JP4802742B2 - Focus control device, imaging device, and focus control method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置における合焦制御技術に関する。 The present invention relates to a focus control technique in an imaging apparatus.
従来、銀塩カメラ等の撮像装置で実施されるオートフォーカス(AF)制御としては、いわゆる位相差方式を採用したものが多かった。しかし、この位相差方式のAF制御は、特に小さなFナンバーでの撮影においては、精度が良くないことが知られている。 Conventionally, as an autofocus (AF) control performed by an imaging apparatus such as a silver salt camera, there are many that employ a so-called phase difference method. However, it is known that this phase difference AF control is not accurate particularly in photographing with a small F number.
一方、近年では、デジタルカメラの登場とともに、いわゆるコントラスト方式(山登り方式)のAF制御が採用された撮像装置が広く普及している。そして、一般に、コントラスト方式のAF制御(コントラストAF制御)の方が、位相差方式のAF制御(位相差AF制御)よりもAF精度が高いことが知られている。 On the other hand, in recent years, with the advent of digital cameras, imaging devices employing so-called contrast type (mountain climbing) AF control have become widespread. In general, it is known that AF control with contrast method (contrast AF control) has higher AF accuracy than AF control with phase difference method (phase difference AF control).
そこで、位相差AF制御とコントラストAF制御とを併用することで、AF精度の向上を図ることが考えられる。 Therefore, it is conceivable to improve AF accuracy by using both phase difference AF control and contrast AF control.
ところが、蛍光灯等の光源下では、いわゆるフリッカーによって光量の変動が生じるため、コントラストAF制御において画像を取得するタイミングにより、合焦状態を評価する評価値のピーク形状が崩れてしまい、結果として、合焦精度の低下を招く。 However, under a light source such as a fluorescent lamp, fluctuations in the amount of light occur due to so-called flicker, so the peak shape of the evaluation value for evaluating the in-focus state collapses at the timing of acquiring an image in contrast AF control. This leads to a decrease in focusing accuracy.
このような問題に対して、フリッカーの周期と画像の読み出し周期との最小公倍数の周期でサンプリング(画像の取得)を行うことで、コントラストAF制御におけるAF精度の向上を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 In order to solve such a problem, a technique for improving AF accuracy in contrast AF control by sampling (acquiring an image) at a least common multiple of a flicker period and an image reading period has been proposed. (For example, patent document 1).
しかしながら、上記特許文献1で提案された技術では、フリッカーの周期よりも短い周期でサンプリングを行うことができず、AF制御に長時間を要してしまう。
However, in the technique proposed in
また、上述したように位相差AF制御とコントラストAF制御とを併用することを考えた場合、位相差AF制御では、フォーカスレンズを高速で移動させるため、この動作と並行してコントラストAF制御を行う場合には、短い周期(例えば、200fps等)でサンプリングを行わなければ、AF精度を確保することができない。 Further, when considering using both phase difference AF control and contrast AF control as described above, the phase difference AF control performs contrast AF control in parallel with this operation in order to move the focus lens at high speed. In this case, AF accuracy cannot be ensured unless sampling is performed with a short period (for example, 200 fps).
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of performing high-speed and high-precision focusing control even under illumination in which flicker occurs.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、当該光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づいて複数の画像データを所定のフレームレートで取得する画像取得手段と、光源のフリッカー周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段によってフリッカー周波数Lが検出された場合に、前記所定のフレームレートを、前記フリッカー周波数Lにn(nは4以上である2の倍数)を乗じた値に設定する設定手段と、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出する評価値算出手段と、前記複数の合焦評価値に基づいて前記光学レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを設けるようにした。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記n/2フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで加算画像データを生成し、当該加算画像データに基づいて前記1つの合焦評価値を算出する。
The invention according to
また、請求項3の発明は、請求項1に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記n/2フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで平均画像データを生成し、当該平均画像データに基づいて前記1つの合焦評価値を算出する。
The invention according to
また、請求項4の発明は、請求項1に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記n/2フレーム分以上の画像データに基づいて、前記n/2フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該n/2フレーム分の予備評価値を加算することで前記1つの合焦評価値を算出する。
The invention according to
また、請求項5の発明は、請求項1に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記n/2フレーム分以上の画像データに基づいて、前記n/2フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該n/2フレーム分の予備評価値の平均値を前記1つの合焦評価値として算出する。
The invention according to
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の合焦制御装置であって、前記n/2フレーム分以上の画像データが、2フレームの画像データである。
The invention of
また、請求項7の発明は、請求項1に記載の合焦制御装置であって、前記n/2フレーム分以上の画像データが、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された3以上の画像データであり、前記評価値算出手段が、前記3以上の画像データを用いた補間処理によって、前記3以上の画像データに対応する3以上の合焦評価値を算出することで、前記複数の合焦評価値を算出する。
The invention according to
また、請求項8の発明は、請求項7に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記設定手段によって前記所定のフレームレートがフリッカー周波数Lに4を乗じた値に設定され、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された第1、第2、及び第3の画像データのうち前記第2の画像データの輝度が最小である場合に、前記第1から第3の画像データを用いた補間処理によって前記第2の画像データに対する合焦評価値を算出しつつ、前記第1から第3の画像データにそれぞれ対応する3つの合焦評価値を算出する。
Further, the invention of
また、請求項9の発明は、請求項8に記載の合焦制御装置であって、前記評価値算出手段が、前記第1から第3の画像データについて第1から第3の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第1から第3の予備評価値に基づく補間処理によって、前記第2の画像データに対する合焦評価値を算出する。
The invention according to
また、請求項10の発明は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の合焦制御装置であって、位相差方式を用いて前記光学レンズの合焦位置を検出する位相差合焦検出手段と、前記位相差合焦検出手段による前記光学レンズの合焦位置の検出前に、前記周波数検出手段によって光源のフリッカー周波数を検出するように制御する検出制御手段とを更に有し、前記位相差合焦検出手段を用いた位相差合焦制御と、前記合焦位置検出手段を用いたコントラスト合焦制御とが並行して実行される。
The invention according to
また、請求項11の発明は、請求項10に記載の合焦制御装置であって、前記被写体からの光を、前記画像取得手段及び前記位相差合焦検出手段に対してそれぞれ導く第1及び第2の光路に分割する光分割手段を更に有する。
The invention of
また、請求項12の発明は、請求項10または請求項11に記載の合焦制御装置であって、前記コントラスト合焦制御を行うコントラスト合焦検出手段が、前記位相差合焦検出手段に係る合焦面とは相対的に異なる光学的な位置に合焦面を有し、前記合焦制御装置が、前記位相差合焦制御の開始後に、前記コントラスト合焦制御を開始するように制御するタイミング制御手段を更に有する。
The invention of
また、請求項13の発明は、請求項1から請求項12のいずれかに記載の合焦制御装置を搭載した撮像装置である。
The invention of
また、請求項14の発明は、(a)光源のフリッカー周波数を検出するステップと、(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Lが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Lにn(nは4以上である2の倍数)を乗じた値に設定するステップと、(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップとを設けるようにした。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided (a) a step of detecting a flicker frequency of a light source, and (b) a frame for acquiring an image in a predetermined imaging means when the flicker frequency L is detected in the step (a). Setting the rate to a value obtained by multiplying the flicker frequency L by n (n is a multiple of 2 which is 4 or more ), and (c) while driving a predetermined optical lens along the optical axis, Acquiring a plurality of image data at a frame rate set in the step (b) based on light from a subject incident through the predetermined optical lens by a predetermined imaging means; and (d) the (c ) While calculating one in-focus evaluation value using image data of n / 2 frames or more acquired continuously in time in the step, a plurality of in-focus evaluation values corresponding to the plurality of image data are calculated. Said compound Calculating on the basis of the image data, and be provided and detecting the focus position of the predetermined optical lens based on focus evaluation value of the plurality of engagement (e).
また、請求項15の発明は、撮像装置における合焦制御方法であって、(a)光源のフリッカー周波数を検出するステップと、(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Lが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Lにn(nは2の倍数)を乗じた値に設定するステップと、(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得された2以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップとを備えることを特徴とする。
Further, the invention of
請求項1から請求項12のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは4以上である2の倍数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、複数の合焦評価値を算出して、当該複数の合焦評価値に基づいて光学レンズの合焦位置を検出するような構成を採用することで、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストAF制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
By the invention of any of
また、請求項2に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは4以上である2の倍数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで1つの画像データを生成し、当該1つの画像データに基づいて1つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a multiple of 2 that is 4 or more ), and n / 2 obtained continuously in time. A configuration in which one image data is generated by adding pixel values of corresponding pixels between image data corresponding to frames or more , and one in-focus evaluation value is calculated based on the one image data. By adopting it, it is possible to suppress fluctuations in the focus evaluation value due to fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker.
また、請求項3に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは4以上である2の倍数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで1つの画像データを生成し、当該1つの画像データに基づいて1つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a multiple of 2 that is 4 or more ), and n / 2 acquired continuously in time. A configuration is adopted in which one image data is generated by calculating an average pixel value of each corresponding pixel for image data for frames or more , and one in-focus evaluation value is calculated based on the one image data. By doing this, it is possible to suppress fluctuations in the focus evaluation value due to fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker.
また、請求項4に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは4以上である2の倍数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データに基づいて、n/2フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の評価値を予備的に算出した後に、当該n/2フレーム分の評価値を加算することで1つの合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。
According to the invention described in
また、請求項5に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは4以上である2の倍数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上についての予備的な評価値の平均値を1つの合焦評価値として算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a multiple of 2 that is 4 or more ), and n / 2 obtained continuously in time. By adopting a configuration that calculates the average value of preliminary evaluation values for more than one frame as one in-focus evaluation value, it is possible to adjust the alignment caused by fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker. Variations in the focus evaluation value can be suppressed.
また、請求項6に記載の発明によれば、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定した場合に、時間的に連続して取得された2フレームの画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を算出して、当該複数の合焦評価値に基づいて光学レンズの合焦位置を検出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因した合焦評価値の変動を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the frame rate is set to four times the flicker frequency, one focus evaluation value is obtained using two frames of image data acquired continuously in time. By calculating a plurality of focus evaluation values corresponding to a plurality of image data and detecting a focus position of the optical lens based on the plurality of focus evaluation values Thus, it is possible to suppress fluctuations in the focus evaluation value due to fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker.
また、請求項7から請求項9のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数のn倍(nは4以上である2の倍数)に設定した場合に、時間的に連続して取得された3以上の画像データを用いた補間処理によって、当該3以上の画像データにそれぞれ対応する3以上の合焦評価値を算出することで、複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を算出するような構成により、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。
Further, according to any of the inventions of
また、請求項8及び請求項9のいずれに記載の発明によっても、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定するとともに、時間的に連続して取得された第1から第3の画像データのうち第2の画像データの輝度が最小である場合に、第1から第3の画像データを用いた補間処理によって、第2の画像データに対する合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因して生じる光量の低下を考慮した合焦評価値を算出することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。 Further, according to any of the eighth and ninth aspects of the invention, the frame rate is set to four times the flicker frequency, and the first to third image data acquired continuously in time. By adopting a configuration in which the focus evaluation value for the second image data is calculated by the interpolation processing using the first to third image data when the luminance of the second image data is minimum. In addition, since it is possible to calculate a focus evaluation value in consideration of a decrease in the amount of light caused by illumination flicker, high-precision focus control can be realized.
また、請求項9に記載の発明によれば、第1から第3の画像データについて第1から第3の予備的な評価値をそれぞれ算出し、当該第1から第3の予備的な評価値に基づく補間処理によって、第2の画像データに対する合焦評価値を算出するような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動による評価値の低下を補正することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。 According to the ninth aspect of the invention, the first to third preliminary evaluation values are calculated for the first to third image data, respectively, and the first to third preliminary evaluation values are calculated. By adopting a configuration in which a focus evaluation value for the second image data is calculated by interpolation processing based on the above, a decrease in the evaluation value due to fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker is corrected. Therefore, highly accurate focusing control can be realized.
また、請求項10に記載の発明によれば、位相差方式による合焦位置の検出前に、光源のフリッカー周波数を検出し、位相差方式の合焦制御とコントラスト方式の合焦制御とを並行して実施するような構成を採用することで、例えば、位相差方式の合焦制御によって光学レンズを合焦位置近傍まで短時間で駆動させるとともに、コントラスト方式の合焦制御によって合焦制御の精度を確保することができるため、フリッカー周波数に応じた高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。
Further, according to the invention described in
また、請求項11に記載の発明によれば、被写体からの光を2つの光路に分割して、分割された各光を用いて位相差方式の合焦制御とコントラスト方式の合焦制御とを並行して実施することで、高速かつ精度の良い合焦制御が可能となる。
Further, according to the invention described in
また、請求項12に記載の発明によれば、位相差方式及びコントラスト方式の合焦検出に係る合焦面の光学的な位置を相互に異ならせ、位相差方式の合焦制御の開始後に、コントラスト方式の合焦制御が開始される構成により、同時に2つの合焦制御が行われ、位相差方式の合焦制御による合焦状態の実現前に、コントラスト方式の合焦制御によってフォーカスレンズのレンズ合焦位置を検出することができるため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。また、例えば、フォーカスレンズを逆向きに移動させることなく合焦制御を行うことができるため、バックラッシュの問題の発生を防止することができる。更に、例えば、ファインダ等を介して視認される被写体が、ぼけた状態から合焦状態へとスムーズに変化するような合焦制御を行うことができるため、合焦フィーリングを向上させることができる。
Further, according to the invention described in
また、請求項13に記載の発明によれば、請求項1から請求項12に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
Further, according to the invention described in
また、請求項14に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
Further, according to the invention described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
一般に、蛍光灯を光源とした場合、蛍光灯は非常に短い周期で明滅するため、蛍光灯から発せられる光の量(光量)には揺らぎ(以下「フリッカー」とも称する)が生じる。例えば、日本国では、電源の周波数として50Hz及び60Hzが採用されているため、フリッカーの周波数(以下「フリッカー周波数」とも称する)が50Hzである場合と、60Hzである場合とがある。 In general, when a fluorescent lamp is used as a light source, the fluorescent lamp flickers in a very short cycle, and thus the amount of light emitted from the fluorescent lamp (light quantity) fluctuates (hereinafter also referred to as “flicker”). For example, in Japan, 50 Hz and 60 Hz are adopted as the frequency of the power supply. Therefore, the flicker frequency (hereinafter also referred to as “flicker frequency”) may be 50 Hz or 60 Hz.
そして、コントラスト方式のオートフォーカス制御(以下「コントラストAF制御」と称する)を行う際に一定のタイミングで被写体の合焦状態を評価する値(以下、適宜「AF評価値」又は「合焦評価値」と称する)を算出すると、フリッカーに起因して、AF評価値のピーク形状が崩れてしまい、AF制御の精度が低下する。 A value (hereinafter referred to as “AF evaluation value” or “focus evaluation value” as appropriate) that evaluates the in-focus state of the subject at a fixed timing when performing contrast autofocus control (hereinafter referred to as “contrast AF control”). ”), The peak shape of the AF evaluation value collapses due to flicker, and the accuracy of AF control decreases.
このような問題を解決するために、本発明の実施形態に係る撮像装置1では、フリッカー周波数が検出された場合には、当該フリッカー周波数に応じたタイミングで画像データのサンプリングを行うとともに、サンプリング間隔に応じたAF評価値の算出方法を採用している。
In order to solve such a problem, in the
<撮像装置の概要>
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置1の概略構成を示す断面模式図である。
<Outline of imaging device>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an
図1に示すように、撮像装置1は、いわゆる一眼レフ方式のデジタルカメラとして構成され、被写体からの光を撮影レンズユニット2を介して撮像装置本体300に導くことで、被写体に係る撮影画像データ(撮影画像)を得ることができる。撮像装置本体300には、撮像装置1においてオートフォーカス(AF)制御を行うためのユニット(以下「AF制御ユニット」とも「合焦制御装置」とも称する)100が搭載されている。また、撮影レンズユニット2には、撮影レンズユニット2の光軸L上において、AF制御を実現するためのレンズ(フォーカスレンズ)を含む複数の撮影レンズからなるレンズ群が配設される。
As illustrated in FIG. 1, the
図2は、撮像装置1の構成うちのAF制御ユニット100に係る構成に着目した模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram focusing on the configuration related to the
AF制御ユニット100は、主に、主ミラー10、サブミラー20、シャッター機構4、撮像素子であるC−MOSセンサ(以下「C−MOS」と略する)5、及び位相差AFモジュール3を備えて構成される。
The
主ミラー10は、ハーフミラーにより構成され、被写体からの光の一部を撮像装置本体300の上部に向けて反射することで反射光(以下「第1反射光」とも称する)をファインダー光学系に導く。具体的には、主ミラー10は、被写体からの光を反射することで、ファインダー焦点板6に被写体像を投影する。この被写体像はペンタプリズム7によって正立像化され、接眼レンズ8を介してユーザーが被写体像の状況を確認することができる。また、主ミラー10は、サブミラー20に向けて被写体からの光の一部を透過させる。
The
サブミラー20は、ハーフミラーにより構成され、被写体からの光のうち、主ミラー10を透過した光(以下「第1透過光」とも称する)を撮像装置本体300の下部に向けて反射することで、位相差AFモジュール3に導く。その一方で、サブミラー20は、C−MOS5に向けて第1透過光の一部を透過させる。つまり、サブミラー20は、被写体からの光を位相差AFモジュール3とC−MOS5とにそれぞれ導く2つの光路に分割する(分岐させる)。
The
位相差AFモジュール3は、位相差方式を用いた合焦検出を行うユニットである。位相差AFモジュール3は、コンデンサーレンズ3a、ミラー3b、セパレータレンズ3c、及び位相差検出用素子3dを備える。
The phase
コンデンサーレンズ3aは、サブミラー20によって反射された光(以下「第2反射光」とも称する)を位相差AFモジュール3内部に導く。ミラー3bは、第2反射光をセパレータレンズ3c側に向けて屈曲させる。セパレータレンズ3cは、位相差の検出を行う為の瞳分割用のレンズであり、第2反射光を瞳分割して、位相差検出用素子3dに投影させる。
The
図3から図5は、位相差方式の合焦制御の原理を説明するための図である。位相差方式の合焦制御では、図3から図5に示すように、合焦させたい被写体の表面(被写体面)PPから発せられた光FFを、撮影レンズユニット2、コンデンサーレンズ3a、及びセパレータレンズ3cを介して、位相差検出用素子3dに導く。このとき位相差検出用素子3dで検出される2つの被写体像の位相差、すなわち像間隔の変位量を測定してデフォーカス量を求める。ここでは、後述する撮像ホーム位置に設定されたC−MOS5の撮像面と等価な面(以下「撮像等価面」とも称する)FPで合焦するようにデフォーカス量が求められる。つまり、撮像等価面FPは、位相差方式のAF制御(以下「位相差AF制御」と称する)によって合焦状態の被写体像が結像される面(以下「第1合焦面」とも称する)として構成される。
3 to 5 are diagrams for explaining the principle of phase difference focusing control. In the phase-difference focusing control, as shown in FIGS. 3 to 5, the light FF emitted from the surface (subject surface) PP of the subject to be focused is used as the photographing
なお、例えば、図3に示すように被写体に対して合焦している場合には、像間隔が位相差AFモジュール3の設計時に決められた所定値となるが、図4に示すように前ピンなら像間隔が狭くなり、図5に示すように後ピンであれば像間隔が広くなる。
For example, when the subject is in focus as shown in FIG. 3, the image interval is a predetermined value determined when the phase
シャッター機構4は、サブミラー20を透過した光(以下「第2透過光」とも称する)の光路を開放/遮断することが可能であり、光路を開放することで、第2透過光をC−MOS5上に照射させ、被写体像をC−MOS5上に投影させる。
The
C−MOS5は、被写体からの光のうちの第2透過光を受け付けることで画像信号を得る。C−MOS5によって得られる画像信号は、記録用の撮影画像データを生成するために使用される一方、記録用の撮影画像データを取得する動作(本撮影動作)前に、いわゆるコントラスト方式のAF制御(コントラストAF制御)を行うためにも使用される。C−MOS5の受光面(撮像面)は、コントラストAF制御によって合焦状態の被写体像が結像される面(以下「第2合焦面」とも称する)として構成される。
The C-
また、C−MOS5は、撮像装置本体300に対して移動可能に保持されているため、第2透過光の光軸Lに沿って前後に移動可能である。このC−MOS5の前後移動により、第1合焦面の光学的な位置に対して第2合焦面の光学的な位置が相互に異なる位置へと設定される。
Further, since the C-
なお、ここで言う「光学的な位置が相互に異なる」とは、第1合焦面において被写体像が合焦状態となるときに、第2合焦面において被写体像が合焦状態にはならないことを示しており、更に、第2合焦面において被写体像が合焦状態となるときに、第1合焦面において被写体像が合焦状態にはならないことを示している。 Here, “the optical positions are different from each other” means that the subject image is not in focus on the second focus surface when the subject image is in focus on the first focus surface. Furthermore, when the subject image is in focus on the second focus surface, the subject image is not in focus on the first focus surface.
<撮像装置の機能構成>
図6は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置1の機能構成を例示するブロック図である。
<Functional configuration of imaging device>
FIG. 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
図6に示すように、撮像装置1は、撮影レンズユニット2、位相差AFモジュール3、C−MOS5、ミラー機構10a、サブミラー機構20a、制御部101、レンズ位置検出部201、操作部OP、C−MOS移動制御部150、フォーカス制御部130、信号処理回路500、及びAF回路600等を備える。
As shown in FIG. 6, the
撮影レンズユニット2は、C−MOS5で取得される画像信号において被写体が鮮鋭な状態となるような合焦状態を実現するための光学レンズ(フォーカスレンズ)2a等を備える。フォーカスレンズ2aは、レンズの光軸に沿って前後に移動可能であり、フォーカス制御部130からの制御信号に応答してモータM1が駆動することで、フォーカスレンズ2aのレンズ位置が移動される。フォーカス制御部130は、制御部101から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。また、フォーカスレンズ2aの位置は、レンズ位置検出部201によって検出され、フォーカスレンズ2aの位置を示すデータが制御部101に送られる。
The
ミラー機構10aは、被写体からの光の経路(光路)から退避可能な主ミラー10を含む機構であり、ミラー制御部110からの制御信号に応答してモータM2が駆動することで、主ミラー10が光路から退避した状態(ミラーアップ状態)または光路を遮断した状態(ミラーダウン状態)に設定される。ミラー制御部110は、制御部101から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
The mirror mechanism 10 a is a mechanism including the
サブミラー機構20aは、被写体からの光の経路から退避可能なサブミラー20を含む機構であり、サブミラー制御部120からの制御信号に応答してモータM5が駆動することで、サブミラー20が光路から退避した状態(ミラーアップ状態)または光路を遮断した状態(ミラーダウン状態)に設定される。サブミラー制御部120は、制御部101から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
The
シャッター機構4は、被写体からの光の経路を遮断/開放可能な機構であり、シャッタ制御部140からの制御信号に応答してモータM3が駆動することで、シャッター機構4が開閉する。シャッタ制御部140は、制御部101から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
The
C−MOS5は、撮像(光電変換)を行い、撮像画像に係る画像信号を生成する。C−MOS5は、タイミング制御回路170から入力される駆動制御信号(蓄積開始信号・蓄積終了信号)に応答して、受光面に結像された被写体像の露光(光電変換による電荷蓄積)を行い、当該被写体像に係る画像信号を生成する。
The C-
更に、C−MOS5は、タイミング制御回路170から入力される読出制御信号に応答して、当該画像信号を信号処理部51へ出力する。
Further, the C-
タイミング制御回路170は、制御部101から入力される信号に基づいて各種制御信号を生成する。後述するコントラストAF制御部105によって光源が光量(光源光量)に揺らぎ(フリッカー)を生じていない光源(非フリッカー光源)であると認識された場合、及びフリッカー周波数が50Hzであると認識された場合には、C−MOS5から第1の所定周期(ここでは、200fps)で画像信号が出力されるように、タイミング制御回路170からC−MOS5に対して制御信号が出力される。
The
一方、コントラストAF制御部105によって、光源がフリッカーを生じている光源(フリッカー光源)であり、かつフリッカー周波数が60Hzであると認識された場合には、C−MOS5から第2の所定周期(ここでは、240fps)で画像信号が出力されるように、タイミング制御回路170からC−MOS5に対して制御信号が出力される。
On the other hand, when the contrast
また、タイミング制御回路170からのタイミング信号(同期信号)は、信号処理部51及びA/D変換回路52に入力される。
A timing signal (synchronization signal) from the
また、C−MOS5は、C−MOS駆動機構5aによって被写体からの光の光軸に沿って前後に移動する。C−MOS駆動機構5aは、C−MOS移動制御部150からの制御信号に応答してモータM4が駆動することで、C−MOS5を、被写体からの光の光軸に沿って前後に移動する。C−MOS移動制御部150は、制御部101から入力される信号に基づいて制御信号を生成する。
The C-
信号処理部51は、C−MOS5から与えられる画像信号に所定のアナログ信号処理を行い、処理後の画像信号はA/D変換回路52によってデジタル画像データ(画像データ)に変換される。この画像データは、信号処理回路500に入力されるとともに、コントラストAF制御のためにAF回路600に対しても適時与えられる。
The
信号処理回路500は、A/D変換回路52から入力される画像データに対してデジタル信号処理を行い、撮像画像に係る画像データを生成する。信号処理回路500における信号処理は、画像信号を構成する画素信号ごとに行われる。信号処理回路500は、黒レベル補正回路53、ホワイトバランス(WB)回路54、γ補正回路55及び画像メモリ56を備える。これらの構成のうち、黒レベル補正回路53、ホワイトバランス(WB)回路54およびγ補正回路55は、デジタル信号処理を行う。
The
黒レベル補正回路53は、A/D変換回路52が出力した画像データを構成する各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正する。WB回路54は、画像のホワイトバランス調整を行う。γ補正回路55は、撮像画像の階調変換を行う。画像メモリ56は、生成された画像データを一時的に記憶するための、高速アクセス可能な画像メモリであり、複数フレーム分の画像データを記憶可能な容量を有する。
The black
AF回路600は、コントラストAF制御を行う際に、A/D変換回路52から、画像データの一部の領域(AFエリア)に係る画像データを取得し、被写体の合焦状態を評価する値(AF評価値)を算出する。
When the AF circuit 600 performs contrast AF control, the AF circuit 600 acquires image data relating to a partial area (AF area) of the image data from the A /
後述するコントラストAF制御部105によって光源が光量に揺らぎ(フリッカー)を生じていない光源(非フリッカー光源)であると検出された場合、AF回路600では、AFエリアに係る画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和をAF評価値として算出する。
When the contrast
一方、コントラストAF制御部105によってフリッカー周波数が検出された場合、AFエリアに係る画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和(以下「予備評価値」とも称する)を算出し、時間的に連続して算出される2つの予備評価値の平均値をAF評価値として算出する。
On the other hand, when the flicker frequency is detected by the contrast
なお、AF回路600におけるAF評価値の算出方法の切り替えは、コントラストAF制御部105の制御に基づいて行われる。AF回路600で算出されたAF評価値は、コントラストAF制御部105に出力される。
Note that the AF evaluation value calculation method in the AF circuit 600 is switched based on the control of the contrast
制御部101は、主にCPU、メモリ、及びROM等を備えて構成され、ROM内に格納されるプログラムを読み出してCPUで実行することで、各種機能や制御が実現される。具体的には、制御部101は、コントラストAF制御を実行するための機能として、コントラストAF制御部105を有し、位相差AF制御を実行するための機能として、位相差AF制御部106を有し、AF制御全体を統括制御する機能として、AF全体制御部107を有している。
The
コントラストAF制御部105は、コントラストAF制御を行う際に、光源の状態を認識する。すなわち、光源が非フリッカー光源であるか否か、光源がフリッカー光源であれば、フリッカー周波数を認識する。そして、光源の状態に応じて、C−MOS5における画像信号(画像データ)の取得タイミング(フレームレート)を変更するとともに、AF評価値の算出方法を変更する。
The contrast
また、コントラストAF制御部105は、AF回路600から入力される複数のAF評価値について、AF評価値が最大となるフォーカスレンズ2aのレンズ位置を被写体の合焦状態が実現される位置(レンズ合焦位置)として求める。更に、コントラストAF制御部105は、求められたレンズ合焦位置に応じた制御信号をフォーカス制御部130に対して出力し、フォーカスレンズ2aをレンズ合焦位置へ移動させる。
Also, the contrast
位相差AF制御部106は、位相差AF制御を行う際に、位相差AFモジュール3における検出結果に基づいて、フォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置を検出する。そして、位相差AF制御部106は、適宜求められたレンズ合焦位置に応じた制御信号をフォーカス制御部130に対して出力し、フォーカスレンズ2aをレンズ合焦位置へ移動させる。
The phase difference
AF全体制御部107は、コントラストAF制御及び位相差AF制御を適宜実行させる。
The overall
操作部OPは、シャッタースタートボタン(シャッターボタン)や各種ボタンやスイッチ等を備えて構成され、操作部OPに対するユーザーの入力操作に応答して、制御部101が各種動作を実現する。なお、シャッターボタンは、半押し状態(S1状態)と全押し状態(S2状態)の2つの状態を検出可能な2段階検出ボタンである。なお、撮像装置1では、S1状態となると、AF制御を含む本撮影動作のための準備動作が行われ、更にS2状態となると、本撮影動作が行われる。
The operation unit OP includes a shutter start button (shutter button), various buttons, switches, and the like, and the
画像メモリ56に一時記憶される画像データは、制御部101によって適宜VRAM102に転送されることで、撮像装置本体300の背面に配置される液晶表示部(LCD)103に画像データに基づく画像が表示される。
The image data temporarily stored in the
また、本撮影時には、画像メモリ56に一時記憶される画像データは、制御部101において適宜画像処理が施され、カードI/F104を介してメモリカードMCに記憶される。
Further, at the time of actual photographing, the image data temporarily stored in the
<コントラストAF制御の概要>
図7は、コントラストAF制御におけるAF評価値の算出方法の変更によってAF評価値のピーク形状が変化する様子を例示する図である。図7では、光源のフリッカー周波数が50Hzである蛍光灯である場合に、200フレーム/秒(fps)のフレームレートで取得される複数の画像データからそれぞれ算出されたAF評価値を例示している。なお、縦軸がAF評価値、横軸がフォーカスレンズ2aの位置を示している。
<Outline of contrast AF control>
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the peak shape of the AF evaluation value changes due to a change in the AF evaluation value calculation method in contrast AF control. FIG. 7 illustrates an AF evaluation value calculated from each of a plurality of image data acquired at a frame rate of 200 frames / second (fps) when the fluorescent lamp has a light source flicker frequency of 50 Hz. . The vertical axis indicates the AF evaluation value, and the horizontal axis indicates the position of the focus lens 2a.
具体的には、黒丸印が、仮に光源が非フリッカー光源である場合に単にC−MOS5によって得られる各画像データから各AF評価値を算出する動作(以下「通常評価値算出動作」とも称する)が行われた場合に算出される複数のAF評価値を示している。また、×印が、光源がフリッカー光源である場合にAF評価値を算出する動作(「フリッカー対策評価値算出動作」とも称する)が行われた場合に算出される複数のAF評価値を示している。
Specifically, a black circle indicates that an AF evaluation value is simply calculated from each image data obtained by the C-
通常評価値算出動作を行うと、光源のフリッカーに起因して、時間的に連続して取得される画像データの輝度が大きく変動してしまう。そして、その輝度の変動に応じて、AF評価値が大きく波打ってしまう。その結果、図7の黒丸印で示す複数のAF評価値についてピークを検出し、レンズ合焦位置を精度良く検出することができない。 When the normal evaluation value calculation operation is performed, the luminance of the image data acquired continuously in time greatly fluctuates due to the flicker of the light source. Then, the AF evaluation value is greatly waved in accordance with the luminance variation. As a result, peaks are detected for a plurality of AF evaluation values indicated by black circles in FIG. 7, and the lens focus position cannot be detected with high accuracy.
これに対して、図7の×印で示すように、フォーカスレンズ2aを光軸方向に移動させつつ200fpsのフレームレートで得られる各画像データについて隣接画素間の画素値の差分の総和を評価値(以下「予備評価値」とも称する)としてそれぞれ算出するとともに、時間的に連続して算出される2つの予備評価値の平均値を1つのAF評価値としてそれぞれ算出するフリッカー対策評価値算出動作を実行すると、AF評価値が大きく波打つ事もなくなり、AF評価値のピーク形状が明瞭となる(図7の破線)。その結果、レンズ合焦位置を精度良く検出することが可能となる。 On the other hand, as indicated by the crosses in FIG. 7, the sum of the differences in pixel values between adjacent pixels is evaluated for each image data obtained at a frame rate of 200 fps while moving the focus lens 2a in the optical axis direction. (Hereinafter also referred to as “preliminary evaluation value”) and a flicker countermeasure evaluation value calculation operation for calculating an average value of two preliminary evaluation values calculated successively in time as one AF evaluation value. When executed, the AF evaluation value does not undulate greatly, and the peak shape of the AF evaluation value becomes clear (dashed line in FIG. 7). As a result, the lens focus position can be detected with high accuracy.
このように、フリッカー対策評価値算出動作を採用すると、複数のAF評価値のピーク形状が明瞭となる原理を、以下説明する。 In this way, the principle that the peak shape of a plurality of AF evaluation values becomes clear when the flicker countermeasure evaluation value calculation operation is employed will be described below.
<フリッカー対策評価値算出動作が利用する原理>
図8及び図9は、フリッカー対策評価値算出動作の原理を示すタイミングチャートである。図8及び図9では、それぞれ上から順に、C−MOS5における露光タイミング(図8では200fpsの露光タイミング、図9では240fpsの露光タイミング)と、フリッカー周波数が50Hzの場合の光源光量の変動と、フリッカー周波数が60Hzの場合の光源光量の変動とが示されている。
<Principle used by flicker countermeasure evaluation value calculation operation>
8 and 9 are timing charts showing the principle of the flicker countermeasure evaluation value calculation operation. 8 and 9, in order from the top, the exposure timing in the C-MOS 5 (the exposure timing of 200 fps in FIG. 8, the exposure timing of 240 fps in FIG. 9), the fluctuation of the light source amount when the flicker frequency is 50 Hz, It shows the fluctuation of the light amount of the light source when the flicker frequency is 60 Hz.
図8に示すように、フリッカー周波数が50Hzである場合には、各露光の間隔(フレーム取得間隔)が光源光量の変動周期の1/2となるため、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおける露光量の和が常に一定となる。その結果、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値(すなわち2つの予備評価値)の平均値をAF評価値とすれば、フリッカーの影響に拘わらず、複数のAF評価値のピーク形状が明確となる。 As shown in FIG. 8, when the flicker frequency is 50 Hz, each exposure interval (frame acquisition interval) is ½ of the fluctuation period of the light source light amount. The sum of the exposure amounts at the exposure timing is always constant. As a result, if an average value of preliminary evaluation values (that is, two preliminary evaluation values) calculated based on image data acquired at two consecutive (adjacent) exposure timings in time is used as the AF evaluation value. Regardless of the influence of flicker, the peak shapes of a plurality of AF evaluation values become clear.
しかしながら、図8に示すように、フリッカー周波数が60Hzである場合には、光源光量の変動周期がフレーム取得間隔の2倍となっておらず、各露光タイミングにおいて、露光量が大きくばらついてしまう。よって、フリッカー周波数が60Hzである場合に、フレームレートが200fpsであると、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値の平均値をAF評価値としても、AF評価値が大きく波打ってしまい、AF評価値の明瞭なピーク形状を得ることができない。 However, as shown in FIG. 8, when the flicker frequency is 60 Hz, the fluctuation period of the light source light amount is not twice the frame acquisition interval, and the exposure amount varies greatly at each exposure timing. Therefore, when the flicker frequency is 60 Hz and the frame rate is 200 fps, the average of the preliminary evaluation values respectively calculated based on the image data acquired at two exposure timings that are temporally continuous (adjacent) Even if the value is set as the AF evaluation value, the AF evaluation value is greatly waved, and a clear peak shape of the AF evaluation value cannot be obtained.
そこで、フリッカー周波数が60Hzの場合も、上記フリッカー周波数が50Hzである場合と同様に、フレーム取得間隔が光源光量の変動周期の1/2となるようにフレームレートを240fpsとすると、図9に示すように、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおける露光量の和が常に一定となる。その結果、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値(すなわち2つの予備評価値)の平均値をAF評価値とすれば、フリッカーの影響に拘わらず、複数のAF評価値のピーク形状が明確となる。 Therefore, in the case where the flicker frequency is 60 Hz, as in the case where the flicker frequency is 50 Hz, when the frame rate is set to 240 fps so that the frame acquisition interval becomes 1/2 of the fluctuation period of the light source light amount, FIG. In this way, the sum of the exposure amounts at two exposure timings that are continuous (adjacent) in time is always constant. As a result, if an average value of preliminary evaluation values (that is, two preliminary evaluation values) calculated based on image data acquired at two consecutive (adjacent) exposure timings in time is used as the AF evaluation value. Regardless of the influence of flicker, the peak shapes of a plurality of AF evaluation values become clear.
但し、図9に示すように、フリッカー周波数が50Hzである場合には、光源光量の変動周期がフレーム取得間隔の2倍となっておらず、各露光タイミングにおいて露光量が大きくばらついてしまう。よって、フリッカー周波数が50Hzである場合に、フレームレートが240fpsであると、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングにおいて取得される画像データに基づいてそれぞれ算出される予備評価値の平均値をAF評価値としても、AF評価値が大きく波打ってしまい、AF評価値の明瞭なピーク形状を得ることができない。 However, as shown in FIG. 9, when the flicker frequency is 50 Hz, the fluctuation period of the light source light amount is not twice the frame acquisition interval, and the exposure amount varies greatly at each exposure timing. Therefore, when the flicker frequency is 50 Hz and the frame rate is 240 fps, the average of the preliminary evaluation values respectively calculated based on the image data acquired at two exposure timings that are temporally continuous (adjacent) Even if the value is set as the AF evaluation value, the AF evaluation value is greatly waved, and a clear peak shape of the AF evaluation value cannot be obtained.
そこで、撮像装置1では、後述する手法によって光源の状態(フリッカーの有無、フリッカー周波数)を検出し、上記図8及び図9で示した原理を利用して、光源の状態に応じたフレームレートでAF評価値を算出するための画像データを取得するとともに、時間的に連続(隣接)した2回の露光タイミングに係る予備評価値の平均値をAF評価値として算出するように制御する。
Therefore, the
<フリッカー周波数の識別方法>
図10及び図11は、フリッカー周波数の識別方法を説明するためのタイミングチャートであり、図12から図15は、フリッカー周波数の識別方法を説明するための図である。
<Flicker frequency identification method>
10 and 11 are timing charts for explaining a flicker frequency identifying method, and FIGS. 12 to 15 are diagrams for explaining a flicker frequency identifying method.
図10及び図11では、それぞれ上から順に、C−MOS5における露光タイミング(図10では100fpsの露光タイミング、図11では120fpsの露光タイミング)と、フリッカー周波数が50Hzの場合の光源光量の変動と、フリッカー周波数が60Hzの場合の光源光量の変動とが示されている。 10 and 11, in order from the top, exposure timing in the C-MOS 5 (exposure timing of 100 fps in FIG. 10, exposure timing of 120 fps in FIG. 11), fluctuation of the light source light amount when the flicker frequency is 50 Hz, It shows the fluctuation of the light amount of the light source when the flicker frequency is 60 Hz.
図10に示すように、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が50Hzである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致するため、C−MOS5で取得される各画像データ間で画素値(すなわち輝度)の変動が生じない。これに対して、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致しないため、C−MOS5で取得される各画像データ間で画素値(すなわち輝度)の変動が生じる。
As shown in FIG. 10, when the frame rate is 100 fps and the flicker frequency is 50 Hz, the frame acquisition interval and the fluctuation period of the light source light quantity coincide with each other, so each image data acquired by the C-
一方、図11に示すように、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致するため、C−MOS5で取得される各画像データ間で画素値(すなわち輝度)の変動が生じない。これに対して、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が50Hzである場合には、フレーム取得間隔と光源光量の変動周期とが一致しないため、C−MOS5で取得される各画像データ間で画素値(すなわち輝度)の変動が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 11, when the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 60 Hz, the frame acquisition interval and the fluctuation period of the light source light quantity coincide with each other. There is no variation in pixel value (ie, luminance) between image data. On the other hand, when the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 50 Hz, the frame acquisition interval does not match the fluctuation period of the light source light amount, and therefore, between each image data acquired by the C-
図12では、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合においてC−MOS5で取得される各画像データ(各フレーム)における画素値の平均値(すなわち輝度の平均値)の具体例が示されている。そして、図13では、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合においてC−MOS5で取得される各画像データ(各フレーム)における画素値の平均値(すなわち輝度の平均値)の具体例が示されている。
In FIG. 12, when the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 60 Hz, a specific example of the average value of pixel values (that is, the average value of luminance) in each image data (each frame) acquired by the C-
図12に示すように、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、各フレーム間において、輝度の平均値(輝度平均値)の変動がほとんど見られない。 As shown in FIG. 12, when the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 60 Hz, the luminance average value (luminance average value) hardly varies between the frames.
これに対して、図13に示すように、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、各フレーム間において、輝度平均値の変動がみられ、5フレーム周期で輝度平均値が増減を繰り返している。 On the other hand, as shown in FIG. 13, when the frame rate is 100 fps and the flicker frequency is 60 Hz, the luminance average value fluctuates between the frames, and the luminance average is obtained in a cycle of 5 frames. The value repeats increasing and decreasing.
図14では、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合における画像データの輝度平均値の変動周期の具体例を示しており、図15では、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が50Hzである場合における画像データの輝度平均値の変動周期の具体例を示している。図14及び図15では、縦軸が、5フレームを1周期とした場合における各周期の極大値間のフレーム数、及び極小値間のフレーム数、すなわち輝度平均値の変動周期を示しており、横軸が、各周期に含まれるフレームNoを示している。そして、菱形印が極大値間のフレーム数を示しており、四角印が極小値間のフレーム数を示している。 FIG. 14 shows a specific example of the fluctuation cycle of the average luminance value of the image data when the frame rate is 100 fps and the flicker frequency is 60 Hz. FIG. 15 shows the flicker with the frame rate of 100 fps. A specific example of the fluctuation cycle of the luminance average value of the image data when the frequency is 50 Hz is shown. In FIGS. 14 and 15, the vertical axis indicates the number of frames between the maximum values in each cycle and the number of frames between the minimum values, that is, the luminance average value variation period when 5 frames are defined as one cycle. The horizontal axis indicates the frame numbers included in each cycle. The diamond marks indicate the number of frames between the maximum values, and the square marks indicate the number of frames between the minimum values.
図14に示すように、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、ほぼ5フレーム周期で輝度平均値が変動する。よって、例えば、フレームレートを100fpsに設定して、50フレームすなわち10周期(5フレームを1周期とする)のうちの8周期以上について、5フレーム周期で輝度平均値が変動している状況(状況1)では、フリッカー周波数が60Hzであると判定できる。 As shown in FIG. 14, when the frame rate is 100 fps and the flicker frequency is 60 Hz, the average luminance value fluctuates in approximately 5 frame periods. Therefore, for example, when the frame rate is set to 100 fps, the luminance average value fluctuates in 5 frame periods for 8 or more out of 50 frames, that is, 10 periods (5 frames are defined as 1 period) (situation) In 1), it can be determined that the flicker frequency is 60 Hz.
また、図15に示すように、フレームレートが100fpsであり、かつフリッカー周波数が50Hzである場合には、輝度平均値の変動が生じない。よって、例えば、フレームレートを100fpsに設定して、50フレームすなわち10周期(5フレームを1周期とする)において、5フレーム周期で輝度平均値が変動していない状況(状況2)では、フリッカー周波数が50Hzであると判定できる。 Also, as shown in FIG. 15, when the frame rate is 100 fps and the flicker frequency is 50 Hz, the luminance average value does not vary. Therefore, for example, when the frame rate is set to 100 fps and the luminance average value does not fluctuate in 5 frame periods (situation 2) in 50 frames, that is, 10 periods (5 frames as 1 period), the flicker frequency Can be determined to be 50 Hz.
また、上記手法と同様に、フレームレートを120fpsとして、フリッカー周波数を検出することができる。 Similarly to the above method, the flicker frequency can be detected with the frame rate set to 120 fps.
具体的には、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が50Hzである場合には、ほぼ6フレーム周期で輝度平均値が変動する。よって、例えば、フレームレートを120fpsに設定して、60フレームすなわち10周期(6フレームを1周期とする)のうちの8周期以上について、6フレーム周期で輝度平均値が変動している状況(状況3)では、フリッカー周波数が50Hzであると判定できる。 Specifically, when the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 50 Hz, the luminance average value fluctuates in approximately 6 frame periods. Therefore, for example, when the frame rate is set to 120 fps, the luminance average value fluctuates in 6 frame periods for 8 or more out of 60 frames, that is, 10 periods (6 frames are defined as 1 period). In 3), it can be determined that the flicker frequency is 50 Hz.
また、フレームレートが120fpsであり、かつフリッカー周波数が60Hzである場合には、ほとんどの画像データについて輝度平均値の変動が生じず、6フレーム周期の輝度平均値の変動は見られない。よって、例えば、フレームレートを120fpsに設定して、60フレームすなわち10周期(6フレームを1周期とする)において、6フレーム周期で輝度平均値が変動していない状況(状況4)では、フリッカー周波数が60Hzであると判定できる。 When the frame rate is 120 fps and the flicker frequency is 60 Hz, the luminance average value does not vary for most image data, and the luminance average value does not vary for 6 frame periods. Therefore, for example, when the frame rate is set to 120 fps and the luminance average value does not fluctuate in 6 frame periods (situation 4) in 60 frames, that is, 10 periods (6 frames as 1 period), the flicker frequency Can be determined to be 60 Hz.
以上の原理を利用して、撮像装置1のコントラストAF制御部105では、i)フレームレートが100fpsで取得された50フレームにおいて状況1が成立し、かつフレームレートが120fpsで取得された60フレームにおいて状況4が成立する場合には、フリッカー周波数が60Hzであると判定する。一方、ii)フレームレートが100fpsで取得された50フレームにおいて状況2が成立し、かつフレームレートが120fpsで取得された60フレームにおいて状況3が成立する場合には、フリッカー周波数が50Hzであると判定する。また、上記i),ii)以外の場合には、光源がフリッカー光源ではないと判定する。
Using the above principle, in the contrast
<撮影動作>
図16から図19は、撮像装置1における撮影動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御部101の制御によって実現される。また、図20及び図21は、撮像装置1におけるAF制御のタイミングチャートを例示する図である。
<Shooting operation>
FIGS. 16 to 19 are flowcharts illustrating the shooting operation flow in the
図20及び図21では、横軸が状態S1となってからの時間経過を示している。そして、図20では、上から順に、モータM1のモータ回転数、モータM1に入力されるパルス数(PI数)、フォーカスレンズ2aの移動速度に対応する像面移動速度、AFマイコンの起動、位相差AFの測距、及びC−MOS5の駆動のタイミングが示されている。更に、図20の下方には、コントラストAF制御においてAF評価値を求めるためのC−MOS5における露光タイミング、及びフォーカスレンズ2aの位置とAF評価値との関係の一例が示されている。
20 and 21, the horizontal axis indicates the time elapsed from the state S1. In FIG. 20, in order from the top, the motor rotation speed of the motor M1, the number of pulses (PI number) input to the motor M1, the image plane movement speed corresponding to the movement speed of the focus lens 2a, the activation of the AF microcomputer, the position The timing of phase difference AF measurement and the driving timing of the C-
また、図21では、フォーカスレンズ2aの位置(すなわち移動)を示す折れ線LL、及びC−MOS5の撮像面(すなわち第2合焦面)の位置(すなわち移動)を示す折れ線LSが示されている。なお、図21の縦軸方向については、折れ線LLの位置に対応した数値は省略されているが、折れ線LSの位置に対応した数値(500μm等)が付されている。更に、図21では、折れ線LLに対して、AF評価値を求めるための露光タイミングに対応するレンズ位置を示すマーク(短い縦長の線分)が付されているとともに、図18の処理ステップに対応する部分にステップ番号(例えば、ステップS34等)が付されている。
In FIG. 21, a broken line LL indicating the position (ie, movement) of the focus lens 2a and a broken line LS indicating the position (ie, movement) of the imaging surface (ie, the second focusing surface) of the C-
以下、図20及び図21を適宜参照しつつ、撮影動作フローについて説明する。なお、この撮影動作フローが開始される際には、C−MOS5が実際に本撮影動作を行う所定の基準位置(「撮像ホーム位置」とも称する)に設定され、第1及び第2合焦面の光学的な位置が同一に設定されている。
Hereinafter, the photographing operation flow will be described with reference to FIGS. 20 and 21 as appropriate. When the shooting operation flow is started, the C-
ここでは、まず、操作部OPに含まれる各種ボタンを適宜操作することで、撮像装置1が静止画を撮影するモード(静止画撮影モード)に設定されると、図16のステップS1に進む。
Here, when the
ステップS1では、C−MOS5に通電されて、C−MOS5が起動するとともに、シャッター機構4が開放される。なお、静止画撮影モードに設定される前では、シャッター機構4が閉じられた状態にある。
In step S1, the C-
ステップS2では、C−MOS5で画像信号を取得するフレームレートを100fpsに設定する。具体的には、制御部101からの信号に応じてタイミング制御回路170が制御信号を出力することで、C−MOS5が100fpsの電荷信号の読み出しを開始する。
In step S2, the frame rate at which the C-
ステップS3では、100fpsで50フレーム分の画像データを読み出しつつ、当該50フレーム分の画像データについての輝度平均値(100fpsの輝度平均値)をそれぞれ算出する。なお、この50個の輝度平均値は、制御部101内のメモリに一時的に記憶される。
In step S3, while reading out the image data for 50 frames at 100 fps, the average luminance value (the average luminance value of 100 fps) is calculated for the image data for 50 frames. The 50 luminance average values are temporarily stored in the memory in the
ステップS4では、C−MOS5で画像信号を取得するフレームレートを120fpsに設定する。具体的には、制御部101からの信号に応じてタイミング制御回路170が制御信号を出力することで、C−MOS5が120fpsの電荷信号の読み出しを開始する。
In step S4, the frame rate at which the C-
ステップS5では、120fpsで60フレーム分の画像データを読み出しつつ、当該60フレーム分の画像データについての輝度平均値(120fpsの輝度平均値)をそれぞれ算出する。なお、この60個の輝度平均値は、制御部101内のメモリに一時的に記憶される。
In step S5, the image data for 60 frames is read out at 120 fps, and the luminance average value (120 fps luminance average value) is calculated for the image data for 60 frames. The 60 luminance average values are temporarily stored in the memory in the
ステップS6では、ステップS3で算出された100fpsの輝度平均値に周期変動が有るか否か判定する。具体的には、50フレームすなわち10周期(5フレームを1周期とする)のうちの8周期以上について5フレーム周期で輝度平均値が変動している状況(状況1)が認識されれば、100fpsの輝度平均値に周期変動が有ると判定する。そして、ステップS6において、周期変動があると判定されれば、ステップS7に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップS12に進む。 In step S6, it is determined whether or not the luminance average value of 100 fps calculated in step S3 has a periodic variation. Specifically, if a situation (situation 1) in which the luminance average value fluctuates in 5 frame periods is recognized for 8 periods or more out of 50 frames, that is, 10 periods (5 frames as 1 period), 100 fps is recognized. It is determined that there is a periodic variation in the average luminance value. In step S6, if it is determined that there is a periodic variation, the process proceeds to step S7. If it is determined that there is no periodic variation, the process proceeds to step S12.
ステップS7では、ステップS5で算出された120fpsの輝度平均値に周期変動が無いか否か判定する。具体的には、60フレームすなわち10周期(6フレームを1周期とする)のうちの8周期以上について6フレーム周期で輝度平均値が変動している状況(状況3)が認識されれば、120fpsの輝度平均値に周期変動があると判定される。そして、ステップS7において、周期変動があると判定されれば、ステップS8に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップS10に進む。 In step S7, it is determined whether or not the 120 fps luminance average value calculated in step S5 has no periodic fluctuation. Specifically, if a situation (situation 3) in which the luminance average value fluctuates in 6 frame periods is recognized for 8 periods or more of 60 frames, that is, 10 periods (6 frames as 1 period), 120 fps is recognized. It is determined that there is a periodic variation in the average luminance value. If it is determined in step S7 that there is a periodic variation, the process proceeds to step S8. If it is determined that there is no periodic variation, the process proceeds to step S10.
ステップS8では、光源が非フリッカー光源であると認識する。ここでは、100fps及び120fpsに係る輝度平均値の双方において周期変動が見られたため、光源のフリッカー周波数が50Hzとも60Hzとも断定することができないため、光源が非フリッカー光源であると認識する。 In step S8, the light source is recognized as a non-flicker light source. Here, since periodic fluctuations were observed in both the luminance average values according to 100 fps and 120 fps, it is impossible to determine whether the flicker frequency of the light source is 50 Hz or 60 Hz, and therefore, the light source is recognized as a non-flicker light source.
ステップS9では、ステップS8で認識された非フリッカー光源に合わせて、フレームレートをデフォルト値である200fpsに設定し、図17のステップS21に進む。 In step S9, the frame rate is set to a default value of 200 fps in accordance with the non-flicker light source recognized in step S8, and the process proceeds to step S21 in FIG.
ステップS10では、光源が、フリッカー周波数が60Hzの蛍光灯であると認識する。 In step S10, the light source is recognized as a fluorescent lamp having a flicker frequency of 60 Hz.
ステップS11では、ステップS10で認識されたフリッカー周波数(60Hz)に合わせてフレームレートを240fpsに設定し、図17のステップS21に進む。 In step S11, the frame rate is set to 240 fps in accordance with the flicker frequency (60 Hz) recognized in step S10, and the process proceeds to step S21 in FIG.
ステップS12では、ステップS5で算出された120fpsの輝度平均値に周期変動が有るか否か判定する。具体的には、60フレームすなわち10周期(6フレームを1周期とする)のうちの8周期以上について6フレーム周期で輝度平均値が変動している状況(状況3)が認識されれば、120fpsの輝度平均値に周期変動があると判定される。そして、ステップS12において、周期変動があると判定されれば、ステップS13に進み、周期変動がないと判定されれば、ステップS15に進む。 In step S12, it is determined whether or not there is a periodic variation in the 120 fps luminance average value calculated in step S5. Specifically, if a situation (situation 3) in which the luminance average value fluctuates in 6 frame periods is recognized for 8 periods or more of 60 frames, that is, 10 periods (6 frames as 1 period), 120 fps is recognized. It is determined that there is a periodic variation in the average luminance value. If it is determined in step S12 that there is a periodic variation, the process proceeds to step S13. If it is determined that there is no periodic variation, the process proceeds to step S15.
ステップS13では、光源が、フリッカー周波数が50Hzの蛍光灯であると認識する。 In step S13, the light source is recognized as a fluorescent lamp with a flicker frequency of 50 Hz.
ステップS14では、ステップS13で認識されたフリッカー周波数(50Hz)に合わせてフレームレートを200fpsに設定し、図17のステップS21に進む。 In step S14, the frame rate is set to 200 fps in accordance with the flicker frequency (50 Hz) recognized in step S13, and the process proceeds to step S21 in FIG.
ステップS15では、光源が非フリッカー光源であると認識する。ここでは、100fps及び120fpsに係る輝度平均値の双方において周期変動が見られなかったため、光源が非フリッカー光源であると認識する。 In step S15, the light source is recognized as a non-flicker light source. Here, since no periodic fluctuation was observed in both the luminance average values according to 100 fps and 120 fps, it is recognized that the light source is a non-flicker light source.
ステップS16では、ステップS15で認識された非フリッカー光源に合わせて、フレームレートをデフォルト値である200fpsに設定し、図17のステップS21に進む。 In step S16, the frame rate is set to a default value of 200 fps in accordance with the non-flicker light source recognized in step S15, and the process proceeds to step S21 in FIG.
ステップS21では、シャッターボタンが半押しされたS1状態となったか否か判定する。ここでは、S1状態となるまでステップS21の判定が繰り返され、S1状態となるとステップS22に進む。このとき、AFマイコンすなわち制御部101の機能としてのコントラストAF制御部105、位相差AF制御部106、及びAF全体制御部107の全てのAFに係る機能が起動する(図20の0〜50ms)。
In step S21, it is determined whether or not the shutter button is half-pressed in the S1 state. Here, the determination in step S21 is repeated until the S1 state is reached, and when the S1 state is reached, the process proceeds to step S22. At this time, all AF related functions of the AF microcomputer, that is, the contrast
ステップS22では、位相差AFモジュール3及び位相差AF制御部106によって位相差AF制御による測距を行う(図20の50〜100ms)。
In step S22, the phase
ステップS23では、AF全体制御部107により、ステップS3における測距の結果に基づいて、現在のフォーカスレンズ2aの位置とレンズ合焦位置とのズレ量を判定する。ここで、ズレ量の絶対値が第1の所定値(例えば、30μm)未満である場合には、既に被写体の合焦状態が実現されていると判断し、図18のステップS41に進む。つまり、AF制御を実施することなく、本撮影動作に移行する。また、ズレ量の絶対値が第2の所定値(例えば、1000μm)以上の場合には、ズレ量が十分であるとして、そのまま図18のステップS31に進む。更に、ズレ量の絶対値が第1の所定値以上、第2の所定値未満である場合には、ズレ量が不十分であるとして、ステップS24に進む。
In step S23, the overall
ステップS24では、AF全体制御部107の制御下で、フォーカス制御部130からの制御信号に基づいてモータM1が駆動することで、フォーカスレンズ2aが退避駆動を行う。ここでは、ズレ量が不十分であると、後述する第2合焦面の移動によってコントラストAF制御におけるAF評価値のピークを過ぎてしまう、といった不具合を防ぐために、十分なズレ量を確保するようにフォーカスレンズ2aのレンズ位置を移動させる退避駆動を行う。なお、この退避駆動では、例えば、フォーカスレンズ2aの移動可能な範囲の一端までフォーカスレンズ2aを移動させる。
In step S24, the focus lens 2a is retracted by driving the motor M1 based on the control signal from the
ステップS31では、ステップS22における測距の結果に基づいて、C−MOS5を遠側(繰り出し側)又は近側(繰り入れ側)に移動させる動作を開始する(図20の90ms)。ここでは、位相差AFモジュール3による検出結果である測距値に応じて、撮像装置1を基準として、現在のフォーカス位置(ピントが合っている場所)よりも被写体が遠側にあれば、C−MOS5を被写体から遠ざかる方向に移動させる。一方、現在のフォーカス位置(ピントが合っている場所)よりも被写体が近側にあれば、C−MOS5を被写体に近づける方向に移動させる。なお、C−MOS5の移動は、例えば、20〜30mm/sec程度の速度で行われる。
In step S31, based on the result of distance measurement in step S22, an operation of moving the C-
ステップS32では、ステップS31において開始されたC−MOS5の移動が終了したか否か判定する。ここでは、所定距離(例えば、500μm)だけC−MOS5が移動するまでステップS32の判定を繰り返し、所定距離だけC−MOS5が移動するとC−MOS5の移動を終了させる(図20及び図21の90〜100ms)。
In step S32, it is determined whether or not the movement of the C-
なお、所定距離は、撮像装置1の光学的な設計によって適宜設定される。また、撮影レンズユニット2のレンズ焦点距離(レンズ焦点距離が長い方が所定距離は長い)や、フォーカスレンズ2aの移動比(フォーカスモーターM1の回転数に対してフォーカスレンズ2aの移動量が長い場合は、所定距離は長い)によって適宜設定される。
Note that the predetermined distance is appropriately set depending on the optical design of the
このように、ステップS31〜S32においては、第1合焦面に対して第2合焦面の光学的な位置が相対的に異なる位置に移動される。具体的には、位相差AFモジュール3による検出結果に応じて、第1及び第2合焦面の光学的な位置が同一に設定されている状態から、フォーカスレンズ2aの位置を移動させつつAF制御を行う際に第1合焦面よりも早期に第2合焦面において被写体の合焦状態が実現される状態に変更される。つまり、位相差AF制御による合焦点到達よりも先にコントラストAF制御によって被写体の合焦状態が検出されるように設定される。
As described above, in steps S31 to S32, the optical position of the second focusing surface is moved to a position that is relatively different from the first focusing surface. Specifically, according to the detection result by the phase
ステップS33では、モータM1を立ち上げ、フォーカスレンズ2aの移動を開始する(図20の100〜130ms)。このフォーカスレンズ2aの移動は、位相差AF制御に従ったものである。 In step S33, the motor M1 is started and the movement of the focus lens 2a is started (100 to 130 ms in FIG. 20). The movement of the focus lens 2a follows the phase difference AF control.
ステップS34では、AF全体制御部107の制御下で、コントラストAF制御を開始し、フレームレートの設定(200fps又は240fps)に応じたタイミングでAF評価値を取得する動作を開始する(図20及び図21の145ms)。ここでは、像面移動速度が110μm/10msとある程度遅くなった時点で、AF評価値を取得する動作を行う。
In step S34, contrast AF control is started under the control of the AF
また、このステップS34では、光源が非フリッカー光源である場合には、C−MOS5によって取得された各画像データからそれぞれ各AF評価値を算出する。また、光源がフリッカー光源である場合には、C−MOS5によって時間的に連続して取得された2つの画像データからそれぞれ2つの予備評価値を算出するとともに、当該2つの予備評価値の平均値を1つのAF評価値として算出する。なお、このコントラストAF制御は、例えば、絞りを開放状態として実行される。
In step S34, when the light source is a non-flicker light source, each AF evaluation value is calculated from each image data acquired by the C-
ステップS35では、コントラストAF制御部105においてAF評価値のピークが見つかったか否か判定する。ここでは、AF評価値のピークが見つかればステップS36に進み、AF評価値のピークが見つかっていなければステップS39に進む(図20及び図21の145〜200ms)。なお、図20及び図21では、一例としてAF評価値のピークが見つかる場合について示している。
In step S35, the contrast
ステップS36では、フォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置を求める(図20の200ms)。 In step S36, the focus position of the focus lens 2a is obtained (200 ms in FIG. 20).
ここでは、まず、図20に示すように、AF評価値が増加後、減少し始めたら、AF評価値の最大値Ynとその前後のAF評価値Yn−1、Yn+1の3点のデータを用いて、下式(1)に示す2次補間近似計算によりAF評価値がピークとなるフォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置Pを算出する。 Here, as shown in FIG. 20, first, when the AF evaluation value starts to increase and then decreases, data of three points of the AF evaluation value maximum value Yn and the AF evaluation values Yn−1 and Yn + 1 before and after the AF evaluation value are used. Thus, the lens focus position P of the focus lens 2a at which the AF evaluation value reaches the peak is calculated by the quadratic interpolation approximation calculation shown in the following equation (1).
なお、このような計算によってレンズ合焦位置Pが算出されるタイミングとしては、C−MOS5からの電荷信号の読み出し、AF評価値の算出、及び上式(1)に沿った計算にある程度時間を要するため、例えば、図20に示すように、AF評価値の最大値Ynに係る露光タイミングを過ぎて、AF評価値が連続して数回減少する電荷信号が得られる露光タイミングとなる。
The timing at which the lens in-focus position P is calculated by such calculation includes a certain amount of time for reading the charge signal from the C-
上記のようにして求められたレンズ合焦位置Pは、C−MOS5を所定距離だけずらした、すなわち所定距離だけずれた撮像面に対するレンズ合焦位置である。このため、レンズ合焦位置Pに所定距離(例えば500μm)の像面差を考慮した値を、実際に本撮影動作を行う撮像ホーム位置に対するレンズ合焦位置Qとして求める。
The lens in-focus position P obtained as described above is a lens in-focus position with respect to the imaging surface in which the C-
このようにして、位相差AF制御によるフォーカスレンズ2aの移動が終了する前に、レンズ合焦位置Qを求めることができる。 In this way, the lens focus position Q can be obtained before the movement of the focus lens 2a by the phase difference AF control is completed.
ステップS37では、C−MOS5が撮像ホーム位置へ戻るように移動する(図20及び図21の210〜220ms)。
In step S37, the C-
ステップS38では、レンズ合焦位置Qでフォーカスレンズ2aの移動を停止する(図20及び図21の235ms)。 In step S38, the movement of the focus lens 2a is stopped at the lens in-focus position Q (235 ms in FIGS. 20 and 21).
ステップS39では、位相差AF制御が終了したか否かを判定する。ここで、位相差AF制御が終了していなければ、ステップS35に戻り、位相差AF制御が終了していれば、ステップS40に進む。なお、ステップS39からステップS40に進む場合には、位相差AF制御の終了とともに、フォーカスレンズ2aの移動も停止する。 In step S39, it is determined whether or not the phase difference AF control is finished. If the phase difference AF control has not been completed, the process returns to step S35. If the phase difference AF control has been completed, the process proceeds to step S40. In the case where the process proceeds from step S39 to step S40, the movement of the focus lens 2a is stopped with the end of the phase difference AF control.
ステップS40では、C−MOS5が撮像ホーム位置へ戻るように移動する。
In step S40, the C-
ステップS41では、シャッター機構4を閉じる。
In step S41, the
ステップS42では、C−MOS5に蓄積された電荷を排出することでリセットする。
In step S42, the charge is accumulated by discharging the charge accumulated in the C-
ステップS43では、S1状態が解除されたか否か判定する。ここでは、例えば、ユーザーが操作部OPを操作することでS1状態が解除されると、本動作フローを終了し、S1状態が解除されなければ、図19のステップS51に進む。 In step S43, it is determined whether the S1 state has been released. Here, for example, when the S1 state is canceled by the user operating the operation unit OP, the operation flow is terminated, and if the S1 state is not canceled, the process proceeds to step S51 in FIG.
ステップS51では、S2状態になったか否かを判定する。ここでは、S2状態となるまで、ステップS43及びステップS51の判定を繰り返しつつ、待機する。そして、S
2状態となると、本撮影動作の指示がなされたものとして、ステップS52に進む。
In step S51, it is determined whether or not the S2 state has been reached. Here, it waits, repeating determination of step S43 and step S51 until it will be in S2 state. And S
In the second state, it is determined that an instruction for the main photographing operation has been issued, and the process proceeds to step S52.
ステップS52では、主ミラー10及びサブミラー20がミラーアップ状態となるとともに、シャッター機構4が開かれた状態となる。
In step S52, the
ステップS53では、C−MOS5において、撮像すなわち本撮影動作の露光が行われる。
In step S53, the C-
ステップS54では、シャッター機構4が閉じられた状態となる。
In step S54, the
ステップS55では、主ミラー10及びサブミラー20がミラーダウン状態となるとともに、C−MOS5から電荷信号が読み出されて、画像データがメモリカードMCに記憶されるチャージ駆動を行い、本動作フローを終了する。
In step S55, the
以上のように、本発明の実施形態に係る撮像装置1では、AF制御を行う前に、フリッカー周波数(50Hz又は60Hz)が検出されると、フレームレートをフリッカー周波数の4倍(200fps又は240fps)に設定する。その後、時間的に連続して取得された2つの画像データを用いて1つのAF評価値を算出することで、複数のAF評価値を算出する。そして、当該複数のAF評価値に基づいてフォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置を検出する。このような構成を採用することで、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストAF制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
As described above, in the
特に、時間的に連続して取得された2フレーム分の画像データを用いて1つのAF評価値を算出するため、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。具体的には、時間的に連続して取得された2フレーム分の予備評価値の平均値を1つのAF評価値として算出することで、複数のAF評価値を算出し、当該複数のAF評価値に基づいてフォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置を検出する。このため、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したAF評価値の変動を抑制することができる。 In particular, since one AF evaluation value is calculated using two frames of image data acquired continuously in time, the influence of fluctuations in the amount of light from the subject caused by illumination flicker, which is a light source, is affected. It is possible to realize a focus control with high accuracy. Specifically, a plurality of AF evaluation values are calculated by calculating an average value of preliminary evaluation values for two frames acquired continuously in time as one AF evaluation value, and the plurality of AF evaluation values are calculated. Based on the value, the focus position of the focus lens 2a is detected. For this reason, fluctuations in the AF evaluation value due to fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker that is a light source can be suppressed.
また、位相差AF制御による合焦位置の検出前に、光源のフリッカー周波数を検出し、位相差AF制御とコントラストAF制御とを並行して実施する。このような構成を採用することで、フリッカー周波数に対応しつつ、例えば、位相差AF制御によってフォーカスレンズ2aをレンズ合焦位置近傍まで短時間で駆動させるとともに、コントラストAF制御によって合焦精度を確保することができる。このため、フリッカー周波数に応じた高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。 Further, before detecting the in-focus position by the phase difference AF control, the flicker frequency of the light source is detected, and the phase difference AF control and the contrast AF control are performed in parallel. By adopting such a configuration, for example, the focus lens 2a is driven to the vicinity of the lens in-focus position by phase difference AF control in a short time, and focusing accuracy is ensured by contrast AF control, while corresponding to the flicker frequency. can do. For this reason, high-speed and high-precision focusing control according to the flicker frequency can be realized.
また、被写体からの光を2つの光路に分割して、分割された各光を用いて位相差AF制御とコントラストAF制御とを並行して実施する。このような構成を採用することで、高速かつ高精度の合焦制御が可能となる。 Further, the light from the subject is divided into two optical paths, and the phase difference AF control and the contrast AF control are performed in parallel using each of the divided lights. By adopting such a configuration, high-speed and high-precision focusing control is possible.
また、位相差AF制御及びコントラストAF制御の合焦検出に係る合焦面の光学的な位置を相互に異ならせ、位相差AF制御の開始後に、コントラストAF制御が開始される。このような構成により、同時に2つの合焦制御が行われ、位相差AF制御による合焦状態の実現前に、コントラストAF制御によってフォーカスレンズ2aのレンズ合焦位置を検出することができる。このため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。また、例えば、フォーカスレンズ2aを逆向きに移動させることなく合焦制御を行うことができるため、バックラッシュの問題の発生を防止することができる。更に、例えば、ファインダ等を介して視認される被写体が、ぼけた状態から合焦状態へとスムーズに変化するような合焦制御を行うことができるため、合焦フィーリングを向上させることができる。 In addition, the contrast AF control is started after the phase difference AF control is started by changing the optical positions of the in-focus surfaces related to the focus detection in the phase difference AF control and the contrast AF control. With such a configuration, two in-focus controls are performed at the same time, and the focus position of the focus lens 2a can be detected by the contrast AF control before the in-focus state by the phase difference AF control is realized. For this reason, high-speed and high-precision focusing control can be realized. Further, for example, since focus control can be performed without moving the focus lens 2a in the reverse direction, it is possible to prevent the occurrence of a backlash problem. Further, for example, the focus feeling can be improved because the subject visually recognized through the finder or the like can smoothly change from a blurred state to a focused state. .
なお、撮像装置1において、位相差AF制御を開始する前に、光源のフリッカー周波数を検出するのは、位相差AF制御が開始されると、フォーカスレンズ2aの高速移動に起因して、時間的に連続して取得される画像データの輝度平均値が変動してしまい、結果として、フリッカー周波数の検出精度が低下してしまうためである。
It should be noted that the flicker frequency of the light source is detected before the phase difference AF control is started in the
<変形例>
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the thing of the content demonstrated above.
◎例えば、上記実施形態では、コントラストAF制御において、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定し、時間的に連続して取得された2つの画像データを用いて1つのAF評価値を算出したが、これに限られない。例えば、フレームレートをフリッカー周波数の6倍に設定した場合には、光源の光量が変動する周期が、フレーム取得間隔の3倍となるため、C−MOS5によって時間的に連続して取得された3つの画像データから1つのAF評価値を算出するようにしても良い。 For example, in the above embodiment, in contrast AF control, the frame rate is set to four times the flicker frequency, and one AF evaluation value is calculated using two image data acquired sequentially in time. Not limited to this. For example, when the frame rate is set to 6 times the flicker frequency, the period in which the amount of light from the light source fluctuates is 3 times the frame acquisition interval. One AF evaluation value may be calculated from one image data.
更に、フレームレートをフリッカー周波数のn倍(nは2の倍数の自然数)に設定した場合には、光源の光量が変動する周期と、フレーム取得間隔のn/2倍とが一致するため、例えば、C−MOS5によって時間的に連続して取得された、n/2の自然数(1,2,3,・・・)倍にあたる複数の画像データを用いて1つのAF評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、フリッカーの周期よりも短い周期でコントラストAF制御のサンプリングを行うことができるため、フリッカーが生じている照明下でも高速かつ高精度の合焦制御を行うことができる。
Furthermore, when the frame rate is set to n times the flicker frequency (n is a natural number that is a multiple of 2), the period in which the light amount of the light source fluctuates coincides with n / 2 times the frame acquisition interval. , One AF evaluation value is calculated using a plurality of pieces of image data corresponding to a natural number (1, 2, 3,...) Times n / 2, which is obtained in succession by the C-
また、具体的には、フレームレートをフリッカー周波数のn倍(nは2の倍数の自然数)に設定した場合には、光源の光量が変動する周期と、フレームレートのn/2倍とが一致するため、C−MOS5によって時間的に連続して取得されたn/2フレーム分の画像データを用いて1つのAF評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用すると、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。
More specifically, when the frame rate is set to n times the flicker frequency (n is a natural number that is a multiple of 2), the cycle in which the amount of light from the light source fluctuates matches the frame rate n / 2 times. Therefore, one AF evaluation value may be calculated using image data for n / 2 frames acquired continuously in time by the C-
また、フリッカー周波数Lが検出された場合に、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは2の倍数の自然数)に設定し、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで1つの画像データを生成して、当該1つの画像データに基づいて1つのAF評価値を算出するような構成を採用するようにしても良い。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したAF評価値の変動を抑制することができる。 Further, when the flicker frequency L is detected, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a natural number that is a multiple of 2), and images for n / 2 frames acquired continuously in time. A configuration is adopted in which one image data is generated by adding pixel values of corresponding pixels between data, and one AF evaluation value is calculated based on the one image data. Also good. Even if such a configuration is adopted, it is possible to suppress the variation in the AF evaluation value due to the variation in the amount of light from the subject due to the flicker of illumination.
また、フリッカー周波数Lが検出された場合に、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは2の倍数の自然数)に設定し、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで1つの画像データを生成し、当該1つの画像データに基づいて1つのAF評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したAF評価値の変動を抑制することができる。 Further, when the flicker frequency L is detected, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a natural number that is a multiple of 2), and images for n / 2 frames acquired continuously in time. One image data may be generated by calculating an average pixel value of each pixel corresponding to the data, and one AF evaluation value may be calculated based on the one image data. Even if such a configuration is adopted, it is possible to suppress the variation in the AF evaluation value due to the variation in the amount of light from the subject due to the flicker of illumination.
◎また、上記実施形態では、光源がフリッカー光源である場合には、時間的に連続して取得された2フレーム分の画像データに基づいて、2フレーム分の画像データに対応する2つの予備評価値をそれぞれ算出した後に、当該2つの予備評価値の平均値を1つのAF評価値として算出したが、これに限られず、例えば、時間的に連続して取得された2フレーム分の画像データに基づいて、2フレーム分の画像データに対応する2つの予備評価値を算出し、単に、2つの予備評価値を加算することで1つのAF評価値として算出しても良い。 In the above embodiment, when the light source is a flicker light source, two preliminary evaluations corresponding to the image data for two frames based on the image data for two frames acquired continuously in time. After calculating the respective values, the average value of the two preliminary evaluation values was calculated as one AF evaluation value. However, the present invention is not limited to this. For example, the image data for two frames acquired continuously in time is used. Based on this, two preliminary evaluation values corresponding to image data for two frames may be calculated, and the two preliminary evaluation values may be simply added to calculate one AF evaluation value.
更に一般的には、光源がフリッカー光源である場合、フレームレートをフリッカー周波数Lのn倍(nは2の倍数の自然数)に設定するとともに、時間的に連続して取得されたn/2フレーム分の画像データに基づいて、n/2フレーム分の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該n/2フレーム分の予備評価値を加算することで1つのAF評価値を算出するようにしても良い。このような構成を採用しても、光源である照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動に起因したAF評価値の変動を抑制することができる。 More generally, when the light source is a flicker light source, the frame rate is set to n times the flicker frequency L (n is a natural number that is a multiple of 2), and n / 2 frames acquired continuously in time. After calculating preliminary evaluation values for n / 2 frames corresponding to image data for n / 2 frames based on the image data for minutes, 1 is obtained by adding the preliminary evaluation values for n / 2 frames. Two AF evaluation values may be calculated. Even if such a configuration is adopted, it is possible to suppress the variation in the AF evaluation value due to the variation in the amount of light from the subject due to the flicker of the illumination that is the light source.
◎また、上記実施形態では、光源がフリッカー光源である場合には、例えば、時間的に連続して取得された2つの画像データに基づいて、1つのAF評価値を算出することで、複数のAF評価値を算出したが、これに限られない。例えば、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定した場合に、時間的に連続して取得された3以上の画像データを用いた補間処理によって、当該3以上の画像データに対してそれぞれ対応する3以上のAF評価値を算出することで、複数のAF評価値を算出するようにしても良い。 In the above embodiment, when the light source is a flicker light source, for example, one AF evaluation value is calculated based on two pieces of image data acquired sequentially in time. Although the AF evaluation value is calculated, the present invention is not limited to this. For example, when the frame rate is set to four times the flicker frequency, 3 corresponding to each of the three or more image data by interpolation processing using three or more image data acquired continuously in time. A plurality of AF evaluation values may be calculated by calculating the above AF evaluation values.
以下、3以上の画像データを用いた補間処理について説明する。 Hereinafter, an interpolation process using three or more image data will be described.
図22は、3つの画像データを用いた補間処理について説明する図である。図22では、横軸がフォーカスレンズ2aのレンズ位置、縦軸がAF評価値を示しており、黒丸印が、AF制御を行う前に、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定した場合に、各画像データから算出される評価値(予備評価値)を示している。 FIG. 22 is a diagram illustrating an interpolation process using three image data. In FIG. 22, the horizontal axis indicates the lens position of the focus lens 2a, the vertical axis indicates the AF evaluation value, and the black circle indicates that the frame rate is set to four times the flicker frequency before performing AF control. An evaluation value (preliminary evaluation value) calculated from each image data is shown.
図22に示すように、フリッカー光源による光量のゆらぎにより、相対的に高い予備評価値(高予備評価値)と低い予備評価値(低予備評価値)とが交互に算出される。 As shown in FIG. 22, relatively high preliminary evaluation values (high preliminary evaluation values) and low preliminary evaluation values (low preliminary evaluation values) are alternately calculated due to fluctuations in the amount of light by the flicker light source.
このとき、時間的に連続して取得される3つの画像データからそれぞれ算出される3つの連続する高予備評価値と低予備評価値と高予備評価値とについて、補間処理により、低予備評価値に代えて黒三角印で示される高予備評価値に整合する値を求める。 At this time, the low preliminary evaluation value is obtained by interpolating the three consecutive high preliminary evaluation values, the low preliminary evaluation value, and the high preliminary evaluation value calculated from the three pieces of image data acquired sequentially in time. Instead of this, a value that matches the high preliminary evaluation value indicated by the black triangle mark is obtained.
例えば、図22に示すように、高予備評価値V1と低予備評価値V2と高予備評価値V3とについて、補間処理により、低予備評価値V2に代えて黒三角印で示される高予備評価値に整合する値(補間評価値)Vmを求める。 For example, as shown in FIG. 22, the high preliminary evaluation value indicated by a black triangle mark instead of the low preliminary evaluation value V2 by interpolation processing for the high preliminary evaluation value V1, the low preliminary evaluation value V2, and the high preliminary evaluation value V3. A value (interpolation evaluation value) Vm that matches the value is obtained.
具体的な補間処理の手法としては、例えば、高予備評価値V1と低予備評価値V2との間の値の変化率と、低予備評価値V2と高予備評価値V3との間の値の変化率との平均値(平均変化率)を用いて、高予備評価値(V1又はV3)を基準とした外挿によって補間評価値Vmを算出する手法がある。 Specific interpolation processing methods include, for example, the rate of change between the high preliminary evaluation value V1 and the low preliminary evaluation value V2, and the value between the low preliminary evaluation value V2 and the high preliminary evaluation value V3. There is a method of calculating the interpolation evaluation value Vm by extrapolation using the high preliminary evaluation value (V1 or V3) as a reference, using an average value (average change rate) with the change rate.
このような補間処理によって求められた補間評価値と高予備評価値とをAF評価値として採用すると、図22の破線で示すように、AF評価値のピーク形状が明瞭となる。その結果、上記実施形態と同様な手法を用いて、レンズ合焦位置を精度良く検出することができる。 When the interpolation evaluation value and the high preliminary evaluation value obtained by such interpolation processing are adopted as the AF evaluation value, the peak shape of the AF evaluation value becomes clear as shown by the broken line in FIG. As a result, the lens in-focus position can be detected with high accuracy using the same method as in the above embodiment.
換言すれば、フレームレートをフリッカー周波数の4倍に設定するとともに、時間的に連続して取得された第1から第3の画像データのうちの第2の画像データの輝度が最小である場合に、第1から第3の画像データについて第1から第3の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第1から第3の予備評価値に基づく補間処理、すなわち、第1から第3の画像データを用いた補間処理によって、第2の画像データに対するAF評価値を算出するような構成を採用することができる。 In other words, when the frame rate is set to four times the flicker frequency and the luminance of the second image data among the first to third image data acquired continuously in time is the minimum. The first to third preliminary evaluation values are calculated for the first to third image data, respectively, and the interpolation processing based on the first to third preliminary evaluation values, that is, the first to third image data is calculated. A configuration in which an AF evaluation value for the second image data is calculated by the interpolation processing used can be employed.
このような構成を採用することで、照明のフリッカーに起因して生じる評価値の低下を考慮した評価値を算出することができるため、高精度の合焦制御を実現することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to calculate an evaluation value in consideration of a decrease in the evaluation value caused by illumination flicker, so that highly accurate focusing control can be realized.
また、ここでは、3つの予備評価値を用いて補間評価値を算出して単にAF評価値として採用したが、これに限られず、例えば、補間処理に用いる3つの予備評価値を含む時間的に連続して得られる5以上の予備評価値について、一般的なスムージング処理を施すことで、複数のAF評価値を求めるようにすれば、更にAF評価値のピーク形状が明瞭なものとなる。このような構成を採用しても、照明のフリッカーに起因した被写体からの光の光量の変動の影響を低減して、高精度の合焦制御を実現することができる。 Further, here, the interpolation evaluation value is calculated using the three preliminary evaluation values and is simply adopted as the AF evaluation value. However, the present invention is not limited to this. For example, the temporal evaluation includes three preliminary evaluation values used for the interpolation processing. If a plurality of AF evaluation values are obtained by performing a general smoothing process on five or more preliminary evaluation values obtained continuously, the peak shape of the AF evaluation values becomes clearer. Even if such a configuration is adopted, it is possible to reduce the influence of fluctuations in the amount of light from the subject due to lighting flicker, and to achieve highly accurate focusing control.
なお、ここで、補間処理によって低予備評価値に代えて、高予備評価値と整合する補間評価値を算出したが、逆に補間処理によって高予備評価値に代えて、低予備評価値と整合する補間評価値を算出することも考えられるが、このような手法ではAF評価値のピークが低く、不明瞭なものとなり、結果として、合焦精度の低下を招くため、上記のように、補間処理によって低予備評価値に代えて、高予備評価値と整合する補間評価値を算出する方が好ましい。 Here, the interpolation evaluation value that is consistent with the high preliminary evaluation value is calculated instead of the low preliminary evaluation value by the interpolation process, but conversely, it is consistent with the low preliminary evaluation value instead of the high preliminary evaluation value by the interpolation process. It is conceivable to calculate the interpolation evaluation value to be used, but in such a method, the peak of the AF evaluation value is low and unclear, and as a result, the focusing accuracy is lowered. It is preferable to calculate an interpolation evaluation value consistent with the high preliminary evaluation value instead of the low preliminary evaluation value by the processing.
◎また、上記実施形態では、C−MOS5によってコントラストAF制御用の画像データを取得したが、これに限られず、例えば、コントラストAF制御用の画像データを取得する専用の撮像素子を備えるようにしても良い。
In the above embodiment, image data for contrast AF control is acquired by the C-
◎また、上記実施形態では、位相差AF制御と、コントラストAF制御とを並行して実行することで、AF制御に要する時間を短縮化したが、これに限られず、例えば、位相差AF制御が終了した後に、コントラストAF制御を行うようにしても、従来技術よりも、コントラストAF制御におけるサンプリング間隔を短く設定することができるため、高速かつ高精度の合焦制御を実現することができる。 In the above embodiment, the time required for the AF control is shortened by executing the phase difference AF control and the contrast AF control in parallel. However, the present invention is not limited to this. Even if contrast AF control is performed after the completion, since the sampling interval in contrast AF control can be set shorter than in the conventional technique, high-speed and high-precision focusing control can be realized.
◎また、上記実施形態では、図2に示すようなAF制御ユニット100を採用したが、これに限られず、他のAF制御ユニットの構成を採用しても良い。以下に、他のAF制御ユニットの構成の一例としてAF制御ユニット100Aを挙げて説明する。
In the above embodiment, the
図23は、変形例に係る撮像装置1Aに含まれたAF制御ユニット100Aに関する構成を模式的に例示する図である。
FIG. 23 is a diagram schematically illustrating a configuration related to the
上記実施形態に係る撮像装置1では、主ミラー10がハーフミラーを備えて構成されたが、図23に示すように、変形例に係る撮像装置1Aでは、当該ハーフミラーとしてペリクルミラーを採用した主ミラー10Aを用いている。
In the
ペリクルミラーは、厚みが一般的なハーフミラーと比べて非常に薄い(例えば100μm程度)ことが特徴である。このペリクルミラーは、極薄であるため、ミラーアップ駆動に適さない。よって、撮像装置1Aでは、本撮影時に、主ミラー10Aはミラーアップせず、サブミラー20Aが被写体からの光の光路上から下方に退避するように構成されている。
The pellicle mirror is characterized in that it is very thin (for example, about 100 μm) compared to a general half mirror. Since this pellicle mirror is extremely thin, it is not suitable for mirror-up driving. Therefore, the
なお、その他の構成は、上記実施形態に係る撮像装置1と同様であり、機能及び動作等については、主ミラー10及びサブミラー20の双方が光路に対して退避状態/遮断状態となる代わりに、サブミラー20Aのみが光路に対して退避状態/遮断状態となる点が異なるだけで、その他の機能及び動作等についてはほぼ同様であるため、説明を省略する。
Other configurations are the same as those of the
以下、主ミラー10Aのハーフミラーにペリクルミラーを採用する利点について説明する。
Hereinafter, advantages of using a pellicle mirror as the half mirror of the
上記実施形態に係る撮像装置1では、一般的なハーフミラーの屈折率Ndが約1.5であり、主ミラー10とサブミラー20の厚みをそれぞれa、bとすると、ミラーアップ状態とミラーダウン状態とで約0.5(a+b)だけ焦点位置がユーザー側(図2では右側)にずれてしまう。
In the
そして、位相差AF制御とコントラストAF制御とを併用する場合には、フォーカスレンズ2aの位置を移動させつつ被写体の合焦状態を実現する際に第1合焦面よりも早期に第2合焦面において被写体の合焦状態が実現されるように、第1及び第2合焦面の光学的な位置を相互に異ならせる必要がある。よって、このとき、ハーフミラーによる焦点位置のずれ(約0.5(a+b))を見込んで、C−MOS5を撮像ホーム位置から光軸Lに沿って余計に移動させなければならない。
When the phase difference AF control and the contrast AF control are used in combination, the second focusing is performed earlier than the first focusing surface when realizing the in-focus state of the subject while moving the position of the focus lens 2a. It is necessary to make the optical positions of the first and second focusing surfaces different from each other so that the in-focus state of the subject is realized on the surface. Therefore, at this time, the C-
このような問題点に対して、極薄のペリクルミラーを用いることで、ハーフミラーによる焦点位置のずれを約0.5bまで抑制することができる。つまり、主ミラー10によって生じる焦点位置のズレ量を抑制することができる。その結果、当該ズレ量を補正するためのC−MOS5の移動量が少なくて済むため、C−MOS5を移動させるための構成を簡素化することができる。
With respect to such a problem, by using an extremely thin pellicle mirror, it is possible to suppress the shift of the focal position by the half mirror to about 0.5b. That is, the amount of shift of the focal position caused by the
◎なお、上記実施形態では、蛍光灯の明滅に起因する光源から発せられる光の量(光量)の揺らぎを「フリッカー」と称し、その揺らぎの周波数を「フリッカー周波数」と称したが、これに限られず、例えば、蛍光灯以外の光源から発せられる光の量(光量)の揺らぎ一般を「フリッカー」を称し、その揺らぎの周波数を「フリッカー周波数」と称するようにしても良い。 In the above embodiment, the fluctuation of the amount of light (light quantity) emitted from the light source due to the flickering of the fluorescent lamp is referred to as “flicker”, and the frequency of the fluctuation is referred to as “flicker frequency”. For example, the fluctuation of the amount (light quantity) of light emitted from a light source other than a fluorescent lamp may be generally referred to as “flicker”, and the frequency of the fluctuation may be referred to as “flicker frequency”.
1,1A 撮像装置
2a フォーカスレンズ
3 位相差AFモジュール
5 C−MOS
5a C−MOS駆動機構
10,10A 主ミラー
10a ミラー機構
20,20A サブミラー
20a サブミラー機構
100,100A AF制御ユニット
101 制御部
105 コントラストAF制御部
106 位相差AF制御部
107 AF全体制御部
130 フォーカス制御部
150 移動制御部
OP 操作部
V1,V3 高予備評価値
V2 低予備評価値
Vm 補間評価値
1, 1A Imaging device
5a C-
Claims (14)
光源のフリッカー周波数を検出する周波数検出手段と、
前記周波数検出手段によってフリッカー周波数Lが検出された場合に、前記所定のフレームレートを、前記フリッカー周波数Lにn(nは4以上である2の倍数)を乗じた値に設定する設定手段と、
前記画像取得手段によって時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出する評価値算出手段と、
前記複数の合焦評価値に基づいて前記光学レンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と
を有する合焦制御装置。 Image acquisition means for acquiring a plurality of image data at a predetermined frame rate based on light from a subject incident through the optical lens while the optical lens is driven along the optical axis;
Frequency detection means for detecting the flicker frequency of the light source;
Setting means for setting the predetermined frame rate to a value obtained by multiplying the flicker frequency L by n (n is a multiple of 2 which is 4 or more ) when the flicker frequency L is detected by the frequency detection means;
A plurality of focus evaluations corresponding to the plurality of image data while calculating one focus evaluation value using image data of n / 2 frames or more acquired continuously in time by the image acquisition means. Evaluation value calculation means for calculating a value based on the plurality of image data;
A focus position detecting means for detecting a focus position of the optical lens based on the plurality of focus evaluation values;
A focusing control device.
前記評価値算出手段が、
前記n/2フレーム分以上の画像データ間で対応する各画素の画素値をそれぞれ加算することで加算画像データを生成し、当該加算画像データに基づいて前記1つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1 ,
The evaluation value calculating means is
If said n / 2 or more frames of pixels corresponding between image data pixel value to generate an added image data by adding each to calculate a focus evaluation value the one case on the basis of the addition image data Focus control device.
前記評価値算出手段が、
前記n/2フレーム分以上の画像データについて対応する各画素の平均画素値を算出することで平均画像データを生成し、当該平均画像データに基づいて前記1つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1 ,
The evaluation value calculating means is
Focusing said n / 2 to produce an average image data by calculating an average pixel value of each pixel corresponding the frame or image data, and calculates a focus evaluation value the one case on the basis of the average image data Control device.
前記評価値算出手段が、
前記n/2フレーム分以上の画像データに基づいて、前記n/2フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該n/2フレーム分の予備評価値を加算することで前記1つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1 ,
The evaluation value calculating means is
Based on the n / 2 or more frames of image data, the after calculating the respective preliminary evaluation value of the corresponding n / 2 frames into n / 2 or more frames of image data, the n / 2 frames spare A focus control device that calculates the one focus evaluation value by adding the evaluation values.
前記評価値算出手段が、
前記n/2フレーム分以上の画像データに基づいて、前記n/2フレーム分以上の画像データにそれぞれ対応するn/2フレーム分の予備評価値を算出した後に、当該n/2フレーム分の予備評価値の平均値を前記1つの合焦評価値として算出する合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1 ,
The evaluation value calculating means is
Based on the n / 2 or more frames of image data, the after calculating the respective preliminary evaluation value of the corresponding n / 2 frames into n / 2 or more frames of image data, the n / 2 frames spare A focus control apparatus that calculates an average value of evaluation values as the one focus evaluation value.
前記n/2フレーム分以上の画像データが、
2フレームの画像データである合焦制御装置。 A focusing control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The image data for n / 2 frames or more is
A focusing control device that is image data of two frames.
前記n/2フレーム分以上の画像データが、
前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された3以上の画像データであり、
前記評価値算出手段が、
前記3以上の画像データを用いた補間処理によって、前記3以上の画像データに対応する3以上の合焦評価値を算出することで、前記複数の合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1,
The image data for n / 2 frames or more is
Three or more pieces of image data acquired continuously in time by the image acquisition means,
The evaluation value calculating means is
A focus control apparatus that calculates the plurality of focus evaluation values by calculating three or more focus evaluation values corresponding to the three or more image data by an interpolation process using the three or more image data.
前記評価値算出手段が、
前記設定手段によって前記所定のフレームレートがフリッカー周波数Lに4を乗じた値に設定され、前記画像取得手段によって時間的に連続して取得された第1、第2、及び第3の画像データのうち前記第2の画像データの輝度が最小である場合に、前記第1から第3の画像データを用いた補間処理によって前記第2の画像データに対する合焦評価値を算出しつつ、前記第1から第3の画像データにそれぞれ対応する3つの合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The in-focus control device according to claim 7 ,
The evaluation value calculating means is
The predetermined frame rate is set to a value obtained by multiplying the flicker frequency L by 4 by the setting means, and the first, second, and third image data obtained in succession in time by the image obtaining means. When the brightness of the second image data is minimum, the focus evaluation value for the second image data is calculated by the interpolation process using the first to third image data, and the first image data is calculated. third focus control device which calculates the corresponding three focus evaluation values respectively to the image data of.
前記評価値算出手段が、
前記第1から第3の画像データについて第1から第3の予備評価値をそれぞれ算出し、当該第1から第3の予備評価値に基づく補間処理によって、前記第2の画像データに対する合焦評価値を算出する合焦制御装置。 The focus control device according to claim 8 ,
The evaluation value calculating means is
Focus evaluation for the second image data is performed by calculating first to third preliminary evaluation values for the first to third image data, respectively, and performing interpolation processing based on the first to third preliminary evaluation values. Focus control device that calculates the value.
位相差方式を用いて前記光学レンズの合焦位置を検出する位相差合焦検出手段と、
前記位相差合焦検出手段による前記光学レンズの合焦位置の検出前に、前記周波数検出手段によって光源のフリッカー周波数を検出するように制御する検出制御手段と
を更に有し、
前記位相差合焦検出手段を用いた位相差合焦制御と、前記合焦位置検出手段を用いたコントラスト合焦制御とが並行して実行される合焦制御装置。 The focusing control device according to any one of claims 1 to 9 ,
A phase difference focus detection means for detecting a focus position of the optical lens using a phase difference method;
Prior to detection of the focusing position of the optical lens according to the phase difference in-focus detecting means further includes a detection control unit for controlling to detect the flicker frequency of the light source by the frequency detection means,
A focus control device in which phase difference focus control using the phase difference focus detection means and contrast focus control using the focus position detection means are executed in parallel.
前記被写体からの光を、前記画像取得手段及び前記位相差合焦検出手段に対してそれぞれ導く第1及び第2の光路に分割する光分割手段
を更に有する合焦制御装置。 A focusing control apparatus according to claim 1 0,
A focusing control apparatus further comprising: a light splitting unit that splits light from the subject into first and second optical paths that guide the light from the subject to the image acquisition unit and the phase difference focus detection unit, respectively.
前記コントラスト合焦制御を行うコントラスト合焦検出手段が、
前記位相差合焦検出手段に係る合焦面とは相対的に異なる光学的な位置に合焦面を有し、
前記合焦制御装置が、
前記位相差合焦制御の開始後に、前記コントラスト合焦制御を開始するように制御するタイミング制御手段
を更に有する合焦制御装置。 A focusing control apparatus according to claim 1 0 or Claim 1 1,
Contrast focus detection means for performing the contrast focus control,
Having a focusing surface at an optical position relatively different from the focusing surface according to the phase difference focusing detection means,
The focusing control device is
A focus control device further comprising timing control means for controlling the contrast focus control to start after the phase difference focus control is started.
(b)前記(a)ステップにおいてフリッカー周波数Lが検出された場合に、所定の撮像手段における画像取得のフレームレートを前記フリッカー周波数Lにn(nは4以上である2の倍数)を乗じた値に設定するステップと、
(c)所定の光学レンズを光軸に沿って駆動させている間に、前記所定の撮像手段によって前記所定の光学レンズを介して入射される被写体からの光に基づき複数の画像データを前記ステップ(b)において設定されたフレームレートで取得するステップと、
(d)前記(c)ステップにおいて時間的に連続して取得されたn/2フレーム分以上の画像データを用いて1つの合焦評価値を算出しつつ、前記複数の画像データに対応する複数の合焦評価値を前記複数の画像データに基づいて算出するステップと、
(e)前記複数の合焦評価値に基づいて前記所定の光学レンズの合焦位置を検出するステップと
を有する合焦制御方法。 (a) detecting the flicker frequency of the light source;
(b) When the flicker frequency L is detected in the step (a), the flicker frequency L is multiplied by n (n is a multiple of 2 which is 4 or more ) by the frame rate of image acquisition in a predetermined imaging means. A step to set the value,
(c) While driving a predetermined optical lens along the optical axis, a plurality of pieces of image data based on light from a subject incident through the predetermined optical lens by the predetermined imaging unit obtaining at the frame rate set in (b);
(d) A plurality of image data corresponding to the plurality of image data while calculating one in-focus evaluation value using image data of n / 2 frames or more acquired continuously in time in the step (c). Calculating an in-focus evaluation value based on the plurality of image data;
(e) detecting a focus position of the predetermined optical lens based on the plurality of focus evaluation values;
A focus control method.
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