JP2015040991A - Image-capturing device, image-capturing system, method for controlling image-capturing device, program, and recording medium - Google Patents

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和則 郷司
吉田 智一
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image-capturing device capable of executing AF control based on a contrast method suitable for tracking a moving body.SOLUTION: The image-capturing device has an image-capturing element for photoelectrically converting an optical image, focal point detection means for performing contrast AF on the basis of a signal from the image-capturing element, and control means for performing focusing control on the basis of a contrast evaluation value calculated by the focal point detection means. The control means selects, in accordance with the moving speed of a subject, a first control mode for performing focusing control while driving a focus lens or a second control mode for performing focusing control without driving the focus lens.

Description

本発明は、コントラスト方式によるAF制御を行う撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus that performs AF control using a contrast method.

近年、撮影光学系により結像された被写体像をCCDやCMOSなどの撮像素子を利用して電気信号に光電変換し、これにより得られた撮像信号を記録媒体などに記録するように構成されたデジタルカメラ(撮像装置)が広く普及している。このようなデジタルカメラにおいては、撮像素子により取得された撮像信号に含まれる高周波成分量の差異(コントラスト)に基づいて被写体像の焦点状態を検出する、所謂コントラスト方式のAF制御が行われる。   In recent years, a subject image formed by a photographing optical system is photoelectrically converted into an electrical signal using an image sensor such as a CCD or CMOS, and the image signal obtained thereby is recorded on a recording medium or the like. Digital cameras (imaging devices) are widely used. In such a digital camera, so-called contrast AF control is performed in which the focus state of a subject image is detected based on a difference (contrast) in the amount of high-frequency components included in an image signal acquired by an image sensor.

コントラスト方式によるAF制御では、所謂、山登りコントラストAFが用いられる。このAF制御では、合焦位置となるコントラストのピークを検出するため、撮影光学系を少しずつ駆動しながら複数箇所の撮像信号を取り込んで各位置のコントラストを比較し、検出されたピーク情報に基づいて撮影光学系を合焦位置に駆動させる。特許文献1には、コントラスト方式によるAF制御を用いて動体を撮影する撮像装置が開示されている。   In AF control using the contrast method, so-called hill-climbing contrast AF is used. In this AF control, in order to detect the peak of the contrast at the in-focus position, the imaging optical system is driven little by little, the image pickup signals at a plurality of locations are captured, the contrast at each position is compared, and based on the detected peak information The photographic optical system is driven to the in-focus position. Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that captures a moving object using AF control using a contrast method.

特開2010−107711号公報JP 2010-107711 A

しかしながら、特許文献1の構成では、動体に追従させる際にフォーカスレンズの合焦面が被写体を追い越しては戻すという動作を繰り返す。このためモニタにおいて、被写体のスルー画像は、その合焦面が前後に揺れているように表示されるため、画面の見えが劣化する。また、フォーカスレンズを反転駆動するため、バックラッシュにより停止精度が低下する。また、フォーカスレンズを反転駆動するための時間が必要となるため、高速または至近で移動する被写体においては、フォーカスレンズによる合焦面が被写体を追い越すのが困難となり、合焦できなくなる。また、フォーカスレンズの駆動によるコントラスト評価値の変化と被写体の移動によるコントラスト評価値の変化が合成されるため、被写体の移動速度が大きいほどピーク検出に誤差が生じる。   However, in the configuration of Patent Document 1, when the moving object is caused to follow, the focusing surface of the focus lens repeats the operation of overtaking and returning the subject. For this reason, on the monitor, the through image of the subject is displayed as if the focal plane is shaken back and forth, so that the appearance of the screen deteriorates. In addition, since the focus lens is driven in reverse, the stop accuracy is reduced due to backlash. In addition, since it takes time to reversely drive the focus lens, it is difficult to focus on a subject moving at high speed or close to the focus lens because it is difficult for the focus surface of the focus lens to overtake the subject. Further, since the change in the contrast evaluation value due to the drive of the focus lens and the change in the contrast evaluation value due to the movement of the subject are combined, an error occurs in peak detection as the movement speed of the subject increases.

そこで本発明は、動体追従に適したコントラスト方式のAF制御を実行可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。   Therefore, the present invention provides an imaging apparatus, an imaging system, an imaging apparatus control method, a program, and a storage medium that can execute contrast AF control suitable for moving object tracking.

本発明の一側面としての撮像装置は、光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいてコントラストAFを行う焦点検出手段と、前記焦点検出手段により算出されたコントラスト評価値に基づいて合焦制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、被写体の移動速度に応じて、フォーカスレンズを駆動しながら前記合焦制御を行う第1の制御モードまたは該フォーカスレンズを駆動させずに該合焦制御を行う第2の制御モードを選択する。   An imaging apparatus according to one aspect of the present invention includes an imaging element that photoelectrically converts an optical image, a focus detection unit that performs contrast AF based on a signal from the imaging element, and a contrast evaluation value calculated by the focus detection unit Control means for performing focus control based on the first control mode for performing the focus control while driving the focus lens according to the moving speed of the subject, or the focus lens. A second control mode for performing the focusing control without driving is selected.

本発明の他の側面としての撮像システムは、撮影光学系を備えたレンズ装置と、前記撮像装置とを有する。   An imaging system according to another aspect of the present invention includes a lens device including a photographing optical system and the imaging device.

本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、撮像素子からの信号に基づいてコントラストAFを行う撮像装置の制御方法であって、フォーカスレンズを駆動しながら合焦制御を行う第1の制御モードを設定するステップと、被写体の移動速度に応じて、前記第1の制御モードを、前記フォーカスレンズを駆動させずに前記合焦制御を行う第2の制御モードに変更するか否かを判定するステップと、前記第2の制御モードで前記合焦制御を行うステップとを有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for an image pickup apparatus that performs contrast AF based on a signal from an image pickup device. The first method performs focus control while driving a focus lens. Whether to change the first control mode to the second control mode in which the focus control is performed without driving the focus lens according to the step of setting the control mode and the moving speed of the subject. Determining, and performing the focusing control in the second control mode.

本発明の他の側面としてのプログラムは、コンピュータに、前記撮像装置の制御方法を実行させるように構成されている。   A program according to another aspect of the present invention is configured to cause a computer to execute a method for controlling the imaging apparatus.

本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。   A storage medium according to another aspect of the present invention stores the program.

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。   Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.

本発明によれば、動体追従に適したコントラスト方式のAF制御を実行可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus, an imaging system, an imaging apparatus control method, a program, and a storage medium that can execute contrast AF control suitable for moving object tracking.

本実施例における撮像システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging system in a present Example. 本実施例におけるオートフォーカス制御(AF制御)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the autofocus control (AF control) in a present Example. 本実施例における待ち伏せコントラストAFの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of ambush contrast AF in a present Example. 本実施例におけるフォーカスレンズの軌跡および被写体軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of a focus lens and a to-be-photographed object locus | trajectory in a present Example. 本実施例におけるオートフォーカス(AF)の一部の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a part of autofocus (AF) operation in the present embodiment. 本実施例における撮影動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the imaging | photography operation | movement in a present Example.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1を参照して、本実施例における撮像システムの構成について説明する。図1は、撮像システム10の構成を示すブロック図である。図1において、100はレンズユニット(撮影光学系)を備えて構成されるレンズ装置(交換レンズ)である。101は、レンズ装置100の先端に配置されたズームレンズ(第1レンズ群)であり、光軸OAの方向(光軸方向)に進退可能に保持される。102は絞りである。絞り102は、その開口径を調節することにより撮影時の光量調節を行う。103は第2レンズ群である。104はフォーカスレンズ(第3レンズ群)である。フォーカスレンズ104は、光軸方向に進退することにより、無限遠から至近端までの焦点調節を行う。   First, the configuration of the imaging system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging system 10. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a lens device (interchangeable lens) configured to include a lens unit (imaging optical system). Reference numeral 101 denotes a zoom lens (first lens group) disposed at the tip of the lens apparatus 100, and is held so as to be able to advance and retract in the direction of the optical axis OA (optical axis direction). Reference numeral 102 denotes an aperture. The diaphragm 102 adjusts the amount of light during photographing by adjusting the aperture diameter. Reference numeral 103 denotes a second lens group. Reference numeral 104 denotes a focus lens (third lens group). The focus lens 104 adjusts the focus from infinity to the closest end by moving back and forth in the optical axis direction.

111はズームアクチュエータである。ズームアクチュエータ111は、ズームレンズ101を光軸方向に進退するように駆動することにより、ズーム駆動を行う。112は絞りアクチュエータである。絞りアクチュエータ112は、絞り102の開口径を制御して撮影光量を調節する。113はフォーカスアクチュエータである。フォーカスアクチュエータ113は、フォーカスレンズ104を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。   Reference numeral 111 denotes a zoom actuator. The zoom actuator 111 performs zoom driving by driving the zoom lens 101 so as to advance and retreat in the optical axis direction. Reference numeral 112 denotes a diaphragm actuator. The aperture actuator 112 controls the aperture diameter of the aperture 102 to adjust the amount of photographing light. Reference numeral 113 denotes a focus actuator. The focus actuator 113 performs focus adjustment by driving the focus lens 104 back and forth in the optical axis direction.

114はズーム制御回路である。ズーム制御回路114は、ズームレンズ101の位置を検出し、ズームアクチュエータ111を介してズームレンズ101を駆動する。115は絞り制御回路である。絞り制御回路115は、絞り102の絞り位置を検出し、絞りアクチュエータ112を介して絞り102を駆動することにより、絞り102の開口を制御する。116はフォーカス制御回路である。フォーカス制御回路116は、フォーカスレンズ104の位置を検出し、フォーカスアクチュエータ113を介してフォーカスレンズ104を駆動する。またフォーカス制御回路116は、焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ104を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。   Reference numeral 114 denotes a zoom control circuit. The zoom control circuit 114 detects the position of the zoom lens 101 and drives the zoom lens 101 via the zoom actuator 111. Reference numeral 115 denotes an aperture control circuit. The diaphragm control circuit 115 detects the diaphragm position of the diaphragm 102 and drives the diaphragm 102 via the diaphragm actuator 112 to control the opening of the diaphragm 102. Reference numeral 116 denotes a focus control circuit. The focus control circuit 116 detects the position of the focus lens 104 and drives the focus lens 104 via the focus actuator 113. The focus control circuit 116 performs focus adjustment by driving the focus lens 104 forward and backward in the optical axis direction based on the focus detection result.

117は、レンズ装置100の全ての演算および制御を行うレンズMPUである。レンズMPU117は、ズーム制御回路114、絞り制御回路115、および、フォーカス制御回路116を制御する。また、カメラMPU125からの要求に応じて、レンズ位置情報やレンズIDなどのレンズ情報をカメラMPU125に通知する。本実施例において、レンズ装置100は、撮像装置120(撮像装置本体)と着脱可能に取り付けられる。すなわちレンズ装置100は、図1中の中央の点線で示されるマウント130を介して、撮像装置120と接続される。なお本実施例の撮像システム10において、レンズ装置100は撮像装置120に着脱可能な交換レンズであるが、これに限定されるものではない。本実施例は、レンズ装置100と撮像装置120とが一体的に構成された撮像システムにも適用可能である。   Reference numeral 117 denotes a lens MPU that performs all calculations and controls of the lens apparatus 100. The lens MPU 117 controls the zoom control circuit 114, the aperture control circuit 115, and the focus control circuit 116. Also, in response to a request from the camera MPU 125, the camera MPU 125 is notified of lens information such as lens position information and lens ID. In this embodiment, the lens device 100 is detachably attached to the imaging device 120 (imaging device body). That is, the lens device 100 is connected to the imaging device 120 via the mount 130 indicated by the dotted line at the center in FIG. In the imaging system 10 of the present embodiment, the lens apparatus 100 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the imaging apparatus 120, but is not limited thereto. The present embodiment can also be applied to an imaging system in which the lens device 100 and the imaging device 120 are integrally configured.

121は光学的ローパスフィルタであり、撮影画像の偽色やモアレを軽減する光学素子である。122はCMOSセンサおよびその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子122は、光学像(被写体像)を光電変換する。123は、撮像素子制御回路である。撮像素子制御回路123は、撮像素子122の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してカメラMPU125や焦点検出部124に送信する。126は、LCDなどの表示器である。表示器126は、撮像装置120の撮影モードに関する情報、撮影準備時の被写体像のスルー画像や撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。127は操作スイッチ(操作SW)である。操作スイッチ127は、電源スイッチ、AF開始スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチなどで構成されている。128は着脱可能なメモリ(フラッシュメモリ)であり、撮影画像を記録する。   Reference numeral 121 denotes an optical low-pass filter, which is an optical element that reduces false colors and moire in a captured image. Reference numeral 122 denotes an image sensor composed of a CMOS sensor and its peripheral circuits. The image sensor 122 photoelectrically converts an optical image (subject image). Reference numeral 123 denotes an image sensor control circuit. The imaging element control circuit 123 controls the imaging operation of the imaging element 122, A / D converts the acquired image signal, and transmits it to the camera MPU 125 and the focus detection unit 124. Reference numeral 126 denotes a display such as an LCD. The display 126 displays information related to the shooting mode of the imaging device 120, a through image of the subject image at the time of shooting preparation, a confirmation image after shooting, a focus state display image at the time of focus detection, and the like. Reference numeral 127 denotes an operation switch (operation SW). The operation switch 127 includes a power switch, an AF start switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. Reference numeral 128 denotes a detachable memory (flash memory) that records a captured image.

124は焦点検出部(焦点検出手段)である。焦点検出部124は、撮像素子122からの信号に基づいて、すなわち撮像素子制御回路123にて得られた画像情報のコントラスト成分に基づいて、コントラスト方式による焦点検出(コントラストAF)を行う。125は、撮像装置120の全ての演算および制御を行うカメラMPU(制御手段)である。カメラMPU125は、撮像素子制御回路123、焦点検出部124、表示器126、操作スイッチ127、および、メモリ128を制御する。またカメラMPU125は、マウント130の信号線を介してレンズMPU117と電気的に接続される。そしてカメラMPU125は、レンズMPU117に対して、レンズ位置やレンズIDなど交換レンズごとの固有情報の取得要求、および、ズームレンズ101、フォーカスレンズ104、および、絞り102の駆動要求を出力することができる。カメラMPU125には、撮像装置120の動作を制御するプログラムを格納したROM、変数を記憶するためのRAMが内蔵されており、ROMに格納されたプログラムに従って後述の焦点検出方法が実行される。   Reference numeral 124 denotes a focus detection unit (focus detection means). The focus detection unit 124 performs focus detection (contrast AF) by a contrast method based on a signal from the image sensor 122, that is, based on a contrast component of image information obtained by the image sensor control circuit 123. Reference numeral 125 denotes a camera MPU (control means) that performs all operations and controls of the imaging apparatus 120. The camera MPU 125 controls the image sensor control circuit 123, the focus detection unit 124, the display 126, the operation switch 127, and the memory 128. The camera MPU 125 is electrically connected to the lens MPU 117 via the signal line of the mount 130. The camera MPU 125 can output to the lens MPU 117 an acquisition request for unique information for each interchangeable lens such as the lens position and lens ID, and a drive request for the zoom lens 101, the focus lens 104, and the aperture 102. . The camera MPU 125 incorporates a ROM that stores a program for controlling the operation of the imaging apparatus 120 and a RAM for storing variables, and a focus detection method described later is executed according to the program stored in the ROM.

撮像素子122から出力された信号(画素信号)は、撮像素子制御回路123を介して、焦点検出部124に入力される。焦点検出部124は、画像データの特定領域の周波数解析を行い、コントラスト評価値を算出する。そしてカメラMPU125は、焦点検出部124により算出されたコントラスト評価値に基づいて合焦制御を行う。コントラストAFでは、フォーカスレンズ104の移動(駆動)とコントラスト評価値の算出とを繰り返し、コントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズ104の位置を合焦位置とする。   A signal (pixel signal) output from the image sensor 122 is input to the focus detection unit 124 via the image sensor control circuit 123. The focus detection unit 124 performs a frequency analysis of a specific region of the image data and calculates a contrast evaluation value. The camera MPU 125 performs focusing control based on the contrast evaluation value calculated by the focus detection unit 124. In contrast AF, the movement (drive) of the focus lens 104 and the calculation of the contrast evaluation value are repeated, and the position of the focus lens 104 at which the contrast evaluation value is maximized is set as the in-focus position.

続いて、図2を参照して、本実施例における焦点検出方法(撮像装置の制御方法)について説明する。図2は、本実施例における焦点検出方法を示すフローチャートである。図2の各ステップは、主に、カメラMPU125の指令に基づいて実行される。   Next, with reference to FIG. 2, a focus detection method (an imaging device control method) in the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the focus detection method in this embodiment. Each step in FIG. 2 is mainly executed based on a command from the camera MPU 125.

まず、ステップS101において、ユーザが操作スイッチ127を操作してAF開始を指示すると、カメラMPU125は、AF制御を開始する。そしてステップS102において、カメラMPU125は、撮像素子制御回路123を駆動するとともに、レンズMPU117、フォーカス制御回路116、および、フォーカスアクチュエータ113を介して、フォーカスレンズ104を駆動する。すなわちカメラMPU125は、焦点検出部124から取得されたコントラスト評価値に基づいて、山登りコントラストAF(第1の制御モード)を実行する。このときカメラMPU125は、コントラスト評価値が極大となった時刻t、および、フォーカス制御回路116により検出されたフォーカスレンズ104の位置pを、合焦履歴としてカメラMPU125に内蔵されたRAM(記憶手段)に記憶する。   First, in step S101, when the user operates the operation switch 127 to instruct AF start, the camera MPU 125 starts AF control. In step S102, the camera MPU 125 drives the imaging element control circuit 123 and drives the focus lens 104 via the lens MPU 117, the focus control circuit 116, and the focus actuator 113. That is, the camera MPU 125 executes hill-climbing contrast AF (first control mode) based on the contrast evaluation value acquired from the focus detection unit 124. At this time, the camera MPU 125 uses the RAM (storage means) built in the camera MPU 125 as the in-focus history based on the time t when the contrast evaluation value is maximized and the position p of the focus lens 104 detected by the focus control circuit 116. To remember.

続いてステップS103において、カメラMPU125は、待ち伏せAF条件判定を行う。待ち伏せAF条件判定において、カメラMPU125は、例えば、ステップS102にて実行した山登りコントラストAFにより求められた被写体(被写体像)の移動速度が所定の値以上であるか否かを判定する。被写体の移動速度が所定の値以上である場合、ステップS104に進む。一方、被写体の移動速度が所定の値未満である場合、ステップS102に戻る。そしてカメラMPU125は、再度、山登りコントラストAFを実行する。また、ステップS102にて実行された山登りコントラストAF時に得られた時刻tと位置pとの組み合わせ(t,p)の数が所定の値以下である場合、被写体(被写体像)の移動速度を算出することができないとして、ステップS102に戻る。なお、ステップS103での判定において、ユーザが操作スイッチ127を操作して設定した撮影モードが特定のモード(例えば、スポーツ撮影モード)であるか否かを判定条件に加えてもよい。   Subsequently, in step S103, the camera MPU 125 performs an ambush AF condition determination. In the ambush AF condition determination, for example, the camera MPU 125 determines whether or not the moving speed of the subject (subject image) obtained by the hill-climbing contrast AF executed in step S102 is equal to or higher than a predetermined value. If the moving speed of the subject is equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to step S104. On the other hand, if the moving speed of the subject is less than the predetermined value, the process returns to step S102. The camera MPU 125 again performs hill-climbing contrast AF. Further, when the number of combinations (t, p) of the time t and the position p obtained during the hill-climbing contrast AF executed in step S102 is equal to or less than a predetermined value, the moving speed of the subject (subject image) is calculated. Since it cannot be performed, the process returns to step S102. In the determination in step S103, whether or not the shooting mode set by the user operating the operation switch 127 is a specific mode (for example, a sports shooting mode) may be added to the determination condition.

ステップS104において、カメラMPU125は待ち伏せコントラストAF(第2の制御モード)を実行する。待ち伏せコントラストAFの詳細については後述する。待ち伏せコントラストAFが終了すると、ステップS105に進み、カメラMPU125はAF終了判定を行う。ステップS105において、ユーザが操作スイッチ127を操作するなどしてAF終了を指示している場合、ステップS106に進み、AF制御を終了する。一方、AF終了が指示されていない場合、ステップS102に戻り、カメラMPU125は山登りコントラストAFを実行する。   In step S104, the camera MPU 125 executes the ambush contrast AF (second control mode). Details of the ambush contrast AF will be described later. When the ambush contrast AF is completed, the process proceeds to step S105, and the camera MPU 125 determines the AF end. In step S105, when the user instructs to end AF by operating the operation switch 127 or the like, the process proceeds to step S106, and the AF control is ended. On the other hand, if the end of AF is not instructed, the process returns to step S102, and the camera MPU 125 executes hill-climbing contrast AF.

このように本実施例において、カメラMPU125は、被写体の移動速度に応じて、フォーカスレンズ104を駆動しながら合焦制御を行う第1の制御モードまたはフォーカスレンズ104を駆動させずに合焦制御を行う第2の制御モードを選択する。より好ましくは、カメラMPU125は、第1の制御モード(山登りコントラストAF)において被写体の移動速度が所定の速度以上になった場合、第1の制御モードを第2の制御モード(待ち伏せコントラストAF)に変更する。   As described above, in this embodiment, the camera MPU 125 performs the focus control without driving the focus lens 104 or the first control mode in which the focus control is performed while driving the focus lens 104 according to the moving speed of the subject. The second control mode to be performed is selected. More preferably, the camera MPU 125 changes the first control mode to the second control mode (ambush contrast AF) when the moving speed of the subject exceeds a predetermined speed in the first control mode (mountain climbing contrast AF). change.

次に、図3および図4を用いて、本実施例における待ち伏せコントラストAFの動作(図2のステップS104)について説明する。図3は、待ち伏せコントラストAFの動作を示すフローチャートである。図4は、フォーカスレンズ軌跡および被写体軌跡を示す図である。   Next, the operation of the ambush contrast AF in this embodiment (step S104 in FIG. 2) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the ambush contrast AF. FIG. 4 is a diagram illustrating a focus lens locus and a subject locus.

まず、図3のステップS201において、カメラMPU125は、動体予測演算を行い、フォーカスレンズ104の移動速度を決定する。動体予測は、カメラMPU125のRAMに記憶されている合焦履歴を用いて、例えば、次のように行われる。すなわちカメラMPU125は、図4に示される時間(合焦時刻)と位置との組み合わせ(t11,p11)、(t12,p12)、(t13,p13)に基づいて二次関数近似曲線を求め、時刻t21での被写体合焦位置pp21を予測する。ここでは、被写体合焦位置の予測を3点の二次関数近似曲線から求めているが、これに限定されるものではなく、他の演算方法を用いてもよい。   First, in step S201 in FIG. 3, the camera MPU 125 performs a moving object prediction calculation and determines the moving speed of the focus lens 104. The moving object prediction is performed, for example, as follows using the focusing history stored in the RAM of the camera MPU 125. That is, the camera MPU 125 obtains a quadratic function approximation curve based on the combinations (t11, p11), (t12, p12), and (t13, p13) of the time (focusing time) and position shown in FIG. The subject in-focus position pp21 at t21 is predicted. Here, the prediction of the in-focus position of the subject is obtained from a three-point quadratic function approximation curve, but the present invention is not limited to this, and other calculation methods may be used.

フォーカスレンズ位置(位置p21)は、例えば、以下の式(1)を用いて求められる。   The focus lens position (position p21) is obtained using, for example, the following expression (1).

p21=pp21+α …(1)
式(1)において、αは、時刻t21でフォーカスレンズ104による合焦位置が被写体合焦位置を追い越せるようにするために加算する値である。その値は、例えば、時刻t21での予測速度v21に比例する数である。
p21 = pp21 + α (1)
In Expression (1), α is a value to be added so that the focus position by the focus lens 104 can pass the subject focus position at time t21. The value is, for example, a number proportional to the predicted speed v21 at time t21.

また、現在の時刻t20、時刻t20におけるフォーカスレンズ位置p20(不図示)、時刻t21、および、時刻t21でのフォーカスレンズ位置p21に基づいて、フォーカスレンズ移動速度vは、以下の式(2)のように決定される。   Further, based on the focus lens position p20 (not shown) at the current time t20, the time t20, the time t21, and the focus lens position p21 at the time t21, the focus lens moving speed v is expressed by the following equation (2). To be determined.

v=(p21−p20)/(t21−t20)
ここでは、フォーカスレンズ104の直線的な移動を考えているが、他の移動方法を適用してもよい。
v = (p21-p20) / (t21-t20)
Here, linear movement of the focus lens 104 is considered, but other movement methods may be applied.

続いてステップS202において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を行うように、レンズMPU117に指示する。そしてステップS203において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合、ステップS204へ進む。一方、所定時間が経過している場合、被写体を見失ったとして、待ち伏せコントラストAFを終了する。   Subsequently, in step S202, the camera MPU 125 instructs the lens MPU 117 to perform the forward drive of the focus lens 104. In step S <b> 203, the camera MPU 125 determines whether or not a predetermined time has elapsed after starting the forward driving of the focus lens 104. If the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S204. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the ambush contrast AF is terminated because the subject is lost.

ステップS204において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を開始してから算出されたコントラスト評価値が極大値を超えたか否かを判定する。カメラMPU125は、フォーカスレンズ駆動による合焦面が被写体像位置(被写体合焦位置)を追い越し、コントラスト評価値が極大値(ピーク)を超えたと判定した場合、ステップS205に進む。一方、コントラスト評価値がピークを超えていない場合、ステップS202に戻る。このような制御により、フォーカスレンズ104の先送り駆動中に被写体が予測と異なる動きをした場合や、被写体がAF領域(焦点検出領域)外に移動した場合、待ち伏せコントラストAFを終了し、再度、山登りAFをやり直すことができる。   In step S <b> 204, the camera MPU 125 determines whether or not the contrast evaluation value calculated after starting the forward driving of the focus lens 104 exceeds the maximum value. If the camera MPU 125 determines that the focus surface driven by the focus lens has passed the subject image position (subject focus position) and the contrast evaluation value has exceeded the maximum value (peak), the process proceeds to step S205. On the other hand, if the contrast evaluation value does not exceed the peak, the process returns to step S202. With such control, when the subject moves differently from the prediction during the forward driving of the focus lens 104, or when the subject moves out of the AF area (focus detection area), the ambush contrast AF is terminated and the mountain climbs again. AF can be redone.

ステップS205において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を停止し、被写体が合焦面を通過するのを待つ。続いてステップS206において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を停止してから所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合、ステップS207へ進む。一方、所定時間が経過している場合、待ち伏せコントラストAFを終了する。このような制御により、フォーカスレンズ104の停止中に被写体が予測と異なる動きをした場合や、被写体がAF領域外に移動した場合、待ち伏せコントラストAFを終了し、再度、山登りAFをやり直すことができる。   In step S205, the camera MPU 125 stops the forward drive of the focus lens 104 and waits for the subject to pass through the focusing surface. Subsequently, in step S <b> 206, the camera MPU 125 determines whether or not a predetermined time has elapsed after stopping the forward drive of the focus lens 104. If the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S207. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the ambush contrast AF is terminated. By such control, when the subject moves differently from the prediction while the focus lens 104 is stopped, or when the subject moves out of the AF area, the ambush contrast AF can be terminated and the hill-climbing AF can be performed again. .

ステップS207において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を停止してから算出されたコントラスト評価値が極大値(ピーク)を超えたか否かを判定する。被写体が合焦面を通過することで、コントラスト評価値がピークを超えたと判定された場合、ステップS201に戻り、待ち伏せコントラストAFの動作を繰り返す。このときカメラMPU125は、コントラスト評価値が極大値(ピーク)を示す時刻tおよびフォーカスレンズ104の位置pを、合焦履歴としてカメラMPU125に内蔵されたRAMに記憶する。一方、コントラスト評価値がピークを超えたと判定されない場合、ステップS206に戻る。   In step S207, the camera MPU 125 determines whether or not the contrast evaluation value calculated after stopping the forward drive of the focus lens 104 exceeds a maximum value (peak). If it is determined that the contrast evaluation value has exceeded the peak due to the subject passing through the in-focus plane, the process returns to step S201 to repeat the ambush contrast AF operation. At this time, the camera MPU 125 stores the time t at which the contrast evaluation value reaches the maximum value (peak) and the position p of the focus lens 104 in the RAM built in the camera MPU 125 as a focusing history. On the other hand, if it is not determined that the contrast evaluation value has exceeded the peak, the process returns to step S206.

なお本実施例において、ステップS203、S204にて、コントラスト評価値が極大値を超えたか否かを判定しながらフォーカスレンズ104を駆動しているが、これらのステップを省略してもよい。このとき、ステップS201にて決定されたフォーカスレンズ104の駆動位置に移動した後、フォーカスレンズ104の駆動を停止し、被写体が合焦面を通過するのを待つ。図5は、この場合における待ち伏せコントラストAFの動作(ステップS104a)を示すフローチャートである。図5のステップS201a、S202a、S205a〜S207aは、図3のステップS201、S202、S205〜S207とそれぞれ同様であるため、それらの説明は省略する。図5に示される制御によれば、フォーカスレンズ104の先送り駆動を行いながらコントラスト評価値を算出する必要がない。このため、フォーカスレンズ104の駆動速度を上げることができ、より速い被写体への追従が可能となる。   In this embodiment, the focus lens 104 is driven while determining whether or not the contrast evaluation value exceeds the maximum value in steps S203 and S204, but these steps may be omitted. At this time, after moving to the drive position of the focus lens 104 determined in step S201, the drive of the focus lens 104 is stopped, and waiting for the subject to pass through the in-focus plane. FIG. 5 is a flowchart showing the ambush contrast AF operation (step S104a) in this case. Steps S201a, S202a, and S205a to S207a in FIG. 5 are the same as steps S201, S202, and S205 to S207 in FIG. According to the control shown in FIG. 5, it is not necessary to calculate the contrast evaluation value while performing the forward drive of the focus lens 104. For this reason, it is possible to increase the drive speed of the focus lens 104 and to follow the subject faster.

このようにカメラMPU125のRAM(記憶手段)は、第1の制御モードにおいて得られた合焦位置および合焦位置の算出時刻を順次記憶する。そしてカメラMPU125は、RAMに記憶された合焦位置および算出時刻に基づいて、被写体の移動速度を算出する。より好ましくは、カメラMPU125は、RAMに記憶された合焦位置および算出時刻に基づいて、被写体の合焦位置を予測する。   As described above, the RAM (storage unit) of the camera MPU 125 sequentially stores the in-focus position and the in-focus position calculation time obtained in the first control mode. The camera MPU 125 calculates the moving speed of the subject based on the in-focus position and the calculation time stored in the RAM. More preferably, the camera MPU 125 predicts the focus position of the subject based on the focus position and the calculation time stored in the RAM.

また好ましくは、カメラMPU125は、第2の制御モードにおいて、被写体の移動方向にフォーカスレンズ104の先送り駆動を行う。そしてカメラMPU125は、所定時間が経過するまでにコントラスト評価値がピークを超えたか否かを判定する。またカメラMPU125は、所定時間が経過するまでにコントラスト評価値のピークを検出できない場合、第2の制御モードを第1の制御モードに変更する。   Preferably, the camera MPU 125 drives the focus lens 104 forward in the moving direction of the subject in the second control mode. Then, the camera MPU 125 determines whether or not the contrast evaluation value exceeds the peak before the predetermined time elapses. If the camera MPU 125 cannot detect the peak of the contrast evaluation value before the predetermined time elapses, the camera MPU 125 changes the second control mode to the first control mode.

次に、図6を参照して、ユーザが操作スイッチ127を操作して、撮影を指示したときの動作について説明する。図6は、本実施例における撮影動作を示すフローチャートである。図6の各ステップは、カメラMPU125の指令に基づいて実行される。   Next, with reference to FIG. 6, an operation when the user operates the operation switch 127 and gives an instruction for shooting will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the photographing operation in the present embodiment. Each step in FIG. 6 is executed based on a command from the camera MPU 125.

まずステップS301において、カメラMPU125は、動体予測演算を行い、フォーカスレンズ104の移動速度および移動位置を決定する。動体予測演算は、ステップS201にて説明した方法と同様の方法を用いて行われる。ここで、時刻t21に相当する時間として、撮影準備時間を考慮した値を採用する。   First, in step S301, the camera MPU 125 performs a moving object prediction calculation to determine the moving speed and moving position of the focus lens 104. The moving object prediction calculation is performed using a method similar to the method described in step S201. Here, as the time corresponding to the time t21, a value considering the shooting preparation time is employed.

続いてステップS302において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104を先送り駆動する。そしてステップS303において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の駆動を停止し、被写体が合焦面を通過するのを待つ。続いてステップS304において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を停止してから所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合、ステップS305へ進む。一方、所定時間が経過している場合、ステップS306に進み、撮影を開始する。   Subsequently, in step S302, the camera MPU 125 drives the focus lens 104 forward. In step S303, the camera MPU 125 stops driving the focus lens 104 and waits for the subject to pass through the in-focus plane. Subsequently, in step S304, the camera MPU 125 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the forward drive of the focus lens 104 was stopped. If the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S305. On the other hand, if the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S306 to start shooting.

ステップS305において、カメラMPU125は、フォーカスレンズ104の先送り駆動を停止してから算出されたコントラスト評価値が極大値(ピーク)を超えたか否かを判定する。被写体が合焦面を通過することにより、コントラスト評価値が極大値(ピーク)を超えたと判定された場合、ステップS306に進み、撮影を開始する。一方、コントラスト評価値がピークを超えていないと判定された場合、ステップS304に戻る。   In step S305, the camera MPU 125 determines whether or not the contrast evaluation value calculated after stopping the forward drive of the focus lens 104 exceeds a maximum value (peak). If it is determined that the contrast evaluation value has exceeded the maximum value (peak) due to the subject passing through the in-focus plane, the process proceeds to step S306 and imaging is started. On the other hand, if it is determined that the contrast evaluation value does not exceed the peak, the process returns to step S304.

本実施例によれば、フォーカスレンズの駆動方向は一方向となり、モニタに被写体のスルー画像を表示する場合に合焦面が一方向に動くため、画面の見えが改善する。また、フォーカスレンズを反転駆動する動作を行わないため、バックラッシュは発生せず、レンズ停止精度が向上する。また、フォーカスレンズを反転駆動する動作を行わないため、制御時間に余裕が生まれ、高速または至近で移動する被写体に対する追従性能を向上させることができる。また、フォーカスレンズを停止させてコントラスト評価値の変化を観測するため、コントラスト評価値のピークを高精度に検出することができる。   According to the present embodiment, the driving direction of the focus lens is one direction, and when the through image of the subject is displayed on the monitor, the focusing surface moves in one direction, so that the appearance of the screen is improved. In addition, since the operation to reversely drive the focus lens is not performed, backlash does not occur and the lens stopping accuracy is improved. In addition, since the operation of reversing the focus lens is not performed, there is a margin in control time, and it is possible to improve the tracking performance for a subject moving at high speed or close. In addition, since the change of the contrast evaluation value is observed by stopping the focus lens, the peak of the contrast evaluation value can be detected with high accuracy.

[その他の実施形態]
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
[Other Embodiments]
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. To be executed. In this case, a computer-executable program describing the procedure of the imaging apparatus control method and a storage medium storing the program constitute the present invention.

各実施例によれば、動体追従に適したコントラスト方式のAF制御を実行可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to each embodiment, it is possible to provide an imaging apparatus, an imaging system, an imaging apparatus control method, a program, and a storage medium that can execute contrast AF control suitable for moving object tracking.

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.

120 撮像装置
122 撮像素子
124 焦点検出部
125 カメラMPU
120 Imaging Device 122 Imaging Device 124 Focus Detection Unit 125 Camera MPU

Claims (12)

光学像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子からの信号に基づいてコントラストAFを行う焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により算出されたコントラスト評価値に基づいて合焦制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、被写体の移動速度に応じて、フォーカスレンズを駆動しながら前記合焦制御を行う第1の制御モードまたは該フォーカスレンズを駆動させずに該合焦制御を行う第2の制御モードを選択することを特徴とする撮像装置。
An image sensor that photoelectrically converts an optical image;
Focus detection means for performing contrast AF based on a signal from the image sensor;
Control means for performing focusing control based on the contrast evaluation value calculated by the focus detection means,
The control means is a first control mode for performing the focus control while driving a focus lens according to a moving speed of the subject, or a second control mode for performing the focus control without driving the focus lens. An imaging device characterized by selecting.
前記制御手段は、前記第1の制御モードにおいて前記被写体の移動速度が所定の速度以上になった場合、該第1の制御モードを前記第2の制御モードに変更することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The control means changes the first control mode to the second control mode when the moving speed of the subject becomes a predetermined speed or more in the first control mode. The imaging apparatus according to 1. 前記第1の制御モードにおいて得られた合焦位置および該合焦位置の算出時刻を順次記憶する記憶手段を更に有し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記合焦位置および前記算出時刻に基づいて、前記被写体の移動速度を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
A storage means for sequentially storing the in-focus position obtained in the first control mode and the calculation time of the in-focus position;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit calculates a moving speed of the subject based on the in-focus position and the calculation time stored in the storage unit.
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記合焦位置および前記算出時刻に基づいて、前記被写体の合焦位置を予測することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 3, wherein the control unit predicts a focus position of the subject based on the focus position and the calculation time stored in the storage unit. 前記制御手段は、前記第2の制御モードにおいて、
被写体の移動方向に前記フォーカスレンズの先送り駆動を行い、
所定時間が経過するまでに前記コントラスト評価値がピークを超えたか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
The control means in the second control mode,
Perform forward drive of the focus lens in the moving direction of the subject,
5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not the contrast evaluation value exceeds a peak before a predetermined time elapses.
前記制御手段は、前記所定時間が経過するまでに前記コントラスト評価値のピークを検出できない場合、該第2の制御モードを前記第1の制御モードに変更することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。   6. The control unit according to claim 5, wherein when the peak of the contrast evaluation value cannot be detected before the predetermined time elapses, the control unit changes the second control mode to the first control mode. Imaging device. 前記第1の制御モードは、山登りコントラストAFを行うモードであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first control mode is a mode in which hill-climbing contrast AF is performed. 撮影光学系を備えたレンズ装置と、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
A lens device equipped with a photographing optical system;
An imaging system comprising: the imaging device according to claim 1.
撮像素子からの信号に基づいてコントラストAFを行う撮像装置の制御方法であって、
フォーカスレンズを駆動しながら合焦制御を行う第1の制御モードを設定するステップと、
被写体の移動速度に応じて、前記第1の制御モードを、前記フォーカスレンズを駆動させずに前記合焦制御を行う第2の制御モードに変更するか否かを判定するステップと、
前記第2の制御モードで前記合焦制御を行うステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A method for controlling an imaging apparatus that performs contrast AF based on a signal from an imaging element,
Setting a first control mode for performing focus control while driving the focus lens;
Determining whether to change the first control mode to a second control mode in which the focus control is performed without driving the focus lens according to the moving speed of the subject;
And a step of performing the focusing control in the second control mode.
前記第1の制御モードにおいて前記被写体の移動速度が所定の速度以上になった場合、該第1の制御モードを前記第2の制御モードに変更することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置の制御方法。   The imaging according to claim 9, wherein when the moving speed of the subject becomes equal to or higher than a predetermined speed in the first control mode, the first control mode is changed to the second control mode. Control method of the device. コンピュータに、請求項9または10に記載の撮像装置の制御方法を実行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。   A program configured to cause a computer to execute the control method of the imaging apparatus according to claim 9 or 10. 請求項11に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。   A storage medium storing the program according to claim 11.
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