JP5610929B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、特に可視光の画像の撮影と赤外光の画像の撮影の両方が可能な撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera or a digital video camera, and more particularly to an imaging apparatus capable of both capturing a visible light image and capturing an infrared light image.
ビデオカメラ等のオートフォーカス(AF)制御では、撮像素子を用いて生成された映像信号の鮮鋭度(コントラスト状態)を示すAF評価値信号を生成し、AF評価値信号が最大となるフォーカスレンズの位置を探索するTV−AF方式が主流である。このTV−AF方式は高精度な合焦制御が可能な反面、AF評価値信号が最大となるフォーカスレンズ位置を探索する必要があるため、合焦に要する時間が長くなるという弱点がある。そこで、TV−AF方式と他のAF方式を組み合わせたハイブリッドAF方式が種々提案されている。 In autofocus (AF) control of a video camera or the like, an AF evaluation value signal indicating the sharpness (contrast state) of a video signal generated using an image sensor is generated, and the focus lens that maximizes the AF evaluation value signal is generated. The TV-AF method for searching for a position is the mainstream. Although this TV-AF method enables high-precision focus control, it needs to search for a focus lens position where the AF evaluation value signal is maximum, and thus has a weak point that it takes a long time to focus. Accordingly, various hybrid AF methods combining the TV-AF method and other AF methods have been proposed.
TV−AF方式と組み合わされるAF方式として、測距センサを撮影レンズとは独立に設け、その測距センサにより検出された被写体までの距離からフォーカスレンズの合焦位置を演算し、そこにフォーカスレンズを移動させる外測測距方式(外測位相差検出方式)がある(特許文献1参照)。外測位相差検出方式では、被写体から受けた光束を2分割し、その2分割した光束を一組の受光素子列(ラインセンサ)によりそれぞれ受光する。そして、その一組のラインセンサ上に形成された像のずれ量、すなわち位相差を検出し、その位相差から三角測量法を用いて被写体距離を求め、その被写体距離に対して合焦する位置にフォーカスレンズを移動させる。 As an AF method combined with the TV-AF method, a distance measuring sensor is provided independently of the photographing lens, and a focus lens in-focus position is calculated from the distance to the subject detected by the distance measuring sensor, and the focus lens is provided there. There is an external ranging method (external measurement phase difference detection method) that moves the distance (see Patent Document 1). In the external measurement phase difference detection method, a light beam received from an object is divided into two, and the two divided light beams are received by a set of light receiving element arrays (line sensors). Then, the amount of deviation of the image formed on the set of line sensors, that is, the phase difference is detected, the subject distance is obtained from the phase difference using the triangulation method, and the subject is focused on the subject distance. Move the focus lens to.
またこれとは別のAF方式として、内測位相差検出方式がある。内測位相差検出方式では、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を2分割し、2分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される像のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ズレ量を検出することで撮影レンズのピント方向のズレ量を直接求める(特許文献2参照)。さらに、カメラの撮像素子そのものに位相差検出のための特殊な画素を持たせ、光束を分割することなしに内測位相差検出を可能としたAF方式も提案されている(特許文献3参照)。 Another AF method is an internal measurement phase difference detection method. In the internal measurement phase difference detection method, the light beam that has passed through the exit pupil of the photographing lens is divided into two, and the two divided light beams are received by a set of focus detection sensors. Then, the amount of deviation in the focus direction of the photographing lens is directly obtained by detecting the amount of deviation of the image output according to the amount of received light, that is, the amount of relative positional deviation in the light beam splitting direction (see Patent Document 2). . Further, an AF method has been proposed in which a special pixel for phase difference detection is provided in the image pickup device itself of the camera so that the internal measurement phase difference can be detected without dividing the light beam (see Patent Document 3).
上記のような位相差検出によるAF方式では、フォーカスレンズの合焦位置やピントのズレ量の情報が直接得られるため、高速な合焦制御が可能となっている。そこでハイブリッドAF方式では、位相差検出方式でフォーカスレンズを合焦点近傍まで移動した後、TV−AF方式に移行してピント位置の追い込みを行うことで、高速かつ高精度なAF制御を実現している。 In the AF method based on phase difference detection as described above, information about the focus lens focus position and the amount of focus shift can be obtained directly, so that high-speed focus control is possible. Therefore, in the hybrid AF method, the focus lens is moved to the vicinity of the in-focus point by the phase difference detection method, and then the TV-AF method is moved to adjust the focus position, thereby realizing high-speed and high-precision AF control. Yes.
一般にデジタルカメラやデジタルビデオカメラは、撮像光学系から撮像素子に入光する光の成分から赤外光成分を除去するフィルタを備えている。これは撮像素子が赤外光成分にも感度を持っているために、赤外光成分が混じることで撮影された画像の色再現性が低下したり、収差により解像度が低下することを防止するためである。 Generally, a digital camera or a digital video camera includes a filter that removes an infrared light component from a light component incident on an image sensor from an imaging optical system. This is because the image sensor is also sensitive to infrared light components, so that the color reproducibility of the captured image is reduced due to the mixture of infrared light components, and the resolution is prevented from being lowered due to aberrations. Because.
一方で、可視光の光量が不十分な暗所での撮影を可能にするために、赤外光除去フィルタを撮像光学系の光路上に出し入れするフィルタ切り替え手段を設けた撮像装置が提案されている。これは、通常の可視光での撮影(以下、可視光撮影モード)では赤外光除去フィルタを光路上に入れて撮影を行う一方で、可視光が少ない暗所では赤外光除去フィルタを光路外に移動して、赤外光での撮影(以下、赤外光撮影モード)も可能としたものである。 On the other hand, in order to enable photographing in a dark place where the amount of visible light is insufficient, an imaging apparatus provided with a filter switching means that puts and removes an infrared light removal filter on the optical path of the imaging optical system has been proposed. Yes. This is because, in normal shooting with visible light (hereinafter referred to as “visible light shooting mode”), an infrared light removal filter is placed on the optical path for shooting, while in a dark place where there is little visible light, the infrared light removal filter is used for the optical path. Moving outside, it is also possible to shoot with infrared light (hereinafter referred to as infrared light shooting mode).
ところで、このように赤外光除去フィルタを光路上に出し入れした場合、赤外光除去フィルタの有無により撮像光学系の光学特性が変化する結果、フォーカスレンズの合焦位置が変化する。図6は、撮像光学系の変倍率を変化させるズームレンズを備えた撮像レンズにおいて、赤外光除去フィルタを光路上から光路外に移動した際の、フォーカスレンズの合焦位置の変化量とズームレンズ位置の関係を示した図である。図6にL1で示す曲線は、可視光のみの環境下での合焦位置の変化量であり、図の左端がズームレンズの広角側の端位置、右端が望遠側の端位置を示している。一方、図6にL2で示す曲線は、赤外光のみの環境下での合焦位置の変化量であり、上記の曲線L1とは大きく異なっている。可視光と赤外光の成分が混在した環境下では、合焦位置の変化量はL1とL2の中間の特性となる。このように可視光と赤外光の成分比により合焦位置の変化量が異なるのは、撮像光学系のレンズが持つ色収差の特性によるものである。 By the way, when the infrared light removal filter is taken in and out of the optical path in this way, the focus characteristic of the focus lens changes as a result of the change in the optical characteristics of the imaging optical system depending on the presence or absence of the infrared light removal filter. FIG. 6 shows an amount of change in focus position of the focus lens and zoom when the infrared light removal filter is moved from the optical path to the outside of the optical path in an imaging lens having a zoom lens that changes the magnification of the imaging optical system. It is the figure which showed the relationship of a lens position. The curve indicated by L1 in FIG. 6 is the amount of change in the focus position in an environment where only visible light is present. The left end of the figure indicates the wide-angle end position of the zoom lens, and the right end indicates the telephoto end position. . On the other hand, the curve indicated by L2 in FIG. 6 is the amount of change of the in-focus position under the environment of only infrared light, and is greatly different from the curve L1. In an environment where visible light and infrared light components are mixed, the amount of change in the focus position is an intermediate characteristic between L1 and L2. The amount of change in the in-focus position varies depending on the component ratio of visible light and infrared light as described above because of the chromatic aberration characteristic of the lens of the imaging optical system.
ここで、上述したような赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能なカメラにおいて、前述したハイブリッドAFを適用した場合、以下の2つの問題が発生する。 Here, when the above-described hybrid AF is applied to a camera in which the above-described infrared light removal filter can be taken in and out of the optical path, the following two problems occur.
まず第1に、赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズの合焦位置の変化によって、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置とがずれてしまい、位相差検出AF動作でピントがボケてしまうという問題がある。その理由は以下のようなものである。 First, due to the change in the focus position of the focus lens due to the presence or absence of the infrared light removal filter, the focus position of the focus lens determined by the phase difference detection AF is shifted from the actual focus position. There is a problem that the phase difference detection AF operation is out of focus. The reason is as follows.
外測位相差検出方式や、内測位相差検出方式で光束の分割点より撮像素子側に赤外光除去フィルタが配置されている場合には、赤外光除去フィルタは位相差検出センサの光路外にある。このため赤外光除去フィルタが光路外に移動しても、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置は変化しない。一方、撮像素子の撮像光学系では、赤外光除去フィルタの移動により合焦位置が変化している。このため、ハイブリッドAF制御で位相差検出AF動作を行うと、ピントがボケてしまうという問題が生じる。 When an infrared light removal filter is arranged on the image sensor side of the light beam split point in the external measurement phase difference detection method or the internal measurement phase difference detection method, the infrared light removal filter is outside the optical path of the phase difference detection sensor. is there. For this reason, even if the infrared light removal filter moves out of the optical path, the focus position of the focus lens obtained by the phase difference detection AF does not change. On the other hand, in the imaging optical system of the imaging device, the in-focus position changes due to the movement of the infrared light removal filter. For this reason, when the phase difference detection AF operation is performed in the hybrid AF control, there arises a problem that the focus is blurred.
第2に、赤外光除去フィルタがない場合に被写体像が不鮮明になり、位相差検出方式の合焦精度が低下して、位相差検出AF動作でピントがボケてしまうという問題がある。その理由は以下のようなものである。 Second, when there is no infrared light removal filter, the subject image becomes unclear, the focusing accuracy of the phase difference detection method is lowered, and there is a problem that the focus is blurred by the phase difference detection AF operation. The reason is as follows.
前述したように、赤外光除去フィルタがない場合、レンズの色収差の特性によって合焦位置がずれる。一般に被写体像は赤外光成分を含む様々な周波数の光成分を含んでおり、その成分ごとに合焦位置が異なっていることから、被写体像は鮮明な合焦状態とならず不鮮明になってしまう。前述したように位相差検出方式では、2つの像のズレ量を検出しているため、不鮮明な被写体像では正確なズレ量が検出できず、合焦精度が低下してしまう。このような問題は、内測位相差検出方式で光束の分割点より被写体側に赤外光除去フィルタが配置されている場合や、撮像素子に位相差検出用の画素を持たせた内測位相差検出方式など、位相差検出方式の光路上に赤外光除去フィルタが配置される構成において生じる。 As described above, when there is no infrared light removal filter, the in-focus position is shifted depending on the chromatic aberration characteristics of the lens. In general, a subject image contains light components of various frequencies including infrared light components, and the focus position differs for each component, so the subject image is not clearly focused and is not clear. End up. As described above, in the phase difference detection method, the amount of deviation between the two images is detected. Therefore, an accurate amount of deviation cannot be detected in a blurred subject image, and the focusing accuracy is reduced. Such a problem is caused by an internal measurement phase difference detection method in which an infrared light removal filter is arranged on the subject side from the beam split point or an internal measurement phase difference detection in which an image sensor is provided with a pixel for phase difference detection. This occurs in a configuration in which an infrared light removal filter is disposed on an optical path of a phase difference detection method, such as a method.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能で、且つハイブリッドAF機能を備えた撮像装置において、AF動作の精度低下を抑制することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress a reduction in the accuracy of AF operation in an imaging apparatus in which an infrared light removal filter can be taken in and out of the optical path and has a hybrid AF function. It is to be.
本発明に係わる撮像装置は、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して入射する被写体からの光束を光電変換して出力信号を生成する撮像素子と、前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第1の検出手段と、被写体からの光束を2つの光束に分割して、該2つの光束から得られる2つの像のずれ量を検出する第2の検出手段と、前記撮像光学系の光路上に配置され、被写体からの光束を前記撮像素子に向かう第1の光束と前記第2の検出手段に向かう第2の光束に分割する分割手段と、前記第1の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、前記赤外光除去フィルタは、前記分割手段と前記撮像素子の間の光路に配置されており、前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報を用いることを制限することを特徴とする。 Imaging device according to the present invention includes a light beam from an object incident through an imaging optical system including a focus lens and an image pickup device which photoelectrically converts and generates an output signal, the light flux incident on the image sensor Based on an infrared light removal filter that removes infrared light components, a drive unit that puts the infrared light removal filter into and out of the optical path of the imaging optical system, and a contrast state of an output signal obtained from the imaging device A first detection unit that detects a focusing state of the imaging optical system; and a second detection unit that divides a light beam from a subject into two light beams and detects a shift amount of two images obtained from the two light beams. A detector that is disposed on an optical path of the imaging optical system and divides a light beam from a subject into a first light beam toward the image sensor and a second light beam toward the second detector; and First detection means Focus adjustment control means for performing focus adjustment of the imaging optical system using at least one of focus information based on the in-focus state obtained and focus information based on an image shift amount obtained by the second detection means. The infrared light removal filter is disposed in an optical path between the dividing unit and the imaging device, and the focus adjustment control unit is configured such that the infrared light removal filter is positioned outside the optical path of the imaging optical system. In this case, the use of the focus information based on the image shift amount obtained by the second detection means is limited.
本発明によれば、赤外光除去フィルタを光路上に出し入れ可能で、且つハイブリッドAF機能を備えた撮像装置において、AF動作の精度低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, an infrared light removal filter can be taken in and out of the optical path, and in an imaging apparatus having a hybrid AF function, it is possible to suppress a decrease in AF operation accuracy.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の撮像装置の第1の実施形態であるビデオカメラの構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video camera which is a first embodiment of the imaging apparatus of the present invention.
図1において、101は固定の第1群レンズ、102は変倍を行う変倍レンズ(以下ズームレンズ)、103は絞り、104は固定の第2群レンズである。105は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能(結像位置を調節する機能)を兼ね備えたフォーカスコンペレンズ(以下フォーカスレンズ)である。そして、これらによって撮像光学系が構成される。
In FIG. 1, 101 is a fixed first group lens, 102 is a variable power lens (hereinafter referred to as a zoom lens) that performs zooming, 103 is a stop, and 104 is a fixed second group lens.
118は被写体からの光から赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタであり、図示しない駆動機構により撮像光学系の光路外に移動可能になっている。106は被写体像を光電変換するCCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子、107は撮像素子106の動作を制御し、かつ撮像素子106の出力をサンプリングする撮像素子制御回路である。108はカメラ信号処理回路で、撮像素子制御回路107からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。
109は表示手段であるモニタ装置で、カメラ信号処理回路108の出力信号が表示され撮影者が画像をモニタするために用いられるとともに、撮影者に対しカメラの状態表示や各種の警告表示などが表示される。113は記録装置で、カメラ信号処理回路108により生成された映像信号を磁気テープ、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどの記録媒体に記録する。
110はズームレンズ102を移動させるためのモータであるズーム駆動源、111はフォーカスレンズ105を移動させるためのモータであるフォーカシング駆動源であり、ステッピングモータや、直動式のボイスコイルモータなどが用いられる。119は赤外光除去フィルタ118を撮像光学系の光路上に出し入れするためのモータであるフィルタ駆動源である。
A
以上の各駆動源は、後述するカメラマイコン114からの駆動命令によって制御される。なお、上記の各駆動源によって駆動されるレンズおよびフィルタの位置は、図示しない位置検出手段により検出され、カメラマイコン114での各種制御に用いられる。位置検出手段としては、位置を検出するセンサを設けてもよく、また駆動源としてステッピングモータを使用している場合であれば、ステッピングモータを駆動するための駆動パルス数をカメラマイコン114でカウントすることで位置を検出しても良い。
Each of the above driving sources is controlled by a driving command from a
カメラマイコン114は、ビデオカメラ全体の動作の制御を司るマイクロコンピュータであり、本実施形態に係わる各種制御もこのマイコンにより実行される。
The
112はカメラ信号処理回路108で生成される映像信号から高周波成分を抽出して焦点信号を生成する焦点信号処理回路(第1の検出手段)である。この焦点信号(焦点情報)は、撮像された被写体像の鮮鋭度(コントラスト状態)を表すものであるが、鮮鋭度は被写体像の焦点状態によって変化するので、結果的に被写体像の焦点状態を表す信号となる。ビデオカメラがオートフォーカス状態として制御されている場合には、この焦点信号を用いてカメラマイコン114にて公知のTV−AF制御処理が実行される。すなわち、焦点信号は、被写体像が合焦状態にあるときに最大となる性質があることを利用し、フォーカスレンズ105を移動させて焦点信号の変化を検出し、焦点信号が最大となる位置にフォーカスレンズ105を移動させる。これにより、TV−AF方式で被写体像を高精度に合焦させることができる。
116は外部測距ユニット(第2の検出手段)で、外測位相差検出方式により被写体までの距離情報を出力する。外測位相差検出方式では、被写体から受けた光束を2分割し、その2分割した光束を一組の受光素子列(ラインセンサ)によりそれぞれ受光する。そして、その一組のラインセンサ上に形成された像のずれ量、すなわち位相差を検出し、その位相差から三角測量法を用いて被写体距離を求め、その被写体距離に対して合焦する位置にフォーカスレンズを移動させる。
外部測距ユニット116からの測距情報は、カメラマイコン114へ取り込まれ合焦フォーカスレンズ位置へと変換される。ここで得られた合焦フォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ105を移動させることで、位相差検出AF方式により合焦位置近傍にフォーカスレンズを高速に移動させることができる。
Ranging information from the external ranging
117は動作モード切り替えスイッチで、撮影者が可視光撮影モードと赤外光撮影モードとを切り替えるときに操作する。赤外光撮影モードが選択されている場合には、カメラマイコン114によりフィルタ駆動源119が制御され、赤外光除去フィルタ118が撮像光学系の光路外に移動されるとともに、撮像装置が赤外光撮影に適した撮影条件に設定される。一方、可視光撮影モードが選択されている場合には、赤外光除去フィルタ118が光路上に移動されるとともに、撮像装置が可視光撮影に適した撮影条件に設定される。
なお、以上の説明では動作モード切り替えスイッチの切り替えに応じて、フィルタ駆動源119により赤外光除去フィルタ118が移動されたが、以下のようにフィルタ移動手段と動作モード切り替え手段を共通部材とする構成としてもよい。すなわち、フィルタ駆動源119の代わりに手動で赤外光除去フィルタ118を光路上に出し入れするレバーなどを設ける。そして、撮影者がレバーを操作してフィルタを光路外に移動させた場合、図示しないフィルタ位置検出手段にてフィルタの移動をカメラマイコン114で検知し、動作モードを赤外光撮影モードに切り替える。逆にレバー操作にてフィルタが光路上に移動された場合は、動作モードを可視光撮影モードに切り替える。このようにすれば、フィルタ駆動手段としてモータを設ける必要がなく、撮像装置の小型化やコストダウンを図ることができる。
In the above description, the infrared
本実施形態においては、赤外光除去フィルタは位相差検出センサである外部測距ユニット116の光路外にある。このため、前述したように赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズの合焦位置の変化によって、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間にずれが生じる。
In the present embodiment, the infrared light removal filter is outside the optical path of the external
次に、本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えについて、図2のフローチャートを用いて説明する。 Next, switching of the focus adjustment control process when the operation mode is the visible light photographing mode and the infrared light photographing mode, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to the flowchart of FIG.
図2において、S101では、ビデオカメラが可視光撮影モードであるか赤外光撮影モードであるかを、動作モード切り替えスイッチ117の情報に基づいて判別する。可視光撮影モードであると判別された場合は、前述したような位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、S102に進んで公知のハイブリッドAF制御を実行しS101に戻る。すなわち、位相差検出方式でフォーカスレンズを合焦点近傍まで移動した後、TV−AF方式に移行してピント位置の追い込みを行うように焦点調節制御を行う。
In FIG. 2, in S <b> 101, it is determined based on the information of the operation
一方、S101で、ビデオカメラが赤外光撮影モードであると判別された場合は、位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置と実際の合焦位置がずれてしまうため、以下に述べるようにS103以降の処理により位相差検出AFの動作を制限する。 On the other hand, if it is determined in S101 that the video camera is in the infrared light shooting mode, the focus position of the focus lens in phase difference detection AF and the actual focus position will deviate. In addition, the operation of phase difference detection AF is limited by the processing after S103.
まずS103にて、現在のフォーカスレンズ位置Pfを、前述した位置検出手段により検出する。次にS104で、位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置Pf0を演算する。ただし前述したように、ここでの合焦位置Pf0は実際の合焦位置とずれているので、フォーカスレンズをPf0に移動する制御は行わず、S105に進む。 First, in S103, the current focus lens position Pf is detected by the position detecting means described above. In step S104, the focus position Pf0 of the focus lens in the phase difference detection AF is calculated. However, as described above, since the focus position Pf0 here is deviated from the actual focus position, control for moving the focus lens to Pf0 is not performed, and the process proceeds to S105.
S105では、現在のフォーカスレンズ位置Pfと位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置Pf0との差分を演算し、S106に進む。S106では、上記の差分の絶対値がしきい値Thよりも大きいかどうかを判別する。このしきい値Thは、赤外光除去フィルタの有無による位相差検出AFでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれ量、および被写体像が不鮮明になることによる位相差検出AFの合焦位置の誤差量に基づき、それらよりも十分大きい値に設定する。位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置Pf0は、実際の合焦位置に対してしきい値Th程度の不確実さを持っているが、上記の差分がこのしきい値Thより大きければ、実際の合焦位置が現在のフォーカスレンズ位置Pfより無限遠側にあるか、至近側にあるかの判別は可能であるといえる。なお図6に示したように赤外光除去フィルタの有無によるフォーカスレンズ合焦位置の変化はズーム位置に応じて変化するため、上記のしきい値はズーム位置に応じて変更するようにしてもよい。 In S105, the difference between the current focus lens position Pf and the focus lens focus position Pf0 in the phase difference detection AF is calculated, and the process proceeds to S106. In S106, it is determined whether or not the absolute value of the difference is larger than a threshold value Th. This threshold value Th is the amount of deviation between the in-focus position and the actual in-focus position in the phase difference detection AF based on the presence or absence of the infrared light removal filter, and the alignment of the phase difference detection AF due to the subject image becoming unclear. Based on the focal position error amount, a value sufficiently larger than these is set. The focus position Pf0 of the focus lens in the phase difference detection AF has an uncertainty of about the threshold value Th with respect to the actual focus position, but if the above difference is larger than the threshold value Th. It can be said that it is possible to determine whether the actual in-focus position is on the infinity side or the near side from the current focus lens position Pf. Note that, as shown in FIG. 6, the change in the focus lens focus position depending on the presence or absence of the infrared light removal filter changes according to the zoom position, so the threshold value may be changed according to the zoom position. Good.
S106で、差分がしきい値よりも大きくないと判別された場合は、現在のフォーカスレンズ位置Pfに対して実際の合焦位置がどちらの方向にあるかが判別できないため、S107に進んでTV−AF方式による焦点調節制御を実行しS101に戻る。一方、差分がしきい値よりも大きいと判別された場合は、実際の合焦位置が現在のフォーカスレンズ位置Pfに対して無限遠側と至近側のどちらの方向にあるかの判別が可能であることから、S108に進む。 If it is determined in S106 that the difference is not greater than the threshold value, it is not possible to determine in which direction the actual focus position is relative to the current focus lens position Pf. The focus adjustment control by the AF method is executed, and the process returns to S101. On the other hand, if it is determined that the difference is greater than the threshold value, it is possible to determine whether the actual focus position is in the infinity side or the near side with respect to the current focus lens position Pf. Since there is, it progresses to S108.
S108では、位相差検出AFでのフォーカスレンズの合焦位置Pf0が、現在のフォーカスレンズ位置Pfより無限遠側にあるかどうかを判別する。無限遠側にあると判別された場合はS109に進み、TV−AF方式による焦点調節制御での合焦位置(AF評価信号が最大となるフォーカスレンズ位置)を探索するためのフォーカスレンズを光軸方向に走査させる走査位置(移動方向)を無限遠側に設定する。そしてS107に進んでTV−AF方式による焦点調節制御を実行し、S101に戻る。一方、S108でPf0がPfより至近側にあると判別された場合は、S110に進んでTV−AF方式の合焦位置の探索方向を至近側に設定する。そしてS107に進んでTV−AF方式による焦点調節制御を実行し、S101に戻る。 In S108, it is determined whether or not the focus position Pf0 of the focus lens in the phase difference detection AF is on the infinity side with respect to the current focus lens position Pf. If it is determined that the focus lens is on the infinity side, the process proceeds to S109, and the focus lens for searching for a focus position (focus lens position where the AF evaluation signal is maximized) in the focus adjustment control by the TV-AF method is set to the optical axis. The scanning position (moving direction) for scanning in the direction is set to the infinity side. Then, the process proceeds to S107, the focus adjustment control by the TV-AF method is executed, and the process returns to S101. On the other hand, if it is determined in S108 that Pf0 is closer to Pf, the process proceeds to S110 and the TV-AF focus position search direction is set to the closer side. Then, the process proceeds to S107, the focus adjustment control by the TV-AF method is executed, and the process returns to S101.
以上のように、位相差検出AFでの合焦位置の精度が低い赤外光撮影モードでは、TV−AF方式での合焦位置の探索方向の決定のみに位相差検出AFの情報を用い、位相差検出AFでのフォーカスレンズ移動は行わない。そのため、位相差検出AFの合焦位置のずれによりピントがボケることはない。 As described above, in the infrared light shooting mode in which the accuracy of the focus position in the phase difference detection AF is low, the information of the phase difference detection AF is used only for determining the search direction of the focus position in the TV-AF method. The focus lens is not moved in the phase difference detection AF. Therefore, the focus is not blurred due to the shift of the focus position of the phase difference detection AF.
なお、以上の説明では、赤外光撮影モードの場合に位相差検出AFの合焦位置の情報に基づいてTV−AF方式の合焦位置の探索方向を設定し、TV−AF方式による焦点調節制御を行っている。しかし、位相差検出AFの情報を用いずTV−AF方式のみによって焦点調節制御を行ってもかまわない。ただしこの場合には、TV−AF方式での合焦位置の探索のために要する時間が長くなる。 In the above description, in the infrared light shooting mode, the TV-AF method focus position search direction is set based on the phase difference detection AF focus position information, and the TV-AF method focus adjustment is performed. Control is in progress. However, focus adjustment control may be performed only by the TV-AF method without using the information of the phase difference detection AF. However, in this case, the time required for searching for the in-focus position in the TV-AF method becomes long.
以上のように本実施形態によれば、可視光撮影モードの状態ではハイブリッドAF方式により高速かつ高精度なAF制御を行う一方、赤外光撮影モードの状態では位相差検出AFでのフォーカスレンズ移動を行わずTV−AF方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出AFでの合焦位置のずれによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。また、赤外光撮影モードの状態において、位相差検出AFでの合焦位置の情報を用いてTV−AF方式での合焦位置の探索方向を決定するので、TV−AF方式での合焦位置の探索のために要する時間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, high-speed and high-precision AF control is performed by the hybrid AF method in the visible light photographing mode, while the focus lens movement is performed in the phase difference detection AF in the infrared light photographing mode. Focus adjustment control is performed by the TV-AF method without performing the above. Therefore, there is no out-of-focus due to the shift of the focus position in the phase difference detection AF, and the focused state of the image can be kept good. In addition, in the infrared light shooting mode, since the search direction of the focus position in the TV-AF method is determined using the information on the focus position in the phase difference detection AF, the focus in the TV-AF method is determined. The time required for the position search can be shortened.
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、外測位相差検出方式を用いた場合について説明したが、本実施形態においては、内測位相差検出方式を用いている。内測位相差検出方式では、撮像光学系の射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に2分割し、2分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される像のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ズレ量を検出することで撮像光学系のピント方向のズレ量を直接求めるものである。なお、上記の第1の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the video camera according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the case of using the external measurement phase difference detection method has been described. However, in this embodiment, the internal measurement phase difference detection method is used. In the internal phase difference detection method, the light beam that has passed through the exit pupil of the imaging optical system is divided into a first light beam and a second light beam, and the two divided light beams are received by a set of focus detection sensors. Then, the amount of deviation in the focus direction of the imaging optical system is directly obtained by detecting the amount of deviation of the image output according to the amount of received light, that is, the amount of relative positional deviation in the split direction of the light beam. In addition, about the component which is common in said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、撮像光学系が、被写体側から順に、固定の第1群レンズ101、変倍レンズ(ズームレンズ)102、フォーカスコンペレンズ(フォーカスレンズ)105、絞り103、及び固定の第2群レンズ104とから構成されている。赤外光除去フィルタ118は第2群レンズ104と撮像素子106の間に配置されている。
In this embodiment, the imaging optical system includes, in order from the subject side, a fixed
621はハーフプリズムであり、フォーカスレンズ105と絞り103との間に配置されている。ハーフプリズム621は、フォーカスレンズ105から絞り103に向かう光束を、撮像素子106に向かう光束成分と、後述するAFセンサ624に向かう光束成分とに分割する。絞り103は、動画撮影中、常に動作しているので、絞り103よりも被写体側に配置したハーフプリズム621によって、入射した全光束を分割する。
A
622はハーフプリズム621により分割された光束成分を反射するサブミラー、623はサブミラー622で反射した光束をAFセンサ624上に結像させる結像レンズである。AFセンサ624は、位相差検出方式AF用の一対の受光素子列(ラインセンサ)を有する。625はAFセンサ624の一対のラインセンサ上に形成された2つの像信号の位相差を演算するAF回路である。
カメラマイコン114は、AF回路625からの位相差情報に基づいて、ピントのずれ量及びずれ方向を求める。このように構成されたビデオカメラでは、第1の実施形態で説明したハイブリッドAF制御において、外測測距ユニット116からの測距情報に代えて、AF回路625からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報を用いて、同様のAF処理を行う。
Based on the phase difference information from the
本実施形態においては、赤外光除去フィルタはハーフプリズム621よりも撮像素子106側に配置されているため、位相差検出センサであるAFセンサ624の光路外にある。このため第1の実施形態と同様に、ビデオカメラが赤外光撮影モードの場合、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間にずれが生じる。
In the present embodiment, since the infrared light removal filter is disposed closer to the
本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第1の実施形態で説明した図2のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。第1の実施形態と同様に、赤外光撮影モードの状態では位相差検出AFでのフォーカスレンズ移動を行わずTV−AF方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出AFでの合焦位置のずれによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。 The focus adjustment control process switching between the case where the operation mode is the visible light photographing mode and the case where the operation mode is the infrared light photographing mode, which is a feature of the present embodiment, is the same as the flowchart of FIG. 2 described in the first embodiment. Since there is, explanation is omitted. As in the first embodiment, focus adjustment control is performed by the TV-AF method without moving the focus lens in the phase difference detection AF in the infrared light photographing mode. Therefore, there is no out-of-focus due to the shift of the focus position in the phase difference detection AF, and the focused state of the image can be kept good.
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態においては、第2の実施形態と同様に、内測位相差検出方式を用いている。なお、第1および第2の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a video camera according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the internal phase difference detection method is used as in the second embodiment. In addition, about the component which is common in 1st and 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、赤外光除去フィルタ118がフォーカスレンズ105とハーフプリズム621の間に配置されている。本実施形態においても、AF回路625からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報により、第2の実施形態と同様のAF処理を行うことができる。
In the present embodiment, the infrared
本実施形態においては、赤外光除去フィルタはハーフプリズム621よりも被写体側に配置されているため、位相差検出センサであるAFセンサ624の光路上にある。このため第1および第2の実施形態とは異なり、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間のずれは生じない。しかしながら前述したように、赤外光除去フィルタがない場合、レンズの色収差の特性によって合焦位置がずれることで、被写体像は鮮明な合焦状態とならず不鮮明になってしまう。この結果、位相差検出方式で正確なズレ量が検出できず、合焦精度が低下してしまう。
In the present embodiment, since the infrared light removal filter is disposed on the subject side of the
本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第1の実施形態で説明した図2のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。なお本実施形態においては、前述したように赤外光除去フィルタの有無による位相差検出AFでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、図2のS106におけるしきい値Thは、被写体像が不鮮明になることによる位相差検出AFの合焦位置の誤差量のみに基づいて設定すれば良い。 The focus adjustment control process switching between the case where the operation mode is the visible light photographing mode and the case where the operation mode is the infrared light photographing mode, which is a feature of the present embodiment, is the same as the flowchart of FIG. 2 described in the first embodiment. Since there is, explanation is omitted. In the present embodiment, as described above, since there is no deviation between the focus position in the phase difference detection AF and the actual focus position due to the presence or absence of the infrared light removal filter, the threshold value in S106 in FIG. Th may be set based only on the error amount of the focus position of the phase difference detection AF due to the subject image becoming unclear.
本実施形態においても、赤外光撮影モードの状態では位相差検出AFでのフォーカスレンズ移動を行わずTV−AF方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出AFで被写体像が不鮮明になって合焦精度が低下することによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。 Also in the present embodiment, focus adjustment control is performed by the TV-AF method without moving the focus lens in the phase difference detection AF in the state of the infrared light photographing mode. For this reason, the subject image becomes unclear in phase difference detection AF, and there is no out-of-focus due to a decrease in focusing accuracy, and the focused state of the image can be kept good.
(第4の実施形態)
図5は、本発明の第4の実施形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態においても内測位相差検出方式を用いているが、撮像素子そのものに位相差検出のための画素を備えることで、ハーフプリズム621による光束の分割を行わずに内測位相差検出を行っている。なお、第1および第2の実施形態と共通する構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a video camera according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the internal measurement phase difference detection method is used. However, by providing the image sensor itself with a pixel for detecting the phase difference, the internal measurement phase difference detection is performed without dividing the light beam by the
本実施形態の撮像光学系は第1の実施形態と同じであるが、撮像素子106上に位相差検出のための画素が設けられている。撮像素子106の出力は撮像素子制御回路107、カメラ信号処理回路108で処理される。AF回路625はカメラ信号処理回路108の出力から位相差検出のための画素の信号を読み出し、位相差を演算する。このAF回路625からの位相差情報に基づくピントずれ量及びずれ方向の情報を用いて、第2および第3の実施形態と同様のAF処理を行うことができる。
The imaging optical system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but pixels for phase difference detection are provided on the
本実施形態においては、撮像素子が位相差検出センサを兼ねているため、赤外光除去フィルタは位相差検出センサの光路上にある。このため第3の実施形態と同様に、位相差検出AFで求められたフォーカスレンズの合焦位置と、実際の合焦位置との間のずれは生じない。しかしながら第3の実施形態と同様に、赤外光除去フィルタがない場合、被写体像が不鮮明になり位相差検出方式の合焦精度が低下してしまう。 In this embodiment, since the image sensor also serves as a phase difference detection sensor, the infrared light removal filter is on the optical path of the phase difference detection sensor. Therefore, as in the third embodiment, there is no deviation between the focus position of the focus lens obtained by the phase difference detection AF and the actual focus position. However, as in the third embodiment, when there is no infrared light removal filter, the subject image becomes unclear and the focusing accuracy of the phase difference detection method is lowered.
本実施形態の特徴である、動作モードが可視光撮影モードの場合と赤外光撮影モードの場合での焦点調節制御処理の切り替えは、第1の実施形態で説明した図2のフローチャートと同様であるので、説明は省略する。なお本実施形態においても第3の実施形態と同様に、赤外光除去フィルタの有無による位相差検出AFでの合焦位置と実際の合焦位置とのずれは生じないため、図2のS106におけるしきい値Thは、被写体像が不鮮明になることによる位相差検出AFの合焦位置の誤差量のみに基づいて設定すれば良い。 The focus adjustment control process switching between the case where the operation mode is the visible light photographing mode and the case where the operation mode is the infrared light photographing mode, which is a feature of the present embodiment, is the same as the flowchart of FIG. 2 described in the first embodiment. Since there is, explanation is omitted. In this embodiment as well, as in the third embodiment, there is no deviation between the focus position in the phase difference detection AF and the actual focus position due to the presence / absence of the infrared light removal filter. The threshold value Th may be set based only on the error amount of the in-focus position of the phase difference detection AF due to the subject image becoming unclear.
本実施形態においても、赤外光撮影モードの状態では位相差検出AFでのフォーカスレンズ移動を行わずTV−AF方式によって焦点調節制御を行う。そのため、位相差検出AFで被写体像が不鮮明になって合焦精度が低下することによるピントボケが発生せず、画像の合焦状態を良好に保つことができる。 Also in the present embodiment, focus adjustment control is performed by the TV-AF method without moving the focus lens in the phase difference detection AF in the state of the infrared light photographing mode. For this reason, the subject image becomes unclear in phase difference detection AF, and there is no out-of-focus due to a decrease in focusing accuracy, and the focused state of the image can be kept good.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Moreover, you may combine suitably a part of above-mentioned embodiment.
Claims (4)
前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、
前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、
前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第1の検出手段と、
被写体からの光束を2つの光束に分割して、該2つの光束から得られる2つの像のずれ量を検出する第2の検出手段と、
前記撮像光学系の光路上に配置され、被写体からの光束を前記撮像素子に向かう第1の光束と前記第2の検出手段に向かう第2の光束に分割する分割手段と、
前記第1の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、
前記赤外光除去フィルタは、前記分割手段と前記撮像素子の間の光路に配置されており、
前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報を用いることを制限することを特徴とする撮像装置。 An image sensor for generating an output signal by photoelectrically converting a light beam from a subject incident through the imaging optical system including a focus lens,
And an infrared light removal filter that removes infrared light component contained in the light flux incident on the imaging element,
Drive means for moving the infrared light removal filter in and out of the optical path of the imaging optical system;
First detection means for detecting a focusing state of the imaging optical system based on a contrast state of an output signal obtained from the imaging element;
A second detection unit that divides a light flux from the subject into two light fluxes and detects a shift amount of two images obtained from the two light fluxes;
A splitting unit disposed on the optical path of the imaging optical system and splitting a light beam from a subject into a first light beam traveling toward the image sensor and a second light beam traveling toward the second detection unit;
Focus adjustment of the imaging optical system is performed using at least one of focus information based on the in-focus state obtained by the first detection unit and focus information based on an image shift amount obtained by the second detection unit. A focus adjustment control means,
The infrared light removal filter is disposed in an optical path between the dividing unit and the imaging device,
The focus adjustment control unit limits use of focus information based on an image shift amount obtained by the second detection unit when the infrared light removal filter is located outside the optical path of the imaging optical system. An imaging apparatus characterized by that.
前記撮像素子に入射する光束に含まれる赤外光成分を除去する赤外光除去フィルタと、
前記赤外光除去フィルタを前記撮像光学系の光路上に出し入れする駆動手段と、
前記撮像素子から得られた出力信号のコントラスト状態に基づいて前記撮像光学系の合焦状態を検出する第1の検出手段と、
被写体からの光束を2つの光束に分割して、該2つの光束から得られる2つの像のずれ量を検出する第2の検出手段と、
前記第1の検出手段により得られる合焦状態に基づく焦点情報と、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報の少なくとも一方を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節制御手段とを備え、
前記焦点調節制御手段は、前記赤外光除去フィルタが前記撮像光学系の光路外に位置する場合に、前記第2の検出手段により得られる像のずれ量に基づく焦点情報のうち、前記フォーカスレンズの移動方向の情報を用いるように制限し、前記移動方向の情報に基づいて、前記第1の検出手段の検出結果を用いて行われる前記フォーカスレンズの光軸方向の移動の方向を制御することを特徴とする撮像装置。 An image sensor that photoelectrically converts a light beam from a subject incident through an imaging optical system including a focus lens to generate an output signal;
An infrared light removal filter that removes an infrared light component contained in a light beam incident on the image sensor;
Drive means for moving the infrared light removal filter in and out of the optical path of the imaging optical system;
First detection means for detecting a focusing state of the imaging optical system based on a contrast state of an output signal obtained from the imaging element;
A second detection unit that divides a light flux from the subject into two light fluxes and detects a shift amount of two images obtained from the two light fluxes;
Focus adjustment of the imaging optical system is performed using at least one of focus information based on the in-focus state obtained by the first detection unit and focus information based on an image shift amount obtained by the second detection unit. A focus adjustment control means,
The focus adjustment control unit includes the focus lens among focus information based on an image shift amount obtained by the second detection unit when the infrared light removal filter is located outside the optical path of the imaging optical system. And controlling the direction of movement of the focus lens in the optical axis direction using the detection result of the first detection means based on the information on the movement direction. imaging device according to claim.
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