JP2016224277A - Image pickup apparatus, and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に撮像面位相差AFによる焦点調節技術に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a focus adjustment technique using imaging plane phase difference AF.
従来より、焦点検出機能と画像信号取得を1枚の撮像素子を用いて実現する技術が知られており、その一例として、焦点検出用の情報取得用画素を、表示/記録用の画像取得用画素として兼用できるものが提案されている(特許文献1参照)。この技術によれば、撮像素子を構成する画素のうち、少なくとも一部の画素を水平及び/または垂直方向に複数の領域に分割し、画像取得時には分割された領域から得られる信号を加算することで画像信号を得る。また、焦点調節時には、水平または垂直方向に分割された2領域分の信号を得るように読み出すことで、各画素を瞳分割した、位相差方式の焦点調節用信号として用いることが可能である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for realizing a focus detection function and image signal acquisition using a single image sensor is known. As an example, an information acquisition pixel for focus detection is used for image acquisition for display / recording. A pixel that can also be used as a pixel has been proposed (see Patent Document 1). According to this technology, at least some of the pixels constituting the image sensor are divided into a plurality of regions in the horizontal and / or vertical directions, and signals obtained from the divided regions are added at the time of image acquisition. To obtain an image signal. Further, at the time of focus adjustment, it is possible to use as a phase difference type focus adjustment signal in which each pixel is divided into pupils by reading out signals for two regions divided in the horizontal or vertical direction.
また、特許文献2では、分割された複数の領域の信号をそれぞれラインメモリに読み出し、画素毎に加算して画像信号として出力するか、各領域の信号を独立に出力して位相差方式の焦点調節用信号として用いるかを切り替える撮像装置が開示されている。 Also, in Patent Document 2, signals of a plurality of divided areas are read into a line memory and added for each pixel and output as an image signal, or a signal of each area is output independently and a phase difference focus. An imaging apparatus that switches whether to use as an adjustment signal is disclosed.
一方、撮像素子の多画素化に伴い、予め定められた時間内により多くの画素信号を読み出すことが要求される一方で、撮像素子の出力レートの増加などによるシステムへの負荷も大きくなってきている。特に、特許文献2に示すように各画素が複数の光電変換部によって構成された、瞳分割読み出し機能を持った撮像素子の場合は、信号の読み出し数が増えるため、読み出し負荷や処理負荷が増大し、さらにシステムへの負担が増加してしまう。 On the other hand, with the increase in the number of pixels of the image sensor, it is required to read out more pixel signals within a predetermined time, but the load on the system due to an increase in the output rate of the image sensor has increased. Yes. In particular, as shown in Patent Document 2, in the case of an image sensor having a pupil division readout function in which each pixel is configured by a plurality of photoelectric conversion units, the number of signal readout increases, so that the readout load and the processing load increase. In addition, the burden on the system increases.
特許文献2では、焦点調節領域では各光電変換部毎に読み出した信号をそのまま撮像素子から出力し、それ以外の領域では各光電変換部毎に読み出した信号を画素毎に加算して撮像素子から出力する。このように、焦点調節領域とそれ以外の領域とで出力方法を切り替えることで、信号の出力数を減らしている。しかしながら、特許文献2では、各光電変換部からの読み出しはそれぞれ独立に行っているため、読み出しにかかる時間を十分に短くすることができなかった。 In Patent Document 2, a signal read for each photoelectric conversion unit is output as it is from the image sensor in the focus adjustment region, and a signal read for each photoelectric conversion unit is added for each pixel in the other regions, and then the image is read from the image sensor. Output. In this way, the number of signal outputs is reduced by switching the output method between the focus adjustment area and the other areas. However, in Patent Document 2, since reading from each photoelectric conversion unit is performed independently, the time required for reading cannot be shortened sufficiently.
他方、各光電変換部毎にできるだけ多く読み出した方が、S/Nの向上による焦点検出精度の向上や、焦点検出の制御方法の自由度向上など、焦点検出処理においてメリットがあり、システムの負荷とトレードオフの関係にある。そのため、画面中のどの領域から位相差方式の焦点調節用信号を読み出すかが課題となっていた。 On the other hand, reading as much as possible for each photoelectric conversion unit has advantages in focus detection processing, such as improvement in focus detection accuracy by improving S / N and improvement in the degree of freedom of control method of focus detection. There is a trade-off relationship. For this reason, it has been a problem to determine from which region in the screen the phase adjustment type focus adjustment signal is read out.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像面位相差方式を用いたAF制御において、焦点検出の精度を落とすことなく、システム負荷を軽減すると共に、消費電力を削減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In the AF control using the imaging surface phase difference method, the system load is reduced and the power consumption is reduced without reducing the focus detection accuracy. Objective.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、2次元に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備え、入射光量に応じた画像信号を出力する撮像素子と、焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定手段と、前記指定手段により指定された前記焦点検出領域と、撮影条件とに基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第1の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第1の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、一対の信号を得ずに加算信号を得る第2の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御手段と、を有する。 In order to achieve the above object, an imaging device according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion units for each of a plurality of two-dimensionally arranged microlenses, and an image sensor that outputs an image signal corresponding to the amount of incident light. From the plurality of photoelectric conversion units corresponding to each microlens based on a designation unit that designates a focus detection region for performing focus detection, the focus detection region designated by the designation unit, and an imaging condition, Determining means for determining a readout range in the sub-scanning direction in the imaging device, performing first readout capable of obtaining an addition signal obtained by adding a pair of signals having parallax and signals of the plurality of photoelectric conversion units; A signal is read out by the first reading from the photoelectric conversion unit in the reading range determined by the determining unit, and a pair of signals is read from the photoelectric conversion unit excluding the reading range. A control means for controlling to read out the signal, the a second read to obtain a sum signal without obtaining.
本発明によれば、撮像面位相差方式を用いたAF制御において、焦点検出の精度を落とすことなく、システム負荷を軽減すると共に、消費電力を削減することができる。 According to the present invention, in AF control using the imaging surface phase difference method, the system load can be reduced and the power consumption can be reduced without reducing the accuracy of focus detection.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components exemplified in this embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. However, the present invention is not limited to these examples.
<第1の実施形態>
●撮像システムの構成
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。なお、第1の実施形態では、レンズ交換可能な撮像システムとして説明するが、固定レンズを有する撮像装置であってもよい。
<First Embodiment>
Configuration of Imaging System FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging system according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the imaging system is described as an interchangeable lens system, but an imaging apparatus having a fixed lens may be used.
図1に示すように、本実施形態における撮像システムは、レンズユニット10とカメラ本体20から構成されている。そして、レンズユニット10全体の動作を統括制御するレンズ制御部106と、レンズユニット10を含めた撮像システム全体の動作を統括するカメラ制御部232とは、レンズマウントに設けられた端子を通じて相互にデータを通信している。
As shown in FIG. 1, the imaging system in the present embodiment includes a
まず、レンズユニット10の構成について説明する。レンズユニット10は、固定レンズ101、絞り102、フォーカスレンズ103等により構成される撮影光学系を有する。絞り102は、絞り駆動部104によって駆動され、後述する撮像素子221への入射光量を制御する。フォーカスレンズ103は、フォーカスレンズ駆動部105によって駆動され、焦点調節に用いられる。なお、後述する撮像素子221の位置を光軸方向に駆動することで、焦点調節を行うように構成しても構わない。絞り駆動部104及びフォーカスレンズ駆動部105はレンズ制御部106によって制御され、絞り102の開口径や、フォーカスレンズ103の位置が制御される。
First, the configuration of the
ユーザによりレンズ操作部107に備えられたフォーカスリング等の操作により、フォーカスなどの操作が行われた場合には、レンズ制御部106がユーザ操作に応じた制御を行う。また、レンズ操作部107は、オートフォーカス(AF)/マニュアルフォーカス(MF)モードの切り替え、撮影距離範囲の設定、手ブレ補正モードの設定など、ユーザがレンズユニット10の動作に関する設定を行うことができる。
When an operation such as a focus is performed by a user operating a focus ring or the like provided in the
レンズ制御部106は、後述するカメラ制御部232から受信した制御命令や制御情報に応じて、絞り駆動部104やフォーカスレンズ駆動部105の制御を行うと共に、レンズ情報をカメラ制御部232に送信する。
The
次に、カメラ本体20の構成について説明する。カメラ本体20において、撮像素子221は、CCDやCMOSセンサにより構成され、レンズユニット10の撮影光学系を通過した光束が撮像素子221の受光面上に結像される。そして、形成された被写体像が撮像素子221のフォトダイオード(光電変換部)によって入射光量に応じた電荷に光電変換され、蓄積される。各フォトダイオードに蓄積された電荷は、カメラ制御部232の指令に従ってタイミングジェネレータ235から与えられる駆動パルスに基づいて、電荷に応じた電圧信号として撮像素子221から順次読み出される。なお、撮像素子221の詳細構成については後述するが、本実施形態における撮像素子221は、通常の撮像信号(記録/表示用の信号)の他に、位相差方式の焦点検出に用いることのできる視差を有する一対のAF用信号を出力することができる。
Next, the configuration of the
撮像素子221から読み出された撮像信号及びAF用信号は、CDS/AGC/AD回路222に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。そして、CDS/AGC/AD回路222は、処理した撮像信号を画像信号処理部223に、AF用信号をAF信号処理部224に出力する。
The imaging signal and AF signal read from the
画像信号処理部223は、CDS/AGC/AD回路222から出力された撮像信号に対して各種の画像処理を施して、画像信号を生成し、バス21を介してSDRAM229に格納する。SDRAM229に格納された画像信号は、バス21を介して表示制御部225によって読み出され、表示部226に表示される。また、撮像信号の記録を行う動作モードでは、SDRAM229に格納された画像信号は記録媒体制御部227によって記録媒体228に記録される。
The image
ROM230にはカメラ制御部232が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されており、フラッシュROM231には、ユーザ設定情報等のカメラ本体20の動作に関する各種設定情報等が格納されている。
The
AF信号処理部224は、カメラ制御部232からの情報及びAF用信号読み出し制御部233からの情報に基き、後述するようにして撮像画面内で焦点検出を行う焦点検出領域の設定や配置を行う。そして、CDS/AGC/AD回路222から出力された一対のAF用信号のうち、設定した焦点検出領域に含まれる一対のAF用信号に基づいて公知の相関演算を行い、像ずれ量と信頼性情報を算出する。信頼性情報としては、例えば、二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等を含む。そして、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラ制御部232へ出力する。
The AF
カメラ制御部232は、例えば、1つ以上のプログラマブルプロセッサ等により構成され、例えばROM230に記憶された制御プログラムを実行することで、レンズユニット10を含めたカメラシステム全体の動作を実現する。まず、カメラ制御部232は、カメラ本体20内の各構成と情報をやり取りして制御を行う。また、カメラ本体20内の処理だけでなく、ユーザにより操作されたカメラ操作部234からの入力に応じて、電源のON/OFF、設定の変更、記録を制御する。更に、オートフォーカス(AF)/マニュアルフォーカス(MF)制御の切り替え、記録画像の確認、焦点検出領域の指定等、ユーザ操作に応じた様々な機能を実行する。カメラ制御部232は、後述するように、撮像素子221に対してAF用信号を読み出す行の判定及び制御を行う。
The
更に、先述したようにレンズユニット10内のレンズ制御部106と情報をやり取りし、撮影光学系の制御命令や制御情報を送信したり、レンズユニット10内の情報を取得する。その制御の1つとして、カメラ制御部232は、AF信号処理部224から取得した焦点検出領域の相関演算結果に基づいて、レンズ制御部106を介してフォーカスレンズ103を駆動する。
Further, as described above, information is exchanged with the
なお、本実施形態はユーザがカメラ操作部234を介して焦点検出領域を指定するものとしたが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、撮像画面内から特定の被写体を検出する構成を備えていた場合、被写体検出結果に基づいて焦点検出領域を指定してもよい。
In the present embodiment, the user designates the focus detection area via the
また、カメラ制御部232は、カメラ本体20の制御情報及びレンズユニット10の状態など、AF用信号の読み出し範囲の設定に必要なパラメータ情報、及び、指定された焦点検出領域の情報をAF用信号読み出し制御部233に通知する。AF用信号読み出し制御部233は、カメラ制御部232から取得した情報を用いて、撮像素子221に対してAF用信号を読み出す範囲の設定を行う。
In addition, the
●撮像素子の構成
次に、本第1の実施形態における撮像素子221の構成について、図2及び図3を参照して説明する。第1の実施形態における撮像素子221は、XYアドレス型の走査方法を採る、例えばCMOSイメージセンサである。
Configuration of Image Sensor Next, the configuration of the
図2は、本実施形態における撮像素子221の概略構成を示す図である。図2に示すように、撮像素子221は、複数の画素が二次元に配列された画素部205と、垂直走査回路206と、読み出し回路207と、水平走査回路208と、出力回路209とを有する。画素部205は、複数色からなるカラーフィルタに覆われており、本実施形態では、R(赤)、G(緑)、B(青)のフィルタがモザイク状に二次元的に配列された、ベイヤー配列のカラーフィルタであるものとする。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
垂直走査回路206は、AF用信号読み出し制御部233及びタイミングジェネレータ235からの制御信号に基づいて、画素部205中の任意の画素行を選択して駆動する。読み出し回路207は、垂直走査回路206により選択された行の画素から出力された信号を読み出し、読み出した信号を、水平走査回路208の制御に応じて出力回路209に転送する。これにより、主走査方向(水平方向)の走査が行われる。また、垂直走査回路206が、選択する画素行を副走査方向(垂直方向)にシフトしていくことで、画素部205全体から信号を読み出すことが可能になる。読み出された信号は、出力回路209を介して撮像素子221の外部へと送出される。
The
図3(a)は、画素部205を構成する1つの画素の構成例を示す概念図、図3(b)は画素201の構成例を示す回路図である。図3(a)に示すように、画素201は1つのマイクロレンズ202と、第1のフォトダイオード(PD)203と第2のフォトダイオード(PD)204の2つのフォトダイオードを有する。第1のPD203及び第2のPD204は、同一のマイクロレンズ202を通過した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部である。また、図3(b)に示すように、第1のPD203、第2のPD204には、垂直走査回路206からの転送パルス信号PTXA、PTXBによって制御される、第1の転送スイッチ213、第2の転送スイッチ214がそれぞれ接続されている。第1の転送スイッチ213及び第2の転送スイッチ214は、それぞれがONの時に、第1のPD203及び第2のPD204で発生した電荷を共通のフローティングディフュージョン領域(FD)215に転送する。
FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating a configuration example of one pixel included in the
FD215は、第1のPD203及び第2のPD204から転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部216は、ソースフォロワMOSトランジスタであり、FD215に保持した電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。選択スイッチ218は、垂直走査回路206からの制御信号PSELによって制御され、選択されている時に、増幅部216で増幅された画素信号を垂直出力線220に出力する。
The
リセットスイッチ217は、垂直走査回路206からのリセットパルス信号PRESによって制御され、FD215の電位を基準電位VDDにリセットする。また、リセットスイッチ217と第1の転送スイッチ213、第2の転送スイッチ214とを同時にONにすることで、第1のPD203及び第2のPD204の電位を基準電位VDDにリセットすることができる。
The
上記構成を有する画素201において、記録/表示用の信号(A+B信号)のみを読み出す場合には、まず、第1の転送スイッチ213及び第2の転送スイッチ214を共にONにする。そして、第1のPD203及び第2のPD204で発生した電荷をFD215に転送して読み出す。上記制御を制御信号PSELにより選択スイッチ218がONの間に行うことで、記録/表示用の信号(A+B信号、加算信号)を得ることができる。以下、この読み出し方法を「加算読み出し」(第2の読み出し)と呼ぶ。
In the
一方、位相差検出方式のAFのための一対のAF用信号を得る場合には、次のように読み出し制御する。まず、転送パルス信号PTXAまたはPTXBにより、第1の転送スイッチ213または第2の転送スイッチ214をONすることで、第1のPD203または第2のPD204で発生した電荷をFD215に転送する。そして、制御信号PSELにより選択スイッチ218がONの間にこれを読み出すことで、一対のAF用信号の片方(A信号)を得る。次に、第1の転送スイッチ213及び第2の転送スイッチ214を共にONすることで、第1のPD203及び第2のPD204で発生した電荷がFD215に転送される。そして、制御信号PSELにより選択スイッチ218がONの間にこれを読み出すことで、記録/表示用の信号(A+B信号、加算信号)を得ることができる。そして、記録/表示用の信号(A+B信号)から先に読み出した一対のAF用信号の片方(A信号)を減算することで、もう一方のAF用信号(B信号)を得ることができる。なお一対のAF用信号(A信号、B信号)をそれぞれ読み出してから、加算することにより、記録/表示用の信号(A+B信号、加算信号)を得るようにしてもよい。以下、上述した読み出し方法を「分割読み出し」(第1の読み出し)と呼ぶ。
On the other hand, when a pair of AF signals for phase difference detection AF is obtained, readout control is performed as follows. First, the charge generated in the
本実施形態においては、上記構成を有する撮像素子221を、行単位で加算読み出しまたは分割読み出しにより制御して信号を読み出すことができる。そして、分割読み出しにより得られる一対のAF用信号の位相差をAF信号処理部224で算出することで、位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。また、加算読み出し及び分割読み出しにより得られる加算信号により、1画面分の通常画像を得ることができる。
In the present embodiment, the
なお、図2及び図3では、1つのマイクロレンズ202に対して水平方向に分割された2つのフォトダイオードが設けられている画素構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、垂直方向に分割されていても、1つのマイクロレンズに対して、3つ以上の光電変換部を配置しても良い。このように、撮像素子は、互いに異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光することのできる画素を2次元配置したものであればよい。
2 and 3 show the pixel configuration in which two photodiodes divided in the horizontal direction with respect to one
●撮像装置の制御方法
次に、第1の実施形態におけるカメラ本体20の動作について、図4から図10を用いて説明する。図4はカメラ本体20の撮影処理の手順を示すフローチャートである。まず、S101において、カメラ制御部232は、カメラ設定等の初期化処理を行う。次のS102で、カメラ制御部232は、カメラ本体20の撮影モードが動画撮影モードか静止画撮影モードかを判定し、動画撮影モードである場合はS103に進んで動画撮影処理を行い、S105に進む。一方、S102で静止画撮影モードであればS104に進んで静止画撮影処理を行い、S105に進む。なお、本発明は、動画及び静止画のどちらの撮影モードにも適用可能だが、第1の実施形態ではS104の静止画撮影処理における制御について後述する。
Next, the operation of the
S105では、カメラ制御部232は、撮影処理が停止されたかどうかを判断し、停止されていない場合はS106へ処理を進め、停止された場合は撮影処理を終了する。なお、撮影処理が停止された場合とは、カメラ操作部234を通じてカメラ本体20の電源が切断された場合や、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われた場合である。S106では、カメラ制御部232は、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されていない場合はS102へ処理を戻して、カメラ制御部232は現在の撮影モードの処理を継続して行う。一方、変更された場合はS101へ処理を戻して、初期化処理を行った上で、変更された撮影モードの処理を行う。
In S105, the
次に、図4のS104で行われる静止画撮影処理について図5を用いて説明する。S201でカメラ制御部232は、焦点状態を検出する焦点状態検出処理を行う。S201で行われる焦点状態検出処理は、カメラ制御部232、AF信号処理部224、AF用信号読み出し制御部233により、撮像素子221から得られる信号を用いてAFを行う撮像面位相差AFのためのデフォーカス情報及び信頼性情報を取得する。なお、ここで行われる処理の詳細は、図6及び図7を用いて後述する。
Next, the still image shooting process performed in S104 of FIG. 4 will be described with reference to FIG. In step S201, the
S202でカメラ制御部232は、カメラ操作部234によってAF指示が行われているかどうかを判断する。本実施形態において、AF指示は、例えば、シャッターボタンが半押しされている状態や、AFを実行するAFONボタンが押された場合を表す。もちろんその他の手段によってAF指示を行う構成でも構わない。AF指示が行われている場合はS203へ処理を進め、カメラ制御部232は、S201で得られたデフォーカス情報及び信頼性情報を用いて、位相差方式による公知のAF処理を行い、図4の処理に戻る。
In step S <b> 202, the
一方、AF指示が行われていない場合はS204へ処理を進め、カメラ制御部232は、カメラ操作部234によって撮影指示が行われているかどうかを判断する。本実施形態において、撮影指示はシャッターボタンが全押しされている状態を表す。もちろんその他の手段によって撮影指示を行う構成でも構わない。撮影指示が行われていなければ、そのまま図4の処理にリターンする。一方、撮影指示が行われている場合はS205へ処理を進め、カメラ制御部232は、S201での合焦状態の検出結果、現在、合焦状態にあるかどうかを判断する。合焦状態でない場合はS203へ処理を進め、AF処理を開始または継続することで被写体への合焦制御を行う。一方、合焦状態である場合はS206へ処理を進め、カメラ制御部232は、画素部205の全領域から加算読み出しで読み出す撮影処理を行い、記録媒体制御部227を介して記録媒体228に撮影画像を保存して、図4の処理に戻る。
On the other hand, if the AF instruction has not been performed, the process proceeds to S204, and the
次に図5のS201で行われる焦点状態検出処理について図6を用いて説明する。まず、S301で、カメラ制御部232は、カメラ本体20、またはレンズユニット10が持つ、AFに使用する撮影パラメータ情報を取得し、S302へ処理を進める。なお、ここで取得する撮影パラメータ情報とは、レンズユニット10内の絞り102の絞り情報や、カメラ本体20内の撮像素子221にかかっているセンサゲインなどをはじめとした情報であり、カメラの構成に応じて必要な情報を取得する。カメラ制御部232は取得した撮影パラメータ情報を、AF信号処理部224及びAF用信号読み出し制御部233に提供する。次に、S302において、撮像画面内に、焦点状態の検出を行う焦点検出領域を指定する。焦点検出領域の指定方法は、例えば、ユーザがカメラ操作部234を操作して任意の領域や予め決められた複数の焦点検出領域のいずれかを設定したり、被写体検出が可能な構成であれば、例えば顔を検出した領域を焦点検出領域として指定したりしてもよい。指定された焦点検出領域の情報は、カメラ制御部232によりAF信号処理部224及びAF用信号読み出し制御部233に送られる。
Next, the focus state detection process performed in S201 of FIG. 5 will be described with reference to FIG. First, in S301, the
次に、S303でAF用信号読み出し制御部233は、カメラ制御部232から提供された情報に基づいて、撮像画面内から、分割読み出しする範囲を決定してS304へ処理を進める。ここで、図7を参照して、S303で行われる分割読み出し範囲設定処理について説明する。
Next, in S303, the AF signal
S401において、AF用信号読み出し制御部233は、指定された焦点検出領域の中央位置を求め、求めた中央位置の副走査方向の位置を分割読み出し範囲の中央位置として設定する。これは、指定された焦点検出領域の副走査方向の中央位置と、一対のAF用信号を得るために分割読み出しを行う副走査方向の範囲(分割読み出し範囲)の中央位置を揃えるために行う。
In S401, the AF signal
次に、S402でAF用信号読み出し制御部233は、カメラ制御部232から提供された撮影パラメータ情報に基づいて、撮像素子221にかけられているセンサゲイン(ゲイン値)が第1の閾値Th1以下かどうかを判断する。第1の閾値Th1以下の場合はS403へ処理を進め、第1の閾値Th1より大きい場合はS409へ処理を進める。
Next, in S402, the AF signal
S403では、AF用信号読み出し制御部233は、後述するS307で算出する像ずれ量を、S309でデフォーカス量に変換する為に掛ける換算係数が第2の閾値Th2以下かどうかを判断する。第2の閾値Th2以下の場合はS404へ処理を進め、第2の閾値Th2より大きい場合はS409へ処理を進める。
In S403, the AF signal
S404において、AF用信号読み出し制御部233は、後述するS305で行われる処理で、これまでにAF用信号を一度も生成していないかどうかを判定し、生成していない場合はS408へ処理を進め、生成している場合はS405へ処理を進める。このように、図6のS305以降の処理がまだ一度も行われていないかどうかによって、S405からS407の判定を行うかどうかを分ける。
In S404, the AF signal read
S405では、AF用信号読み出し制御部233は、前回生成したAF用信号の信号レベルが第3の閾値Th3以上かどうかを判断する。第3の閾値Th3以上の場合はS406へ処理を進め、第3の閾値Th3より小さい場合はS409へ処理を進める。
In S405, the AF signal read
S406では、AF用信号読み出し制御部233は、前回生成したAF用信号の信号レベルの最大値と最小値との差が、第4の閾値Th4以上かどうかを判定する。第4の閾値Th4以上の場合はS407へ処理を進め、第4の閾値Th4より小さい場合はS409へ処理を進める。
In S406, the AF signal
S407では、AF用信号読み出し制御部233は、前回生成したAF用信号から算出したデフォーカス量の信頼性が第5の閾値Th5以上かどうかを判定する。第5の閾値Th5以上の場合はS408へ処理を進め、第5の閾値Th5より低い場合はS409へ処理を進める。ここで設定する第5の閾値Th5としては、例えば、デフォーカス量若しくはデフォーカス方向が信頼できるとされる信頼性であればS408へ処理を進め、デフォーカス方向も信頼できない信頼性の場合はS409へ処理を進めるような閾値とする。
In S407, the AF signal read
上述したように、S402、S403でYESと判定し、かつ、S404でYESと判定するか、またはS404でNOと判定したものの、S405、S406、S407でYESと判定した場合には、S408に進む。S408では、AF用信号読み出し制御部233は、分割読み出しライン数をα(第1の範囲)に設定してS410へ処理を進める。また、上述したように、S402、S403、S405、S406、S407のいずれかでNOと判定した場合には、S409において、AF用信号読み出し制御部233は、分割読み出しライン数をβ(第2の範囲)に設定してS410へ処理を進める。なお、本実施形態において、分割読み出しライン数の設定値α、βは、以下の関係を有する。
α < β
As described above, if YES is determined in S402 and S403 and YES is determined in S404 or NO is determined in S404, but YES is determined in S405, S406, and S407, the process proceeds to S408. . In S408, the AF signal
α <β
つまり、S402からS409までの判定により、撮像面位相差AFの精度が十分に出るような条件であればαを、撮像面位相差AFの精度が出にくい条件であり、より精度を高められるようにしたい場合はβを使用するようにする。これは、撮像面位相差AFの精度が十分に出るような条件であれば、不必要に分割読み出しライン数を多くするよりも、できるだけ少なく抑えた方が、処理負荷を軽減したり、処理による熱の発生を抑えられたりする効果があるためである。また、撮像面位相差AFの精度が出にくい条件の場合は、処理負荷はよりかかるものの、精度をより向上させるために、分割読み出しライン数をより多く設定する。 That is, if the conditions from S402 to S409 are such that the accuracy of the imaging plane phase difference AF is sufficient, α is a condition that makes it difficult to obtain the accuracy of the imaging plane phase difference AF. If you want to use β, use β. This is because the processing load can be reduced or reduced by unnecessarily increasing the number of divided readout lines rather than unnecessarily increasing the number of divided readout lines if the imaging surface phase difference AF is sufficiently accurate. This is because heat generation can be suppressed. Further, in the condition where the accuracy of the imaging plane phase difference AF is difficult to be obtained, although the processing load is increased, the number of divided readout lines is set to be larger in order to further improve the accuracy.
ここで、S402からS409までの判定と、分割読み出しライン数との関係について、具体的に説明を行う。 Here, the relationship between the determination from S402 to S409 and the number of divided readout lines will be specifically described.
S402でセンサゲインが第1の閾値Th1以下かどうかを判定するのは、次の理由による。すなわち、センサゲインが大きいほどノイズの成分が大きくなる為に、AF精度が低下する懸念がある。そのため、センサゲインが大きく、第1の閾値Th1より大きければ、S409で分割読み出しライン数をβに設定して、より多くの行で分割読み出しを行うことで焦点状態の検出に用いるAF用信号を多く取得し、S/N比を向上させる。そうすることで、できるだけノイズの少ないAF用信号を得られるようにする。 Whether the sensor gain is equal to or smaller than the first threshold Th1 in S402 is determined for the following reason. That is, since the noise component increases as the sensor gain increases, the AF accuracy may decrease. Therefore, if the sensor gain is large and greater than the first threshold Th1, the number of divided readout lines is set to β in S409, and the readout signal for AF used for focus state detection is performed by performing divided readout in more rows. Acquire more and improve the S / N ratio. By doing so, an AF signal with as little noise as possible can be obtained.
S403で像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数が第2の閾値Th2以下かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、この換算係数が大きいほどデフォーカス量の精度ばらつきが大きくなり、正しいデフォーカス量を算出しにくくなる。そのため、換算係数が第2の閾値Th2より大きい場合には、S409で分割読み出しライン数をβに設定して、より多くの行で分割読み出しを行うことでAF用信号を多く取得し、S/N比を向上させ、像ずれ量の算出精度をできるだけ高めるようにする。 The reason why it is determined in S403 whether the conversion coefficient for converting the image shift amount into the defocus amount is equal to or smaller than the second threshold Th2 is as follows. That is, the larger the conversion coefficient, the greater the variation in accuracy of the defocus amount, making it difficult to calculate the correct defocus amount. Therefore, if the conversion coefficient is larger than the second threshold Th2, the number of divided readout lines is set to β in S409, and a large number of AF signals are obtained by performing divided readout in more rows, and S / The N ratio is improved and the calculation accuracy of the image shift amount is increased as much as possible.
S404でAF用信号を以前生成したことがあるかどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、初回の分割読み出し範囲設定処理ではまだAF用信号を生成していないため、AF用信号及びAF用信号を基に算出した結果を用いて判定を行うことができない。従って、AF用信号を生成したことが無ければ、S405からS407の処理を行わない。 Whether the AF signal has been generated before in S404 is determined for the following reason. That is, since the AF signal has not yet been generated in the first divided readout range setting process, the determination cannot be performed using the AF signal and the result calculated based on the AF signal. Therefore, if no AF signal has been generated, the processing from S405 to S407 is not performed.
S405で前回生成したAF用信号の信号レベルが第3の閾値Th3以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、AF用信号の信号レベルが高いほど、撮影被写体が明るい条件である可能性が高いと判断できる。逆に、AF用信号の信号レベルが小さい場合には被写体が暗い可能性が高いと判断でき、被写体が暗い場合はノイズ成分が大きいことが懸念される。そのため、AF用信号の信号レベルが第3の閾値Th3より小さい場合は分割読み出しライン数をβに設定し、より多くの行で分割読み出しを行うことでAF用信号を多く取得し、S/N比を向上させ、できるだけノイズの少ない像信号を得られるようにする。 Whether the signal level of the AF signal generated last time in S405 is equal to or higher than the third threshold Th3 is determined for the following reason. That is, it can be determined that the higher the signal level of the AF signal, the higher the possibility that the subject is bright. Conversely, if the signal level of the AF signal is low, it can be determined that the subject is likely to be dark, and if the subject is dark, there is a concern that the noise component is large. Therefore, when the signal level of the AF signal is smaller than the third threshold Th3, the number of divided readout lines is set to β, and a large number of AF signals are obtained by performing divided readout in more rows, and the S / N The ratio is improved so that an image signal with as little noise as possible can be obtained.
S406で前回生成したAF用信号の信号レベルの最大値と最小値との差が第4の閾値Th4以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、第4の閾値Th4より小さい場合は、被写体が低コントラストであることが予想される。被写体が低コントラストである場合、像ずれ量の算出精度が荒く、精度が低下することが懸念される。そのため、分割読み出しライン数をβに設定することで、より多くの行で分割読み出しを行い、より多くのAF用信号を用いて像ずれ量を算出することで焦点検出精度を高めるようにする。 The reason why it is determined whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the signal level of the AF signal generated last time in S406 is greater than or equal to the fourth threshold Th4 is as follows. That is, when the value is smaller than the fourth threshold Th4, the subject is expected to have low contrast. When the subject has low contrast, the calculation accuracy of the image shift amount is rough, and there is a concern that the accuracy may be reduced. Therefore, by setting the number of divided readout lines to β, divided readout is performed in more rows, and the amount of image shift is calculated using more AF signals, thereby improving the focus detection accuracy.
S407で前回生成したAF用信号から算出した信頼性が第5の閾値Th5以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、信頼性が低い、すなわち先述したようにデフォーカスの方向すら信頼できない場合、被写体を焦点検出領域内に捉えていない可能性がある。少なくとも焦点検出領域内に捉えている被写体が大きくボケた状態になっていることが予想される。そこで、いち早く被写体に合焦する為に、信頼性が第5の閾値Th5より低い場合は、分割読み出しライン数をβに設定することで、より広い範囲のデフォーカス量を算出することで焦点検出領域内に被写体を捉えやすくするように制御する。 The reason why it is determined whether or not the reliability calculated from the previously generated AF signal in S407 is equal to or greater than the fifth threshold Th5 is as follows. In other words, when the reliability is low, that is, as described above, even the defocus direction is not reliable, there is a possibility that the subject is not captured in the focus detection area. It is expected that the subject captured at least in the focus detection area is greatly blurred. Therefore, in order to focus on the subject quickly, when the reliability is lower than the fifth threshold Th5, the focus detection is performed by calculating the defocus amount in a wider range by setting the number of divided readout lines to β. Control to make it easier to catch the subject in the area.
なお、上述した第1の実施形態では分割読み出しライン数としてα、βの2種類を設定したが、3種類以上の値を設定してもよい。また、α、βは固定値であるものとして説明したが、例えば、上述した条件に応じて可変としたり、指定された焦点検出領域の大きさに応じて変更しても良い。また、S402からS407で分割読み出しライン数を使い分ける条件を設けたが、発明の趣旨に沿った条件であれば、上述した条件に限られるものではない。 In the first embodiment described above, two types of α and β are set as the number of divided readout lines. However, three or more types of values may be set. Further, although α and β are described as being fixed values, for example, they may be changed according to the above-described conditions, or may be changed according to the size of the designated focus detection area. In addition, although conditions for properly using the number of divided readout lines are provided in S402 to S407, the conditions are not limited to the above-described conditions as long as the conditions are in accordance with the spirit of the invention.
分割読み出しライン数の設定後、S410において、AF用信号読み出し制御部233は、S401で決定した分割読み出し範囲の中央位置及び、S408またはS409で設定した分割読み出しライン数から、分割読み出し範囲を設定して処理を終了する。
After setting the number of divided read lines, in S410, the AF signal read
図8は、指定された焦点検出領域800と、設定された分割読み出し範囲801との関係を示す図であり、図8(a)は、分割読み出しライン数がα、図8(b)は、分割読み出しライン数がβである場合を示している。図8で点線に挟まれた領域が分割読み出し範囲801である。なお、図8(a)では、焦点検出領域800の副走査方向の幅と分割読み出しライン数αが同じである場合を示しているが、α<βであれば、同じでなくても良い。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the designated
そして、分割読み出し範囲801より上の領域802は、加算読み出しにより読み出し、分割読み出し範囲801は分割読み出しにより読み出し、分割読み出し範囲801より下の領域803は、加算読み出しにより読み出す。このように読み出すことで、全領域を分割読み出しで読み出す場合よりも、読み出しにかかる時間及び負荷を軽減し、読み出しによって発生する熱を抑えることができる。
An
図8に示すように分割読み出し範囲801を設定した場合、読み出しにより得られる信号は、それぞれ図の右に表されるように、1画面分のA+B信号と、分割読み出し範囲801のA信号とB信号となる。図8(b)のように分割読み出し範囲801を設定した場合、図8(a)の場合と比較して読み出しにより時間がかかるものの、より広い領域でA信号、B信号を得ることができる。
When the divided
なお、分割読み出しライン数が奇数(例えば7ライン)の場合は、図9(a)に示すように分割読み出し範囲801を設定し、偶数(例えば8ライン)の場合は、図9(b)に示すように分割読み出し範囲801を設定する。901は、分割読み出し範囲801の中央位置である。なお、分割読み出しライン数が偶数の場合、分割読み出し範囲801の中央位置901は、図9(b)のように4ライン目の位置でなく、5ライン目の位置にしてもよい。
When the number of divided read lines is an odd number (for example, 7 lines), the divided
S303で分割読み出し範囲の設定を終えると、図6の処理に戻り、S304において、AF信号処理部224は、読み出し制御部233によって設定された分割読み出し範囲に基づいて、焦点検出領域を設定し直す。ここでは、S302で設定された焦点検出領域の副走査方向の範囲を、その中心位置を中心として、図7のS408またはS409で設定された分割読み出しライン数αまたはβと同じになるように変更する。図10は、変更前後の焦点検出領域の一例を示す模式図である。図10(a)は、S302で指定された焦点検出領域800の行数が、S408で設定された分割読み出しライン数αよりも多い場合を示す図である。この場合、指定された焦点検出領域800のうち、分割読み出しライン数α分の行からしかAF用信号を得ることができないため、行数をαに減らし、焦点検出領域810に変更する。逆に、S302で指定された焦点検出領域800の行数が、分割読み出しライン数βよりも少ない場合、焦点検出精度を上げるために、行数をβに増やし、焦点検出領域810に変更する。なお、図8(a)に示す例のように、焦点検出領域800の行数と、分割読み出しライン数αが同じ場合には、変更する必要は無い。
When the setting of the divided readout range is completed in S303, the process returns to the processing in FIG. 6, and in S304, the AF
次に、S305において、AF信号処理部224は、分割読み出し範囲で得られるAF信号のうち、S304で設定した焦点検出領域に含まれるAF用信号を抽出する。次に、S306でAF信号処理部224は、抽出したAF用信号を用いて、相関量を算出する。続いて、S307でAF信号処理部224は相関量から像ずれ量を算出する。S308でAF信号処理部224は、像ずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性を算出する。そして、S309でAF信号処理部224はS307で算出した像ずれ量に換算係数を掛けることでデフォーカス量に変換し、焦点状態検出処理を終了する。なお、S306からS309までの処理は、S304で設定した焦点検出領域の各行についてそれぞれ行い、最終的に得られた値を、例えば平均しても良いし、焦点検出領域のAF用信号を垂直方向に加算してから、加算値を用いて行ってもよい。
Next, in S305, the AF
以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、撮像面位相差AFを行うための分割読み出しライン数を、撮像面位相差AFの精度が出にくい条件であるかどうかに応じて変更する。撮像面位相差AFの精度が十分に出るような撮影条件である場合には分割読み出しライン数を少なめにすることで、AF精度を維持しつつ、処理負荷を軽減し、処理による熱の発生を抑えることができる。一方、撮像面位相差AFの精度が出にくい条件である場合には分割読み出しライン数を多くすることで、AF精度を向上させることができる。また、分割読み出し範囲の中央位置と、指定された焦点検出領域の副走査方向の中央位置を揃えることで、分割読み出しライン数を最小限に抑えることができる。 As described above, the imaging apparatus according to the present embodiment changes the number of divided readout lines for performing the imaging plane phase difference AF depending on whether or not the imaging plane phase difference AF is difficult to obtain. When the imaging conditions are such that the imaging surface phase difference AF is sufficiently accurate, the number of divided readout lines is reduced to reduce the processing load while maintaining the AF accuracy and reduce the heat generated by the processing. Can be suppressed. On the other hand, when the imaging surface phase difference AF is difficult to obtain, the AF accuracy can be improved by increasing the number of divided readout lines. Further, by aligning the center position of the divided readout range with the center position of the designated focus detection area in the sub-scanning direction, the number of divided readout lines can be minimized.
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態に加えてさらに被写体検出が可能な構成をもつ。被写体検出を検出している状態の場合は、分割読み出しラインを多めに設定するように制御する。検出された被写体は動きがあるため、分割読み出しラインを多めに設定することで、被写体を捉えやすくする。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment has a configuration capable of further subject detection in addition to the first embodiment. In the state where the subject detection is detected, control is performed so as to set a large number of divided readout lines. Since the detected subject has a movement, the subject can be easily captured by setting a large number of divided readout lines.
図11は、本発明の第2の実施形態における撮像システムの概略構成を示すブロック図である。図11に示すカメラ本体30は、図1に示すものと比較して、被写体検出部236と追従信号処理部237とを更に有するところが異なる。それ以外は、図1と同様の構成であるため、同じ参照番号を付し、説明を省略する。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging system according to the second embodiment of the present invention. The
追従信号処理部237は、カメラ制御部232からの指令に従いSDRAM229から追尾用画像信号を取り込み、この追尾用画像信号から色情報のヒストグラム及び輝度情報のヒストグラムからなる特徴量を生成する。
The follow-up
一方、撮像素子221から読み出された撮像信号及びAF用信号は、CDS/AGC/AD回路222に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。そして、CDS/AGC/AD回路222は、処理した撮像信号を画像信号処理部223及び被写体検出部236に、AF用信号をAF信号処理部224に出力する。
On the other hand, the image pickup signal and AF signal read out from the
被写体検出部236は、CDS/AGC/AD回路222から出力された加算信号に対して、追従信号処理部237により生成された特徴量を基に追従する被写体の探索処理を施し、撮影画面に追従する被写体に該当する被写体が存在するかを特定する。追従する被写体が存在する場合は、被写体が存在する位置座標を基に被写体領域を決定してその結果をカメラ制御部232に送信する。カメラ制御部232は、被写体領域を焦点検出領域として設定したり、AEを行う領域として設定したりする。また被写体が存在する位置座標はSDRAM229に保持され、次回以降の被写体領域の検出を行う際に用いることで、被写体の探索処理を施すエリアを限定することができる。被写体領域の特定時に、被写体領域の位置座標が更新される度に、SDRAM229に保持する位置座標も更新する。被写体検出部236は、主に顔や、ユーザがカメラ操作部234を介して指定した領域に存在する被写体を検出する。
The
上記構成を有する撮像システムは、図6のS303で行われる分割読み出し範囲の設定方法が、第1の実施形態で図7を参照して説明した処理と異なる。それ以外は、第1の実施形態で説明した動作と同様であるため、この点について、以下、図12を参照して説明する。 In the imaging system having the above configuration, the method for setting the divided readout range performed in S303 of FIG. 6 is different from the processing described with reference to FIG. 7 in the first embodiment. Other than that, the operation is the same as that described in the first embodiment, and this point will be described below with reference to FIG.
まず、S501では、AF用信号読み出し制御部233は、指定された焦点検出領域の中央位置を求め、求めた中央位置の副走査方向の位置を分割読み出し範囲の中央位置として設定する。なお、本第2の実施形態における指定された焦点検出領域は、ユーザがカメラ操作部234を介して指定した領域または、被写体検出部236により上述したようにして検出された被写体の領域である。
First, in S501, the AF signal
そして、S402からS407において、上述した図7と同様の処理を行う。その後、S502において、AF用信号読み出し制御部233は、被写体検出部236が被写体を検出している状態かどうかの情報をカメラ制御部232から取得する。被写体を検出していない場合はS408へ処理を進め、被写体を検出している場合はS409へ処理を進める。被写体を検出している場合、被写体の動きに応じて焦点検出領域が更新されている可能性がある。その際に、分割読み出しライン数が少ない、すなわち撮像面位相差AFを行う範囲が狭いと、検出した被写体に対応するAF用信号を取り漏らす可能性が高くなる。そこで、被写体の検出中は、分割読み出しライン数をより多く設定することで、被写体に焦点を合わせやすくするように制御する。
In S402 to S407, the same processing as in FIG. 7 described above is performed. Thereafter, in S <b> 502, the AF signal
以上説明したように第2の実施形態によれば、被写体を検出している状態である場合は、分割読み出しライン数を多く設定し、撮像面位相差AFを行うことのできる範囲を広く設定する。これによって、検出された被写体に対応するAF用信号を取り漏らすことを防ぎ、被写体が動いていても、被写体に焦点を合わせることができる。 As described above, according to the second embodiment, when the subject is being detected, the number of divided readout lines is set to be large, and the range in which the imaging plane phase difference AF can be performed is set wide. . Accordingly, it is possible to prevent the AF signal corresponding to the detected subject from being missed, and to focus on the subject even when the subject is moving.
なお、本第2の実施形態は、動画撮影における読み出し時にも利用することができる。その場合、例えば、動画の各フレームについて、被写体の検出及び分割読み出しと加算読み出しの読み出し制御を行っても良いし、複数フレームおきに行っても良い。 The second embodiment can also be used at the time of reading in moving image shooting. In that case, for example, for each frame of the moving image, subject detection and readout control of divided readout and addition readout may be performed, or may be performed every plural frames.
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1の実施形態及び第2の実施形態では、焦点検出領域として1つの焦点検出領域を撮像画面内に指定し、その中央位置を中心として分割読み出し範囲を設定した。これに対し、第3の実施形態では、焦点検出領域として2つ以上の焦点検出領域が撮像画面内に指定された場合における、分割読み出し範囲の設定方法について説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment and the second embodiment, one focus detection area is designated as the focus detection area in the imaging screen, and the divided readout range is set around the center position. In contrast, in the third embodiment, a method for setting the divided readout range when two or more focus detection areas are designated as the focus detection area in the imaging screen will be described.
第3の実施形態における撮像システムとしては、第1の実施形態または第2の実施形態で用いたものを用いることができるため、その説明は省略する。第3の実施形態は、図6のS303で行われる分割読み出し範囲の設定方法が、第1の実施形態で図7を参照して説明した処理と異なる。それ以外は、第1の実施形態で説明した動作と同様であるため、この点について、以下、図13を参照して説明する。ただし、本第3の実施形態では、図6のS302で、図14に示すように複数の焦点検出領域が指定されているものとする。 As the imaging system in the third embodiment, the one used in the first embodiment or the second embodiment can be used, and the description thereof is omitted. The third embodiment differs from the processing described with reference to FIG. 7 in the first embodiment in the method of setting the divided readout range performed in S303 of FIG. Other than that, the operation is the same as that described in the first embodiment, and this point will be described below with reference to FIG. However, in the third embodiment, it is assumed that a plurality of focus detection areas are designated as shown in FIG. 14 in S302 of FIG.
図13のS701でAF用信号読み出し制御部233は、S302で設定された複数の焦点検出領域の中央位置のY座標のうち、最も小さい(撮像画面内で最も上方の)Y座標と、最も大きい(撮像画面内で最も下方の)Y座標を抽出する。ここで、最も小さいY座標をY1とし、最も大きいY座標をY2とする。次にS702において、AF用信号読み出し制御部233は、Y1−所定ライン数γの座標のラインから、Y2+所定ライン数γの座標のラインまでを、分割読み出し範囲として設定して処理を終了する。ここで、γに設定する値としては、例えばα/2やβ/2のような焦点検出領域位置に対してある程度の範囲を持てる値を設定する。このとき、γを、図7のS402からS409で説明したようにして決定しても良いし、焦点検出領域全体を含むように設定しても良い。
In S701 of FIG. 13, the AF signal
図14に、焦点検出領域が複数設定された場合の一例を示す。例えば多点焦点検出モードの場合に、設定された複数の焦点検出領域のすべてについて、デフォーカス量が検出できるように、図14に示すように分割読み出し範囲を設定する。 FIG. 14 shows an example when a plurality of focus detection areas are set. For example, in the multipoint focus detection mode, the divided readout range is set as shown in FIG. 14 so that the defocus amount can be detected for all of the plurality of set focus detection areas.
以上説明したように第3の実施形態によれば、複数の焦点検出領域が設定された場合は、設定された焦点検出領域の全てでデフォーカス量が検出できるように、分割読み出し範囲を設定する。これにより、設定された全ての焦点検出領域のデフォーカス量を検出しつつ、焦点検出領域が設定されていない部分については加算読み出しを行うことで、読み出し負荷を少し軽減することができる。 As described above, according to the third embodiment, when a plurality of focus detection areas are set, the divided readout range is set so that the defocus amount can be detected in all of the set focus detection areas. . As a result, it is possible to slightly reduce the reading load by performing addition reading for a portion where no focus detection area is set while detecting the defocus amounts of all the set focus detection areas.
なお、上述した各実施形態においては、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、本発明は、撮像素子が付随したあらゆるデバイスに適用してもよい。すなわち携帯電話端末や携帯型の画像ビューワ、カメラを備えるテレビ、デジタルフォトフレーム、音楽プレーヤー、ゲーム機、電子ブックリーダーなど、画像を撮像可能な装置であれば、本発明は適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a digital camera has been described as an example. However, this is not limited to this example. That is, the present invention may be applied to any device with an image sensor. That is, the present invention can be applied to any device capable of capturing an image, such as a mobile phone terminal, a portable image viewer, a television set equipped with a camera, a digital photo frame, a music player, a game machine, and an electronic book reader.
10:レンズユニット、103:フォーカスレンズ、105:フォーカスレンズ駆動部、106:レンズ制御部、107:レンズ操作部、20、30:カメラ本体、201:画素、202:マイクロレンズ、203:第1のフォトダイオード(PD)、204:第2のフォトダイオード(PD)、205:画素部、206:垂直走査回路、207:読み出し回路、208:水平走査回路、221:撮像素子、223:画像信号処理部、224:AF信号処理部、232:カメラ制御部、233:AF用信号読み出し制御部、235:タイミングジェネレータ、236:被写体検出部、237:追従信号処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Lens unit, 103: Focus lens, 105: Focus lens drive part, 106: Lens control part, 107: Lens operation part, 20, 30: Camera main body, 201: Pixel, 202: Micro lens, 203: 1st Photodiode (PD), 204: Second photodiode (PD), 205: Pixel unit, 206: Vertical scanning circuit, 207: Reading circuit, 208: Horizontal scanning circuit, 221: Image sensor, 223: Image signal processing unit 224: AF signal processing unit, 232: Camera control unit, 233: AF signal readout control unit, 235: Timing generator, 236: Subject detection unit, 237: Tracking signal processing unit
Claims (16)
焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定された前記焦点検出領域と、撮影条件とに基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第1の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第1の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、一対の信号を得ずに加算信号を得る第2の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An image sensor that includes a plurality of photoelectric conversion units for each of a plurality of microlenses arranged in two dimensions and outputs an image signal corresponding to the amount of incident light;
A designation means for designating a focus detection area for performing focus detection;
Based on the focus detection area designated by the designation means and the imaging conditions, a pair of signals having parallax and signals of the plurality of photoelectric conversion units from the plurality of photoelectric conversion units corresponding to the respective microlenses. Determining means for determining a readout range in the sub-scanning direction in the image sensor, performing first readout capable of obtaining an addition signal obtained by adding
A signal is read out by the first reading from the photoelectric conversion unit in the reading range determined by the determining unit, and an addition signal is obtained without obtaining a pair of signals from the photoelectric conversion unit excluding the reading range. Control means for controlling to read a signal by reading;
An imaging device comprising:
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前記換算係数が第2の閾値より大きい場合、前記第2の範囲を設定することを特徴とする請求項4または5に記載の撮像装置。 The focus detection unit obtains an image shift amount by correlation calculation based on the pair of signals, converts the obtained image shift amount into a defocus amount using a conversion coefficient,
6. The determination unit according to claim 4, wherein the determination unit sets the second range when the conversion coefficient is larger than a second threshold as an imaging condition in which the accuracy of focus detection is likely to be lower. The imaging device described.
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前回の焦点検出で得られた前記信頼性情報が示す信頼性が第5の閾値より低い場合に、前記第2の範囲を設定することを特徴とする請求項4乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。 The focus detection means calculates reliability information of the focus detection;
The determination unit is configured to detect the second range when the reliability indicated by the reliability information obtained in the previous focus detection is lower than a fifth threshold as an imaging condition in which the accuracy of the focus detection is likely to be lower. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging device is set.
前記決定手段は、前記検出手段により被写体が検出されている場合に、前記読み出し範囲として、前記第2の範囲を設定することを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 In the image represented by the addition signal, the image processing apparatus further includes detection means for detecting a subject.
8. The imaging according to claim 2, wherein the determination unit sets the second range as the reading range when an object is detected by the detection unit. 9. apparatus.
前記指定手段により、複数の前記焦点検出領域が指定された場合に、前記決定手段は、前記指定手段により指定された前記複数の焦点検出領域それぞれに対応する前記一対の信号が得られるように、前記第1の読み出しを行う前記読み出し範囲を決定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Based on the pair of signals corresponding to the focus detection area, further comprising a focus detection means for performing phase difference type focus detection,
When the plurality of focus detection areas are designated by the designation means, the determination means is configured to obtain the pair of signals corresponding to each of the plurality of focus detection areas designated by the designation means. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the reading range in which the first reading is performed is determined.
指定手段が、焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定工程と、
決定手段が、前記指定工程で指定された前記焦点検出領域と、撮影条件とに基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第1の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定工程と、
制御手段が、前記決定工程で決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第1の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、一対の信号を得ずに加算信号を得る第2の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする制御方法。 A control method of an imaging apparatus having an imaging element that includes a plurality of photoelectric conversion units for each of a plurality of microlenses arranged in two dimensions and outputs an image signal corresponding to an incident light amount,
A designation step for designating a focus detection area for performing focus detection;
Based on the focus detection area designated in the designation step and the imaging condition, a determining unit receives a pair of signals having parallax and the plurality of photoelectric signals from the plurality of photoelectric conversion units corresponding to the microlenses. A determination step of determining a reading range in the sub-scanning direction of the image sensor, performing a first reading capable of obtaining an addition signal obtained by adding the signals of the conversion unit;
The control means reads a signal by the first reading from the photoelectric conversion unit in the reading range determined in the determination step, and outputs an addition signal without obtaining a pair of signals from the photoelectric conversion unit excluding the reading range. A control step of controlling the signal to be read by the second reading obtained;
A control method characterized by comprising:
前記決定工程では、前記検出工程で被写体が検出されている場合に、前記読み出し範囲として、前記第2の範囲を設定することを特徴とする請求項13または14に記載の制御方法。 The detection means further includes a detection step of detecting a subject from the image represented by the addition signal,
The control method according to claim 13 or 14, wherein, in the determination step, the second range is set as the readout range when a subject is detected in the detection step.
前記指定工程において、複数の前記焦点検出領域が指定された場合に、前記決定工程では、前記指定工程で指定された前記複数の焦点検出領域それぞれに対応する前記一対の信号が得られるように、前記第1の読み出しを行う前記読み出し範囲を決定することを特徴とする請求項12に記載の制御方法。 The focus detection unit further includes a focus detection step of performing phase difference type focus detection based on the pair of signals corresponding to the focus detection region,
In the designating step, when a plurality of the focus detection areas are designated, in the determination process, the pair of signals corresponding to the plurality of focus detection areas designated in the designation process are obtained. The control method according to claim 12, wherein the reading range in which the first reading is performed is determined.
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