JP2014077976A - Focusing device and imaging apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing device capable of executing AF processing in a short time, without being affected by the change of an object during AF.SOLUTION: When a camera-shake amount predicted by camera-shake amount prediction means is larger than a predetermined value, setting means makes the area of each of a plurality of set range-finding areas large and focusing is performed by focusing means, based on an AF evaluation value obtained in the range-finding areas except the range-finding area where the change amount of a signal differential value is determined to be larger than the predetermined value by reliability evaluation value determination means.

Description

本発明は、焦点調節装置、詳しくは撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調節を行う焦点調節装置に関するものである。   The present invention relates to a focus adjustment device, and more particularly to a focus adjustment device that performs focus adjustment using an image signal acquired by an image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by an imaging optical system.

デジタルカメラやビデオカメラにおいては、CCDやCMOS等の撮像素子からの出力信号を利用し、被写体のコントラストに応じた信号を検出して合焦させるオートフォーカス(以下、AF)方法が一般的である。   In digital cameras and video cameras, an autofocus (hereinafter referred to as AF) method is generally used in which an output signal from an image sensor such as a CCD or CMOS is used to detect and focus a signal corresponding to the contrast of a subject. .

しかしながら、上記の方法では、フォーカスレンズを所定範囲にわたってスキャン駆動しながら被写体のコントラストを順次検出する必要があるため、コントラスト検出信号を得るための時間が長くかかってしまう。   However, in the above method, since it is necessary to sequentially detect the contrast of the subject while the focus lens is scan-driven over a predetermined range, it takes a long time to obtain a contrast detection signal.

特に、被写体の動きやボケ状態の変化に伴いAFの評価範囲内に被写体が出たり入ったりすると、AF中に被写体が変化してしまうため、正確に合焦させることは難しかった。   In particular, if the subject moves in or out of the AF evaluation range as the subject moves or blurs, the subject changes during AF, making it difficult to focus accurately.

AF中の被写体の変化がある場合に対応するものとして、
例えば、特許文献1にあるように、サイズの異なる2個の評価範囲を撮影範囲内に重畳して配し、より大きい評価範囲のみで大きな評価値変化がある場合に、被写体の動きがあったと判定して、測距枠の位置やサイズを変更するものがある。
As a response to changes in the subject during AF,
For example, as disclosed in Patent Document 1, when two evaluation ranges having different sizes are superimposed on the photographing range and there is a large change in evaluation value only in a larger evaluation range, the subject moves. Some of them determine and change the position and size of the distance measurement frame.

特開平9−018768号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-018768

しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、AF中に被写体の変化があることを検出した後に、AF評価範囲の変更を行うため、再度、AF処理を行う必要があり、AF時間が長くなってしまう。また、被写体の動きがある場合には、AF時間が長くなることは、AF結果の信頼性も損ねてしまう。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1 described above, since the AF evaluation range is changed after detecting that the subject has changed during AF, it is necessary to perform AF processing again, and AF time Will become longer. In addition, when the subject moves, the AF time becomes longer, and the reliability of the AF result is also impaired.

そこで、本発明の目的は、AF中の被写体の変化の影響を受けずに短時間でAF処理を実行することを可能にした焦点調節装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a focus adjustment apparatus that can execute AF processing in a short time without being affected by changes in a subject during AF.

上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系を透過した光束を受光し画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子上に分割された複数の測距領域を設定する設定手段と、前記測距領域の画像信号の高周波成分を用いて合焦状態を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、前記測距領域の少なくとも一部の前記画像信号の出力値の最大値と最小値の差分を用いて算出される信号差分値を生成する差分値生成手段と、複数の合焦状態で得られた前記測距領域内の前記焦点評価値の和であるAF評価値が最大になるように前記合焦状態を調節する焦点調節手段と、前記複数の合焦状態の少なくとも2つの合焦状態で得られた前記差分値生成手段が生成する信号差分値の変化量を少なくとも用いて前記複数の測距領域のうち前記焦点調節に用いる測距領域を判定する信頼性評価値判定手段と、手振れ量を予測する手振れ予測手段と、を有する焦点調節装置であって、
前記手振れ量予測手段により予測される手振れ量が所定値より大きい場合、前記設定手段は、前記設定された複数の測距領域の各々の面積を大きくし、
前記信頼性評価値判定手段にて前記信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得された前記AF評価値に基づき、前記焦点調節手段にて焦点調節を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an image sensor that receives a light beam that has passed through a photographing optical system and outputs an image signal, and a setting unit that sets a plurality of distance measuring areas divided on the image sensor. A focus evaluation value generating means for generating a focus evaluation value for evaluating a focused state using a high-frequency component of the image signal in the distance measurement area; and a maximum output value of the image signal in at least a part of the distance measurement area. Difference value generation means for generating a signal difference value calculated using the difference between the value and the minimum value, and an AF evaluation value that is the sum of the focus evaluation values in the distance measurement area obtained in a plurality of in-focus states The amount of change in the signal difference value generated by the focus adjustment means that adjusts the in-focus state so as to maximize the difference value generation means obtained in at least two in-focus states of the plurality of in-focus states. Use at least the plurality of ranging areas A focusing device having a reliability evaluation value determining means for determining a distance measuring area used for point regulation, and hand shake prediction means for predicting the amount of hand-shake, the,
When the camera shake amount predicted by the camera shake amount prediction unit is larger than a predetermined value, the setting unit increases the area of each of the set plurality of distance measurement areas,
Based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the distance measurement area in which the change amount of the signal difference value is determined to be larger than a predetermined value by the reliability evaluation value determination means, the focus adjustment means The focus adjustment is performed.

本発明によれば、AF中の被写体の変化の影響を受けずに短時間でAF処理を実行することを可能にした焦点調節装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a focus adjustment apparatus that can execute AF processing in a short time without being affected by a change in a subject during AF.

第1の実施例における焦点調節装置のAF動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the AF operation | movement procedure of the focus adjustment apparatus in a 1st Example. 第1の実施例における焦点調節装置を有する撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of schematic structure of the imaging device which has a focus adjustment apparatus in 1st Example. A、Bは第1の実施例における測距領域の設定について示した図である。A and B are diagrams showing setting of a distance measurement area in the first embodiment. 第1の実施例における各測距領域の信頼性評価のサブルーチンである。It is a subroutine for reliability evaluation of each ranging area in the first embodiment. A〜Dは第1の実施例におけるAFスキャン中の撮影範囲の変化を、模式的に示した図である。FIGS. 4A to 4D are diagrams schematically showing changes in the imaging range during AF scanning in the first embodiment. A、Bは第1の実施例における図5A〜Dの状況における測距領域の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a focus evaluation value E and a luminance signal difference value D in a distance measurement area in the situation of FIGS. 5A to 5D in the first embodiment. 第1の実施例における各測距領域群の遠近競合判定のサブルーチンである。It is a subroutine of the distance competition determination of each ranging area group in the first embodiment. 第1の実施例における各測距領域群のAF評価値の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of AF evaluation value of each ranging area group in a 1st Example. 第1の実施例におけるステップS3、ステップS4で選択されない測距領域を示した図である。It is the figure which showed the ranging area which is not selected by step S3 and step S4 in a 1st Example. A、Bは第2の実施例における図5A〜Dの状況における測距領域の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a focus evaluation value E and a luminance signal difference value D in a distance measurement area in the situation of FIGS. 5A to 5D in the second embodiment. 第3の実施例における焦点調節装置のAF動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the AF operation | movement procedure of the focus adjustment apparatus in a 3rd Example. 第3の実施例における測距領域の設定について示した図である。It is the figure shown about the setting of the ranging area in a 3rd Example. 第4の実施例における焦点調節装置のAF動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the AF operation | movement procedure of the focus adjustment apparatus in a 4th Example. A、Bは第4の実施例におけるAFスキャン中の撮影範囲の変化を、模式的に示した図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically illustrating changes in the imaging range during AF scanning in the fourth embodiment. FIGS.

(実施例1)
以下に、本発明の好ましい第1の実施例を、図1〜図9に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明の実施例にかかわる焦点調節装置を有する撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラを含むが、これに限るものではなく、入射する光学像をエリアセンサなどの2次元配列された固体撮像素子を用いて光電変換により電気的な画像として取得するものであれば、本発明を適用することが可能である。
Example 1
Hereinafter, a first preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an imaging apparatus having a focus adjustment apparatus according to an embodiment of the present invention. The imaging apparatus includes, for example, a digital still camera and a digital video camera, but is not limited thereto, and an incident optical image is electrically converted by photoelectric conversion using a two-dimensionally arranged solid-state imaging device such as an area sensor. The present invention can be applied if it is acquired as an image.

図2において、1は撮像装置である。2はズームレンズ群、3はフォーカスレンズ群で、撮影光学系を構成している。4は撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段である絞りである。31はズームレンズ群2、焦点調節手段としてのフォーカスレンズ群3、絞り4、等からなるレンズ鏡筒である。   In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an imaging device. Reference numeral 2 denotes a zoom lens group, and reference numeral 3 denotes a focus lens group, which constitutes a photographing optical system. Reference numeral 4 denotes a light amount adjusting means for controlling the amount of light flux that passes through the photographing optical system, and an aperture that is an exposure means. A lens barrel 31 includes a zoom lens group 2, a focus lens group 3 as a focus adjusting unit, a diaphragm 4, and the like.

5は撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換するCCD等の固体撮像素子(以下CCD)である。固体撮像素子は、撮影光学系を透過した光束を受光し画像信号を出力する。固体撮像素子は、CMOSでも良い。   Reference numeral 5 denotes a solid-state imaging device (hereinafter referred to as a CCD) such as a CCD that forms a subject image that has passed through the photographing optical system and photoelectrically converts the image. The solid-state imaging device receives a light beam that has passed through the photographing optical system and outputs an image signal. The solid-state imaging device may be a CMOS.

6はCCD5によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路を示している。7は撮像回路6により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変化するA/D変換回路である。   Reference numeral 6 denotes an image pickup circuit that receives an electrical signal photoelectrically converted by the CCD 5 and performs various image processing to generate a predetermined image signal. Reference numeral 7 denotes an A / D conversion circuit that changes an analog image signal generated by the imaging circuit 6 into a digital image signal.

8はA/D変換回路7から出力されるデジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ(VRAM)である。9はVRAM8に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力に適する形態の画像信号に変換するD/A変換回路である。   Reference numeral 8 denotes a memory (VRAM) such as a buffer memory for temporarily storing the digital image signal output from the A / D conversion circuit 7. Reference numeral 9 denotes a D / A conversion circuit that reads out an image signal stored in the VRAM 8, converts it into an analog signal, and converts it into an image signal in a form suitable for reproduction output.

10は画像信号を表示する液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置(以下LCD)である。12は半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリである。11は、復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路である。圧縮伸長回路11は、VRAM8に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ12に対する記憶に適した形態にするために画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び記憶用メモリ12に記憶された画像データの再生表示等をするのに最適な形態とする。   Reference numeral 10 denotes an image display device (hereinafter, LCD) such as a liquid crystal display device (LCD) for displaying image signals. Reference numeral 12 denotes a storage memory that stores image data including a semiconductor memory or the like. Reference numeral 11 denotes a compression / decompression circuit including an expansion circuit that performs a decoding process, an expansion process, and the like. The compression / decompression circuit 11 reads the image signal temporarily stored in the VRAM 8 and stores the image data in the compression circuit and the storage memory 12 that perform compression processing and encoding processing of the image data in order to make it suitable for storage in the storage memory 12. The form is optimal for reproducing and displaying the stored image data.

また、13はA/D変換回路7からの出力を受けて自動露出(AE)処理を行うAE処理回路である。14はA/D変換回路7からの出力を受けてオートフォーカス(AF)処理を行うスキャンAF処理回路である。15は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したCPUである。16は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ(以下TG)である。   Reference numeral 13 denotes an AE processing circuit that receives an output from the A / D conversion circuit 7 and performs automatic exposure (AE) processing. Reference numeral 14 denotes a scan AF processing circuit that receives an output from the A / D conversion circuit 7 and performs autofocus (AF) processing. Reference numeral 15 denotes a CPU with a built-in memory for controlling the image pickup apparatus. Reference numeral 16 denotes a timing generator (hereinafter referred to as TG) that generates a predetermined timing signal.

CPU15は、固体撮像素子上に分割された複数の測距領域を設定する設定手段としての機能がある。   The CPU 15 has a function as setting means for setting a plurality of distance measurement areas divided on the solid-state image sensor.

CPU15は、測距領域の画像信号の高周波成分を用いて合焦状態を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段としての機能がある。   The CPU 15 has a function as a focus evaluation value generation unit that generates a focus evaluation value for evaluating the in-focus state using a high-frequency component of the image signal in the distance measurement area.

CPU15は、測距領域の少なくとも一部の画像信号の出力値の最大値と最小値の差分を用いて算出される信号差分値を生成する差分値生成手段としての機能がある。   The CPU 15 has a function as difference value generation means for generating a signal difference value calculated using the difference between the maximum value and the minimum value of the output values of at least a part of the image signal in the distance measurement area.

CPU15は、複数の合焦状態の少なくとも2つの合焦状態で得られた差分値生成手段が生成する信号差分値の変化量を少なくとも用いて複数の測距領域のうち焦点調節に用いる測距領域を判定する信頼性評価値判定手段としての機能がある。   The CPU 15 uses at least a change amount of the signal difference value generated by the difference value generation means obtained in at least two in-focus states, and uses a focus detection area for focus adjustment among the plurality of distance measurement areas. There is a function as a reliability evaluation value determination means for determining.

17はCCDドライバである。21は絞り4を駆動する絞り駆動モータである。18は絞り駆動モータ21を駆動制御する第1モータ駆動回路である。22はフォーカスレンズ群3を駆動するフォーカス駆動モータである。19はフォーカス駆動モータ22を駆動制御する第2モータ駆動回路である。23はズームスレンズ群2を駆動するズーム駆動モータである。20はズーム駆動モータ23を駆動制御する第3モータ駆動回路である。   Reference numeral 17 denotes a CCD driver. Reference numeral 21 denotes an aperture drive motor that drives the aperture 4. Reference numeral 18 denotes a first motor driving circuit for driving and controlling the diaphragm driving motor 21. A focus drive motor 22 drives the focus lens group 3. Reference numeral 19 denotes a second motor drive circuit that drives and controls the focus drive motor 22. A zoom drive motor 23 drives the zoom lens group 2. Reference numeral 20 denotes a third motor drive circuit for driving and controlling the zoom drive motor 23.

更に、24は各種のスイッチ群からなる操作スイッチである。25は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるEEPROMである。26は電池、28はストロボ発光部、27はストロボ発光部28の閃光発光を制御するスイッチング回路、29はAF動作のOK・NGを表示するためのLEDなどの表示素子である。   Reference numeral 24 denotes an operation switch composed of various switch groups. An EEPROM 25 is an electrically rewritable read-only memory in which programs for performing various controls, data used for performing various operations, and the like are stored in advance. Reference numeral 26 denotes a battery, 28 denotes a strobe light emitting unit, 27 denotes a switching circuit that controls flash light emission of the strobe light emitting unit 28, and 29 denotes a display element such as an LED for displaying OK / NG of AF operation.

なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリは、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリで、カード形状やスティック形状から成りたつ。また、装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。   A storage memory, which is a storage medium for image data or the like, is a fixed semiconductor memory such as a flash memory, and has a card shape or a stick shape. In addition to a semiconductor memory such as a card type flash memory that is detachably formed in the apparatus, various forms such as a magnetic storage medium such as a hard disk and a flexible disk are applied.

また、操作スイッチ24としては、主電源スイッチ、レリーズスイッチ、再生スイッチ、ズームスイッチ、AF評価値信号のモニターへの表示をON/OFFするためのスイッチ等を含む。主電源スイッチは、撮像装置1を起動させ、電源供給を行うためのものである。   The operation switch 24 includes a main power switch, a release switch, a reproduction switch, a zoom switch, a switch for turning on / off the display of the AF evaluation value signal on the monitor, and the like. The main power switch is for starting up the imaging apparatus 1 and supplying power.

また、レリーズスイッチは、撮影動作(記憶動作)等を開始させる。再生スイッチは、再生動作を開始させる。ズームスイッチは、撮影光学系のズームレンズ群2を移動させズームを行わせる。   The release switch starts a shooting operation (storage operation) and the like. The reproduction switch starts a reproduction operation. The zoom switch moves the zoom lens group 2 of the photographing optical system to perform zooming.

そして、レリーズスイッチは撮影動作に先立って行われるAE処理、AF処理を開始させる指示信号を発生する第1ストローク(以下SW1)と実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第2ストローク(以下SW2)との二段スイッチにより構成される。   The release switch then performs a first stroke (hereinafter referred to as SW1) for generating an instruction signal for starting an AE process and an AF process performed prior to a photographing operation and a second stroke (hereinafter referred to as an instruction signal for starting an actual exposure operation). SW2) and a two-stage switch.

次に、図1を参照して、上記構成を有する撮像装置の本発明の実施例による合焦動作(AF動作)について説明する。図1は、撮像装置のAF動作手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、CPU15によって実行される。   Next, a focusing operation (AF operation) according to an embodiment of the present invention of the imaging apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a flowchart showing an AF operation procedure of the imaging apparatus. A control program relating to this operation is executed by the CPU 15.

CPU15は、AF動作を開始すると、まず、被写体に対する焦点調節を行うための測距領域および測距領域群を設定する。このステップS1の処理では、画像内にM=m_h×m_v個(m_h=1,2,…、m_v=1,2,…)からなる複数の測距領域が設定される。   When starting the AF operation, the CPU 15 first sets a ranging area and a ranging area group for performing focus adjustment on the subject. In the process of step S1, a plurality of ranging areas consisting of M = m_h × m_v (m_h = 1, 2,..., M_v = 1, 2,...) Are set in the image.

複数の測距領域の各々の測距領域内には、複数の撮影画素が二次元に配列されている。そして、複数の測距領域の各々の測距領域に配列された複数の撮影画素の画素数は同一である。   A plurality of imaging pixels are two-dimensionally arranged in each of the plurality of ranging areas. The number of pixels of the plurality of shooting pixels arranged in each of the distance measurement areas is the same.

図3A,Bは、測距領域の設定について示した図である。図3Aは、例として撮影画面500内の中央にM=5×5個に分割された全測距領域504が設定されている。全測距領域504は、後述するAF処理により、焦点調節を行うための画像信号を評価する範囲であり、AF動作の目的は、全測距領域504内の撮影者が意図する被写体に焦点調節を行うことである。後に、これらの各領域がAF動作中に被写体の移動の影響を受けているか否かの判別を行う。ここで、測距領域の位置、大きさ、数は、図3A,Bの例に限らず、任意に設定されてよい。   3A and 3B are diagrams showing setting of the ranging area. In FIG. 3A, as an example, an entire distance measurement area 504 divided into M = 5 × 5 is set in the center of the photographing screen 500. The total distance measurement area 504 is an area in which an image signal for focus adjustment is evaluated by AF processing described later. The purpose of the AF operation is focus adjustment on a subject intended by the photographer in the whole distance measurement area 504. Is to do. Later, it is determined whether or not each of these areas is affected by the movement of the subject during the AF operation. Here, the position, size, and number of the distance measurement areas are not limited to the examples in FIGS. 3A and 3B, and may be arbitrarily set.

図3Bは、図3Aの全測距領域504の拡大図である。測距領域A[h,v](但し、h=1,2,…,m_h、v=1,2,…,m_v)は、全測距領域504を分割する、より面積の小さい測距領域を示している。   FIG. 3B is an enlarged view of the entire ranging area 504 in FIG. 3A. The ranging area A [h, v] (where h = 1, 2,..., M_h, v = 1, 2,..., M_v) divides the entire ranging area 504 and has a smaller area. Is shown.

また、ステップS1では、測距領域群の設定を行うが、測距領域群の例として、図3Bでは、斜線でハッチングされた外周部の測距領域群506と格子状にハッチングされた中央部の測距領域群507が設定されている。これらの測距領域群は、全測距領域504内で撮像装置からの距離が異なる被写体の存在の有無を判定する遠近競合判定を行うために用いる。詳細の処理は後述する。   In step S1, ranging area groups are set. As an example of the ranging area group, in FIG. 3B, in the center area hatched in a grid pattern with the ranging area group 506 in the outer peripheral area hatched with diagonal lines. Distance measurement area group 507 is set. These distance measurement area groups are used to make a distance conflict determination that determines the presence or absence of a subject having a different distance from the imaging device within the entire distance measurement area 504. Detailed processing will be described later.

本実施例では、全測距領域504のより中央部に撮影者が焦点調節を行いたい被写体がいる確率が高いため、中央部と周辺部で測距領域群を設定したが、設定方法はこれに限らない。例えば、被写体検出により顔のサイズがわかっている場合には、それに対応した位置、サイズに測距領域群の設定を行えばよい。   In this embodiment, since there is a high probability that the photographer wants to adjust the focus at the center of all the distance measurement areas 504, the distance measurement area groups are set at the center and the peripheral areas. Not limited to. For example, if the face size is known by subject detection, the distance measurement area group may be set to a position and size corresponding to the face size.

図1に戻りフローチャートの説明を続ける。   Returning to FIG. 1, the description of the flowchart will be continued.

ステップS2では、ステップS1で設定した各測距領域でAFスキャン(焦点検出動作)を行う。AFスキャンでは、フォーカスレンズ群3をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつ移動させながら、スキャンAF処理回路14により各フォーカスレンズ群位置における焦点評価値E[n][h,v](但し、n=0,1,2,…,N−1、h=1,2,…,m_h、v=1,2,…,m_v)及び輝度信号差分値D[n][h,v](但し、n=0,1,2,…,N−1、h=1,2,…,m_h、v=1,2,…,m_v)をCPU15に記憶していく。   In step S2, AF scanning (focus detection operation) is performed in each distance measurement area set in step S1. In the AF scan, the focus lens group 3 is moved by a predetermined amount from the scan start position to the scan end position, and the focus evaluation value E [n] [h, v] (however, at each focus lens group position is detected by the scan AF processing circuit 14. , N = 0, 1, 2, ..., N-1, h = 1, 2, ..., m_h, v = 1, 2, ..., m_v) and the luminance signal difference value D [n] [h, v] ( However, n = 0, 1, 2,..., N−1, h = 1, 2,..., M_h, v = 1, 2,.

焦点評価値E[n][h,v]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での測距領域A[h,v]の焦点評価値を表す。   The focus evaluation value E [n] [h, v] represents the focus evaluation value of the distance measurement area A [h, v] at the nth focus lens position from the AF scan start position.

また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。焦点評価値Eは、スキャンAF処理回路14で、入力された画像信号を受けて、測距領域A[h,v]内の画像信号の高周波成分がハイパスフィルターなどを介して抽出され、更に累積加算などの演算処理を行い算出される。このように算出される焦点評価値は、測距領域A[h,v]内の画像信号において、空間周波数が高域の輪郭成分量に対応し、デフォーカスすると減少し、ピントがあった状態で最大となる評価値となる。   Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. The focus evaluation value E is received by the scan AF processing circuit 14 and the high-frequency component of the image signal in the distance measurement area A [h, v] is extracted through a high-pass filter or the like, and further accumulated. Calculated by performing arithmetic processing such as addition. The focus evaluation value calculated in this way corresponds to a state in which the spatial frequency corresponds to the contour component amount in the high region in the image signal in the distance measurement region A [h, v] and decreases when defocused and is in focus. The maximum evaluation value at.

高周波成分を抽出する方向は、行方向、列方向のいずれか、もしくは両方の方向として、焦点評価値Eを算出すればよい。   The focus evaluation value E may be calculated as the direction in which the high-frequency component is extracted as one of the row direction, the column direction, or both.

焦点評価値Eは、測距領域A[h,v]内の代表的な1行の高周波成分の値を用いてもよい。代表的な1行としては、例えば、最も高周波成分の値が大きい行の値を用いる。また、焦点評価値Eは、測距領域A[h,v]内の全ての行の高周波成分の積分値を用いもよい。   As the focus evaluation value E, a value of a representative high-frequency component in one row in the distance measurement area A [h, v] may be used. As a representative one row, for example, the value of the row having the largest high-frequency component value is used. Further, as the focus evaluation value E, an integrated value of high-frequency components in all rows in the distance measurement area A [h, v] may be used.

輝度信号差分値D[n][h,v]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での測距領域A[h,v]の輝度信号差分値を表す。また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。輝度信号差分値D[n][h,v]は、測距領域A[h,v]内のAFスキャン中の被写体の動きを検出するための評価値である。   The luminance signal difference value D [n] [h, v] represents the luminance signal difference value of the distance measurement area A [h, v] at the nth focus lens position from the AF scan start position. Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. The luminance signal difference value D [n] [h, v] is an evaluation value for detecting the movement of the subject during the AF scan in the distance measurement area A [h, v].

例えば、測距領域A[h,v]内の輝度信号差分値は、スキャンAF処理回路14で、入力された画像信号を受けて、下記式で算出される。   For example, the luminance signal difference value in the distance measurement area A [h, v] is calculated by the following formula by receiving the input image signal by the scan AF processing circuit 14.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

max[h,v](l)、min[h,v](l)は、測距領域A[h,v]を構成するL行の画素配列の内のl行目の輝度信号の最大値と最小値を示すものである。上記の数式では、各行ごとに、輝度信号の最大値と最小値の差分を算出し、算出された差分を測距領域内の全ての行の総和を算出し、輝度信号差分値D[n][h,v]としている。ここで、輝度信号としては、画像信号をそのまま用いてもよいし、画像信号にローパスフィルタ処理を施し、高周波数のノイズを除去してから用いてもよい。 max [h, v] (l) and min [h, v] (l) are the maximum values of the luminance signals in the l-th row in the L-row pixel array constituting the distance measurement area A [h, v]. And the minimum value. In the above mathematical formula, the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance signal is calculated for each row, the sum of all the rows in the distance measurement area is calculated, and the luminance signal difference value D [n] is calculated. [H, v]. Here, as the luminance signal, the image signal may be used as it is, or may be used after low-pass filter processing is performed on the image signal to remove high-frequency noise.

本実施例では、各行の輝度信号の最大値と最小値の差分の積算値を輝度信号差分値Dとしたが、算出方法は、これに限らない。例えば、各行ごとに、輝度信号の最大値と最小値を算出し、各行の差分値の最大値を輝度信号差分値Dとしてもよい。また、焦点評価値E高周波成分を抽出する方向に合わせた方向に、輝度信号差分値Dも算出を行う。   In the present embodiment, the integrated value of the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance signal of each row is the luminance signal difference value D, but the calculation method is not limited to this. For example, the maximum value and the minimum value of the luminance signal may be calculated for each row, and the maximum difference value of each row may be used as the luminance signal difference value D. Further, the luminance signal difference value D is also calculated in a direction that matches the direction in which the focus evaluation value E high-frequency component is extracted.

式1を用いて算出される輝度信号差分値Dは、被写体の輪郭部の合焦状態の変化による影響は小さく、AFスキャン中に新たに測距領域内の輝度信号の最小値、最大値が変化した際に影響を受ける。測距領域内の輝度信号の最小値、最大値の変化は、被写体の移動やボケ状態の変化により測距領域内の輝度信号の最小値、最大値が更新された際に発生する。すなわち、輝度信号差分値Dは、被写体の移動やボケ状態の変化により測距領域内の輝度信号の変化により変化する。なお、焦点評価値E、輝度信号差分値Dの求め方としては、フォーカスレンズを移動しながら求める方法でもよい。   The luminance signal difference value D calculated using Equation 1 is less affected by a change in the focus state of the contour of the subject, and the minimum and maximum values of the luminance signal in the distance measurement area are newly calculated during AF scanning. Affected when changed. Changes in the minimum value and maximum value of the luminance signal in the distance measurement area occur when the minimum value and maximum value of the luminance signal in the distance measurement area are updated due to movement of the subject or change in the blurring state. That is, the luminance signal difference value D changes due to a change in the luminance signal in the distance measurement area due to the movement of the subject or a change in the blurred state. In addition, as a method of obtaining the focus evaluation value E and the luminance signal difference value D, a method of obtaining the focus evaluation value E while moving the focus lens may be used.

次に、ステップS3で、各測距領域の信頼性評価を行う。ここで算出する信頼性評価値は、ステップS2で行ったAFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響を排除するために用いる評価値である。信頼性評価値の値が大きい場合、AFスキャン中の上述のような事象のAFに与える影響が大きいことを示す。なお、測距領域の信頼性評価値算出の方法の詳細については後述する。   Next, in step S3, the reliability of each ranging area is evaluated. The reliability evaluation value calculated here has an effect on the AF due to the movement of the subject during the AF scan performed in step S2 and on the AF of the subject outside the distance measurement area due to the image magnification change or the blur change. It is an evaluation value used for exclusion. When the value of the reliability evaluation value is large, it indicates that the above-described event during the AF scan has a large influence on the AF. The details of the method for calculating the reliability evaluation value of the distance measurement area will be described later.

次に、ステップS4では、各測距領域群の遠近競合判定を行う。図3Bで説明した測距領域群506、507のそれぞれで焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ群3の位置、すなわち合焦位置を算出する。ここで、各測距領域群ごとの合焦位置を比較することにより全測距領域504内の遠近競合の有無を判定し、主被写体が存在する測距領域群を判定する。なお、各測距領域群の遠近競合判定の方法の詳細については後述する。   Next, in step S4, perspective conflict determination for each distance measurement area group is performed. The position of the focus lens group 3 at which the focus evaluation value reaches a peak in each of the distance measurement area groups 506 and 507 described with reference to FIG. 3B, that is, the focus position is calculated. Here, by comparing in-focus positions for each distance measurement area group, it is determined whether or not there is a distance conflict in all the distance measurement areas 504, and the distance measurement area group in which the main subject exists is determined. The details of the distance competition determination method for each distance measurement area group will be described later.

続いて、ステップS5では、ステップS3で信頼性が有ると評価され、かつ、ステップS4で主被写体が存在すると判定された測距領域群を構成する測距領域が存在するか否かを判定する。ここでは、存在するか否かで判定してもよいし、存在する数が、所定の閾値に対して多い場合に、測距領域が存在すると判定してもよい。測距領域が存在する場合、ステップS6に進み、AF評価値の算出を行う。   Subsequently, in step S5, it is determined whether or not there is a ranging area that constitutes a ranging area group that is evaluated to be reliable in step S3 and that is determined to have a main subject in step S4. . Here, the determination may be made based on whether or not it exists, or it may be determined that a ranging area exists when the number of existing objects is larger than a predetermined threshold. When the distance measurement area exists, the process proceeds to step S6, and the AF evaluation value is calculated.

この際、フォーカスレンズを再度駆動することなく、ステップS2で取得した焦点評価値Eを用いて、AF評価値を算出する。AF評価値AF_V[n]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での全測距領域504の合焦状態を示す値であり、合焦状態に近づけば近づくほど、大きな値を取る評価値である。本実施例では、全測距領域504は、複数の測距領域に分割され、各々の測距領域で焦点評価値Eを算出する。   At this time, the AF evaluation value is calculated using the focus evaluation value E acquired in step S2 without driving the focus lens again. The AF evaluation value AF_V [n] is a value indicating the in-focus state of all the ranging areas 504 at the n-th focus lens position from the AF scan start position, and takes a larger value as it approaches the in-focus state. It is an evaluation value. In the present embodiment, the entire ranging area 504 is divided into a plurality of ranging areas, and the focus evaluation value E is calculated in each ranging area.

焦点評価値Eは、上述の通り、デフォーカスすると減少し、ピントがあった状態で最大となる評価値であるため、焦点評価値Eの総和として算出されるAF評価値AF_V[n]も、同様の性質を持っている。   As described above, the focus evaluation value E decreases when defocused and is the maximum evaluation value in focus. Therefore, the AF evaluation value AF_V [n] calculated as the sum of the focus evaluation values E is also Has similar properties.

また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。例えば、ステップS5で判定したAF評価可能な測距領域の数をAF_Numとすると、AF評価値AF_V[n]は、下記の数式で算出される。   Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. For example, when the number of AF-evaluable ranging areas determined in step S5 is AF_Num, the AF evaluation value AF_V [n] is calculated by the following formula.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

式2において、焦点評価値E[n][h,v]は、ステップS3で信頼性が有ると評価され、かつ、ステップS4で使用可能な測距領域群に含まれる測距領域以外は、0として演算を行う。更に、焦点評価値の総和をAF評価可能な測距領域の数AF_Numで正規化している。これにより、AF評価可能な測距領域の数AF_Numによらず、安定したAF評価値を得ることができる。   In Expression 2, the focus evaluation value E [n] [h, v] is evaluated as having reliability in Step S3, and other than the ranging areas included in the ranging area group usable in Step S4, The operation is performed as 0. Further, the sum of the focus evaluation values is normalized by the number AF_Num of distance measurement areas in which AF evaluation is possible. As a result, a stable AF evaluation value can be obtained regardless of the number AF_Num of distance measurement areas where AF evaluation is possible.

つまり、AF評価値は、焦点評価値の総和を焦点調節に用いると判定された測距領域の領域数で除算することで正規化されている。   That is, the AF evaluation value is normalized by dividing the total sum of focus evaluation values by the number of distance measurement areas determined to be used for focus adjustment.

また、本実施例では、AF評価値の算出に当たり、焦点評価値の積算を行ったが、算出方法はこれに限らない。例えば、全測距領域内の中央部の測距領域を重視して、中央部の測距領域の焦点評価値に対して、他の測距領域の焦点評価値より値が大きくなるように重みづけを行ってもよい。本発明において、焦点評価値の和をAF評価値とするが、和の算出方法は、上記のような重みづけを行った後の和も含む。   In this embodiment, the focus evaluation values are integrated in calculating the AF evaluation value, but the calculation method is not limited to this. For example, emphasizing the focus area in the center of all focus areas, weighting the focus evaluation value in the focus area in the center so that the value is greater than the focus evaluation value in other focus areas It may be done. In the present invention, the sum of the focus evaluation values is used as the AF evaluation value, but the sum calculation method includes the sum after the weighting as described above.

一方、ステップS5で、ステップS3で信頼性が有ると評価され、かつ、ステップS5で主被写体が存在する測距領域群に含まれる測距領域が存在しないと判定された場合、ステップS7に進み全測距領域504内の所定の領域においてAF評価値の算出を行う。例えば、図3Bの25個の測距領域の全ての焦点評価値E[n][h,v]の総和をAF評価値として算出する。周辺部より中央を重視する場合には、中央近傍の3×3の計9個の測距領域を用いるなど、使用する測距領域は、これに限らない。   On the other hand, if it is determined in step S5 that there is reliability in step S3, and it is determined in step S5 that there is no ranging area included in the ranging area group in which the main subject exists, the process proceeds to step S7. The AF evaluation value is calculated in a predetermined area within the entire distance measurement area 504. For example, the sum of all the focus evaluation values E [n] [h, v] in the 25 ranging areas in FIG. 3B is calculated as the AF evaluation value. In the case where the center is more important than the peripheral part, the distance measuring area to be used is not limited to this, for example, a total of nine distance measuring areas of 3 × 3 near the center are used.

ステップS6、S7でAF評価値を算出した後、ステップS8では合焦判定を行う。ここでは、フォーカスレンズ群位置に対するAF評価値の極大値の有無を判定し、極大値が存在する場合のフォーカスレンズ群位置を算出する。更に、極大値近傍のAF評価値の変化曲線の信頼性を評価する。この信頼性評価は、求められたAF評価値が、被写体の光学像がCCD5上に結像したために極大値をとったのか、その他の外乱により極大値をとったのかを判定する。   After calculating the AF evaluation value in steps S6 and S7, in-focus determination is performed in step S8. Here, the presence / absence of the local maximum value of the AF evaluation value with respect to the focus lens group position is determined, and the focus lens group position when the local maximum value exists is calculated. Furthermore, the reliability of the change curve of the AF evaluation value near the maximum value is evaluated. In this reliability evaluation, it is determined whether the obtained AF evaluation value takes the maximum value because the optical image of the subject is formed on the CCD 5 or takes the maximum value due to other disturbances.

合焦判定の詳細な方法としては、例えば、特開2010−078810号公報の図10A,Bから図13で説明されているような方法を用いればよい。   As a detailed method for determining the focus, for example, a method described in FIGS. 10A and B to FIG. 13 of JP 2010-078810 A may be used.

つまり、合焦状態を示すAF評価値が山状になっているか否かを、AF評価値の最大値と最小値の差、一定値(SlopeThr)以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判断する。これにより、合焦判定を行うことができる。   That is, whether or not the AF evaluation value indicating the in-focus state is mountain-like is determined by the difference between the maximum value and the minimum value of the AF evaluation value, the length of the portion that is inclined at a certain value (SlopeThr) or more. , And the slope of the inclined portion. Thereby, focus determination can be performed.

次にステップS9では、合焦判定の結果、CPU15は合焦可能であるか否かを判定する。合焦可能であると判定された場合、ステップS10で、CPU15は、AF評価値に基づいてピーク位置を演算し、ピーク位置にフォーカスレンズ群3を駆動する。そして、ステップS11で、CPU15は、合焦表示を行い、本AF動作を終了する。   Next, in step S9, as a result of focusing determination, the CPU 15 determines whether focusing is possible. If it is determined that focusing is possible, in step S10, the CPU 15 calculates a peak position based on the AF evaluation value, and drives the focus lens group 3 to the peak position. In step S11, the CPU 15 performs in-focus display and ends the AF operation.

一方、ステップS9で合焦可能であると判定されなかった場合、ステップS12で、CPU15は、あらかじめ設定された定点と呼ばれる被写体の存在確率が高い位置にフォーカスレンズ群3を駆動する。そして、ステップS13で、CPU15は、非合焦表示を行い、本AF動作を終了する。   On the other hand, if it is not determined in step S9 that the in-focus state is possible, in step S12, the CPU 15 drives the focus lens group 3 to a position having a high subject existence probability called a preset fixed point. In step S13, the CPU 15 performs out-of-focus display and ends the AF operation.

以下、図4を参照して、上記構成を有する撮像装置の本発明の第1の実施例による図1のステップS3で行う各測距領域の信頼性評価のサブルーチンについて説明する。図4は、各測距領域の信頼性評価の処理手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、CPU15によって実行される。   A subroutine for evaluating the reliability of each ranging area performed in step S3 of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention of the imaging apparatus having the above configuration will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure for reliability evaluation of each ranging area. A control program relating to this operation is executed by the CPU 15.

まず、ステップS31で、CPU15は、各測距領域が、AFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響を受けているか否かを判定する信頼性評価値R[h,v]を算出する。信頼性評価値R[h,v]は、AFスキャン中の測距領域A[h,v]の輝度信号差分値D[n][h,v]の変化量として算出され、下記の式で表される。   First, in step S31, the CPU 15 affects the influence of each distance measurement area on the AF due to the movement of the subject during the AF scan, and the influence of the subject outside the distance measurement area due to a change in image magnification or a change in blur. A reliability evaluation value R [h, v] for determining whether or not it is received is calculated. The reliability evaluation value R [h, v] is calculated as the amount of change in the luminance signal difference value D [n] [h, v] of the distance measurement area A [h, v] during AF scanning. expressed.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

式3により得られる信頼性評価値R[h,v]は、AFスキャン中のフォーカスレンズ位置の変化による輝度信号差分値D[n][h,v]の変化量を示している。   The reliability evaluation value R [h, v] obtained by Expression 3 indicates the amount of change in the luminance signal difference value D [n] [h, v] due to the change in the focus lens position during AF scanning.

上述の信頼性評価値R[h,v]によって、AFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響を受けているか否かを判定する理由について、図5A〜Dを用いて説明する。   The above-described reliability evaluation value R [h, v] is affected by the influence of the movement of the subject during the AF scan on the AF, and the influence of the subject outside the distance measurement area due to the image magnification change and the blur change. The reason for determining whether or not is present will be described with reference to FIGS.

図5A〜Dは、図3A,Bで示した撮影画面500内のAFスキャン中のフォーカスレンズ移動による変化を、模式的に示した図である。   5A to 5D are diagrams schematically showing changes due to movement of the focus lens during AF scanning in the photographing screen 500 shown in FIGS. 3A and 3B.

図5Aは、図5A〜D中では、最も遠側にピントがあった状態を示している。主被写体である人物501や、樹木503はボケている。一方、撮像装置から距離が遠い人物505や、樹木502には、概ねピントがあっている。   FIG. 5A shows a state where the farthest side is in focus in FIGS. The main subject 501 and the tree 503 are blurred. On the other hand, the person 505 and the tree 502 that are far from the imaging device are generally in focus.

図5Bは、図5Aより至近側にピントが合った状態を示している。人物501、505や樹木502がボケているのに対して、樹木503はおおむねピントが合った状態を示している。また、図5Aに対して、人物505が撮影画面500内で左上方向に移動している。更に、人物501が左腕の位置を移動している。   FIG. 5B shows a state where the focus is closer to the side closer to FIG. 5A. While the persons 501 and 505 and the tree 502 are blurred, the tree 503 is generally in focus. In addition, with respect to FIG. 5A, the person 505 moves in the upper left direction in the shooting screen 500. Furthermore, the person 501 has moved the position of the left arm.

図5Cは、図5Bより至近側にピントが合った状態を示している。主被写体である人物501に概ねピントが合っているのに対して、樹木502、503や人物505はボケた状態を示している。また、図5Bに対して、人物505が撮影画面500内で左上方向に移動している。   FIG. 5C shows a state where the focus is closer to the near side than FIG. 5B. While the main subject 501 is generally in focus, the trees 502 and 503 and the person 505 are out of focus. 5B, the person 505 is moving in the upper left direction in the shooting screen 500.

図5Dは、図5Cより至近側にピントが合った状態を示している。被写体によってボケ状態は異なるが、撮影範囲500内の全ての被写体がボケた状態を示している。   FIG. 5D shows a state where the focus is closer to the side closer to FIG. 5C. Although the blurred state varies depending on the subject, all the subjects within the shooting range 500 are in a blurred state.

図6A,Bに、図5A〜Dのような状況における測距領域の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示す。本実施例では、測距領域の代表例として、図5A〜Dに示したA[1,5]、A[3,1]、A[3,3]の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示している。   FIGS. 6A and 6B show the focus evaluation value E and the luminance signal difference value D in the distance measurement area in the situation shown in FIGS. In the present embodiment, as a representative example of the ranging area, focus evaluation values E and luminance signal difference values of A [1,5], A [3,1], A [3,3] shown in FIGS. D is shown.

図6Aは、フォーカスレンズ群3の位置と焦点評価値Eの関係を示した図である。図中のE[1,5]、E[3,1]、E[3,3]は、それぞれ測距領域A[1,5]、A[3,1]、A[3,3]の焦点評価値Eの変化を示す曲線である。また、LP1、LP2、LP3、LP4は、それぞれフォーカスレンズ位置を示すもので、図5A〜Dに示したフォーカスレンズ位置と対応している。   6A is a diagram showing the relationship between the position of the focus lens group 3 and the focus evaluation value E. FIG. E [1,5], E [3,1] and E [3,3] in the figure are the distance measurement areas A [1,5], A [3,1] and A [3,3], respectively. 6 is a curve showing a change in a focus evaluation value E. LP1, LP2, LP3, and LP4 indicate focus lens positions, and correspond to the focus lens positions shown in FIGS.

また、図6Bは、フォーカスレンズ群3の位置と輝度信号差分値Dの関係を示した図である。図中のD[1,5]、D[3,1]、D[3,3]は、それぞれ測距領域A[1,5]、A[3,1]、A[3,3]の輝度信号差分値Dの変化を示す曲線である。また、LP1、LP2、LP3、LP4は、それぞれフォーカスレンズ位置を示すもので、図5A〜Dに示したフォーカスレンズ位置と対応している。   FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the position of the focus lens group 3 and the luminance signal difference value D. D [1,5], D [3,1] and D [3,3] in the figure are the distance measurement areas A [1,5], A [3,1] and A [3,3], respectively. It is a curve which shows the change of the luminance signal difference value D. LP1, LP2, LP3, and LP4 indicate focus lens positions, and correspond to the focus lens positions shown in FIGS.

測距領域A[1,5]では、人物505がフォーカスレンズ位置LP1で概ね合焦状態となるため、焦点評価値E[1,5]は、LP1近傍で極大値を取る。また、測距領域A[1,5]内の主な被写体である人物505は、フォーカスレンズ位置LP3で画像信号を取得する時には、測距領域A[1,5]の外側に移動している。そのため、フォーカスレンズ位置LP3近傍で、焦点評価値E[1,5]は、大きく減少する。   In the distance measurement area A [1,5], the person 505 is almost in focus at the focus lens position LP1, so the focus evaluation value E [1,5] takes a maximum value in the vicinity of LP1. The person 505, who is the main subject in the distance measurement area A [1,5], has moved outside the distance measurement area A [1,5] when acquiring the image signal at the focus lens position LP3. . Therefore, the focus evaluation value E [1, 5] is greatly reduced in the vicinity of the focus lens position LP3.

一方で、測距領域A[1,5]の輝度信号差分値D[1,5]は、人物505の輪郭が測距領域A[1,5]にある間は、輝度信号の最大値と最小値が、どの行でも概ね同じであるため、一定値となる。しかし、人物505の輪郭が測距領域A[1,5]の外側に移動するフォーカスレンズ位置LP3以降は、測距領域A[1,5]内に主な被写体がいないため、輝度信号の最大値と最小値の差は減少し、輝度信号差分値D[1,5]も減少する。   On the other hand, the luminance signal difference value D [1,5] of the ranging area A [1,5] is the maximum value of the luminance signal while the contour of the person 505 is in the ranging area A [1,5]. Since the minimum value is almost the same in every row, it is a constant value. However, after the focus lens position LP3 where the contour of the person 505 moves to the outside of the distance measurement area A [1,5], there is no main subject in the distance measurement area A [1,5]. The difference between the value and the minimum value decreases, and the luminance signal difference value D [1, 5] also decreases.

次に、測距領域A[3,1]では、樹木503が、フォーカスレンズ位置LP2で概ね合焦状態となるため、焦点評価値E[3,1]は、LP2近傍に向かうにつれ増大する。しかし、合焦状態に向うにつれ、樹木503の輪郭の幅がボケの減少に伴い減少し、樹木503の輪郭は、測距領域A[3,1]の外側に移動している。測距領域A[3,1]内には、樹木503以外にコントラストを有する被写体が存在しないため、焦点評価値E[3,1]は、フォーカスレンズ位置LP2近傍で、減少する。フォーカスレンズ位置LP2を通り過ぎ、樹木503の輪郭が、ボケにより測距領域A[3,1]内に侵入すると、再び焦点評価値E[3,1]は増加する。   Next, in the distance measurement area A [3, 1], the tree 503 is substantially in focus at the focus lens position LP2, so that the focus evaluation value E [3, 1] increases as it approaches the vicinity of LP2. However, as the in-focus state is reached, the width of the outline of the tree 503 decreases as the blur decreases, and the outline of the tree 503 moves to the outside of the distance measurement area A [3, 1]. In the distance measurement area A [3, 1], there is no subject having contrast other than the tree 503, and therefore the focus evaluation value E [3, 1] decreases near the focus lens position LP2. When the focus lens position LP2 is passed and the outline of the tree 503 enters the distance measurement area A [3, 1] due to blurring, the focus evaluation value E [3, 1] increases again.

一方で、測距領域A[3,1]の輝度信号差分値D[3,1]は、樹木503の輪郭が測距領域A[3,1]にある間は、輝度信号の最大値と最小値が、どの行でも概ね同じであるため、一定値となる。しかし、樹木503が合焦状態となるフォーカスレンズ位置LP2近傍では、測距領域A[3,1]内に主な被写体がいないため、輝度信号の最大値と最小値の差は減少し、輝度信号差分値D[3,1]も減少する。   On the other hand, the luminance signal difference value D [3, 1] of the ranging area A [3, 1] is the maximum value of the luminance signal while the outline of the tree 503 is in the ranging area A [3, 1]. Since the minimum value is almost the same in every row, it is a constant value. However, in the vicinity of the focus lens position LP2 where the tree 503 is in focus, there is no main subject in the distance measurement area A [3, 1], so the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance signal decreases, and the luminance The signal difference value D [3, 1] also decreases.

次に、測距領域A[3,3]では、人物501が、フォーカスレンズ位置LP3で概ね合焦状態となるため、焦点評価値E[3,3]は、LP1近傍で極大値を取る。   Next, in the distance measurement area A [3, 3], since the person 501 is substantially in focus at the focus lens position LP3, the focus evaluation value E [3, 3] takes a maximum value in the vicinity of LP1.

一方で、測距領域A[3,3]の輝度信号差分値D[3,3]は、人物501の輪郭が、フォーカスレンズ位置によらず、常に測距領域A[3,3]にあるため、輝度信号の最大値と最小値が、どの行でも変化が少なく一定値となる。   On the other hand, in the luminance signal difference value D [3, 3] of the distance measurement area A [3, 3], the contour of the person 501 is always in the distance measurement area A [3, 3] regardless of the focus lens position. For this reason, the maximum value and the minimum value of the luminance signal are constant in each row with little change.

以上のように、測距領域により、焦点評価値、輝度信号差分値は、様々な変化をする。上述した測距領域A[1,5]、A[3,1]、A[3,3]は、いずれも焦点評価値Eは、極大値をとるが、合焦位置として正しく極大値を示しているのは、測距領域A[1,5]、A[3,3]のみである。   As described above, the focus evaluation value and the luminance signal difference value vary depending on the distance measurement area. In each of the above-mentioned distance measurement areas A [1,5], A [3,1], A [3,3], the focus evaluation value E has a maximum value, but correctly shows the maximum value as a focus position. Only the distance measurement areas A [1,5] and A [3,3] are present.

測距領域A[3,1]は、2か所のフォーカスレンズ位置で極大値を示しているが、これは、樹木503の輪郭のボケが測距領域内外で移動したことが原因である。このように、焦点評価値Eの変化曲線では、正しい合焦位置を示している極大値を判別することは困難である。   The ranging area A [3, 1] shows maximum values at two focus lens positions, which is because the blur of the outline of the tree 503 has moved in and out of the ranging area. Thus, it is difficult to discriminate the local maximum value indicating the correct focus position from the change curve of the focus evaluation value E.

そこで、本実施例では、輝度信号差分値Dの変化を用いて、正しい合焦位置を示している極大値を判別する。測距領域A[1,5]、A[3,1]、A[3,3]のうち、測距領域A[1,5]、A[3,1]の輝度信号差分値D[1,5]、D[3,1]は、大きく変化している。これは、測距領域A[1,5]では、人物505の移動が原因であり、測距領域A[3,1]では、樹木503の輪郭のボケが測距領域内外で移動したことが原因である。上述の式3に示した信頼性評価値R[h,v]を用いて、これらの測距領域の焦点評価値の極大値の信頼性の高さを判定する。   Therefore, in this embodiment, the maximum value indicating the correct in-focus position is determined using the change in the luminance signal difference value D. Among the ranging areas A [1,5], A [3,1] and A [3,3], the luminance signal difference value D [1 of the ranging areas A [1,5] and A [3,1]. , 5] and D [3, 1] are greatly changed. This is because the movement of the person 505 is caused in the distance measurement area A [1, 5], and the blur of the outline of the tree 503 has moved in and out of the distance measurement area in the distance measurement area A [3, 1]. Responsible. Using the reliability evaluation value R [h, v] shown in Equation 3 above, the reliability of the maximum value of the focus evaluation value in these distance measurement areas is determined.

信頼性評価値R[h,v]は、フォーカスレンズ位置の変化による輝度信号差分値D[n][h,v]の変化量であるため、図6Bで示される輝度信号差分値Dの曲線の傾き成分と対応する。この傾き成分に対して閾値を設けることにより、測距領域A[3,3]は、焦点評価値の極大値の信頼性が高い測距領域と判定する。   Since the reliability evaluation value R [h, v] is a change amount of the luminance signal difference value D [n] [h, v] due to the change of the focus lens position, the curve of the luminance signal difference value D shown in FIG. 6B. Corresponding to the slope component of. By providing a threshold for this inclination component, the distance measurement area A [3, 3] is determined to be a distance measurement area where the reliability of the maximum value of the focus evaluation value is high.

一方で、測距領域A[1,5]、A[3,1]は、焦点評価値の極大値の信頼性が低い測距領域と判定する。式3では、連続したフォーカスレンズ位置の輝度信号差分値Dの変化量を、信頼性評価値Rとしたが、輝度信号差分値Dの高周波なノイズの影響を避けるため、適度にローパスフィルタ処理を行った後の輝度信号差分値を用いて、信頼性評価値Rを算出してもよい。   On the other hand, the distance measurement areas A [1,5] and A [3,1] are determined to be distance measurement areas where the reliability of the maximum value of the focus evaluation value is low. In Expression 3, the change amount of the luminance signal difference value D at the continuous focus lens position is set as the reliability evaluation value R. However, in order to avoid the influence of high frequency noise of the luminance signal difference value D, the low pass filter process is appropriately performed. The reliability evaluation value R may be calculated using the luminance signal difference value after being performed.

再び、図4のフローチャートの説明に戻る。   Returning to the description of the flowchart of FIG.

ステップS32では、全測距領域について信頼性評価値の算出を行ったか否かを判断する。まだ、信頼性評価値の算出を行っていない測距領域がある場合、CPU15は、ステップS31に戻り、同様の処理を繰り返す。   In step S32, it is determined whether or not reliability evaluation values have been calculated for all distance measurement areas. If there is still a ranging area for which the reliability evaluation value has not been calculated, the CPU 15 returns to step S31 and repeats the same processing.

一方、全ての測距領域で、信頼性評価値の算出を行った場合、ステップS33で、CPU15は、測距領域の信頼性評価を行うための閾値を設定する。閾値は、ステップS2で得られる測距領域内の輝度信号の最大値の大きさに基づいて、測距領域ごとに設定する。なお、この閾値は、測距領域内の輝度信号の総和の大きさに基づいて設定されてもよいし、予め定められた固定値に設定されてもよい。   On the other hand, when the reliability evaluation value is calculated in all the distance measurement areas, in step S33, the CPU 15 sets a threshold value for performing the reliability evaluation of the distance measurement area. The threshold is set for each distance measurement area based on the magnitude of the maximum value of the luminance signal in the distance measurement area obtained in step S2. This threshold value may be set based on the sum of the luminance signals in the distance measurement area, or may be set to a predetermined fixed value.

次に、ステップS34では、CPU15は、ステップS31で算出された信頼性評価値Rが、ステップS33で算出された閾値に対して、小さいか否かを判定する。上述した通り、信頼性評価値Rは、小さいほど信頼性の高い測距領域と判断されるため、信頼性評価値Rが閾値より小さい測距領域は、ステップS35で信頼性高い測距領域として設定される。   Next, in step S34, the CPU 15 determines whether or not the reliability evaluation value R calculated in step S31 is smaller than the threshold calculated in step S33. As described above, the smaller the reliability evaluation value R is, the more reliable the ranging area is determined. Therefore, the ranging area whose reliability evaluation value R is smaller than the threshold is determined as the highly reliable ranging area in step S35. Is set.

一方、信頼性評価値Rが閾値より大きい測距領域は、ステップS36で信頼性低い測距領域として設定される。請求項中の信号差分値変化量判定手段は、CPU15と対応する。   On the other hand, a distance measurement area in which the reliability evaluation value R is larger than the threshold is set as a distance measurement area with low reliability in step S36. The signal difference value change amount determining means in the claims corresponds to the CPU 15.

測距領域の信頼性が高いか低いかを設定した後、ステップS37では、全測距領域の判定を終えたか否かを判断する。全ての測距領域を終えていない場合には、ステップS34に戻り、測距領域の信頼性判定処理を続行する。一方、全測距領域の判定を終えた場合には、各測距領域の信頼性評価のサブルーチンは終了する。   After setting whether the reliability of the ranging area is high or low, in step S37, it is determined whether or not the determination of all the ranging areas has been completed. If all the distance measurement areas have not been completed, the process returns to step S34 to continue the distance measurement area reliability determination process. On the other hand, when the determination of all the distance measurement areas is completed, the subroutine for reliability evaluation of each distance measurement area ends.

つまり、本実施例では、信頼性評価値判定手段としてのCPU15にて信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得されたAF評価値に基づき、焦点調節手段としてのフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。   That is, in this embodiment, based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the distance measurement area in which the change amount of the signal difference value is determined to be larger than the predetermined value by the CPU 15 as the reliability evaluation value determination means. The focus lens group as the focus adjusting means is moved in the optical axis direction to adjust the focus.

次に、図7を参照して、上記構成を有する撮像装置の本発明の第1の実施例による図1のステップS4で行う各測距領域群の遠近競合判定のサブルーチンについて説明する。以下の処理は、CPU15により実行する。   Next, with reference to FIG. 7, a subroutine for determining the distance competition of each ranging area group performed in step S4 of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention of the imaging apparatus having the above-described configuration will be described. The following processing is executed by the CPU 15.

まず、ステップS41で、各測距領域群のAF評価値の算出を行う。図3Bでは、測距領域群として、外周部の測距領域群506、中央部の測距領域群507が設定されている。各々の測距領域群のAF評価値は、フォーカスレンズ位置ごとの測距領域群を構成する測距領域の焦点評価値Eの総和として算出される。図8に、図3Bで設定した測距領域群のAF評価値を図示する。図8では、AFスキャン中の撮影範囲の状況として、上述した図5A〜5Dの状況を想定している。   First, in step S41, an AF evaluation value for each ranging area group is calculated. In FIG. 3B, a distance measuring area group 506 at the outer peripheral portion and a distance measuring area group 507 at the central portion are set as the distance measuring area groups. The AF evaluation value of each distance measurement area group is calculated as the sum of the focus evaluation values E of the distance measurement areas constituting the distance measurement area group for each focus lens position. FIG. 8 illustrates AF evaluation values of the ranging area group set in FIG. 3B. In FIG. 8, the situation of FIGS. 5A to 5D described above is assumed as the situation of the imaging range during the AF scan.

外周部の測距領域群506のAF評価値AF_Sは、図5A〜5D中の樹木502や人物505の影響を受け、フォーカスレンズ位置LP1近傍に最も大きい極大値を取る。これは、樹木503が、図6Aの測距領域A[3,1]の焦点評価値の変化と同様に、フォーカスレンズ位置LP1の近傍に極大値を取ることの影響も受けている。また、フォーカスレンズ位置LP3近傍にも、より小さい極値をとるが、これも、樹木503の影響を受けている。   The AF evaluation value AF_S of the distance measuring area group 506 in the outer peripheral portion is influenced by the tree 502 and the person 505 in FIGS. 5A to 5D, and takes the maximum maximum value near the focus lens position LP1. This is also influenced by the fact that the tree 503 takes a maximum value in the vicinity of the focus lens position LP1 in the same manner as the change in the focus evaluation value of the distance measurement area A [3, 1] in FIG. 6A. Further, a smaller extreme value is also taken near the focus lens position LP3, but this is also affected by the tree 503.

中央部の測距領域群507のAF評価値AF_Cは、測距領域群内に、概ね人物501しか存在しないので、人物501の合焦位置であるフォーカスレンズ位置LP3で極大値を取る。   The AF evaluation value AF_C of the distance measurement area group 507 at the center portion has a maximum value at the focus lens position LP3 that is the focus position of the person 501 because only the person 501 exists in the distance measurement area group.

次に、ステップS42では、各測距領域群のAF評価値を用いて、合焦判定を行う。ここで行う処理は、図1のステップS8で行うものと同様で、合焦するフォーカスレンズ位置の算出と、AF評価値曲線の信頼性評価を行う。   Next, in step S42, focusing determination is performed using the AF evaluation value of each ranging area group. The processing performed here is the same as that performed in step S8 of FIG. 1, and the focus lens position to be focused is calculated and the reliability evaluation of the AF evaluation value curve is performed.

次に、ステップS43では、合焦判定結果に基づき、合焦可能な測距領域群の数が複数であるか否かを判定する。合焦可能な測距領域群の数が1個ないし0個である場合は、ステップS45に進む。   Next, in step S43, based on the focus determination result, it is determined whether or not the number of focus detection area groups that can be focused is plural. When the number of focus detection area groups is 1 to 0, the process proceeds to step S45.

ステップS45では、合焦可能な測距領域群が1個であるか否かを判定する。合焦可能な測距領域群が1個である場合は、ステップS47に進み、この合焦可能な測距領域群内の測距領域を使用可能と設定する。一方、合焦可能な測距領域群が存在しない場合には、いずれの測距領域群も使用可能な測距領域として設定することなく、各測距領域群の遠近競合判定のサブルーチンを終了する。   In step S45, it is determined whether or not there is only one focus detection area group. If there is one focusing area group that can be focused, the process proceeds to step S47, and the ranging area within the focusing area group that can be focused is set to be usable. On the other hand, if there are no focusable distance measurement area groups, the distance competition area subroutine for each distance measurement area group is terminated without setting any distance measurement area groups as usable distance measurement areas. .

また、ステップS43で、合焦可能な測距領域群の数が複数である場合には、ステップS44に進む。ステップS44では、複数の測距領域群の各々の合焦位置の差が大きいか否かを判定する。複数の測距領域群間で、合焦位置の差が小さい場合には、ステップS47に進み、これらの複数の測距領域群内の測距領域を使用可能と設定する。   If it is determined in step S43 that there are a plurality of focus detection area groups, the process proceeds to step S44. In step S44, it is determined whether or not the difference in focus position between each of the plurality of ranging area groups is large. If the difference in focus position between the plurality of distance measurement area groups is small, the process proceeds to step S47, and the distance measurement areas in the plurality of distance measurement area groups are set to be usable.

一方、ステップS44で、複数の測距領域群の各々の合焦位置の差が大きい場合には、ステップS46に進み、優先測距領域群と優先測距領域群の合焦位置に近い測距領域群に含まれる測距領域を使用可能と設定する。   On the other hand, if the difference in focus position between each of the plurality of distance measurement area groups is large in step S44, the process proceeds to step S46, and the distance measurement near the focus position between the priority distance measurement area group and the priority distance measurement area group. The distance measurement area included in the area group is set to be usable.

上述の優先測距領域群について、図5A〜D、図8を用いて説明する。図8は、各測距領域群のAF評価値の変化を示した図である。図5A〜Dの状況では、中央部測距領域群507、外周部測距領域群506のAF評価値は、上述の通り、図8のようになり、合焦状態となるフォーカスレンズ位置が異なる。しかしながら、いずれの測距領域群も極大値を有しており、極大値近傍のAF評価値形状に信頼性がある。   The above-mentioned priority ranging area group will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing a change in AF evaluation value of each ranging area group. 5A to 5D, the AF evaluation values of the center distance measurement area group 507 and the outer periphery distance measurement area group 506 are as shown in FIG. 8 as described above, and the focus lens positions in the in-focus state are different. . However, any ranging area group has a maximum value, and the AF evaluation value shape near the maximum value is reliable.

そのため、図5A〜Dの状況では、図7のフローチャートのステップS43では、合焦可能な測距領域群として、2つの測距領域群506,507の複数が存在すると判定される。次に、ステップS44で、2つの測距領域群506,507の合焦位置の差は、フォーカスレンズ位置LP3、LP1の差であり大きいと判断される。その結果、ステップS46において、一般的に撮影者が意図する主被写体の存在確率の高い中央部の測距領域群507を優先測距領域群として設定する。   Therefore, in the situation of FIGS. 5A to 5D, in step S43 of the flowchart of FIG. 7, it is determined that there are a plurality of two distance measurement area groups 506 and 507 as focusable distance measurement area groups. Next, in step S44, it is determined that the difference in focus position between the two distance measurement area groups 506 and 507 is the difference between the focus lens positions LP3 and LP1, and is large. As a result, in step S46, the central ranging area group 507 having a high main object existence probability generally intended by the photographer is set as the priority ranging area group.

そして、図5A〜Dの状況では、優先測距領域群の合焦状態となるフォーカスレンズ位置LP3の近傍に極大値をもつ他の測距領域群が存在しないため、中央部の測距領域群507を構成する測距領域のみを使用可能と設定し、各測距領域群の遠近競合判定のサブルーチンを終了する。   5A to 5D, there is no other distance measurement area group having a maximum value in the vicinity of the focus lens position LP3 in which the priority distance measurement area group is in focus. Only the distance measurement area constituting the area 507 is set to be usable, and the distance competition determination subroutine for each distance measurement area group is terminated.

本実施例では、遠近競合判定のために、測距領域をグルーピングした測距領域群を作成して対応したが、遠近競合の判定方法はこれに限らない。例えば、一つの測距領域で十分な合焦位置評価ができるような場合には、各々の測距領域で遠近競合判定を行ってもよい。また、優先測距領域群を中央部としたが、測距領域内の被写体検出結果や、焦点評価値が大きい領域を優先するように構成してもよい。   In the present embodiment, for the distance conflict determination, a distance measurement area group in which the distance measurement areas are grouped is created. However, the distance conflict determination method is not limited to this. For example, when sufficient focus position evaluation can be performed in one distance measurement area, the distance conflict determination may be performed in each distance measurement area. Further, although the priority ranging area group is the central portion, it may be configured to give priority to an object detection result in the ranging area or an area having a large focus evaluation value.

以上のように、図1のステップS3で、各測距領域の信頼性評価をすることにより、AFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響の少ない測距領域を抽出する。また、ステップS4で、全測距領域504内の遠近競合が発生している測距領域を排除することにより、撮影者が意図する被写体を含む測距領域を抽出する。   As described above, the reliability of each ranging area is evaluated in step S3 in FIG. 1, so that the influence of the movement of the subject during the AF scan on the AF, the ranging according to the change in the image magnification and the change in the blur is performed. A distance measurement area that has little influence on AF of a subject outside the area is extracted. Further, in step S4, the distance measurement area including the subject intended by the photographer is extracted by eliminating the distance measurement areas in the distance measurement area 504 where the perspective conflict has occurred.

図9を用いて、図5A〜Dの状況で、ステップS3、ステップS4の両方で抽出される測距領域について説明する。図9は、図5Aの図に対して、ステップS3、ステップS4で選択されない測距領域を示した図である。図9中では、ステップS3で選択されない測距領域を縦線にハッチングして示し、ステップS4で選択されない測距領域を横線にハッチングして示している。   The distance measurement area extracted in both step S3 and step S4 in the situation of FIGS. 5A to 5D will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing distance measurement areas that are not selected in steps S3 and S4 with respect to the diagram of FIG. 5A. In FIG. 9, ranging areas not selected in step S3 are indicated by hatching with vertical lines, and ranging areas not selected in step S4 are indicated by hatching with horizontal lines.

また、ステップS3、ステップS4の両方で選択されない測距領域を格子状にハッチングして示している。この結果、図5A〜Dの状況では、ハッチングされていない8個の測距領域の焦点評価値を用いて、合焦判定などの処理を行う。   In addition, ranging areas that are not selected in both step S3 and step S4 are hatched in a lattice shape. As a result, in the situation of FIGS. 5A to 5D, processing such as in-focus determination is performed using the focus evaluation values of the eight distance measurement areas that are not hatched.

これらのステップS3、ステップS4の両方で抽出された測距領域で得られる焦点評価値Eを用いて図1のステップS6以降の処理を行うことにより、AF中の被写体の変化の影響を受けずに短時間でAF処理を実行することができる。   By performing the processing after step S6 in FIG. 1 using the focus evaluation value E obtained in the ranging area extracted in both step S3 and step S4, it is not affected by the change of the subject during AF. The AF process can be executed in a short time.

(実施例2)
以下、図10A,Bを参照して、本発明の第2の実施例による、焦点調節装置について説明する。第1の実施例との主な違いは、信頼性評価値Rの算出方法の違いである。上述の実施例では、信頼性評価値Rとして、輝度信号差分値Dの変化量のみを用いていたため、合焦位置を算出する上では影響の小さいフォーカスレンズ位置での輝度信号差分値Dの変化によって、測距領域の信頼性が低いと判定されることがあった。第2の実施例では、信頼性評価値Rを、輝度信号差分値Dと焦点評価値Eの両方を用いて算出し、合焦位置を算出する上で影響の大きいフォーカスレンズ位置で輝度信号差分値Dが変化した場合のみ、測距領域の信頼性を低いと判定する。そのため、より精度よく測距領域の信頼性を判定することができ、無用に測距領域を排除することによるAF評価値のS/N悪化を防ぐことができる。
(Example 2)
Hereinafter, a focus adjusting apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. The main difference from the first embodiment is the difference in the calculation method of the reliability evaluation value R. In the above-described embodiment, only the change amount of the luminance signal difference value D is used as the reliability evaluation value R. Therefore, the change of the luminance signal difference value D at the focus lens position that has little influence on the calculation of the in-focus position. Therefore, it may be determined that the reliability of the distance measurement area is low. In the second embodiment, the reliability evaluation value R is calculated using both the luminance signal difference value D and the focus evaluation value E, and the luminance signal difference is calculated at the focus lens position that has a large influence on calculating the in-focus position. Only when the value D changes, it is determined that the reliability of the ranging area is low. Therefore, the reliability of the distance measurement area can be determined with higher accuracy, and the S / N deterioration of the AF evaluation value due to unnecessary removal of the distance measurement area can be prevented.

なお、第1の実施例における焦点調節装置を有する撮像装置のブロック図(図2)、AF動作を説明する図(図1、図4、図7)、測距領域の設定について説明する図(図3A,B)、に関しては、第2の実施例においても同様の構成であり、同様の動作を行うため、説明は省略する。   The block diagram (FIG. 2) of the image pickup apparatus having the focus adjustment apparatus in the first embodiment, the diagrams for explaining the AF operation (FIGS. 1, 4, and 7), and the diagram for explaining the setting of the ranging area (FIG. 3A and 3B are the same in the second embodiment and perform the same operation, and thus the description thereof is omitted.

第2の実施例で行う処理内容が、第1の実施例とは異なる図4の各測距領域の信頼性評価のサブルーチンのステップS31について説明する。   Step S31 of the subroutine for evaluating the reliability of each ranging area in FIG. 4 in which the processing content performed in the second embodiment is different from that in the first embodiment will be described.

ステップS31で、CPU15は、各測距領域が、AFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響を受けているか否かを判定する信頼性評価値R[h,v]を算出する。信頼性評価値R[h,v]は、AFスキャン中の測距領域A[h,v]の輝度信号差分値D[n][h,v]の変化量と焦点評価値E[n][h,v]の変化量の積として算出され、下記の式で表される。   In step S31, the CPU 15 is affected by the influence of each distance measurement area on the AF due to the movement of the subject during the AF scan, and on the AF of the subject outside the distance measurement area due to the image magnification change or blur change. A reliability evaluation value R [h, v] for determining whether or not there is is calculated. The reliability evaluation value R [h, v] is the amount of change in the luminance signal difference value D [n] [h, v] and the focus evaluation value E [n] of the distance measurement area A [h, v] during AF scanning. It is calculated as the product of the amount of change in [h, v] and is represented by the following equation.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

式3により得られる信頼性評価値R[h,v]は、AFスキャン中のフォーカスレンズ位置の変化による輝度信号差分値D[n][h,v]の変化量と焦点評価値E[n][h,v]の変化量の積を示している。   The reliability evaluation value R [h, v] obtained by Expression 3 is the amount of change in the luminance signal difference value D [n] [h, v] due to the change in the focus lens position during the AF scan and the focus evaluation value E [n. ] [H, v].

つまり、本実施例では、信頼性評価値判定手段としてのCPU15にて信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定され、かつ、信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定された合焦状態で得られた焦点評価値の変化量が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得されたAF評価値に基づき、焦点調節手段としてのフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。   That is, in this embodiment, the CPU 15 as the reliability evaluation value determination means determines that the change amount of the signal difference value is larger than the predetermined value, and determines that the change amount of the signal difference value is larger than the predetermined value. Based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the distance measurement area in which the amount of change in the focus evaluation value obtained in the in-focus state is determined to be larger than the predetermined value, the focus lens group as the focus adjustment unit is illuminated. Move in the axial direction to adjust the focus.

また、信頼性評価値判定手段としてのCPU15にて生成された信号差分値の変化量と信号差分値の変化量が生成された焦点評価値の変化量を乗じた値が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得されたAF評価値に基づき、焦点調節手段としてのフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。   Further, it is determined that a value obtained by multiplying the change amount of the signal difference value generated by the CPU 15 as the reliability evaluation value determination means and the change amount of the focus evaluation value generated by the change amount of the signal difference value is larger than a predetermined value. Based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the measured distance measurement area, focus adjustment is performed by moving a focus lens group as a focus adjustment unit in the optical axis direction.

上述の信頼性評価値R[h,v]によって、AFスキャン中の被写体の移動がAFに与える影響や、像倍率変化やボケの変化に伴う測距領域外の被写体のAFに与える影響を受けているか否かを判定する理由について、図5A〜D、図10A,Bを用いて説明する。   The above-described reliability evaluation value R [h, v] is affected by the influence of the movement of the subject during the AF scan on the AF, and the influence of the subject outside the distance measurement area due to the image magnification change and the blur change. The reason why it is determined whether or not is present will be described with reference to FIGS.

図5A〜Dは、図3A,Bで示した撮影画面500内のAFスキャン中のフォーカスレンズ移動による変化を、簡易的に示した図である。   FIGS. 5A to 5D are diagrams simply showing changes due to movement of the focus lens during AF scanning in the photographing screen 500 shown in FIGS. 3A and 3B.

図5Aは、図5A〜D中では、最も遠側にピントがあった状態を示している。主被写体である人物501は、左腕部を体の内側に配している。   FIG. 5A shows a state where the farthest side is in focus in FIGS. A person 501 that is a main subject has a left arm portion arranged inside the body.

図5Bは、図5Aより至近側にピントが合った状態を示している。人物501の左腕部は広げられ体の外側に配している。   FIG. 5B shows a state where the focus is closer to the side closer to FIG. 5A. The left arm of the person 501 is widened and arranged outside the body.

図5Cは、図5Bより至近側にピントが合った状態を示している。人物501の左腕部の位置は、図5Bの状態から変わっていない。   FIG. 5C shows a state where the focus is closer to the near side than FIG. 5B. The position of the left arm portion of the person 501 has not changed from the state of FIG. 5B.

図5Dは、図5Cより至近側にピントが合った状態を示している。人物501の左腕部の位置は、図5Dの状態から変わっていない。   FIG. 5D shows a state where the focus is closer to the side closer to FIG. 5C. The position of the left arm portion of the person 501 has not changed from the state of FIG. 5D.

図10A,Bに、図5A〜Dのような状況における測距領域の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示す。本実施例では、測距領域の代表例として、図5A〜Dに示したA[5,4]の焦点評価値Eと輝度信号差分値Dを示している。   FIGS. 10A and 10B show the focus evaluation value E and the luminance signal difference value D in the distance measurement area in the situation shown in FIGS. In the present embodiment, the focus evaluation value E and the luminance signal difference value D of A [5, 4] shown in FIGS.

図10Aは、フォーカスレンズ群3の位置と焦点評価値Eの関係を示した図である。図中のE[5,4]は、それぞれ測距領域A[5,4]の焦点評価値Eの変化を示す曲線である。また、LP1、LP2、LP3、LP4は、それぞれフォーカスレンズ位置を示すもので、図5A〜Dに示したフォーカスレンズ位置と対応している。   FIG. 10A is a diagram showing the relationship between the position of the focus lens group 3 and the focus evaluation value E. FIG. E [5, 4] in the figure is a curve showing the change in the focus evaluation value E of the distance measurement area A [5, 4]. LP1, LP2, LP3, and LP4 indicate focus lens positions, and correspond to the focus lens positions shown in FIGS.

また、図10Bは、フォーカスレンズ群3の位置と輝度信号差分値Dの関係を示した図である。図中のD[5,4]は、それぞれ測距領域A[5,4]の輝度信号差分値Dの変化を示す曲線である。また、LP1、LP2、LP3、LP4は、それぞれフォーカスレンズ位置を示すもので、図5A〜Dに示したフォーカスレンズ位置と対応している。   FIG. 10B is a diagram showing the relationship between the position of the focus lens group 3 and the luminance signal difference value D. D [5, 4] in the figure is a curve showing the change in the luminance signal difference value D of the distance measurement area A [5, 4]. LP1, LP2, LP3, and LP4 indicate focus lens positions, and correspond to the focus lens positions shown in FIGS.

測距領域A[5,4]では、人物501がフォーカスレンズ位置LP1で、左腕部を体の内側に配しているため、焦点評価値E[5,4]は、LP1近傍で値が小さく、変化も小さい。また、測距領域A[5,4]内の主な被写体である人物501は、フォーカスレンズ位置LP2で画像信号を取得する時には、左腕部は広げられ、測距領域A[1,5]内に左腕部が侵入している。そのため、フォーカスレンズ位置LP1とLP2の間で、焦点評価値E[5,4]は、変化している。但し、人物501が合焦するフォーカスレンズ位置はLP3近傍であり、大きくボケているためその変化量は小さい。   In the distance measurement area A [5, 4], since the person 501 is at the focus lens position LP1 and the left arm portion is arranged inside the body, the focus evaluation value E [5, 4] is small in the vicinity of LP1. The change is small. In addition, when the person 501 who is the main subject in the distance measurement area A [5,4] acquires an image signal at the focus lens position LP2, the left arm portion is widened, and the person 501 is in the distance measurement area A [1,5]. The left arm has entered. Therefore, the focus evaluation value E [5, 4] changes between the focus lens positions LP1 and LP2. However, the focus lens position at which the person 501 is focused is in the vicinity of LP3 and is largely blurred, so the amount of change is small.

一方で、測距領域A[5,4]の輝度信号差分値D[5,4]は、人物501の左腕部が体の内側に配している間は、輝度信号の変化を有する被写体が測距領域内に存在しないため、値が小さく変化も少ない。しかし、人物501の左腕部が広げられると、測距領域内に輝度信号の最大値と最小値の差が発生し、輝度信号差分値D[5,4]は、急激に増加する。   On the other hand, the luminance signal difference value D [5, 4] of the ranging area A [5, 4] indicates that a subject having a change in luminance signal is displayed while the left arm portion of the person 501 is placed inside the body. Since it does not exist in the distance measurement area, the value is small and the change is small. However, when the left arm of the person 501 is spread, a difference between the maximum value and the minimum value of the luminance signal occurs in the distance measurement area, and the luminance signal difference value D [5, 4] increases rapidly.

上述のような状況で、第1の実施例のように信頼性評価値Rを、輝度信号差分値Dのみで算出する場合、測距領域A[5,4]は、図4のステップS34において信頼性の低い測距領域として選択されない。しかしながら、図10Aの焦点評価値E[5,4]は、人物504の合焦位置であるフォーカスレンズ位置LP3近傍に極大値を持ち、極大値近傍の評価値曲線形状も信頼性が高い。   In the situation as described above, when the reliability evaluation value R is calculated using only the luminance signal difference value D as in the first embodiment, the ranging area A [5, 4] is determined in step S34 in FIG. It is not selected as a ranging area with low reliability. However, the focus evaluation value E [5, 4] in FIG. 10A has a maximum value in the vicinity of the focus lens position LP3 that is the focus position of the person 504, and the evaluation value curve shape in the vicinity of the maximum value is also highly reliable.

このような測距領域の焦点評価値を活かすために、式4に示したように信頼性評価値Rを計算することにより、あるフォーカスレンズ位置変化で輝度信号差分値Dが変化しても、焦点評価値Eの変化が小さい場合には、信頼性評価値Rの値が小さくなる計算式を用いている。   In order to make use of the focus evaluation value of such a distance measurement area, even if the luminance signal difference value D changes due to a certain focus lens position change by calculating the reliability evaluation value R as shown in Equation 4, When the change in the focus evaluation value E is small, a calculation formula that reduces the reliability evaluation value R is used.

このように、輝度信号差分値Dの変化が、合焦位置を算出する際に影響が小さいフォーカスレンズ位置で発生した場合には、測距領域を合焦判定に用いた方が、正しい合焦位置を示すAF評価値の信号量が増え、合焦精度を高めることができる。   As described above, when the change in the luminance signal difference value D occurs at the focus lens position having a small influence when the focus position is calculated, it is more appropriate to use the distance measurement area for focus determination. The signal amount of the AF evaluation value indicating the position increases, and the focusing accuracy can be increased.

本実施例では、中央に1つの測距領域を設定した場合を説明したが、測距領域の位置、数は、これに限らない。例えば、複数の測距領域を設定し、それぞれの測距領域の信頼性を判定し、信頼性が高いと判定された測距領域ごとに合焦位置を算出してもよい。その場合には、複数算出された合焦位置から、撮影者が意図する合焦位置を選択して、レンズ駆動を行えばよい。   In the present embodiment, the case where one distance measurement area is set at the center has been described, but the position and number of distance measurement areas are not limited thereto. For example, a plurality of ranging areas may be set, the reliability of each ranging area may be determined, and the in-focus position may be calculated for each ranging area determined to have high reliability. In such a case, the lens may be driven by selecting a focus position intended by the photographer from a plurality of calculated focus positions.

(実施例3)
以下、図11、図12を参照して、本発明の第3の実施例による、焦点調節装置について説明する。第1の実施例との主な違いは、焦点調節に用いる測距領域の数の違いである。上述の実施例では、5×5の計25個の測距領域を用いて焦点調節を行っていたため、各種評価値を記憶しておくメモリが多く必要であり、さらに、演算負荷も大きいという課題がある。
(Example 3)
A focus adjustment apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The main difference from the first embodiment is the difference in the number of ranging areas used for focus adjustment. In the above-described embodiment, since the focus adjustment is performed by using a total of 25 distance measuring areas of 5 × 5, a large amount of memory for storing various evaluation values is necessary, and the calculation load is large. There is.

第3の実施例では、焦点調節に用いる測距領域の数を1つにし、AFスキャン中に、被写体の移動やボケ状態の変化などによりAF評価値が影響を受ける場合には、合焦不能として、処理を続行する。そのため、評価値を記憶するメモリ容量や演算負荷を低減しながら、精度の悪い焦点調節を行う可能性を排除することができる。   In the third embodiment, the number of distance measurement areas used for focus adjustment is one, and focusing is impossible when the AF evaluation value is affected by movement of the subject or change in blurring state during AF scanning. To continue processing. Therefore, the possibility of performing inaccurate focus adjustment can be eliminated while reducing the memory capacity for storing the evaluation value and the calculation load.

なお、第1の実施例における焦点調節装置を有する撮像装置のブロック図(図2)、各測距領域の信頼性評価のサブルーチン(図4)に関しては、第3の実施例においても第1の実施例と同様の構成であり、同様の動作を行うため、説明は省略する。   Note that the block diagram (FIG. 2) of the image pickup apparatus having the focus adjustment device in the first embodiment and the reliability evaluation subroutine (FIG. 4) of each ranging area are also the first in the third embodiment. Since the configuration is similar to that of the embodiment and performs the same operation, the description thereof is omitted.

第3の実施例で行う処理内容が、第1の実施例とは異なる図1の合焦動作(AF動作)のフローチャートについて、図11を用いて説明する。   A flowchart of the focusing operation (AF operation) in FIG. 1 in which the processing content performed in the third embodiment is different from that in the first embodiment will be described with reference to FIG.

図11は、撮像装置のAF動作手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、CPU15によって実行される。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an AF operation procedure of the imaging apparatus. A control program relating to this operation is executed by the CPU 15.

CPU15は、AF動作を開始すると、まず、被写体に対する焦点調節を行うための測距領域を設定する。このステップS21の処理では、画像内に1つの測距領域が設定される。   When the CPU 15 starts the AF operation, the CPU 15 first sets a distance measurement area for performing focus adjustment on the subject. In the process of step S21, one distance measurement area is set in the image.

図12は、測距領域の設定について示した図である。図12には、撮影画面500の中央に測距領域604が設定されている。全測距領域604は、後述するAF処理により、焦点調節を行うための画像信号を評価する範囲であり、AF動作の目的は、全測距領域604内の撮影者が意図する被写体に焦点調節を行うことである。後に、これらの各領域がAF動作中に被写体の移動の影響を受けているか否かの判別を行う。   FIG. 12 is a diagram showing setting of the distance measurement area. In FIG. 12, a ranging area 604 is set at the center of the shooting screen 500. The total distance measurement area 604 is a range in which an image signal for performing focus adjustment is evaluated by AF processing described later. The purpose of the AF operation is focus adjustment on a subject intended by the photographer in the whole distance measurement area 604. Is to do. Later, it is determined whether or not each of these areas is affected by the movement of the subject during the AF operation.

図11に戻りフローチャートの説明を続ける。   Returning to FIG. 11, the description of the flowchart will be continued.

ステップS22では、ステップS21で設定した各測距領域でAFスキャン(焦点検出動作)を行う。AFスキャンでは、フォーカスレンズ群3をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつ移動させながら、スキャンAF処理回路14により各フォーカスレンズ群位置における焦点評価値E[n](但し、n=0,1,2,…,N−1)及び輝度信号差分値D[n](但し、n=0,1,2,…,N−1)をCPU15に記憶していく。   In step S22, AF scanning (focus detection operation) is performed in each distance measurement area set in step S21. In the AF scan, the focus lens group 3 is moved by a predetermined amount from the scan start position to the scan end position, and the focus evaluation value E [n] at each focus lens group position (where n = 0, 1, 2,..., N−1) and the luminance signal difference value D [n] (where n = 0, 1, 2,..., N−1) are stored in the CPU 15.

焦点評価値E[n]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での測距領域604の焦点評価値を表す。また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。焦点評価値Eは、スキャンAF処理回路14で、入力された画像信号を受けて、測距領域604内の画像信号の高周波成分がハイパスフィルターなどを介して抽出され、更に累積加算などの演算処理を行い算出される。このように算出される焦点評価値は、測距領域604内の画像信号において、空間周波数が高域の輪郭成分量に対応し、デフォーカスすると減少し、ピントがあった状態で最大となる評価値となる。   The focus evaluation value E [n] represents the focus evaluation value of the ranging area 604 at the nth focus lens position from the AF scan start position. Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. The focus evaluation value E is received by the scan AF processing circuit 14 and the high-frequency component of the image signal in the distance measurement area 604 is extracted via a high-pass filter or the like, and further arithmetic processing such as cumulative addition is performed. To calculate. The focus evaluation value calculated in this manner is an evaluation in the image signal in the distance measurement area 604 that corresponds to the contour component amount in the high frequency, decreases when defocused, and becomes the maximum when the focus is achieved. Value.

輝度信号差分値D[n]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での測距領域604の輝度信号差分値を表す。また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。輝度信号差分値D[n]は、測距領域604内のAFスキャン中の被写体の動きを検出するための評価値である。   The luminance signal difference value D [n] represents the luminance signal difference value of the ranging area 604 at the nth focus lens position from the AF scan start position. Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. The luminance signal difference value D [n] is an evaluation value for detecting the movement of the subject during the AF scan in the distance measurement area 604.

例えば、測距領域604内の輝度信号差分値は、スキャンAF処理回路14で、入力された画像信号を受けて、下記式で算出される。   For example, the luminance signal difference value in the distance measuring area 604 is calculated by the following formula in response to the input image signal by the scan AF processing circuit 14.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

max(l)、min(l)は、測距領域604を構成するL行の画素配列の内のl行目の輝度信号の最大値と最小値を示すものである。上記の数式では、各行ごとに、輝度信号の最大値と最小値の差分を算出し、算出された差分を測距領域内の全ての行の総和を算出し、輝度信号差分値D[n]としている。ここで、輝度信号としては、画像信号をそのまま用いてもよいし、画像信号にローパスフィルタ処理を施し、高周波数のノイズを除去してから用いてもよい。 max (l) and min (l) indicate the maximum value and the minimum value of the luminance signal of the l-th row in the L-row pixel array constituting the distance measurement area 604. In the above mathematical formula, the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance signal is calculated for each row, the sum of all the rows in the distance measurement area is calculated, and the luminance signal difference value D [n] is calculated. It is said. Here, as the luminance signal, the image signal may be used as it is, or may be used after low-pass filter processing is performed on the image signal to remove high-frequency noise.

式1を用いて算出される輝度信号差分値Dは、被写体の輪郭部の合焦状態の変化による影響は小さく、AFスキャン中に新たに測距領域内の輝度信号の最小値、最大値が変化した際に影響を受ける。測距領域内の輝度信号の最小値、最大値の変化は、被写体の移動やボケ状態の変化により測距領域内の輝度信号の最小値、最大値が更新された際に発生する。すなわち、輝度信号差分値Dは、被写体の移動やボケ状態の変化により測距領域内の輝度信号の変化により変化する。   The luminance signal difference value D calculated using Equation 1 is less affected by a change in the focus state of the contour of the subject, and the minimum and maximum values of the luminance signal in the distance measurement area are newly calculated during AF scanning. Affected when changed. Changes in the minimum value and maximum value of the luminance signal in the distance measurement area occur when the minimum value and maximum value of the luminance signal in the distance measurement area are updated due to movement of the subject or change in the blurring state. That is, the luminance signal difference value D changes due to a change in the luminance signal in the distance measurement area due to the movement of the subject or a change in the blurred state.

なお、焦点評価値E、輝度信号差分値Dの求め方としては、フォーカスレンズを移動しながら求める方法でもよい。   In addition, as a method of obtaining the focus evaluation value E and the luminance signal difference value D, a method of obtaining the focus evaluation value E while moving the focus lens may be used.

次に、ステップS3で、各測距領域の信頼性評価を行う。ステップS3で行う処理は、第1の実施例と同様の処理のため、説明を省略する。なお、ステップS3で行う測距領域の信頼性評価のサブルーチン(図4)のステップS31で行う信頼性評価値の算出処理は、第1の実施例、第2の実施例のいずれの実施例で説明したものでもよい。   Next, in step S3, the reliability of each ranging area is evaluated. Since the process performed in step S3 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. The calculation process of the reliability evaluation value performed in step S31 of the distance measurement area reliability evaluation subroutine (FIG. 4) performed in step S3 is performed in either the first embodiment or the second embodiment. It may be the one described.

次に、ステップS23で、ステップS3で測距領域604が信頼性が有ると評価されたか否かを判定する。信頼性が有ると判定された場合には、ステップS24に進み、AF評価値の算出を行う。   Next, in step S23, it is determined whether or not the ranging area 604 has been evaluated to be reliable in step S3. If it is determined that there is reliability, the process proceeds to step S24, and an AF evaluation value is calculated.

この際、フォーカスレンズを再度駆動することなく、ステップS22で取得した焦点評価値EをAF評価値として用いる。第3の実施例では、測距領域が1つしかないため、焦点評価値EはAF評価値と等しい。AF評価値AF_V[n]は、AFスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズ位置での全測距領域604の合焦状態を示す値であり、合焦状態に近づけば近づくほど、大きな値を取る評価値である。また、AFスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。上述した通り、AF評価値AF_V[n]は、下記の式で算出される。   At this time, the focus evaluation value E acquired in step S22 is used as the AF evaluation value without driving the focus lens again. In the third embodiment, since there is only one distance measuring area, the focus evaluation value E is equal to the AF evaluation value. The AF evaluation value AF_V [n] is a value indicating the in-focus state of all the ranging areas 604 at the nth focus lens position from the AF scan start position, and takes a larger value as it approaches the in-focus state. It is an evaluation value. Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. As described above, the AF evaluation value AF_V [n] is calculated by the following equation.

Figure 2014077976
Figure 2014077976

ここで算出されるAF評価値AF_V[n]は、ステップS23において、信頼性評価を終えた値であるため、AFスキャン中の被写体の移動やボケの影響はなく、高精度な焦点調節を行うことが可能な評価値となっている。   Since the AF evaluation value AF_V [n] calculated here is a value for which the reliability evaluation has been completed in step S23, there is no influence of subject movement or blur during AF scanning, and high-precision focus adjustment is performed. It is possible evaluation value.

ステップS24以降のステップS8からステップS13までの処理については、第1の実施例と同様の処理を行う。   About the process from step S8 after step S24 to step S13, the process similar to a 1st Example is performed.

一方、ステップS23で、ステップS3で測距領域604が信頼性が無いと判定された場合には、測距領域604により高精度な合焦が不可能であると判断し、ステップS12に進み、非合焦時の処理を行う。この際のステップS12以降の処理内容は、第1の実施例と同様の為、省略する。   On the other hand, if it is determined in step S23 that the ranging area 604 is not reliable in step S3, it is determined that high-precision focusing is impossible by the ranging area 604, and the process proceeds to step S12. Processes when out of focus. Since the processing content after step S12 at this time is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

(実施例4)
以下、図13、図14を参照して、本発明の第4の実施例による、焦点調節装置について説明する。第1の実施例との主な違いは、焦点調節に用いる複数の測距領域の設定方法の違いである。上述の実施例では、常に、5×5の計25個の測距領域を用いて焦点調節を行っていたため、撮影者の手振れの影響を受けやすい場合には、全ての測距領域が信頼性判定により使用不可能と判定されてしまうことがあった。
(Example 4)
A focus adjustment apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The main difference from the first embodiment is the difference in the method of setting a plurality of distance measurement areas used for focus adjustment. In the above-described embodiment, since the focus adjustment is always performed using a total of 25 distance measuring areas of 5 × 5, all the distance measuring areas are reliable if they are easily affected by the camera shake of the photographer. In some cases, it was determined that the device could not be used.

本実施例では、手振れ量を予測する手振れ予測手段(CPU15)を備え、手振れ量予測手段により予測される手振れ量が所定値より大きい場合、設定手段(CPU15)は、設定された複数の測距領域の面積の総和を保ちながら測距領域の数を減らすことを特徴とする。よって、手振れ量予測手段により予測される手振れ量が所定値より大きい場合、設定手段(CPU15)は、設定された複数の測距領域の各々の面積を大きくなる。   In the present embodiment, a camera shake prediction unit (CPU 15) for predicting a camera shake amount is provided, and when the camera shake amount predicted by the camera shake amount prediction unit is larger than a predetermined value, the setting unit (CPU 15) includes a plurality of set distance measuring methods. It is characterized in that the number of ranging areas is reduced while keeping the total area. Therefore, when the camera shake amount predicted by the camera shake amount prediction unit is larger than the predetermined value, the setting unit (CPU 15) increases the area of each of the set plurality of distance measurement areas.

第4の実施例では、焦点調節に用いる測距領域を、手振れが起こりやすい状況か否かにより、測距領域全体の面積を保ちながら、各々の測距領域の面積を変更する。言い換えると、手振れが起こりやすい状況では、測距領域全体の面積を保ちながら、各々の測距領域の数を減らす。そのため、撮影者の手振れの影響を受けやすい場合には、各々の測距領域が信頼性判定により使用不可能と判定される可能性を低減することができ、焦点調節が行えない状況を減らすことができる。   In the fourth embodiment, the area of each distance measurement area is changed while maintaining the area of the entire distance measurement area depending on whether or not the distance measurement area used for focus adjustment is likely to cause camera shake. In other words, in a situation where camera shake is likely to occur, the number of each ranging area is reduced while maintaining the entire area of the ranging area. Therefore, when the camera is easily affected by the camera shake of the photographer, it is possible to reduce the possibility that each distance measurement area is determined to be unusable by the reliability determination, and to reduce the situation where focus adjustment cannot be performed. Can do.

なお、第1の実施例における焦点調節装置を有する撮像装置のブロック図(図2)、各測距領域の信頼性評価のサブルーチン及び遠近競合判定のサブルーチン(図4、図7)に関しては、第4の実施例においても第1の実施例と同様の構成であり、同様の動作を行うため、説明は省略する。   The block diagram (FIG. 2) of the image pickup apparatus having the focus adjusting apparatus in the first embodiment, the reliability evaluation subroutine for each ranging area, and the perspective conflict determination subroutine (FIGS. 4 and 7) are the same as those in FIG. The fourth embodiment also has the same configuration as that of the first embodiment and performs the same operation, so that the description thereof is omitted.

第4の実施例で行う処理内容が、第1の実施例とは異なる図1の合焦動作(AF動作)のフローチャートについて、図13を用いて説明する。   A flowchart of the focusing operation (AF operation) in FIG. 1 in which the processing content performed in the fourth embodiment is different from that in the first embodiment will be described with reference to FIG.

図13は、撮像装置のAF動作手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、CPU15によって実行される。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an AF operation procedure of the imaging apparatus. A control program relating to this operation is executed by the CPU 15.

CPU15は、AF動作を開始すると、まず、ステップS31で、手振れ予測情報の取得を行う。本実施例では、手振れ予測情報として、撮影光学系の焦点距離情報、撮影光学系の手振れ補正機能が有効化されているか否か、撮像装置が固定されているか否かなどの手振れ情報などを用いる。   When starting the AF operation, the CPU 15 first acquires camera shake prediction information in step S31. In this embodiment, as the camera shake prediction information, focal length information of the photographing optical system, hand shake information such as whether the camera shake correction function of the photographing optical system is enabled, whether the imaging device is fixed, or the like is used. .

撮影光学系の焦点距離情報は、EEPROM25に記憶されている。焦点距離が所定値よりも長い場合には、手振れが発生しやすい状況と判断する。   The focal length information of the photographing optical system is stored in the EEPROM 25. When the focal length is longer than a predetermined value, it is determined that a camera shake is likely to occur.

手振れ補正機能が有効化されているか否かについては、図2では不図示の防振レンズが、防振動作を行っているか否かという情報である。手振れ補正機能が無効な場合には、手振れが発生しやすい状況と判断する。   Whether or not the camera shake correction function is enabled is information on whether or not a vibration-proof lens (not shown in FIG. 2) is performing a vibration-proof operation. When the camera shake correction function is invalid, it is determined that camera shake is likely to occur.

撮像装置が固定されているか否かについては、図2では不図示の手振れ検出センサを用いて、撮像装置が揺動しているか否かを判断する。手振れ検出センサとしては、例えば圧電素子を用いたジャイロ(角速度センサ)を用いればよく、各方向の振れの角速度を検出することができる。手振れ検出センサを用いて、撮像装置が固定されていないと検出された場合には、手振れが発生しやすい状況と判断する。ここでは、撮像装置が固定されているかによらず、手振れ検出センサの出力を記憶しておき、AF動作直前に記憶されている出力を用いて、AF中に手振れが発生しそうか否かを判断してもよい。   Whether or not the imaging device is fixed is determined by using a camera shake detection sensor (not shown in FIG. 2) or not. As the camera shake detection sensor, for example, a gyro (angular velocity sensor) using a piezoelectric element may be used, and the angular velocity of shake in each direction can be detected. When it is detected that the imaging apparatus is not fixed using the camera shake detection sensor, it is determined that the camera shake is likely to occur. Here, regardless of whether the imaging device is fixed, the output of the camera shake detection sensor is stored, and the output stored immediately before the AF operation is used to determine whether camera shake is likely to occur during AF. May be.

次に、ステップS32では、ステップS31で取得した情報を用いて、AF中に手振れが発生しそうな状況か否かを判断する。本実施例では、上述の3つの情報の内、1つでも手振れが発生しやすい状況と判断される場合には、ステップS32でYesとなり、ステップS33に進む。但し、手振れが発生しやすい状況の判断方法は、これに限らない。それぞれの手振れ予測情報に重みづけし、その総和で、手振れが発生しやすい状況か否かを判断してもよい。   Next, in step S32, using the information acquired in step S31, it is determined whether or not the camera shake is likely to occur during AF. In the present embodiment, if it is determined that any one of the above-described three pieces of information is likely to cause camera shake, the result of step S32 is Yes, and the process proceeds to step S33. However, the method for determining a situation in which camera shake is likely to occur is not limited to this. Each camera shake prediction information may be weighted, and the total sum may be used to determine whether or not the camera shake is likely to occur.

ステップS33に進むと、より小さめの測距領域の設定と測距領域群の設定を行う。また、ステップS32でNoとなった場合には、ステップS34に進み、より大きめの測距領域の設定と測距領域群の設定を行う。   In step S33, a smaller distance measurement area and a distance measurement area group are set. If No in step S32, the process proceeds to step S34, where a larger distance measurement area and a distance measurement area group are set.

ステップS33及びS34で設定される測距領域の大きさについて、図14を用いて説明する。   The size of the ranging area set in steps S33 and S34 will be described with reference to FIG.

図14Aは、ステップS33で設定する測距領域を示している。図14Aは、図3Aと同様に、撮影画面500内の中央にM=5×5個に分割された全測距領域504が設定されている。全測距領域504は、後述するAF処理により、焦点調節を行うための画像信号を評価する範囲であり、AF動作の目的は、全測距領域504内の撮影者が意図する被写体に焦点調節を行うことである。後に、これらの各領域がAF動作中に被写体の移動の影響を受けているか否かの判別を行う。   FIG. 14A shows the ranging area set in step S33. In FIG. 14A, as in FIG. 3A, the entire ranging area 504 divided into M = 5 × 5 is set at the center of the shooting screen 500. The total distance measurement area 504 is an area in which an image signal for focus adjustment is evaluated by AF processing described later. The purpose of the AF operation is focus adjustment on a subject intended by the photographer in the whole distance measurement area 504. Is to do. Later, it is determined whether or not each of these areas is affected by the movement of the subject during the AF operation.

図14Bは、ステップS34で設定する測距領域を示している。図14Bは、撮影画面500内の中央にM=3×3個に分割された全測距領域704が設定されている。   FIG. 14B shows the ranging area set in step S34. In FIG. 14B, an entire ranging area 704 divided into M = 3 × 3 is set at the center of the shooting screen 500.

図14Aの全測距領域504と図14Bの全測距領域704は略同じ大きさの領域である。これは、全測距領域の大きさが大きくなると遠近競合の発生頻度が上がるため、手振れ量の大きさによらず、略一定としている。一方で、図14Aと図14Bでは、測距領域の分割数が異なるため、図14Aに対して図14Bでは各測距領域の面積が大きく設定されている。   The entire ranging area 504 in FIG. 14A and the entire ranging area 704 in FIG. 14B are areas having substantially the same size. This is because the frequency of occurrence of perspective conflict increases as the size of the entire ranging area increases, so that it is substantially constant regardless of the amount of camera shake. On the other hand, in FIG. 14A and FIG. 14B, since the number of divisions of the distance measurement area is different, the area of each distance measurement area is set larger in FIG. 14B than in FIG. 14A.

本実施例では、AF中の手振れ量が大きくなる懸念がある場合には、図14Bのように、全測距領域の大きさは変えずに、個々の測距領域の数を減らすことにより、手振れによる輝度信号差分値の変化を抑え、測距領域の信頼性低下の頻度を低減させる。   In the present embodiment, when there is a concern that the amount of camera shake during AF is large, the size of all ranging areas is not changed as shown in FIG. 14B, and the number of individual ranging areas is reduced. The change in the luminance signal difference value due to camera shake is suppressed, and the frequency of reliability reduction in the distance measurement area is reduced.

ステップS33及びS34では、測距領域群の設定も行う。これは、第1の実施例と同様に遠近競合判定を行うためのものである。ステップS33では、図3Bと同様に設定すればよい。また、ステップS34では、中央1領域とその周囲の8領域をわけて測距領域群として設定すればよい。   In Steps S33 and S34, a ranging area group is also set. This is for performing near-far conflict determination as in the first embodiment. In step S33, the same setting as in FIG. In step S34, the central area and the surrounding eight areas may be divided and set as a distance measurement area group.

ステップS33もしくはS34で、測距領域と測距領域群の設定を終えるとステップS2に進む。ステップS2以降で行う処理は、第1の実施例で説明したものと同様の為、説明は省略する。図1のAF動作のフローチャートと図13のAF動作のフローチャートで同様の処理には、同じステップ番号が付与されている。   When the setting of the distance measurement area and the distance measurement area group is completed in step S33 or S34, the process proceeds to step S2. Since the processing performed after step S2 is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted. The same step numbers are assigned to the same processes in the flowchart of the AF operation in FIG. 1 and the flowchart of the AF operation in FIG.

以上の実施例では、被写体の合焦状態の変化を、フォーカスレンズを移動により実現したが合焦状態の変化を実現する方法については、これに限らない。例えば、フォーカスレンズではなく撮像素子を移動させることにより実現してもよい。また、特開2011−113174号公報のように、光線の入射角度情報(ライトフィールド情報)を取得できる撮像装置で、再構成処理により合焦状態の変化を実現してもよい。   In the above embodiments, the change in the focus state of the subject is realized by moving the focus lens, but the method for realizing the change in the focus state is not limited to this. For example, you may implement | achieve by moving an image pick-up element instead of a focus lens. Further, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-113174, an imaging apparatus that can acquire incident angle information (light field information) of a light beam may realize a change in focus state by reconstruction processing.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

2 ズームレンズ群
3 フォーカスレンズ群
4 絞り
5 固体撮像素子(CCD)
14 スキャンAF処理回路
15 CPU
2 Zoom lens group 3 Focus lens group 4 Aperture 5 Solid-state image sensor (CCD)
14 Scan AF processing circuit 15 CPU

Claims (8)

撮影光学系を透過した光束を受光し画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子上に分割された複数の測距領域を設定する設定手段と、前記測距領域の画像信号の高周波成分を用いて合焦状態を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、前記測距領域の少なくとも一部の前記画像信号の出力値の最大値と最小値の差分を用いて算出される信号差分値を生成する差分値生成手段と、複数の合焦状態で得られた前記測距領域内の前記焦点評価値の和であるAF評価値が最大になるように前記合焦状態を調節する焦点調節手段と、前記複数の合焦状態の少なくとも2つの合焦状態で得られた前記差分値生成手段が生成する信号差分値の変化量を少なくとも用いて前記複数の測距領域のうち前記焦点調節に用いる測距領域を判定する信頼性評価値判定手段と、手振れ量を予測する手振れ予測手段と、を有する焦点調節装置であって、
前記手振れ量予測手段により予測される手振れ量が所定値より大きい場合、前記設定手段は、前記設定された複数の測距領域の各々の面積を大きくし、
前記信頼性評価値判定手段にて前記信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得された前記AF評価値に基づき、前記焦点調節手段にて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
An image sensor that receives a light beam that has passed through the photographing optical system and outputs an image signal; a setting unit that sets a plurality of distance measurement areas divided on the image sensor; and a high-frequency component of the image signal in the distance measurement area And a focus evaluation value generating means for generating a focus evaluation value for evaluating the in-focus state, and a difference between the maximum value and the minimum value of the output values of the image signal in at least a part of the distance measurement area. Difference value generating means for generating a signal difference value, and adjusting the in-focus state so that an AF evaluation value that is a sum of the focus evaluation values in the ranging area obtained in a plurality of in-focus states is maximized Of the plurality of ranging areas using at least a change amount of the signal difference value generated by the focus adjustment means and the difference value generation means obtained in at least two focusing states of the plurality of focusing states. Signal for determining the distance measurement area used for focus adjustment A focusing device having a sexual evaluation value decision means, and the hand shake prediction means for predicting the amount of hand-shake, the,
When the camera shake amount predicted by the camera shake amount prediction unit is larger than a predetermined value, the setting unit increases the area of each of the set plurality of distance measurement areas,
Based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the distance measurement area in which the change amount of the signal difference value is determined to be larger than a predetermined value by the reliability evaluation value determination means, the focus adjustment means A focus adjustment device that performs focus adjustment.
前記信頼性評価値判定手段は、前記複数の合焦状態の少なくとも2つの合焦状態で得られた前記差分値生成手段が生成する信号差分値の変化量及び前記複数の合焦状態の少なくとも2つの合焦状態で得られた焦点評価値の変化量を少なくとも用いて前記複数の測距領域のうち前記焦点調節に用いる測距領域を判定しており、
前記信頼性評価値判定手段にて前記信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定され、かつ、前記信号差分値の変化量が所定値より大きいと判定された合焦状態で得られた前記焦点評価値の変化量が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得された前記AF評価値に基づき、前記焦点調節手段にて焦点調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の焦点調節装置。
The reliability evaluation value determination means is a change amount of a signal difference value generated by the difference value generation means obtained in at least two focusing states of the plurality of focusing states and at least two of the plurality of focusing states. Determining a distance measurement area to be used for the focus adjustment among the plurality of distance measurement areas using at least a change amount of the focus evaluation value obtained in one in-focus state;
Obtained in an in-focus state in which the reliability evaluation value determining means determines that the amount of change in the signal difference value is greater than a predetermined value and the amount of change in the signal difference value is determined to be greater than the predetermined value. The focus adjustment unit performs focus adjustment based on the AF evaluation value acquired in a distance measurement area excluding a distance measurement area in which a change amount of the focus evaluation value is determined to be larger than a predetermined value. The focus adjustment apparatus according to claim 1.
前記信頼性評価値判定手段にて生成された信号差分値の変化量と前記信号差分値の変化量が生成された前記焦点評価値の変化量を乗じた値が所定値より大きいと判定された測距領域を除く測距領域で取得された前記AF評価値に基づき、前記焦点調節手段にて焦点調節を行うことを特徴とする請求項2に記載の焦点調節装置。   It is determined that a value obtained by multiplying the change amount of the signal difference value generated by the reliability evaluation value determination means and the change amount of the focus evaluation value generated by the change amount of the signal difference value is larger than a predetermined value. The focus adjustment apparatus according to claim 2, wherein the focus adjustment unit performs focus adjustment based on the AF evaluation value acquired in the distance measurement area excluding the distance measurement area. 前記複数の測距領域を複数の測距領域群に分割し、前記分割された測距領域群ごとの前記焦点評価値が最大となる合焦状態を比較し、前記焦点調節手段にて焦点調節を行う測距領域群を選択する遠近競合判定手段を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の焦点調節装置。   The plurality of ranging areas are divided into a plurality of ranging area groups, the in-focus state where the focus evaluation value is maximized for each of the divided ranging area groups is compared, and the focus adjustment unit adjusts the focus. 4. The focus adjustment apparatus according to claim 1, further comprising a perspective conflict determination unit that selects a distance measurement region group for performing the measurement. 前記AF評価値は、前記焦点評価値の総和を前記焦点調節に用いると判定された前記測距領域の領域数で除算することで正規化されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の焦点調節装置。   5. The AF evaluation value is normalized by dividing the total sum of the focus evaluation values by the number of distance measurement areas determined to be used for the focus adjustment. The focus adjustment apparatus according to any one of the above. 前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズ位置の光軸方向への移動と前記撮像素子の光軸方向への移動の少なくとも一方により前記複数の合焦状態を実現することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の焦点調節装置。   The plurality of in-focus states are realized by at least one of movement of a focus lens position included in the photographing optical system in an optical axis direction and movement of the imaging element in an optical axis direction. 6. The focus adjustment apparatus according to any one of 5 above. 前記手振れ量予測手段により予測される手振れ量が所定値より大きい場合、前記設定手段は、前記設定された複数の測距領域の面積の総和を保ちながら前記測距領域の数を減らすことを特徴とする請求項1乃至6に記載の焦点調節装置。   When the camera shake amount predicted by the camera shake amount prediction unit is larger than a predetermined value, the setting unit reduces the number of the distance measurement areas while maintaining the sum of the areas of the plurality of set distance measurement areas. The focus adjusting apparatus according to claim 1. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の焦点調節装置を有する撮像装置。   An imaging apparatus comprising the focus adjustment apparatus according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016095416A (en) * 2014-11-14 2016-05-26 キヤノン株式会社 Focus adjustment device, imaging apparatus, method for controlling focus adjustment device, and program
JP2016114811A (en) * 2014-12-16 2016-06-23 株式会社 日立産業制御ソリューションズ Focus controller, imaging apparatus, and method for controlling focus
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