JP4341202B2 - Focus detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被写体の視差を有する一対の像を一対のイメージセンサーアレイ上へ導き、この一対のイメージセンサーアレイの電気的な出力に基づいて一対の被写体像の相対的ずれ量を算出し、対物レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。
【0003】
図5により、位相差検出方式の焦点検出装置について説明する。図5において、バンドパスフィルター700、視野マスク200、フィールドレンズ300、絞り開口401,402および再結像レンズ501,502が焦点検出光学系を構成し、これらの焦点検出光学系により一対の被写体像が一対のイメージセンサーアレイA,B上に結像される。なお、バンドパスフィルター700を視野マスク200の後ろに配置したものもある。対物レンズ100上の領域101は、フィールドレンズ300による絞り開口401の逆投影像である。同様に、対物レンズ100上の領域102はフィールドレンズ300による絞り開口402の逆投影像である。また、焦点検出領域は、イメージセンサーアレイA,Bが再結像レンズ501、502によって投影されて予定焦点面600近傍で重なった部分である。
【0004】
対物レンズ100の領域101を通って入射した被写体からの光束は、フィルム面と等価な予定焦点面600またはその前後に結像した後、バンドパスフィルター700、視野マスク200の開口、フィールドレンズ300、絞り開口401および再結像レンズ501を通り、イメージセンサーアレイA上に結像する。同様に、対物レンズ100の領域102を通って入射した被写体からの光束は、予定焦点面600またはその前後に結像した後、バンドパスフィルター700、視野マスク200の開口、フィールドレンズ300、絞り開口部402および再結像レンズ502を通り、イメージセンサーアレイB上に結像する。
【0005】
一対のイメージセンサーアレイA、B上に結像した一対の被写体像は、対物レンズが予定焦点面600よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面600よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づき、ちょうど予定焦点面600に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時には、一対のイメージセンサーアレイA、B上の一対の被写体像は相対的に一致する。したがって、この一対の被写体像をイメージセンサーアレイA,Bにより光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対位置を求めることによって、対物レンズの焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向、すなわちデフォーカス量を検出することができる。
【0006】
次に、デフォーカス量を求める演算処理方法について説明する。イメージセンサーアレイA,Bはそれぞれ複数の光電変換素子から構成されており、図6(a)、(b)に示すように、各光電変換素子ごとに信号a1・・an、b1・・bnを出力する。そして、一対のデータ列(a1〜an)、(b1〜bn)を相対的に所定のデータ分Lずつシフトしながら相関演算を行う。具体的には相関量C(L)を次式で算出する。
【数1】
C(L)=Σ|ai−bj|
ここで、Σはi=k〜rの総和演算を表し、j−i=L、L=−lmax,・・,−2,−1,0,1,2,・・,lmaxである。
【0007】
Lは上述したようにデータ列のシフト量に当たる整数であり、初項kと最終項rはシフト量Lに依存して変化させてもよい。こうして得られた相関量C(L)の中で、極小値となる相関量を与えるシフト量に図5に示す焦点検出光学系およびイメージセンサーアレイA,Bの光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数を掛けたものがデフォーカス量となる。しかしながら、相関量C(L)は図6(c)に示すように離散的な値であり、検出可能なデフォーカス量の最小単位はイメージセンサーアレイA,Bの光電変換素子のピッチ幅によって制限されてしまう。
【0008】
そこで、離散的な相関量C(L)より補間演算を行うことによって新たに極小値Cexを算出し、綿密な焦点検出を行う方法が提案されている(例えば特開昭60−037513号公報参照)。この焦点検出方法は、図7に示すように極小値である相関量C(0)とその両側のシフト量での相関量C(1)、C(−1)によって算出する方法で、極小値Cexを与えるシフト量Fmとデフォーカス量DFは次式により求まる。
【数2】
DF=Kf*Fm,
Fm =L+DL/E,
DL={C(−1)−C(1)}/2,
Cex=C(0)−|DL|,
E=MAX[{C(1)−C(0)},{C(−1)−C(0)}]
ここで、MAX{Ca,Cb}はCaとCbの内の大きい方を選択することを意味し、Kfは図5に示す焦点検出光学系およびイメージセンサーアレイA,Bの光電変換素子のピッチ幅によって定まる定数である。
【0009】
こうして得られたデフォーカス量が真にデフォーカス量を示しているのか、それともノイズなどによる相関量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、次の条件を満たした場合にデフォーカス量は信頼ありとする。
【数3】
E>E1 且つ Cex/E<G1
ここでE1、G1は所定値である。Eは被写体のコントラストに依存する値であり、値が大きいほどコントラストが高く信頼性が高いことになり、Cex/Eは像の一致度に主に依存し、0に近いほど信頼性が高いことになる。そして、信頼性ありと判定されるとデフォーカス量DFに基づいて対物レンズを駆動する。
【0010】
このように、焦点検出の可否と検出結果の信頼性は被写体の光輝度分布であるコントラストの高さに大きく依存している。したがって、被写体のコントラストを最適にイメージセンサー出力に反映させる必要がある。例えば図8(a)に示すようなコントラストの被写体に対して焦点検出を行う場合には、図8(c)に示すようなイメージセンサー出力になるのが望ましい。図8において、Vsatは光電変換素子の飽和電圧を示す。しかし、蓄積時間が短いと図8(b)に示すようにコントラストが低くなってしまう。逆に、蓄積時間が長いと図8(d)に示すように本来あるべきコントラストがなくなってしまう。それゆえ適切な大きさの画像出力を得る必要があり、そのためには適切な蓄積時間で電荷蓄積を行わなければならない。
【0011】
この適切な蓄積時間を求めるために、前回の蓄積動作における蓄積時間とイメージセンサー出力とに基づいて、次回の蓄積動作におけるイメージセンサー出力のピーク値が適切な大きさになるような蓄積時間を算出する方法がある。例えば図8(b)に示すようなイメージセンサー出力が得られ、そのときの蓄積時間がTb、ピーク値がVbであったとする。このような場合に次回の蓄積動作において図8(c)に示すような適切な大きさの出力を得るためには、蓄積時間を、
【数4】
Tc=(Vc/Vb)*Tb
とすればよい。ここで、Vcは次回の蓄積動作における目標ピーク値である。この目標ピーク値は、予め飽和状態を作り出したときのイメージセンサー出力をVsatとし、次式によりVcを算出してカメラに記憶しておく。
【数5】
Vc=A*Vsat
ここで、Aは1未満の正の実数であり、このAの大きさでイメージセンサー出力の「適切な大きさ」が決定する。Aが小さいと常にイメージセンサー出力のコントラストが低くなってしまい、逆に大きいと被写体の明るさが少し明るく変化しただけですぐにイメージセンサー出力が飽和してしまう。このようなイメージセンサー出力の調節方法をAGC(Auto Gain Control)という。なお、ピーク値の代わりに平均値に基づいてイメージセンサー出力を調節する方法もある。
【0012】
ところで、近年、撮影画面内の複数の領域において焦点検出を行う、いわゆる多点測距方式の焦点検出装置が用いられている。この種の焦点検出装置は、例えば図4に示すように、撮影画面内に複数の焦点検出領域を備えている。これらの複数の焦点検出領域の中から主要な被写体を捕捉している焦点検出領域、換言すれば焦点検出演算およびその演算結果に基づくレンズ駆動の対象とすべき焦点検出領域を選択する方法には、撮影者の手動による選択方法と、焦点検出装置が自動で行う選択方法とがある。撮影者による手動選択方法の場合は、撮影者が手動選択部材により選択した焦点検出領域に対応するイメージセンサー出力に基づいて焦点検出演算を行い、焦点検出結果に基づいてレンズ駆動を行う。ただし、撮影者が選択領域を切り換えたときに、新たに選択された領域のイメージセンサー出力に基づいて焦点検出演算とレンズ駆動を素早く実行するために、手動により焦点検出領域を選択する場合でもすべての焦点検出領域において上述したAGCを行うのが望ましい。
【0013】
一方、焦点検出装置により焦点検出領域を自動で選択する場合には、すべての焦点検出領域において焦点検出演算を行い、それらの演算結果の中で最も至近のデフォーカス量を示す焦点検出領域を選択する方法が知られている(例えば特開昭59−146028号公報参照)。しかし、自動選択の場合において、焦点検出領域の数が多いと、自動焦点検出動作開始から焦点検出領域の自動選択完了までの所用時間が長くなってしまうという欠点がある。つまり、焦点検出開始直後はイメージセンサー出力がAGCによる「適切な大きさ」への収束が間に合わないため、「適切な大きさ」の出力が得られにくい。したがって、ほとんどの焦点検出領域で焦点検出結果が得られたにもかかわらず、たった1つの焦点検出領域が焦点検出不可となったために、最至近のデフォーカス量を示す焦点検出領域を選択することができず、ふたたびすべての焦点検出領域でイメージセンサーの電荷蓄積と焦点検出演算をやり直さなければならなくなる。このような動作をすべての焦点検出領域で演算結果が得られるまで繰り返すと、焦点検出領域の自動選択を完了するまでの所要時間が長くなってしまう。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、焦点検出動作を開始してから焦点検出領域の自動選択を完了するまでの時間を短縮するために、AGCによりすべてのイメージセンサー出力が適切な大きさになるまで、焦点検出演算を禁止することが考えられる。そうすれば、すべてのイメージセンサー出力が適切な大きさになるまで無駄な焦点検出演算が行われず、その分だけ時間を短縮することができる。
【0015】
ところが、例えばCCDのような破壊読み出し型のイメージセンサーを用いる場合には、AGCによりすべてのイメージセンサー出力が適切な大きさになったと判定された時点では、すべてのイメージセンサーの蓄積電荷が読み出されて残っていないので、もう一度同じ蓄積電荷を読み出すことはできない。したがって、すべてのイメージセンサー出力を記憶しておく必要がある。
【0016】
しかし、すべてのイメージセンサー出力を記憶するには大容量のメモリが必要になり、コストがかかるという問題がある。かといって、1つの焦点検出領域分だけメモリーを用意し、演算のたびに出力データを上書きすることにすると、メモリーの容量は少なくてすむが、AGCによりすべてのイメージセンサー出力が適切な大きさになったと判定された後に、ふたたびすべての焦点検出領域でイメージセンサーの電荷蓄積と焦点検出演算をやり直さなければならなくなり、応答が悪くなるという問題がある。
【0017】
本発明の目的は、複数の焦点検出領域の中から焦点検出演算結果に基づいてレンズ駆動を行うべき領域を短時間で自動選択することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項1の発明は、被写界の複数の焦点検出領域のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の焦点検出領域の輝度に応じた蓄積制御による電荷蓄積を繰り返し行う複数の破壊読み出し型光電変換手段と、前記複数の破壊読み出し型光電変換手段の出力に基づいて前記複数の焦点検出領域に対する対物レンズの焦点調節状態を演算する演算手段と、前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値であるか否かを判定する判定手段と、前記複数の光電変換手段の出力と該出力を得た際の蓄積時間とに基づいて目標の出力が得られる次回の蓄積時間を求めることによって、次回の前記電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値になるか否かを予想する予想手段と、前記判定手段により前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値でないと判定された場合であっても、前記予想手段により前記次回の電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値になると予想された場合には、前記演算手段により前記次回の電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力に基づいて前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させる制御手段とを備える。
(2) 請求項2の焦点検出装置は、前記複数の光電変換手段のそれぞれは複数の光電変換素子から構成され、前記判定手段によって、前記複数の光電変換手段のそれぞれに含まれる複数の光電変換素子の出力のうちの最大出力が予め設定した目標値近傍になる場合に、前記複数の光電変換手段の出力は前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定するようにしたものである。
(3) 請求項3の焦点検出装置は、前記複数の光電変換手段のそれぞれは複数の光電変換素子から構成され、前記判定手段によって、前記複数の光電変換手段のそれぞれに含まれる複数の光電変換素子の平均出力が予め設定した目標値近傍になる場合に、前記複数の光電変換手段の出力は前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定するようにしたものである。
(4) 請求項4の焦点検出装置は、前記判定手段の判定結果と前記予想手段の予想結果により、前記焦点調節状態の演算へ移行せずに前記電荷蓄積を繰り返した回数を計数する計数手段を備え、前記制御手段によって、前記計数手段の計数回数が所定の回数に達したときは、前記複数の光電変換手段のうち前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定された出力を出力する光電変換手段の次回の前記電荷蓄積による出力に基づいて、前記演算手段により前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させるようにしたものである。
(5) 請求項5の焦点検出装置は、前記判定手段の判定結果と前記予想手段の予想結果により、前記焦点調節状態の演算へ移行せずに前記電荷蓄積を繰り返した回数を計数する計数手段を備え、前記制御手段によって、前記計数手段の計数回数が所定の回数に達したときは、前記複数の光電変換手段の最大出力、コントラストおよびオーバーフローが発生している光電変換素子の数の内の少なくとも1つに基づいて選択した前記光電変換手段の次回の前記電荷蓄積による出力に基づいて、前記演算手段により前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させるようにしたものである。
(6) 請求項6の焦点検出装置は、焦点検出時に照明手段により被写界の照明が行われたときは、前記計数手段の計数回数を初期値にリセットするようにしたものである。
(7) 請求項7の焦点検出装置は、前記演算手段による演算結果に基づいて、前記複数の焦点検出領域の中から前記対物レンズの焦点調節を行うための焦点検出領域を選択する領域選択手段を備えるようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、一実施の形態の焦点検出装置を備えたカメラの構成を示す。被写界の複数の焦点検出領域に対応した被写体からの光束は、対物レンズ1、焦点検出光学系2を通って各焦点検出領域に対応したイメージセンサー3の各イメージセンサー31〜3n(n=1,2,・・)上に結像される。各イメージセンサー31〜3nは複数の電荷蓄積型光電変換素子から構成される破壊読み出し型のイメージセンサーであり、この破壊読み出し型イメージセンサー31〜3nではイメージセンサーから蓄積電荷を読み出すとイメージセンサー内の蓄積電荷は失われる。各イメージセンサー31〜3nは、各焦点検出領域における被写界の輝度分布に応じて電荷を蓄積し、蓄積電荷に応じた電気信号を繰り返し出力する。イメージセンサー群3の各イメージセンサー出力はA/D変換部4でA/D変換された後、演算部5へ送られる。
【0020】
演算部5にはピーク検出部6、予備蓄積要否判定部7、焦点検出演算部8、焦点検出領域自動選択部9、補助光要否判定部10が含まれる。ピーク検出部6は、A/D変換部4でA/D変換された各イメージセンサー出力に基づいて、各イメージセンサー31〜3nごとにピーク値を算出する。予備蓄積要否判定部7は、焦点検出演算を禁止してAGCを行うことを目的とした蓄積動作(以下、予備蓄積と呼ぶ)の要否を判定する。なお、予備蓄積に対して、焦点検出演算を行うことを目的とした蓄積動作を本蓄積と呼ぶ。焦点検出演算部8は、A/D変換部4によりA/Dされたイメージセンサー出力に基づいて焦点検出演算を行い、各焦点検出領域のデフォーカス量を算出する。
【0021】
焦点検出領域自動選択部9は、焦点検出演算部8による演算結果に基づいてレンズ駆動の対象とすべき焦点検出領域を自動で選択する。補助光要否判定部10はイメージセンサーの出力と制御データとに基づいて補助光の要否を判定する。カウンター11は予備蓄積要否判定部7による判定回数、すなわちAGC動作の回数をカウントする。イメージセンサー駆動制御部12は、演算部5の出力に基づいてイメージセンサー群3を駆動制御する。レンズ駆動制御部13は、演算部5により算出したデフォーカス量に基づいてモーター14を駆動し、対物レンズ1を合焦駆動する。補助光駆動制御部15は、補助光要否判定部10の判定結果に基づいて補助光投光部16を駆動し、補助光を発光させる。
【0022】
図2〜図3は、一実施の形態の焦点検出動作を示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。なお、この一実施の形態ではイメージセンサー出力のピーク値に基づいてAGCを行う例を示す。カメラのレリーズボタン(不図示)が半押しされると、この焦点検出動作が開始される。
【0023】
ステップ1において、演算部5はイメージセンサー駆動制御部12に対して各イメージセンサー31〜3nの蓄積時間の初期値T=T0を与える。T0は適当な所定値でもよいし、被写体が明るい場合にイメージセンサー出力が飽和しないように最短蓄積時間としてもよい。また、露出制御用の測光素子出力に基づいて各イメージセンサーごとに最適な蓄積時間を算出してもよい。次にステップ2で、演算部5は予備蓄積要否判定部7の予備蓄積要否フラグを0にセットし、カウンター11のAGCカウント値を1にセットする。
【0024】
ここで、予備蓄積要否フラグが0のときは次回の蓄積動作を予備蓄積とし、1のときは次回の蓄積動作を本蓄積とする。また、AGCカウント値は、イメージセンサー31〜3nの予備蓄積動作の回数をこの焦点検出動作開始からカウントしたものである。なお、AGCによりイメージセンサー出力が上述したような適切な大きさになることを、「AGCがかかる」という。
【0025】
上述したように、複数の焦点検出領域の内の1カ所だけがイメージセンサー出力が適切な大きさにならずAGCがかかりにくい場合、いつまでも焦点検出演算に移行できずに全体として焦点検出動作が遅くなってしまうのを避けるために、AGCカウント値が所定回数に達したら、たとえすべてのイメージセンサー31〜3nにおいてAGCにより出力が適切な大きさになっていなくても、焦点検出演算に強制的に移行する。
【0026】
ステップ3では、与えられた蓄積時間Tに基づいてイメージセンサー駆動制御部12はイメージセンサー31〜3nの電荷蓄積動作を行う。続くステップ4では、予備蓄積要否判定部7は前回の蓄積動作の結果の予備蓄積要否フラグが0か否かを判定し、0ならばステップ5へ進む。なお、初回はステップ2で予備蓄積要否フラグを0にセットしているので当然、ステップ5へ進む。ステップ5では、早く蓄積の終了したイメージセンサー31〜3nから順にA/D変換部4でA/D変換し、演算部5へ入力してピーク検出部6によりピーク値を検出する。
【0027】
次に、ステップ6で予備蓄積要否判定部7は次回の蓄積動作を予備蓄積とするか本蓄積とするかの判定を行う。例えば、すべてのイメージセンサー31〜3nについて、AGCによる次回の蓄積動作の出力が適切な大きさになると予想される場合、またはこれ以上蓄積動作を繰り返しても適切な大きさにならないと予想される場合、あるいはカウンター11のAGCカウント値が予め設定した所定回数に達した場合には、次回の蓄積動作を本蓄積とする。
【0028】
AGCによりイメージセンサー出力が適切な大きさになっているか否か、つまりAGCがかかっているか否かの判断は、次式により行う。
【数6】
|Vpeak−Vc|<B
ここで、Vpeakは各イメージセンサー31〜3nごとのピーク値、Vcは上述した各イメージセンサー31〜3nごとの目標ピーク値(AGC目標値)、すなわち上述した「適切な大きさ」である。また、Bは各イメージセンサー出力のピーク値VpeakがAGC目標値Vcの近傍にあるかどうかを判定するために予め設定した判定基準値である。なお、判定基準値Bも各イメージセンサー31〜3nごとに設定してもよい。
【0029】
今回の蓄積動作後のイメージセンサー出力が適切な大きさになってAGCがかかっている場合には、次回の蓄積動作においても今回と同じ蓄積時間で制御すればイメージセンサー出力が適切な大きさになってAGCがかかるはずである。また、イメージセンサーの通常の出力範囲においては、蓄積時間と出力とが比例関係にあるので、今回の蓄積動作後のイメージセンサー出力が適切な大きさより低くAGCがかかっていなくても、蓄積時間を延長することによって次回の蓄積動作後のイメージセンサー出力が適切な大きさになってAGCがかかると予想できる。
【0030】
図9は、ある一定の一様な照度下における蓄積時間とイメージセンサー出力のピーク値の関係を示す。出力aは回路のオフセットおよびノイズレベルであり、蓄積時間が短くて蓄積電荷がほとんどがなくても出力される。蓄積時間が長くなるにつれて出力も大きくなり、出力がb以上になると増加率が急激に減少し、最終的には出力cで飽和する。今回の蓄積動作後のイメージセンサー出力が図9に示すa〜bの範囲内にあれば、数式4により求めた蓄積時間で電荷蓄積を制御することによって、次回の蓄積動作後のイメージセンサー出力は適切な大きさになってAGCがかかると予想される。
【0031】
なお、被写体が暗くて今回の蓄積動作における蓄積時間が最長時間であったにも関わらず、イメージセンサー出力が適切な大きさより低い出力しか得られなかった場合でも、そのイメージセンサーは出力が適切な大きさになってAGCがかかっていると判定する。また、次回の蓄積動作後の蓄積時間を最長時間にしてもイメージセンサー出力が適切な大きさより低い出力しか得られないと予想される場合でも、そのイメージセンサーは次回の蓄積動作において出力が適切な大きさになってAGCがかかるとと判定する。被写体が明るすぎて最短蓄積時間で制御しても出力が所定値以上になってしまう場合も、同様に、イメージセンサー出力が適切な大きさでAGCがかかっていると判定する。
【0032】
ここで、最長蓄積時間は任意に設定する値である。この最長蓄積時間は焦点検出動作の応答性に影響する。一方、最短蓄積時間はイメージセンサー31〜3nの回路上の制約によって設定される値である。
【0033】
ところで、被写体の輝度状態は常に一定とは限らないので、いったん予備蓄積要否判定フラグが1、つまり次回の蓄積動作は焦点検出演算を目的とした本蓄積にすると判定した後に、あるイメージセンサーの出力が適切な大きさよりも低くなってAGCがかからなくなることもあり得る。しかし、この場合も予備蓄積要否判定フラグを0にリセットして予備蓄積に戻さなくてもよい。複数の焦点検出領域の内の一箇所だけが輝度状態の変化が激しく、その領域に対応するイメージセンサー出力が適切な大きさにならずAGCがかかりにくい場合に、その他の領域では焦点検出が可能であるにもかかわらず、いつまでも焦点検出演算に移行できずに全体として焦点検出動作が遅くなってしまう可能性があり、そのような不具合を避けるためにいったん本蓄積と判定したら予備蓄積に戻さない。
【0034】
ステップ6で次回の蓄積動作が予備蓄積と判定されたらステップ7へ進み、カウンター11のAGCカウント値をインクリメントした後、ステップ9へ進む。ステップ9において、演算部5は、今回の各イメージセンサー31〜3nの蓄積時間と出力とに基づいて次回の蓄積時間を計算する。一方、ステップ6で次回の蓄積動作が本蓄積と判定されたらステップ8へ進み、予備蓄積要否フラグを1にセットしてステップ9へ進む。続くステップ10〜12の処理については後述する。
【0035】
ステップ3における蓄積動作後のステップ4において、予備蓄積要否フラグが1にセットされている場合、つまり次回の蓄積動作が焦点検出演算を目的とした本蓄積と判定されている場合は、ステップ13へ進む。初期は、自動選択領域が未定であるから、すべてのイメージセンサー31〜3nから蓄積電荷の読み出しと焦点検出演算を行う必要がある。ステップ13で自動選択領域が未定の場合はステップ14へ進み、イメージセンサー駆動制御部12が早く蓄積の終了したイメージセンサー31〜3nから順に蓄積電荷、すなわち画素データを読み出す。
【0036】
ステップ15で焦点検出演算部8が焦点検出演算を行う。前回の電荷蓄積時に、各イメージセンサー31〜3nの出力が、適切な大きさになってAGCがかかっていると判定されたか、または、次回(ここでは今回)の電荷蓄積時には適切な大きさになってAGCがかかると予想された場合には、今回の電荷蓄積時にはすべてのイメージセンサー31〜3nの出力が適切な大きさになってAGCがかかっているはずである。したがって、この場合にはすべてのイメージセンサー31〜3nの出力に基づいて焦点検出演算を行い、すべての焦点検出領域において対物レンズ1の焦点調節状態を得ることができる。
【0037】
一方、カウンター11のAGCカウント値が予め設定した回数に達した、すなわちAGC動作の回数が設定回数に達し、予備蓄積動作から本蓄積動作に強制的に切り換えられた場合には、イメージセンサーアレイ31〜3nの中には出力が適切な大きさになってAGCがかかっているものと、そうでないものとが混在する。この場合、焦点検出演算を実行するイメージセンサー31〜3nの選択方法には、次のような方法がある。第1の選択方法は、前回の電荷蓄積時に出力が適切な大きさでAGCがかかっていると判定されたイメージセンサー、または次回(今回)の電荷蓄積時には出力が適切な大きさになってAGCがかかると予想されたイメージセンサーを、焦点検出演算対象として選択する方法である。この方法によれば、イメージセンサー出力が適切な大きさでAGCがかかっているイメージセンサーに対応する焦点検出領域においてのみ、焦点検出演算を実行することになり、得られた対物レンズ1の焦点調節状態はすべて信頼性の高いものである。そして、それらの信頼性の高い焦点検出演算結果に基づいて自動選択領域を決定することができる。
【0038】
第2の選択方法は、上記第1の選択方法と異なる方法で焦点検出演算対象のイメージセンサーを選択する。この第2の選択方法では、すべてのイメージセンサー31〜3nの出力に対し、次式を満足するかどうかを判定する。なお、この出力はカウンター11のAGCカウント値が設定回数に達した次の蓄積で得られた出力である。
【数7】
(α・Vpeak+β・C)≧K1
且つ、
(OV素子数)≦K2
ここで、Vpeakは各イメージセンサー31〜3nごとのピーク値、Cは各イメージセンサー31〜3nごとのコントラスト値である。コントラスト値Cは、例えば隣接する光電変換素子の出力差の中の最大値や、出力差の絶対値の和などにより求める。また、OV素子数は、各イメージセンサー31〜3nに含まれる複数の光電変換素子の内のオーバーフローをしている素子の数である。α、β、K1、K2はそれぞれ所定値である。つまり、第2の選択方法では、イメージセンサー31〜3nごとに、出力のピーク値Vpeakとコントラスト値Cに所定値α、βで重み付けを行って加算した値が、予め設定した所定値K1以上で、且つ、オーバーフロー素子数が所定値K2以下であるかどうかを判定し、この選択条件を満たすイメージセンサーの出力に対して焦点検出演算を行い、選択条件を満たすイメージセンサーに対応する焦点検出領域において対物レンズの焦点調節状態を得る。
【0039】
イメージセンサー出力が適切な大きさになってAGCがかかっているイメージセンサーだけを焦点検出演算対象とする第1の選択方法では、上述した数式6により各イメージセンサー出力の最大値(ピーク値)Vpeakのみに基づいて判定を行う。これに対し第2の選択方法では、各イメージセンサー出力の最大値Vpeakとコントラスト値Cとに基づいて判定を行う。つまり、各イメージセンサー出力の最大値Vpeakだけでなく、コントラスト値Cも考慮して判定を行うので、たとえ最大値が低くてもコントラストが高ければそのイメージセンサーは焦点検出演算対象となり、そのイメージセンサーに対応する焦点検出領域において対物レンズ1の焦点調節状態が得られ、その演算結果は充分に信頼性が高い。つまり、第2の選択方法によれば、第1の選択方法では焦点検出演算対象とされなかった焦点検出領域においても対物レンズ1の焦点調節状態が得られる確率が高くなる。その結果、多くの焦点検出領域の中から撮影者が意図する主要被写体を捕捉している領域を自動選択領域に決定できる確率が高くなる。また、第2の選択方法によれば、オーバーフローが発生している光電変換素子数を考慮して判定を行うので、例えば太陽などの輝度の高い被写体を捕捉しているような焦点検出領域が自動選択領域になるのを防止できる。なお、第2の選択方法において、イメージセンサーの最大出力Vpeak、コントラスト値Cおよびオーバーフローが発生している光電変換素子の数の内の少なくとも1つに基づいてイメージセンサーを選別するようにしてもよい。
【0040】
ステップ16において、すべてのイメージセンサー31〜3nの電荷読み出しと焦点検出演算が終了したかどうかを確認し、終了していなければステップ14へ戻り電荷読み出しと焦点検出演算を繰り返す。すべてのイメージセンサー31〜3nに対する電荷読み出しと焦点検出演算が終了したらステップ17へ進む。
【0041】
ステップ17では、焦点検出領域自動選択部9が、すべてのイメージセンサー31〜3nの焦点検出演算結果の中から1つを選択し、その演算結果に対応する焦点検出領域を自動選択領域に設定する。この焦点検出領域の自動選択に際しては、例えばカメラに対して最も至近の演算結果が得られた領域を選択してもよいし、最も現状の焦点調節状態に近い演算結果が得られた領域を選択してもよい。次に、ステップ18において、レンズ駆動制御部13は、演算部5から入力された自動選択領域の焦点検出演算結果に基づいてモーター14を駆動し、対物レンズ1のレンズ駆動を行う。
【0042】
こうして予備蓄積要否フラグが1にセットされ自動選択領域が決定したら、次回の蓄積動作後はステップ13からステップ19へ進む。ステップ19において、演算部5はまず自動選択領域のイメージセンサー出力の読み出しを要求する。イメージセンサー駆動制御部12は、読み出し要求があったイメージセンサーの画素データを読み出す。続くステップ20で、焦点検出演算部8は読み出した画素データに基づいて焦点検出演算を行う。
【0043】
ステップ21において、焦点検出領域自動選択部9は、自動選択領域が前回の焦点検出動作時と同一の被写体を捕捉しているかどうかを判定する。前回までの焦点検出動作の結果に基づいて、主要被写体がカメラに対して静止しているか、またはどれくらいの速度で動いているか、レンズ駆動はどれくらいの速度で行っているかなどを判断することができる。したがって、今回の焦点検出動作時に得られたデフォーカス量が、前回までの焦点検出動作の結果から予測されるデフォーカス量に近ければ、自動選択領域が前回の焦点検出動作時と同一の被写体を捕捉していると判定する。
【0044】
しかし、前回までの焦点検出結果から予測されるデフォーカス量と今回の演算結果とが大きく異なる場合には、前回まで捕捉していた被写体を自動選択領域から外してしまったと考えられる。この場合には、焦点検出領域自動選択部9はイメージセンサー駆動制御部12に対して他の焦点検出領域に対応するイメージセンサーの電荷読み出しを要求し、ステップ19へ戻る。
【0045】
イメージセンサー駆動制御部12は、要求された焦点検出領域に対応するイメージセンサー出力を読み出す。主要被写体を前回の自動選択領域から外した場合、残りのすべての焦点検出領域に対して、それぞれ対応するイメージセンサーの電荷読み出しと焦点検出演算を行った後、前回までの焦点検出結果から予測されるデフォーカス量に最も近いデフォーカス量を示す焦点検出領域を新しい自動選択領域に設定し直してもよい。あるいは、残りの焦点検出領域に対して所定の順に電荷読み出しと焦点検出演算を行い、前回までの焦点検出結果から予測されるデフォーカス量に近いデフォーカス量が得られた時点で以降の読み出しと焦点検出演算を中止し、その焦点検出領域を自動選択領域に設定し直してもよい。
【0046】
ステップ21で自動選択領域が継続、または再選択されて他のイメージセンサーの読み出し要求がなくなったらステップ22へ進む。ステップ22では、自動選択領域の焦点検出演算結果に基づいてレンズ駆動を行う。続くステップ23で次回のAGCに備えて非読み出しイメージセンサーのピーク値を検出し、ステップ9へ戻る。ステップ9では演算部5が各イメージセンサー31〜3nごとに前回の蓄積動作時のピーク値と蓄積時間に基づいて次回の蓄積時間を算出する。
【0047】
ところで、自動選択領域が決定される前で、且つAGCカウント値が所定値に達する直前に、被写体が低輝度であると判定されて焦点検出用補助光を点灯させる場合、点灯前にはイメージセンサー出力が適切な大きさであってAGCがかかっていたイメージセンサーも、焦点検出用補助光の点灯後は当然に出力が適切な大きさより低くなってAGCがかからなくなる。この状態でAGCカウント値が所定回数に達すると、ほとんどのイメージセンサー31〜3nにおいて出力が適切な大きさより低くAGCがかからないまま焦点検出演算を行うことになる。また、信頼性のある焦点検出結果を得る可能性も低くなる。
【0048】
このような不具合を避けるために、ステップ10において、補助光要否判定部10はイメージセンサー31〜3nの蓄積時間と出力とに基づいて被写体の輝度を予測し、予め設定した判定基準の輝度より暗い場合は補助光点灯の必要有りと判定する。この判定を受けて補助光を消灯状態から点灯状態へ切り換える場合にはステップ11からステップ12へ進み、カウンター11は補助光要否判定部10からのリセット信号を受けてAGCカウント値を1にリセットする。そして、次回の蓄積動作時に補助光駆動制御部15が補助光投光部16を駆動して補助光を投光させる。
【0049】
上述した一実施の形態では各イメージセンサー31〜3nのピーク値によってAGCをかける場合を説明したが、平均値でAGCをかける場合にはピーク検出部6を平均値検出部6に置き換える。
【0050】
上述した一実施の形態によれば、各イメージセンサー31〜3nの出力ピーク値が適切な大きさになってAGCがかかっているかと判定されるか、または、各イメージセンサー31〜3nの出力ピーク値に基づいて次回の各イメージセンサー31〜3nの出力が適切な大きさになってAGCがかかるかと予想される場合に、次回の電荷蓄積後の各イメージセンサー31〜3nの出力に基づいて対物レンズ1の焦点調節状態の演算を実行し、焦点検出演算結果に基づいて複数の焦点検出領域の中から対物レンズ1の焦点調節を行うための焦点検出領域、すなわち焦点検出演算結果を選択するようにした。つまり、今回のイメージセンサー出力に基づいて次回の電荷蓄積時に出力が適切な大きさになってAGCがかかるか否かを予想し、次回の電荷蓄積時にAGCがかかると予想されたイメージセンサーに対しては、そのイメージセンサーの今回の電荷蓄積時の出力がたとえ適切な大きさより低くAGCがかかっていなくても、そのイメージセンサーの次回の電荷蓄積後の出力に基づいて焦点検出演算を実行する。
【0051】
したがって、上述した第1の実施の形態によれば、すべてのイメージセンサー出力が適切な大きさになってAGCがかかってから、次回の電荷蓄積後の出力に基づいて焦点検出演算を実行する従来の焦点検出方法よりも、1回の電荷蓄積動作だけ早く焦点検出演算に移行できる。つまり、複数のイメージセンサー31〜3nの電荷蓄積動作からイメージセンサー出力に基づく焦点検出演算動作への移行が素早く円滑に行われ、その結果、複数の焦点検出領域の中から焦点検出演算結果に基づいてレンズ駆動を行うべき領域を短時間で自動選択することができる。したがって、従来のように、いずれかの焦点検出領域のイメージセンサー出力が適切な大きさにならずAGCがかからない場合に、イメージセンサー出力に基づく焦点検出演算動作へ移行できず、焦点検出領域の自動選択に時間がかかるという不具合を解消できる。
【0052】
もちろん、すべてのイメージセンサー出力をいったんメモリへ記憶し、それらの出力がすべて適切な大きさでAGCがかかっていると判定された場合に焦点検出演算を実行する方法でも、焦点検出演算に早く移行できるが、すべてのイメージセンサー出力を記憶するための大容量もメモリが必要となる。上述した一実施の形態によればそのような大容量のメモリは不要である。
【0053】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電荷蓄積型光電変換手段は例えばイメージセンサー31〜3nによって構成される。また、判定手段、予想手段、演算手段および領域選択手段は例えば演算部5によって構成される。さらに、計数手段はカウンター11によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の破壊読み出し型光電変換手段の電荷蓄積動作から光電変換手段の出力に基づく焦点検出演算動作への移行が素早く円滑に行われ、その結果、複数の焦点検出領域の中から焦点検出演算結果に基づいてレンズ駆動を行うべき領域を短時間で自動選択することができる。したがって、従来のように、いずれかの焦点検出領域の光電変換手段の出力が適切な大きさにならずAGCがかからない場合に、光電変換手段の出力に基づく焦点検出演算へ移行できず、焦点検出領域の自動選択に時間がかかるという不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施の形態の焦点検出装置を備えたカメラの構成を示す図である。
【図2】 一実施の形態の焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図3】 図2に続く、一実施の形態の焦点検出動作を示すフローチャートである。
【図4】 撮影画面における複数の焦点検出領域の配置を示す図である。
【図5】 位相差検出方式の焦点検出光学系とイメージセンサーアレイを示す図である。
【図6】 位相差検出方式焦点検出装置の相関演算を説明するための図である。
【図7】 位相差検出方式焦点検出装置の相関演算を説明するための図である。
【図8】 AGCを説明するための図である。
【図9】 イメージセンサーの蓄積時間と出力の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 対物レンズ
2 焦点検出光学系
3 イメージセンサー群
4 A/D変換部
5 演算部
6 ピーク検出部
7 予備蓄積要否判定部
8 焦点検出演算部
9 焦点検出領域自動選択部
10 補助光要否判定部
11 カウンター
12 イメージセンサー駆動制御部
13 レンズ駆動制御部
14 モーター
15 補助光駆動制御部
16 補助光投光部
31〜3n イメージセンサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a focus detection device that detects a focus adjustment state of an objective lens.
[0002]
[Prior art]
The pair of images having the parallax of the subject is guided onto the pair of image sensor arrays, and the relative shift amount of the pair of subject images is calculated based on the electrical output of the pair of image sensor arrays, thereby adjusting the focus of the objective lens. A phase difference detection type focus detection device that detects a state is known.
[0003]
A phase difference detection type focus detection apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a band-
[0004]
The light flux from the subject incident through the region 101 of the
[0005]
The pair of subject images formed on the pair of image sensor arrays A and B are separated from each other in a so-called front pin state in which the objective lens forms a sharp image of the subject before the planned
[0006]
Next, a calculation processing method for obtaining the defocus amount will be described. Each of the image sensor arrays A and B is composed of a plurality of photoelectric conversion elements. As shown in FIGS. 6A and 6B, the signals a1.an and b1. Output. Then, the correlation calculation is performed while the pair of data strings (a1 to an) and (b1 to bn) are relatively shifted by L by predetermined data. Specifically, the correlation amount C (L) is calculated by the following equation.
[Expression 1]
C (L) = Σ | ai−bj |
Here, Σ represents a total operation of i = k to r, and j−i = L, L = −lmax,..., −2, −1, 0, 1, 2,.
[0007]
L is an integer corresponding to the shift amount of the data string as described above, and the first term k and the last term r may be changed depending on the shift amount L. A constant determined by the pitch width of the focus detection optical system and the photoelectric conversion elements of the image sensor arrays A and B shown in FIG. 5 as the shift amount that gives the minimum correlation amount in the correlation amount C (L) thus obtained. The defocus amount is multiplied by. However, the correlation amount C (L) is a discrete value as shown in FIG. 6C, and the minimum unit of the defocus amount that can be detected is limited by the pitch width of the photoelectric conversion elements of the image sensor arrays A and B. Will be.
[0008]
Therefore, a method has been proposed in which a minimum value Cex is newly calculated by performing an interpolation operation from a discrete correlation amount C (L), and fine focus detection is performed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-037513). ). As shown in FIG. 7, this focus detection method is a method of calculating based on a correlation value C (0) which is a minimum value and correlation amounts C (1) and C (-1) between shift amounts on both sides thereof. The shift amount Fm and the defocus amount DF that give Cex are obtained by the following equations.
[Expression 2]
DF = Kf * Fm,
Fm = L + DL / E,
DL = {C (-1) -C (1)} / 2
Cex = C (0) − | DL |,
E = MAX [{C (1) -C (0)}, {C (-1) -C (0)}]
Here, MAX {Ca, Cb} means that the larger one of Ca and Cb is selected, and Kf is the pitch width of the photoelectric conversion elements of the focus detection optical system and the image sensor arrays A and B shown in FIG. Is a constant determined by.
[0009]
It is necessary to determine whether the defocus amount obtained in this way truly indicates the defocus amount or due to fluctuations in the correlation amount due to noise or the like, and when the following conditions are satisfied, the defocus amount is Be trusted.
[Equation 3]
E> E1 and Cex / E <G1
Here, E1 and G1 are predetermined values. E is a value that depends on the contrast of the subject. The larger the value, the higher the contrast and the higher the reliability. Cex / E mainly depends on the degree of coincidence of images, and the closer to 0, the higher the reliability. become. Then, if it is determined that there is reliability, the objective lens is driven based on the defocus amount DF.
[0010]
As described above, whether or not focus detection is possible and the reliability of the detection result greatly depend on the contrast height which is the light luminance distribution of the subject. Therefore, it is necessary to optimally reflect the contrast of the subject in the image sensor output. For example, when focus detection is performed on a subject having a contrast as shown in FIG. 8A, it is desirable to obtain an image sensor output as shown in FIG. In FIG. 8, Vsat indicates the saturation voltage of the photoelectric conversion element. However, if the accumulation time is short, the contrast becomes low as shown in FIG. On the other hand, if the storage time is long, the contrast that should originally exist is lost as shown in FIG. Therefore, it is necessary to obtain an image output of an appropriate size, and for this purpose, charge accumulation must be performed with an appropriate accumulation time.
[0011]
In order to obtain this appropriate accumulation time, the accumulation time is calculated so that the peak value of the image sensor output in the next accumulation operation becomes an appropriate size based on the accumulation time in the previous accumulation operation and the image sensor output. There is a way to do it. For example, it is assumed that an image sensor output as shown in FIG. 8B is obtained, the accumulation time at that time is Tb, and the peak value is Vb. In such a case, in order to obtain an output having an appropriate magnitude as shown in FIG.
[Expression 4]
Tc = (Vc / Vb) * Tb
And it is sufficient. Here, Vc is a target peak value in the next accumulation operation. For this target peak value, Vsat is the output of the image sensor when a saturated state is created in advance, and Vc is calculated by the following equation and stored in the camera.
[Equation 5]
Vc = A * Vsat
Here, A is a positive real number less than 1, and the “appropriate size” of the image sensor output is determined by the size of A. When A is small, the contrast of the image sensor output is always low. On the other hand, when A is large, the image sensor output is saturated immediately even if the brightness of the subject changes slightly. This method of adjusting the image sensor output is called AGC (Auto Gain Control). There is also a method of adjusting the image sensor output based on the average value instead of the peak value.
[0012]
By the way, in recent years, a so-called multipoint ranging type focus detection apparatus that performs focus detection in a plurality of regions in a photographing screen has been used. For example, as shown in FIG. 4, this type of focus detection apparatus includes a plurality of focus detection areas in a shooting screen. Among these multiple focus detection areas, there is a method for selecting a focus detection area that captures a main subject, in other words, a focus detection calculation and a focus detection area to be a lens driving target based on the calculation result. There are a manual selection method by the photographer and a selection method automatically performed by the focus detection apparatus. In the case of the manual selection method by the photographer, the focus detection calculation is performed based on the image sensor output corresponding to the focus detection area selected by the photographer using the manual selection member, and the lens is driven based on the focus detection result. However, when the photographer switches the selected area, all of them are selected even when the focus detection area is manually selected in order to quickly execute the focus detection calculation and the lens driving based on the image sensor output of the newly selected area. It is desirable to perform the above-described AGC in the focus detection region.
[0013]
On the other hand, when the focus detection area is automatically selected by the focus detection device, the focus detection calculation is performed in all focus detection areas, and the focus detection area showing the closest defocus amount is selected from the calculation results. There is a known method (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-146028). However, in the case of automatic selection, if the number of focus detection areas is large, there is a drawback that the required time from the start of the automatic focus detection operation to the completion of automatic selection of the focus detection area becomes long. That is, immediately after the start of focus detection, the output of the “appropriate size” is difficult to obtain because the output of the image sensor does not converge to the “appropriate size” by AGC. Therefore, even though focus detection results are obtained in almost all focus detection areas, only one focus detection area becomes impossible to detect the focus, so that the focus detection area showing the closest defocus amount is selected. In other words, the image sensor charge accumulation and focus detection calculation must be performed again in all focus detection regions. If such an operation is repeated until calculation results are obtained in all the focus detection areas, the time required for completing the automatic selection of the focus detection areas becomes long.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in order to shorten the time from the start of the focus detection operation to the completion of the automatic selection of the focus detection region, the focus detection calculation is prohibited until all image sensor outputs are appropriately sized by AGC. It is possible. By doing so, useless focus detection calculation is not performed until all the image sensor outputs have appropriate sizes, and the time can be shortened accordingly.
[0015]
However, when using a destructive readout type image sensor such as a CCD, for example, when the AGC determines that all the image sensor outputs have an appropriate size, the accumulated charges of all the image sensors are read out. The same accumulated charge cannot be read again because it is not left. Therefore, it is necessary to store all image sensor outputs.
[0016]
However, storing all image sensor outputs requires a large-capacity memory, which is expensive. However, if memory is prepared for one focus detection area and the output data is overwritten for each calculation, the memory capacity can be reduced, but all image sensor outputs are appropriately sized by AGC. After the determination is made, the charge accumulation of the image sensor and the focus detection calculation have to be performed again in all focus detection areas, resulting in a poor response.
[0017]
An object of the present invention is to automatically select a region to be lens-driven from a plurality of focus detection regions in a short time based on a focus detection calculation result.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention of
(2) In the focus detection apparatus according to a second aspect, each of the plurality of photoelectric conversion units includes a plurality of photoelectric conversion elements. light When the maximum output among the outputs of the plurality of photoelectric conversion elements included in each of the electricity conversion means is in the vicinity of a preset target value, the outputs of the plurality of photoelectric conversion means are predetermined values suitable for calculation by the calculation means. It is determined to be a value.
(3) In the focus detection device according to a third aspect, each of the plurality of photoelectric conversion units includes a plurality of photoelectric conversion elements, and the plurality of photoelectric conversion units included in each of the plurality of photoelectric conversion units by the determination unit. When the average output of the elements is in the vicinity of a preset target value, it is determined that the outputs of the plurality of photoelectric conversion means are predetermined values suitable for calculation by the calculation means.
(4) The focus detection device according to
(5) The focus detection apparatus according to
(6) The focus detection apparatus according to
(7) The focus detection device according to claim 7 is: A region selection unit that selects a focus detection region for performing focus adjustment of the objective lens from the plurality of focus detection regions based on a calculation result by the calculation unit. It is what I did.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration of a camera including a focus detection apparatus according to an embodiment. The light flux from the subject corresponding to the plurality of focus detection areas of the object scene passes through the
[0020]
The
[0021]
The focus detection area
[0022]
2 to 3 are flowcharts illustrating the focus detection operation according to the embodiment. The operation of the embodiment will be described with reference to these flowcharts. In this embodiment, an example in which AGC is performed based on the peak value of the image sensor output is shown. When a release button (not shown) of the camera is half-pressed, this focus detection operation is started.
[0023]
In
[0024]
Here, when the preliminary accumulation necessity flag is 0, the next accumulation operation is the preliminary accumulation, and when it is 1, the next accumulation operation is the main accumulation. The AGC count value is obtained by counting the number of preliminary accumulation operations of the
[0025]
As described above, when only one of the plurality of focus detection areas has an image sensor output of an appropriate size and it is difficult to apply AGC, the focus detection operation cannot be continued forever and the focus detection operation as a whole is slow. If the AGC count value reaches a predetermined number, the focus detection calculation is forcibly performed even if the output is not an appropriate size due to AGC in all the
[0026]
In
[0027]
Next, in
[0028]
Whether or not the image sensor output has an appropriate magnitude by AGC, that is, whether or not AGC is applied is determined by the following equation.
[Formula 6]
| Vpeak−Vc | <B
Here, Vpeak is a peak value for each of the
[0029]
If the image sensor output after the current accumulation operation has an appropriate magnitude and AGC is applied, the image sensor output will have an appropriate magnitude if the same accumulation time is used for the next accumulation operation. AGC should take. In addition, in the normal output range of the image sensor, the accumulation time and the output are proportional to each other. Therefore, even if the image sensor output after the current accumulation operation is lower than an appropriate size and AGC is not applied, the accumulation time is reduced. By extending, it can be expected that the output of the image sensor after the next accumulation operation becomes an appropriate magnitude and AGC is applied.
[0030]
FIG. 9 shows the relationship between the accumulation time and the peak value of the image sensor output under a certain uniform illuminance. The output a is the offset and noise level of the circuit, and is output even when the accumulation time is short and there is almost no accumulated charge. As the accumulation time increases, the output also increases. When the output exceeds b, the increase rate decreases rapidly and eventually saturates at the output c. If the image sensor output after the current accumulation operation is within the range of a to b shown in FIG. 9, the image sensor output after the next accumulation operation is controlled by controlling the charge accumulation with the accumulation time obtained by
[0031]
Even if the subject is dark and the accumulation time in the current accumulation operation is the longest time, even if the output of the image sensor is lower than the appropriate size, the output of the image sensor is appropriate. It is determined that AGC is applied at the size. Even when the image sensor output is expected to be lower than an appropriate value even if the accumulation time after the next accumulation operation is the longest time, the image sensor will output properly in the next accumulation operation. It is determined that AGC is applied due to the size. Similarly, if the subject is too bright and the output becomes equal to or greater than the predetermined value even if the subject is controlled with the shortest accumulation time, it is similarly determined that the AGC is applied with an appropriate magnitude of the image sensor output.
[0032]
Here, the longest accumulation time is a value set arbitrarily. This longest accumulation time affects the responsiveness of the focus detection operation. On the other hand, the shortest accumulation time is a value set by the restrictions on the circuits of the
[0033]
By the way, since the luminance state of the subject is not always constant, the preliminary accumulation necessity determination flag is set to 1, that is, after determining that the next accumulation operation is the main accumulation for the purpose of focus detection calculation, It is possible that the output is lower than the appropriate magnitude and AGC is not applied. However, also in this case, it is not necessary to reset the preliminary accumulation necessity determination flag to 0 and return to the preliminary accumulation. If only one of the multiple focus detection areas has a sharp change in brightness, and the image sensor output corresponding to that area is not of an appropriate size and AGC is difficult to apply, focus detection is possible in other areas. In spite of this, it may not be possible to shift to the focus detection calculation indefinitely, and the focus detection operation may be delayed as a whole. .
[0034]
If it is determined in
[0035]
If the preliminary accumulation necessity flag is set to 1 in
[0036]
In
[0037]
On the other hand, when the AGC count value of the
[0038]
The second selection method selects an image sensor that is a focus detection calculation target by a method different from the first selection method. In the second selection method, it is determined whether or not the following expression is satisfied with respect to the outputs of all the
[Expression 7]
(Α · Vpeak + β · C) ≧ K1
and,
(Number of OV elements) ≤ K2
Here, Vpeak is a peak value for each of the
[0039]
In the first selection method in which only the image sensor having an appropriate size and the AGC is applied to the focus detection calculation target, the maximum value (peak value) Vpeak of each image sensor output is obtained by the above-described
[0040]
In
[0041]
In step 17, the focus detection area
[0042]
When the preliminary accumulation necessity flag is set to 1 and the automatic selection area is determined in this way, the process proceeds from
[0043]
In
[0044]
However, if the defocus amount predicted from the previous focus detection result and the current calculation result are significantly different, it is considered that the subject captured until the previous time has been removed from the automatic selection region. In this case, the focus detection area
[0045]
The image sensor
[0046]
If the automatic selection area is continued or reselected in
[0047]
By the way, when it is determined that the subject has low brightness and the auxiliary light for focus detection is turned on before the automatic selection area is determined and immediately before the AGC count value reaches the predetermined value, the image sensor is turned on before the lighting. Even in an image sensor having an appropriate output and AGC applied, the output is naturally lower than the appropriate size after the focus detection auxiliary light is turned on, and AGC is not applied. When the AGC count value reaches the predetermined number in this state, the focus detection calculation is performed with the output being lower than an appropriate level in most of the
[0048]
In order to avoid such inconvenience, in step 10, the auxiliary light necessity determination unit 10 predicts the luminance of the subject based on the accumulation time and output of the
[0049]
In the above-described embodiment, the case where AGC is applied according to the peak values of the
[0050]
According to the above-described embodiment, it is determined whether the output peak value of each of the
[0051]
Therefore, according to the first embodiment described above, the focus detection calculation is executed based on the output after the next charge accumulation after all the image sensor outputs become appropriate and AGC is applied. It is possible to shift to the focus detection calculation earlier than the focus detection method by one charge accumulation operation. That is, the transition from the charge accumulation operation of the plurality of
[0052]
Of course, all image sensor outputs are once stored in the memory, and when it is determined that all of these outputs are of an appropriate size and AGC is applied, the focus detection calculation is performed quickly. Yes, but a large amount of memory is required to store all image sensor outputs. According to the embodiment described above, such a large-capacity memory is not necessary.
[0053]
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the charge storage type photoelectric conversion means is constituted by, for example,
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the transition from the charge accumulation operation of the plurality of destructive readout photoelectric conversion means to the focus detection calculation operation based on the output of the photoelectric conversion means is performed quickly and smoothly. Based on the focus detection calculation result, it is possible to automatically select a region where the lens should be driven from the focus detection region in a short time. Therefore, unlike the conventional case, when the output of the photoelectric conversion means in any focus detection region does not have an appropriate size and AGC is not applied, it is not possible to shift to the focus detection calculation based on the output of the photoelectric conversion means. The problem that it takes time to automatically select a region can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a camera including a focus detection apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a focus detection operation according to an embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the focus detection operation of the embodiment following FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement of a plurality of focus detection areas on a photographing screen.
FIG. 5 is a diagram showing a phase difference detection type focus detection optical system and an image sensor array;
FIG. 6 is a diagram for explaining correlation calculation of a phase difference detection type focus detection apparatus;
FIG. 7 is a diagram for explaining correlation calculation of a phase difference detection type focus detection apparatus;
FIG. 8 is a diagram for explaining AGC;
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an accumulation time of an image sensor and an output.
[Explanation of symbols]
1 Objective lens
2 Focus detection optical system
3 Image sensors
4 A / D converter
5 Calculation unit
6 Peak detector
7 Preliminary accumulation necessity judgment section
8 Focus detection calculator
9 Focus detection area automatic selection part
10 Auxiliary light necessity determination unit
11 Counter
12 Image sensor drive controller
13 Lens drive controller
14 Motor
15 Auxiliary light drive controller
16 Auxiliary light projector
31-3n image sensor
Claims (7)
前記複数の破壊読み出し型光電変換手段の出力に基づいて前記複数の焦点検出領域に対する対物レンズの焦点調節状態を演算する演算手段と、
前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値であるか否かを判定する判定手段と、
前記複数の光電変換手段の出力と該出力を得た際の蓄積時間とに基づいて目標の出力が得られる次回の蓄積時間を求めることによって、次回の前記電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値になるか否かを予想する予想手段と、
前記判定手段により前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値でないと判定された場合であっても、前記予想手段により前記次回の電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力が前記演算手段による演算に適する所定の値になると予想された場合には、前記演算手段により前記次回の電荷蓄積による前記複数の光電変換手段の出力に基づいて前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させる制御手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。A plurality of destructive readout photoelectric conversion means provided corresponding to each of a plurality of focus detection areas of the object scene, and repeatedly performing charge accumulation by accumulation control according to the luminance of the plurality of focus detection areas;
Arithmetic means for calculating a focus adjustment state of the objective lens with respect to the plurality of focus detection areas based on outputs of the plurality of destructive readout photoelectric conversion means;
Determination means for determining whether or not the outputs of the plurality of photoelectric conversion means are predetermined values suitable for calculation by the calculation means;
By determining the next accumulation time for obtaining the target output based on the outputs of the plurality of photoelectric conversion means and the accumulation time when the output is obtained, the plurality of photoelectric conversion means by the next charge accumulation Predicting means for predicting whether or not the output will be a predetermined value suitable for calculation by the calculating means;
Even if it is determined by the determination means that the outputs of the plurality of photoelectric conversion means are not predetermined values suitable for the calculation by the calculation means, the plurality of photoelectric conversion means by the next charge accumulation by the prediction means Is predicted to be a predetermined value suitable for calculation by the calculation means, the focus adjustment state of the objective lens based on the outputs of the plurality of photoelectric conversion means by the next charge accumulation by the calculation means And a control means for executing the above calculation.
前記複数の光電変換手段のそれぞれは複数の光電変換素子から構成され、
前記判定手段は、前記複数の光電変換手段のそれぞれに含まれる複数の光電変換素子の出力のうちの最大出力が予め設定した目標値近傍になる場合に、前記複数の光電変換手段の出力は前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定することを特徴とする焦点検出装置。The focus detection apparatus according to claim 1,
Each of the plurality of photoelectric conversion means is composed of a plurality of photoelectric conversion elements,
The determination means, may become a target value near the maximum output preset of the outputs of the plurality of photoelectric conversion elements included in each of the plurality of photoelectric conversion means, an output of said plurality of photoelectric conversion means It is determined that the value is a predetermined value suitable for calculation by the calculation means.
前記複数の光電変換手段のそれぞれは複数の光電変換素子から構成され、
前記判定手段は、前記複数の光電変換手段のそれぞれに含まれる複数の光電変換素子の平均出力が予め設定した目標値近傍になる場合に、前記複数の光電変換手段の出力は前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定することを特徴とする焦点検出装置。The focus detection apparatus according to claim 1.
Each of the plurality of photoelectric conversion means is composed of a plurality of photoelectric conversion elements,
When the average output of the plurality of photoelectric conversion elements included in each of the plurality of photoelectric conversion units is in the vicinity of a preset target value, the determination unit calculates the output of the plurality of photoelectric conversion units by the calculation unit. It is determined that the predetermined value is suitable for the focus detection device.
前記判定手段の判定結果と前記予想手段の予想結果により、前記焦点調節状態の演算へ移行せずに前記電荷蓄積を繰り返した回数を計数する計数手段を備え、
前記制御手段は、前記計数手段の計数回数が所定の回数に達したときは、前記複数の光電変換手段のうち前記演算手段による演算に適する所定の値であると判定された出力を出力する光電変換手段の次回の前記電荷蓄積による出力に基づいて、前記演算手段により前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させることを特徴とする焦点検出装置。In the focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A counting unit that counts the number of times the charge accumulation is repeated without shifting to the calculation of the focus adjustment state based on the determination result of the determination unit and the prediction result of the prediction unit;
When the number of counts of the counting unit reaches a predetermined number, the control unit outputs a photoelectric output that is determined to be a predetermined value suitable for calculation by the calculation unit among the plurality of photoelectric conversion units. A focus detection apparatus , wherein the calculation means calculates the focus adjustment state of the objective lens based on the next output from the charge accumulation of the conversion means .
前記判定手段の判定結果と前記予想手段の予想結果により、前記焦点調節状態の演算へ移行せずに前記電荷蓄積を繰り返した回数を計数する計数手段を備え、
前記制御手段は、前記計数手段の計数回数が所定の回数に達したときは、前記複数の光電変換手段の最大出力、コントラストおよびオーバーフローが発生している光電変換素子の数の内の少なくとも1つに基づいて選択した前記光電変換手段の次回の前記電荷蓄積による出力に基づいて、前記演算手段により前記対物レンズの焦点調節状態の演算を実行させることを特徴とする焦点検出装置。In the focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A counting unit that counts the number of times the charge accumulation is repeated without shifting to the calculation of the focus adjustment state based on the determination result of the determination unit and the prediction result of the prediction unit;
The control means, when the number of counts of the counting means reaches a predetermined number, at least one of the maximum output of the plurality of photoelectric conversion means, the number of photoelectric conversion elements in which contrast and overflow have occurred. A focus detection apparatus that causes the calculation means to calculate the focus adjustment state of the objective lens based on the next output by the charge accumulation of the photoelectric conversion means selected based on
焦点検出時に照明手段により被写界の照明が行われたときは、前記計数手段の計数回数を初期値にリセットすることを特徴とする焦点検出装置。In the focus detection apparatus according to claim 4 or 5 ,
A focus detection apparatus that resets the number of counts of the counting means to an initial value when illumination of the object field is performed by the illumination means during focus detection.
前記演算手段による演算結果に基づいて、前記複数の焦点検出領域の中から前記対物レンズの焦点調節を行うための焦点検出領域を選択する領域選択手段を備えることを特徴とする焦点検出装置。In the focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
A focus detection apparatus comprising: area selection means for selecting a focus detection area for performing focus adjustment of the objective lens from among the plurality of focus detection areas based on a calculation result by the calculation means .
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