signal;
A moire component extraction step of subtracting between the third image signals to suppress a signal component in the Nyquist frequency band and extract a moiré component folded back in the Nyquist frequency band;
A signal component extraction step of extracting a predetermined signal component while suppressing the moire component that is folded back in the Nyquist frequency band by performing addition between the third image signals;
A focus evaluation value generation step of calculating a focus evaluation value from at least one of the extracted moire component and the extracted predetermined signal component;
A focus control step for performing focus control of the lens unit based on the focus evaluation value;
A focus control method comprising:
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部と、フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを含む撮像装置に適用される集積回路であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正部と、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する信号処理部と、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出部と、
前記モアレ成分に基づいて前記フォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成部と、
を備える、集積回路。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. An integrated circuit applied to an imaging device including a plurality of imaging units and a focus control unit that performs focus control of the lens unit unit based on a focus evaluation value,
A pixel shift correction unit that corrects a phase shift between the first image signals to generate a second image signal;
A signal processing unit for extracting a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal;
A moire component extraction unit that suppresses signal components in the Nyquist frequency band and extracts a moire component that is turned back into the Nyquist frequency band by performing subtraction between the third image signals;
A focus evaluation value generation unit that calculates the focus evaluation value based on the moire component;
An integrated circuit comprising:
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な構成を有するレンズユニット部と、水平および垂直方向の少なくとも一方向に画素ピッチのほぼ半分だけ互いにずらして配置され、第1画像信号をそれぞれ出力する複数の撮像部と、フォーカス評価値に基づいて前記レンズユニット部のフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを含む撮像装置に適用される集積回路であって、
前記第1画像信号間における位相のずれを補正して第2画像信号を生成する画素ずれ補正部と、
前記第2画像信号から第1の所定の周波数成分を抽出して第3画像信号を生成する信号処理部と、
前記第3画像信号間において減算を行うことにより、ナイキスト周波数帯域内の信号成分を抑制して前記ナイキスト周波数帯域内に折り返したモアレ成分を抽出するモアレ成分抽出部と、
前記第3画像信号間において加算を行うことにより、前記ナイキスト周波数帯域内に折り返した前記モアレ成分を抑制して所定の信号成分を抽出する信号成分抽出部と、
抽出した前記モアレ成分および抽出した前記所定の信号成分の少なくとも一方から前記フォーカス評価値を算出するフォーカス評価値生成部と、
を備える、集積回路。
A lens unit unit that collects light from the subject and has a configuration capable of focus control, and is shifted from each other by approximately half the pixel pitch in at least one of the horizontal and vertical directions, and outputs a first image signal. An integrated circuit applied to an imaging device including a plurality of imaging units and a focus control unit that performs focus control of the lens unit unit based on a focus evaluation value,
A pixel shift correction unit that corrects a phase shift between the first image signals to generate a second image signal;
A signal processing unit for extracting a first predetermined frequency component from the second image signal to generate a third image signal;
A moire component extraction unit that suppresses signal components in the Nyquist frequency band and extracts a moire component that is turned back into the Nyquist frequency band by performing subtraction between the third image signals;
A signal component extraction unit that extracts the predetermined signal component by suppressing the moire component that is folded back in the Nyquist frequency band by performing addition between the third image signals;
A focus evaluation value generating unit that calculates the focus evaluation value from at least one of the extracted moire component and the extracted predetermined signal component;
An integrated circuit comprising:
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