JP2009251342A - Imaging apparatus, focus control method, program and integrated circuit - Google Patents

Imaging apparatus, focus control method, program and integrated circuit Download PDF

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JP2009251342A JP2008100120A JP2008100120A JP2009251342A JP 2009251342 A JP2009251342 A JP 2009251342A JP 2008100120 A JP2008100120 A JP 2008100120A JP 2008100120 A JP2008100120 A JP 2008100120A JP 2009251342 A JP2009251342 A JP 2009251342A
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淳史 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus with an autofocus function which is good in following ability and is stable and copes with a situation in which a subject changes largely. <P>SOLUTION: In the imaging apparatus, an optical path separation part separates subject light converged by an optical system at least to a first luminous flux and a second luminous flux. An imaging part for photography converts the first luminous flux into an electrical signal and outputs it as a main line system video signal, an imaging part for autofocus converts the second luminous flux into an electrical signal and outputs it as a video signal for autofocus, and an autofocus evaluated value generation part generates a contrast evaluated value of a video. A control part achieves an AF function by automatically switching between a mode in which a focusing position is searched while changing optical path length of the second luminous flux on the basis of the contrast evaluated value, and a mode in which an optimum optical path length difference is calculated by situation and the focusing position is searched on the basis of size relation of the contrast evaluated values from a plurality of imaging parts for autofocus arranged with the calculated optical path length difference. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、フォーカスを自動で合焦させるオートフォーカス機能付撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus with an autofocus function for automatically focusing.

従来、ビデオカメラ等の撮像装置として、色分離プリズムを用いた多板式のもの(複数の撮像素子を用いた撮像装置)が用いられている。このような撮像装置は、被写体光を色分解することで映像信号取得用の光束を取得するための色分離プリズムを有しており、さらに、ピント状態(合焦状態)検出用の光束を複数取得するための分岐光路を有している。そして、このような撮像装置では、ピント状態検出用の複数の光束(被写体光から分離した光束)を受光する撮像素子が互いに光路長が異なる位置に配置されており、この構成により、オートフォーカス(以下、「AF」という。)機能を実現している(例えば、特許文献1参照)。
より具体的には、このような従来の撮像装置は、被写体光をレンズにより集光することで取得した光束を青色光、赤色光、および緑色光の3つの色光に色分解してカラー映像信号を得るための3チャンネルの光路と、さらにピント状態検出用の複数(少なくとも2つ)の光路とに分割する構成を有している。そして、従来の撮像装置では、ピント状態検出用の撮像素子は、カラー映像信号取得用の撮像素子の光路長に対して、光路長が短くなる位置と長くなる位置とに配置されている。そして、このような従来の撮像装置では、カラー映像信号取得用の撮像素子の光路長に対して、前後に異なる光路長の位置に配置された各ピント状態検出用撮像素子から得られる各画像の高周波成分に基づいて、ピント状態検出用撮像素子ごとの焦点評価値を求め、該求めたピント状態検出用撮像素子ごとの焦点評価値に基づいてピント状態を検出する。これにより、従来の撮像装置では、合焦位置を自動調整することができ、いわゆるウォブリング法を用いることなく簡便な構成で迅速な合焦動作が可能となる。
Conventionally, as an imaging device such as a video camera, a multi-plate type using a color separation prism (an imaging device using a plurality of imaging elements) is used. Such an imaging apparatus has a color separation prism for acquiring a luminous flux for obtaining a video signal by color-separating subject light, and further, a plurality of luminous fluxes for detecting a focus state (in-focus state). It has a branching optical path for acquisition. In such an imaging apparatus, the imaging elements that receive a plurality of light beams for detecting the focus state (light beams separated from the subject light) are arranged at positions having different optical path lengths. With this configuration, autofocus ( Hereinafter, the function is referred to as “AF”) (see, for example, Patent Document 1).
More specifically, such a conventional imaging apparatus color-separates a light beam obtained by condensing subject light with a lens into three color lights of blue light, red light, and green light. And a plurality of (at least two) optical paths for detecting the focus state. In the conventional imaging device, the imaging device for detecting the focus state is arranged at a position where the optical path length becomes shorter and a position where the optical path length becomes shorter than the optical path length of the imaging device for obtaining the color video signal. In such a conventional image pickup apparatus, each image obtained from each focus state detection image pickup element arranged at a position of a different optical path length before and after the optical path length of the image pickup element for obtaining the color video signal is used. A focus evaluation value for each focus state detection image sensor is obtained based on the high-frequency component, and a focus state is detected based on the obtained focus evaluation value for each focus state detection image sensor. Thereby, in the conventional imaging device, the in-focus position can be automatically adjusted, and a quick in-focus operation can be performed with a simple configuration without using a so-called wobbling method.

また、互いに異なる光路長の位置に配置された1対のピント状態検出用撮像素子のうちの1つを光軸方向に移動可能に構成したAF機能付き撮像装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。このようなAF機能付き撮像装置では、大ボケ時など、つまり、1対のピント状態検出用撮像素子により取得された各画像よりピント状態(合焦状態)を検出することができない場合に、移動可能に構成した1つのピント状態検出用撮像素子を光軸上に移動させることで、合焦動作を継続的に可能にしたものである。
特開2002−296493号公報 特開2006−215284号公報
There has also been proposed an imaging apparatus with an AF function in which one of a pair of focus state detection imaging elements arranged at different optical path length positions is movable in the optical axis direction (for example, a patent) Reference 2). In such an image pickup apparatus with an AF function, it moves when the image is out of focus, that is, when the focus state (focus state) cannot be detected from each image acquired by a pair of focus state detection image sensors. The focusing operation can be continuously performed by moving one focus state detecting image pickup element configured to be on the optical axis.
JP 2002-296493 A JP 2006-215284 A

しかしながら、上記のような従来の撮像装置では、大きく被写体が変化した場合に、異なる光路長の位置に配置された各ピント状態検出用撮像素子から得られる各画像の高周波成分に基づいてピント状態(合焦状態)が検出不能となる場合が発生するという問題点を有している。
また、上記のような従来の撮像装置では、大ボケ時などに1対のピント状態検出用撮像素子の光軸上の位置を変えることで(1対のピント状態検出用撮像素子を光軸上で移動させることで)合焦動作を継続させる。そして、その状態で、再び1対のピント状態検出用撮像素子で取得された各画像の高周波成分に基づいてピント状態を検出する場合、上記のような従来の撮像装置では、1対のピント状態検出用撮像素子の互いに異なる光路長の幅(光軸上の異なる位置に配置されている1対のピント状態検出用撮像素子間の距離)が固定である。このため、従来の撮像装置では、アイリス位置(アイリス状態)、ズーム位置(ズーム状態)などのレンズ状態や被写体の絵柄(例えば、被写体が真っ白な物体のみである場合)などにより合焦点付近においてもピント状態が検出不能になり誤動作が発生するという問題点がある。
However, in the conventional imaging apparatus as described above, when the subject is largely changed, the focus state (based on the high-frequency component of each image obtained from each focus state detection image sensor disposed at a position of a different optical path length ( There is a problem that a case where the in-focus state cannot be detected occurs.
Further, in the conventional image pickup apparatus as described above, the position of the pair of focus state detection image pickup elements on the optical axis is changed by changing the position of the pair of focus state detection image pickup elements on the optical axis. Continue to focus). In this state, when the focus state is detected again based on the high-frequency component of each image acquired by the pair of focus state detection image sensors, the conventional image pickup apparatus as described above has a pair of focus states. The widths of the different optical path lengths of the detection image pickup devices (the distance between a pair of focus state detection image pickup devices arranged at different positions on the optical axis) are fixed. For this reason, in a conventional imaging device, even in the vicinity of the in-focus point due to the lens state such as the iris position (iris state) and the zoom position (zoom state) and the pattern of the subject (for example, when the subject is only a white object). There is a problem that the focus state cannot be detected and malfunction occurs.

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路において、大きく被写体が変化した場合(被写体の状況が大きく変化した場合)でも対応可能な追従性のよい安定したAF機能(オート・フォーカス機能)を実現することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and in the imaging apparatus, the focus control method, the program, and the integrated circuit, the tracking capability that can cope even when the subject changes greatly (when the subject situation changes greatly). An object of the present invention is to realize a stable and stable AF function (autofocus function).

第1の発明は、光学系と、光路分離部と、撮影用撮像部と、オートフォーカス用撮像部と、光路長変更部と、オートフォーカス評価値生成部と、オートフォーカス制御モード判定部と、適応型オートフォーカス制御部と、を備える撮像装置である。
光学系は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能である。光路分離部は、光学系により集光された被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する。撮影用撮像部は、第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する。オートフォーカス用撮像部は、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力する。光路長変更部は、オートフォーカス用撮像部を第2の光束群の光軸上で移動させることにより第2の光束のオートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する。オートフォーカス評価値生成部は、オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成する。オートフォーカス制御モード判定部は、コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力する。適応型オートフォーカス制御部は、オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する。
この撮像装置では、コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、の2つのオートフォーカス制御モードによりオートフォーカス制御を行うことができる。この撮像装置では、被写体の状態に応じてオートフォーカス制御モードを的確に切り替えることができるので、大きく被写体が変化した場合(被写体の状況が大きく変化した場合)であっても、対応可能な追従性のよい安定したAF機能(オート・フォーカス機能)を実現することができる。
The first invention includes an optical system, an optical path separation unit, a photographing imaging unit, an autofocus imaging unit, an optical path length change unit, an autofocus evaluation value generation unit, an autofocus control mode determination unit, And an adaptive autofocus control unit.
The optical system collects light from the subject and can control the focus. The optical path separation unit separates light from the subject collected by the optical system into at least a first light flux group and two or more second light flux groups for focus detection. The photographing imaging unit converts the first light flux group into an electrical signal and outputs it as a main video signal. The autofocus imaging unit includes at least a front imaging device and a back imaging device, converts two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals, and outputs the signals as autofocus detection video signals. To do. The optical path length changing unit changes the optical path length of the second light beam to the autofocus imaging unit by moving the autofocus imaging unit on the optical axis of the second light beam group. The autofocus evaluation value generator generates a contrast evaluation value that is a contrast evaluation value of the video signal for autofocus detection. The autofocus control mode determination unit is based on the contrast evaluation value, and changes the optical path length of the autofocus imaging unit while searching for the in-focus position, and a plurality of autofocus units arranged in different optical path lengths. The optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the contrast evaluation value from the imaging unit is switched, and an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode is output. The adaptive autofocus control unit switches and executes the autofocus control method according to the autofocus control mode signal.
In this imaging device, based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths. The autofocus control can be performed in two autofocus control modes, that is, an optical path length difference comparison mode in which an in-focus position is searched based on the contrast evaluation value. In this imaging apparatus, the autofocus control mode can be switched accurately according to the state of the subject, so that even if the subject has changed greatly (when the subject's situation has changed significantly), it can cope with it. And a stable AF function (autofocus function) can be realized.

第2の発明は、第1の発明であって、オートフォーカス用撮像部は、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、フロント用撮像素子は、フロント用撮像素子により取得したオートフォーカス検出用映像信号をAF_Front信号として出力し、バック用撮像素子は、バック用撮像素子により取得したオートフォーカス検出用映像信号をAF_Back信号として出力する。オートフォーカス評価値生成部は、本線系映像信号から算出したコントラスト評価値を本線系コントラスト評価値として、オートフォーカス制御モード判定部に出力し、AF_Front信号から算出したコンラスト評価値をフロント・コントラスト評価値として、オートフォーカス制御モード判定部に出力し、AF_Back信号から算出したコンラスト評価値をバック・コントラスト評価値として、オートフォーカス制御モード判定部に出力する。オートフォーカス制御モード判定部は、フロント・コントラスト評価値、バック・コントラスト評価値および本線系コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス制御モード信号を生成する。適応型オートフォーカス制御部は、フロント・コントラスト評価値、バック・コントラスト評価値、およびオートフォーカス制御モード信号に基づいて、オートフォーカス用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成する。光路長変更部は、オートフォーカス用撮像部位置制御信号に基づいて、フロント用撮像素子およびバック用撮像素子を第2の光束群の光軸上で移動させるものである。光学系は、フォーカス位置制御信号に基づいて、光学系のフォーカス位置を変更させる。   2nd invention is 1st invention, Comprising: The image pick-up part for autofocus has at least the image sensor for fronts, and the image sensor for backs, and the image sensor for fronts is the auto image acquired by the image sensor for fronts The focus detection video signal is output as an AF_Front signal, and the back imaging device outputs the autofocus detection video signal acquired by the back imaging device as an AF_Back signal. The autofocus evaluation value generation unit outputs the contrast evaluation value calculated from the main line system video signal as the main line system contrast evaluation value to the autofocus control mode determination unit, and uses the contrast evaluation value calculated from the AF_Front signal as the front contrast evaluation value. Are output to the autofocus control mode determination unit, and the contrast evaluation value calculated from the AF_Back signal is output to the autofocus control mode determination unit as a back contrast evaluation value. The autofocus control mode determination unit generates an autofocus control mode signal based on the front contrast evaluation value, the back contrast evaluation value, and the main line system contrast evaluation value. The adaptive autofocus control unit generates an autofocus imaging unit position control signal and a focus position control signal based on the front contrast evaluation value, the back contrast evaluation value, and the autofocus control mode signal. The optical path length changing unit is configured to move the front imaging device and the back imaging device on the optical axis of the second light flux group based on the autofocus imaging unit position control signal. The optical system changes the focus position of the optical system based on the focus position control signal.

第3の発明は、第2の発明であって、フロント用撮像素子は、光軸上において、撮影用撮像部より光路長がd1だけ短い位置に配置されており、バック用撮像素子は、光軸上において、撮影用撮像部より光路長がd1だけ長い位置に配置されている。
光路長差比較モードにおいて、適応型オートフォーカス制御部は、
(1)フロント・コントラスト評価値がバック・コントラスト評価値よりも大きいときには、光学系のフォーカス位置を、無限遠方向に移動させるようにオートフォーカス制御を行い、
(2)バック・コントラスト評価値がフロント・コントラスト評価値よりも大きいときには、光学系のフォーカス位置を、至近側方向に移動させるようにオートフォーカス制御を行い、
(3)バック・コントラスト評価値とフロント・コントラスト評価値とが等しいときには、光学系のフォーカス位置を移動させないことで、オートフォーカス制御を行い、
光路長変更モードにおいて、
適応型オートフォーカス制御部は、オートフォーカス・フロント用撮像素子およびオートフォーカス・バック用撮像素子の光路長を順次変更させるオートフォーカス用撮像部位置制御信号を出力する。そして、光路長変更部は、オートフォーカス用撮像部位置制御信号に基づいて、オートフォーカス・フロント用撮像素子およびオートフォーカス・バック用撮像素子の光路長を変更させる。さらに、適応型オートフォーカス制御部は、それぞれの光路長でのコントラスト評価値を検出し、全光路長に対するコントラスト評価値を取得することで、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線を取得するとともに、光学系の合焦位置を検出し、また、光路長差比較モードにおいて設定する撮影用撮像部とオートフォーカス・フロント用撮像素子およびオートフォーカス・バック用撮像素子との光軸上の距離差である最適光路長差d_bestを特性曲線から算出し、さらに、光学系のフォーカス位置が検出した合焦位置が存在する方向に移動するようにフォーカス位置制御信号を出力する。そして、オートフォーカス制御モード判定部は、光学系のフォーカス位置が合焦位置に近づいたと判断した場合、光路長差比較モードに切り替えるオートフォーカス制御モード信号を出力する。
The third invention is the second invention, wherein the front imaging element is disposed on the optical axis at a position where the optical path length is shorter by d1 than the imaging unit for photographing, On the axis, it is arranged at a position where the optical path length is longer by d1 than the imaging unit for photographing.
In the optical path length difference comparison mode, the adaptive autofocus control unit
(1) When the front contrast evaluation value is larger than the back contrast evaluation value, auto focus control is performed so that the focus position of the optical system is moved in the infinity direction,
(2) When the back contrast evaluation value is larger than the front contrast evaluation value, auto focus control is performed so that the focus position of the optical system is moved in the close-up direction,
(3) When the back contrast evaluation value and the front contrast evaluation value are equal, auto focus control is performed by not moving the focus position of the optical system,
In the optical path length change mode,
The adaptive autofocus control unit outputs an autofocus imaging unit position control signal for sequentially changing the optical path lengths of the autofocus / front imaging device and the autofocus / back imaging device. The optical path length changing unit changes the optical path lengths of the autofocus / front imaging device and the autofocus / back imaging device based on the autofocus imaging unit position control signal. Furthermore, the adaptive autofocus control unit detects a contrast evaluation value for each optical path length, and obtains a contrast evaluation value for the total optical path length, thereby obtaining a characteristic curve indicating the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value. In addition to the acquisition, the in-focus position of the optical system is detected, and the image pickup unit, the autofocus / front image pickup device, and the autofocus / back image pickup device set in the optical path length difference comparison mode are on the optical axis. An optimum optical path length difference d_best, which is a distance difference, is calculated from the characteristic curve, and a focus position control signal is output so that the focus position detected by the focus position of the optical system moves in the direction in which it exists. The autofocus control mode determination unit outputs an autofocus control mode signal for switching to the optical path length difference comparison mode when determining that the focus position of the optical system has approached the in-focus position.

この撮像装置では、上記構成により、大きく被写体が変化した場合(被写体の状況が大きく変化した場合)には、自動的にオートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索するモード(光路長変更モード)で合焦動作を継続する。さらに合焦位置付近にフォーカスが移動してくると、その時の状態に適応した異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索するモード(光路長差比較モード)に戻る。
これにより、この撮像装置では、大きく被写体が変化した場合でも対応可能な追従性のよい安定したAF機能(オート・フォーカス機能)を実現することができる。
In this imaging device, when the subject has changed greatly due to the above configuration (when the subject's situation has changed significantly), a mode for automatically searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit The focusing operation is continued in (optical path length change mode). Further, when the focus moves to the vicinity of the in-focus position, a mode for searching for the in-focus position (optical path) based on contrast evaluation values from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths adapted to the current state. Return to Long Difference Comparison Mode.
As a result, in this imaging apparatus, it is possible to realize a stable AF function (auto-focus function) with good followability that can cope even when the subject changes greatly.

第4の発明は、第3の発明であって、光路長差比較モードにおいて、フロント用撮像素子およびバック用撮像素子は、
(d1)=(最適光路長差d_best)
となる光軸上の位置に配置される。
これにより、光路長差比較モードにおけるフロント用撮像素子およびバック用撮像素子の光軸上の位置を最適な位置とすることができるため、この撮像装置により、より精度の高いオートフォーカス制御を行うことができる。
4th invention is 3rd invention, Comprising: In optical path length difference comparison mode, the image sensor for front and the image sensor for back are
(D1) = (optimal optical path length difference d_best)
It is arranged at a position on the optical axis.
As a result, the position of the front imaging element and the back imaging element on the optical axis in the optical path length difference comparison mode can be set to the optimum position, so that this imaging apparatus can perform autofocus control with higher accuracy. Can do.

第5の発明は、第4の発明であって、適応型オートフォーカス制御部は、光路長変更モードにおいて取得した光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線から、コントラスト評価値の最大値Cmaxおよび最小値Cminを求め、また、コントラスト評価値の最大値Cmaxとなる光路長f0を求め、さらに、コントラスト評価値がCmid=(Cmax−Cmin)/2となる光路長f1を求め、最適光路長差を
(最適光路長差d_best)=abs(f0−f1)
(abs(x)は、xの絶対値を示す。)
を満たす値に設定する。
この撮像装置では、上記演算式により、光路長差を最適にすることができる。
これにより、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線に変化があまりない場合(例えば、真っ白な被写体を撮影したような場合に相当。)であっても的確なオートフォーカス制御を行うことができる。
5th invention is 4th invention, Comprising: An adaptive autofocus control part is the maximum value of contrast evaluation value from the characteristic curve which shows the relationship between the optical path length acquired in optical path length change mode, and contrast evaluation value. Cmax and the minimum value Cmin are obtained, the optical path length f0 at which the contrast evaluation value is the maximum value Cmax is obtained, and the optical path length f1 at which the contrast evaluation value is Cmid = (Cmax−Cmin) / 2 is obtained to obtain the optimum optical path. Difference in length (optimum optical path length difference d_best) = abs (f0−f1)
(Abs (x) represents the absolute value of x.)
Set to a value that satisfies.
In this imaging apparatus, the optical path length difference can be optimized by the above arithmetic expression.
As a result, accurate autofocus control is performed even when the characteristic curve indicating the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value does not change much (for example, when a white subject is photographed). Can do.

第6の発明は、第4の発明であって、適応型オートフォーカス制御部は、光路長変更モードにおいて取得した光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線から、コントラスト評価値の最大値Cmaxおよびコントラスト評価値の最大値Cmaxとなる光路長f0を求め、コントラスト評価値の光路長に対する変化率が最大となる光路長f2を求め、最適光路長差を
(最適光路長差d_best)=abs(f0−f2)
(abs(x)は、xの絶対値を示す。)
を満たす値に設定する。
この撮像装置では、上記演算式により、光路長差を最適にすることができる。
これにより、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線に変化があまりない場合(例えば、真っ白な被写体を撮影したような場合に相当。)であっても的確なオートフォーカス制御を行うことができる。
6th invention is 4th invention, Comprising: An adaptive autofocus control part is the maximum value of contrast evaluation value from the characteristic curve which shows the relationship between the optical path length acquired in optical path length change mode, and contrast evaluation value. The optical path length f0 at which Cmax and the maximum contrast evaluation value Cmax are obtained is obtained, the optical path length f2 at which the rate of change of the contrast evaluation value with respect to the optical path length is maximized, and the optimum optical path length difference is (optimal optical path length difference d_best) = abs (F0-f2)
(Abs (x) represents the absolute value of x.)
Set to a value that satisfies.
In this imaging apparatus, the optical path length difference can be optimized by the above arithmetic expression.
As a result, accurate autofocus control is performed even when the characteristic curve indicating the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value does not change much (for example, when a white subject is photographed). Can do.

第7の発明は、 被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、光学系により集光された被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法である。そして、このフォーカス制御方法は、光路長変更ステップと、オートフォーカス評価値生成ステップと、オートフォーカス制御モード判定ステップと、を備える。
光路長変更ステップでは、オートフォーカス用撮像部を第2の光束群の光軸上で移動させることにより第2の光束のオートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する。オートフォーカス評価値生成ステップでは、オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成する。オートフォーカス制御モード判定ステップでは、コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力する。適応型オートフォーカス制御ステップでは、オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する。
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。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical system capable of condensing light from a subject and controlling focus, at least a first light flux group and two or more for focus detection from the subject collected by the optical system. An optical path separating unit that separates the first luminous flux group, an imaging imaging unit that converts the first luminous flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main line video signal, at least a front imaging element and a back imaging A focus used in an imaging apparatus having an element, and an autofocus imaging unit that converts two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals and outputs them as video signals for autofocus detection It is a control method. The focus control method includes an optical path length changing step, an autofocus evaluation value generating step, and an autofocus control mode determining step.
In the optical path length changing step, the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging section is changed by moving the autofocus imaging section on the optical axis of the second light flux group. In the autofocus evaluation value generation step, a contrast evaluation value that is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection is generated. In the autofocus control mode determination step, based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and a plurality of autofocus units arranged at different optical path lengths. The optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the contrast evaluation value from the imaging unit is switched, and an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode is output. In the adaptive autofocus control step, the autofocus control method is switched and executed by an autofocus control mode signal.
As a result, a focus control method that achieves the same effects as the first invention can be realized.

第8の発明は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、光学系により集光された被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムは、コンピュータに、光路長変更ステップと、オートフォーカス評価値生成ステップと、オートフォーカス制御モード判定ステップと、オートフォーカス制御モード判定ステップと、を実行させる。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an optical system capable of condensing light from a subject and controlling focus, at least a first light flux group and two or more for focus detection from the subject collected by the optical system. An optical path separating unit that separates the first luminous flux group, an imaging imaging unit that converts the first luminous flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main line video signal, at least a front imaging element and a back imaging A focus used in an imaging apparatus having an element, and an autofocus imaging unit that converts two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals and outputs them as video signals for autofocus detection A program for causing a computer to execute a control method. This program causes the computer to execute an optical path length changing step, an autofocus evaluation value generating step, an autofocus control mode determining step, and an autofocus control mode determining step.

光路長変更ステップでは、オートフォーカス用撮像部を第2の光束群の光軸上で移動させることにより第2の光束のオートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する。オートフォーカス評価値生成ステップでは、オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成する。オートフォーカス制御モード判定ステップでは、コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力する。適応型オートフォーカス制御ステップでは、オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する。
これにより、第1の発明と同様の効果を奏するプログラムを実現できる。
In the optical path length changing step, the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging section is changed by moving the autofocus imaging section on the optical axis of the second light flux group. In the autofocus evaluation value generation step, a contrast evaluation value that is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection is generated. In the autofocus control mode determination step, based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and a plurality of autofocus units arranged at different optical path lengths. The optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the contrast evaluation value from the imaging unit is switched, and an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode is output. In the adaptive autofocus control step, the autofocus control method is switched and executed by an autofocus control mode signal.
As a result, it is possible to realize a program having the same effects as those of the first invention.

第9の発明は、被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、光学系により集光された被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、オートフォーカス用撮像部を第2の光束群の光軸上で移動させることにより第2の光束のオートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する光路長変更部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路である。この集積回路は、オートフォーカス評価値生成部と、オートフォーカス制御モード判定部と、適応型オートフォーカス制御部と、を備える。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical system capable of condensing light from a subject and controlling focus, at least a first light flux group and two or more for focus detection from the subject collected by the optical system. An optical path separating unit that separates the first luminous flux group, an imaging imaging unit that converts the first luminous flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main line video signal, at least a front imaging element and a back imaging An autofocus imaging unit that converts two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals and outputs them as an autofocus detection video signal; and an autofocus imaging unit as a second And an optical path length changing unit that changes the optical path length of the second luminous flux to the imaging unit for autofocus by moving on the optical axis of the luminous flux group. The integrated circuit includes an autofocus evaluation value generation unit, an autofocus control mode determination unit, and an adaptive autofocus control unit.

オートフォーカス評価値生成部は、オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成する。オートフォーカス制御モード判定部は、コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力する。適応型オートフォーカス制御部は、オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する。
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。
The autofocus evaluation value generator generates a contrast evaluation value that is a contrast evaluation value of the video signal for autofocus detection. The autofocus control mode determination unit is based on the contrast evaluation value, and changes the optical path length of the autofocus imaging unit while searching for the in-focus position, and a plurality of autofocus units arranged in different optical path lengths. The optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the contrast evaluation value from the imaging unit is switched, and an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode is output. The adaptive autofocus control unit switches and executes the autofocus control method according to the autofocus control mode signal.
Thus, an integrated circuit that exhibits the same effect as that of the first invention can be realized.

本発明の撮像装置では、上記構成により、大きく被写体が変化した場合(被写体の状況が大きく変化した場合)には、自動的にオートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索するモードで合焦動作を継続する。さらに合焦位置付近にフォーカスが移動してくると、その時の状態に適応した異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からのコントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索するモードに戻る。これにより、本発明の撮像装置では、大きく被写体が変化した場合でも対応可能な追従性のよい安定したAF機能(オート・フォーカス機能)を実現することができる。   In the imaging apparatus of the present invention, when the subject changes greatly (when the situation of the subject changes greatly), the in-focus position is automatically searched while automatically changing the optical path length of the autofocus imaging unit. Continue focusing in the mode that When the focus further moves to the vicinity of the in-focus position, the mode returns to the mode for searching for the in-focus position based on contrast evaluation values from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths adapted to the state at that time. . As a result, the imaging apparatus of the present invention can realize a stable AF function (auto focus function) with good followability that can cope with a large change in subject.

以下、本発明の実施形態について図1から図9を用いて説明する。
[第1実施形態]
<1.1:撮像装置の構成>
図1は、本発明の第1実施形態によるオートフォーカス機能付き撮像装置100の構成を示すブロック図である。
撮像装置100は、被写体からの光を集光する光学系1と、光学系1により集光した光を映像信号取得用の光束およびAF検出用の光束に分離する光路分離部2と、映像信号取得用光束から映像信号取得用アナログ映像信号(Rch信号、Gch信号、およびBch信号)を取得する撮影用撮像部3と、AF検出用の光束からAF制御用アナログ映像信号(AF_Front信号およびAF_Back信号)を取得するAF用撮像部4と、を備える。また、撮像装置100は、映像信号取得用アナログ映像信号およびAF制御用アナログ映像信号に対してアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部5と、アナログ信号処理部5からの出力をA/D変換するAD変換部6と、AD変換部6の出力を入力として、ディジタル信号処理を行うディジタル信号処理部7と、AD変換部6から出力されたAF制御用ディジタル映像信号(AF制御用アナログ映像信号をA/D変換して取得した信号)からAF用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成する制御部8と、を備える。さらに、撮像装置100は、AF用撮像部位置制御信号によりAF用撮像部4の光路長を変更させるAF用光路長変更部9を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[First Embodiment]
<1.1: Configuration of Imaging Device>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus 100 with an autofocus function according to the first embodiment of the present invention.
The imaging apparatus 100 includes an optical system 1 that collects light from a subject, an optical path separation unit 2 that separates the light collected by the optical system 1 into a light beam for obtaining an image signal and a light beam for AF detection, and a video signal. The imaging unit 3 for acquiring video signal acquisition analog video signals (Rch signal, Gch signal, and Bch signal) from the acquisition light beam, and AF control analog video signals (AF_Front signal and AF_Back signal) from the AF detection light beam ) For acquiring AF). In addition, the imaging apparatus 100 performs A / D conversion on the analog signal processing unit 5 that performs analog signal processing on the analog video signal for acquiring the video signal and the analog video signal for AF control, and the output from the analog signal processing unit 5. The AD conversion unit 6, the digital signal processing unit 7 that performs digital signal processing using the output of the AD conversion unit 6 as input, and the AF control digital video signal (AF control analog video signal output from the AD conversion unit 6). A control unit 8 that generates an AF imaging unit position control signal and a focus position control signal from a signal acquired by A / D conversion). Furthermore, the imaging apparatus 100 includes an AF optical path length changing unit 9 that changes the optical path length of the AF imaging unit 4 using an AF imaging unit position control signal.

光学系1は、被写体からの光を集光し、被写体からの光(光束)について焦点距離(フォーカス位置)を調整することができる。つまり、フォーカス制御可能な構成を有する。光学系1は、集光した被写体からの光(光束)を光路分離部2に出力する。光学系1は、複数のレンズから構成されてもよく、フォーカス制御を行うフォーカス制御用レンズ(複数のレンズから構成されるレンズユニットであってもよい。)を設け、フォーカス制御用レンズを移動させることでフォーカス制御を行うようにしてもよい。また、光学系1は交換式レンズ等により構成されるものであってもよい。
光路分離部2は、光学系1から出力された光束を受け、第1の光束である撮影用のR(赤)光、G(緑1)光およびB(青)光の各光束と、第2の光束であるAF検出用のAF_Front(緑2)光およびAF_Back(緑3)光の光束とに分離する。そして、光路分離部2は、撮影用の光束(映像信号取得用光束)を撮影用撮像部3に出力し、AF検出用の光束を第2の撮影部であるAF用撮像部4に出力する。ここで、光路分離部2は、光学系1を通った撮影用の光束を、複数の撮影用の光束(例えば、R用光束、B用光束およびG用光束の3つの光束や、R用光束、B用光束、G1用光束およびG2用光束の4つの光束)に分離するようにしてもよい。光路分離部2としては、例えば、図2に示すような、光学プリズム(ビームスプリッタ)を用いることが好ましい。
The optical system 1 collects light from the subject and can adjust the focal length (focus position) of the light (light flux) from the subject. That is, it has a configuration capable of focus control. The optical system 1 outputs the collected light (light flux) from the subject to the optical path separation unit 2. The optical system 1 may be composed of a plurality of lenses, and is provided with a focus control lens (which may be a lens unit composed of a plurality of lenses) for performing focus control, and moves the focus control lens. Thus, focus control may be performed. Further, the optical system 1 may be configured by an interchangeable lens or the like.
The optical path separation unit 2 receives the light flux output from the optical system 1, receives the first light flux of R (red) light for photography, G (green 1) light, and B (blue) light, 2 is split into AF detection AF_Front (green 2) light and AF_Back (green 3) light. Then, the optical path separation unit 2 outputs a shooting light beam (image signal acquisition light beam) to the shooting image pickup unit 3 and outputs an AF detection light beam to the AF image pickup unit 4 which is the second shooting unit. . Here, the optical path separation unit 2 converts the photographic light flux that has passed through the optical system 1 into a plurality of photographic light fluxes (for example, three light fluxes for R, B, and G, and R light flux). , B light beam, G1 light beam, and G2 light beam). For example, an optical prism (beam splitter) as shown in FIG. 2 is preferably used as the optical path separation unit 2.

撮影用撮像部3は、CMOSやCCD等の撮像素子を有し、光路分離部2から出力された撮影用の各光束(映像信号取得用光束)を入力とし、これらを光電変換により電気信号に変換し、変換した電気信号をR、GおよびBの各チャンネルのアナログ映像信号としてアナログ信号処理部5に出力する。撮影用撮像部3は、例えば、図2に示すように、R光用撮像素子(Rch用撮像素子)3r、B光用撮像素子(Bch用撮像素子)3b、およびG光用撮像素子(Gch用撮像素子)3gから構成される。
AF用撮像部4は、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aと、AF_Backチャンネル用撮像素子4bとを有する。
AF_Frontチャンネル用撮像素子4aと、AF_Backチャンネル用撮像素子4bとは、それぞれ、CMOSやCCD等の撮像素子により構成され、光路分離部2から出力されたAF検出用の光束を入力とし、これらを電気信号に変換し、AF_Frontチャンネルのアナログ信号(これを「アナログAF_Front信号」という。)およびAF_Backチャンネルのアナログ映像信号(これを「アナログAF_Back信号」という。)を取得し、アナログ信号処理部5に出力する。また、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aは、AF用光路長変更部9のAF_Front用光路長変更部9aと接続されており、AF_Front用光路長変更部9aによりその光路長が変更できるように光軸方向に移動可能(AF検出用光束の光軸上を平行移動可能)に設置されている。同様に、AF_Backチャンネル用撮像素子4bは、AF用光路長変更部9のAF_Back用光路長変更部9bと接続されており、AF_Back用光路長変更部9bによりその光路長が変更できるように光軸方向に移動可能(AF検出用光束の光軸上を平行移動可能)に設置されている。
The imaging unit 3 for imaging has an imaging element such as a CMOS or a CCD. The imaging imaging unit 3 receives each imaging luminous flux (video signal acquisition luminous flux) output from the optical path separation unit 2 and converts these into electrical signals by photoelectric conversion. The converted electrical signal is output to the analog signal processing unit 5 as an analog video signal of each of the R, G, and B channels. For example, as illustrated in FIG. 2, the imaging unit 3 for imaging includes an R light imaging device (Rch imaging device) 3r, a B light imaging device (Bch imaging device) 3b, and a G light imaging device (Gch). Imaging device) 3g.
The AF imaging unit 4 includes an AF_Front channel imaging device 4a and an AF_Back channel imaging device 4b.
The AF_Front channel image sensor 4a and the AF_Back channel image sensor 4b are each composed of an image sensor such as a CMOS or a CCD, and receive the AF detection light beam output from the optical path separator 2 as an input. The analog signal of the AF_Front channel (this is called “analog AF_Front signal”) and the analog video signal of the AF_Back channel (this is called “analog AF_Back signal”) are acquired and output to the analog signal processing unit 5. To do. Further, the AF_Front channel imaging device 4a is connected to the AF_Front optical path length changing unit 9a of the AF optical path length changing unit 9, and the optical path direction can be changed by the AF_Front optical path length changing unit 9a. It can be moved to (movable parallel on the optical axis of the AF detection light beam). Similarly, the AF_Back channel imaging device 4b is connected to the AF_Back optical path length changing unit 9b of the AF optical path length changing unit 9, and the optical axis length can be changed by the AF_Back optical path length changing unit 9b. It can be moved in the direction (can be translated on the optical axis of the AF detection light beam).

アナログ信号処理部5は、撮影用撮像部3およびAF用撮像部4から出力される各チャンネルのアナログ映像信号(Rch信号、Gch信号、Bch信号、アナログAF_Front信号、およびアナログAF_Back信号)を入力とし、入力された各チャンネルのアナログ映像信号に対して、相関2重サンプリング処理、ゲイン制御処理、ペデスタル制御処理等を行い、AD変換部6に出力する。
AD変換部6は、アナログ信号処理部5からの各信号をディジタル信号に変換する。AD変換部6は、変換後のディジタル信号のうち、RおよびBチャンネルのディジタル信号(以下、各々「R信号」、「B信号」という。)をディジタル信号処理部7に出力する。また、Gチャンネルのディジタル信号(以下、「G信号」という。)をディジタル信号処理部7および制御部8のAF評価値生成部81に出力する。また、アナログAF_Front信号およびアナログAF_Back信号をA/D変換して取得したディジタル信号(以下、アナログAF_Front信号をA/D変換した信号を「AF_Front信号」、アナログAF_Back信号をA/D変換した信号を「AF_Back信号」という。)を制御部8のAF評価値生成部81に出力する。
The analog signal processing unit 5 receives as input analog video signals (Rch signal, Gch signal, Bch signal, analog AF_Front signal, and analog AF_Back signal) of each channel output from the imaging unit 3 for shooting and the imaging unit 4 for AF. The input analog video signal of each channel is subjected to correlated double sampling processing, gain control processing, pedestal control processing, and the like, and output to the AD conversion unit 6.
The AD conversion unit 6 converts each signal from the analog signal processing unit 5 into a digital signal. The AD conversion unit 6 outputs R and B channel digital signals (hereinafter referred to as “R signal” and “B signal”, respectively) of the converted digital signals to the digital signal processing unit 7. Also, a G channel digital signal (hereinafter referred to as “G signal”) is output to the digital signal processing unit 7 and the AF evaluation value generation unit 81 of the control unit 8. Further, a digital signal obtained by A / D converting the analog AF_Front signal and the analog AF_Back signal (hereinafter referred to as “AF_Front signal” is a signal obtained by A / D converting the analog AF_Front signal, and a signal obtained by A / D converting the analog AF_Back signal is obtained. "AF_Back signal") is output to the AF evaluation value generation unit 81 of the control unit 8.

ディジタル信号処理部7は、R信号、G信号およびB信号より通常の3板式映像信号処理を行い、処理した信号を撮影用映像信号として出力する。なお、ディジタル信号処理部7は、撮像装置100が4板式、5板式等の構成を有するものである場合、4板式、5板式等の信号処理を行うことは言うまでもない。
制御部8は、AF評価値生成部81と、AF制御モード判定部82と、適応型AF制御部83と、を有する。制御部8は、AD変換部6からのG信号、AF_Front信号およびAF_Back信号を入力とし、これらの入力された信号に基づいて、AF用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成する。そして、制御部8は、AF用撮像部位置制御信号をAF用光路長変更部9に、フォーカス位置制御信号を光学系1に出力する。
The digital signal processing unit 7 performs normal three-plate video signal processing from the R signal, G signal, and B signal, and outputs the processed signal as a video signal for photographing. Needless to say, the digital signal processing unit 7 performs signal processing of a four-plate type, a five-plate type, or the like when the imaging apparatus 100 has a configuration of a four-plate type, a five-plate type, or the like.
The control unit 8 includes an AF evaluation value generation unit 81, an AF control mode determination unit 82, and an adaptive AF control unit 83. The control unit 8 receives the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal from the AD conversion unit 6, and generates an AF imaging unit position control signal and a focus position control signal based on these input signals. Then, the control unit 8 outputs the AF imaging unit position control signal to the AF optical path length changing unit 9 and the focus position control signal to the optical system 1.

AF評価値生成部81は、演算部111と加算器108とを有し、AD変換部6からのG信号、AF_Front信号、AF_Back信号および評価領域信号を入力とし、G信号、AF_Front信号およびAF_Back信号についてのコントラスト評価値を算出し、算出したコントラスト評価値をAF制御モード判定部82に出力する。
図3は、制御部8のAF評価値生成部81の構成の一例を示すブロック図である。
AF評価値生成部81は、水平方向のローパスフィルタ101(映像信号により形成される映像(2次元映像)の水平方向成分についてのローパスフィルタ)(以下、「水平LPF」という。)と、水平方向のハイパスフィルタ(オートフォーカス検出用の映像信号により形成される映像(2次元映像)の水平方向成分についてのハイパスフィルタ)(以下、「水平HPF」という。)102および103と、垂直方向のハイパスフィルタ(オートフォーカス検出用の映像信号により形成される映像(2次元映像)の垂直方向成分についてのハイパスフィルタ)(以下、「垂直HPF」という。)104と、積算部105〜107と、加算器108と、を有する。
The AF evaluation value generation unit 81 includes a calculation unit 111 and an adder 108, and receives the G signal, the AF_Front signal, the AF_Back signal, and the evaluation region signal from the AD conversion unit 6, and receives the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal. The contrast evaluation value is calculated and the calculated contrast evaluation value is output to the AF control mode determination unit 82.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the AF evaluation value generation unit 81 of the control unit 8.
The AF evaluation value generation unit 81 includes a horizontal low-pass filter 101 (a low-pass filter for a horizontal component of a video (two-dimensional video) formed by a video signal) (hereinafter referred to as “horizontal LPF”), and a horizontal direction. High-pass filters (high-pass filters for horizontal components of video (two-dimensional video) formed by video signals for autofocus detection) (hereinafter referred to as “horizontal HPF”) 102 and 103, and high-pass filters in the vertical direction (High-pass filter for vertical component of video (two-dimensional video) formed by video signal for autofocus detection) (hereinafter referred to as “vertical HPF”) 104, accumulating units 105 to 107, and adder 108 And having.

水平LPF101は、AD変換部6から出力される映像信号(AF検出用映像信号(G信号、AF_Front信号、AF_Back信号))に対して、コントラストの評価値を生成するために必要な周波数帯域成分を抽出するための水平方向のローパスフィルタである。水平LPF101は、その出力を、第1水平HPF102、第2水平HPF103、および垂直HPF104に出力する。
二つの水平方向のハイパスフィルタ102および103(以下、それぞれ「第1水平HPF」および「第2水平HPF」という。)は、映像信号の水平方向成分についてのハイパスフィルタである。第1水平HPF102および第2水平HPF103は、それぞれ通過させる周波数帯域が異なっており、第1水平HPF102は、第2水平HPF103より低い周波数帯域を通過させるハイパスフィルタ(低域用)、第2水平HPF103が第1水平HPF102より高い周波数帯域を通過させるハイパスフィルタ(高域用)である。すなわち、第1水平HPF102のカットオフ周波数は、第2水平HPF103のそれよりも低く設定されている。垂直方向のハイパスフィルタ104(以下、「垂直HPF」という。)は、映像信号の垂直方向成分についてのハイパスフィルタである。
The horizontal LPF 101 outputs frequency band components necessary for generating a contrast evaluation value for the video signal (AF detection video signal (G signal, AF_Front signal, AF_Back signal)) output from the AD converter 6. It is a horizontal low-pass filter for extraction. The horizontal LPF 101 outputs the output to the first horizontal HPF 102, the second horizontal HPF 103, and the vertical HPF 104.
Two horizontal high-pass filters 102 and 103 (hereinafter referred to as “first horizontal HPF” and “second horizontal HPF”, respectively) are high-pass filters for the horizontal component of the video signal. The first horizontal HPF 102 and the second horizontal HPF 103 pass through different frequency bands, and the first horizontal HPF 102 is a high-pass filter (for low band) that passes a lower frequency band than the second horizontal HPF 103, and the second horizontal HPF 103. Is a high-pass filter (for high band) that passes a higher frequency band than the first horizontal HPF 102. That is, the cutoff frequency of the first horizontal HPF 102 is set lower than that of the second horizontal HPF 103. The high-pass filter 104 in the vertical direction (hereinafter referred to as “vertical HPF”) is a high-pass filter for the vertical component of the video signal.

積算部105〜107は、AF評価領域(後述)内の各画素の映像信号(AF検出用映像信号(G信号、AF_Front信号、AF_Back信号))に対して各ハイパスフィルタ102〜104の出力を積算して、加算器108に出力する。水平LPF101と、第1水平HPF102と、第2水平HPF103と、垂直HPF104と、積算部105〜107とを備える演算部111には、図示していない駆動部から評価領域信号が入力される。評価領域信号は、AF評価値生成部81がコントラスト評価値を生成する対象となる領域であるAF評価領域を選択するのに用いられる。評価領域信号は、例えば、AF検出用映像信号を画面(映像信号により形成される2次元画像)の中央部の領域を形成する映像信号とする場合、画面の中央部のタイミングを示すパルス信号となる。なお、この評価領域信号は、積算部105〜107のみに入力されるようにして、積算部105〜107がそれぞれのハイパスフィルタ102〜104の出力のうちAF評価領域における値を積算して、加算器108に出力するようにしてもよい。   Integration units 105 to 107 integrate the outputs of the high-pass filters 102 to 104 with respect to the video signals (AF detection video signals (G signal, AF_Front signal, AF_Back signal)) in each pixel in the AF evaluation area (described later). And output to the adder 108. An evaluation region signal is input from a drive unit (not shown) to the calculation unit 111 including the horizontal LPF 101, the first horizontal HPF 102, the second horizontal HPF 103, the vertical HPF 104, and the integration units 105 to 107. The evaluation area signal is used by the AF evaluation value generation unit 81 to select an AF evaluation area that is a target area for generating a contrast evaluation value. For example, when the AF detection video signal is a video signal that forms a central area of a screen (a two-dimensional image formed by the video signal), the evaluation area signal is a pulse signal that indicates the timing of the central part of the screen. Become. The evaluation area signal is input only to the accumulators 105 to 107, and the accumulators 105 to 107 accumulate and add the values in the AF evaluation area among the outputs of the high-pass filters 102 to 104, respectively. The data may be output to the device 108.

加算器108は、積算部105〜107の出力を加算し、コントラスト評価値として出力する。なお、上記処理は、G信号、AF_Front信号およびAF_Back信号のそれぞれについて実行されるものであり、加算器108は、G信号、AF_Front信号およびAF_Back信号についてのコントラスト評価値をAF制御モード判定部82に出力する。
また、水平LPF101、第1水平HPF102、第2水平HPF103および垂直HPF104の通過帯域は、例えば、撮像装置100で扱う映像信号がSDTV形式の映像信号の場合、水平LPF101が0〜2.0MHz、第1水平HPF102が300kHz以上、第2水平HPF103が1.2MHz以上、垂直HPF104が20TV本以上であることが好ましい。また、撮像装置100で扱う映像信号がHDTV形式の映像信号の場合、水平LPF101が0〜13.2MHz、第1水平HPF102が2.0MHz以上、第2水平HPF103が6.6MHz以上、垂直HPF104が45TV本以上であることが好ましい。
The adder 108 adds the outputs of the integrating units 105 to 107 and outputs the result as a contrast evaluation value. The above process is executed for each of the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal, and the adder 108 sends the contrast evaluation values for the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal to the AF control mode determination unit 82. Output.
The passbands of the horizontal LPF 101, the first horizontal HPF 102, the second horizontal HPF 103, and the vertical HPF 104 are, for example, when the video signal handled by the imaging apparatus 100 is an SDTV video signal, the horizontal LPF 101 is 0 to 2.0 MHz, It is preferable that one horizontal HPF 102 is 300 kHz or more, the second horizontal HPF 103 is 1.2 MHz or more, and the vertical HPF 104 is 20 TVs or more. When the video signal handled by the imaging apparatus 100 is an HDTV video signal, the horizontal LPF 101 is 0 to 13.2 MHz, the first horizontal HPF 102 is 2.0 MHz or higher, the second horizontal HPF 103 is 6.6 MHz or higher, and the vertical HPF 104 is It is preferable that there are 45 TV lines or more.

AF制御モード判定部82は、AF評価値生成部81から出力されたG信号、AF_Front信号およびAF_Back信号についてのコントラスト評価値を入力とし、コントラスト評価値に基づいてAF制御モードを決定する。具体的には、AF制御モード判定部82は、光路長変更モードおよび光路長差比較モードのいずれのAF制御モードにより、AF制御を行うかを選択する(詳細については後述)。そして、AF制御モード判定部82は、選択したAF制御モードについての情報を含むAF制御モード信号を適応型AF制御部83に出力する。
適応型AF制御部83は、AF評価値生成部81から出力されるAF_Front信号およびAF_Back信号についてのコントラスト評価値と、AF制御モード判定部82から出力されるAF制御モード信号と、を入力とし、AF用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成する。そして、適応型AF制御部83は、AF用撮像部位置制御信号をAF用光路長変更部9に、フォーカス位置制御信号を光学系1に出力する。
The AF control mode determination unit 82 receives the contrast evaluation values for the G signal, AF_Front signal, and AF_Back signal output from the AF evaluation value generation unit 81, and determines an AF control mode based on the contrast evaluation value. Specifically, the AF control mode determination unit 82 selects whether to perform the AF control in any one of the optical path length change mode and the optical path length difference comparison mode (details will be described later). Then, the AF control mode determination unit 82 outputs an AF control mode signal including information about the selected AF control mode to the adaptive AF control unit 83.
The adaptive AF control unit 83 receives the contrast evaluation value for the AF_Front signal and the AF_Back signal output from the AF evaluation value generation unit 81 and the AF control mode signal output from the AF control mode determination unit 82 as inputs. An AF imaging unit position control signal and a focus position control signal are generated. Then, the adaptive AF control unit 83 outputs the AF imaging unit position control signal to the AF optical path length changing unit 9 and the focus position control signal to the optical system 1.

<1.2:撮像装置の動作>
以上のように構成された撮像装置100の動作について、図面を用いて、以下説明する。
光学系1を通った光束は、図1および図2に示される光路分離部2に入力される。光路分離部2により、光学系1より入力された光束は、撮影用(映像信号取得用)のR(赤)、G(緑)、B(青)の各光束と、AF検出用のAF_Front(緑2)光およびAF_Back(緑3)光の光束とに分割される。分割された光束は、撮影用撮像部3のRch用撮像素子3r、Gch用撮像素子3gおよびBch用撮像素子3bと、AF用撮像部4のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bと、によって、それぞれ電気信号に変換される。
<1.2: Operation of Imaging Device>
The operation of the imaging apparatus 100 configured as described above will be described below with reference to the drawings.
The light beam that has passed through the optical system 1 is input to the optical path separation unit 2 shown in FIGS. The light beam input from the optical system 1 by the optical path separating unit 2 includes R (red), G (green), and B (blue) light beams for photographing (for obtaining video signals), and AF_Front (for AF detection). Green 2) and luminous flux of AF_Back (green 3) light. The divided light fluxes are Rch imaging element 3r, Gch imaging element 3g, and Bch imaging element 3b of photographing imaging unit 3, and AF_Front channel imaging element 4a and AF_Back channel imaging element 4b of AF imaging unit 4. Are converted into electric signals.

ここで、図2を用いて、より詳細に説明する。
図2は、光路分離部2、撮影用撮像部3(Rch用撮像素子3r、Gch用撮像素子3g、Bch用撮像素子3b)、AF用撮像部4(AF_Frontチャンネル用撮像素子4a、AF_Backチャンネル用撮像素子4b)およびAF用光路長変更部9(AF_Front用光路長変更部9a、AF_Back用光路長変更部9b)のより具体的な構成の一例を示す模式図である。光路分離部2としては、図2に示すような光学プリズム(ビームスプリッタ)を用いる。
図2に示すように、光路分離部2に入射した光は、色分解プリズムによって、RGB分光される。そして、RGB分光後のG(緑)光は、ハーフミラーでさらに分割されてAF検出用の光束となる。さらに、AF検出用の光束は、分割比率が均等になるように2分割され、AF_Front(緑2)光およびAF_Back(緑3)光としてAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bに、それぞれ、入射される。そして、R(赤)光、G(緑1)光およびB(青)光は、撮影用の光束としてRch用撮像素子3r、Gch用撮像素子3gおよびBch用撮像素子3bに、それぞれ、入射される。なお、RGB分光後のG光の光束に対するAF検出用の光束の割合は任意でよい(例えば、25%や50%など)。ここでは、AF検出用の光束の割合は、AF検出用の光束の割合をG光の光束の50%とすると、AF_Front(緑2)光およびAF_Back(緑3)光は、さらに2等分されるため、それぞれ25%ずつの光(光束)となる。
Here, it demonstrates in detail using FIG.
FIG. 2 shows an optical path separation unit 2, a photographing imaging unit 3 (Rch imaging device 3 r, Gch imaging device 3 g, Bch imaging device 3 b), AF imaging unit 4 (AF_Front channel imaging device 4 a, AF_Back channel) It is a schematic diagram which shows an example of a more concrete structure of the image pick-up element 4b) and AF optical path length change part 9 (AF_Front optical path length change part 9a, AF_Back optical path length change part 9b). As the optical path separator 2, an optical prism (beam splitter) as shown in FIG. 2 is used.
As shown in FIG. 2, the light incident on the optical path separation unit 2 is subjected to RGB spectroscopy by the color separation prism. The G (green) light after RGB spectroscopy is further divided by a half mirror to become a light beam for AF detection. Further, the AF detection light beam is divided into two so that the split ratio is equal, and the AF_Front (green 2) light and AF_Back (green 3) light are supplied to the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b as follows. Each is incident. Then, the R (red) light, the G (green 1) light, and the B (blue) light are respectively incident on the Rch imaging device 3r, the Gch imaging device 3g, and the Bch imaging device 3b as photographing light fluxes. The The ratio of the AF detection light beam to the G light beam after RGB spectroscopy may be arbitrary (for example, 25%, 50%, etc.). Here, the ratio of the AF detection light beam is 50% of the G light beam, and the AF_Front (green 2) light and the AF_Back (green 3) light are further divided into two equal parts. Therefore, each becomes 25% of light (light flux).

AF用撮像部4のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Back撮像素子4bは、それぞれ、光路長を変更可能にするAF用光路長変更部9のAF_Front用光路長変更部9aおよびAF_Back用光路長変更部9bに接続されている。
AF用光路長変更部9は、例えば、リニア駆動モータやステッピングモータ、圧電素子を利用した圧電超音波リニアアクチュエータ等と、光軸に沿ったスライド機構等と、を用いて構成されている。そして、AF用光路長変更部9は、AF_FrontおよびAF_Back撮像素子をそれぞれ光軸上で平行に(図2の双方向矢印D1が示す方向に)スライドさせる機能を有しており、例えばシリアル通信などで制御される。
AF用光路長変更部9によってAF用撮像部4が移動可能な範囲のうち、略中央部の位置をAF用撮像部4の基準位置とし、AF用撮像部4が基準位置にあるとき、被写体からAF用撮像部4までの光路長が被写体から撮影用撮像部3までの光路長と一致するものとする。なお、基準位置は、必ずしも中央部の位置でなくともよい。
The AF_Front channel imaging element 4a and the AF_Back imaging element 4b of the AF imaging unit 4 are respectively an AF_Front optical path length changing unit 9a and an AF_Back optical path length changing unit of the AF optical path length changing unit 9 that can change the optical path length. 9b.
The AF optical path length changing unit 9 is configured using, for example, a linear drive motor, a stepping motor, a piezoelectric ultrasonic linear actuator using a piezoelectric element, and a slide mechanism along the optical axis. The AF optical path length changing unit 9 has a function of sliding the AF_Front and AF_Back imaging elements in parallel on the optical axis (in the direction indicated by the bidirectional arrow D1 in FIG. 2), for example, serial communication or the like. It is controlled by.
Of the range in which the AF imaging unit 4 can be moved by the AF optical path length changing unit 9, the substantially central position is set as the reference position of the AF imaging unit 4. When the AF imaging unit 4 is at the reference position, the subject It is assumed that the optical path length from the AF to the imaging unit 4 for AF coincides with the optical path length from the subject to the imaging unit 3 for photographing. Note that the reference position does not necessarily have to be the center position.

撮影用撮像部3の出力(本線系映像信号)は、通常の3板式撮像方式と同様にアナログ信号処理部5で、信号処理され、AD変換部6によりA/D変換される。このA/D変換された信号(本線系映像信号)は、ディジタル信号処理部7によりディジタル信号処理が施された後、本線系、すなわち撮影用の映像信号として、出力される。
一方、AF用撮像部4の出力は、通常の信号処理と同様に、相関2重サンプリング、ゲイン制御、ペデスタル制御などのアナログ信号処理をした後、AD変換部6にてディジタル信号に変換され、制御部8のAF評価値生成部81に入力される。具体的には、AF用撮像部4から出力されるアナログAF_Front信号は、AD変換部6によりA/D変換され、AF_Front信号としてAF評価値生成部81に入力され、AF用撮像部4から出力されるアナログAF_Back信号は、AD変換部6によりA/D変換され、AF_Back信号としてAF評価値生成部81に入力される。
The output (main line system video signal) of the imaging unit 3 for photographing is subjected to signal processing by the analog signal processing unit 5 and A / D conversion by the AD conversion unit 6 in the same manner as in the normal three-plate imaging system. The A / D converted signal (main line video signal) is subjected to digital signal processing by the digital signal processing unit 7 and then output as a main line, that is, a video signal for photographing.
On the other hand, the output of the AF imaging unit 4 is subjected to analog signal processing such as correlated double sampling, gain control, pedestal control and the like, as in normal signal processing, and then converted into a digital signal by the AD conversion unit 6. The result is input to the AF evaluation value generation unit 81 of the control unit 8. Specifically, an analog AF_Front signal output from the AF imaging unit 4 is A / D converted by the AD conversion unit 6, input to the AF evaluation value generation unit 81 as an AF_Front signal, and output from the AF imaging unit 4. The analog AF_Back signal is A / D converted by the AD conversion unit 6 and input to the AF evaluation value generation unit 81 as the AF_Back signal.

(1.2.1:AF制御モード(光路長変更モードと光路長差比較モード)について)
ここで、AF制御モードについて説明する。
撮像装置100は、2種類のAF制御モードを切り替えて動作する。
この2種類のAF制御モードは、光路長変更モードおよび光路長差比較モードである。
光路長変更モードは、AF用撮像部4の光路長を変化させながら様々な光路長に対してのコントラスト評価値より合焦位置を探索するモードである。
光路長差比較モードは、AF用撮像部4のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aとAF_Backチャンネル用撮像素子4bとを、撮影用撮像部3のGch用撮像素子3gの光路長に比較して、それぞれ、幅dだけ光路長が短い位置および長い位置に配置し、AF_Front信号およびAF_Back信号のコントラスト評価値の大小関係に基づいて合焦位置を探索するモードである。
(1.2.1: AF control mode (optical path length change mode and optical path length difference comparison mode))
Here, the AF control mode will be described.
The imaging apparatus 100 operates by switching between two types of AF control modes.
These two types of AF control modes are an optical path length change mode and an optical path length difference comparison mode.
The optical path length change mode is a mode for searching for an in-focus position from contrast evaluation values for various optical path lengths while changing the optical path length of the AF imaging unit 4.
In the optical path length difference comparison mode, the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b of the AF imaging unit 4 are compared with the optical path length of the Gch imaging device 3g of the imaging imaging unit 3, respectively. In this mode, the in-focus position is searched based on the magnitude relationship between the contrast evaluation values of the AF_Front signal and the AF_Back signal, which are arranged at positions where the optical path length is short and long by the width d.

(1.2.2:制御部8の動作)
撮像装置100は、通常、光路長差比較モードにより動作している。つまり、制御部8がAF_Front信号およびAF_Back信号のコントラスト評価値の大小に基づいて合焦動作(AF制御)を実現させている。しかし、制御部8は、被写体が大きく変化した場合など光路長差比較モードでのAF制御が不能であると判断すると、光路長変更モードにAF制御モードを切り替える。そして、制御部8は、それぞれ、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bの位置を光軸上に移動させるようにAF用撮像部位置制御信号をAF用光路長変更部9(9a、9b)に出力する。そして、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bは、AF用撮像部位置制御信号に基づいて、光軸上を移動する。
(1.2.2: Operation of the control unit 8)
The imaging apparatus 100 normally operates in the optical path length difference comparison mode. That is, the control unit 8 realizes the focusing operation (AF control) based on the contrast evaluation values of the AF_Front signal and the AF_Back signal. However, if the control unit 8 determines that the AF control in the optical path length difference comparison mode is not possible, such as when the subject has changed significantly, the control unit 8 switches the AF control mode to the optical path length change mode. Then, the control unit 8 sends the AF imaging unit position control signal to the AF optical path length changing unit 9 (9a) so as to move the positions of the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b on the optical axis. , 9b). The AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b move on the optical axis based on the AF imaging unit position control signal.

制御部8は、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bが光軸上を移動している間、それぞれの位置(光軸上の位置)におけるコントラスト評価値を検出し、光路長とコントラスト評価値との特性曲線に基づき合焦位置を検出する。それと同時に、制御部8は、光路長差比較モードでの最適な光路長差(Gch用撮像素子3gの光軸上の位置とAF_Frontチャンネル用撮像素子4a(またはAF_Backチャンネル用撮像素子4b)の光軸上の位置との間の距離)を決定する。そして、制御部8は、上記の動作により検出済みの合焦位置へフォーカスの移動を開始させる。具体的には、制御部8は、光学系1にフォーカス位置制御信号を出力し、光学系1がフォーカス位置制御信号によりフォーカス位置を移動させる(例えば、光学系1に含まれるフォーカスレンズ(不図示)を光軸上において移動させることでフォーカス位置を移動させる(フォーカス制御を行う))。制御部8は、フォーカス位置を合焦位置付近方向へ移動させ続け、再び光路長差比較モードでの制御が可能となる領域に入った場合、光路長差比較モードにAF制御モードを移行させ、AF制御動作を継続させる。   While the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b are moving on the optical axis, the control unit 8 detects contrast evaluation values at respective positions (positions on the optical axis), and calculates the optical path length and The in-focus position is detected based on the characteristic curve with the contrast evaluation value. At the same time, the controller 8 determines the optimum optical path length difference in the optical path length difference comparison mode (the position on the optical axis of the Gch image pickup device 3g and the light of the AF_Front channel image pickup device 4a (or AF_Back channel image pickup device 4b)). Determine the distance between the position on the axis). And the control part 8 starts the movement of a focus to the focus position detected by said operation | movement. Specifically, the control unit 8 outputs a focus position control signal to the optical system 1, and the optical system 1 moves the focus position by the focus position control signal (for example, a focus lens (not shown) included in the optical system 1). ) Is moved on the optical axis (the focus position is moved (focus control is performed)). When the control unit 8 continues to move the focus position in the vicinity of the in-focus position and again enters an area where control in the optical path length difference comparison mode is possible, the AF control mode is shifted to the optical path length difference comparison mode, The AF control operation is continued.

制御部8によりこのようなAF制御を行うことで、撮像装置100では、大きく被写体が変化した場合(被写体の状況が大きく変化した場合)でもAF制御動作可能であり、フォーカス探索時にいて、撮影用映像信号(本線系映像信号)に悪影響を及ぼすことなく、かつ追従性が良好な安定したAF制御機能を実現することができる。
図3に示すように、演算部111には、図示していない駆動部から評価領域信号が入力され、評価領域信号に基づいて、コントラスト評価値を算出するための対象画像領域が設定される。
そして、AD変換部6から出力された映像信号(AF検出用映像信号(G信号、AF_Front信号、AF_Back信号))は、水平LPF101に入力される。さらに、水平LPF101から出力されたAF検出用映像信号は、第1水平LPF102、第2水平HPF103、および垂直HPFに入力され、それぞれフィルタ処理が施され、フィルタ処理がなされた出力が、それぞれ、積算部105〜107に入力される。積算部105〜107の出力が加算器108で加算され、加算された結果が、コントラスト評価値としてAF制御モード判定部82に出力される。
By performing such AF control by the control unit 8, the imaging apparatus 100 can perform AF control operation even when the subject changes greatly (when the state of the subject changes greatly), and is in focus search and for shooting. A stable AF control function with good followability can be realized without adversely affecting the video signal (main line video signal).
As shown in FIG. 3, an evaluation region signal is input to the calculation unit 111 from a drive unit (not shown), and a target image region for calculating a contrast evaluation value is set based on the evaluation region signal.
Then, the video signal (AF detection video signal (G signal, AF_Front signal, AF_Back signal)) output from the AD conversion unit 6 is input to the horizontal LPF 101. Further, the AF detection video signal output from the horizontal LPF 101 is input to the first horizontal LPF 102, the second horizontal HPF 103, and the vertical HPF, each subjected to filter processing, and the output subjected to the filter processing is integrated. Are input to the sections 105 to 107. The outputs of the integrating units 105 to 107 are added by the adder 108, and the added result is output to the AF control mode determining unit 82 as a contrast evaluation value.

なお、上記処理は、G信号、AF_Front信号、AF_Back信号のそれぞれに対して実行され、G信号、AF_Front信号、AF_Back信号のそれぞれについてのコントラスト評価値が算出される。したがって、図3では、説明便宜のため、1系統しか示していないが、AF評価値生成部81が、G信号、AF_Front信号、AF_Back信号について3系統の処理系を有するものであってもよいことは言うまでもない。また、AF評価値生成部81は、G信号、AF_Front信号、AF_Back信号についての処理を、1系統で、シリアルに処理するものであってもよい。
AF制御モード判定部82では、AF評価値生成部81から出力されたコントラスト評価値に基づいてAF制御モード信号が生成され、AF制御モード信号は、適応型AF制御部83に出力される。具体的には、AF制御モード判定部82では、AF評価値生成部81で、AF_Front信号、AF_Back信号およびG信号から算出されたコントラスト評価値の大小関係や、AF評価値生成部81でG信号から算出されたコントラスト評価値の変化などにより、撮像装置100が合焦状態にあるのか、もしくは2種類のAF制御モードのうちのどちらの動作モードによりAF制御を実行すべきかの判定を行う。そして、その判定結果を示す信号が、AF制御モード判定部82により生成され、適応型AF制御部83にAF制御モード信号として出力される。
Note that the above processing is executed for each of the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal, and the contrast evaluation value is calculated for each of the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal. Therefore, FIG. 3 shows only one system for convenience of explanation, but the AF evaluation value generation unit 81 may have three processing systems for the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal. Needless to say. Further, the AF evaluation value generation unit 81 may serially process the G signal, the AF_Front signal, and the AF_Back signal in one system.
The AF control mode determination unit 82 generates an AF control mode signal based on the contrast evaluation value output from the AF evaluation value generation unit 81, and the AF control mode signal is output to the adaptive AF control unit 83. Specifically, in the AF control mode determination unit 82, the AF evaluation value generation unit 81 determines the magnitude relationship between the contrast evaluation values calculated from the AF_Front signal, the AF_Back signal, and the G signal, and the AF evaluation value generation unit 81 generates the G signal. From the change in the contrast evaluation value calculated from the above, it is determined whether the imaging apparatus 100 is in focus or in which of the two AF control modes the AF control should be executed. Then, a signal indicating the determination result is generated by the AF control mode determination unit 82 and output to the adaptive AF control unit 83 as an AF control mode signal.

適応型AF制御部83では、AF制御モード信号により決定されるAF制御モードにより、AF制御を行う。具体的には、AF評価値生成部81で、AF_Front信号およびおAF_Back信号から算出されたコントラスト評価値に基づいて、AF用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成する。適応型AF制御部83により生成されたAF用撮像部位置制御信号は、AF用光路長変更部9に出力される。また、適応型AF制御部83により生成されたフォーカス位置制御信号は、光学系1に出力される。
次に、2種類のAF制御モードである光路長差比較モードおよび光路長変更モードの動作についてより詳細に説明する。
(1.2.3:光路長差比較モードの動作)
まず、光路長差比較モードの動作を説明する。
The adaptive AF control unit 83 performs AF control in the AF control mode determined by the AF control mode signal. Specifically, the AF evaluation value generation unit 81 generates an AF imaging unit position control signal and a focus position control signal based on the contrast evaluation values calculated from the AF_Front signal and the AF_Back signal. The AF imaging unit position control signal generated by the adaptive AF control unit 83 is output to the AF optical path length changing unit 9. Further, the focus position control signal generated by the adaptive AF control unit 83 is output to the optical system 1.
Next, the operations of the two types of AF control modes, the optical path length difference comparison mode and the optical path length change mode, will be described in more detail.
(1.2.3: Operation in optical path length difference comparison mode)
First, the operation in the optical path length difference comparison mode will be described.

図4は、光路長差比較モードにおける撮影用撮像部3のGch用撮像素子3gと、AF用撮像部4のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bとを同一の光軸上に表した模式図である。
図4に示すように、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aに入射する被写体光の光路長は、撮影用撮像部3のGch用撮像素子3gに入射する被写体光の光路長よりも幅dだけ短く設定されており、また、AF_Backチャンネル用撮像素子4bに入射する被写体の光路長は、同様にGch用撮像素子3gに入射する被写体光の光路長よりも幅dだけ長く設定されている。従って、AF用撮像部4では、撮影用撮像部3の撮像素子に対して光軸上の前後等距離の位置で撮像した場合と等価な映像信号が得られるようになっている。
FIG. 4 shows that the Gch imaging device 3g of the imaging imaging unit 3 in the optical path length difference comparison mode, the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b of the AF imaging unit 4 are on the same optical axis. FIG.
As shown in FIG. 4, the optical path length of the subject light incident on the AF_Front channel imaging device 4a is set shorter by the width d than the optical path length of the subject light incident on the Gch imaging device 3g of the imaging unit 3 for photographing. Similarly, the optical path length of the subject incident on the AF_Back channel imaging device 4b is set to be longer than the optical path length of the subject light incident on the Gch imaging device 3g by the width d. Therefore, the AF image pickup unit 4 can obtain a video signal equivalent to a case where the image pickup device of the image pickup image pickup unit 3 picks up images at equidistant positions on the optical axis.

図5は、横軸にフォーカス位置をとり、縦軸にAF評価値生成部81の出力であるコントラスト評価値をとり、撮像装置100によりある被写体を撮影した際のフォーカス位置とコントラスト評価値との関係を示した模式図である。
図中の実線で示す曲線Front,Backは、それぞれAF_Front信号およびAF_Back信号から得られたコントラスト評価値を示す曲線で、図中の破線で示す曲線Gchは、入射される光量をAF用の撮像素子と同等にした場合のG信号から得られたコントラスト評価値を示す曲線である。
図5において、合焦位置は、曲線Gchのコントラスト評価値が最大となるフォーカス位置であるF0の位置となる。
例えば、光学系1のフォーカス位置がF0の位置よりも至近側のフォーカス位置F1にある場合、AF_Front信号およびAF_Back信号から得られるコントラスト評価値は、それぞれの曲線より、Cfront1、Cback1の値となり、Cfront1の値の方が大きい。逆に、光学系1のフォーカス位置が合焦位置F0よりも無限遠側のフォーカス位置F2にある場合は、同様に、AF_Front信号およびAF_Back信号から得られるコントラスト評価値は、Cfront2およびCback2の値となるため、Cback2の値の方が大きい。また、合焦点位置であるF0である場合は、Cfront0=Cback0となり等しい値になる。また、このときGchのコントラスト評価値(G信号から得られるコントラスト評価値)は、Cfront0、Cback0の値よりも大きくなる。
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the focus position, the vertical axis indicates the contrast evaluation value that is the output of the AF evaluation value generation unit 81, and the focus position and the contrast evaluation value when a certain subject is imaged by the imaging apparatus 100 are illustrated. It is the schematic diagram which showed the relationship.
Curves Front and Back shown by solid lines in the figure are curves showing contrast evaluation values obtained from the AF_Front signal and AF_Back signal, respectively, and a curve Gch shown by a broken line in the figure shows the amount of incident light for an image sensor for AF. Is a curve showing the contrast evaluation value obtained from the G signal in the case of the same.
In FIG. 5, the in-focus position is the position of F0, which is the focus position where the contrast evaluation value of the curve Gch is maximized.
For example, when the focus position of the optical system 1 is at the focus position F1 closer to the position F0, the contrast evaluation values obtained from the AF_Front signal and the AF_Back signal are the values of Cfront1 and Cback1 from the respective curves, and Cfront1 The value of is greater. Conversely, when the focus position of the optical system 1 is at the focus position F2 on the infinity side of the focus position F0, similarly, the contrast evaluation values obtained from the AF_Front signal and the AF_Back signal are the values of Cfront2 and Cback2, respectively. Therefore, the value of Cback2 is larger. In the case of F0 which is the in-focus position, Cfront0 = Cback0, which is an equal value. At this time, the contrast evaluation value of Gch (contrast evaluation value obtained from the G signal) is larger than the values of Cfront0 and Cback0.

従って、AF_Front信号およびAF_Back信号から得られたコントラスト評価値の大小関係により、AF制御を行うことができる。
具体的には、以下のようにAF制御を行う。
(1)AF_Front信号のコントラスト評価値がAF_Back信号のコントラスト評価値よりも大きいときには、光学系1のフォーカス位置を、無限遠方向に移動させるようにAF制御を行う。
(2)AF_Back信号のコントラスト評価値がAF_Front信号のコントラスト評価値よりも大きいときには、光学系1のフォーカス位置を、至近側方向に移動させるようにAF制御を行う。
(3)AF_Back信号のコントラスト評価値とAF_Front信号のコントラスト評価値とが等しいときには、光学系1のフォーカス位置を停止させる(現在のフォーカス位置から移動させない)ことで、AF制御を行う。
Accordingly, AF control can be performed based on the magnitude relationship between the contrast evaluation values obtained from the AF_Front signal and the AF_Back signal.
Specifically, AF control is performed as follows.
(1) When the contrast evaluation value of the AF_Front signal is larger than the contrast evaluation value of the AF_Back signal, AF control is performed so that the focus position of the optical system 1 is moved in the infinity direction.
(2) When the contrast evaluation value of the AF_Back signal is larger than the contrast evaluation value of the AF_Front signal, AF control is performed so that the focus position of the optical system 1 is moved in the closest direction.
(3) When the contrast evaluation value of the AF_Back signal is equal to the contrast evaluation value of the AF_Front signal, AF control is performed by stopping the focus position of the optical system 1 (not moving from the current focus position).

このようなAF制御が光路長差比較モードによるAF制御である。
しかしながら、図5のF3およびF4の位置においても、AF_Front信号とAF_Back信号とのコントラスト評価値は等しくなる。従って、F0の位置から一気にF3もしくはF4の位置に変化する場合、すなわち、例えば、大きく被写体が変化し、いわゆる大ボケ状態になった場合などは、F3もしくはF4の位置でフォーカスが停止し正常なAF制御動作が実現できない。
そこで、本実施形態の撮像装置100では、AF制御モード判定部82で、AF_Front信号、AF_Back信号およびG信号からのコントラスト評価値の大小関係や、G信号からのコントラスト評価値の変化などにより、撮像装置100のフォーカス状態を判定し(例えば、フォーカス状態が大ボケ状態であるか否かを判定し)、大ボケ状態等であると判定した場合、AF制御モードを光路長変更モードに切り替えることにより、大ボケ時の不具合動作を解決している。
Such AF control is AF control in the optical path length difference comparison mode.
However, the contrast evaluation values of the AF_Front signal and the AF_Back signal are also equal at the positions F3 and F4 in FIG. Therefore, when the position changes from the position F0 to the position F3 or F4 at once, that is, for example, when the subject changes greatly and becomes a so-called large-blurred state, the focus stops at the position F3 or F4 and is normal. AF control operation cannot be realized.
Therefore, in the imaging apparatus 100 according to the present embodiment, the AF control mode determination unit 82 performs imaging based on the magnitude relationship between the contrast evaluation values from the AF_Front signal, the AF_Back signal, and the G signal, the change in the contrast evaluation value from the G signal, and the like. By determining the focus state of the apparatus 100 (for example, determining whether the focus state is a large blur state) and determining that the focus state is a large blur state, the AF control mode is switched to the optical path length change mode. This solves the malfunction of large blur.

(1.2.4:光路長変更モードの動作)
次に、光路長変更モードの動作を説明する。
光路長変更モードでは、光路長とコントラスト評価値との関係を示す評価値曲線を検出し、最大コントラストとなるときの光路長と撮像素子が基準位置にあるときの光路長との差分に基づき光学系1の合焦フォーカス位置を検出している。また、同時に光路長差比較モード時の光路長差dの最適値を算出する。
すなわち、AF用光路長変更部9により、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bを光軸上で順次移動させながら、撮像素子の光軸上の位置から決定される光路長と、その光路長におけるコントラスト評価値とを取得し、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線を取得する。
(1.2.4: Operation in optical path length change mode)
Next, the operation in the optical path length change mode will be described.
In the optical path length change mode, an evaluation value curve indicating the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value is detected, and the optical path length is calculated based on the difference between the optical path length when the maximum contrast is achieved and the optical path length when the image sensor is at the reference position. The focus position of system 1 is detected. At the same time, the optimum value of the optical path length difference d in the optical path length difference comparison mode is calculated.
That is, the AF optical path length changing unit 9 sequentially moves the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b on the optical axis, and determines the optical path length determined from the position on the optical axis of the imaging device. A contrast evaluation value for the optical path length is acquired, and a characteristic curve indicating a relationship between the optical path length and the contrast evaluation value is acquired.

より具体的には、複数のフィールドにわたって、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bの光路長を順次変更させながら、それぞれの光路長でのコントラスト評価値を検出し、全光路長に対するコントラスト評価値を取得する。例えば、AF_Front撮像素子4aで基準位置から至近側に向けて光路長を順次変更させ、AF_Back撮像素子4bで基準位置から望遠側に向けて光路長を順次変更させることで、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線を取得する。
これにより、撮像装置100では、光路長とコントラスト評価値との特性曲線を全光路長において検出する。なお、光路長とコントラスト評価値との関係を示す特性曲線を取得する方法は、上記方法に限定されることはなく、他の方法であってもよい。
More specifically, while sequentially changing the optical path lengths of the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b over a plurality of fields, the contrast evaluation values at the respective optical path lengths are detected, and the total optical path length is detected. Get contrast evaluation value. For example, the optical path length and the contrast evaluation value are sequentially changed by sequentially changing the optical path length from the reference position toward the near side by the AF_Front imaging element 4a and sequentially changing the optical path length from the reference position to the telephoto side by the AF_Back imaging element 4b. The characteristic curve which shows the relationship with is acquired.
Thereby, the imaging apparatus 100 detects the characteristic curve between the optical path length and the contrast evaluation value in the total optical path length. Note that the method of obtaining the characteristic curve indicating the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value is not limited to the above method, and may be another method.

図6に、光路長とコントラスト評価値との特性曲線の模式図を示す。
まず、検出した複数の光路長とコントラスト評価値のペアのうち、コントラスト評価値が最大である最大コントラスト評価値光路長f0を検出する。
次に、撮影用撮像部3の光路長に相当する、予め決定されている基準位置との差分Dを算出し、その差分値Dに基づいて光学系1の合焦フォーカス位置を算出する。算出された光学系1のフォーカス位置にフォーカスを移動することでAF制御動作を実現できる。
また、同時に、光路長とコントラスト評価値との特性曲線に基づいて、光路長差比較モード時の最適光路長差dの算出を行う。
最適光路長差dの算出を行うのは、被写体の絵柄や、撮像装置100のアイリス状態、ズーム状態などのレンズ状態によって光路長差比較モードでの最適な光路長差dが異なるため、固定の光路長差dではAF制御動作に不具合が発生する場合があるためである。
FIG. 6 shows a schematic diagram of a characteristic curve between the optical path length and the contrast evaluation value.
First, the maximum contrast evaluation value optical path length f0 having the maximum contrast evaluation value is detected from the detected pair of optical path lengths and contrast evaluation values.
Next, a difference D with respect to a predetermined reference position corresponding to the optical path length of the photographing imaging unit 3 is calculated, and the focus position of the optical system 1 is calculated based on the difference value D. The AF control operation can be realized by moving the focus to the calculated focus position of the optical system 1.
At the same time, the optimum optical path length difference d in the optical path length difference comparison mode is calculated based on the characteristic curve between the optical path length and the contrast evaluation value.
The optimal optical path length difference d is calculated because the optimal optical path length difference d in the optical path length difference comparison mode differs depending on the pattern of the subject and the lens state of the imaging apparatus 100 such as the iris state and zoom state. This is because the optical path length difference d may cause problems in the AF control operation.

図7に、フォーカス位置とコントラスト評価値の関係を示す特性曲線がなだらかで、かつ、光路長差dが小さい場合の光路長差比較モードにおけるAF制御動作を説明する模式図を示す。
図7に示す特性曲線は、図5に示す特性曲線に比較して、特性曲線がなだらかで、かつ、光路長差dが小さい。このような場合、AF_Front信号のコントラスト評価値曲線とAF_Back信号のコントラスト評価値曲線とが近接しており、合焦位置F0におけるコントラスト評価値の変化量が小さいため、ノイズなどの影響で合焦位置がずれるなどの不具合が発生する場合がある。
本実施形態の撮像装置100では、図7に示すような特性曲線の場合、光路長差dをさらに大きくし、合焦位置における曲線(AF_Front信号のコントラスト評価値曲線とAF_Back信号のコントラスト評価値曲線)の傾きを大きくすることでノイズなどの影響を減少させ合焦位置の制御精度を向上し、安定したAF制御動作を実現することができる。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the AF control operation in the optical path length difference comparison mode when the characteristic curve indicating the relationship between the focus position and the contrast evaluation value is gentle and the optical path length difference d is small.
The characteristic curve shown in FIG. 7 is gentler and the optical path length difference d is smaller than the characteristic curve shown in FIG. In such a case, the contrast evaluation value curve of the AF_Front signal and the contrast evaluation value curve of the AF_Back signal are close to each other, and the amount of change in the contrast evaluation value at the in-focus position F0 is small. There may be problems such as slippage.
In the imaging apparatus 100 according to the present embodiment, in the case of the characteristic curve as shown in FIG. 7, the optical path length difference d is further increased, and the curve at the in-focus position (the contrast evaluation value curve of the AF_Front signal and the contrast evaluation value curve of the AF_Back signal). ) Is increased, the influence of noise and the like is reduced, the focus position control accuracy is improved, and a stable AF control operation can be realized.

以下に、本実施形態の具体的な光路長差比較モード時の最適光路長差dの算出方法について、図6を用いて説明する。
まず、検出されたコントラスト評価値の最大値と最小値から、コントラスト評価値の中間値Cmid=(Cmax+Cmin)/2を算出する(ステップ1)。
次に、コントラスト評価値がCmidである光路長f1を求める(ステップ2)。
最後に、最大コントラスト評価値光路長f0との差分を最適光路長差dとする(ステップ3)。
図8に、光路長とコントラスト評価値との特性曲線がなだらかな曲線の場合における同様な最適光路長差dの算出過程を示す模式図を示す。算出方法は、図6の場合と同一であるので、説明は省略する。
Hereinafter, a method for calculating the optimum optical path length difference d in the specific optical path length difference comparison mode of the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, an intermediate value Cmid = (Cmax + Cmin) / 2 of the contrast evaluation value is calculated from the maximum value and the minimum value of the detected contrast evaluation value (step 1).
Next, an optical path length f1 having a contrast evaluation value of Cmid is obtained (step 2).
Finally, the difference from the maximum contrast evaluation value optical path length f0 is set as the optimum optical path length difference d (step 3).
FIG. 8 is a schematic diagram showing a similar process of calculating the optimum optical path length difference d when the characteristic curve between the optical path length and the contrast evaluation value is a gentle curve. The calculation method is the same as that in FIG.

撮像装置100における最適光路長差dの算出方法により最適光路長差dを算出することで、図8に示す特性曲線の場合、図6に示す特性曲線の場合に比較して最適光路長差dは、大きな値となる。つまり、このようにして算出した最適光路長差dにより光路長差比較モード時のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bの光軸上の位置を決定することができる。そして、撮像装置100では、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bの光軸上の位置を光路長差が最適光路長差dとなる前後位置に移動させた後(撮影用撮像素子3(例えば、Gch用撮像素子3g)の光軸上の位置を「x1」とすると、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aを光軸上の位置「x1−d」に、AF_Backチャンネル用撮像素子4bを光軸上の位置「x1+d」に、それぞれ移動させた後)、光路長差比較モードによるAF制御を行うことで、図8に示すような特性曲線の場合であっても的確にAF制御を行うことができる。
なお、本実施形態では、コントラスト評価値の中間値Cmidとなる光路長f1と最大コントラスト評価値光路長f0との差分を最適光路長差としたが、本発明はこれに限らず、例えば、コントラスト評価値特性曲線の傾きが最大になる光路長と最大コントラスト評価値光路長との差分を最適光路長差としてもよい。
By calculating the optimum optical path length difference d by the method of calculating the optimum optical path length difference d in the imaging apparatus 100, the optimum optical path length difference d in the case of the characteristic curve shown in FIG. 8 is compared with the case of the characteristic curve shown in FIG. Is a large value. That is, the position on the optical axis of the AF_Front channel image sensor 4a and the AF_Back channel image sensor 4b in the optical path length comparison mode can be determined by the optimum optical path length difference d thus calculated. In the imaging apparatus 100, after the positions on the optical axis of the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b are moved to the front and back positions where the optical path length difference becomes the optimum optical path length difference d (imaging imaging device). 3 (for example, the Gch imaging device 3g) is “x1”, the AF_Front channel imaging device 4a is placed on the optical axis “x1-d”, and the AF_Back channel imaging device 4b is turned on. AF control in the optical path length comparison mode is performed accurately after the movement to the position “x1 + d” on the axis), even in the case of a characteristic curve as shown in FIG. Can do.
In the present embodiment, the difference between the optical path length f1 that is the intermediate value Cmid of the contrast evaluation values and the maximum contrast evaluation value optical path length f0 is the optimum optical path length difference. However, the present invention is not limited to this, and for example, contrast The difference between the optical path length at which the gradient of the evaluation value characteristic curve becomes maximum and the maximum contrast evaluation value optical path length may be set as the optimum optical path length difference.

(1.2.5:フローチャートによる説明)
制御部8の全体動作について、図9のフローチャートを用いて説明する。
まず、AF評価値生成部81で、AF_Front信号、AF_Back信号、G信号よりそれぞれのコントラスト評価値を生成・取得する(ステップS1)。ただし、光量の補正を実施して、G信号のコントラスト評価値を生成・取得するものとする。
次に、G信号のコントラスト評価値の変化と、AF_Front信号およびAF_Back信号のコントラスト評価値の大小関係と、により、撮像装置100が合焦状態にあるか否かを判定する。
(1.2.5: Explanation by flowchart)
The overall operation of the control unit 8 will be described using the flowchart of FIG.
First, the AF evaluation value generation unit 81 generates and acquires contrast evaluation values from the AF_Front signal, AF_Back signal, and G signal (step S1). However, it is assumed that the G signal contrast evaluation value is generated and acquired by correcting the light amount.
Next, it is determined whether or not the imaging apparatus 100 is in an in-focus state based on the change in the contrast evaluation value of the G signal and the magnitude relationship between the contrast evaluation values of the AF_Front signal and the AF_Back signal.

具体的には、
(1)G信号のコントラスト評価値が前回値(前回取得した値)と比較して大きく変化していない場合、もしくは
(2)G信号のコントラスト評価値が前回値と比較して大きく変化した場合でも、AF_Front信号から算出したコントラスト評価値とAF_Back信号から算出したコントラスト評価値が等しく、かつ、G信号のコントラスト評価値がAF_Front信号のコントラスト評価値やAF_Back信号のコントラスト評価値よりも大きい場合は合焦状態と判定し、
(3)それ以外の場合は、合焦状態でないと判定する(ステップS2)。
合焦状態でないと判定した場合は、撮像装置100において、光路長差比較モードによるAF制御可能かを、AF_Front信号のコントラスト評価値とAF_Back信号のコントラスト評価値とが等しいかどうかで判定する(ステップS3)。すなわち、AF_Front信号のコントラスト評価値とAF_Back信号のコントラスト評価値とが等しい場合は「No」となり光路長変更モード制御を実行する(ステップS4)。また、AF_Front信号のコントラスト評価値とAF_Back信号のコントラスト評価値とが等しくない場合は「Yes」となり光路長差比較モードによるAF制御を実行する(ステップS9)。
In particular,
(1) When the contrast evaluation value of the G signal has not changed significantly compared to the previous value (the value acquired last time), or (2) When the contrast evaluation value of the G signal has changed significantly compared to the previous value However, if the contrast evaluation value calculated from the AF_Front signal and the contrast evaluation value calculated from the AF_Back signal are equal and the contrast evaluation value of the G signal is larger than the contrast evaluation value of the AF_Front signal or the contrast evaluation value of the AF_Back signal Judged to be in focus,
(3) Otherwise, it is determined that it is not in focus (step S2).
When it is determined that the in-focus state is not achieved, the imaging apparatus 100 determines whether AF control by the optical path length difference comparison mode is possible based on whether the contrast evaluation value of the AF_Front signal is equal to the contrast evaluation value of the AF_Back signal (step) S3). That is, if the contrast evaluation value of the AF_Front signal is equal to the contrast evaluation value of the AF_Back signal, “No” is set and the optical path length change mode control is executed (step S4). If the contrast evaluation value of the AF_Front signal is not equal to the contrast evaluation value of the AF_Back signal, “Yes” is set and AF control in the optical path length comparison mode is executed (step S9).

光路長変更モード制御(ステップS4)では、前述したように最終的に光学系1の合焦フォーカス位置にフォーカスを制御し(フォーカス位置を合わせ)、撮像装置100の現状に最適な光路長差dを算出し、算出された光路長差dだけ、光軸上において前後した位置にAF用撮像部4のAF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bを配置する(移動させる)(ステップS5)。その後、合焦位置(光路長変更モードによるAF制御(ステップS4)で検出された合焦位置)が存在する方向へフォーカス位置が移動するように、光学系1のフォーカスレンズ(不図示)を光軸方向に移動させる(ステップS6)。光学系1のフォーカスが光路長変更モードによるAF制御(ステップS4)で検出された合焦位置に近づいて、光路長差比較モード制御が可能になるまで、すなわち、AF_Front信号のコントラスト評価値とAF_Back信号のコントラスト評価値とが異なった値となるまで(所定の閾値th以上異なった値となるまで)、コントラスト評価値の取得(ステップS7)と光路長差比較モード制御可能かの判定(ステップS8)と光学系1のフォーカス位置の変更(移動)処理とを繰り返す。   In the optical path length change mode control (step S4), as described above, the focus is finally controlled to the focus position of the optical system 1 (the focus position is adjusted), and the optical path length difference d that is optimum for the current state of the imaging apparatus 100 is obtained. And the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b of the AF imaging unit 4 are arranged (moved) at positions that are front and back on the optical axis by the calculated optical path length difference d (step S5). ). Thereafter, the focus lens (not shown) of the optical system 1 is irradiated with light so that the focus position moves in the direction in which the in-focus position (the in-focus position detected in the AF control in the optical path length change mode (step S4)) exists. It is moved in the axial direction (step S6). Until the focus of the optical system 1 approaches the in-focus position detected by the AF control in the optical path length change mode (step S4) and the optical path length difference comparison mode control becomes possible, that is, the contrast evaluation value of the AF_Front signal and the AF_Backk Until the contrast evaluation value of the signal becomes different (until a value different by a predetermined threshold th or more), acquisition of the contrast evaluation value (step S7) and determination of whether the optical path length comparison mode control is possible (step S8) ) And the process of changing (moving) the focus position of the optical system 1 are repeated.

光学系1のフォーカスが合焦位置に近づくと、光路長差比較モード制御可能であると判定し(ステップS8)、光路長差比較モードでのAF制御に移行させる(ステップS9)。
なお、ここで、光路長差比較モード制御が可能かどうかの判定は、例えば、以下のように行う。
AF_Front信号のコントラスト評価値をCFとし、AF_Back信号のコントラスト評価値をCBとし、AF_Front信号(またはAF_Back信号)のコントラスト評価値の最大値をCmax、最小値をCminとしたとき、
abs(CF−CB)≧K・(Cmax−Cmin)
0.01≦K≦0.1
なる関係を満たした時点を「光学系1のフォーカスが合焦位置に近づいた」時点と判定する。なお、abs(x)は、xの絶対値を示す。
When the focus of the optical system 1 approaches the in-focus position, it is determined that the optical path length difference comparison mode control is possible (step S8), and the process proceeds to AF control in the optical path length difference comparison mode (step S9).
Here, whether or not the optical path length difference comparison mode control is possible is determined as follows, for example.
When the contrast evaluation value of the AF_Front signal is CF, the contrast evaluation value of the AF_Back signal is CB, the maximum contrast evaluation value of the AF_Front signal (or AF_Back signal) is Cmax, and the minimum value is Cmin.
abs (CF-CB) ≧ K · (Cmax−Cmin)
0.01 ≦ K ≦ 0.1
Is determined as the “time when the focus of the optical system 1 approaches the in-focus position”. Here, abs (x) indicates the absolute value of x.

光路長差比較モードによるAF制御(ステップS9)では、前述したようにAF用撮像部4のコントラスト評価値の大小関係に基づいて光学系1のフォーカス位置を制御することでAF制御動作を実現する。なお、このときの光路長差dは、最適値に調整されている。
なお、合焦状態かの判定(ステップS2)の判定方法に、アイリスの動作検出などの情報を付加して判定してもよい。
また、合焦状態かの判定(ステップS2)と光路長差比較モードによるAF制御可能かの判定(ステップS3)とは、同時に実施するようにしてもよい。この場合、次のように制御する。
(1)G信号のコントラスト評価値が前回値と比較して大きく変化している場合で、かつ、
(2)AF_Front信号のコントラスト評価値とAF_Backのコントラスト評価値とが等しく、かつ、
(3)G信号のコントラスト評価値がAF_Front信号やAF_Back信号のコントラスト評価値よりも大きくない場合、
光路長変更モードによるAF制御(ステップS4)を実行する。
In the AF control in the optical path length difference comparison mode (step S9), the AF control operation is realized by controlling the focus position of the optical system 1 based on the magnitude relationship of the contrast evaluation values of the AF imaging unit 4 as described above. . The optical path length difference d at this time is adjusted to an optimum value.
In addition, information such as iris operation detection may be added to the determination method for determining whether it is in focus (step S2).
Further, the determination of whether or not the focus is achieved (step S2) and the determination of whether or not AF control is possible in the optical path length difference comparison mode (step S3) may be performed simultaneously. In this case, control is performed as follows.
(1) When the contrast evaluation value of the G signal is greatly changed compared to the previous value, and
(2) The contrast evaluation value of the AF_Front signal is equal to the contrast evaluation value of AF_Back, and
(3) When the contrast evaluation value of the G signal is not larger than the contrast evaluation value of the AF_Front signal or the AF_Back signal,
AF control (step S4) in the optical path length change mode is executed.

そして、上記以外の場合、光路長差比較モードによるAF制御(ステップS9)を実行する。
以上説明したように、本発明の撮像装置100では、光路長差比較モードによるAF制御時には、AF用撮像部4の映像信号のコントラスト評価値の大小関係に基づいてAF制御を実行するため、応答性のよいAF機能を実現できる。さらに、本発明の撮像装置100では、大ボケ状態においても、光路長変更モードによるAF制御に自動的に移行することでAF機能を継続し、そして、再び光路長差比較モードによるAF制御に移行する場合に最適な光路長差dとなるように、AF_Frontチャンネル用撮像素子4aおよびAF_Backチャンネル用撮像素子4bとを配置(移動)させるため、安定したAF制御動作を実現できるといった優れた効果が得られる。
In cases other than the above, AF control (step S9) in the optical path length difference comparison mode is executed.
As described above, in the imaging apparatus 100 of the present invention, at the time of AF control in the optical path length difference comparison mode, the AF control is executed based on the magnitude relationship between the contrast evaluation values of the video signal of the AF imaging unit 4, and therefore the response A good AF function can be realized. Furthermore, in the imaging apparatus 100 of the present invention, even in a large blurring state, the AF function is continued by automatically shifting to the AF control in the optical path length change mode, and then the AF control in the optical path length difference comparison mode is performed again. In this case, the AF_Front channel imaging device 4a and the AF_Back channel imaging device 4b are arranged (moved) so that the optimum optical path length difference d is obtained, so that an excellent effect that a stable AF control operation can be realized is obtained. It is done.

また、以上説明したように、本発明の撮像装置100では、光路長差比較モードによるAF制御および光路長変更モードによるAF制御とも、撮影用の映像信号とは独立したAF用映像信号を用いてAF機能を実現するため、フォーカス位置の探索中に光学系1のフォーカス位置を変更することがない。したがって、本発明の撮像装置100では、撮影用映像信号出力に悪影響を及ぼすことがないといった優れた効果が得られる。
なお、本実施形態において、AF評価値生成部81は、水平LPF101、第1水平HPF102、第2水平HPF103、垂直HPF104、積算部105、106、107、および加算器108を有する演算部111を備えた例で説明したが、映像のコントラストを評価する値が検出できればどのような構成(回路)でもよく、例えば、通過帯域の特性を可変できる1種類の水平HPFなどにより構成されていてもよい。
Further, as described above, in the imaging apparatus 100 of the present invention, both the AF control in the optical path length comparison mode and the AF control in the optical path length change mode use the AF video signal independent of the shooting video signal. Since the AF function is realized, the focus position of the optical system 1 is not changed during the search for the focus position. Therefore, in the imaging apparatus 100 of the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the imaging video signal output is not adversely affected.
In the present embodiment, the AF evaluation value generation unit 81 includes an arithmetic unit 111 having a horizontal LPF 101, a first horizontal HPF 102, a second horizontal HPF 103, a vertical HPF 104, accumulating units 105, 106, and 107, and an adder 108. As described above, any configuration (circuit) may be used as long as a value for evaluating the contrast of an image can be detected. For example, it may be configured by one type of horizontal HPF that can change the characteristics of the passband.

また、AF評価のために用いる領域、すなわちAF評価領域は、位置、大きさなど任意である。
また、AF評価領域は、(画像上の)複数個所を加算したものであっても、複数個所から選択された領域であってもよい。例えば、画面左領域、中央、右領域を別々に検出し、被写体が存在する領域を選択することで、AF評価領域を決定するようにしてもよい。また、被写体が存在する領域を選択する方法としては、AF評価値が最大である領域を選択してもよいし、ユーザーによるスイッチ操作、顔判定などにより選択する方法であってもよい。
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。
Further, the area used for AF evaluation, that is, the AF evaluation area is arbitrary in position, size, and the like.
Further, the AF evaluation area may be an area obtained by adding a plurality of places (on the image) or an area selected from the plurality of places. For example, the AF evaluation area may be determined by separately detecting the left area, the center area, and the right area of the screen and selecting the area where the subject exists. In addition, as a method for selecting a region where the subject exists, a region where the AF evaluation value is maximum may be selected, or a method for selecting by a user's switch operation, face determination, or the like may be used.
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.

本発明にかかる撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路は、AF機能を実現する場合に、2つの制御モードを自動的に切替するため、撮像装置のフォーカス状態が大ボケ状態である場合においてもAF制御が可能で、かつ、応答性のよいAF制御動作を安定して実現できるといった効果を有し、ビデオカメラなどの映像関連分野において有用であり、本発明を産業上実施することができる。
Since the imaging apparatus, the focus control method, the program, and the integrated circuit according to the present invention automatically switch between the two control modes when the AF function is realized, the imaging apparatus has a large blurring state. In addition, AF control is possible, and an AF control operation with high responsiveness can be stably realized, and is useful in a video-related field such as a video camera, and the present invention can be industrially implemented. .

本発明の第1実施形態によるオートフォーカス機能付き撮像装置100の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of an image pickup apparatus 100 with an autofocus function according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光路分離部2、撮影用撮像部3、AF用撮像部4、およびAF用光路長変更部9を説明するための模式図The schematic diagram for demonstrating the optical path separation part 2, the imaging part 3 for imaging | photography, the imaging part 4 for AF, and the optical path length change part 9 for AF by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるAF評価値生成部81の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of AF evaluation value generation part 81 by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による光路長差比較モードにおけるAF用撮像部4と撮影用撮像部3の光軸上の位置関係を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the positional relationship on the optical axis between the AF imaging unit 4 and the imaging unit 3 in the optical path length difference comparison mode according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態によるある被写体を撮影した際のフォーカス位置とコントラスト評価値との関係を示した模式図The schematic diagram which showed the relationship between the focus position at the time of imaging | photography with a certain subject by 1st Embodiment of this invention, and contrast evaluation value 本発明の第1実施形態によるある被写体を撮影した際の光路長とコントラスト評価値との関係を示した模式図The schematic diagram which showed the relationship between the optical path length at the time of image | photographing a certain subject by 1st Embodiment of this invention, and contrast evaluation value 光路長差比較モードにおける不具合動作が発生する場合を説明するためのフォーカス位置とコントラスト評価値の関係を示す模式図Schematic diagram showing the relationship between the focus position and the contrast evaluation value for explaining the case where a malfunction occurs in the optical path length difference comparison mode 本発明の第1実施形態による光路長とコントラスト評価値との特性曲線がなだらかな曲線の場合における最適光路長差dの算出過程を示す模式図FIG. 6 is a schematic diagram showing a process of calculating an optimum optical path length difference d when the characteristic curve between the optical path length and the contrast evaluation value is a gentle curve according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による制御部8の動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the control part 8 by 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学系
2 光路分離部
3 撮影用撮像部
4 アナログ信号処理部
5 AD変換部
6 信号処理部
7 AF用撮像部
8 AF評価値生成部
9 AF制御モード判定部
10 適応型AF制御部
11 AF用光路長変更部
12 制御部
101 水平ローパスフィルタ
102 第1水平ハイパスフィルタ
103 第2水平ハイパスフィルタ
104 垂直ハイパスフィルタ
105、106、107 積算回路
108 加算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system 2 Optical path separation part 3 Imaging imaging part 4 Analog signal processing part 5 AD conversion part 6 Signal processing part 7 AF imaging part 8 AF evaluation value generation part 9 AF control mode determination part 10 Adaptive AF control part 11 AF Optical path length changing unit 12 Control unit 101 Horizontal low-pass filter 102 First horizontal high-pass filter 103 Second horizontal high-pass filter 104 Vertical high-pass filter 105, 106, 107 Accumulating circuit 108 Adder

Claims (9)

被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、
前記光学系により集光された前記被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、
前記第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、
少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、前記フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、
前記オートフォーカス用撮像部を前記第2の光束群の光軸上で移動させることにより前記第2の光束の前記オートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する光路長変更部と、
前記オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成するオートフォーカス評価値生成部と、
前記コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からの前記コントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力するオートフォーカス制御モード判定部と、
前記オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する適応型オートフォーカス制御部と、
を備える撮像装置。
An optical system that collects light from the subject and controls focus;
An optical path separation unit that separates the light from the subject collected by the optical system into at least a first light flux group and two or more second light flux groups for focus detection;
A photographing imaging unit that converts the first light flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main video signal;
An autofocus imaging unit that has at least a front imaging element and a back imaging element, converts the two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals, and outputs the electrical signals as autofocus detection video signals When,
An optical path length changing unit that changes the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging unit by moving the autofocus imaging unit on the optical axis of the second light flux group;
An autofocus evaluation value generating unit that generates a contrast evaluation value that is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection;
Based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and the contrast evaluation from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths An autofocus control mode determination unit that switches between an optical path length difference comparison mode for searching for a focus position based on the value and outputs an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode;
An adaptive autofocus control unit that switches and executes an autofocus control method according to the autofocus control mode signal;
An imaging apparatus comprising:
前記オートフォーカス用撮像部は、少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、前記フロント用撮像素子は、前記フロント用撮像素子により取得したオートフォーカス検出用映像信号をAF_Front信号として出力し、前記バック用撮像素子は、前記バック用撮像素子により取得したオートフォーカス検出用映像信号をAF_Back信号として出力し、
前記オートフォーカス評価値生成部は、本線系映像信号から算出した前記コントラスト評価値を本線系コントラスト評価値として、前記オートフォーカス制御モード判定部に出力し、前記AF_Front信号から算出した前記コンラスト評価値をフロント・コントラスト評価値として、前記オートフォーカス制御モード判定部に出力し、前記AF_Back信号から算出した前記コンラスト評価値をバック・コントラスト評価値として、前記オートフォーカス制御モード判定部に出力し、
前記オートフォーカス制御モード判定部は、前記フロント・コントラスト評価値、前記バック・コントラスト評価値および前記本線系コントラスト評価値に基づいて、前記オートフォーカス制御モード信号を生成し、
前記適応型オートフォーカス制御部は、前記フロント・コントラスト評価値、前記バック・コントラスト評価値、および前記オートフォーカス制御モード信号に基づいて、オートフォーカス用撮像部位置制御信号およびフォーカス位置制御信号を生成し、
前記光路長変更部は、前記オートフォーカス用撮像部位置制御信号に基づいて、前記フロント用撮像素子および前記バック用撮像素子を前記第2の光束群の光軸上で移動させるものであり、
前記光学系は、前記フォーカス位置制御信号に基づいて、前記光学系のフォーカス位置を変更させる、
請求項1に記載の撮像装置。
The autofocus imaging unit includes at least a front imaging device and a back imaging device, and the front imaging device outputs an autofocus detection video signal acquired by the front imaging device as an AF_Front signal. The back image sensor outputs the autofocus detection video signal acquired by the back image sensor as an AF_Back signal,
The autofocus evaluation value generation unit outputs the contrast evaluation value calculated from the main line system video signal as a main line system contrast evaluation value to the autofocus control mode determination unit, and uses the contrast evaluation value calculated from the AF_Front signal. The front contrast evaluation value is output to the autofocus control mode determination unit, and the contrast evaluation value calculated from the AF_Back signal is output as the back contrast evaluation value to the autofocus control mode determination unit.
The autofocus control mode determination unit generates the autofocus control mode signal based on the front contrast evaluation value, the back contrast evaluation value, and the main line system contrast evaluation value,
The adaptive autofocus control unit generates an autofocus imaging unit position control signal and a focus position control signal based on the front contrast evaluation value, the back contrast evaluation value, and the autofocus control mode signal. ,
The optical path length changing unit moves the front imaging element and the back imaging element on the optical axis of the second light flux group based on the autofocus imaging unit position control signal.
The optical system changes a focus position of the optical system based on the focus position control signal;
The imaging device according to claim 1.
前記フロント用撮像素子は、光軸上において、前記撮影用撮像部より光路長がd1だけ短い位置に配置されており、
前記バック用撮像素子は、光軸上において、前記撮影用撮像部より光路長がd1だけ長い位置に配置されており、
前記光路長差比較モードにおいて、
前記適応型オートフォーカス制御部は、
(1)前記フロント・コントラスト評価値が前記バック・コントラスト評価値よりも大きいときには、前記光学系のフォーカス位置を、無限遠方向に移動させるようにオートフォーカス制御を行い、
(2)前記バック・コントラスト評価値が前記フロント・コントラスト評価値よりも大きいときには、前記光学系のフォーカス位置を、至近側方向に移動させるようにオートフォーカス制御を行い、
(3)前記バック・コントラスト評価値と前記フロント・コントラスト評価値とが等しいときには、前記光学系のフォーカス位置を移動させないことで、オートフォーカス制御を行い、
前記光路長変更モードにおいて、
前記適応型オートフォーカス制御部は、前記オートフォーカス・フロント用撮像素子および前記オートフォーカス・バック用撮像素子の光路長を順次変更させる前記オートフォーカス用撮像部位置制御信号を出力し、
前記光路長変更部は、前記オートフォーカス用撮像部位置制御信号に基づいて、前記オートフォーカス・フロント用撮像素子および前記オートフォーカス・バック用撮像素子の光路長を変更させ、
さらに、前記適応型オートフォーカス制御部は、それぞれの光路長での前記コントラスト評価値を検出し、全光路長に対する前記コントラスト評価値を取得することで、前記光路長と前記コントラスト評価値との関係を示す特性曲線を取得するとともに、前記光学系の合焦位置を検出し、また、前記光路長差比較モードにおいて設定する前記撮影用撮像部と前記オートフォーカス・フロント用撮像素子および前記オートフォーカス・バック用撮像素子との光軸上の距離差である最適光路長差d_bestを前記特性曲線から算出し、さらに、前記光学系のフォーカス位置が検出した前記合焦位置が存在する方向に移動するように前記フォーカス位置制御信号を出力し、
前記オートフォーカス制御モード判定部は、前記光学系のフォーカス位置が前記合焦位置に近づいたと判断した場合、前記光路長差比較モードに切り替えるオートフォーカス制御モード信号を出力する、
請求項2に記載の撮像装置。
The front imaging element is disposed on the optical axis at a position where the optical path length is shorter by d1 than the imaging imaging unit.
The back imaging device is disposed on the optical axis at a position where the optical path length is longer by d1 than the imaging imaging unit,
In the optical path length difference comparison mode,
The adaptive autofocus control unit includes:
(1) When the front contrast evaluation value is larger than the back contrast evaluation value, auto focus control is performed so as to move the focus position of the optical system in an infinite direction;
(2) When the back-contrast evaluation value is larger than the front-contrast evaluation value, autofocus control is performed so as to move the focus position of the optical system in the close-up direction,
(3) When the back contrast evaluation value and the front contrast evaluation value are equal, auto focus control is performed by not moving the focus position of the optical system,
In the optical path length change mode,
The adaptive autofocus control unit outputs the autofocus imaging unit position control signal for sequentially changing the optical path lengths of the autofocus / front imaging device and the autofocus / back imaging device,
The optical path length changing unit is configured to change the optical path length of the autofocus / front imaging device and the autofocus / back imaging device based on the autofocus imaging unit position control signal,
Further, the adaptive autofocus control unit detects the contrast evaluation value at each optical path length, and acquires the contrast evaluation value with respect to the total optical path length, whereby the relationship between the optical path length and the contrast evaluation value is obtained. A characteristic curve indicating the optical system, detecting the in-focus position of the optical system, and setting in the optical path length difference comparison mode, the photographing imaging unit, the autofocus front imaging element, and the autofocus An optimum optical path length difference d_best, which is a distance difference on the optical axis with the imaging device for the back, is calculated from the characteristic curve, and is further moved in the direction in which the in-focus position detected by the focus position of the optical system exists. The focus position control signal is output to
The auto focus control mode determination unit outputs an auto focus control mode signal for switching to the optical path length difference comparison mode when it is determined that the focus position of the optical system has approached the focus position.
The imaging device according to claim 2.
前記光路長差比較モードにおいて、
前記フロント用撮像素子および前記バック用撮像素子は、
(前記d1)=(前記最適光路長差d_best)
となる光軸上の位置に配置される、
請求項3に記載の撮像装置。
In the optical path length difference comparison mode,
The front image sensor and the back image sensor are:
(The d1) = (the optimum optical path length difference d_best)
Arranged at a position on the optical axis,
The imaging device according to claim 3.
前記適応型オートフォーカス制御部は、
前記光路長変更モードにおいて取得した前記光路長と前記コントラスト評価値との関係を示す前記特性曲線から、前記コントラスト評価値の最大値Cmaxおよび最小値Cminを求め、また、前記コントラスト評価値の前記最大値Cmaxとなる光路長f0を求め、さらに、前記コントラスト評価値がCmid=(Cmax−Cmin)/2となる光路長f1を求め、前記最適光路長差を
(前記最適光路長差d_best)=abs(f0−f1)
(abs(x)は、xの絶対値を示す。)
を満たす値に設定する、
請求項4に記載の撮像装置。
The adaptive autofocus control unit includes:
The maximum value Cmax and the minimum value Cmin of the contrast evaluation value are obtained from the characteristic curve indicating the relationship between the optical path length acquired in the optical path length change mode and the contrast evaluation value, and the maximum of the contrast evaluation value is obtained. An optical path length f0 at which the value Cmax is obtained is obtained, an optical path length f1 at which the contrast evaluation value is Cmid = (Cmax−Cmin) / 2 is obtained, and the optimum optical path length difference is calculated as (the optimum optical path length difference d_best) = abs. (F0-f1)
(Abs (x) represents the absolute value of x.)
Set to a value that satisfies
The imaging device according to claim 4.
前記適応型オートフォーカス制御部は、
前記光路長変更モードにおいて取得した前記光路長と前記コントラスト評価値との関係を示す前記特性曲線から、前記コントラスト評価値の最大値Cmaxおよび前記コントラスト評価値の前記最大値Cmaxとなる光路長f0を求め、前記コントラスト評価値の光路長に対する変化率が最大となる光路長f2を求め、前記最適光路長差を
(前記最適光路長差d_best)=abs(f0−f2)
(abs(x)は、xの絶対値を示す。)
を満たす値に設定する、
請求項4に記載の撮像装置。
The adaptive autofocus control unit includes:
From the characteristic curve showing the relationship between the optical path length acquired in the optical path length change mode and the contrast evaluation value, the maximum value Cmax of the contrast evaluation value and the optical path length f0 that becomes the maximum value Cmax of the contrast evaluation value are obtained. An optical path length f2 at which the rate of change of the contrast evaluation value with respect to the optical path length is maximized is obtained, and the optimum optical path length difference is calculated as (the optimum optical path length difference d_best) = abs (f0−f2).
(Abs (x) represents the absolute value of x.)
Set to a value that satisfies
The imaging device according to claim 4.
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、
前記光学系により集光された前記被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、
前記第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、
少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、前記フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法であって、
前記オートフォーカス用撮像部を前記第2の光束群の光軸上で移動させることにより前記第2の光束の前記オートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する光路長変更ステップと、
前記オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成するオートフォーカス評価値生成ステップと、
前記コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からの前記コントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力するオートフォーカス制御モード判定ステップと、
前記オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する適応型オート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。
An optical system that collects light from the subject and controls focus;
An optical path separation unit that separates the light from the subject collected by the optical system into at least a first light flux group and two or more second light flux groups for focus detection;
A photographing imaging unit that converts the first light flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main video signal;
An autofocus imaging unit that has at least a front imaging element and a back imaging element, converts the two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals, and outputs the electrical signals as autofocus detection video signals A focus control method used in an imaging apparatus comprising:
An optical path length changing step of changing the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging section by moving the autofocus imaging section on the optical axis of the second light flux group;
An autofocus evaluation value generating step for generating a contrast evaluation value which is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection;
Based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and the contrast evaluation from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths An autofocus control mode determination step for switching between an optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the value and outputting an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode;
An adaptive autofocus control step for switching and executing an autofocus control method according to the autofocus control mode signal;
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光学系と、
前記光学系により集光された前記被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、
前記第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、
少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、前記フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
コンピュータに、
前記オートフォーカス用撮像部を前記第2の光束群の光軸上で移動させることにより前記第2の光束の前記オートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する光路長変更ステップと、
前記オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成するオートフォーカス評価値生成ステップと、
前記コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からの前記コントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力するオートフォーカス制御モード判定ステップと、
前記オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する適応型オートフォーカス制御ステップと、
を実行させるプログラム。
An optical system that collects light from the subject and controls focus;
An optical path separation unit that separates the light from the subject collected by the optical system into at least a first light flux group and two or more second light flux groups for focus detection;
A photographing imaging unit that converts the first light flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main video signal;
An autofocus imaging unit that has at least a front imaging element and a back imaging element, converts the two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals, and outputs the electrical signals as autofocus detection video signals A program for causing a computer to execute a focus control method used in an imaging apparatus comprising:
On the computer,
An optical path length changing step of changing the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging section by moving the autofocus imaging section on the optical axis of the second light flux group;
An autofocus evaluation value generating step for generating a contrast evaluation value which is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection;
Based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and the contrast evaluation from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths An autofocus control mode determination step for switching between an optical path length difference comparison mode for searching for an in-focus position based on the value and outputting an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode;
An adaptive autofocus control step for switching and executing an autofocus control method according to the autofocus control mode signal;
A program that executes
被写体からの光を集光し、フォーカス制御可能な光学系と、
前記光学系により集光された前記被写体からの光を少なくとも第1の光束群と、フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群と、に分離する光路分離部と、
前記第1の光束群を電気信号に変換し、本線系映像信号として出力する撮影用撮像部と、
少なくともフロント用撮像素子とバック用撮像素子とを有し、前記フォーカス検出用の2つ以上の第2の光束群を電気信号に変換し、オートフォーカス検出用映像信号として出力するオートフォーカス用撮像部と、
前記オートフォーカス用撮像部を前記第2の光束群の光軸上で移動させることにより前記第2の光束の前記オートフォーカス用撮像部までの光路長を変更する光路長変更部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路であって、
前記オートフォーカス検出用映像信号のコントラストの評価値であるコントラスト評価値を生成するオートフォーカス評価値生成部と、
前記コントラスト評価値に基づいて、オートフォーカス用撮像部の光路長を変化させながら合焦位置を探索する光路長変更モードと、異なる光路長に配置した複数のオートフォーカス用撮像部からの前記コントラスト評価値に基づいて合焦位置を探索する光路長差比較モードと、を切り替えるとともに、選択したオートフォーカス制御モードの情報を含むオートフォーカス制御モード信号を出力するオートフォーカス制御モード判定部と、
前記オートフォーカス制御モード信号によりオートフォーカス制御の方法を切り替えて実行する適応型オートフォーカス制御部と、
を備える集積回路。
An optical system that collects light from the subject and controls focus;
An optical path separation unit that separates the light from the subject collected by the optical system into at least a first light flux group and two or more second light flux groups for focus detection;
A photographing imaging unit that converts the first light flux group into an electrical signal and outputs the signal as a main video signal;
An autofocus imaging unit that has at least a front imaging element and a back imaging element, converts the two or more second light flux groups for focus detection into electrical signals, and outputs the electrical signals as autofocus detection video signals When,
An optical path length changing unit that changes the optical path length of the second light flux to the autofocus imaging unit by moving the autofocus imaging unit on the optical axis of the second light flux group. An integrated circuit used in a device,
An autofocus evaluation value generating unit that generates a contrast evaluation value that is an evaluation value of the contrast of the video signal for autofocus detection;
Based on the contrast evaluation value, the optical path length change mode for searching for the in-focus position while changing the optical path length of the autofocus imaging unit, and the contrast evaluation from a plurality of autofocus imaging units arranged at different optical path lengths An autofocus control mode determination unit that switches between an optical path length difference comparison mode for searching for a focus position based on the value and outputs an autofocus control mode signal including information on the selected autofocus control mode;
An adaptive autofocus control unit that switches and executes an autofocus control method according to the autofocus control mode signal;
An integrated circuit comprising:
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