JP2016012094A - Camera with contrast af function - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a camera that performs AF processing by effectively applying contrast-based focus detection and phase difference-based focus detection.SOLUTION: A digital camera 10 has a photometric sensor 20A and a ranging sensor 18A, and selectively performs phase difference-based focus detection using the ranging sensor 18A and contrast-based focus detection using the photometric sensor 20A in accordance with a user setting. When a focus detection mode is set to a phase difference-based focus detection mode, and if object properties and object area make it difficult to determine an in-focus point in the phase difference-based focus detection mode, the focus detection mode is switched to a contrast-based focus detection mode.

Description

本発明は、デジタルカメラなどに適用可能な撮像装置に関し、特に、オートフォーカス(AF)処理に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus applicable to a digital camera or the like, and more particularly to an autofocus (AF) process.
デジタルカメラなどでは、フォーカスレンズを駆動することによって自動的に被写体像を合焦させるAF装置が備えられている。一眼レフ型カメラでは、位相差方式に基づくAF装置が備えられており、可動ミラー下方に配置された測距センサモジュールへ被写体光を導く。そして、被写体光を瞳分割し、投影像の位相差に基づいて合焦判断する。   A digital camera or the like includes an AF device that automatically focuses a subject image by driving a focus lens. A single-lens reflex camera is equipped with an AF device based on a phase difference method, and guides subject light to a distance measuring sensor module disposed below a movable mirror. Then, the subject light is divided into pupils, and the focus is determined based on the phase difference of the projected image.
一方、コンパクト型カメラ、ミラーレス型カメラなどの場合、撮影用のイメージセンサを用いたコントラスト方式(山登り方式)によってAF処理を行う。コントラスト方式では、フォーカスレンズを一方向に移動させながら、イメージセンサから読み出される画像信号の輝度差(コントラスト)を検出し、輝度差がピークとなる位置を合焦位置と判断する。   On the other hand, in the case of a compact camera, a mirrorless camera, or the like, AF processing is performed by a contrast method (mountain climbing method) using an image sensor for photographing. In the contrast method, the brightness difference (contrast) of the image signal read from the image sensor is detected while moving the focus lens in one direction, and the position where the brightness difference reaches a peak is determined as the focus position.
可動ミラー、専用測距センサモジュールを設けてないデジタルカメラにおいても、位相差方式に基づく焦点調整を行うことが可能である(特許文献1参照)。そこでは、撮影用の撮像素子の受光面の一部に測距用画素を配置する。そして、測距用画素から出力される画素信号に基づいて位相差を検出する。   Even in a digital camera that is not provided with a movable mirror and a dedicated distance measuring sensor module, it is possible to perform focus adjustment based on a phase difference method (see Patent Document 1). In this case, ranging pixels are arranged on a part of the light receiving surface of the imaging element for photographing. Then, the phase difference is detected based on the pixel signal output from the ranging pixel.
また、一眼レフ型カメラにおいても、コントラスト方式に基づく焦点調整を行うことが可能である(特許文献2参照)。そこでは、位相差式の測距センサモジュールとは別にセンサを外部に配置し、そのセンサから出力される画素信号に基づいて合焦判断する。   Further, even in a single-lens reflex camera, focus adjustment based on a contrast method can be performed (see Patent Document 2). In this case, a sensor is arranged outside the phase difference type distance measuring sensor module, and focusing is determined based on a pixel signal output from the sensor.
特許第3761383号公報Japanese Patent No. 3761383 特開2000−156823号公報JP 2000-156823 A
一眼レフ型カメラの場合、可動ミラーをアップさせた状態では、ユーザが光学ファインダを通じて被写体を確認することができない。そのため、イメージセンサの受光面の一部に測距用センサを配置する構成では、ライブビューによる表示が必要不可欠となる。これは、撮影前に接眼レンズを通じた被写体の構図を決めるユーザの嗜好に合わず、一眼レフ型カメラの特性を生かせない。   In the case of a single-lens reflex camera, the user cannot check the subject through the optical viewfinder when the movable mirror is raised. Therefore, in a configuration in which the distance measuring sensor is arranged on a part of the light receiving surface of the image sensor, display by live view is indispensable. This does not match the user's preference for determining the composition of the subject through the eyepiece before shooting, and the characteristics of the single-lens reflex camera cannot be utilized.
一方、一眼レフ型カメラに従来のAFセンサモジュールとは異なる専用の測距センサを外部に設ける場合、パララックスの問題が生じ、撮影レンズとの測距センサとの調整等などの必要性から、製造コストが上がる。   On the other hand, when a dedicated ranging sensor different from the conventional AF sensor module is provided outside in a single-lens reflex camera, a problem of parallax occurs, and from the necessity such as adjustment of the ranging sensor with the photographing lens, Manufacturing costs increase.
したがって、従来のカメラ構成を大きく変えることなく、コントラスト方式によるAF処理、位相差方式によるAF処理を、撮影状況などに応じて選択できることが必要とされる。   Therefore, it is necessary to be able to select the AF process using the contrast method and the AF process using the phase difference method according to the shooting situation without greatly changing the conventional camera configuration.
本発明の撮影装置は、撮影光学系を通った被写体光を、光学ファインダおよび測距用撮像素子へ選択的に導くミラー(可動ミラーなど)と、光学ファインダに導かれた被写体光が結像される2次元撮像素子と、測距用撮像素子を用いた位相差式焦点検出と2次元撮像素子を用いたコントラスト式焦点検出のいずれかを焦点検出方式として選択、設定する焦点検出方法選択部と設定された焦点検出方法に従い、測距用撮像素子から読み出される画素信号に基づいた位相差方式による焦点検出、および2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づいたコントラスト方式による焦点検出のいずれかを実行する焦点検出部と、撮影光学系を駆動させて合焦動作を実行する焦点調整部とを備える。   The imaging apparatus of the present invention forms an image of a subject light guided to the optical finder and a mirror (such as a movable mirror) that selectively guides the subject light that has passed through the imaging optical system to the optical finder and the distance measuring image sensor. A focus detection method selection unit for selecting and setting as a focus detection method one of a two-dimensional image sensor, a phase difference focus detection using a ranging image sensor, and a contrast focus detection using a two-dimensional image sensor; According to the set focus detection method, either focus detection based on a phase difference method based on a pixel signal read out from a ranging image sensor or focus detection based on a contrast method based on a pixel signal read out from a two-dimensional image sensor A focus detection unit that executes the focus detection unit, and a focus adjustment unit that drives the photographing optical system to perform a focusing operation.
2次元撮像素子は、被写体像の明るさを測定する測光用2次元撮像素子(測光センサなど)によって構成される。焦点検出方法選択部は、ユーザによる設定操作に応じて、位相差式焦点検出およびコントラスト式焦点検出いずれかを設定してもよい。また、2次元撮像素子から出力される画素信号に基づいて、カメラ背面に設けられた表示部に被写体像をライブビュー表示する表示制御部を設けることも可能である。   The two-dimensional image sensor is constituted by a photometric two-dimensional image sensor (such as a photometric sensor) that measures the brightness of a subject image. The focus detection method selection unit may set either phase difference focus detection or contrast focus detection according to a setting operation by the user. It is also possible to provide a display control unit that displays a subject image in a live view on a display unit provided on the back of the camera based on a pixel signal output from the two-dimensional image sensor.
位相差式焦点検出が不能あるいは困難な撮影状況が生じることを考慮すれば、焦点検出方法選択部は、位相差式焦点検出が設定された状態において、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替え設定可能である。   Considering that phase-difference focus detection is impossible or difficult, the focus detection method selection unit switches from phase-difference focus detection to contrast focus detection in a state where phase-difference focus detection is set. Switching setting is possible.
例えば、焦点検出方法選択部は、被写体像の中で設定された焦点検出対象エリアが測距用撮像素子の焦点検出可能なエリアから外れる場合、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替える。あるいは、焦点検出方法選択部は、空間周波数の高いパターンの被写体など、位相差式焦点検出では合焦/非合焦が判断できない、あるいは困難な場合、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替えることができる。   For example, the focus detection method selection unit switches from phase difference focus detection to contrast focus detection when the focus detection target area set in the subject image deviates from the focus detectable area of the ranging image sensor. Alternatively, the focus detection method selection unit shifts from the phase difference type focus detection to the contrast type focus detection when it is difficult or difficult to determine whether the phase difference type focus detection is performed, such as a subject having a high spatial frequency pattern. Can be switched.
焦点検出方法選択部は、2次元撮像素子を用いたコントラスト式焦点検出と、可動ミラーに対しカメラ後方に配置され、撮影光学系を通った被写体光が結像される撮影用撮像素子を用いたイメージセンサ対象コントスト式焦点検出のうちいずれかを、コントラスト式焦点検出として選択、設定することが可能である。   The focus detection method selection unit uses a contrast-type focus detection using a two-dimensional image sensor and a photographing image sensor that is arranged behind the camera with respect to the movable mirror and forms an image of subject light that has passed through the photographing optical system. Any one of the image sensor target controlled focus detections can be selected and set as the contrast focus detection.
焦点検出部が、設定された焦点検出方法に従い、2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づいたコントラスト式焦点検出、撮影用撮像素子から読み出される画素信号に基づいたイメージセンサ対象コントラスト式焦点検出のいずれかを実行する。このとき、焦点検出方法選択部は、可動ミラーは光路退避位置に移動させればよい。   The focus detection unit performs contrast type focus detection based on the pixel signal read from the two-dimensional image sensor and image sensor target contrast type focus detection based on the pixel signal read from the imaging image sensor according to the set focus detection method. Do one. At this time, the focus detection method selection unit may move the movable mirror to the optical path retracted position.
また、表示制御部は、設定されたコントラスト式焦点検出方法に従い、撮影用撮像素子による被写体像もしくは2次元撮像素子による被写体像を、表示部へ選択的にライブビュー表示することができる。   The display control unit can selectively perform live view display on the display unit of the subject image by the imaging imaging device or the subject image by the two-dimensional imaging device in accordance with the set contrast type focus detection method.
本発明の他の態様における撮像装置は、撮影光学系を通り、光学ファインダに導かれた被写体光が結像される2次元撮像素子と、2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、被写体の明るさを検出する明るさ検出部と、焦点位置が連続的に変化している間に2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、コントラスト方式による焦点検出を実行する焦点検出部を備える。   An image pickup apparatus according to another aspect of the present invention is based on a two-dimensional image sensor on which subject light guided through an imaging optical system and guided to an optical finder is imaged, and a pixel signal read from the two-dimensional image sensor. A brightness detection unit that detects brightness and a focus detection unit that performs focus detection by a contrast method based on pixel signals read from the two-dimensional image sensor while the focus position is continuously changing.
本発明の他の態様における撮像方法は、撮影光学系を通り、光学ファインダに導かれた被写体光を、2次元撮像素子に結像させ、2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、被写体の明るさを検出し、焦点位置(レンズ位置)が連続的に変化している間に2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、コントラスト方式による焦点検出を実行する。   According to another aspect of the present invention, an imaging method includes subject light guided through an imaging optical system and guided to an optical finder to form an image on a two-dimensional image sensor, based on pixel signals read from the two-dimensional image sensor. The brightness is detected, and the focus detection by the contrast method is executed based on the pixel signal read from the two-dimensional image sensor while the focus position (lens position) is continuously changing.
本発明によれば、コントラスト式焦点検出、位相差式焦点検出を効果的に適用してAF処理を行うことができる。   According to the present invention, AF processing can be performed by effectively applying contrast focus detection and phase difference focus detection.
第1の実施形態であるデジタルカメラの概略的内部構成図である。It is a schematic internal block diagram of the digital camera which is 1st Embodiment. デジタルカメラのブロック図である。It is a block diagram of a digital camera. 光学ファインダを通じて視認される合焦枠を示した図である。It is the figure which showed the focusing frame visually recognized through an optical finder. 位相差式の測距センサの焦点検出範囲を示した図である。It is the figure which showed the focus detection range of the phase difference type distance measuring sensor. 測光センサにおけるAF枠を示した図である。It is the figure which showed AF frame in a photometric sensor. 測光センサの分割合焦エリアを示した図である。It is the figure which showed the fractional focus area of the photometry sensor. コントラスト式AF処理時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of contrast type AF processing. AF処理のフローチャートである。It is a flowchart of AF processing. 図5のステップS107におけるコントラスト式焦点検出処理のサブルーチンである。It is a subroutine of contrast type focus detection processing in Step S107 of FIG. ライブビュー表示によるAFエリア表示、光学ファインダ表示によるAFエリア表示を示した図である。It is a figure showing AF area display by live view display and AF area display by optical finder display. 顔検知したときのライブビュー表示によるAFエリア表示、光学ファインダ表示によるAFエリア表示を示した図である。It is a figure showing AF area display by live view display and AF area display by optical viewfinder display when a face is detected.
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。   Below, the digital camera which is this embodiment is demonstrated with reference to drawings.
図1は、本実施形態であるデジタルカメラの概略的内部構成図である。   FIG. 1 is a schematic internal configuration diagram of a digital camera according to the present embodiment.
デジタルカメラ10は、撮影光学系12を収容する撮影レンズ(鏡筒)11を本体10Bへ着脱自在に装着可能な一眼レフ型カメラであり、モードダイヤル、設定ボタン(いずれも図示せず)に対する操作によって、撮影モード、再生モードなどが設定可能である。撮影光学系12は、ズームレンズ12A、絞り12B、フォーカスレンズ12Cを含む。   The digital camera 10 is a single-lens reflex camera in which a photographic lens (lens barrel) 11 that houses a photographic optical system 12 can be detachably attached to a main body 10B. The shooting mode, playback mode, and the like can be set. The photographing optical system 12 includes a zoom lens 12A, a diaphragm 12B, and a focus lens 12C.
電源ON状態となって撮影モードが設定されると、被写体からの反射光が、撮影光学系12を通過し、その一部がクイックリターンミラー(可動ミラー)19によって光学ファインダ15の方向へ導かれる。また、反射光の一部は、クイックリターンミラー19を透過し、ハーフミラー17によってAFセンサモジュール18へ導かれる。AFセンサモジュール18は、位相差式焦点検出に対応した測距センサ18Aを備えており、2次元測距センサ18Aは、CCDなどの撮像素子によって構成される。   When the photographing mode is set with the power turned on, the reflected light from the subject passes through the photographing optical system 12, and a part thereof is guided toward the optical finder 15 by the quick return mirror (movable mirror) 19. . Part of the reflected light is transmitted through the quick return mirror 19 and guided to the AF sensor module 18 by the half mirror 17. The AF sensor module 18 includes a distance measuring sensor 18A corresponding to phase difference type focus detection, and the two-dimensional distance measuring sensor 18A is configured by an imaging element such as a CCD.
光学ファインダ15のピント板15Eに入射した光は、ペンタプリズム15A、ハーフミラー15Bで反射し、フォーカシングスクリーン15Cを経由して接眼レンズ15Dから射出する。これにより、ユーザは接眼レンズ15Dを通じて被写体像を確認することができる。また、ハーフミラー15Bを透過する被写体光の一部が、光学ファインダ15に配置されたAEセンサモジュール20の測光センサ(2次元撮像素子)20Aへ導かれ、被写体光が測光センサ20Aの受光面上において結像される。   The light incident on the focus plate 15E of the optical viewfinder 15 is reflected by the pentaprism 15A and the half mirror 15B, and is emitted from the eyepiece 15D via the focusing screen 15C. Thereby, the user can confirm the subject image through the eyepiece 15D. Further, part of the subject light transmitted through the half mirror 15B is guided to the photometric sensor (two-dimensional imaging device) 20A of the AE sensor module 20 disposed in the optical viewfinder 15, and the subject light is on the light receiving surface of the photometric sensor 20A. Is imaged.
レリーズボタン(図示せず)が操作されると、一連の撮影動作が行われる。すなわち、レリーズボタンの半押しにより、AF処理、測光、露出演算処理が実行され、レリーズボタン全押しに応じて、クイックリターンミラー19のアップ動作、絞り12Bの駆動、シャッタ13の開閉動作が実行され、被写体光がイメージセンサ(撮影用撮像素子)14の受光面に結像される。   When a release button (not shown) is operated, a series of shooting operations are performed. That is, when the release button is half-pressed, AF processing, photometry, and exposure calculation processing are executed, and when the release button is fully pressed, the quick return mirror 19 is moved up, the diaphragm 12B is driven, and the shutter 13 is opened and closed. The subject light is imaged on the light receiving surface of the image sensor (imaging imaging device) 14.
再生モードが設定された場合、本体10Bの背面側に設置されたイメージLCD60に記録画像を再生表示することができる。撮影モードにおいては、シースルー画像を動画像としてイメージLCD60に表示し、イメージセンサ14、測光センサ20Aによって得られる被写体像を表示可能である。   When the reproduction mode is set, the recorded image can be reproduced and displayed on the image LCD 60 installed on the back side of the main body 10B. In the photographing mode, a see-through image can be displayed as a moving image on the image LCD 60, and a subject image obtained by the image sensor 14 and the photometric sensor 20A can be displayed.
メニュー設定モードが選択されると、ユーザは、焦点検出方式としてコントラスト式焦点検出、位相差式焦点検出いずれを入力操作によって選択、設定することができる。さらに、コントラスト式焦点検出が設定された場合、AF処理時における表示モードとして、光学ファインダ15を利用する光学ファインダモードと、イメージLCD60を利用するライブビュー表示モードを選択、設定することができる。   When the menu setting mode is selected, the user can select and set either the contrast-type focus detection or the phase-difference focus detection as the focus detection method by an input operation. Furthermore, when contrast focus detection is set, an optical finder mode using the optical finder 15 and a live view display mode using the image LCD 60 can be selected and set as display modes during AF processing.
図2は、デジタルカメラのブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram of the digital camera.
CPUを含むコントローラ30は、露出制御部32、ファインダLCD33、撮影レンズ駆動部36、画像信号処理回路40などになどに制御信号を出力し、レリーズスイッチ37によって検出されるレリーズ操作、モードダイヤルスイッチ42、ボタンスイッチ44などによって検出されるユーザ入力操作に基づき、露出制御、撮影/記録動作、再生表示、位相差式AF処理などカメラ全体の動作制御を行う。カメラ動作制御のプログラムは、不揮発性メモリ(図示せず)に記憶されている。   The controller 30 including a CPU outputs a control signal to the exposure control unit 32, the finder LCD 33, the photographing lens driving unit 36, the image signal processing circuit 40, etc., and a release operation detected by the release switch 37, a mode dial switch 42 Based on a user input operation detected by the button switch 44 or the like, operation control of the entire camera such as exposure control, photographing / recording operation, reproduction display, and phase difference AF processing is performed. The camera operation control program is stored in a non-volatile memory (not shown).
焦点検出方法として位相差式焦点検出が設定されている場合、AFセンサモジュール18によって検出される位相差に基づき、フォーカスレンズ12CがAFドライバ34によって駆動される。AFセンサモジュール18から出力される画素信号に基づいてデフォーカス量が算出されると、デフォーカス量に応じてフォーカスレンズ12Cの光軸に沿った移動方向および駆動量が求められる。   When the phase difference type focus detection is set as the focus detection method, the focus lens 12C is driven by the AF driver 34 based on the phase difference detected by the AF sensor module 18. When the defocus amount is calculated based on the pixel signal output from the AF sensor module 18, the movement direction and the drive amount along the optical axis of the focus lens 12C are obtained according to the defocus amount.
測光センサ20Aは、CCD、あるいはCMOSセンサなどで構成される2次元センサであり、測光センサ20Aには、R、Gr、Gb、Bの色要素をベイヤー配列させたカラーフィルタアレイが配置されている。測光センサ20Aでは、光学ファインダ15を通じてユーザに視認される被写体像に応じた画素信号が出力され、DSP(Digital Signal Processor)などによって構成される画像信号処理回路40へ順次送られる。   The photometric sensor 20A is a two-dimensional sensor composed of a CCD or CMOS sensor, and a color filter array in which color elements of R, Gr, Gb, and B are arranged in a Bayer array is arranged in the photometric sensor 20A. . In the photometric sensor 20A, a pixel signal corresponding to a subject image visually recognized by the user through the optical finder 15 is output and sequentially sent to an image signal processing circuit 40 configured by a DSP (Digital Signal Processor) or the like.
測光センサ20Aでは、複数の分割測光エリアが規定されており、各分割測光エリアにおいて代表的輝度値(平均値など)が算出される。撮影対象となる被写体エリアの明るさが検出されると、露出制御部32は、シャッタスピード、絞り値など露出値を演算し、撮影動作時には露出値に基づいて絞り12B、シャッタ13が駆動制御される。   In the photometric sensor 20A, a plurality of divided photometric areas are defined, and a representative luminance value (such as an average value) is calculated in each divided photometric area. When the brightness of the subject area to be photographed is detected, the exposure control unit 32 calculates an exposure value such as a shutter speed and an aperture value, and the aperture 12B and the shutter 13 are driven and controlled based on the exposure value during the photographing operation. The
画像信号処理回路40は、送られてくる画素信号のG成分画素信号に基づいて、分割測光エリア各々の輝度値を算出し、被写体の明るさを求める。一方、ライブビュー表示、撮影動作の場合、イメージセンサ14において生成される被写体像に応じた画素信号が、画像信号処理回路40へ送られる。   The image signal processing circuit 40 calculates the luminance value of each of the divided photometry areas based on the G component pixel signal of the transmitted pixel signal, and obtains the brightness of the subject. On the other hand, in the case of live view display and photographing operation, a pixel signal corresponding to the subject image generated by the image sensor 14 is sent to the image signal processing circuit 40.
撮影動作が行われると、画像信号処理回路40は、イメージセンサ14から出力された1フレーム分の画素信号に対してホワイトバランス調整、色変換処理などの画像信号処理などを施し、画像データを生成する。生成された画像データは、図示しないメモリへ一時的に格納し、圧縮、あるいは非圧縮状態でメモリカード46に記録される。   When a photographing operation is performed, the image signal processing circuit 40 performs image signal processing such as white balance adjustment and color conversion processing on the pixel signal for one frame output from the image sensor 14 to generate image data. To do. The generated image data is temporarily stored in a memory (not shown) and recorded on the memory card 46 in a compressed or non-compressed state.
一方、焦点検出方法としてコントラスト式焦点検出が設定されている場合、画像信号処理回路40は、送られてくる画素信号から被写体の明るさを検出する一方、画素信号に基づいてコントラスト式焦点検出を行う。焦点検出に関するプログラムは、あらかじめROM48に格納されている。   On the other hand, when contrast type focus detection is set as the focus detection method, the image signal processing circuit 40 detects the brightness of the subject from the transmitted pixel signal, while performing contrast type focus detection based on the pixel signal. Do. A program relating to focus detection is stored in the ROM 48 in advance.
具体的には、焦点位置が近接点〜無限大(∞)、無限大〜近接点のいずれか一方向に沿って移動するようにフォーカスレンズ12Cを駆動し、焦点位置が連続的に変化する間、AF処理対象である被写体部分の輝度差を算出し、合焦/非合焦判断を行う。そして、輝度差のピーク値が検出される位置を合焦位置として判断し、フォーカスレンズ12Cを合焦位置への駆動量分だけ駆動する。コントローラ30は、コントラスト式焦点検出の間、フォーカスレンズ12Cを駆動制御する。   Specifically, while the focus lens 12C is driven so that the focal position moves along any one of the proximity point to infinity (∞) and the infinity to the proximity point, the focal position changes continuously. Then, the brightness difference of the subject portion which is the AF processing target is calculated, and in-focus / in-focus determination is performed. Then, the position where the peak value of the luminance difference is detected is determined as the in-focus position, and the focus lens 12C is driven by the drive amount to the in-focus position. The controller 30 drives and controls the focus lens 12C during contrast focus detection.
次に、図3A〜3D、図4を用いて、測距センサ18A、測光センサ20Aの焦点検出範囲について説明する。   Next, the focus detection range of the distance measuring sensor 18A and the photometric sensor 20A will be described with reference to FIGS. 3A to 3D and FIG.
図3Aは、光学ファインダを通じて視認される合焦枠を示した図である。図3Bは、位相差式の測距センサ18Aの焦点検出範囲を示した図である。   FIG. 3A is a diagram showing a focusing frame visually recognized through the optical viewfinder. FIG. 3B is a diagram showing a focus detection range of the phase difference type distance measuring sensor 18A.
ユーザが光学ファインダ15によって被写体像を確認するとき、AF枠F0が視認される。測距センサ18Aでは、図3Bに示すように、中央部に20個、左右にそれぞれ2つの画素ブロックから成る分割合焦エリアDT0が設定されており、図3Aに示した光学ファインダ15を通じて視認されるAF枠T0に対応する。   When the user confirms the subject image with the optical viewfinder 15, the AF frame F0 is visually recognized. In the distance measuring sensor 18A, as shown in FIG. 3B, a fractional focusing area DT0 including 20 pixel blocks in the center and two pixel blocks in the left and right is set and visually recognized through the optical viewfinder 15 shown in FIG. 3A. Corresponds to the AF frame T0.
図3Cは、測光センサ20AにおけるAF枠を示した図である。測光センサ20Aから得られる1フレーム分の画像エリアの中で、画像中心点周りに水平方向に沿った長さX、垂直方向に沿った長さYの領域が、AF枠F1として規定されている。ただし、X、Yは、画像データの水平方向、垂直方向長さを1としたときの割合を表す。例えば、X、Yは、それぞれ0.4、0.3となる。   FIG. 3C is a diagram showing an AF frame in the photometric sensor 20A. In the image area for one frame obtained from the photometric sensor 20A, an area having a length X along the horizontal direction and a length Y along the vertical direction around the image center point is defined as an AF frame F1. . However, X and Y represent ratios when the horizontal length and vertical length of the image data are set to 1. For example, X and Y are 0.4 and 0.3, respectively.
図3Dは、測光センサ20Aの分割合焦エリアを示した図である。AF枠F1は、コントラスト/輝度差に基づく合焦動作を行うエリアを示し、位相差式のAFセンサモジュール18に対して規定された分割合焦エリアDT0と同様、複数(ここでは6×10)の分割合焦エリアDT1がAF枠F1に規定される。   FIG. 3D is a diagram showing a fractional focusing area of the photometric sensor 20A. The AF frame F1 indicates an area where a focusing operation based on the contrast / luminance difference is performed, and a plurality of (here 6 × 10) like the fractional focusing area DT0 defined for the phase difference AF sensor module 18. The fractional focus area DT1 is defined as the AF frame F1.
各分割合焦エリアは、測距センサ18Aに規定された分割合焦エリアと同じ画素数からなる画素ブロックで構成されており、測光処理時の16×16分割測光エリアとは異なる区画で画素ブロックが構成されている。コントラスト式AF処理では、このAF枠F1の中で合焦動作が実行可能であり、AF枠F1は、測距センサ18AにおけるAF枠F0よりも大きい。   Each fractional focus area is composed of pixel blocks having the same number of pixels as the fractional focus area defined for the distance measuring sensor 18A, and the pixel block is in a different section from the 16 × 16 divided photometry area at the time of photometry processing. Is configured. In the contrast AF process, a focusing operation can be performed in the AF frame F1, and the AF frame F1 is larger than the AF frame F0 in the distance measuring sensor 18A.
図4は、コントラスト式AF処理時のタイミングチャートである。測光センサ20Aでは、1/30秒間隔で1フレーム分の画素信号が順次読み出される。電子シャッタ機能によって電荷掃出しパルスの出力後、露光期間ETによる露光により、1フレーム分の画素信号が生成される。   FIG. 4 is a timing chart during contrast AF processing. The photometric sensor 20A sequentially reads pixel signals for one frame at 1/30 second intervals. After outputting the charge sweep pulse by the electronic shutter function, a pixel signal for one frame is generated by exposure in the exposure period ET.
フォーカスレンズ12Cを駆動する駆動パルス信号DSは、垂直同期信号VDの立下りに同期して出力される。測光センサ20Aから出力される1フレーム分の画素信号に基づいて繰り返し合焦判断され、ピーク位置検出まで駆動パルス信号DSが出力される。駆動パルス信号DSのパルス数は、フォーカスレンズ12Cの繰り出し量などに基づいて定められる。   The drive pulse signal DS for driving the focus lens 12C is output in synchronization with the fall of the vertical synchronization signal VD. Focusing is repeatedly determined based on the pixel signal for one frame output from the photometric sensor 20A, and the drive pulse signal DS is output until the peak position is detected. The number of pulses of the drive pulse signal DS is determined based on the amount of extension of the focus lens 12C.
測光センサ20Aを用いたコントスト式AF処理と、AFセンサモジュール18を用いた位相差式AF処理は、上述したようにユーザ設定で選択可能であるとともに、撮影状況に応じて設定、切り替えられる。以下、図5、6を用いて、AF処理について説明する。   The contrast AF process using the photometric sensor 20A and the phase difference AF process using the AF sensor module 18 can be selected by user settings as described above, and can be set and switched according to the shooting situation. Hereinafter, the AF process will be described with reference to FIGS.
図5は、AF処理のフローチャートである。図6は、図5のステップS107におけるコントラスト式焦点検出処理のサブルーチンである。図7は、ライブビュー表示によるAFエリア表示、光学ファインダ表示によるAFエリア表示を示した図である。なお、ここでは、測光センサ20Aによる被写体像をライブビュー表示するモードが設定されている。   FIG. 5 is a flowchart of the AF process. FIG. 6 is a subroutine for contrast-type focus detection processing in step S107 of FIG. FIG. 7 is a diagram showing AF area display by live view display and AF area display by optical viewfinder display. In this case, a mode for displaying a subject image by the photometric sensor 20A in live view is set.
レリーズボタンが半押しされると、AF方式としてコントラスト方式と位相差方式のいずれの方式が設定されているか判断される(S101、S102)。コントラストAF方式が選択、設定されていると判断されると、ステップS107へ進み、後述するコントラスト方式のAF処理が実行される。一方、従来の位相差AF方式が設定されている場合、ステップS103へ進む。   When the release button is pressed halfway, it is determined which one of the contrast method and the phase difference method is set as the AF method (S101, S102). If it is determined that the contrast AF method has been selected and set, the process proceeds to step S107, and a contrast method AF process to be described later is executed. On the other hand, if the conventional phase difference AF method is set, the process proceeds to step S103.
ステップS103では、ユーザによってあらかじめ設定されたAFエリアが検出される。そしてステップS104では、検出されたAFエリアが位相差式AFにおける合焦判断可能な領域から外れているか否かが判断される。AFエリアは、所定数の分割合焦エリアから構成され、AF対象となる被写体領域を規定する。ここでは、4つの分割合焦エリアによってAFエリアを定めている。   In step S103, an AF area preset by the user is detected. Then, in step S104, it is determined whether or not the detected AF area is out of the focus determination area in the phase difference AF. The AF area is composed of a predetermined number of fractional focus areas and defines a subject area to be an AF target. Here, the AF area is defined by four fractional focus areas.
図3B、図3Dに示すように、位相差式AF処理において合焦判断できる領域は、コントラスト式AF処理において定められる領域よりも狭い。したがって、ユーザによって設定されたAFエリアが位相差式AFの合焦判断可能領域を超える場合、コントラストAF方式に切り替えられ、ステップS107へ進む。   As shown in FIGS. 3B and 3D, the region where the focus determination can be made in the phase difference AF processing is narrower than the region determined in the contrast AF processing. Therefore, when the AF area set by the user exceeds the in-focus determination possible area of the phase difference AF, the mode is switched to the contrast AF method, and the process proceeds to step S107.
図7に示すように、ユーザによってAFエリアT1を表すクロス状マークCRの位置変更によって、AFエリアT1が画像中心位置から右上方向へ切り替えられた場合、その位置でのAFエリアは位相差式AFの合焦判断可能領域を超える(図3B参照)。そのため、位相差式AFからコントラスト式AFに切り替えられる。   As shown in FIG. 7, when the AF area T1 is switched from the image center position to the upper right direction by the position change of the cross mark CR representing the AF area T1 by the user, the AF area at that position is the phase difference type AF. The in-focus determination possible area is exceeded (see FIG. 3B). Therefore, the phase difference AF is switched to the contrast AF.
ステップS105では、位相差式AF処理が実行される。このとき、AF処理対象となる被写体が位相差式AF処理の場合に合焦判断困難な被写体である場合、焦点検出不能と判断し、位相差式AF方式からコントラスト式AF方式に切り替えられる(S106)。   In step S105, phase difference AF processing is executed. At this time, if the subject to be AF processed is a subject for which it is difficult to determine the focus in the case of phase difference AF processing, it is determined that focus detection is impossible, and the phase difference AF method is switched to the contrast AF method (S106). ).
例えば、空間周波数の高いパターンが繰り替えられる被写体の場合、位相差式AF処理では合焦状態であるか否かが判断困難となるため、コントラスト式AF方式に切り替えられる。ステップS107のコントラスト式AF処理へ進むと、図6のサブルーチンが実行開始される。   For example, in the case of a subject in which a pattern with a high spatial frequency is repeated, it is difficult to determine whether or not the subject is in focus in the phase difference AF process, so that the contrast AF method is switched. When the process proceeds to the contrast AF process in step S107, execution of the subroutine of FIG. 6 is started.
ステップS201では、光学ファインダ表示方式と、ライブビュー表示方式いずれのAF表示方式が設定されているか判断される。測光センサ20Aを用いた光学ファインダ表示方式の場合、ステップS204へ進み、AFエリア設定処理が実行される。例えば、図3Cに示したAF対象範囲内で顔が検知された場合、AFエリアT2が設定される(図8参照)。また、上述したように、ユーザが特定のAFエリアT1を選択した場合、そのエリアが設定される。顔検知、ユーザ設定のないデフォルト状態では、図3Cに示したAF枠F1の全体をAFエリアT1として設定する。   In step S <b> 201, it is determined which one of the AF finder display method and the live view display method is set. In the case of the optical viewfinder display method using the photometric sensor 20A, the process proceeds to step S204, and AF area setting processing is executed. For example, when a face is detected within the AF target range shown in FIG. 3C, the AF area T2 is set (see FIG. 8). As described above, when the user selects a specific AF area T1, that area is set. In the default state without face detection and user setting, the entire AF frame F1 shown in FIG. 3C is set as the AF area T1.
ステップS205では、フォーカスレンズ12Cを一方向に駆動しながら、AFエリアでの最大輝度値と最少輝度値との輝度差が順次算出される。そして、輝度差がピークとなる位置が検出される。そして、ステップS206では、ピーク位置を焦点位置としてフォーカスレンズの逆方向の駆動量が算出される。   In step S205, the luminance difference between the maximum luminance value and the minimum luminance value in the AF area is sequentially calculated while driving the focus lens 12C in one direction. Then, a position where the luminance difference reaches a peak is detected. In step S206, the driving amount of the focus lens in the reverse direction is calculated with the peak position as the focal position.
一方、イメージセンサ14を用いてコントラスト式AF処理を行うライブビュー表示方式が選択されている場合、クイックリターンミラー19がアップし(S202)、イメージセンサ14を駆動させることによって、測光センサ20Aを用いたライブビュー表示から、イメージセンサ14を用いたライブビュー表示に切り替えられる(S203)。そして、イメージセンサ14から読み出される被写体像の画素信号に基づいて、ステップS204〜S206に応じたAF処理が実行される。   On the other hand, when the live view display method for performing contrast AF processing using the image sensor 14 is selected, the quick return mirror 19 is raised (S202), and the image sensor 14A is driven to use the photometric sensor 20A. The live view display is switched to the live view display using the image sensor 14 (S203). Then, based on the pixel signal of the subject image read from the image sensor 14, AF processing according to steps S204 to S206 is executed.
焦点位置までのフォーカスレンズ12Cの駆動量が決定されると、光学ファインダ表示方式の場合、そのままサブルーチンは終了する(S207)。一方、ライブビュー表示方式が選択されている場合、クイックリターンミラー19がダウンし、測光センサ20Aを用いたライブビュー表示方式に切り替えられる(S208、S209)。   When the driving amount of the focus lens 12C up to the focal position is determined, in the case of the optical finder display method, the subroutine ends as it is (S207). On the other hand, when the live view display method is selected, the quick return mirror 19 is lowered and switched to the live view display method using the photometric sensor 20A (S208, S209).
図5のステップS108では、フォーカスレンズ12Cが定められたレンズ駆動量だけ移動する。ステップS109では、合焦したAFエリアが、ファインダLCD33によるファインダ表示、イメージLCD60において表示される。光学ファインダ表示では、ファインダLCD33の駆動によって行われ、AFエリアT1に相当する分割合焦エリア(図7では4つの分割合焦エリアdt)が表示される。なお、合焦状態で測光センサ20Aから読み出された画素信号に基づいて、被写体の明るさが検出される。   In step S108 in FIG. 5, the focus lens 12C moves by a predetermined lens driving amount. In step S109, the focused AF area is displayed on the finder LCD 33 and the image LCD 60. In the optical finder display, the finder LCD 33 is driven to display a fractional focus area corresponding to the AF area T1 (four fractional focus areas dt in FIG. 7). Note that the brightness of the subject is detected based on the pixel signal read from the photometric sensor 20A in the focused state.
このように本実施形態によれば、測光センサ20A、測距センサ18Aを備えた一眼レフ型デジタルカメラ10において、測距センサ18Aを利用した位相差式焦点検出と、測光センサ20Aを用いたコントラスト式焦点検出をユーザ設定により選択的に実行することができる。また、位相差式焦点検出が設定されている場合においても、被写体特性、被写体エリアが位相差式焦点検出では合焦判断困難な場合、コントラスト式焦点検出に切り替えられる。   As described above, according to the present embodiment, in the single-lens reflex digital camera 10 including the photometric sensor 20A and the distance measuring sensor 18A, the phase difference type focus detection using the distance measuring sensor 18A and the contrast using the photometric sensor 20A. Expression focus detection can be selectively performed by user settings. Even when the phase difference focus detection is set, when the subject characteristic and the subject area are difficult to determine the focus by the phase difference focus detection, the focus detection is switched to the contrast focus detection.
2つの焦点検出方式を選択的に設定することにより、様々な撮影状況に適した焦点検出方法を設定することが可能となる。そして、露出制御に関連して設けられた測光センサ20Aを用いてコントラスト式焦点検出を行うため、パララックスの問題が生じない。さらに、ユーザが光学ファインダを利用して合焦した被写体像およびそのエリアを確認することが可能であり、従来の一眼レフ型カメラと同様の撮影操作を行いながら違和感なくコントラストAF処理を実行することができる。さらに、被写体の明るさ検出用の測光センサ20Aを利用するため、新たな撮像素子などの回路を設ける必要がない。   By selectively setting the two focus detection methods, it is possible to set a focus detection method suitable for various shooting situations. Since contrast-type focus detection is performed using the photometric sensor 20A provided in association with exposure control, the parallax problem does not occur. Furthermore, it is possible for the user to check the focused subject image and its area using the optical viewfinder, and to perform contrast AF processing without a sense of incongruity while performing the same shooting operation as a conventional single-lens reflex camera. Can do. Further, since the photometric sensor 20A for detecting the brightness of the subject is used, there is no need to provide a new circuit such as an image sensor.
また、ライブビュー表示において、測光センサ20Aあるいはイメージセンサ14を用いたコントラスト式AF処理を選択的に設定することが可能であり、画素数の多いイメージセンサ14を用いることによって、より精度ある焦点検出を行うことが可能となる。このとき、測光センサ20Aによるライブビュー表示と、イメージセンサ14によるライブビュー表示を連続的に切り替え可能であり、ライブビュー表示が途切れずに済む。   In live view display, it is possible to selectively set the contrast AF processing using the photometric sensor 20A or the image sensor 14, and by using the image sensor 14 having a large number of pixels, more accurate focus detection can be performed. Can be performed. At this time, the live view display by the photometric sensor 20A and the live view display by the image sensor 14 can be switched continuously, so that the live view display is not interrupted.
なお、コントラスト式焦点検出が設定された状態において、位相差式焦点検出に切り替える構成にすることも可能である。例えば、被写体が遠距離にあると想定される場合、自動的に位相差式焦点検出に切り替えてもよい。   Note that it is possible to switch to phase difference focus detection in a state where contrast focus detection is set. For example, when it is assumed that the subject is at a long distance, it may be automatically switched to phase difference type focus detection.
コントラスト式焦点検出については、測光センサだけを用いた構成にすることも可能である。また、測光センサ以外の2次元撮像素子を、光学ファインダ内、付近に別途設け、光学ファインダへ導かれた被写体光をその撮像素子に結像させる構成にしてもよい。   Contrast focus detection can be configured using only a photometric sensor. Further, a two-dimensional image sensor other than the photometric sensor may be separately provided in the vicinity of the optical finder, and the subject light guided to the optical finder may be imaged on the image sensor.
10 デジタルカメラ
12 撮影光学系
14 イメージセンサ(撮影用撮像素子)
15 光学ファインダ
18 AFセンサモジュール
18A 測距センサ(測距用撮像素子)
19 クイックリターンミラー(可動ミラー)
20 AEセンサモジュール
20A 測光センサ(2次元撮像素子)
30 コントローラ(焦点調整部、焦点検出方法選択部)
40 画像信号処理回路(焦点検出部、明るさ検出部、表示制御部)
60 イメージLCD(表示部)
10 Digital Camera 12 Shooting Optical System 14 Image Sensor (Image Sensor for Shooting)
15 Optical Finder 18 AF Sensor Module 18A Distance Sensor (Image Sensor for Distance Measurement)
19 Quick return mirror (movable mirror)
20 AE sensor module 20A Photometric sensor (two-dimensional image sensor)
30 controller (focus adjustment unit, focus detection method selection unit)
40 Image signal processing circuit (focus detection unit, brightness detection unit, display control unit)
60 Image LCD (Display unit)

Claims (9)

  1. 撮影光学系を通った被写体光を、光学ファインダおよび位相差測距用撮像素子へ選択的に導くミラーと、
    前記光学ファインダに導かれた被写体光が結像される測光用2次元撮像素子と、
    前記測距用撮像素子を用いた位相差式焦点検出と前記2次元撮像素子を用いたコントラスト式焦点検出のいずれかを焦点検出方式として選択、設定する焦点検出方法選択部と、
    設定された焦点検出方法に従い、前記測距用撮像素子から読み出される画素信号に基づいた位相差方式による焦点検出、および前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づいたコントラスト方式による焦点検出のいずれかを実行する焦点検出部と、
    前記撮影光学系を駆動させて合焦動作を実行する焦点調整部と
    を備えたことを特徴とするカメラ。
    A mirror that selectively guides the subject light that has passed through the photographing optical system to an optical finder and an image sensor for phase difference ranging;
    A two-dimensional image sensor for photometry on which subject light guided to the optical finder is imaged;
    A focus detection method selection unit that selects and sets one of a phase difference type focus detection using the distance measuring image sensor and a contrast type focus detection using the two-dimensional image sensor as a focus detection method;
    According to the set focus detection method, either focus detection based on a phase difference method based on a pixel signal read from the ranging image sensor or focus detection based on a contrast method based on a pixel signal read from the two-dimensional image sensor A focus detection unit for executing
    And a focus adjustment unit that drives the photographing optical system to perform a focusing operation.
  2. 前記焦点検出方法選択部が、位相差式焦点検出が設定された状態において、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替え設定可能であることを特徴とする請求項1に記載のカメラ。   2. The camera according to claim 1, wherein the focus detection method selection unit can be switched from phase difference focus detection to contrast focus detection in a state where phase difference focus detection is set. 3.
  3. 前記焦点検出方法選択部が、被写体像の中で設定された焦点検出対象エリアが前記測距用撮像素子の焦点検出可能なエリアから外れる場合、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替えることを特徴とする請求項2に記載のカメラ。   The focus detection method selection unit switches from phase difference focus detection to contrast focus detection when the focus detection target area set in the subject image deviates from the focus detectable area of the ranging image sensor. The camera according to claim 2.
  4. 前記焦点検出方法選択部が、位相差式焦点検出では合焦/非合焦が判断できない場合、位相差式焦点検出からコントラスト式焦点検出へ切り替えることを特徴とする請求項2乃至3のいずれかに記載のカメラ。   4. The focus detection method selection unit switches from phase difference focus detection to contrast focus detection when focusing / non-focusing cannot be determined by phase difference focus detection. Camera described in.
  5. 前記焦点検出方法選択部が、ユーザによる設定操作に応じて、位相差式焦点検出およびコントラスト式焦点検出いずれかを設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のカメラ。   5. The camera according to claim 1, wherein the focus detection method selection unit sets one of phase difference focus detection and contrast focus detection according to a setting operation by a user.
  6. 前記ミラーに対しカメラ後方に配置され、前記撮影光学系を通った被写体光が結像される撮影用撮像素子をさらに備え、
    前記焦点検出方法選択部が、前記2次元撮像素子を用いたコントラスト式焦点検出と、前記撮影用撮像素子を用いたイメージセンサ対象コントスト式焦点検出のうちいずれかを、コントラスト式焦点検出として選択、設定し、
    前記焦点検出部が、設定された焦点検出方法に従い、前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づいたコントラスト式焦点検出、前記撮影用撮像素子から読み出される画素信号に基づいたイメージセンサ対象コントラスト式焦点検出のいずれかを実行することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のカメラ。
    An image sensor for photographing, which is disposed behind the camera with respect to the mirror and forms an image of subject light passing through the photographing optical system;
    The focus detection method selection unit selects one of contrast focus detection using the two-dimensional image sensor and image sensor target controlled focus detection using the imaging image sensor as contrast focus detection. Set,
    In accordance with the set focus detection method, the focus detection unit detects contrast based focus detection based on the pixel signal read from the two-dimensional image sensor, and image sensor target contrast type based on the pixel signal read from the imaging image sensor. 6. The camera according to claim 1, wherein any one of focus detection is executed.
  7. 前記2次元撮像素子から出力される画素信号に基づいて、カメラ背面に設けられた表示部に被写体像をライブビュー表示する表示制御部をさらに備え、
    前記表示制御部が、設定されたコントラスト式焦点検出方法に従い、前記撮影用撮像素子による被写体像もしくは前記2次元撮像素子による被写体像を、前記表示部へ選択的にライブビュー表示することを特徴とする請求項1に記載のカメラ。
    Based on the pixel signal output from the two-dimensional image sensor, further comprising a display control unit for live view display of the subject image on a display unit provided on the back of the camera,
    The display control unit selectively displays a subject image by the imaging imaging device or a subject image by the two-dimensional imaging device on the display unit in a live view according to a set contrast type focus detection method. The camera according to claim 1.
  8. 撮影光学系を通り、光学ファインダに導かれた被写体光が結像される測光用2次元撮像素子と、
    前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、被写体の明るさを検出する明るさ検出部と、
    焦点位置が連続的に変化している間に前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、コントラスト方式による焦点検出を実行する焦点検出部と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。
    A two-dimensional image sensor for photometry on which subject light guided through an imaging optical system and guided to an optical viewfinder is imaged;
    A brightness detection unit that detects the brightness of a subject based on pixel signals read from the two-dimensional image sensor;
    An imaging apparatus comprising: a focus detection unit configured to perform focus detection by a contrast method based on a pixel signal read from the two-dimensional image sensor while a focal position is continuously changing.
  9. 撮影光学系を通り、光学ファインダに導かれた被写体光を、測光用2次元撮像素子に結像させ、
    前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、被写体の明るさを検出し、
    焦点位置が連続的に変化している間に前記2次元撮像素子から読み出される画素信号に基づき、コントラスト方式による焦点検出を実行することを特徴とする撮像方法。
    The subject light that has passed through the photographic optical system and led to the optical viewfinder is imaged on a two-dimensional image sensor for photometry,
    Based on the pixel signal read from the two-dimensional image sensor, the brightness of the subject is detected,
    An imaging method comprising: performing focus detection by a contrast method based on a pixel signal read from the two-dimensional image sensor while a focal position is continuously changing.
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