JP2015045804A - Focus detection device, imaging device, focus detection method and program - Google Patents

Focus detection device, imaging device, focus detection method and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus detection device, an imaging device, a focus detection method and program that enable focus detection with less errors regardless of a color of a subject.SOLUTION: A focus detection device has: a first image pickup element that detects a light intensity distribution of an image to be formed by an imaging optical system for each wavelength area as to a plurality of wavelength areas; a second image pickup element that detects a light intensity distribution of a plurality of images to be formed by light passing through different areas of a pupil of the imaging optical system; and control means for calculating a defocus value on the basis of images to be output from the first image pickup element and the second image pickup element. The control means generates an image composed of a spatial frequency equal to or less than a spatial frequency corresponding to a pixel array pitch of the second image pickup element for the image to be output from the first image pickup element, and calculates the defocus value corrected on the basis of at least one of a ratio of intensity of light of a plurality of wavelength areas in the generated image and a ratio of a contrast thereof therein.

Description

本発明は、位相差方式の焦点検出装置および撮像装置並びに焦点検出方法、プログラムに関する。   The present invention relates to a phase difference type focus detection device, an imaging device, a focus detection method, and a program.

近年の撮像装置には、オートフォーカスに用いられる焦点検出装置が搭載されている。   Recent imaging apparatuses are equipped with a focus detection device used for autofocus.

一眼レフカメラにおいて一般的に用いられる位相差検出方式の焦点検出装置では、回動ミラーをハーフミラーとし、この回動ミラーを透過した光束を第2の反射鏡によってカメラのミラーボックス下部方向に反射させる。そして、撮影光学系の予定焦点面と略共役となる位置に設けられた集光レンズを透過させたのち、集光レンズからの光束を2次結像光学系に導き、2次結像面上に配置された受光素子上に被写体像を再結像させる。   In a phase difference detection type focus detection apparatus generally used in a single-lens reflex camera, a rotating mirror is a half mirror, and a light beam transmitted through the rotating mirror is reflected by a second reflecting mirror toward the lower part of the mirror box of the camera. Let Then, after passing through a condensing lens provided at a position substantially conjugated with the planned focal plane of the photographing optical system, the light beam from the condensing lens is guided to the secondary imaging optical system on the secondary imaging surface. Then, the subject image is re-imaged on the light receiving element arranged at the position.

2次結像光学系は、入射瞳が撮影光学系の射出瞳の異なる部分に対応するように2つを1組(1対)として設けられており、1組の被写体像を形成する。これらの被写体像の相対的な位置ずれ量を計測することによって合焦状態が検出される。   The secondary imaging optical system is provided as a pair (one pair) so that the entrance pupil corresponds to different portions of the exit pupil of the photographing optical system, and forms a set of subject images. The in-focus state is detected by measuring the relative positional deviation amount of these subject images.

しかしながら、撮影レンズの色収差によって波長毎に結像位置が異なるとき、被写体の色によって位相差検出方式の焦点検出装置の検出結果に誤差(ピントずれ)が生じる。この誤差は、焦点検出装置のセンサーがモノクロの感度しか持っていないため、被写体の色を見分けることができないために生じる。   However, when the imaging position differs for each wavelength due to the chromatic aberration of the photographing lens, an error (focus shift) occurs in the detection result of the phase difference detection type focus detection device depending on the color of the subject. This error occurs because the color of the subject cannot be distinguished because the sensor of the focus detection device has only monochrome sensitivity.

図3のように、測距領域内に複数の色の被写体(例えば、花びらと葉)が含まれるとき、一つの測距領域内に複数のベストピント位置が存在するため、モノクロの感度しか持たないセンサーでは、適切な焦点位置を検出することができない。   As shown in FIG. 3, when a plurality of color subjects (for example, petals and leaves) are included in the distance measurement area, since there are a plurality of best focus positions in one distance measurement area, only monochrome sensitivity is obtained. Without a sensor, an appropriate focal position cannot be detected.

特許文献1では、測光用センサを用いて被写体の色の分光強度比を検出することによって補正値を計算している。   In Patent Document 1, a correction value is calculated by detecting a spectral intensity ratio of a subject color using a photometric sensor.

特開2006-317595号公報JP 2006-317595 A

図6(a)、(b)は、測光用センサと、位相差検出方式の焦点検出手段の受光素子に関して、被写体を撮像光学系を通して見たときのそれぞれの出力分布を示している。図7(a)は、赤、緑、青の3つの波長領域に分光感度を持った測光用センサの各色の出力分布を示した図である(分光感度の一例を図4に示す)。   FIGS. 6A and 6B show output distributions when the subject is viewed through the imaging optical system with respect to the photometric sensor and the light receiving element of the phase difference detection type focus detection means. FIG. 7A is a diagram showing an output distribution of each color of a photometric sensor having spectral sensitivity in three wavelength regions of red, green, and blue (an example of spectral sensitivity is shown in FIG. 4).

図6(a)において、輝度の最大値は、赤、緑、青の順に高いため、この被写体では赤の反射光が最も多くなり、この被写体を主に構成する色は赤となる。一方、焦点検出手段の受光素子は単色の感度しか持たないモノクロセンサーであり、赤、緑、青の輝度の振動が全て足し合わされた状態で検出される。位相差検出方式による焦点検出装置では、図6(b)の出力分布を用いてデフォーカス量を検出する。図6(b)において、赤、緑、青のうち最もコントラストが高い色は青色となり、焦点検出装置にとって最も影響度が高い色は、被写体を主に構成する色である赤色ではなく青色になる。   In FIG. 6A, since the maximum value of luminance is higher in the order of red, green, and blue, this subject has the most red reflected light, and the color that mainly constitutes this subject is red. On the other hand, the light receiving element of the focus detection means is a monochrome sensor having only a single color sensitivity, and is detected in a state where all the vibrations of luminance of red, green and blue are added. In the focus detection apparatus based on the phase difference detection method, the defocus amount is detected using the output distribution of FIG. In FIG. 6B, the color having the highest contrast among red, green, and blue is blue, and the color having the highest influence on the focus detection device is blue instead of red, which is a color mainly constituting the subject. .

また、図7のように、振幅は全て同じでその振動の周波数が異なっているときでも同様である。位相差検出方式の焦点検出手段では、空間周波数が高い色が検出結果に大きな影響を与えるため、焦点検出手段にとって最も影響が高い色は青色となる。   Further, as shown in FIG. 7, the same is true even when the amplitudes are all the same and the vibration frequencies are different. In the phase difference detection type focus detection means, a color having a high spatial frequency has a great influence on the detection result, so that the color having the highest influence on the focus detection means is blue.

そこで、測光用センサで色別のコントラストを計算し、焦点検出手段の受光素子に最も影響を与える色を判定することで、本来合焦するべき色との差分を補正すれば良い。しかしながら、測光用センサと、位相差検出方式の焦点検出手段の受光素子の2種類の撮像素子のサンプリング周波数が異なるとき、補正値に誤差が生じてしまう。   Therefore, it is only necessary to correct the difference from the color that should originally be focused by calculating the contrast for each color by the photometric sensor and determining the color that most affects the light receiving element of the focus detection means. However, when the sampling frequencies of the two types of image sensors of the photometric sensor and the light receiving element of the phase difference detection type focus detection means are different, an error occurs in the correction value.

図7(a)、(b)は、被写体を測光用センサで撮像したときの波長領域ごとの出力分布およびそれらの足し合わせを示したものである。図7(a)は全ての色でパターンの中心値が同じ場合、図7(b)は中心値が異なる場合について示している。図8は、図7(a)の測光用センサの出力分布を焦点検出手段の受光素子のサンプリング周波数でサンプリングしたときの出力分布である。   FIGS. 7A and 7B show the output distribution for each wavelength region when the subject is imaged by the photometric sensor, and the sum thereof. FIG. 7A shows a case where the central value of the pattern is the same for all colors, and FIG. 7B shows a case where the central value is different. FIG. 8 shows the output distribution when the output distribution of the photometric sensor in FIG. 7A is sampled at the sampling frequency of the light receiving element of the focus detection means.

ここで、焦点検出手段の撮像素子の画素配列ピッチに相当するサンプリング周波数が、測光用センサとしての撮像素子の画素配列ピッチに相当するサンプリング周波数よりも小さいとする。   Here, it is assumed that the sampling frequency corresponding to the pixel arrangement pitch of the image sensor of the focus detection means is smaller than the sampling frequency corresponding to the pixel arrangement pitch of the image sensor as the photometric sensor.

図7(b)に示すように、測光用センサのサンプリング周波数でサンプリングしたときは、青色のコントラストが最も高くなる。一方、図8に示すように、測光用センサの出力分布を焦点検出手段の受光素子のサンプリング周波数でサンプリングしたときは、赤色のコントラストが最も高くなる。したがって、焦点検出手段によって検出されるコントラストに最も影響を与えているのは赤色になる。   As shown in FIG. 7B, the blue contrast is the highest when sampling is performed at the sampling frequency of the photometric sensor. On the other hand, as shown in FIG. 8, when the output distribution of the photometric sensor is sampled at the sampling frequency of the light receiving element of the focus detection means, the red contrast is the highest. Therefore, the color having the greatest influence on the contrast detected by the focus detection means is red.

このように、2種類の撮像素子のサンプリング周波数が異なるとき、焦点検出手段のコントラスト出力に最も影響を与えている色を間違える可能性があり、撮像光学系に関して赤色と青色に大きな色収差があった場合、被写体に対する合焦精度が低下してしまう。   As described above, when the sampling frequencies of the two types of image pickup devices are different, there is a possibility that the color having the most influence on the contrast output of the focus detection means may be mistaken, and there is a large chromatic aberration in red and blue regarding the image pickup optical system In this case, the focusing accuracy with respect to the subject is lowered.

本発明の目的は、被写体の色によらず誤差の少ない焦点検出を行うことができる焦点検出装置および撮像装置並びに焦点検出方法、プログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a focus detection device, an imaging device, a focus detection method, and a program that can perform focus detection with little error regardless of the color of the subject.

上記目的を達成するために、本発明に係る焦点検出装置は、撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域について波長領域ごとに検出する第1の撮像素子と、前記撮像光学系の瞳の異なる領域を通過した光により形成される複数の像の光強度分布を検出する第2の撮像素子と、前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子から出力される画像に基づいてデフォーカス値を算出する制御手段を有する焦点検出装置であって、前記第1の撮像素子の画素は第1のピッチで配列されており、前記第2の撮像素子の画素は、前記第1のピッチよりも長い第2のピッチで配列されており、前記制御手段は、前記第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて第1のデフォーカス値を算出し、前記第1の撮像素子から出力される画像について、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成し、生成された画像における前記複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方に基づいて前記第1のデフォーカス値を補正することにより、第2のデフォーカス値を算出することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a focus detection apparatus according to the present invention includes a first imaging element that detects a light intensity distribution of an image formed by an imaging optical system for each of a plurality of wavelength regions, and the imaging A second image sensor that detects light intensity distributions of a plurality of images formed by light that has passed through different regions of the pupil of the optical system, and images that are output from the first image sensor and the second image sensor The focus detection apparatus includes a control unit that calculates a defocus value based on the first imaging element, the pixels of the first imaging element are arranged at a first pitch, and the pixels of the second imaging element are Arranged at a second pitch longer than the first pitch, the control means calculates a first defocus value based on a phase difference between a plurality of images formed on the second image sensor. And output from the first image sensor For the image, an image having a spatial frequency equal to or lower than the spatial frequency corresponding to the second pitch is generated, and based on at least one of a light intensity ratio and a contrast ratio in the plurality of wavelength regions in the generated image. The second defocus value is calculated by correcting the first defocus value.

本発明によれば、被写体の色によらず誤差の少ない焦点検出を行うことができる。   According to the present invention, focus detection with little error can be performed regardless of the color of the subject.

本発明の実施形態に係る焦点検出装置を搭載した撮像装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the imaging device carrying the focus detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 一般的な位相差検出方式の焦点検出手段の概略図である。It is the schematic of the focus detection means of a general phase difference detection system. 測距領域内に複数の色が混在する被写体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the to-be-photographed object in which several colors are mixed in the ranging area. 本発明の実施形態に係る測光用センサ(第1の撮像素子)の分光感度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral sensitivity of the sensor for photometry (1st image sensor) which concerns on embodiment of this invention. (a)は本発明の第1の実施形態におけるアルゴリズム選択方法について示した図、(b)は本発明の第1の実施形態におけるブロック図である。(A) is the figure shown about the algorithm selection method in the 1st Embodiment of this invention, (b) is the block diagram in the 1st Embodiment of this invention. (a)は、測光用センサとしての撮像素子に関し、色別の出力分布の空間周波数が同じだがコントラストが異なる被写体を見たときに得られる出力分布の一例の図、(b)は、焦点検出手段の受光素子に関し、複数の感度波長ごとの出力の空間分布およびそれらを足し合わせたものを示した図である。(A) relates to an image sensor as a photometric sensor, and is a diagram showing an example of an output distribution obtained when viewing a subject having the same spatial frequency of the output distribution for each color but having a different contrast, and (b) is a focus detection. It is the figure which showed the spatial distribution of the output for every some sensitivity wavelength, and the thing which added them regarding the light receiving element of a means. (a)は、測光用センサとしての撮像素子に関し、コントラストが同じだが、出力分布の空間周波数が異なる被写体を見たときに得られる色別の出力分布の一例、(b)は、焦点検出手段の受光素子に関し、複数の感度波長ごとの出力の空間分布およびそれらを足し合わせたものを示した図である。(A) relates to an image sensor as a photometric sensor, an example of an output distribution for each color obtained when viewing a subject having the same contrast but a different spatial frequency of the output distribution, and (b) is a focus detection means. FIG. 6 is a diagram showing a spatial distribution of outputs for each of a plurality of sensitivity wavelengths and a sum of them for the light receiving element of FIG. 図7(a)の出力分布を焦点検出手段のサンプリング周波数でサンプリングしたときの出力分布である。It is an output distribution when the output distribution of FIG. 7A is sampled at the sampling frequency of the focus detection means.

《第1の実施形態》
(撮像装置)
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る焦点検出装置およびこれを搭載した撮像装置の全体図である。撮像装置は、焦点検出装置に撮像光学系を加えたものである。図1において、図の左側に存在する被写体は太陽などの光源からの光によって照明されており、被写体表面の反射特性に従って照明光を反射している。反射された光は、撮像光学系2から撮像装置に入射し、被写体像を撮像する撮像素子1の付近に結像する。
<< First Embodiment >>
(Imaging device)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall view of a focus detection apparatus and an imaging apparatus equipped with the focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention. The imaging device is obtained by adding an imaging optical system to a focus detection device. In FIG. 1, a subject existing on the left side of the drawing is illuminated by light from a light source such as the sun, and reflects illumination light according to the reflection characteristics of the subject surface. The reflected light enters the imaging device from the imaging optical system 2 and forms an image in the vicinity of the imaging device 1 that captures the subject image.

撮像素子1は素子の受光面状の光量分布を記録し、記憶手段へ転送する。撮像素子1と撮像光学系の間には主ミラー3があり、撮像光学系2を通ってきた全光束の一部が撮像光学系の光軸に対して略垂直方向に反射される。反射された光は、ピント板4を透過しペンタプリズム5、アイピース6を透過した後、結像する。この像を見ることによって、撮影者は撮影画面を確認することができる。7は撮影画面の輝度値を測定する測光用センサである。測光センサ7とペンタプリズム5の間には、測光センサ7の受光面に光を集光させるための測光光学系6が配置されている。   The image sensor 1 records the light distribution on the light receiving surface of the element and transfers it to the storage means. There is a main mirror 3 between the imaging element 1 and the imaging optical system, and a part of the total luminous flux that has passed through the imaging optical system 2 is reflected in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the imaging optical system. The reflected light passes through the focusing plate 4 and passes through the pentaprism 5 and the eyepiece 6 and then forms an image. By looking at this image, the photographer can check the shooting screen. 7 is a photometric sensor for measuring the luminance value of the photographing screen. A photometric optical system 6 for condensing light on the light receiving surface of the photometric sensor 7 is disposed between the photometric sensor 7 and the pentaprism 5.

図1では、撮像レンズ2およびペンタプリズム5を透過した光を用いて測光センサ7により測光しているが、図3のように、ファインダー光路および撮像光路を使わずに、直接被写体を観察してもよい。第1の撮像素子である測光センサ7では、被写体の色が検知される。ここで、被写体の色とは、照明光で照明された被写体が反射する光の可視領域内での分光強度比のこととする。主ミラー3と撮像素子1の間には、サブミラー9が配置されている。サブミラー9は主ミラー3を透過してきた光の一部を反射し、焦点検出手段10へと導く。   In FIG. 1, photometry is performed by the photometric sensor 7 using light transmitted through the imaging lens 2 and the pentaprism 5, but the subject is directly observed without using the finder optical path and the imaging optical path as shown in FIG. Also good. The photometric sensor 7 as the first image sensor detects the color of the subject. Here, the color of the subject is the spectral intensity ratio within the visible region of the light reflected by the subject illuminated with the illumination light. A sub mirror 9 is arranged between the main mirror 3 and the image sensor 1. The sub mirror 9 reflects a part of the light transmitted through the main mirror 3 and guides it to the focus detection means 10.

(焦点検出装置)
本実施形態の焦点検出装置は、第1の撮像素子(図1の測光用センサ7)と、第2の撮像素子(図2の受光素子25、26)と、第1の撮像素子の出力と第2の撮像素子の出力に基づいてデフォーカス値を算出する不図示のカメラ側制御手段を備える。ここで、第2の撮像素子は、位相差検出方式によってデフォーカス値を得る焦点検出手段10(図1)を構成するラインセンサ(一次元撮像素子)である。
(Focus detection device)
The focus detection apparatus of the present embodiment includes a first image sensor (photometric sensor 7 in FIG. 1), a second image sensor (light receiving elements 25 and 26 in FIG. 2), and the output of the first image sensor. Camera-side control means (not shown) that calculates a defocus value based on the output of the second image sensor is provided. Here, the second image sensor is a line sensor (one-dimensional image sensor) constituting the focus detection means 10 (FIG. 1) that obtains a defocus value by a phase difference detection method.

ここで、測光用センサ7は第1の画素配列ピッチ(第1のピッチ)を備え、撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域ごとに検出する。また、受光素子25、26は、上述した第1の画素配列ピッチよりも長い第2の画素配列ピッチ(第2のピッチ)を備える。そして、受光素子25、26は、撮像光学系を介して被写体の色を見分けずに被写体を撮像して位相差検出による焦点検出情報を得る。   Here, the photometric sensor 7 has a first pixel arrangement pitch (first pitch), and detects a light intensity distribution of an image formed by the imaging optical system for each of a plurality of wavelength regions. Further, the light receiving elements 25 and 26 have a second pixel arrangement pitch (second pitch) longer than the first pixel arrangement pitch described above. The light receiving elements 25 and 26 capture the subject without distinguishing the subject color via the imaging optical system, and obtain focus detection information by phase difference detection.

不図示のカメラ側制御手段は、第2の撮像素子25、26により取得された画像の位相差を検出することでデフォーカス値を算出する。そして、カメラ側制御手段は、撮像光学系制御手段12を介して、算出されたデフォーカス値に基づいて、撮像光学系2の全体もしくは一部または撮像素子1を光軸方向に駆動する。   A camera-side control unit (not shown) calculates a defocus value by detecting a phase difference between images acquired by the second imaging elements 25 and 26. Then, the camera-side control means drives the whole or a part of the imaging optical system 2 or the imaging element 1 in the optical axis direction based on the calculated defocus value via the imaging optical system control means 12.

ここで、第1の撮像素子(図1の測光用センサ7)は、第1の画素配列ピッチを備えており、撮像光学系2を介して被写体の色に関する強度分布情報を得る。また、第2の撮像素子(図2の受光素子25、26)は、第1の画素配列ピッチと異なる第2の画素配列ピッチを備え、撮像光学系を介して被写体の色を見分けずに被写体を撮像して位相差検出による焦点検出情報を得る。   Here, the first image sensor (photometric sensor 7 in FIG. 1) has a first pixel arrangement pitch, and obtains intensity distribution information related to the color of the subject via the imaging optical system 2. The second image sensor (the light receiving elements 25 and 26 in FIG. 2) has a second pixel arrangement pitch that is different from the first pixel arrangement pitch, and does not distinguish the subject color through the imaging optical system. To obtain focus detection information by phase difference detection.

第1の撮像素子(測光用センサ7)からの出力は、第1の画素配列ピッチに相当する第1のサンプリング周波数から第2の画素配列ピッチに相当する第2のサンプリング周波数へ変換される。第1の撮像素子からの第2のサンプリング周波数に基づく出力、および第2の撮像素子の出力に基づいて第2のデフォーカス値が算出される。   The output from the first image sensor (photometric sensor 7) is converted from a first sampling frequency corresponding to the first pixel arrangement pitch to a second sampling frequency corresponding to the second pixel arrangement pitch. A second defocus value is calculated based on the output based on the second sampling frequency from the first image sensor and the output of the second image sensor.

ここで、一般に、焦点検出手段の受光素子のサンプリング周波数は、測光用センサとしての撮像素子のサンプリング周波数よりも低くなっている。   Here, in general, the sampling frequency of the light receiving element of the focus detection means is lower than the sampling frequency of the imaging element as the photometric sensor.

測光センサ7は、図4のように撮像素子1が持つ感度領域内に異なる複数の感度領域を持ち、かつ測距領域内の色の分布が検出できるような多分割センサとなっている。測光センサ7で測距領域内に生じた複数の波長領域の強度分布情報を比較し、補正アルゴリズムを選択する。   As shown in FIG. 4, the photometric sensor 7 has a plurality of different sensitivity areas in the sensitivity area of the imaging device 1 and is a multi-division sensor that can detect the color distribution in the distance measurement area. The photometric sensor 7 compares the intensity distribution information of a plurality of wavelength regions generated in the distance measuring region, and selects a correction algorithm.

図5(a)は補正アルゴリズム選択のフローチャートであり、図5(b)はブロック図である。ここで、測光センサ7のk番目の色成分のm番目の画素の出力値をAkm、受光素子25のn番目の画素の出力値をBn、測光センサ7、受光素子25,26のサンプリング周波数をそれぞれS、Aとする。   FIG. 5A is a flowchart for selecting a correction algorithm, and FIG. 5B is a block diagram. Here, the output value of the mth pixel of the kth color component of the photometric sensor 7 is Akm, the output value of the nth pixel of the light receiving element 25 is Bn, and the sampling frequency of the photometric sensor 7 and the light receiving elements 25 and 26 is set. Let S and A respectively.

測光センサ7のサンプリング周波数Sと、焦点検出手段10の受光素子25,26のサンプリング周波数Aを先ず比較する(ステップ01)。   First, the sampling frequency S of the photometric sensor 7 is compared with the sampling frequency A of the light receiving elements 25 and 26 of the focus detection means 10 (step 01).

測光センサ7のサンプリング周波数Sと、受光素子25,26のサンプリング周波数Aが異なる場合、測光センサ7から得られる出力分布データを周波数空間へフーリエ変換する(ステップ02)。   When the sampling frequency S of the photometric sensor 7 and the sampling frequency A of the light receiving elements 25 and 26 are different, the output distribution data obtained from the photometric sensor 7 is Fourier transformed into a frequency space (step 02).

フーリエ変換結果のl番目の周波数の成分をAkmlとする。そして、フーリエ変換したデータについて、焦点検出手段10のサンプリング周波数以下の周波数成分を抽出する(ステップ03)。   The component of the l-th frequency of the Fourier transform result is Akml. And the frequency component below the sampling frequency of the focus detection means 10 is extracted about the data which carried out the Fourier-transform (step 03).

次に、取り出したデータを逆フーリエ変換し、低周波成分だけで出来た輝度分布情報を得る(ステップ04)。このようにして、ステップ02、03、04を介して、図5(b)に示すように、第1の撮像素子(測光センサ)の撮像画像(出力画像)から低周波成分だけで生成された生成画像が出力される。   Next, the extracted data is subjected to inverse Fourier transform to obtain luminance distribution information made up of only low frequency components (step 04). In this way, as shown in FIG. 5B, the low-frequency component is generated from the captured image (output image) of the first image sensor (photometric sensor) through steps 02, 03, and 04 as shown in FIG. A generated image is output.

そして、このときのk番目の色のn番目の画素の輝度をAkpnとし、このデータの中で最もコントラストがある色を選別する(ステップ05)。これにより、上述したサンプリング周波数の違いがあっても、実際に焦点検出手段のコントラスト出力に最も影響を与えている色を間違えることがなくなる。   Then, the brightness of the nth pixel of the kth color at this time is set to Akpn, and the color having the most contrast is selected from the data (step 05). Thereby, even if there is a difference in the sampling frequency described above, the color that has the most influence on the contrast output of the focus detection means is never mistaken.

選別方法としては、輝度データの微分値の総和をとって最も大きな色を選択する方法、各色の出力値の最大値と最小値の差分をとって最も大きな色を選択する方法などを用いることができる。   As a selection method, a method of selecting the largest color by taking the sum of the differential values of luminance data, a method of selecting the largest color by taking the difference between the maximum value and the minimum value of the output value of each color, etc. are used. it can.

そして、各色に対応したデフォーカス値は、レンズがもつ色収差などの性能情報を用いて算出することができる。   The defocus value corresponding to each color can be calculated using performance information such as chromatic aberration of the lens.

更に精度良く補正を行うため、以下のステップを備える。即ち、第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像(ステップ02、03、04を介した図5(b)の生成画像)における複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方を用いて補正する。   In order to perform correction with higher accuracy, the following steps are provided. That is, the intensity ratio and contrast of light in a plurality of wavelength regions in an image having a spatial frequency equal to or lower than the spatial frequency corresponding to the second pitch (the generated image in FIG. 5B through steps 02, 03, and 04). Correction is performed using at least one of the ratios.

被写体光が単色でほぼ形成されているならば、上述した支配的な色に合わせることで高い精度を得ることができる。しかし、被写体の中には複数の色が同程度混在した被写体も存在する。そのため、被写体を構成する色の混合の割合に応じて補正を行う。   If the subject light is substantially formed of a single color, high accuracy can be obtained by matching the dominant color described above. However, there are subjects in which a plurality of colors are mixed in the same degree. Therefore, correction is performed in accordance with the mixing ratio of the colors constituting the subject.

ここでは補正の一例について述べる。まず、焦点検出手段10の受光素子に同期させたときの赤、緑、青のコントラストの大きさをa、b、c、赤、緑、青単色の被写体から出力されるデフォーカス量をX、Y,Zとする。   Here, an example of correction will be described. First, the red, green, and blue contrast magnitudes when synchronized with the light receiving element of the focus detection means 10 are the defocus amounts output from the subjects of a, b, c, red, green, and blue, respectively, X, Let Y, Z.

すると、デフォーカス量検出手段10で出力されるデフォーカス量Dは、D=(a*X+b*Y+c*Z)/(a+b+c)となる。また、赤、緑、青の強度をAr,Bg,Cbとすると、最も解像度の高いベストピント位置D2は、D2=(Ar*X+Bg*Y+Cb*Z)/(Ar+Bg+Cb)となる。ここでピント補正量をDとD2との差分量にすれば、精度の良い焦点検出補正ができる。   Then, the defocus amount D output by the defocus amount detection means 10 is D = (a * X + b * Y + c * Z) / (a + b + c). If the red, green, and blue intensities are Ar, Bg, and Cb, the best focus position D2 with the highest resolution is D2 = (Ar * X + Bg * Y + Cb * Z) / (Ar + Bg + Cb). Here, if the focus correction amount is set to the difference amount between D and D2, accurate focus detection correction can be performed.

以上、本実施形態によれば、被写体領域内に複数の色が存在していても焦点検出誤差が少ない合焦ができる焦点検出装置および撮像装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a focus detection apparatus and an imaging apparatus capable of focusing with a small focus detection error even when a plurality of colors exist in the subject region.

(焦点検出方法およびプログラム)
また、本発明は、第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて算出される第1のデフォーカス値を第1の撮像素子を用いて補正することにより、誤差の少ない第2のデフォーカス値を算出する焦点検出方法として、以下を有する。
(Focus detection method and program)
Further, the present invention reduces errors by correcting the first defocus value calculated based on the phase difference between the plurality of images formed on the second image sensor using the first image sensor. The focus detection method for calculating the second defocus value includes the following.

第1の撮像素子を用いて撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域について波長領域ごとに検出するステップを備える。さらに、第2の撮像素子を用いて撮像光学系の瞳の異なる領域を通過した光により形成される複数の像の光強度分布を検出するステップを備える。ここで、第1の撮像素子は第1のピッチで画素が配列され、第2の撮像素子は第1のピッチよりも長い第2のピッチで画素が配列される。   Detecting a light intensity distribution of an image formed by the imaging optical system using the first imaging element for each of a plurality of wavelength regions. Furthermore, the method includes a step of detecting light intensity distributions of a plurality of images formed by light that has passed through different regions of the pupil of the imaging optical system using the second imaging element. Here, the pixels of the first image sensor are arranged at a first pitch, and the pixels of the second image sensor are arranged at a second pitch that is longer than the first pitch.

更に、第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて第1のデフォーカス値を算出するステップと、第1の撮像素子から出力される画像について、第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成するステップと、を備える。そして、生成された画像における前記複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方に基づいて前記第1のデフォーカス値を補正することにより、第2のデフォーカス値を算出するステップと、を備える。   Further, a step of calculating a first defocus value based on a phase difference between a plurality of images formed on the second image sensor, and an image output from the first image sensor corresponds to the second pitch. Generating an image having a spatial frequency equal to or lower than the spatial frequency. Then, the second defocus value is calculated by correcting the first defocus value based on at least one of the light intensity ratio and the contrast ratio in the plurality of wavelength regions in the generated image. Steps.

また、本発明は、プログラムとして、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(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(または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。   The present invention can also be realized by executing the following processing as a program. 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 a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

(変形例)
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。
(Modification)
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.

(変形例1)
上述した実施形態では、第1の撮像素子として測光センサ7を用いて焦点検出補正を行ったが、第1の撮像素子として被写体の像を撮像する撮像素子1を用いて焦点検出補正を行っても良い。
(Modification 1)
In the embodiment described above, focus detection correction is performed using the photometric sensor 7 as the first image sensor, but focus detection correction is performed using the image sensor 1 that captures an image of the subject as the first image sensor. Also good.

7・・測光用センサ(第1の撮像素子)、10・・焦点検出手段、12・・撮像光学系制御手段(制御手段)、25,26・・受光素子 7 .. Photometric sensor (first image sensor) 10.. Focus detection means 12.. Imaging optical system control means (control means) 25, 26.

Claims (8)

撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域について波長領域ごとに検出する第1の撮像素子と、
前記撮像光学系の瞳の異なる領域を通過した光により形成される複数の像の光強度分布を検出する第2の撮像素子と、
前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子から出力される画像に基づいてデフォーカス値を算出する制御手段を有する焦点検出装置であって、
前記第1の撮像素子の画素は第1のピッチで配列されており、前記第2の撮像素子の画素は、前記第1のピッチよりも長い第2のピッチで配列されており、
前記制御手段は、前記第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて第1のデフォーカス値を算出し、前記第1の撮像素子から出力される画像について、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成し、生成された画像における前記複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方に基づいて前記第1のデフォーカス値を補正することにより、第2のデフォーカス値を算出することを特徴とする焦点検出装置。
A first imaging element that detects a light intensity distribution of an image formed by the imaging optical system for each of a plurality of wavelength regions;
A second imaging element that detects light intensity distributions of a plurality of images formed by light that has passed through different regions of the pupil of the imaging optical system;
A focus detection apparatus including a control unit that calculates a defocus value based on images output from the first image sensor and the second image sensor;
The pixels of the first image sensor are arranged at a first pitch, and the pixels of the second image sensor are arranged at a second pitch longer than the first pitch,
The control means calculates a first defocus value based on a phase difference between a plurality of images formed on the second image sensor, and outputs the second defocus value for the image output from the first image sensor. Generating an image having a spatial frequency equal to or lower than the spatial frequency corresponding to the pitch of the first defocus based on at least one of a light intensity ratio and a contrast ratio in the plurality of wavelength regions in the generated image A focus detection apparatus that calculates a second defocus value by correcting the value.
前記制御手段は、前記第1の撮像素子から出力される画像についてフーリエ変換を行い、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の成分を抽出し、抽出された前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の成分について逆フーリエ変換することにより、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。   The control means performs Fourier transform on the image output from the first image sensor, extracts a component having a spatial frequency or less corresponding to the second pitch, and corresponds to the extracted second pitch. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein an image having a spatial frequency equal to or lower than the spatial frequency corresponding to the second pitch is generated by performing inverse Fourier transform on a component equal to or lower than the spatial frequency. 前記第1の撮像素子は、測光センサであることを特徴とする請求項1または2に記載の焦点検出装置。   The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the first image sensor is a photometric sensor. 前記第1の撮像素子は、被写体を撮像する撮像素子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の焦点検出装置。   The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the first image sensor is an image sensor that images a subject. 前記第2の撮像素子は、複数のラインセンサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の焦点検出装置。   The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the second image sensor is a plurality of line sensors. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の焦点検出装置と、前記撮像光学系を有することを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising: the focus detection apparatus according to claim 1; and the imaging optical system. 第1のピッチで画素が配列された第1の撮像素子を用いて、撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域について波長領域ごとに検出するステップと、
前記第1のピッチよりも長い第2のピッチで画素が配列された第2の撮像素子を用いて、前記撮像光学系の瞳の異なる領域を通過した光により形成される複数の像の光強度分布を検出するステップと、
前記第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて第1のデフォーカス値を算出するステップと、
前記第1の撮像素子から出力される画像について、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成するステップと、
生成された画像における前記複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方に基づいて前記第1のデフォーカス値を補正することにより、第2のデフォーカス値を算出するステップと、
を含むことを特徴とする焦点検出方法。
Detecting a light intensity distribution of an image formed by the imaging optical system for each wavelength region for each wavelength region using the first imaging element in which pixels are arranged at a first pitch; and
Light intensity of a plurality of images formed by light passing through different regions of the pupil of the imaging optical system using a second imaging element in which pixels are arranged at a second pitch longer than the first pitch Detecting a distribution;
Calculating a first defocus value based on a phase difference between a plurality of images formed on the second image sensor;
Generating an image having a spatial frequency equal to or lower than a spatial frequency corresponding to the second pitch for the image output from the first imaging element;
Calculating a second defocus value by correcting the first defocus value based on at least one of a light intensity ratio and a contrast ratio in the plurality of wavelength regions in the generated image; and ,
A focus detection method comprising:
焦点検出装置のコンピュータに、
第1のピッチで画素が配列された第1の撮像素子を用いて、撮像光学系により形成される像の光強度分布を複数の波長領域について波長領域ごとに検出するステップと、
前記第1のピッチよりも長い第2のピッチで画素が配列された第2の撮像素子を用いて、前記撮像光学系の瞳の異なる領域を通過した光により形成される複数の像の光強度分布を検出するステップと、
前記第2の撮像素子に形成される複数の像の位相差に基づいて第1のデフォーカス値を算出するステップと、
前記第1の撮像素子から出力される画像について、前記第2のピッチに対応する空間周波数以下の空間周波数からなる画像を生成するステップと、
生成された画像における前記複数の波長領域の光の強度の比率とコントラストの比率の少なくとも一方に基づいて前記第1のデフォーカス値を補正することにより、第2のデフォーカス値を算出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
In the computer of the focus detection device,
Detecting a light intensity distribution of an image formed by the imaging optical system for each wavelength region for each wavelength region using the first imaging element in which pixels are arranged at a first pitch; and
Light intensity of a plurality of images formed by light passing through different regions of the pupil of the imaging optical system using a second imaging element in which pixels are arranged at a second pitch longer than the first pitch Detecting a distribution;
Calculating a first defocus value based on a phase difference between a plurality of images formed on the second image sensor;
Generating an image having a spatial frequency equal to or lower than a spatial frequency corresponding to the second pitch for the image output from the first imaging element;
Calculating a second defocus value by correcting the first defocus value based on at least one of a light intensity ratio and a contrast ratio in the plurality of wavelength regions in the generated image; and ,
A program characterized by having executed.
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