JP5904714B2 - FOCUS DETECTION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND IMAGING DEVICE HAVING FOCUS DETECTION DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、焦点検出装置及びその制御方法に関し、特には、複数の方法で自動焦点検出が可能な焦点検出装置及びその制御方法に関する。
また、本発明は焦点検出装置を有する撮像装置に関する。
The present invention relates to a focus detection device and a control method thereof, and more particularly, to a focus detection device capable of automatic focus detection by a plurality of methods and a control method thereof.
The present invention also relates to an imaging device having a focus detection device.
従来、例えば、位相差検出方式による自動焦点検出(位相差AF)と、コントラスト評価方式による自動焦点検出(コントラストAF)のように、複数種の自動焦点検出が可能な撮像装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, imaging apparatuses capable of detecting multiple types of automatic focus are known, such as automatic focus detection (phase difference AF) using a phase difference detection method and automatic focus detection (contrast AF) using a contrast evaluation method. .
特許文献1には、撮像装置の製造工程において、コントラスト評価方式の焦点検出結果に基づいて、位相差検出方式の焦点検出結果を補正する方法が提案されている。特許文献1記載の撮像装置では、調整用チャートTCを撮像することによりコントラスト評価方式の焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する。次に、測距センサの出力がコントラスト評価方式の焦点検出結果で得られたレンズ位置に対応する被写体距離と合致するように測距センサの位置を微調整する。 Patent Document 1 proposes a method of correcting the focus detection result of the phase difference detection method based on the focus detection result of the contrast evaluation method in the manufacturing process of the imaging device. In the imaging apparatus described in Patent Document 1, the position of the focus lens is controlled based on the focus detection result of the contrast evaluation method by imaging the adjustment chart TC. Next, the position of the distance measuring sensor is finely adjusted so that the output of the distance measuring sensor matches the subject distance corresponding to the lens position obtained by the focus detection result of the contrast evaluation method.
上述したように、特許文献1記載の撮像装置は、精度の高いコントラスト評価方式の焦点検出結果を用いて、応答性に優れる位相差検出方式の焦点検出結果の精度を高めることできる。しかしながら、通常、フォーカスレンズの駆動機構は、滑らかに駆動できるよう「遊び」を有する。駆動精度に対する遊びの影響は、駆動方向によって異なるため、同じ目標位置に駆動制御しても、フォーカスレンズの駆動方向によって到達位置にずれが生じる。 As described above, the imaging apparatus described in Patent Literature 1 can improve the accuracy of the focus detection result of the phase difference detection method with excellent responsiveness by using the focus detection result of the contrast evaluation method with high accuracy. However, the drive mechanism of the focus lens usually has “play” so that it can be driven smoothly. Since the influence of play on the driving accuracy varies depending on the driving direction, even if driving control is performed to the same target position, the arrival position is shifted depending on the driving direction of the focus lens.
例えば、無限遠方向にフォーカスレンズを駆動させた後の位相差検出方式の焦点検出結果を、無限遠から至近方向にフォーカスレンズを駆動させて得られたコントラスト評価方式の焦点検出結果で補正する場合を考える。この場合、位相差検出方式による焦点検出結果(デフォーカス量)を求めたフォーカスレンズ位置は、コントラスト評価方式の焦点検出で得られるフォーカスレンズ位置と異なる。このように、位相差検出方式の焦点検出を行った場合と、コントラスト評価方式の焦点検出を行った場合とでフォーカスレンズの駆動方向が異なる場合には、補正精度が低下する。 For example, when the focus detection result of the phase difference detection method after driving the focus lens in the infinity direction is corrected with the focus detection result of the contrast evaluation method obtained by driving the focus lens from infinity to the closest direction. Think. In this case, the focus lens position for which the focus detection result (defocus amount) by the phase difference detection method is obtained is different from the focus lens position obtained by the focus detection by the contrast evaluation method. As described above, when the focus lens driving direction is different between the phase difference detection type focus detection and the contrast evaluation type focus detection, the correction accuracy decreases.
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、位相差検出方式とコントラスト評価方式の自動焦点検出が可能な焦点検出装置及びその制御方法において、位相差検出方式による焦点検出結果の補正値を精度よく取得可能とすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An object of the present invention is to enable accurate acquisition of a correction value of a focus detection result by a phase difference detection method in a focus detection apparatus and a control method thereof capable of automatic focus detection by a phase difference detection method and a contrast evaluation method. To do.
上述の目的は、位相差検出方式により撮像レンズのデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、撮像レンズが有するフォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段と、撮像画像のコントラスト評価値を取得する評価値取得手段と、制御手段とを有し、制御手段は、駆動制御手段によってフォーカスレンズを一方向に移動させながら、フォーカスレンズの異なる位置において撮像された撮像画像について評価値取得手段で取得されたコントラスト評価値と、対応するフォーカスレンズの位置とを用いて、コントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズの位置であるピーク位置を決定し、ピーク位置に対応するデフォーカス量を焦点検出手段により検出させ、焦点検出手段により検出されたデフォーカス量から、決定したピーク位置に対応するデフォーカス量を差し引くことにより、焦点検出手段により検出されるデフォーカス量の補正値を算出する、補正値算出処理を、フォーカスレンズを無限遠側に移動させた場合と、至近側に移動させた場合とで行うことにより、焦点検出手段によって検出されたデフォーカス量の補正値として、フォーカスレンズを無限遠側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる無限遠側駆動用の補正値と、至近側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる至近側駆動用の補正値とを算出することを特徴とする焦点検出装置によって達成される。 The above-described objects are a focus detection unit that detects a defocus amount of an imaging lens by a phase difference detection method, a drive control unit that controls driving of a focus lens included in the imaging lens, and an evaluation that acquires a contrast evaluation value of a captured image. A value acquisition unit and a control unit. The control unit acquires the captured images captured at different positions of the focus lens by the evaluation value acquisition unit while moving the focus lens in one direction by the drive control unit. Using the contrast evaluation value and the position of the corresponding focus lens, the peak position, which is the position of the focus lens with the maximum contrast evaluation value, is determined, and the defocus amount corresponding to the peak position is detected by the focus detection means. Corresponding to the peak position determined from the defocus amount detected by the focus detection means The correction value calculation process, which calculates the correction value of the defocus amount detected by the focus detection means by subtracting the defocus amount that is detected, is moved to the close side when the focus lens is moved to the infinity side. As a correction value for the defocus amount detected by the focus detection means, the correction value for driving the infinity side used when the focus lens is driven to the infinity side and moved to the in-focus position. This is achieved by a focus detection device that calculates a near-side drive correction value used when driving to the near side and moving to the in-focus position.
本発明によれば、位相差検出方式とコントラスト評価方式の自動焦点検出が可能な焦点検出装置及びその制御方法において、位相差検出方式による焦点検出結果の補正値を精度よく取得することが可能になる。 According to the present invention, in a focus detection apparatus capable of automatic focus detection using a phase difference detection method and a contrast evaluation method, and a control method thereof, it is possible to accurately acquire a correction value of a focus detection result by the phase difference detection method. Become.
以下、本発明の例示的な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
<デジタルカメラの構成>
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラ(以下、単にカメラという)の構成例を示すブロック図である。本実施形態のカメラ200はレンズ交換式一眼レフカメラであるが、本発明は位相差検出方式とコントラスト評価方式の自動焦点検出が可能な任意のカメラに適用可能である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
<Configuration of digital camera>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a digital still camera (hereinafter simply referred to as a camera) as an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. The
カメラ200には、撮像レンズ100が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられている。マウント部には電気接点ユニット107が設けられている。この電気接点ユニット107には、通信クロックライン、データ転送ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子と、カメラ側から画像信号の電荷蓄積タイミングをレンズ側に伝送するための同期信号ライン用の端子が設けられている。
An
カメラ200のシステムコントローラ230と撮像レンズ100のレンズコントローラ108とは、電気接点ユニット107を通じて通信することができる。例えば、システムコントローラ230は、レンズコントローラ108との通信により、撮像レンズ100内の、フォーカスレンズ101および、入射光量を調整する絞り102の駆動を制御する。なお、図1には、撮像レンズ100内を構成するレンズのうち、フォーカスレンズ101のみを示しているが、撮像レンズ100には他に変倍レンズや固定レンズが設けられている。
The
不図示の被写体からの光束は、撮像レンズ100内の複数のレンズ(フォーカスレンズ101を含む)および絞り102を介して、カメラ200内のクイックリターンミラー203に導かれる。クイックリターンミラー203は、ミラー駆動機構213によりアップダウン駆動が行われることにより、被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第1の位置(図示)と、撮像光路外に退避する第2の位置とに移動が可能である。
A light beam from a subject (not shown) is guided to a quick return mirror 203 in the
クイックリターンミラー203の中央部はハーフミラーになっており、クイックリターンミラー203がダウン状態(第1の位置)にあるときには、被写体からの光束の一部がハーフミラー部分を透過する。そして、ハーフミラー部分を透過した光束は、クイックリターンミラー203の背面側に設けられたサブミラー204で反射され、位相差AFセンサ部205に導かれる。
The central part of the quick return mirror 203 is a half mirror, and when the quick return mirror 203 is in the down state (first position), a part of the light beam from the subject passes through the half mirror part. The light beam transmitted through the half mirror portion is reflected by the
位相差AFセンサ部205は、焦点検出回路206とともに位相差検出方式の自動焦点検出ユニット(位相差AFユニット)を構成する。位相差AFセンサ部205は、一対の瞳分割光学系と一対のラインセンサ群から構成され、個々のラインセンサ対は焦点検出領域に対応した位置に設けられている。
The phase difference AF sensor unit 205 and the
図2は、2次元の撮像平面250上に45の焦点検出領域251が配置された例を示している。この場合、位相差AFセンサ部205には各々が45の焦点検出領域の1つに対応する45対のラインセンサが設けられる。そして、45対のラインセンサの各々で検出した像信号を焦点検出回路206へ出力する。また、ラインセンサの電荷蓄積時刻も焦点検出回路206へ出力される。
FIG. 2 shows an example in which 45
ここで、ラインセンサの電荷蓄積時刻は、ラインセンサの電荷蓄積開始から終了までの期間の中間にあたる時刻であり、電荷蓄積タイミングの重心を示す時刻である。焦点検出回路206は、入力された各ラインセンサの像信号出力から、相関演算に基づく公知の位相差検出を行い、フォーカスレンズ101の現在位置と被写体の焦点位置とのずれ量(デフォーカス量)を算出する。
Here, the charge accumulation time of the line sensor is a time that is the middle of the period from the start to the end of the charge accumulation of the line sensor, and is a time that indicates the center of gravity of the charge accumulation timing. The
システムコントローラ230は、レンズコントローラ108を通じてメモリ109および不揮発性システムメモリ237からデフォーカス演算補正用の補正値を取得し、焦点検出回路206に与えることができる。焦点検出回路206は、算出したデフォーカス量から補正値を差し引く演算を行って焦点検出結果を補正することができる。デフォーカス量は焦点検出領域それぞれに対して算出されるが、その値をどのように用いて最終的な1つのデフォーカス量を決定するかにはさまざまな手法が存在し、また本発明と直接関係しないため説明を省略する。
The
焦点検出回路206は、デフォーカス量を決定すると、予め定められた対応関係によってフォーカスレンズ101の駆動要求量に変換する。得られた駆動要求量はシステムコントローラ230を通じて駆動制御手段としてのレンズコントローラ108へ通知され、レンズコントローラ108は駆動要求量に基づいてフォーカスレンズ101の焦点位置を制御する。
When the
一方、ダウン状態のクイックリターンミラー203で上方に反射された光束は、ピント面に存在するファインダスクリーン202、ペンタプリズム201、接眼レンズ207により構成されるファインダ光学系を介して撮像者の目に至る。
On the other hand, the light beam reflected upward by the quick return mirror 203 in the down state reaches the eye of the photographer via a finder optical system including a
また、ペンタプリズム201で折り曲げられた光束を斜めから観察するように配置された測光部209により、光束のうち2次元の撮像平面に相当する領域内で、さらに複数に分割された区分領域ごとに測光が行われる。各区分領域の測光結果は測光部209からシステムコントローラ230へ出力される。
In addition, the photometric unit 209 arranged to observe the light beam bent by the
撮像時にクイックリターンミラー203がアップ状態に移動すると、撮像レンズ100からの光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ210の開口から光学フィルタ211を介して撮像素子212に至る。光学フィルタ211は、赤外線をカットして可視光線を撮像素子212へ導く機能と、光学ローパスフィルタとしての機能を有する。
When the quick return mirror 203 moves to the up state during imaging, the light flux from the
また、フォーカルプレーンシャッタ210は、先幕および後幕を有して構成されており、撮像レンズ100からの光束の透過および遮断を制御する。
The focal plane shutter 210 has a front curtain and a rear curtain, and controls transmission and blocking of a light beam from the
また、カメラ200は、全体の制御を司るシステムコントローラ230を有する。システムコントローラ230は、CPUやMPU等により構成され、カメラ200内の各回路の動作を制御するとともに、電気接点ユニット107を通じた通信により、レンズコントローラ108を介して撮像レンズ100の動作も制御する。
The
レンズコントローラ108もシステムコントローラ230と同様にCPUやMPU等により構成され、撮像レンズ100内の各回路の動作を制御する。
Similarly to the
システムコントローラ230とレンズコントローラ108間の通信では、撮像レンズ100内のフォーカスレンズ101の駆動命令、停止命令、駆動量、要求駆動速度がシステムコントローラ230から送信される。また、さらに絞り102の駆動量、駆動速度、およびレンズ側の各種データの送信要求がシステムコントローラ230から送信される。
In communication between the
フォーカス駆動の際、システムコントローラ230はレンズコントローラ108に対して、レンズ駆動方向や駆動量および駆動速度についての指令を通信によって行う。
At the time of focus driving, the
レンズコントローラ108は、システムコントローラ230からのレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御部104を介してレンズ駆動機構103を制御する。レンズ駆動機構103は、ステッピングモータを駆動源として有し、フォーカスレンズ101を光軸に沿って駆動する。
When the
レンズコントローラ108は、システムコントローラ230からの絞り制御命令を受信すると、絞り制御駆動部106を介して、絞り102を駆動する絞り駆動機構105を制御し、受信した駆動量に従って絞り102を制御する。
When the
また、システムコントローラ230は、シャッタ制御部215と測光部209とも接続されている。シャッタ制御部215は、システムコントローラ230からの信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ210の先幕および後幕の走行駆動を制御する。また、フォーカルプレーンシャッタ210の先幕、後幕は、バネを駆動源として有しており、シャッタ走行後、次の動作のためにバネチャージを要する。そのため、シャッタチャージ機構214がバネチャージを行う。また、システムコントローラ230は、測光部209又は撮像素子212における所定の測光領域の出力から得られる露光量と、撮像素子212の電荷蓄積時間、露光感度及び絞り値との関係が定められたプログラム線図を不図示の不揮発性メモリに記憶している。
The
カメラDSP227はコントラスト評価方式による自動焦点(コントラストAF)に関する演算を実行する。後述するようにカメラDSP227は、コントラスト評価値を算出したり、コントラスト評価値算出を行う領域の位置や大きさを決定したりするための構成要素を有している。なお、コントラスト評価値とは、コントラストAFにおいて、フォーカスレンズ101を含む光学系の合焦状態を示す値である。
The
カメラDSP227には、システムコントローラ230の他、タイミングジェネレータ219と、(セレクタ222を介して)A/Dコンバータ217と、ビデオメモリ221、ワークメモリ226とが接続されている。
In addition to the
撮像素子212は、全体の駆動タイミングを決定しているタイミングジェネレータ219からの信号に基づき、画素毎の水平駆動および垂直駆動を制御するドライバー218からの出力で制御される。そして、撮像素子212は、被写体像を光電変換して画像信号を生成して出力する。撮像素子212で生成された画像信号は、CDS/AGC回路216で増幅され、A/Dコンバータ217でデジタル信号に変換される。本実施形態のカメラ200は、操作スイッチ232からの操作入力により、撮像素子212の撮像フレームレートが設定可能である。設定された撮像フレームレートに応じた出力をタイミングジェネレータ219が行うことで、撮像素子212の撮像フレームレートが設定値となるように制御される。撮像フレームレートは、動画用の画像信号を生成する動画撮像モード及び静止画用の画像信号を生成する静止画撮像モードを含む複数の撮像モードに応じて変更してもよい。
The image sensor 212 is controlled by an output from a
A/Dコンバータ217からの出力は、システムコントローラ230からの信号に基づいて信号を選択するセレクタ222を介してメモリコントローラ228に入力され、フレームメモリであるDRAM229に全て転送される。
The output from the A /
ビデオカメラやコンパクトデジタルカメラでは、撮像スタンバイ状態で、この転送結果をビデオメモリ221に定期的(毎フレーム)に転送することで、モニタ表示部220によりファインダ表示(ライブビュー)等を行っている。一方、通常の一眼レフデジタルカメラでは、撮像スタンバイ状態ではクイックリターンミラー203やフォーカルプレーンシャッタ210により撮像素子212が遮光されているため、ライブビュー表示が行えない。
In a video camera or a compact digital camera, a finder display (live view) or the like is performed by the
しかし、クイックリターンミラー203をアップ状態として撮像光路より退避させてからフォーカルプレーンシャッタ210を開くことにより、一眼レフデジタルカメラでもライブビューが可能である。また、ライブビュー時に撮像素子212からの画像信号をカメラDSP227もしくはシステムコントローラ230が処理することで、フォーカスレンズ101を含む光学系の合焦状態を示すコントラスト評価値を得ることができる。そして、このコントラスト評価値を用いてコントラストAFを行うことが可能となる。
However, live view is also possible with a single-lens reflex digital camera by opening the focal plane shutter 210 after the quick return mirror 203 is retracted from the imaging optical path. Further, when the
撮像時には、システムコントローラ230からの制御信号によって、1フレーム分の各画素データをDRAM229から読み出し、カメラDSP227で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ226に記憶する。そして、ワークメモリ226のデータを圧縮・伸張回路225で所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮し、その結果を外部の不揮発性メモリ224に記憶する。不揮発性メモリ224として、通常、半導体メモリカード等の着脱可能な記録媒体を使用する。また、不揮発性メモリ224として磁気ディスクや光ディスクを始めとした任意の不揮発性記録媒体を用いることができる。
At the time of imaging, each pixel data for one frame is read from the
さらに、システムコントローラ230と接続されている表示部231は、操作スイッチ232に含まれるスイッチ類により設定または選択されたカメラの動作状態を、液晶表示パネル、LED(発光ダイオード)、有機EL表示パネル等の表示素子により表示する。
Further, the
操作スイッチ232は、ユーザがカメラ200の各種設定項目に対する操作入力を行うための入力デバイス群であり、任意の入力デバイスが含まれうる。レリーズスイッチSW1 233は、レリーズボタンが半押しされた際にオンとなり、システムコントローラ230はSW1 233のオンにより測光や焦点検出などの撮像準備動作を開始する。レリーズスイッチSW2 234は、レリーズボタンが全押しされた際にオンとなり、システムコントローラ230はSW2 234のオンにより撮像動作(記録のための静止画を撮像するための電荷蓄積および電荷読み出し動作)を開始させる。ライブビューモードスイッチ235は、ライブビュー表示の入切を制御するためのスイッチである。動画スイッチ236は、連続撮像動作(動画を取得するための繰り返しの電荷蓄積および電荷読み出し動作)を開始させるためのスイッチである。
The
一方、レンズユニットとしての撮像レンズ100において、レンズコントローラ108には、メモリ109が接続されている。メモリ109の少なくとも一部は不揮発性であり、撮像レンズ100の焦点距離、開放絞り値、設定可能な絞り駆動速度情報といった性能情報、撮像レンズ100を識別するための固有の情報であるレンズID(レンズ識別情報)が記憶されている。また、後述する焦点検出回路206の出力を補正する補正値もメモリ109に記憶される。なお、カメラ200がレンズ交換式でない場合、撮像レンズ100の制御に関する構成要素は本体に含まれる。この場合、システムコントローラ230と図示しない不揮発性メモリ(又はEEPROM223)がレンズコントローラ108とメモリ109の機能を果たしてもよい。すなわち、システムコントローラ230が
On the other hand, in the
なお、性能情報およびレンズID(合わせてレンズ情報という)は、カメラ200に撮像レンズ100が装着された際にシステムコントローラ230とレンズコントローラ108との間で行われる初期通信によってシステムコントローラ230へ送信される。システムコントローラ230は受信したレンズ情報を例えばEEPROM223に記憶する。
The performance information and the lens ID (also referred to as lens information) are transmitted to the
また、撮像レンズ100には、フォーカスレンズ101の位置情報を検出するためのレンズ位置情報検出部110が設けられている。レンズ位置情報検出部110で検出されたレンズ位置情報は、レンズコントローラ108に読み取られる。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ101の駆動制御に用いられ、電気接点ユニット107を介してシステムコントローラ230に送信される。
Further, the
レンズ位置情報検出部110は、例えばレンズ駆動機構を構成するモータの回転パルス数を検出するパルスエンコーダ等により構成される。その出力はレンズコントローラ108内の不図示のハードウェアカウンタに接続され、レンズが駆動されるとその位置情報がハード的にカウントされる。レンズコントローラ108がレンズ位置情報を読み取る際は、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスして、記憶されているカウンタ値を読み込む。
The lens position
次に、カメラDSP227内の回路ブロックについて、図3を用いて説明する。
撮像素子212で生成された画像信号は、上述のようにCDS/AGC回路216で増幅され、A/Dコンバータ217でデジタルデータに変換される。デジタル化された画像データはセレクタ222を介してカメラDSP227に入力される。
Next, circuit blocks in the
The image signal generated by the image sensor 212 is amplified by the CDS /
コントラストAFに用いられるコントラスト評価値を算出するため、カメラDSP227に入力された画像データは、まずカメラDSP227内のDSP内部メモリ241を経て、焦点検出領域抽出ブロック242に入力される。焦点検出領域抽出ブロック242は、全画面分の画像デ−タから焦点検出領域とその近傍の画像を抽出して、コントラスト評価値算出ブロック243に供給する。焦点検出領域の大きさは、画面全体の大きさを1として1/5〜1/10程度であることが望ましい。なお、画面内における焦点検出領域の位置や大きさは、システムコントローラ230より焦点検出領域抽出ブロック242に対して設定できるよう構成される。コントラスト評価値算出ブロック243は、焦点検出領域とその近傍の画像に対してデジタルフィルタ演算により所定の周波数成分を抽出して、コントラスト評価値としてシステムコントローラ230に出力する。
In order to calculate a contrast evaluation value used for contrast AF, image data input to the
<位相差AF補正値取得動作>
次に、本実施形態のカメラ200における位相差AF補正値取得動作について、図4のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の動作において、被写体距離は一定であるものとする。
<Phase difference AF correction value acquisition operation>
Next, the phase difference AF correction value acquisition operation in the
補正値取得動作は、例えば操作スイッチ232を通じて補正値取得指示が入力されたことをシステムコントローラ230が検出したことに応答して開始される。なお、カメラ200には、あらかじめ電源が投入されているものとする。
The correction value acquisition operation is started in response to the
はじめに、S401でシステムコントローラ230は、コントラスト評価駆動の初期位置を決定するため、位相差AFセンサ部205及び焦点検出回路206を用いる位相差(デフォーカス量)検出を実行する。
First, in step S <b> 401, the
そして、S402でシステムコントローラ230は、至近側駆動用の補正値を算出する。至近側駆動用の補正値算出処理の詳細について、図5のフローチャートを参照して説明する。
システムコントローラ230は、S401で検出されたデフォーカス量から、無限遠側に所定量異なるデフォーカス量に対応する位置(又は、検出されたデフォーカス量に対応する位置から無限遠側に所定量異なる位置)へフォーカスレンズ101を移動させる。これにより、コントラスト評価値のピーク位置の近傍からコントラスト評価値の取得を開始することが可能となり、ピーク検出までの時間を短縮することができる。なお、位相差検出の代わりに、コントラストAFを行い、合焦位置より所定デフォーカス量だけ無限遠側に離れた位置へフォーカスレンズ101を移動させてもよい。
In step S402, the
The
すなわち、コントラスト評価値のピーク位置を探索するには、ピーク位置前後でのコントラスト評価値の取得が必要であるため、検出されたデフォーカス量に対応した位置からずれた位置にフォーカスレンズ101を移動している。ただし、ピーク検出の時間短縮という観点からは、ピークの検出が可能な範囲でできるだけ少ないずれ量とすることが好ましい。例えば、コントラスト評価駆動時におけるコントラスト評価値の算出間隔の2〜3倍程度の距離に対応するずれ量となるようにすることができる。フォーカスレンズ101の移動が完了したことがレンズコントローラ108から通知されると、システムコントローラ230は処理をS502へ進める。
That is, in order to search for the peak position of the contrast evaluation value, it is necessary to acquire the contrast evaluation value before and after the peak position, so the
S502でシステムコントローラ230は、コントラスト評価駆動を行うため、ミラー駆動機構213を通じてクイックリターンミラー203を撮像光路外の第2の位置へ移動(ミラーアップ)させる。また、シャッタ制御部215を通じてフォーカルプレーンシャッタ210を開かせる。そして、システムコントローラ230は例えばライブビュー表示を行う際と同様な連続的な撮像動作を開始する。
In S502, the
S503でシステムコントローラ230は、S501で移動させたフォーカスレンズの位置(すなわち、位相差AFで検出された合焦レンズ位置から所定量無限遠側の位置)を初期位置として、コントラスト評価駆動を開始する。システムコントローラ230は、レンズコントローラ108との通信を行い、フォーカスレンズ101を一方向(至近方向)に所定速度で移動するように指示する。そして、連続的に撮像して得られる撮像画像のデータを用いてカメラDSP227によって例えば定期的に撮像コントラスト評価値を取得し、評価値が増加から減少に転じたことを検出することによりピーク位置を探索する。探索中、システムコントローラ230は、コントラスト評価値の取得とともに、フォーカスレンズ101の位置情報をレンズコントローラ108を通じて取得する。
In step S503, the
S504でシステムコントローラ230は、フォーカスレンズ101の位置が、コントラスト評価値が最大となるピーク位置を通り過ぎたかどうかを判断する。例えばコントラスト評価値が増加から減少に転じた検出したことを検出すると、システムコントローラ230は、フォーカスレンズ101の位置がピーク位置を通り過ぎた(ピークを検出した)と判別することができる。システムコントローラ230は、フォーカスレンズ101の位置が、コントラスト評価値が最大となるピーク位置を通り過ぎたと判断される場合はS505へ、そうでない場合はS503へ、それぞれ処理を移行させる。
In step S504, the
S505でシステムコントローラ230は、フォーカスレンズ101の駆動を停止させるとともに、レンズ位置情報検出部110が検出したフォーカスレンズ101の停止位置をレンズコントローラ108を通じて取得する。そして、システムコントローラ230は、フォーカスレンズ停止位置とコントラスト評価値のピーク位置との差分を算出する。
In step S <b> 505, the
まず、システムコントローラ230は、コントラスト評価駆動時におけるコントラスト評価値とフォーカスレンズの位置との関係から、ピーク位置を決定する。ピーク位置の決定方法は公知かつ任意な方法によって行いうる。例えば、ピーク位置前後で取得した複数のコントラスト評価値と対応するフォーカスレンズ位置との関係から、補間計算などによってピーク位置を求めることができる。あるいは、コントラスト評価駆動時のコントラスト評価値取得間隔が十分細かい場合には、取得されたコントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置をピーク位置としてもよい。
First, the
次に、システムコントローラ230は、フォーカスレンズ停止位置と、ピーク位置との差分(ピーク位置からのずれ量)を算出する。この差分は、フォーカスレンズ101がコントラスト評価値のピーク位置を過ぎてから、次にコントラスト評価値が取得されてピークの検出が判別され、停止指示によって実際にフォーカスレンズ101が停止するまでの移動距離である。そして、システムコントローラ230は、差分(ずれ量)に対応するデフォーカス量を算出する。
Next, the
S506でシステムコントローラ230は、ミラー駆動機構213を通じてクイックリターンミラー203を第1の位置へ移動(ミラーダウン)させ、サブミラー204で反射された光束が位相差AFセンサ部205へ導かれるようにする。
In step S <b> 506, the
そして、システムコントローラ230はS507で、位相差AFセンサ部205及び焦点検出回路206を用いた位相差AF(合焦位置からのデフォーカス量の検出)を行う。この時点でフォーカスレンズ101はピーク位置に移動させず、停止指示によって停止した状態のままである。これは、フォーカスレンズ101をピーク位置に移動させることはコントラスト評価駆動時と逆方向への駆動となるため、フォーカスレンズ101をピーク位置に移動させてデフォーカス量を算出すると、補正値の精度が低下するためである。
In step S <b> 507, the
システムコントローラ230は、焦点検出回路206で得られたデフォーカス量から、焦点検出回路206で焦点検出したフォーカスレンズ位置とピーク位置とのずれ量に相当するデフォーカス量(S505で算出)を差し引き、至近側駆動用の補正値を算出する。
The
S403でシステムコントローラ230は、S402におけるコントラスト評価駆動でフォーカスレンズを駆動する一方向を逆(無限遠方向)にして同様の動作を行い、無限遠側駆動用の補正値を算出する。S402と異なるのは、コントラスト評価駆動の初期位置を、S401にて得られた合焦位置に対して、所定量だけ至近側に離れた位置とすることである。これにより、コントラスト評価駆動時のフォーカスレンズの駆動方向(ピーク方向)が、無限遠方向となる。詳細な動作は、S501におけるフォーカス評価駆動の初期位置が異なること以外、図5を参照して至近側駆動用の補正値算出処理で説明したとおりである。
In S403, the
S404でシステムコントローラ230は2つの大小判定の少なくとも一方を行う。1つ目は、S402及びS403の両方においてコントラストAFによって得られた合焦位置の差分が、所定の閾値以上かどうかの判定である。これにより、フォーカスレンズの駆動誤差が、駆動方向によってどの程度異なるのかを判定することができる。2つ目は、S402で得られた至近側駆動用の補正値と、S403で得られた無限遠側駆動用の補正値との差分が所定の閾値以上であるかの判定である。これは、フォーカスレンズの駆動方向による補正値の相違の大きさを判定するものである。判定の結果、システムコントローラ230はこれら2つの差分のいずれかが閾値以上であればS406へ。そうでなければ、S405へ処理を進める。なお、判定に用いる閾値は、必要な合焦精度を考慮して予め適切な値を設定しておくことができる。
In step S404, the
S405でシステムコントローラ230は、フォーカスレンズの駆動方向による駆動誤差の影響が小さい(無視できる)と判断できることから、駆動方向によらない補正値を、レンズコントローラ108を通じてメモリ109へ記憶する。ここで記憶する補正値は、無限遠側駆動用の補正値、至近側駆動用の補正値、これら補正値の平均値のいずれであってもよい。
In S405, the
S406でシステムコントローラ230は、撮像レンズ100が有するメモリ109に、駆動方向別の補正値を記憶可能か否かを判定する。この判定は、例えばメモリ109の空き容量をシステムコントローラ230からレンズコントローラ108に問い合わせ、2つの補正値の合計データサイズ以上の空き容量があれば記憶可能とすることができる。システムコントローラ230は、駆動方向別の補正値をメモリ109に記憶可能と判定した場合、無限遠側駆動用の補正値と至近側駆動用の補正値の両方の補正値をレンズコントローラ108を通じてメモリ109へ記憶する(S407)。
In step S <b> 406, the
一方、両方の補正値をメモリ109に記憶不能と判定した場合、システムコントローラ230は、無限遠側駆動用の補正値と至近側駆動用の補正値の平均値を、レンズコントローラ108を通じてメモリ109へ記憶(S408)する。
On the other hand, when it is determined that both correction values cannot be stored in the
さらに、システムコントローラ230は、無限遠側駆動用の補正値と至近側駆動用の補正値の平均値と、無限遠側駆動用の補正値、至近側駆動用の補正値各々との差分を補正残量として算出する。そして、システムコントローラ230は、算出した補正残量を、撮像レンズ100の識別情報(レンズID)と対応付けて不揮発性システムメモリ237へ記憶(S409)する。カメラ200に補正残量を記憶することで、撮像レンズ100のメモリ109に余裕がない場合でも、フォーカスレンズの駆動方向に応じた精度のよい補正が可能になる。なお、撮像レンズ100が交換式でない場合など、撮像レンズ100を識別する必要がない場合には、撮像レンズ100の識別情報と対応付けて記憶する必要はない。
Further, the
システムコントローラ230は、例えば撮像レンズ100がカメラ200に装着された際やカメラ200の電源投入時などに、メモリ109に記憶されている補正値を取得する。そして、記憶されている補正値の種類や数を判別する。
The
補正値は、その後、この撮像レンズ100をこのカメラ200に装着して撮像時に位相差AFを行う際に用いられる。例えば、レリーズスイッチSW1 233がオンとなったことで開始される、記録用画像の撮像準備動作における焦点検出時に位相差AFセンサ部205及び焦点検出回路206によって検出されたデフォーカス量に対し、補正値を適用することができる。この場合、レリーズスイッチSW1 233のオン(レリーズスイッチの半押し)は、撮像準備動作の開始指示に相当する。
The correction value is then used when the
位相差AFによる焦点検出結果を補正する際、システムコントローラ230は、現在のフォーカスレンズの位置と、デフォーカス量とから、フォーカスレンズを合焦位置に移動させるための駆動方向を判別する。そして、システムコントローラ230は、駆動方向が無限遠側であれば無限縁側駆動用の補正値を、至近側であれば至近側駆動用の補正値を、それぞれ用いてデフォーカス量を補正する。これにより、撮像レンズ100のフォーカスレンズ駆動機構の駆動精度が駆動方向によって変化する場合であっても、適切な補正を行うことが可能になる。
When correcting the focus detection result by the phase difference AF, the
また、撮像レンズには平均補正値のみが記憶され、撮像装置本体に駆動方向別の補正残量が記憶されている場合には、平均補正値と、装着された撮像レンズのレンズIDに対応づけられた駆動方向ごとの補正残量とから適切な補正値を得ることが可能である。
また、撮像レンズに駆動方向によらない1つの補正値のみが記憶されていれば、フォーカスレンズの駆動方向に関わらずその補正値を適用する。
Further, when only the average correction value is stored in the imaging lens and the correction remaining amount for each driving direction is stored in the imaging apparatus body, the average correction value is associated with the lens ID of the mounted imaging lens. An appropriate correction value can be obtained from the correction remaining amount for each driving direction.
Further, if only one correction value that does not depend on the driving direction is stored in the imaging lens, the correction value is applied regardless of the driving direction of the focus lens.
以上説明したように、本実施形態によれば、位相差AFの焦点検出結果を、コントラストAFの焦点検出結果を用いて算出した補正値によって補正可能な焦点検出装置において、フォーカスレンズの駆動方向ごとの補正値を算出する。そのため、フォーカスレンズの駆動機構の駆動誤差が駆動方向によって大きく異なる撮像レンズを用いて焦点検出する場合であっても、適切な補正が可能となり、位相差AFの焦点検出精度を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, in the focus detection device capable of correcting the focus detection result of the phase difference AF using the correction value calculated using the focus detection result of the contrast AF, for each driving direction of the focus lens. The correction value is calculated. Therefore, even when focus detection is performed using an imaging lens in which the drive error of the drive mechanism of the focus lens varies greatly depending on the drive direction, appropriate correction can be performed and the focus detection accuracy of phase difference AF can be improved. .
また、補正値の算出において、コントラスト評価駆動時によってピーク位置を過ぎて停止したフォーカスレンズをピーク位置に戻す駆動を行わずにデフォーカス量を算出する。そして、ピーク位置とレンズ停止位置との差に相当するデフォーカス量を差し引くことでピーク位置に対応するデフォーカス量を求め、デフォーカス量に対応するフォーカスレンズ位置とコントラストAFで検出したピーク位置との差異を補正値として算出する。そのため、デフォーカス量の算出する前にフォーカスレンズをピーク位置に移動する構成と比較して、フォーカスレンズの駆動公差が補正値に与える影響を抑制することが可能になり、位相差検出方式による自動焦点検出の精度を一層向上させることができる。 Further, in the calculation of the correction value, the defocus amount is calculated without performing the drive for returning the focus lens stopped after the peak position during the contrast evaluation drive to the peak position. Then, the defocus amount corresponding to the peak position is obtained by subtracting the defocus amount corresponding to the difference between the peak position and the lens stop position, and the focus lens position corresponding to the defocus amount and the peak position detected by contrast AF Is calculated as a correction value. Therefore, compared to a configuration in which the focus lens is moved to the peak position before calculating the defocus amount, it is possible to suppress the influence of the drive tolerance of the focus lens on the correction value, and the automatic detection by the phase difference detection method. The accuracy of focus detection can be further improved.
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (9)
前記撮像レンズが有するフォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段と、
撮像画像のコントラスト評価値を取得する評価値取得手段と、
制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記駆動制御手段によって前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら、前記フォーカスレンズの異なる位置において撮像された撮像画像について前記評価値取得手段で取得されたコントラスト評価値と、対応する前記フォーカスレンズの位置とを用いて、前記コントラスト評価値が最大となる前記フォーカスレンズの位置であるピーク位置を決定し、
前記ピーク位置に対応するデフォーカス量を前記焦点検出手段により検出させ、
前記焦点検出手段により検出された前記デフォーカス量から、前記決定したピーク位置に対応するデフォーカス量を差し引くことにより、前記焦点検出手段により検出される前記デフォーカス量の補正値を算出する、
補正値算出処理を、
前記フォーカスレンズを無限遠側に移動させた場合と、至近側に移動させた場合とで行うことにより、前記焦点検出手段によって検出されたデフォーカス量の補正値として、前記フォーカスレンズを無限遠側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる無限遠側駆動用の補正値と、至近側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる至近側駆動用の補正値とを算出することを特徴とする焦点検出装置。 Focus detection means for detecting the defocus amount of the imaging lens by a phase difference detection method;
Drive control means for controlling drive of a focus lens included in the imaging lens;
Evaluation value acquisition means for acquiring a contrast evaluation value of a captured image;
Control means,
The control means includes
While moving the focus lens in one direction by the drive control unit, the contrast evaluation value acquired by the evaluation value acquisition unit for the captured images captured at different positions of the focus lens, and the corresponding position of the focus lens And determining a peak position that is the position of the focus lens at which the contrast evaluation value is maximized,
A defocus amount corresponding to the peak position is detected by the focus detection unit;
Calculating a correction value of the defocus amount detected by the focus detection unit by subtracting a defocus amount corresponding to the determined peak position from the defocus amount detected by the focus detection unit;
Correction value calculation process
When the focus lens is moved to the infinity side and when moved to the close side, the focus lens is moved to the infinity side as a correction value for the defocus amount detected by the focus detection unit. To calculate the infinity side correction value used when moving to the in-focus position and the near-side drive correction value used when driving to the near position and moving to the in-focus position. A focus detection device.
前記フォーカスレンズの位置が、前記コントラスト評価値が最大となるピーク位置を通り過ぎたかどうかを判別し、
前記フォーカスレンズの位置が、前記ピーク位置を通り過ぎたと判別された場合、前記フォーカスレンズの移動を停止させるとともに、前記フォーカスレンズの停止位置を取得し、
前記フォーカスレンズを前記停止位置から移動させずに前記焦点検出手段により前記デフォーカス量を検出させ、
前記焦点検出手段により検出された前記デフォーカス量から、前記決定したピーク位置と前記停止位置との差に対応するデフォーカス量を差し引くことにより、前記焦点検出手段により検出される前記デフォーカス量の補正値を算出する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の焦点検出装置。 In the correction value calculation process, the control means
It is determined whether the position of the focus lens has passed a peak position where the contrast evaluation value is maximum,
When it is determined that the position of the focus lens has passed the peak position, the movement of the focus lens is stopped, and the stop position of the focus lens is acquired.
The focus detection means detects the defocus amount without moving the focus lens from the stop position,
By subtracting the defocus amount corresponding to the difference between the determined peak position and the stop position from the defocus amount detected by the focus detection unit, the defocus amount detected by the focus detection unit is reduced. Calculate the correction value,
A focus detecting apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that.
前記撮像画像を撮像する撮像素子とを有し、
前記撮像レンズが着脱可能であることを特徴とする撮像装置。 The focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
An image sensor that captures the captured image;
An imaging apparatus, wherein the imaging lens is detachable.
前記無限遠側駆動用の補正値と前記至近側駆動用の補正値の平均値を前記撮像レンズが有する記憶手段に記憶し、 Storing an average value of the correction value for driving the infinity side and the correction value for driving the near side in a storage unit included in the imaging lens;
前記平均値と前記無限遠側駆動用の補正値との差分、前記平均値と前記至近側駆動用の補正値との差分を、前記撮像レンズの識別情報と関連付けて前記撮像装置が有する記憶手段に記憶することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 A storage unit included in the imaging device in which the difference between the average value and the correction value for driving the infinity side and the difference between the average value and the correction value for driving the near side are associated with identification information of the imaging lens. The imaging device according to claim 4, wherein the imaging device is stored in the storage device.
記録用画像の撮像準備動作の開始指示に応答して、前記焦点検出手段により前記デフォーカス量を検出し、
前記デフォーカス量と前記フォーカスレンズの位置とから前記フォーカスレンズを移動させる方向を判別し、前記無限遠側駆動用の補正値と前記至近側駆動用の補正値のうち、前記方向に対応した補正値を用いて前記デフォーカス量を補正し、
前記駆動制御手段に、前記補正されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ位置を合焦位置として前記フォーカスレンズを移動させる、
ことを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。 The control means includes
In response to an instruction to start the imaging preparation operation of the recording image, the focus detection unit detects the defocus amount,
The direction in which the focus lens is moved is determined from the defocus amount and the position of the focus lens, and the correction corresponding to the direction is selected from the correction value for driving at infinity and the correction value for driving at the near side. Using the value to correct the defocus amount,
Causing the drive control means to move the focus lens with a focus lens position based on the corrected defocus amount as a focus position;
The imaging apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the imaging apparatus is configured as described above.
前記撮像レンズが有するフォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段と、
撮像画像のコントラスト評価値を取得する評価値取得手段と、
制御手段と、を有する焦点検出装置の制御方法であって、
前記制御手段が、
前記駆動制御手段によって前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら、前記フォーカスレンズの異なる位置において撮像された撮像画像について前記評価値取得手段で取得されたコントラスト評価値と、対応する前記フォーカスレンズの位置とを用いて、前記コントラスト評価値が最大となる前記フォーカスレンズの位置であるピーク位置を決定し、
前記ピーク位置に対応するデフォーカス量を前記焦点検出手段により検出させ、
前記焦点検出手段により検出された前記デフォーカス量から、前記決定したピーク位置に対応するデフォーカス量を差し引くことにより、前記焦点検出手段により検出される前記デフォーカス量の補正値を算出する、
補正値算出工程を、
前記フォーカスレンズを無限遠側に移動させた場合と、至近側に移動させた場合とで行うことにより、前記焦点検出手段によって検出されたデフォーカス量の補正値として、前記フォーカスレンズを無限遠側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる無限遠側駆動用の補正値と、至近側に駆動して合焦位置に移動させる場合に用いる至近側駆動用の補正値とを算出することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。 Focus detection means for detecting the defocus amount of the imaging lens by a phase difference detection method;
Drive control means for controlling drive of a focus lens included in the imaging lens;
Evaluation value acquisition means for acquiring a contrast evaluation value of a captured image;
A focus detection device control method comprising:
The control means is
While moving the focus lens in one direction by the drive control unit, the contrast evaluation value acquired by the evaluation value acquisition unit for the captured images captured at different positions of the focus lens, and the corresponding position of the focus lens And determining a peak position that is the position of the focus lens at which the contrast evaluation value is maximized,
A defocus amount corresponding to the peak position is detected by the focus detection unit;
Calculating a correction value of the defocus amount detected by the focus detection unit by subtracting a defocus amount corresponding to the determined peak position from the defocus amount detected by the focus detection unit;
The correction value calculation process
When the focus lens is moved to the infinity side and when moved to the close side, the focus lens is moved to the infinity side as a correction value for the defocus amount detected by the focus detection unit. To calculate the infinity side correction value used when moving to the in-focus position and the near-side drive correction value used when driving to the near position and moving to the in-focus position. A method for controlling a focus detection apparatus.
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