JP2015055635A - Imaging device and control method of the same - Google Patents

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慶大 船津
Keita Funatsu
慶大 船津
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable detection of a true in-focus point as to a subject having a repeating pattern and having difficulty being focused on in imaging devices performing phase difference detection type focus adjustments.SOLUTION: An imaging device 100 comprises an imaging control circuit 112 that reads a focus detection image signal from an image pickup element 106, and calculates an amount of defocus. A lens drive circuit 201 drives a focus lens by a lens drive circuit in accordance with the amount of defocus. When it is detected that a subject has a periodic pattern, the imaging control circuit 112 calculates an amount of defocus to a plurality of in-focus point candidates, and calculates an evaluation value for detection of a true in-focus point from the plurality of candidates. The lens control circuit 201 controls the drive of the focus lens in accordance with each amount of defocus of the plurality of candidates, and the imaging control circuit 112 acquires the evaluation value of each candidate and selects a candidate having the highest evaluation value as the true in-focus point.

Description

本発明は、撮像面位相差検出方式の自動焦点調節技術に関する。   The present invention relates to an automatic focus adjustment technique using an imaging surface phase difference detection method.
撮像装置の焦点検出法には、焦点検出用素子を用いる方式(以下、第1方式という)と、撮像素子を用いる方式(以下、第2方式という)が知られている。第1方式では、焦点検出用の2種類の波形を取得して波形同士の相関演算により焦点検出を行う。また第2方式では、いわゆるコントラストAF(オートフォーカス)が採用されている。画像のコントラスト成分を用いた評価値によって焦点検出が行われる。第1方式は第2方式に比べAF処理の速度は速いが、撮像素子とは別の位相差焦点検出用素子を使用する場合、撮像装置の大型化やコスト面でデメリットがある。またミラーアップ時やミラーレスカメラのような構造のカメラでは、焦点検出用素子を用いてAFが行えない。そこで、撮像面位相差AFでは、撮像素子の画素により撮像レンズの異なる瞳面の光を受光する構成として、撮像と同時に位相差方式の焦点検出を行う。   As a focus detection method for an image pickup apparatus, a method using a focus detection element (hereinafter referred to as a first method) and a method using an image sensor (hereinafter referred to as a second method) are known. In the first method, two types of waveforms for focus detection are acquired, and focus detection is performed by correlation calculation between waveforms. In the second method, so-called contrast AF (autofocus) is employed. Focus detection is performed based on the evaluation value using the contrast component of the image. The first method has a higher AF processing speed than the second method, but when using a phase difference focus detection element different from the image pickup element, there are disadvantages in terms of upsizing and cost of the image pickup apparatus. Further, a camera having a structure such as a mirror-up or a mirrorless camera cannot perform AF using a focus detection element. Therefore, in the imaging plane phase difference AF, a phase difference type focus detection is performed at the same time as imaging as a configuration in which light of a different pupil plane of the imaging lens is received by the pixels of the imaging element.
特許文献1では、位相差AFにて繰り返しパターンのような被写体に対する焦点検出が記載されている。被写体の繰り返しパターンを検知した際に、焦点検出の優先度を下げることが開示されている。また特許文献2では、位相差AFにて被写体のパターンが周期的であることを検知して相関量を求める際、シフト量を制限する手段が開示されている。   Patent Document 1 describes focus detection for a subject such as a repetitive pattern using phase difference AF. It is disclosed that the priority of focus detection is lowered when a repetitive pattern of a subject is detected. Patent Document 2 discloses a means for limiting the shift amount when detecting that the pattern of the subject is periodic by phase difference AF and obtaining the correlation amount.
特開2007−52205号公報JP 2007-52205 A 特開平6−94987号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-94987
前記特許文献1や特許文献2に開示された位相差AF制御では、被写体が繰り返しパターンをもつことを検知した場合、焦点検出の優先度を下げたり、シフト量を制限したりしている。これは、従来の位相差AFでは繰り返しパターンにおいて真の合焦位置を見つけることが原理的に難しいからであり、最終的に非合焦となることもある。例えば、撮像面位相差AFにて、フォーカスレンズが合焦点付近にない場合に、撮像センサから取得する焦点検出演算用の波形が像崩れを起こした際、当該波形から相関量を算出すると、合焦点を決めるための評価値の信頼度が低下する可能性がある。
本発明の目的は、位相差検出方式の焦点調節制御を行う撮像装置において、繰り返しパターンをもつ焦点検出が困難な被写体について、真の合焦点を検出することである。
In the phase difference AF control disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, when it is detected that the subject has a repetitive pattern, the focus detection priority is lowered or the shift amount is limited. This is because in conventional phase difference AF, it is theoretically difficult to find a true in-focus position in a repetitive pattern, and there may be a case where it is finally out of focus. For example, in the imaging plane phase difference AF, when the focus detection calculation waveform obtained from the imaging sensor causes image collapse when the focus lens is not near the focal point, the correlation amount is calculated from the waveform. The reliability of the evaluation value for determining the focus may be reduced.
An object of the present invention is to detect a true in-focus point for an object that has a repetitive pattern and is difficult to detect a focus in an imaging apparatus that performs focus adjustment control using a phase difference detection method.
上記課題を解決するために、本発明の第1の側面に係る装置は、撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置であって、前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出手段と、被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を前記焦点検出手段から取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御手段と、前記制御手段により選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動手段を備える。前記制御手段は、レンズ駆動手段によって前記複数の候補のデフォーカス量に対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、各々の候補の評価値を算出し、前記複数の候補のうちで最も評価値が高い合焦点を選択する。
本発明の第2の側面に係る装置は、撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置であって、前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出手段と、被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を前記焦点検出手段から取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御手段と、前記制御手段により選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動手段を備える。前記制御手段は、レンズ駆動手段によって第1ないし第3の候補のデフォーカス量にそれぞれ対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、前記第1ないし第3の候補の評価値を算出し、第2の候補の評価値が隣接する第1および第3の候補の評価値よりも高い場合、前記第2の候補を合焦点に選択する。
In order to solve the above problems, an apparatus according to a first aspect of the present invention is an imaging apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an imaging element, When detecting the focus detection signal from the image sensor and calculating the defocus amount to the in-focus point of the focus adjustment lens constituting the image pickup optical system, and detecting a periodic pattern of the subject image A control unit that acquires defocus amounts of a plurality of in-focus candidates from the focus detection unit, calculates an evaluation value of the plurality of candidates, and selects one in-focus point from the plurality of candidates; and the control unit Lens driving means for driving the focus adjusting lens according to the defocus amount up to the in-focus point selected by (1). The control unit moves the focus adjustment lens to a position corresponding to the defocus amount of the plurality of candidates by a lens driving unit, calculates an evaluation value of each candidate, and most of the plurality of candidates Select a focal point with a high evaluation value.
An apparatus according to a second aspect of the present invention is an image pickup apparatus that performs focus adjustment of an image pickup optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an image pickup element, and the focus detection signal from the image pickup element. And a focus detection means for calculating a defocus amount until the focal point of the focus adjustment lens constituting the imaging optical system, and a periodic pattern of the subject image are detected, a plurality of focal point candidates are detected. A defocus amount is acquired from the focus detection unit, an evaluation value of the plurality of candidates is calculated, a control unit that selects one in-focus point from the plurality of candidates, and the in-focus point selected by the control unit Lens driving means for driving the focus adjusting lens according to the defocus amount. The control means calculates the evaluation values of the first to third candidates by moving the focus adjustment lens to positions corresponding to the defocus amounts of the first to third candidates by the lens driving means. When the evaluation value of the second candidate is higher than the evaluation values of the adjacent first and third candidates, the second candidate is selected as the focal point.
本発明によれば、繰り返しパターンをもつ焦点検出が困難な被写体について、真の合焦点を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect a true in-focus point with respect to a subject that has a repetitive pattern and is difficult to detect a focus.
本発明の実施形態に係るカメラの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態における撮像素子の画素配列を示す図である。It is a figure which shows the pixel arrangement | sequence of the image pick-up element in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラの回路部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the circuit part of the camera which concerns on embodiment of this invention. 従来の位相差AFセンサにおける焦点検出を説明する図である。It is a figure explaining the focus detection in the conventional phase difference AF sensor. 撮像面位相差AFにおける焦点検出を説明する図である。It is a figure explaining the focus detection in imaging surface phase difference AF. 本発明の第1実施形態に係る繰り返しパターン検出時の焦点検出アルゴリズムを説明する図である。It is a figure explaining the focus detection algorithm at the time of the repeated pattern detection which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る撮影処理例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of imaging | photography process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る焦点検出処理例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of a focus detection process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る繰り返しパターン検出時の焦点検出を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the focus detection at the time of the repeated pattern detection which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る繰り返しパターン検出時の焦点検出アルゴリズムを説明する図である。It is a figure explaining the focus detection algorithm at the time of the repeating pattern detection which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る繰り返しパターン検出時の焦点検出を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the focus detection at the time of the repeating pattern detection which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態で用いる評価値の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation value used by embodiment of this invention.
以下に本発明の各実施形態について、添付図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は本発明の実施形態に係る撮像システムの概略を示す構成図である。まず、カメラ本体部の構成を説明する。
撮像装置100は、ファインダ光学系を構成する正立正像光学系101と接眼レンズ102を備える。ファインダスクリーン103と第1ミラー104が設けられており、第1ミラー104は撮像光束の一部をファインダ光学系に偏向させる半透明光学素子である。第1ミラー104を通過した撮像光束は、第2ミラー105で反射することにより焦点検出装置109へと偏向される。
撮像素子106は、被写体を撮像して光電変換により電気信号を出力するイメージセンサである。撮像素子106は、レンズ装置200を通過した被写体からの光束を受光して電気信号を出力する。また撮像素子106は焦点検出機能を有する。シャッタ装置107は撮像素子106への光を遮光する。内蔵ストロボ108は撮像装置100の内部に収納されている発光装置であり、フレネルレンズ114を備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an imaging system according to an embodiment of the present invention. First, the configuration of the camera body will be described.
The imaging apparatus 100 includes an erect image optical system 101 and an eyepiece lens 102 that constitute a finder optical system. A finder screen 103 and a first mirror 104 are provided. The first mirror 104 is a translucent optical element that deflects a part of the imaging light beam to the finder optical system. The imaging light flux that has passed through the first mirror 104 is deflected to the focus detection device 109 by being reflected by the second mirror 105.
The image sensor 106 is an image sensor that images a subject and outputs an electrical signal by photoelectric conversion. The image sensor 106 receives a light beam from a subject that has passed through the lens device 200 and outputs an electrical signal. The image sensor 106 has a focus detection function. The shutter device 107 blocks light to the image sensor 106. The built-in strobe 108 is a light emitting device housed in the imaging device 100 and includes a Fresnel lens 114.
焦点検出装置109は、複数の受光部により構成される複数のセンサを有し、位相差検出方式の焦点検出を行う。具体的には、レンズ装置200に含まれる焦点調節用レンズ(フォーカスレンズ)の射出瞳を通過した光束を2分割し、これら2分割した光束を一組のラインセンサがそれぞれ受光する。本実施形態では、2分割した光束から得られる像信号をそれぞれ像信号A、像信号Bとする。各ラインセンサの受光量に応じて出力された信号のずれ量、すなわち光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、フォーカスレンズのデフォーカス量が算出される。したがって、焦点検出装置109のラインセンサにより一度蓄積動作を行えば、フォーカスレンズを移動すべき量と方向が得られ、レンズ駆動が行われる。   The focus detection device 109 includes a plurality of sensors including a plurality of light receiving units, and performs focus detection using a phase difference detection method. Specifically, the light beam that has passed through the exit pupil of the focus adjustment lens (focus lens) included in the lens apparatus 200 is divided into two, and a set of line sensors receives the two divided light beams. In the present embodiment, image signals obtained from the light beams divided into two are referred to as an image signal A and an image signal B, respectively. The defocus amount of the focus lens is calculated by detecting the shift amount of the signal output according to the amount of light received by each line sensor, that is, the relative positional shift amount in the beam splitting direction. Therefore, once the accumulation operation is performed by the line sensor of the focus detection device 109, the amount and direction in which the focus lens should be moved is obtained, and the lens is driven.
焦点検出に関する第2方式には、撮像素子に焦点検出用画素を配置して焦点検出情報を取得する形態(撮像面位相差検出方式)がある。この形態では、撮像素子を構成する各マイクロレンズに対して複数の光電変換部が配置されている。撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の光束から像ずれ量を検出することにより、デフォーカス量が算出される。   As a second method related to focus detection, there is a mode (imaging surface phase difference detection method) in which focus detection pixels are arranged on an image sensor to acquire focus detection information. In this embodiment, a plurality of photoelectric conversion units are arranged for each microlens constituting the image sensor. A defocus amount is calculated by detecting an image shift amount from a plurality of light beams that have passed through different pupil regions of the imaging optical system.
図2は本実施形態における撮像素子の画素配列を示す。図2は、2次元CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサの縦(Y方向)6行と横(X方向)8列の範囲を、撮像光学系側から観察した状態を示している。カラーフィルタについてはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑(Green)と赤(Red)のカラーフィルタが交互に設けられる。また、偶数行の画素には、左から順に青(Blue)と緑(Green)のカラーフィルタが交互に設けられる。画素211において、円形枠211iで示すオンチップマイクロレンズの内側に配置された複数の矩形枠は、光電変換部211a,211bをそれぞれ示している。光電変換された画素データに基づいて、瞳分割による2像の信号の相関演算により像ずれ量が算出され、デフォーカス量に換算される。図2では焦点検出用画素を全ての画素部に亘って配置した形態を示すが、焦点検出用画素を分散配置した形態もある。   FIG. 2 shows a pixel array of the image sensor in the present embodiment. FIG. 2 shows a state in which a range of 6 rows in the vertical direction (Y direction) and 8 columns in the horizontal direction (X direction) of the two-dimensional CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor is observed from the imaging optical system side. A Bayer array is applied to the color filters, and green and red color filters are alternately provided in order from the left in pixels in odd rows. Further, blue and green color filters are alternately provided in order from the left on the pixels in even rows. In the pixel 211, a plurality of rectangular frames arranged inside the on-chip microlens indicated by the circular frame 211i indicate the photoelectric conversion units 211a and 211b, respectively. Based on the photoelectrically converted pixel data, an image shift amount is calculated by correlation calculation of two image signals by pupil division, and converted to a defocus amount. Although FIG. 2 shows a form in which focus detection pixels are arranged over all the pixel portions, there is also a form in which focus detection pixels are arranged in a distributed manner.
図1の測光装置110は露出測定を行う。レンズ111は測光装置110に被写体からの光束を結像させる光学素子である。撮像装置100の制御を司る撮像制御回路112は、マイクロプロセッサ等を備えており、焦点調節制御や露出制御等を行う。
カメラ本体には外部ストロボ等を装着するためのアクセサリシュー113が設けられている。ファインダ表示部115は、光学ファインダに画像情報を重ねて表示する。外部表示部116は撮像装置100の外筐部の表示画面に各種情報を表示する。
The photometric device 110 in FIG. 1 performs exposure measurement. The lens 111 is an optical element that forms an image of a light beam from the subject on the photometric device 110. The imaging control circuit 112 that controls the imaging apparatus 100 includes a microprocessor and performs focus adjustment control, exposure control, and the like.
The camera body is provided with an accessory shoe 113 for mounting an external strobe or the like. The viewfinder display unit 115 displays image information superimposed on the optical viewfinder. The external display unit 116 displays various types of information on the display screen of the outer casing unit of the imaging apparatus 100.
次にレンズ装置200の構成を説明する。レンズ装置200は、撮像光学系を構成する交換式のレンズ(いわゆる交換レンズ)である。レンズ制御回路201はマイクロプロセッサ等を備え、通信部により撮像装置100の撮像制御回路112と通信する。撮像光学系202は、撮像を行うための複数のレンズを備えるが、図1には簡略化して示す。撮像光学系202はフォーカスレンズ等の可動光学素子を含み、また、図示は省略するがレンズ駆動機構や駆動回路が設けられている。絞り装置203はレンズ制御回路201からの制御指令に従って光量調節を行う。   Next, the configuration of the lens device 200 will be described. The lens device 200 is an interchangeable lens (so-called interchangeable lens) that constitutes an imaging optical system. The lens control circuit 201 includes a microprocessor and the like, and communicates with the imaging control circuit 112 of the imaging apparatus 100 through a communication unit. The imaging optical system 202 includes a plurality of lenses for imaging, but is simplified in FIG. The imaging optical system 202 includes a movable optical element such as a focus lens, and is provided with a lens driving mechanism and a driving circuit (not shown). The diaphragm device 203 adjusts the amount of light in accordance with a control command from the lens control circuit 201.
図3は、撮像システムを構成する撮像装置100及びレンズ装置200の回路構成例を示すブロック図である。まず撮像装置100について説明する。
撮像制御回路112を構成するマイクロプロセッサ112Mは、撮像装置100の制御を司る中枢部である。モータ駆動回路1は撮像装置100の可動部材を駆動するための回路である。測光部2は、被写体の輝度を測定する(図1の測光装置110に含まれる)。焦点検出部3は、レンズ装置200の焦点状態を検出する。図1の焦点検出装置109を用いる位相差AFの場合、焦点検出部3は当該装置から焦点検出用信号を取得して焦点検出を行う。また、撮像面位相差AFの場合、焦点検出部3は撮像素子106の焦点検出用画素から焦点検出用信号を取得して焦点検出を行う。シャッタ制御回路4は、図1のシャッタ装置107の駆動制御により撮像装置100の露光量を制御する。絞り制御回路5は、図1の絞り装置202の駆動制御により、撮像装置100に取り込む光束を制御する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of the imaging device 100 and the lens device 200 that configure the imaging system. First, the imaging apparatus 100 will be described.
The microprocessor 112 </ b> M constituting the imaging control circuit 112 is a central part that controls the imaging apparatus 100. The motor drive circuit 1 is a circuit for driving the movable member of the imaging apparatus 100. The photometric unit 2 measures the luminance of the subject (included in the photometric device 110 in FIG. 1). The focus detection unit 3 detects the focus state of the lens device 200. In the case of phase difference AF using the focus detection device 109 of FIG. 1, the focus detection unit 3 acquires a focus detection signal from the device and performs focus detection. In the case of the imaging plane phase difference AF, the focus detection unit 3 performs focus detection by acquiring a focus detection signal from the focus detection pixels of the image sensor 106. The shutter control circuit 4 controls the exposure amount of the imaging device 100 by driving control of the shutter device 107 in FIG. The diaphragm control circuit 5 controls the light flux taken into the imaging apparatus 100 by driving control of the diaphragm device 202 of FIG.
表示装置6は撮像装置100の状態や画像等を表示し、図1のファインダ表示部115及び外部表示部116を含む。ストロボ制御回路7は、図1の内蔵ストロボ108を制御する。記憶装置8は、撮像装置100の設定状態等のデータを格納するメモリを備える。撮像回路9は撮像素子106による撮像処理を行う。レンズ通信回路10は、撮像装置100に装着されるレンズ装置200と通信処理を行う。通信回路11は外部ストロボ(不図示)と通信する。第1スイッチ12(SW1)は撮像準備動作の開始を指示するための操作スイッチである。第2スイッチ13(SW2)は撮像動作の開始を指示するための操作スイッチである。レリーズボタンの第1ストローク(半押し)操作でSW1がオンし、第2ストローク(全押し)操作でSW2がオンする。内蔵ストロボ108は、外部ストロボが未装着の撮像時に被写体を照明するのみでなく、焦点検出時において被写体を照射する補助光としての機能を有する。   The display device 6 displays the state of the imaging device 100, images, and the like, and includes the finder display unit 115 and the external display unit 116 of FIG. The strobe control circuit 7 controls the built-in strobe 108 in FIG. The storage device 8 includes a memory that stores data such as a setting state of the imaging device 100. The imaging circuit 9 performs an imaging process by the imaging element 106. The lens communication circuit 10 performs communication processing with the lens device 200 attached to the imaging device 100. The communication circuit 11 communicates with an external strobe (not shown). The first switch 12 (SW1) is an operation switch for instructing the start of the imaging preparation operation. The second switch 13 (SW2) is an operation switch for instructing the start of the imaging operation. SW1 is turned on by the first stroke (half press) operation of the release button, and SW2 is turned on by the second stroke (full press) operation. The built-in strobe 108 not only illuminates the subject at the time of imaging without an external strobe, but also has a function as auxiliary light that irradiates the subject at the time of focus detection.
次にレンズ装置200を説明する。レンズ制御回路201を構成するマイクロプロセッサ201Mは、レンズ装置200の制御を司る。レンズ駆動回路21はレンズ装置200内の可動光学素子を駆動する。レンズ位置検出回路22はレンズ装置200の位置検出を行う。レンズ焦点距離検出回路23はレンズ装置200の焦点距離を検出する。記憶回路24は、レンズ装置200の設定値や光学情報等を記憶するメモリを備える。絞り駆動回路25は図1の絞り装置203に含まれ、絞りを駆動する。レンズ通信回路26は撮像装置100のレンズ通信回路10と通信する。   Next, the lens device 200 will be described. The microprocessor 201M constituting the lens control circuit 201 controls the lens apparatus 200. The lens driving circuit 21 drives the movable optical element in the lens device 200. The lens position detection circuit 22 detects the position of the lens device 200. The lens focal length detection circuit 23 detects the focal length of the lens device 200. The storage circuit 24 includes a memory that stores setting values, optical information, and the like of the lens device 200. The diaphragm drive circuit 25 is included in the diaphragm device 203 of FIG. 1 and drives the diaphragm. The lens communication circuit 26 communicates with the lens communication circuit 10 of the imaging device 100.
図4を参照して、位相差AFセンサにおける繰り返しパターンの特性について説明する。
図4は、3通りのフォーカスレンズ位置において、繰り返しパターンのような被写体から得られる相関量を波形で例示したグラフである。グラフ3−1は像の暈けが大きい場合、グラフ3−2は像の暈けが小さい場合、グラフ3−3はピントが合った合焦点付近での相関波形をそれそれ例示する。真の合焦点をAとする。横軸はシフト量Shiftを表し、縦軸は相関量CORを表す。シフト量Shiftは、その値が大きいほど2像の波形のずれが大きく、被写体像の暈けが大きいことを表す。また相関量CORは、その値が小さいほどAFセンサから出力される焦点検出演算に用いる2像の波形の一致度が良いことを表す。焦点検出の際には、相関量が極小になる部分から合焦点となるシフト量が算出される。また、極小値となる位置が複数存在する場合には、その時の相関量の変化の急峻性を表す相関変化量と被写体のコントラストの大きさを表すコントラスト値と、2像の波形の一致度を表す2像一致度等の評価値を用いる。これらの値から真の合焦点を検出し、シフト量を算出することができる。合焦点は、合焦状態でのフォーカスレンズ位置に対応する。本来、図4に例示する複数の合焦点の候補が見つかった場合には、上記の評価値を用いて真の合焦点が検出されるが、繰り返しパターンをもつ被写体の場合、相関量が極小になる部分が周期的に現れる。また極小値となる部分の相関変化量にも差がない。この場合、暈けの程度が異なるフォーカス状態に関わらず波形の変化がないため、フォーカスレンズ駆動を行ったとしても真の合焦点を検出することは困難である。
With reference to FIG. 4, the characteristics of the repetitive pattern in the phase difference AF sensor will be described.
FIG. 4 is a graph illustrating the amount of correlation obtained from a subject such as a repetitive pattern in waveforms at three focus lens positions. The graph 3-1 illustrates the correlation waveform near the in-focus point in focus when the image blur is large, the graph 3-2 illustrates the image blur small, and the graph 3-3 illustrates the correlation waveform near the in-focus point in focus. Let A be the true focal point. The horizontal axis represents the shift amount Shift, and the vertical axis represents the correlation amount COR. The shift amount Shift indicates that the larger the value, the greater the shift in the waveform of the two images, and the greater the blur of the subject image. In addition, the smaller the value of the correlation amount COR, the better the degree of coincidence of the waveforms of the two images used for the focus detection calculation output from the AF sensor. At the time of focus detection, the shift amount that becomes the focal point is calculated from the portion where the correlation amount is minimized. If there are a plurality of positions where the minimum value exists, the correlation change amount indicating the steepness of the change in the correlation amount at that time, the contrast value indicating the magnitude of the contrast of the subject, and the degree of coincidence between the waveforms of the two images are calculated. An evaluation value such as the degree of coincidence of two images is used. The true focal point is detected from these values, and the shift amount can be calculated. The in-focus point corresponds to the focus lens position in the in-focus state. Originally, when a plurality of in-focus candidates illustrated in FIG. 4 are found, the true in-focus is detected using the above evaluation value. However, in the case of a subject having a repetitive pattern, the correlation amount is minimized. Will appear periodically. Further, there is no difference in the amount of correlation change in the portion that is the minimum value. In this case, since the waveform does not change regardless of the focus state where the degree of blur is different, it is difficult to detect the true focal point even if the focus lens is driven.
次に、図5を参照して、撮像面位相差AFにおける繰り返しパターンの特性について説明する。図5は、3通りのレンズ位置において、繰り返しパターンのような被写体から得られる相関量を波形で例示したグラフである。グラフ4−1は像の暈けが大きい場合、グラフ4−2は像の暈けが小さい場合、グラフ4−3はピントが合った合焦点付近の相関波形をそれぞれ例示する。真の合焦点をBとする。横軸はシフト量Shiftを表し、縦軸は相関量CORを表す。各量の意味は図4にて説明した通りである。   Next, the characteristics of the repetitive pattern in the imaging plane phase difference AF will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph illustrating the amount of correlation obtained from a subject such as a repetitive pattern in waveforms at three lens positions. A graph 4-1 illustrates the correlation waveform near the in-focus point where the focused image is large, a graph 4-2 illustrates the case where the image blur is small, and a graph 4-3 illustrates the correlation waveform near the in-focus point. Let B be the true focal point. The horizontal axis represents the shift amount Shift, and the vertical axis represents the correlation amount COR. The meaning of each amount is as described in FIG.
撮像面位相差AFを用いた焦点検出において、繰り返しパターンをもつ被写体の相関量を示す波形には、相関量が極小となる部分が周期的に現れる。グラフ4−1ないし4−3に示す各フォーカス状態によって相関波形が変化し、合焦点付近に近づくにつれて極値となる部分の傾きが急峻になる。従って、実際にレンズを駆動させてフォーカス状態を変えることで、最も相関変化量が高くなるときが合焦点付近であると判断できるので、真の合焦点を検出することができる。   In focus detection using the imaging surface phase difference AF, a portion where the correlation amount is minimal appears periodically in the waveform indicating the correlation amount of a subject having a repetitive pattern. The correlation waveform changes depending on the focus states shown in graphs 4-1 to 4-3, and the slope of the extreme value portion becomes steeper as it approaches the focal point. Accordingly, by actually driving the lens and changing the focus state, it can be determined that the time when the amount of correlation change is the highest is in the vicinity of the in-focus point, so that the true in-focus point can be detected.
図6を参照して、本実施形態に係る撮像面位相差AFにおける繰り返しパターン検出時の合焦点選択に係る第1アルゴリズムについて説明する。図6に示す各グラフの横軸はシフト量Shiftを表し、縦軸は相関量CORを表す。
グラフ5−1は、焦点検出部が繰り返しパターンを検出したときの相関量を示す。この場合、a、b、c、d、eが極小値の位置を示し、5つの候補となる合焦点が見つかる。
まず、候補となる合焦点のシフト量S〜Sが算出され、デフォーカス量への換算処理が行われる。これは、デフォーカス量に基づいてレンズ駆動を行えるようにするためである。デフォーカス量へ換算後の値をそれぞれ、D〜Dとする。
次に、至近端側で現在のレンズ位置から最もシフト量が近い合焦点の候補aまでフォーカスレンズを駆動する制御が実行される。この駆動後の波形をグラフ5−2に示す。この時点で、真の合焦点を選択するための評価値FNC(a)が算出され、メモリに記憶される。なお、評価値の求め方については後述する。
With reference to FIG. 6, a first algorithm relating to in-focus selection at the time of repetitive pattern detection in the imaging plane phase difference AF according to the present embodiment will be described. The horizontal axis of each graph shown in FIG. 6 represents the shift amount Shift, and the vertical axis represents the correlation amount COR.
Graph 5-1 shows the correlation amount when the focus detection unit detects the repeated pattern. In this case, “a”, “b”, “c”, “d” and “e” indicate the positions of the minimum values, and five candidate in-focus points are found.
First, the shift amount of the focal point as a candidate S a to S e is calculated, converted process to the defocus amount is performed. This is because the lens can be driven based on the defocus amount. Each value after conversion to the defocus amount, and D a to D e.
Next, the control for driving the focus lens to the in-focus candidate a having the closest shift amount from the current lens position on the closest end side is executed. The waveform after this driving is shown in graph 5-2. At this time, an evaluation value FNC (a) for selecting the true in-focus point is calculated and stored in the memory. The method for obtaining the evaluation value will be described later.
続いて、合焦点の候補bに相当する位置までフォーカスレンズが駆動される。駆動後の波形をグラフ5−3に示す。この時点で、真の合焦点を選択するための評価値FNC(b)が算出され、メモリに記憶される。以下、同様にして、合焦点の候補cの場合、レンズ駆動後の波形をグラフ5−4に示す。評価値FNC(c)が算出されてメモリに記憶される。さらに、合焦点の候補dの場合、駆動後の波形をグラフ5−5に示す。評価値FNC(d)が算出されてメモリに記憶される。最後に、合焦点の候補eまでフォーカスレンズが駆動され、駆動後の波形をグラフ5−6に示す。評価値FNC(e)が算出されてメモリに記憶される。
以上で得られた結果、つまりFNC(a)〜FNC(e)のうちで最も評価値の高い位置を探索し、閾値以上の差がある場合、その時のシフト量を合焦点とする判定処理が実行される。至近端側にてこのような合焦点が見つからない場合、レンズ駆動回路21はフォーカスレンズの移動方向を反転させる。無限遠端側にて候補となる合焦点へフォーカスレンズを駆動し、前記と同様の方法で合焦点を検出してシフト量を算出する処理が実行される。
Subsequently, the focus lens is driven to a position corresponding to the in-focus candidate b. The waveform after driving is shown in graph 5-3. At this time, an evaluation value FNC (b) for selecting the true in-focus point is calculated and stored in the memory. Similarly, in the case of the in-focus candidate c, a waveform after driving the lens is shown in a graph 5-4. Evaluation value FNC (c) is calculated and stored in the memory. Further, in the case of the in-focus candidate d, the waveform after driving is shown in a graph 5-5. Evaluation value FNC (d) is calculated and stored in the memory. Finally, the focus lens is driven to the in-focus candidate e, and the waveform after driving is shown in a graph 5-6. Evaluation value FNC (e) is calculated and stored in the memory.
When the result obtained above, that is, the position having the highest evaluation value is searched from among FNC (a) to FNC (e) and there is a difference equal to or greater than the threshold value, the determination process with the shift amount at that time as the focal point is performed. Executed. When such a focal point is not found on the close end side, the lens driving circuit 21 reverses the moving direction of the focus lens. A process of driving the focus lens to a candidate focal point at the infinity end side, detecting the focal point by the same method as described above, and calculating the shift amount is executed.
次に、図12を参照して、真の合焦点を検出するための評価値について説明する。図12(A)は撮像面位相差AFにおいて、暈けの度合が大きい状態から合焦点付近までレンズ駆動を行う際の、コントラスト値を例示したグラフである。横軸は被写体の暈けの度合を表し、縦軸はコントラスト値SQRCNTを表す。図中の5−2ないし5−6に示す各位置は、図6のグラフ5−2ないし5−6とそれぞれ対応する。各位置でのコントラスト値は、焦点検出部3が焦点検出用の2像の波形より算出する。図12(A)において、合焦点付近に近づくにつれてコントラスト値SQRCNTが高くなることが分かる。図6のグラフ5−4に対応する候補cが、真の合焦点として検出される。   Next, an evaluation value for detecting a true in-focus point will be described with reference to FIG. FIG. 12A is a graph illustrating the contrast value when driving the lens from the state where the degree of blurring is large to the vicinity of the focal point in the imaging plane phase difference AF. The horizontal axis represents the degree of blur of the subject, and the vertical axis represents the contrast value SQRCNT. Each position indicated by 5-2 to 5-6 in the drawing corresponds to each of the graphs 5-2 to 5-6 in FIG. The focus detection unit 3 calculates the contrast value at each position from the waveforms of the two images for focus detection. In FIG. 12 (A), it can be seen that the contrast value SQRCNT increases as approaching the focal point. Candidate c corresponding to graph 5-4 in FIG. 6 is detected as the true focal point.
図12(B)は、撮像面位相差AFにおいて、暈けの度合が大きい状態から合焦点付近までフォーカスレンズを駆動する際の、相関変化量を例示したグラフである。横軸は被写体の暈けの度合を表し、縦軸は相関変化量MAXDERを表す。図中の5−2ないし5−6に示す各位置は、図6のグラフ5−2ないし5−6とそれぞれ対応する。相関変化量MAXDERは、下式(1)で算出することができる。   FIG. 12B is a graph illustrating the amount of change in correlation when the focus lens is driven from a state where the degree of blur is large to the vicinity of the focal point in the imaging plane phase difference AF. The horizontal axis represents the degree of blurring of the subject, and the vertical axis represents the correlation change amount MAXDER. Each position indicated by 5-2 to 5-6 in the drawing corresponds to each of the graphs 5-2 to 5-6 in FIG. The correlation change amount MAXDER can be calculated by the following equation (1).
上式中のkは位置を特定するための整数の変数である。
図12(B)に示すように、撮像面位相差AFでは暈けの度合が大きい状態から合焦点での状態に近づくにつれて、相関変化量の値が大きくなることが分かる。図6のグラフ5−4に対応する候補cが、真の合焦点として検出される。
以上のように、撮像面位相差AFでは、コントラスト値や相関変化量を評価値として使用し、評価値が最も高くなる合焦点を真の合焦点として検出することができる。
K in the above equation is an integer variable for specifying the position.
As shown in FIG. 12B, it can be seen that in the imaging plane phase difference AF, the value of the correlation change amount increases as the degree of blurring approaches from the in-focus state. Candidate c corresponding to graph 5-4 in FIG. 6 is detected as the true focal point.
As described above, in the imaging surface phase difference AF, the contrast value or the correlation change amount is used as the evaluation value, and the focal point with the highest evaluation value can be detected as the true focal point.
次に、図7のフローチャートを参照して、本実施形態の撮影処理を説明する。本処理はマイクロプロセッサ112M(以下、MPUと記す)がメモリから制御プログラムを読み出して実行し、図3の各部を制御することで実現される。
まず、S601でMPUは、撮像装置100の第1スイッチ12(SW1)がオン状態であるか否かを判定する。SW1がオン状態の場合、S602へ処理を進め、SW1がオフ状態の場合には、待ち状態でS601の判定処理が繰り返される。S602で焦点検出部3は焦点検出処理を行う。焦点検出処理の詳細については後述する。
S603でMPUは焦点検出部3から焦点検出情報を取得し、S602で算出された焦点検出結果が合焦範囲に入っているか否かを判定する。焦点検出結果が合焦範囲に入っている場合、S605へ移行するが、焦点検出結果が合焦範囲外である場合にはS604に処理を進める。S604でMPUは、レンズ通信回路10から、レンズ装置200のレンズ通信回路26を通じてフォーカスレンズの駆動命令を送信する。これによりレンズ制御回路201は駆動命令に従い、S602で算出した焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズの駆動制御を行う。
Next, imaging processing according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This processing is realized by the microprocessor 112M (hereinafter referred to as MPU) reading out and executing a control program from the memory and controlling each unit in FIG.
First, in S601, the MPU determines whether or not the first switch 12 (SW1) of the imaging apparatus 100 is in an on state. If SW1 is in the on state, the process proceeds to S602. If SW1 is in the off state, the determination process in S601 is repeated in the wait state. In step S602, the focus detection unit 3 performs focus detection processing. Details of the focus detection process will be described later.
In S603, the MPU acquires focus detection information from the focus detection unit 3, and determines whether or not the focus detection result calculated in S602 is within the in-focus range. If the focus detection result is within the focus range, the process proceeds to S605. If the focus detection result is outside the focus range, the process proceeds to S604. In step S <b> 604, the MPU transmits a focus lens driving command from the lens communication circuit 10 through the lens communication circuit 26 of the lens device 200. Accordingly, the lens control circuit 201 performs drive control of the focus lens based on the focus detection result calculated in S602 according to the drive command.
S605でMPUは、第2スイッチ13(SW2)がオン状態であるか否かを判定する。SW2がオン状態の場合、S606へ移行し、SW2がオフ状態の場合にはS607へ処理を進める。S606でMPUは撮影準備処理を行い、次のS608で撮像回路9により撮像した画像データの記録処理を行ってから撮影処理を終了する。また、S607でMPUは第1スイッチ12(SW1)がオン状態であるか否かを判定する。SW1がオン状態の場合、S605に処理を戻し、SW1がオフ状態の場合には処理を終了する。   In S605, the MPU determines whether or not the second switch 13 (SW2) is on. If SW2 is in the on state, the process proceeds to S606, and if SW2 is in the off state, the process proceeds to S607. In step S606, the MPU performs a shooting preparation process. In step S608, the MPU performs a recording process of image data captured by the imaging circuit 9, and then ends the shooting process. In S607, the MPU determines whether or not the first switch 12 (SW1) is on. If SW1 is on, the process returns to S605, and if SW1 is off, the process ends.
図8は本実施形態の焦点検出処理例を示すフローチャートである。この処理は図7のS602に相当する定義済み処理であり、焦点検出部3が行う。
S701で焦点検出演算により、センサから読み出した2種類の波形から相関量が算出され、相関波形からシフト量が算出される。次にS702で繰り返しパターンの検出処理が行われる。S701で算出した焦点状態の検出結果について、繰り返しパターンをもつ被写体の場合、信頼性が低いため、S702では信頼度が判定される。信頼度が閾値以下の場合、つまり焦点検出結果の信頼性が十分でない場合、S704へ移行し、信頼性が高い場合にはS703へ進む。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of focus detection processing according to the present embodiment. This process is a predefined process corresponding to S602 in FIG. 7, and is performed by the focus detection unit 3.
In S701, the focus detection calculation calculates the correlation amount from the two types of waveforms read from the sensor, and calculates the shift amount from the correlation waveform. In step S702, a repeated pattern detection process is performed. Regarding the detection result of the focus state calculated in S701, the reliability is determined in S702 because the reliability of the subject having a repetitive pattern is low. If the reliability is equal to or lower than the threshold value, that is, if the reliability of the focus detection result is not sufficient, the process proceeds to S704, and if the reliability is high, the process proceeds to S703.
S704では、繰り返しパターンをもつ被写体であることが検出された場合に、真の合焦点を算出するための処理が実行される。S701では算出できなかった焦点検出演算が再度行われる。この繰り返しパターン対策処理については、図9を参照して後述する。
S703では、S701またはS704で算出した焦点検出結果からデフォーカス量への変換処理が行われる。像ずれ量からデフォーカス量への換算結果に基づいてフォーカスレンズの駆動制御が行われる。次のS705では、S703で算出したデフォーカス量について、信頼性が判断される。信頼度については既知の方法で算出されて閾値との比較により判定処理が行われる。判定結果に応じて、図7のS604のレンズ駆動の制御方法が切り替えられる。焦点検出処理が終了し、フォーカスレンズの駆動に必要なデフォーカス量が得られる。
In S704, when it is detected that the subject has a repetitive pattern, processing for calculating a true in-focus point is executed. The focus detection calculation that could not be calculated in S701 is performed again. This repeated pattern countermeasure process will be described later with reference to FIG.
In S703, conversion processing from the focus detection result calculated in S701 or S704 to the defocus amount is performed. Drive control of the focus lens is performed based on the conversion result from the image shift amount to the defocus amount. In the next S705, the reliability is determined for the defocus amount calculated in S703. The reliability is calculated by a known method, and a determination process is performed by comparison with a threshold value. Depending on the determination result, the lens driving control method in S604 of FIG. 7 is switched. The focus detection process ends, and a defocus amount necessary for driving the focus lens is obtained.
図9は、繰り返しパターン対策処理例を示すフローチャートである。この処理は図8のS704に相当する定義済み処理であり、焦点検出部3が行う。
まず、S801では、合焦点の候補を0〜nで表し、シフト量S〜Sが算出される。「0〜n」は、図6で説明したa乃至e等に相当するn+1個の候補を特定するために数値である。続いてS802では、S801で算出したシフト量S〜Sを、デフォーカス量に換算する処理が実行され、D〜Dが算出される。デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズの駆動が可能となる。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the repeated pattern countermeasure process. This process is a predefined process corresponding to S704 in FIG. 8, and is performed by the focus detection unit 3.
First, in S801, candidates for in-focus are represented by 0 to n , and shift amounts S0 to Sn are calculated. “0 to n” is a numerical value for specifying n + 1 candidates corresponding to a to e described in FIG. Subsequently in S802, the shift amount S 0 to S n calculated in S801, the process of converting the defocus amount is performed, D 0 to D n is calculated. The focus lens can be driven based on the defocus amount.
S803ではまず、カウント変数iの値を初期値ゼロにセットし、S802で算出したデフォーカス量Dに相当する距離だけフォーカスレンズが駆動される。S804では、合焦点を選択する際に用いる評価値を算出する処理が実行される。図9に示す「評価値(D)」は、評価値がDの関数であること(FNC(D))を表す。カウント変数iの値はインクリメントにより1が加算され(i=i+1)、S803及びS804の処理は、D、D、・・・と繰り返し実行され、Dに到達するまで同様の処理が行われる。
S805では、すべての合焦点の候補0〜nについて、デフォーカス量に相当する距離をフォーカスレンズが移動されたか否かについて判定される。Dに相当する距離までフォーカスレンズの駆動が行われた場合にはS806へ移行するが、そうでない場合にはS803へ処理を戻す。未だ評価値を算出していない合焦点の候補について、レンズ駆動及び評価値の算出処理が行われる。
S806では、S804で算出した評価値のうちで、最も高い評価値をもつ候補を真の合焦点として選択する処理が行われ、そのデフォーカス量の情報が焦点検出結果として出力される。
In S803, the value of the count variable i is first set to zero, and the focus lens is driven by a distance corresponding to the defocus amount D i calculated in S802. In step S804, processing for calculating an evaluation value used when selecting a focal point is executed. 9 "evaluation value (D i)" indicates that the evaluation value is a function of D i (FNC (D i) ). The value of the count variable i is incremented by 1 (i = i + 1), and the processes of S803 and S804 are repeatedly executed as D 1 , D 2 ,..., And the same process is performed until D n is reached. Is called.
In S805, it is determined whether or not the focus lens has been moved a distance corresponding to the defocus amount for all in-focus candidates 0 to n. If the focus lens is driven to a distance corresponding to Dn, the process proceeds to S806. If not, the process returns to S803. Lens driving and evaluation value calculation processing are performed on the in-focus candidates whose evaluation values have not yet been calculated.
In S806, a process of selecting the candidate having the highest evaluation value among the evaluation values calculated in S804 as a true in-focus point is performed, and information on the defocus amount is output as a focus detection result.
第1実施形態では、繰り返しパターンをもつ被写体を検出した際、候補となる合焦点について、それぞれのデフォーカス量に従ってフォーカスレンズを駆動し、その時々に得られる評価値を用いて真の合焦点を検出することができる。よって、繰り返しパターンをもつ被写体に対して撮像光学系の焦点検出が可能となる。   In the first embodiment, when a subject having a repetitive pattern is detected, the focus lens is driven according to each defocus amount for the candidate in-focus, and the true in-focus is obtained using the evaluation value obtained at that time. Can be detected. Therefore, it is possible to detect the focus of the imaging optical system for a subject having a repetitive pattern.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態にて第1実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。
図10を参照して、第2実施形態における繰り返しパターン対策処理の第2アルゴリズムについて説明する。
グラフ9−1は、繰り返しパターンをもつ被写体を検出したときの相関量を示す。横軸がシフト量Shiftを表し、縦軸は相関量CORを表す。a、b、c、d、eの5つの候補となる合焦点が検出される。
まず、候補となる合焦点ごとのシフト量S〜Sを算出し、デフォーカス量へ換算する処理が行われる。デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズが駆動可能となる。デフォーカス量への換算後の値をそれぞれ、D〜Dとする。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Differences will be mainly described.
With reference to FIG. 10, the second algorithm of the repeated pattern countermeasure process in the second embodiment will be described.
A graph 9-1 shows the correlation amount when a subject having a repetitive pattern is detected. The horizontal axis represents the shift amount Shift, and the vertical axis represents the correlation amount COR. Five in-focus points that are candidates for a, b, c, d, and e are detected.
First, to calculate the shift amount S a to S e of each focusing point as a candidate, the process of converting the defocus amount is performed. The focus lens can be driven based on the defocus amount. Each value after conversion to the defocus amount, and D a to D e.
次に、現在の位置から最もシフト量が近い候補aについて、レンズ駆動回路21はDに相当する距離だけフォーカスレンズを駆動する。駆動後の波形をグラフ9−2に示す。ここで、焦点検出部3は、真の合焦点を選択するための評価値FNC(a)を算出し、メモリに記憶する。第2アルゴリズムでは、下記の条件式(2)に示す通り、隣接する3つの候補の評価値から真の合焦点を検出する。
kは合焦点を特定するための位置に相当する整数の変数である。FNC(k−2)は第1の候補の評価値、FNC(k−1)は第2の候補の評価値、FNC(k)は第3の候補の評価値である。つまり、第1ないし第3の候補の評価値が必要であるが、この時点では、FNC(k)と比較する評価値(k−2及びk−1における評価値)が不足しているため、次へ進んでさらに評価値の取得処理を続行する。
Next, the candidate a most shift amount is close to the current position, the lens drive circuit 21 drives the focus lens by a distance corresponding to D a. The waveform after driving is shown in graph 9-2. Here, the focus detection unit 3 calculates an evaluation value FNC (a) for selecting the true in-focus point, and stores it in the memory. In the second algorithm, as shown in the following conditional expression (2), the true focal point is detected from the evaluation values of three adjacent candidates.
k is an integer variable corresponding to the position for specifying the focal point. FNC (k-2) is an evaluation value of the first candidate, FNC (k-1) is an evaluation value of the second candidate, and FNC (k) is an evaluation value of the third candidate. That is, the evaluation values of the first to third candidates are necessary, but at this point, the evaluation values to be compared with FNC (k) (evaluation values at k-2 and k-1) are insufficient. Proceed to the next step to continue the evaluation value acquisition process.
次にシフト量が近い候補bについて、レンズ駆動回路21はDbに相当する距離だけフォーカスレンズを駆動する。駆動後の波形をグラフ9−3に示す。ここで評価値FNC(b)が算出され、メモリに記憶される。この時点でも比較する評価値が不足しているため、評価値の取得処理を続行する。
次にシフト量が近い候補cについて、レンズ駆動回路21はDに相当する距離だけフォーカスレンズを駆動する。駆動後の波形をグラフ9−4に示す。ここで評価値FNC(c)が算出され、メモリに記憶される。この時点で3つの評価値FNC(a)、評価値FNC(b)、評価値FNC(c)が揃うため、条件式(2)を用いて真の合焦点の判定が行われる。しかし、ここでは条件式(2)を満たさないものとして、引き続き処理を進める。
次にシフト量が近い候補dについて、レンズ駆動回路21はDに相当する距離だけフォーカスレンズを駆動する。駆動後の波形をグラフ9−5に示す。ここで、評価値FNC(d)が算出され、メモリに記憶される。この時点で3つの評価値が揃っているので、条件式(2)によって真の合焦点の判定が行われる。条件式(2)より、
FNC(c)>FNC(b) かつ FNC(c)>FNC(d)
を満たすものとする。第1の候補b、第2の候補c、第3の候補dは隣接する3つの候補であり、候補cの評価値が候補bと候補dの各評価値よりも高いため、候補cが真の合焦点と判定される。
Next, the candidate shift amount is close b, the lens drive circuit 21 drives the focus lens by a distance corresponding to D b. The waveform after driving is shown in graph 9-3. Here, the evaluation value FNC (b) is calculated and stored in the memory. Since evaluation values to be compared are still insufficient at this point, the evaluation value acquisition process is continued.
Next, the candidate shift amount near c, the lens drive circuit 21 drives the focus lens by a distance corresponding to D c. The waveform after driving is shown in graph 9-4. Here, the evaluation value FNC (c) is calculated and stored in the memory. At this time, since three evaluation values FNC (a), FNC (b), and FNC (c) are prepared, the true focal point is determined using the conditional expression (2). However, the processing is continued on the assumption that the conditional expression (2) is not satisfied.
Shift amount for closer candidate d Then, the lens drive circuit 21 drives the focus lens by a distance corresponding to D d. The waveform after driving is shown in graph 9-5. Here, the evaluation value FNC (d) is calculated and stored in the memory. Since three evaluation values are prepared at this time, the true focal point is determined by the conditional expression (2). From conditional expression (2),
FNC (c)> FNC (b) and FNC (c)> FNC (d)
Shall be satisfied. Since the first candidate b, the second candidate c, and the third candidate d are three adjacent candidates, and the evaluation value of the candidate c is higher than the evaluation values of the candidates b and d, the candidate c is true. Is determined to be the in-focus point.
このように、繰り返しパターンの検出時に焦点検出部3は、相関変化量やコントラスト評価値を用いて真の合焦点を検出する。第1実施形態と第2実施形態の違いは、第2実施形態では評価値が極値となる真の合焦点が見つかった場合に処理を終了することである。図10の例ではグラフ9−5について、Dに相当する距離のフォーカスレンズの移動は不要となる。よって、すべての合焦点を比較することなく真の合焦点を検出することができ、処理時間が短縮される。 As described above, the focus detection unit 3 detects the true focal point using the correlation change amount and the contrast evaluation value when detecting the repeated pattern. The difference between the first embodiment and the second embodiment is that, in the second embodiment, the process is terminated when a true in-focus point where the evaluation value is an extreme value is found. For Graph 9-5 in the example of FIG. 10, the movement of the focus lens of the distance corresponding to D e it is not required. Therefore, the true focal point can be detected without comparing all the focal points, and the processing time is shortened.
図11は、本実施形態における繰り返しパターン対策処理例を説明するフローチャートである。本処理は焦点検出部3が行う。
まず、S1001で合焦点の候補に関し、現在のフォーカスレンズ位置に近い方から順に0〜mとして特定し、それらのシフト量S〜Sを算出する処理が実行される。次のS1002では、S1001で算出したシフト量S〜Sをそれぞれデフォーカス量に換算する処理が実行される。換算後のデフォーカス量を、D〜Dとする。
S1003では、カウント変数iの値をゼロにセットし、S1002で算出したデフォーカス量Dに相当する距離でフォーカスレンズが駆動される。S1004では、合焦点を選択する際に用いる評価値が算出される。図11に示す「評価値(D)」は、評価値がDの関数であること(FNC(D))を表す。S1005は、前記条件式(2)を満たすか否かの判定処理である。S1005で前記条件式(2)を満たす場合、S1006へ移行する。また前記条件式(2)を満たさない場合、S1003へ進み、カウント変数iのインクリメント後に、評価値の算出処理を続行する。S1006では、S1005で前記条件式(2)を満たしたときのi値の示す候補が真の合焦点と判定され、シフト量Sに相当するデフォーカス量Dの情報が焦点検出結果として得られる。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a repetitive pattern countermeasure processing example in the present embodiment. The focus detection unit 3 performs this process.
First, in S1001, the in-focus candidates are identified as 0 to m in order from the closest focus lens position, and the process of calculating the shift amounts S 0 to S m is executed. In the next S1002, the processing for converting the calculated shift amount S 0 to S m, each defocus amount in step S1001 is executed. The defocus amount after conversion, and D 0 to D m.
In S1003, the value of the count variable i is set to zero, and the focus lens is driven at a distance corresponding to the defocus amount D i calculated in S1002. In S1004, an evaluation value used when selecting a focal point is calculated. 11 "evaluation value (D i)" indicates that the evaluation value is a function of D i (FNC (D i) ). S1005 is a process for determining whether or not the conditional expression (2) is satisfied. If the conditional expression (2) is satisfied in S1005, the process proceeds to S1006. If the conditional expression (2) is not satisfied, the process proceeds to S1003, and after the count variable i is incremented, the evaluation value calculation process is continued. In S1006, the candidate indicated by the i value when the conditional expression (2) is satisfied in S1005 is determined as the true in-focus point, and information on the defocus amount D i corresponding to the shift amount S i is obtained as the focus detection result. It is done.
本実施形態では、繰り返しパターンをもつ被写体を検出した際、フォーカスレンズを駆動しつつ、その時に得られる隣接した評価値を比較することで真の合焦点を検出できるので、検出に要する時間が短縮される。
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。
In this embodiment, when a subject having a repetitive pattern is detected, the true focus point can be detected by driving the focus lens and comparing adjacent evaluation values obtained at that time, thereby reducing the time required for detection. Is done.
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.
3 焦点検出部
21 レンズ駆動回路
106 撮像素子
112M,201M マイクロプロセッサ

3 Focus Detection Unit 21 Lens Drive Circuit 106 Image Sensor 112M, 201M Microprocessor

Claims (7)

  1. 撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置であって、
    前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出手段と、
    被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を前記焦点検出手段から取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御手段と、
    前記制御手段により選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動手段を備え、
    前記制御手段は、レンズ駆動手段によって前記複数の候補のデフォーカス量に対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、各々の候補の評価値を算出し、前記複数の候補のうちで最も評価値が高い合焦点を選択することを特徴とする撮像装置。
    An imaging apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an imaging element,
    Focus detection means for acquiring the focus detection signal from the image sensor and calculating a defocus amount to a focal point of a focus adjustment lens constituting the image pickup optical system;
    When a periodic pattern of the subject image is detected, the defocus amounts of a plurality of in-focus candidates are acquired from the focus detection unit, and the evaluation values of the plurality of candidates are calculated to obtain a single focus from the plurality of candidates. A control means for selecting a focus;
    Lens driving means for driving the focus adjustment lens according to the defocus amount to the in-focus point selected by the control means;
    The control unit moves the focus adjustment lens to a position corresponding to the defocus amount of the plurality of candidates by a lens driving unit, calculates an evaluation value of each candidate, and most of the plurality of candidates An imaging apparatus characterized by selecting a focal point having a high evaluation value.
  2. 撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置であって、
    前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出手段と、
    被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を前記焦点検出手段から取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御手段と、
    前記制御手段により選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動手段を備え、
    前記制御手段は、レンズ駆動手段によって第1ないし第3の候補のデフォーカス量にそれぞれ対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、前記第1ないし第3の候補の評価値を算出し、第2の候補の評価値が隣接する第1および第3の候補の評価値よりも高い場合、前記第2の候補を合焦点に選択することを特徴とする撮像装置。
    An imaging apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an imaging element,
    Focus detection means for acquiring the focus detection signal from the image sensor and calculating a defocus amount to a focal point of a focus adjustment lens constituting the image pickup optical system;
    When a periodic pattern of the subject image is detected, the defocus amounts of a plurality of in-focus candidates are acquired from the focus detection unit, and the evaluation values of the plurality of candidates are calculated to obtain a single focus from the plurality of candidates. A control means for selecting a focus;
    Lens driving means for driving the focus adjustment lens according to the defocus amount to the in-focus point selected by the control means;
    The control means calculates the evaluation values of the first to third candidates by moving the focus adjustment lens to positions corresponding to the defocus amounts of the first to third candidates by the lens driving means. An imaging apparatus, wherein when the evaluation value of the second candidate is higher than the evaluation values of the adjacent first and third candidates, the second candidate is selected as a focal point.
  3. 前記制御手段は、前記焦点検出用信号が周期的な極値を有する場合、被写体像が周期的なパターンを有していると検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。   3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit detects that the subject image has a periodic pattern when the focus detection signal has a periodic extreme value. 4. .
  4. 前記レンズ駆動手段は、前記制御手段により前記被写体像の周期的なパターンが検出された場合、前記焦点調節用レンズを至近端の方向に駆動した後に、無限遠端の方向に駆動することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。   The lens driving means drives the focus adjustment lens in the direction of the infinity end after driving the focus adjustment lens in the direction of the infinity end when the control means detects a periodic pattern of the subject image. The imaging apparatus according to claim 3.
  5. 前記制御手段は、焦点検出演算に用いる2像の相関量の変化または被写体のコントラストの大きさから前記評価値を算出することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像装置。   5. The imaging according to claim 1, wherein the control unit calculates the evaluation value from a change in a correlation amount between two images used for focus detection calculation or a contrast of a subject. apparatus.
  6. 撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置にて実行される制御方法であって、
    前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出ステップと、
    被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御ステップと、
    前記制御ステップで選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動ステップを有し、
    前記制御ステップでは、前記複数の候補のデフォーカス量に対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、各々の候補の評価値を算出し、前記複数の候補のうちで最も評価値が高い合焦点を選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。
    A control method executed by an imaging apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an imaging element,
    A focus detection step of obtaining the focus detection signal from the image sensor and calculating a defocus amount to a focal point of a focus adjustment lens constituting the image pickup optical system;
    Control for acquiring defocus amounts of a plurality of in-focus candidates when a periodic pattern of a subject image is detected, calculating an evaluation value of the plurality of candidates, and selecting one in-focus from the plurality of candidates Steps,
    A lens driving step of driving the focus adjustment lens according to a defocus amount to the in-focus point selected in the control step;
    In the control step, the focus adjustment lens is moved to a position corresponding to the defocus amount of the plurality of candidates to calculate an evaluation value of each candidate, and the highest evaluation value among the plurality of candidates is calculated. A method for controlling an imaging apparatus, characterized by selecting a focal point.
  7. 撮像素子からの焦点検出用信号を用いて位相差検出により撮像光学系の焦点調節を行う撮像装置にて実行される制御方法であって、
    前記撮像素子から前記焦点検出用信号を取得し、前記撮像光学系を構成する焦点調節用レンズの合焦点までのデフォーカス量を算出する焦点検出ステップと、
    被写体像の周期的なパターンを検出した場合、複数の合焦点の候補のデフォーカス量を取得し、前記複数の候補の評価値を算出して前記複数の候補から1つの合焦点を選択する制御ステップと、
    前記制御ステップで選択された前記合焦点までのデフォーカス量に従って前記焦点調節用レンズを駆動するレンズ駆動ステップを有し、
    前記制御ステップでは、第1ないし第3の候補のデフォーカス量にそれぞれ対応する位置へ前記焦点調節用レンズを移動させて、前記第1ないし第3の候補の評価値を算出し、第2の候補の評価値が隣接する第1および第3の候補の評価値よりも高い場合、前記第2の候補を合焦点に選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。

    A control method executed by an imaging apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system by phase difference detection using a focus detection signal from an imaging element,
    A focus detection step of obtaining the focus detection signal from the image sensor and calculating a defocus amount to a focal point of a focus adjustment lens constituting the image pickup optical system;
    Control for acquiring defocus amounts of a plurality of in-focus candidates when a periodic pattern of a subject image is detected, calculating an evaluation value of the plurality of candidates, and selecting one in-focus from the plurality of candidates Steps,
    A lens driving step of driving the focus adjustment lens according to a defocus amount to the in-focus point selected in the control step;
    In the control step, the focus adjustment lens is moved to positions corresponding to the defocus amounts of the first to third candidates, the evaluation values of the first to third candidates are calculated, and the second A method for controlling an imaging apparatus, wherein when a candidate evaluation value is higher than the evaluation values of adjacent first and third candidates, the second candidate is selected as a focal point.

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