JP5911530B2 - Imaging device - Google Patents
Imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5911530B2 JP5911530B2 JP2014103648A JP2014103648A JP5911530B2 JP 5911530 B2 JP5911530 B2 JP 5911530B2 JP 2014103648 A JP2014103648 A JP 2014103648A JP 2014103648 A JP2014103648 A JP 2014103648A JP 5911530 B2 JP5911530 B2 JP 5911530B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focus detection
- focus
- correction value
- lens
- photographing lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置において撮影レンズの焦点合わせを行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for focusing a photographing lens in an imaging apparatus such as a digital still camera or a video camera.
カメラの焦点検出、調節方法で撮影レンズを通過した光束を用いる一般的な方式として、コントラスト検出方式と位相差検出方式とがある。コントラスト検出方式はビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられる方式であり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものである。撮像素子の出力信号、特に高周波成分の情報(コントラスト情報)に着目し、その評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置を合焦位置とする方式である。しかしながら、山登り方式とも言われるように、撮影レンズのフォーカス位置を微少量動かしながら評価値を求め、その評価値が結果的に最大であったとわかるまで動かす事が必要であるため、高速な焦点検出動作には不向きとされている。 There are a contrast detection method and a phase difference detection method as a general method using a light beam that has passed through a photographing lens in a camera focus detection and adjustment method. The contrast detection method is a method often used in video cameras and digital still cameras, and an image sensor is used as a focus detection sensor. Focusing on the output signal of the image sensor, particularly information on high-frequency components (contrast information), the position of the photographing lens with the largest evaluation value is used as the in-focus position. However, as it is said to be a hill-climbing method, it is necessary to obtain an evaluation value while moving the focus position of the photographic lens by a small amount, and it is necessary to move until the evaluation value is found to be maximum as a result. It is not suitable for operation.
一方、位相差検出方式の焦点検出は、一眼レフカメラに多く用いられ、自動焦点検出(AutoFocus:AF)一眼レフカメラの実用化に最も貢献した技術である。例えば、デジタル一眼レフカメラにおいて、この位相差検出方式のAFは、一般的に2次結像光学系からなる焦点検出手段により構成される。焦点検出手段は、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を異なる2つの領域に分割する瞳分割手段を備え、2分割した光束はミラーボックス内に配置された光路分割光学系を介して、2次結像光学系により一組の焦点検出用センサ上に結像する。そして、一組の焦点検出用センサから出力される2つの像信号のずれ量、すなわち、瞳分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで撮影レンズのピント方向のずれ量を直接求めるものである。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行なえばピントずれの量と方向が同時に得られ、高速な焦点調節動作が可能となっている。そして、焦点検出後の撮影時には上記光路分割光学系を撮影光束外へ退避させることにより、撮像素子への露光を行い撮影画像を取得する。 On the other hand, phase difference detection type focus detection is often used in single-lens reflex cameras, and is the technology that has contributed most to the practical application of automatic focus detection (Auto Focus: AF) single-lens reflex cameras. For example, in a digital single-lens reflex camera, this phase difference detection type AF is generally constituted by a focus detection means comprising a secondary imaging optical system. The focus detection unit includes a pupil division unit that divides the light beam that has passed through the exit pupil of the photographing lens into two different regions, and the two-divided light beam is second-order through an optical path division optical system disposed in the mirror box. An image is formed on a set of focus detection sensors by an imaging optical system. Then, by detecting the shift amount between the two image signals output from the pair of focus detection sensors, that is, the relative positional shift amount in the pupil division direction, the shift amount in the focusing direction of the photographing lens is directly obtained. is there. Therefore, once the accumulation operation is performed by the focus detection sensor, the amount and direction of the focus shift can be obtained at the same time, and a high-speed focus adjustment operation is possible. Then, at the time of photographing after focus detection, the optical path dividing optical system is retracted out of the photographing light beam, thereby exposing the image sensor to obtain a photographed image.
一方、撮像素子に位相差検出方式のAF機能を付与し、背面液晶などの表示手段でリアルタイムに画像を確認する電子ファインダ時や動画撮影時においても高速のAFを実現する技術が提案されている。例えば、特許文献1では、撮像素子の一部の受光素子(画素)において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させることで瞳分割機能を付与している。そしてこれらの画素を焦点検出用画素とし、撮像用画素群の間に所定の間隔で配置することで、位相差方式AFを行なう。また、焦点検出用画素が配置された箇所は撮像画素の欠損部に相当するため、周辺の撮像画素情報から補間して画像情報を生成している。この例によると撮像面で位相差方式AFを行うことが可能であるため、電子ファインダや動画撮影においても、高速かつ高精度な焦点検出を行うことができる。
On the other hand, a technique has been proposed in which an AF function of a phase difference detection method is added to an image sensor, and high-speed AF is realized even in electronic viewfinder and moving image shooting in which an image is confirmed in real time by a display means such as a rear liquid crystal. . For example, in
そして、上記2つの位相差方式AFでは、いずれも撮影レンズの射出瞳を通過する光束のうち異なる2つの瞳領域を通過する光束を用いて焦点検出を行うため、撮影光束と焦点検出光束は異なる。そうすると撮影光束と焦点検出光束で撮影レンズの最良像面位置に差が出てしまうため、この差を補正する補正値が必要となる。したがって、位相差方式AFでは、最良像面位置の補正を行うことで高速且つ高精度な焦点検出を実現している。 In each of the two phase difference AFs, focus detection is performed using light beams that pass through two different pupil regions out of light beams that pass through the exit pupil of the photographing lens, and therefore the photographing light beam and the focus detection light beam are different. . As a result, a difference occurs in the best image plane position of the photographing lens between the photographing light flux and the focus detection light flux, and a correction value for correcting this difference is required. Therefore, in the phase difference AF, high-speed and high-precision focus detection is realized by correcting the best image plane position.
しかしながら、上記カメラには以下のような課題がある。位相差方式AFにおける最良像面位置の補正値はデータ容量の制約から、レンズのフォーカス位置やズーム位置を所定数に分割し、その分割ゾーン毎の離散データとして保持している。したがって、分割ゾーンが切り替わる際に補正値の切り替わりの差が大きいと不自然な焦点合わせの動きとなってしまう。従来、静止画を撮影する場合においては、切り替わりの差が大きくても構成上問題とならなかった。しかしながら、電子ファインダによる表示中や動画撮影中には、リアルタイムで焦点調節しながら撮影画像を表示および撮影しているため、この不自然な動きが顕著に表れてしまう。また、交換レンズシステムを採用している一眼レフカメラにおいては、昔に発売されたレンズは、当時のデータ容量の制約から分割数がより少ないため補正値の切り替わり差も大きく、不自然な動きが目立つという問題がある。 However, the camera has the following problems. The correction value of the best image plane position in the phase difference AF is divided into a predetermined number of lens focus positions and zoom positions and held as discrete data for each divided zone due to data capacity constraints. Therefore, if the difference in correction value switching is large when the divided zones are switched, an unnatural focusing movement occurs. Conventionally, when a still image is taken, there is no problem in configuration even if the difference in switching is large. However, during the display with the electronic viewfinder and during moving image shooting, this unnatural movement appears remarkably because the shot image is displayed and shot while adjusting the focus in real time. In addition, in single-lens reflex cameras that use an interchangeable lens system, lenses that were released in the past have a smaller number of divisions due to data capacity constraints at the time, so the difference in correction value switching is large, and unnatural movements occur. There is a problem that stands out.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、位相差方式AFで電子ファインダ表示や動画撮影を行う場合においても、高精度で自然な焦点合わせを行えるように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 enable natural focusing with high accuracy even when electronic viewfinder display or moving image shooting is performed by phase difference AF. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した対の光束を用いた位相差方式で、前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出手段と、前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光束の合焦位置と前記対の光束の合焦位置との差に起因する焦点検出結果の差を、前記撮影レンズの少なくともフォーカス位置に対して離散的に存在する補正値を切り替えて補正する際に、前記補正値間の切り替わりをなだらかにするための追加補正値を前記切り替わり前の補正値と前記切り替わり後の補正値の差に応じて設定して、前記焦点検出結果の差を補正する補正手段と、前記焦点検出手段による焦点検出結果、または前記差を補正された焦点検出結果に基づいて、前記撮影レンズの焦点合わせを行う焦点調節手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an imaging apparatus according to the present invention performs focus detection of the photographing lens by a phase difference method using a pair of light beams that have passed through different pupil regions of the photographing lens. a focus detection unit, the difference between the focus detection result due to the difference between the focus position of the light flux of the pair with the focus position of the light beam having passed through the entire pupil area of the photographing lens, to at least the focus position of the photographing lens On the other hand, when correction is performed by switching correction values that exist discretely, an additional correction value for smoothing the switching between the correction values depends on the difference between the correction value before the switching and the correction value after the switching. set Te, and correcting means for correcting the difference of the focus detection result, the focus detection result of the focus detection unit, or based on the corrected focus detection result of said difference, focusing of the taking lens Characterized in that it comprises a focusing means for performing a.
本発明によれば、位相差方式AFで電子ファインダ表示や動画撮影を行う場合においても、高精度で自然な焦点合わせを行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform natural focusing with high accuracy even when electronic viewfinder display or moving image shooting is performed using phase difference AF.
図1は本発明の一実施形態に係わる撮像装置の構成を示す図であり、複数の撮影レンズを交換可能なカメラとその撮影レンズとからなるカメラシステムの構成を示すブロック図である。図1において、本実施形態のカメラシステムはカメラ100とカメラ100に交換可能に装着される撮影レンズ300とを備えて構成されている。まずはじめに、カメラ100側について説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a block diagram illustrating a configuration of a camera system including a camera capable of exchanging a plurality of imaging lenses and the imaging lenses. In FIG. 1, the camera system of the present embodiment includes a
本実施形態におけるカメラ100は、複数種類の撮影レンズ300が存在するカメラシステムに対応しており、同一種類のレンズでも製造番号が異なるものが装着可能である。さらには焦点距離や開放Fナンバーが異なる、もしくはズーム機能を備えるなどの撮影レンズ300も装着可能で、同種、異種の撮影レンズに関わらず交換可能な構成となっている。
The
このカメラ100において、撮影レンズ300を通過した光束は、カメラマウント106を通過し、メインミラー130により上方へ反射され光学ファインダ104に入射する。光学ファインダ104は、撮影者が被写体を光学像として観察しながら撮影することが出来る。そして、光学ファインダ104内には、表示部54の一部の機能、例えば、合焦表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示等が設置されている。
In the
メインミラー130は半透過性のハーフミラーで構成され、メインミラー130に入射する光束のうち一部の光束はこのハーフミラー部を通過して、サブミラー131により下方へ反射され焦点検出装置105へ入射する。焦点検出装置105は周知の2次結像光学系からなる位相差方式AF(オートフォーカス)を採用しており、焦点検出装置105で得られた光学像を電気信号に変換しAF部42へ送る。
The
AF部42では、この電気信号から焦点検出演算を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路50が、後述する撮影レンズ300側のフォーカス制御部342に対して、焦点調節処理などの制御を行う。
The
一方、撮影レンズ300の焦点調節処理が終了し静止画撮影、電子ファインダ表示、動画撮影を行う場合には、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー130とサブミラー131が撮影光束外に退避する。そして、撮影レンズ300を通過した光束は露光量を制御するためのシャッター12を介して、光学像を電気信号に変換する撮像素子14に入射する。撮像素子14は、撮影レンズ300の予定結像面近傍に配置されている。そして、これらの撮影動作終了後には、メインミラー130とサブミラー131は図示されるような位置に戻る。
On the other hand, when the focus adjustment processing of the taking
撮像素子14により変換された電気信号はA/D変換器16へ送られ、アナログ信号出力がデジタル信号(画像データ)に変換される。18は撮像素子14、A/D変換器16、D/A変換器26にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路22およびシステム制御回路50により制御される。
The electrical signal converted by the
画像処理回路20は、A/D変換器16からの画像データあるいはメモリ制御回路22からの画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路20は、画像データを用いて所定の演算処理を行う。
The
撮像素子14は、焦点検出手段の一部を有し、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー130とサブミラー131が撮影光束外に退避した状態においても位相差方式AFを行うことが可能である。得られた画像データのうち焦点検出に対応する画像データは、画像処理部20で焦点検出用画像データに変換される。その後、システム制御部50を介してAF部42へ送られ、焦点調節手段により撮影レンズ300の焦点合わせを行う。
The
なお、画像処理回路20により撮像素子14の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が、撮影レンズ300のフォーカス制御部342に対して焦点合わせを行わせる、いわゆるコントラスト方式AFも可能な構成となっている。
Note that so-called contrast AF is also possible in which the
そして、電子ファインダ表示や動画撮影においては、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー130とサブミラー131が撮影光束外に退避するが、撮像素子14による位相差方式AFとコントラスト方式AFの両者が可能となっている。特に、位相差方式AFが可能となっているため高速な焦点合わせが可能となっている。
In electronic viewfinder display and moving image shooting, the
このように、本実施形態のカメラ100は、メインミラー130とサブミラー131が撮影光束内にある通常の静止画撮影の準備状態では、焦点検出装置105による位相差方式AFを用う。また、メインミラー130とサブミラー131が撮影光束外へ退避する電子ファインダ表示中や動画撮影時においては、撮像素子14による位相差方式AFとコントランスト方式AFを用いる構成としている。したがって、静止画撮影、電子ファインダ表示、動画撮影のどの状態においても焦点検出が可能となっている。
As described above, the
メモリ制御回路22は、A/D変換器16、タイミング発生回路18、画像処理回路20、画像表示メモリ24、D/A変換器26、メモリ30、圧縮伸長回路32を制御する。そして、A/D変換器16のデータが画像処理回路20、メモリ制御回路22を介して、あるいはA/D変換器16のデータが直接メモリ制御回路22を介して、画像表示メモリ24あるいはメモリ30に書き込まれる。
The
画像表示部28は液晶モニタ等から構成され、画像表示メモリ24に書き込まれた表示用の画像データを、D/A変換器26を介して表示する。画像表示部28を用いて撮像した画像データを逐次表示することで、電子ファインダ機能を実現することが可能となっている。また、画像表示部28は、システム制御回路50の指示により任意に表示をON/OFFすることが可能であり、表示をOFFにした場合にはカメラ100の電力消費を大幅に低減することが出来る。
The
以上のように、電子ファインダ表示中や動画撮影時には、不図示のクイックリターン機構により主ミラー130とサブミラー131は撮影光束外へ退避する。したがって、このときには焦点検出装置105による焦点検出は使用できない。そこで、本実施形態のカメラ100は、撮像素子14が有する焦点検出手段により位相差方式AFを行う構成としている。そのため、光学ファインダと電子ファインダの両者において撮影レンズ300の焦点検出が可能となっている。なお、電子ファインダ表示中や動画撮影時においては、コントラスト方式の焦点検出が可能であることは言うまでもない。
As described above, the
メモリ30は撮影した静止画像や動画像を記憶するためのものであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を記憶するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ30に対して行うことが可能となる。また、メモリ30はシステム制御回路50の作業領域としても使用することが可能である。
The
圧縮伸長回路32は、適応離散コサイン変換(ADCT)等により画像データを圧縮伸長する機能を有し、メモリ30に記憶された画像を読み込んで圧縮処理あるいは伸長処理を行い、処理を終えた画像データをメモリ30に書き込む。
The compression /
シャッター制御部36は、測光部46からの測光情報に基づいて、撮影レンズ300側の絞り312を制御する絞り制御部344と連携しながら、シャッター12を制御する。
The
インターフェース部38とコネクタ122は、カメラ100と撮影レンズ300とを電気的に接続する。そしてこれらは、カメラ100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。また、電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。
The
測光部46は、AE処理を行う。撮影レンズ300を通過した光束を、カメラマウント106、主ミラー130、そして不図示の測光用レンズを介して、測光部46に入射させることにより、画像の露出状態を測定することが出来る。また、測光部46は、フラッシュ48と連携することによりEF処理機能も有するものである。なお、画像処理回路20により撮像素子14の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が、シャッター制御部36と撮影レンズ300の絞り制御部344に対してAE制御を行うことも可能である。
The
フラッシュ48は、AF補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。システム制御回路50はカメラ100の全体を制御し、メモリ52はシステム制御回路50の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。
The flash 48 also has an AF auxiliary light projecting function and a flash light control function. The
表示部54はシステム制御回路50でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する液晶表示装置である。表示部54は、カメラ100の操作部近辺の視認し易い位置に単数あるいは複数個所設置され、例えばLCDやLED等の組み合わせにより構成されている。
The
表示部54の表示内容のうち、LCD等に表示するものとしては、記録枚数や残撮影可能枚数等の撮影枚数に関する情報や、シャッタースピード、絞り値、露出補正、フラッシュ等の撮影条件に関する情報等がある。その他、電池残量や日付・時刻等も表示される。また、表示部54は、前述したようにその一部の機能が光学ファインダ104内に設置されている。不揮発性メモリ56は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROM等が用いられる。
Among the display contents of the
60、62、64、66、68および70は、システム制御回路50の各種の動作指示を入力するための操作部であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数あるいは複数の組み合わせで構成される。
モードダイアルスイッチ60は、電源オフ、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、パノラマ撮影モード、マクロ撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。
The
シャッタースイッチSW1である62は、不図示のシャッターボタンが半押しされるとONとなり、AF処理、AE処理、AWB処理、EF処理等の動作開始を指示する。シャッタースイッチSW2である64は、不図示のシャッターボタンが全押しされるとONとなり、撮影に関する一連の処理の動作開始を指示する。撮影に関する処理とは、露光処理、現像処理および記録処理等のことである。露光処理では、撮像素子14から読み出した信号をA/D変換器16、メモリ制御回路22を介してメモリ30に書き込む。現像処理では、画像処理回路20やメモリ制御回路22での演算を用いた現像を行う。記録処理では、メモリ30から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路32で圧縮を行い、記録媒体200あるいは210に書き込む。
A
画像表示ON/OFFスイッチ66は、画像表示部28のON/OFFを設定することが出来る。この機能により、光学ファインダ104を用いて撮影を行う際に、液晶モニタ等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。
The image display ON /
クイックレビューON/OFFスイッチ68は、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定する。操作部70は、各種ボタンやタッチパネル等からなる。各種ボタンには、メニューボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン、選択移動ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン等がある。
The quick review ON /
電源制御部80は、電池検出回路、DC/DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果およびシステム制御回路50の指示に基づいてDC/DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。
The power supply control unit 80 is configured by a battery detection circuit, a DC / DC converter, a switch circuit that switches blocks to be energized, and the like. The presence / absence of the battery, the type of battery, and the remaining battery level are detected, and the DC / DC converter is controlled based on the detection result and the instruction of the
コネクタ82および84は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池等の二次電池、ACアダプタ等からなる電源部86をカメラ100と接続する。
The
インターフェース90および94は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体との接続機能を有し、コネクタ92および96は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体と物理的接続を行う。そして、記録媒体着脱検知部98は、コネクタ92または96に記録媒体が装着されているかどうかを検知する。
The
なお、本実施形態では記録媒体を取り付けるインターフェースおよびコネクタを2系統持つものとして説明している。もちろん、記録媒体を取り付けるインターフェースおよびコネクタは、単数あるいは複数、いずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインターフェースおよびコネクタを組み合わせて備える構成としても構わない。また、インターフェースおよびコネクタとしては、PCMCIAカードやCF(コンパクトフラッシュ(登録商標))カード、SDカード等の規格に準拠したものを用いて構成して構わない。 In the present embodiment, it is assumed that there are two systems of interfaces and connectors for attaching a recording medium. Of course, the interface and the connector for attaching the recording medium may have a single or a plurality of systems, any number of systems. Moreover, it is good also as a structure provided with combining the interface and connector of a different standard. Further, the interface and the connector may be configured using a PCMCIA card, a CF (Compact Flash (registered trademark)) card, an SD card, or the like that conforms to a standard.
さらに、インターフェースおよびコネクタにLANカードやモデムカード等の各種通信カードを接続することで、コンピュータやプリンタ等の他の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことが出来る。 In addition, by connecting various communication cards such as LAN cards and modem cards to the interface and connector, image data and management information attached to the image data can be transferred to and from other peripheral devices such as computers and printers. I can do it.
通信部110は、RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、モデム、LAN、無線通信等の各種通信機能を有する。コネクタ112は、通信部110によりカメラ100を他の機器と接続し、無線通信の場合はアンテナである。
The
記録媒体200および210は、メモリカードやハードディスク等である。記録媒体200および210は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部202,212、カメラ100とのインターフェース204,214、カメラ100と接続を行うコネクタ206,216を備えている。
The
次に撮影レンズ300側について説明する。撮影レンズ300は、カメラ100に着脱可能に構成される。レンズマウント306は、撮影レンズ300をカメラ100と機械的に結合し、カメラマウント106を介してカメラ100に交換可能に取り付けられる。カメラマウント106およびレンズマウント306内には、撮影レンズ300をカメラ100と電気的に接続するコネクタ122およびコネクタ322の機能が含まれている。レンズ311には被写体の焦点合わせを行うフォーカスレンズが含まれ、絞り312は撮影光束の光量を制御する絞りである。
Next, the photographing
コネクタ322およびインターフェース338は、撮影レンズ300をカメラ100のコネクタ122と電気的に接続する。そして、コネクタ322は、カメラ100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、データ信号等を伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給される機能も備えている。なお、コネクタ322は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。
The
ズーム制御部340はレンズ311のズーミングを制御し、フォーカス制御部342はレンズ311のフォーカスレンズの動作を制御する。なお、撮影レンズ300がズーム機能のない単焦点レンズタイプであればズーム制御部340はなくてもよい。
The
絞り制御部344は、測光部46からの測光情報に基づいて、シャッター12を制御するシャッター制御部36と連携しながら、絞り312を制御する。レンズシステム制御部346は撮影レンズ300全体を制御する。そして、レンズシステム制御部346は、撮影レンズ動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。
The
不揮発性メモリ348は、撮影レンズ固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを記憶する。そして本実施形態においては、撮影レンズ300の状態に応じた焦点検出補正値も記憶されている。
The
この焦点検出補正値は、レンズ311のフォーカス位置やズーム位置に対応して複数用意されている。そして、カメラ100が、焦点検出手段を用いて焦点検出を行う際には、レンズ311のフォーカス位置とズーム位置に対応した最適な焦点検出補正値が選択される構成となっている。
A plurality of focus detection correction values are prepared corresponding to the focus position and zoom position of the
なお、撮影レンズ300の撮影光束と焦点検出手段による焦点検出光束は瞳領域が異なるため、撮影光束の最良像面位置と焦点検出光束の最良像面位置は互いにずれる。上記焦点検出補正値は、これを補正するためのものである。したがって、焦点距離や開放Fナンバー、フォーカス、ズームなどが異なる、すなわち光学構成が異なる別の種類の撮影レンズにおいては、異なる焦点検出補正値を有することとなる。また、同種の撮影レンズでも製造番号が異なる場合、製造誤差を考慮して焦点検出補正値が異なる場合もある。
Note that since the photographing light flux of the photographing
以上が、本実施形態におけるカメラ100と撮影レンズ300からなるカメラシステムの構成である。
The above is the configuration of the camera system including the
次に、撮像素子14からなる本実施形態の焦点検出手段について説明する。本実施形態の焦点検出手段は焦点検出装置105と同様に位相差方式AFを採用しており、その構成について説明する。
Next, the focus detection unit of the present embodiment including the
図2は、図1のカメラシステムブロック図における撮像素子14のうち被写体像が形成される受光画素を撮影レンズ300側からみた平面図である。400は撮像素子14上に横方向m画素、縦方向n画素で形成される画素全体からなる撮影範囲で、401はそのうちの1つの画素部を示す。そして各画素部にはオンチップでベイヤー配列の原色カラーフィルタが形成され、2行×2列の4画素周期で並んでいる。なお、図2においては煩雑さをなくすため画素部としては左上側の10画素×10画素のみを表示し、その他の画素部は省略している。
FIG. 2 is a plan view of a light receiving pixel on which a subject image is formed in the
図3、図4は、図2における画素部のうち撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図で、図1におけるレンズ311と撮像素子14を光学ファインダ104側からみた光学断面図である。なお、説明に不要な部材については省略してある。本実施形態では、2行×2列の4画素のうち、対角2画素にG(緑色)の分光感度を有する画素を配置し、他の2画素にR(赤色)とB(青色)の分光感度を有する画素を各1個配置した、ベイヤー配列が採用されている。そして、このベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が配置される。
3 and 4 are diagrams for explaining the structures of the imaging pixel and the focus detection pixel in the pixel portion in FIG. 2, and are optical cross-sectional views of the
図3に撮像用画素の配置と構造を示す。図3(a)は2行×2列の撮像用画素の平面図である。周知のように、ベイヤー配列では対角方向にG画素が、他の2画素にRとBの画素が配置される。そして2行×2列の構造が繰り返し配置される。撮像用画素は撮影レンズ300の全瞳領域を通過した光束を受光する。
FIG. 3 shows the arrangement and structure of the imaging pixels. FIG. 3A is a plan view of 2 × 2 imaging pixels. As is well known, in the Bayer array, G pixels are arranged diagonally, and R and B pixels are arranged in the other two pixels. A structure of 2 rows × 2 columns is repeatedly arranged. The imaging pixels receive the light flux that has passed through the entire pupil region of the
図3(a)におけるA−A断面図を図3(b)に示す。MLは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、CFRはR(赤色)のカラーフィルタ、CFGはG(緑色)のカラーフィルタである。PD(Photo Diode)はCMOSイメージセンサの光電変換素子を模式的に示したものである。CL(Contact Layer)は、CMOSイメージセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。そして、図3は撮像素子14のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ300の軸上付近の画素構造を示す図である。
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. ML is an on-chip microlens disposed on the forefront of each pixel, CFR is an R (red) color filter, and CFG is a G (green) color filter. PD (Photo Diode) schematically shows a photoelectric conversion element of a CMOS image sensor. CL (Contact Layer) is a wiring layer for forming signal lines for transmitting various signals in the CMOS image sensor. FIG. 3 is a diagram showing a pixel structure near the center of the
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズMLと光電変換素子PDは、撮影レンズ300を通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影レンズ300の射出瞳(Exit Pupil)と光電変換素子PDは、マイクロレンズMLにより共役関係にあり、かつ光電変換素子の有効面積は大面積に設計される。図3における光束410はその様子を示し、射出瞳411の全領域が光電変換素子PDに取り込まれている。なお、前述したように本実施形態では撮影レンズ300の射出瞳位置を絞り312としているので、射出瞳411は絞り312の開口部に相当する。図3(b)ではR画素の入射光束について説明したが、G画素及びB(青色)画素も同一の構造となっている。また、マイクロレンズMLまわりの部材は説明を理解しやすくするために拡大して表示してあるが、実際はミクロンオーダーの形状である。
Here, the on-chip microlens ML and the photoelectric conversion element PD of the imaging pixel are configured to capture the light flux that has passed through the photographing
図4は、撮影レンズ300の水平方向(横方向)に瞳分割を行なうための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで水平方向とは、図2で示す撮像素子14の長手方向を示す。図4(a)は、焦点検出用画素を含む2行×2列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、G画素で輝度情報の主成分を取得する。そして人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、G画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方でR画素又はB画素は、色情報(色差情報)を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで本実施形態においては、2行×2列の画素のうち、G画素は撮像用画素として残し、R画素とB画素を焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素を図4(a)においてSHA及びSHBと示す。
FIG. 4 shows the arrangement and structure of focus detection pixels for pupil division in the horizontal direction (lateral direction) of the
図4(a)におけるA−A断面図を図4(b)に示す。マイクロレンズMLと、光電変換素子PDは図3(b)に示した撮像用画素と同一構造である。そして、撮像素子14のうち中心付近の画素、すなわち撮影レンズ300の軸上付近の画素構造を示す図である。
FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The microlens ML and the photoelectric conversion element PD have the same structure as the imaging pixel shown in FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel structure in the vicinity of the center of the
本実施形態においては、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜CFW(白色)が配置される。また、撮像素子で射出瞳411を分割するため、配線層CLの開口部はマイクロレンズMLの中心線に対して一方向に偏心している。具体的には、画素SHAの開口部OPHAはマイクロレンズMLの中心線に対して右側に421HAだけ偏心しているため、レンズ311の光軸Lを挟んで左側の射出瞳領域422HAを通過した光束420HAを受光する。同様に、画素SHBの開口部OPHBはマイクロレンズMLの中心線に対して左側に421HBだけ偏心しているため、レンズ311の光軸Lを挟んで右側の射出瞳領域422HBを通過した光束420HBを受光する。そして、図4から明らかなように、偏心量421HAは偏心量421HBに等しい。このように、マイクロレンズMLと開口部OPの偏心により撮影レンズ300の異なる瞳領域を通過する光束420を取り出すことが可能となっている。
In the present embodiment, since the signal of the focus detection pixel is not used for image generation, a transparent film CFW (white) is disposed instead of the color separation color filter. Further, since the
以上のような構成で、画素SHAを水平方向に複数配列し、これらの画素群で取得した被写体像をA像とする。また、画素SHBも水平方向に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をB像とする。そして、A像とB像の相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量(デフォーカス量)が検出できる。したがって、撮像素子14は第2の焦点検出手段としての機能を備えることとなり、同時に第2の瞳分割手段をも備えている。
With the configuration as described above, a plurality of pixels SHA are arranged in the horizontal direction, and a subject image acquired by these pixel groups is defined as an A image. The pixels SHB are also arranged in the horizontal direction, and the subject image acquired by these pixel groups is defined as a B image. Then, by detecting the relative position between the A image and the B image, the amount of defocus (defocus amount) of the subject image can be detected. Therefore, the
なお、図4は撮像素子14の中央付近の焦点検出用画素についての説明であるが、中央以外では、マイクロレンズMLと配線層CLの開口部OPHA、OPHBを図4(b)とは異なる状態で偏心させることにより射出瞳411を分割することができる。具体的には、開口部OPHAの方を例にとって説明すると、開口部OPHAの中心と射出瞳領域411の中心を結ぶ線上に略球状でできたマイクロレンズMLの球芯を合わせるよう偏心させることにより撮像素子14の周辺部においても図4で示した中央付近の焦点検出用画素とほぼ同等の瞳分割を行うことができる。なお、詳細な説明は省略する。
4 illustrates the focus detection pixel in the vicinity of the center of the
ところで、上記画素SHA及びSHBでは、撮影画面の横方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対しては焦点検出可能だが、縦方向に輝度分布を有する横線は焦点検出不能である。そのためには、撮影レンズの垂直方向(縦方向)にも瞳分割を行なう画素も備えるよう構成すればよい。本実施形態では、縦横両方向に焦点検出用の画素構造を備える構成としている。 By the way, in the pixels SHA and SHB, focus detection is possible for an object having a luminance distribution in the horizontal direction of the photographing screen, for example, a vertical line, but focus detection is not possible for a horizontal line having a luminance distribution in the vertical direction. For this purpose, it is only necessary to provide a pixel that performs pupil division in the vertical direction (longitudinal direction) of the photographing lens. In this embodiment, the pixel structure for focus detection is provided in both vertical and horizontal directions.
また、上記焦点検出用画素は本来の色情報を有さないため、撮影画像形成にあたっては周辺部の画素信号から補間演算することによって信号を作成する。したがって、撮像素子14に焦点検出用画素を連続的に並べるのではなく離散的に並べることで撮影画像の画質を低減させることもない。
Further, since the focus detection pixel does not have original color information, a signal is created by performing interpolation calculation from pixel signals in the peripheral portion when forming a captured image. Accordingly, the image quality of the captured image is not reduced by arranging the focus detection pixels on the
以上図2、図3、図4で説明したように、撮像素子14は撮像のみの機能だけではなく焦点検出手段としての機能も有している。また、焦点検出方法としては、射出瞳411を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差方式AFを行うことが可能となっている。
As described above with reference to FIGS. 2, 3, and 4, the
図5は、撮像素子14と画像処理部20における焦点検出構成を概略的に示す図である。なお図1のカメラシステムブロック図の説明では、撮像素子14で得られた画像データはA/D変換器16を介して画像処理部20へ送られたが、図5では分かりやすく説明するためにA/D変換器16を省略してある。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a focus detection configuration in the
撮像素子14は、瞳分割された焦点検出用画素901aと901bとで構成される焦点検出部901を複数有する。なお、焦点検出部901は図4(a)に相当し、焦点検出用画素901aが画素SHAに、焦点検出用画素901bが画素SHBにそれぞれ対応する。また、撮像素子14は撮影レンズで結像された被写体像を光電変換するための撮像用画素を複数含む。
The
画像処理部20は、合成部902と、連結部903とを含む。また、画像処理部20は複数の焦点検出部901を含むように、撮像素子14の撮像面にセクション(領域)CSTを複数割り当てる。そして、画像処理部20はセクションCSTの大きさ、配置、数等を適宜変更することができる。合成部902は、撮像素子14に割り当てられた複数のセクションCSTの各々において、焦点検出用画素901aからの出力信号を合成して1画素の第1の合成信号を得る処理を行う。合成部902はまた、各セクションCSTにおいて、焦点検出用画素901bからの出力信号を合成して1画素の第2の合成信号を得る処理を行う。連結部903は、複数のセクションCSTにおいて、第1の合成信号である各画素を連結して第1の連結信号を得る処理と、第2の合成信号を連結して第2の連結信号を得る処理とを行う。このように、焦点検出用画素901a及び901bのそれぞれに対して、セクション数の画素が連結された連結信号が得られる。AF部42内の演算部904は、第1の連結信号及び第2の連結信号に基づいて、撮影レンズ300の焦点ずれ量を演算する。このように、セクション内に配置された同一の瞳分割方向における焦点検出用画素の出力信号を合成するため、焦点検出部の1つ1つの輝度は小さい場合であっても、被写体の輝度分布を十分に検出することが可能となる。
The
図6は、図5の焦点検出部901、合成部902、連結部903により形成され、AF部42へ送られる対の焦点検出用信号を示す。図6において、横軸は連結された信号の画素並び方向を示し、縦軸は信号の強度である。焦点検出用信号430aは焦点検出用画素901aで、焦点検出用信号430bは焦点検出用画素901bでそれぞれ形成される信号である。そして、撮影レンズ300が撮像素子14に対してデフォーカスした状態であるため、焦点検出用信号430aは左側に、焦点検出用信号430bは右側にずれた状態となっている。
FIG. 6 shows a pair of focus detection signals that are formed by the focus detection unit 901, the
この焦点検出用信号430a、430bのずれ量をAF部42では周知の相関演算などによって算出することにより、撮影レンズ100がどれだけデフォーカスしているかを知ることができるため、焦点調節手段による焦点合わせを行うことが可能となる。
Since the
図7は、撮影範囲内における焦点検出領域を示す図で、この焦点検出領域内で撮像素子14による位相差方式AFが行われる。図7において、点線で示す長方形217は撮影素子14の画素が形成された撮影範囲を示す。撮影範囲内にはそれぞれ3つの縦横方向の焦点検出領域218ah、218bh、218ch、218av、218bv、218cvが形成されている。そして、縦横の焦点検出領域は互いに交わるように配置され、いわゆるクロス型の焦点検出領域となっている。本実施形態ではクロス型の焦点検出領域を図のように撮影範囲217の中央部と左右2箇所の計3箇所に備える構成とした。
FIG. 7 is a diagram showing a focus detection area in the imaging range, and phase difference AF by the
以上のような構成で、本実施形態では撮像素子14により位相差方式AFを実現している。しかしながら、位相差方式AFでは撮影レンズ300の射出瞳411を通過する光束のうち異なる2つの領域を通過する光束を用いて焦点検出を行うため、撮影光束と焦点検出光束は異なる。そうすると撮影光束と焦点検出光束で撮影レンズの最良像面位置に差が出てしまうため、この差を補正する焦点検出補正値が必要となる。以下詳細を説明する。
In the present embodiment, the phase difference AF is realized by the
図8は、図1のカメラシステムブロック図におけるレンズ311と撮像素子14を光学ファインダ104側からみた光学断面図で、撮像素子14の中央に結像する撮影光束と撮像素子14による位相差方式AFの焦点検出光束を示す図である。なお、レンズ311と撮像素子14以外の説明に不要な部材については省略してある。
FIG. 8 is an optical cross-sectional view of the
図8において、点線で示す光束401は、撮影レンズ300のレンズ311と絞り312を通過し撮像素子14の受光面の中央付近に結像する撮影光束である。一方、図中斜線部で示す対の光束440a、440bは、図5の焦点検出用画素901aと901bでそれぞれ受光される焦点検出光束のうち、撮像素子14の受光面の中央付近に結像する焦点検出光束である。
In FIG. 8, a
ここで、焦点検出光束440a、440bと撮影光束401の最良像面位置(合焦位置)は、光束が異なるためにずれが生じる。図8は焦点検出手段により撮影レンズ300の焦点調節を行った場合を示し、この場合、撮影光束401の最良像面位置は撮像素子14に対して前ピン側となっている。このような撮影光束と焦点検出光束の最良像面位置のずれは、撮影レンズ300の球面収差などの諸収差に起因して生じる。図中のBPは、このずれ量を示し、焦点検出手段で撮影レンズ300の焦点調節を行っても、このままではBPのピントずれが発生してしまう。そこで、あらかじめBPを焦点検出補正値として用意しておき、焦点検出結果に加味することで、この問題を解決する。
Here, the best image plane positions (focusing positions) of the focus
図9(A)、(B)、(C)は、撮影レンズ300内の不揮発性メモリ348に格納されている撮像素子14による位相差方式AFの焦点検出補正値を示す。図9(A)は図7の焦点検出領域218ah、218avに対応した焦点検出補正値を、図9(B)は図7の焦点検出領域218bh、218chに対応した焦点検出補正値を、図9(C)は図7の焦点検出領域218bv、218cvに対応した焦点検出補正値を示す。なお、焦点検出領域218ahと218av、焦点検出領域218bhと218ch、焦点検出領域218bvと218cvは、それぞれ光学的に光軸Lを中心として軸対称な構成となっているため、設計上の最良像面位置のずれは同じとなる。したがって、6つの焦点検出領域に対して3つの焦点検出補正値で共用する構成となっている。
FIGS. 9A, 9 </ b> B, and 9 </ b> C show focus detection correction values of phase difference AF by the
図9(A)において、本実施形態では撮影レンズ300のズーム位置とフォーカス位置を8つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごとに焦点検出補正値BP111〜BP188を備える構成としている。したがって、撮影レンズ300のズーム位置やフォーカス位置に応じてより高精度な補正ができる構成となっている。なお、図9(B)、(C)についても同様である。
9A, in this embodiment, the zoom position and the focus position of the photographing
しかしながら、焦点検出補正値は離散的なデータとなっているため、分割ゾーンが切り替わる際にこの焦点検出補正値の切り替わりの差が大きいと不自然な焦点合わせの動きとなってしまう。従来、静止画を撮影する場合においては、切り替わりの差が大きくても構成上問題とならなかった。しかしながら、電子ファインダ表示中や動画撮影中には、リアルタイムで撮影画像を表示および撮影しているため、この不自然な動きが顕著に表れてしまう。そこで、本実施形態では、焦点検出補正値の切り替わりを前もって検出する切り替わり検知手段により、電子ファインダ表示中や動画撮影中に焦点検出補正値の切り替わりが検知された場合には、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を算出する追加補正値算出手段を備える構成としている。以下詳細を説明する。 However, since the focus detection correction value is discrete data, if the difference in switching of the focus detection correction value is large when the divided zones are switched, an unnatural focusing movement occurs. Conventionally, when a still image is taken, there is no problem in configuration even if the difference in switching is large. However, during the electronic viewfinder display or during moving image shooting, the captured image is displayed and shot in real time, so this unnatural movement appears remarkably. Therefore, in the present embodiment, when the change of the focus detection correction value is detected during the electronic viewfinder display or the moving image shooting by the change detection means for detecting the change of the focus detection correction value in advance, the focus detection before the change is detected. An additional correction value calculating unit that calculates an additional correction value for continuously changing the focus detection correction value from the correction value toward the focus detection correction value after switching is configured. Details will be described below.
図10(A)は、移動被写体を撮影画面中央の焦点検出領域218ahと218avで所定時間追従した際の様子を示す図である。図10(A)において、横軸は時間、縦軸は焦点検出量を示しており、直線450は、焦点検出結果を上記縦軸、横軸のグラフに示したものである。そして、時間が経過するにつれて焦点検出量も変化しており、被写体はほぼ等速で移動しているため、450は直線となっている。
FIG. 10A is a diagram showing a state in which a moving subject is followed for a predetermined time in focus detection areas 218ah and 218av at the center of the shooting screen. In FIG. 10A, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates the focus detection amount, and the
図10(B)は、図10(A)の横軸を撮影レンズ300のフォーカス位置に変更した図である。直線451は、図10(A)の場合と同じように、焦点検出量の変化に伴いフォーカス位置が変動していることを示している。ここで、フォーカス位置は図に示すように3つの範囲452、453、454に分割されており、それぞれの範囲は、図9(A)のズーム位置が1、フォーカス位置が1〜3の場合に対応しているものとする。すなわち範囲452がフォーカス位置1に、範囲453がフォーカス位置2に、範囲454がフォーカス位置3にそれぞれ対応している。
FIG. 10B is a diagram in which the horizontal axis in FIG. 10A is changed to the focus position of the
図10(C)は、焦点検出補正量とフォーカス位置の関係を示す図である。図10(B)と同様に、矢印で示す範囲452、453、454は、それぞれ図9(A)のフォーカス位置1、2、3に対応している。そして、そのときの焦点検出補正値は、それぞれBP111、BP121、BP131となり、階段状に変化しているのがわかる。図中一点鎖線で示す曲線455は、フォーカス位置変動による理想的な焦点検出補正値を示し、滑らかな曲線となっている。そして、この曲線454を離散的な焦点検出補正値BP111、BP121、BP131で近似している。
FIG. 10C is a diagram illustrating the relationship between the focus detection correction amount and the focus position. Similarly to FIG. 10B, ranges 452, 453, and 454 indicated by arrows correspond to the focus positions 1, 2, and 3 in FIG. 9A, respectively. The focus detection correction values at that time are BP111, BP121, and BP131, respectively, and it can be seen that they change stepwise. A
図10(D)は、図10(B)の焦点検出量に図10(C)の焦点検出補正量を加えたフォーカス制御部342によるレンズ駆動量を示す図である。図10(B)と同様に、矢印で示す範囲452、453、454は、それぞれ図9(A)のフォーカス位置1、2、3に対応している。そして、レンズ駆動量は焦点検出補正量の影響を受けて、フォーカス範囲の切り替わり位置で階段状となっている。曲線456は焦点検出補正量を曲線455とした場合に対応しており、理想的なレンズ駆動量を示している。
FIG. 10D is a diagram illustrating a lens driving amount by the
このように、離散的な焦点検出補正値をそのまま用いるとフォーカス位置の範囲の切り替わりが階段状となってしまうため、電子ファインダ表示時や動画撮影時には不自然な画像となってしまう。そこで、本実施形態では、焦点検出補正値の切り替わりを前もって検知する切り替わり検出手段を備え、切り替わり前の焦点検出補正値から切り替わり後の焦点検出補正値へ向けて焦点検出補正値を連続的に変化させるための追加補正値を算出する追加補正値算出手段を備える。 As described above, if the discrete focus detection correction values are used as they are, the range of the focus position is changed stepwise, resulting in an unnatural image during electronic viewfinder display or moving image shooting. Therefore, in the present embodiment, a switching detection unit that detects in advance the switching of the focus detection correction value is provided, and the focus detection correction value is continuously changed from the focus detection correction value before switching to the focus detection correction value after switching. Additional correction value calculating means for calculating an additional correction value for causing the correction to occur.
図11(A)は、焦点検出補正量とフォーカス位置の関係を示す図で、図10(C)に対応している。そして、フォーカス範囲452と453の切り替わり付近のフォーカス位置Fb111とFa121の間においては、焦点検出補正量がBP111からBP121へ向けて連続的に切り替わっている。同様に、範囲453と454の切り替わり付近のフォーカス位置Fb121とFa131の間においては、焦点検出補正量がBP121からBP131へ向けて連続的に切り替わっている。したがって、図11(A)による焦点検出補正量は、図10(C)のそれに比べて、理想的な焦点検出補正値を示す曲線455により近づいている。
FIG. 11A shows the relationship between the focus detection correction amount and the focus position, and corresponds to FIG. The focus detection correction amount is continuously switched from BP111 to BP121 between the focus positions Fb111 and Fa121 near the switching of the focus ranges 452 and 453. Similarly, the focus detection correction amount is continuously switched from the BP 121 to the
図11(B)は、図10(B)の焦点検出量に図11(A)の焦点検出補正量を加えたフォーカス制御部342によるレンズ駆動量を示す図である。図10(D)に比べて、フォーカス範囲452、453、454の切り替わり位置での階段形状が緩和されており、理想的なレンズ駆動量である曲線456に近づいている。そして、図10(D)で階段状であったレンズ駆動量は、フォーカス範囲452、453、454の切り替わり付近で連続的に変化するよう改善されている。
FIG. 11B is a diagram illustrating a lens driving amount by the
すなわち、撮影レンズ300の現在のフォーカス位置が図11に示すフォーカス位置Fb111とFa121の間、及びフォーカス位置Fb121とFa131の間に存在するかを検知する。これが、切り替わり検知手段である。そして、存在すると検知された場合には、連続的に焦点検出補正値を変化するよう追加補正値を算出する。そして、この追加補正値をBP’とすると、以下の式(1)により算出される。
That is, it is detected whether the current focus position of the
BP’=(BPn+1−BPn)・(F’−Fbn)/(Fan+1−Fbn) …(1)
ここで、BPnが切り替わり前の焦点検出補正値、BPn+1が切り替わり後の焦点検出補正値、F’は追加補正値BP’に対応した任意のフォーカス位置を表す。また、FbnとFan+1は焦点検出補正値を連続的に変化させる範囲のフォーカス位置で、Fbnが切り替わり前、Fan+1が切り替わり後にそれぞれ対応している。そして、これが追加補正値算出手段に対応しており、式(1)による算出結果を焦点検出補正値に加味して撮影レンズ300のレンズ駆動を行う。なお、実際のFbnとFan+1は、切り替わり前後の焦点検出補正値BPnとBPn+1の差から決めるとよい。すなわち、この差が大きい場合は、FbnとFan+1に比較的大きい値を設定し、逆に差が小さい場合には、FbnとFan+1も小さい値とすればよい。また、切り替わり前後の焦点検出補正値BPnとBPn+1の差が所定のレベルより小さい場合は、上記追加補正を行わず、通常のレンズ駆動とすることで、高速化が可能となる。
BP '= (BPn + 1-BPn). (F'-Fbn) / (Fan + 1-Fbn) (1)
Here, the focus detection correction value before BPn is switched, the focus detection correction value after BPn + 1 is switched, and F ′ represents an arbitrary focus position corresponding to the additional correction value BP ′. Fbn and Fan + 1 are focus positions within a range in which the focus detection correction value is continuously changed, and correspond to Fbn before switching and after Fan + 1 switching. This corresponds to the additional correction value calculation means, and the lens of the
なお、式(1)は焦点検出補正値の切り替わりを直線的に変化させる式となっているが、より滑らかにレンズ駆動を行うため、曲線に対応した式としてもよい。本実施形態では、演算負荷と実際のフォーカスレンズの応答性によるエッジの鈍りを考慮して直線の式とした。また、上記説明はフォーカス位置を例に説明したが、ズーム位置の切り替わりでも同様であり、詳細な説明は省略する。 Note that although the expression (1) is an expression for linearly changing the focus detection correction value, it may be an expression corresponding to a curve in order to drive the lens more smoothly. In the present embodiment, a straight line equation is used in consideration of the dullness of the edge due to the calculation load and the actual response of the focus lens. Further, although the above description has been given taking the focus position as an example, the same applies to switching of the zoom position, and detailed description thereof is omitted.
次に、カメラ100における実際の動作について説明する。図12は、システム制御部50に格納された実際の焦点検出動作を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、主ミラー130とサブミラー131が撮影光束外へ退避し、撮像素子14による位相差方式AFを行う電子ファインダ表示時、もしくは動画撮影時の焦点検出動作となっている。
Next, an actual operation in the
まず、S501では、SW1や操作部70などの操作により焦点検出開始指示ボタンがONされたかを検知し、ONされた場合にはS502へ進む。
First, in S501, it is detected whether or not the focus detection start instruction button is turned on by an operation of the SW1 or the
S502では、逐次読み出されている画像データから画像処理部20の合成部902と連結部903により対の焦点検出用信号を生成する。そして、その焦点検出用信号をAF部42へ送り、S503へ進む。なお、本実施形態では電子ファインダ表示中、もしくは動画撮影中に撮像素子14による焦点検出を行うため、焦点検出用画素901a、901bは、間引き読み出しに対応した離散配置としている。
In step S <b> 502, a pair of focus detection signals is generated by the combining
S503では、AF部42にて公知の相関演算などを用いて対の焦点検出用信号のずれ量を算出し、デフォーカス量に換算する。S504では、図9で説明したように、撮影レンズ300の現在のフォーカス位置とそれに対応した焦点検出補正値などの各種レンズデータをインターフェース部38、338、コネクタ122、322を介して取得する。なお、本実施形態では上記で説明したように追加補正値BP’を算出するため、現在位置前後の焦点検出補正値と、フォーカス位置の切り替わり位置などの情報についても取得する。
In step S503, the
S505では、切り替わり検知手段により現在のフォーカス位置が焦点検出補正値を連続的に変化させる範囲内に存在するかを検知する。範囲内に存在する場合はS506へ進み、範囲内に存在しない場合は、2ステップとばしてS508へ進む。 In step S505, the switching detection unit detects whether the current focus position is within a range in which the focus detection correction value is continuously changed. If it is within the range, the process proceeds to S506, and if it is not within the range, two steps are skipped and the process proceeds to S508.
S506では、切り替わり前後の焦点検出補正値の差が所定の閾値以上か否かを判定する。閾値以上の場合は、S507へ進み、閾値以下の場合は、1ステップとばしてS508へ進む。ここで、閾値については、撮影レンズの焦点深度から決定すればよい。なお、焦点深度Fdについては、周知のように撮影レンズのFナンバーFnと許容錯乱円δを用いて、以下の式(2)により算出できる。 In S506, it is determined whether or not the difference between the focus detection correction values before and after switching is equal to or greater than a predetermined threshold value. If it is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to S507. If it is equal to or less than the threshold value, one step is skipped and the process proceeds to S508. Here, the threshold value may be determined from the focal depth of the photographing lens. As is well known, the depth of focus Fd can be calculated by the following equation (2) using the F number Fn of the photographing lens and the allowable circle of confusion δ.
Fd=Fn×δ …(2)
なお、許容錯乱円δとしては、電子ファインダ表示時、もしくは動画撮影時のそれぞれに応じて最適な値が設定される。なぜなら、許容錯乱円δは、撮像素子14の画素ピッチと間引き読み出しの間隔によって決めることができるため、それぞれの撮影状態に合わせて異なる値となる。本実施形態では、各撮影モードごとの許容錯乱円δをあらかじめ不揮発性メモリ56に備えており、撮影モードに応じて選択する構成としている。
Fd = Fn × δ (2)
As the allowable circle of confusion δ, an optimal value is set in accordance with each of the electronic finder display and the moving image shooting. This is because the permissible circle of confusion δ can be determined by the pixel pitch of the
S507では、式(1)を用いて追加補正値算出手段により追加補正値BP’を算出する。 In step S507, the additional correction value BP ′ is calculated by the additional correction value calculation unit using Expression (1).
S508では、S503で算出したデフォーカス量とS504で取得した焦点検出用補正値とS507で算出した追加補正値に基づき、撮影レンズ300のレンズ駆動量を算出する。
In S508, the lens driving amount of the
S509では、インターフェース部38、338、コネクタ122、322を介して、レンズ駆動量を撮影レンズ300のフォーカス制御部342に送り、フォーカスレンズを駆動することで撮影レンズ300の焦点調節を行う。
In S509, the lens driving amount is sent to the
以上が、本実施形態のカメラ100の焦点検出動作となる。なお、図12のフォローチャートによる説明はフォーカス位置を例に説明したが、ズーム位置の切り替わりでも同様であり、詳細な説明は省略する。
The above is the focus detection operation of the
以上のように、本実施形態では、切り替わり検知手段により焦点検出補正値の切り替わりを検知し、切り替わり前後の焦点検出補正値差が所定の閾値以上の場合は、追加補正値算出手段により追加補正値を算出し、焦点検出補正値の切り替わりを連続的となるようにする。したがって、電子ファインダ表示時や動画撮影時においても、高精度で自然な焦点合わせを行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the change detection unit detects the change in the focus detection correction value, and when the difference in focus detection correction value before and after the change is equal to or greater than the predetermined threshold, the additional correction value calculation unit adds the additional correction value. Is calculated so that the focus detection correction value is continuously switched. Therefore, high-precision and natural focusing can be performed even when the electronic viewfinder is displayed or when moving images are taken.
なお、上記の実施形態では撮像素子14による位相差方式AFを例に説明したが、焦点検出装置105による位相差方式AFにおいても本発明を適用可能である。また、電子ファインダ、動画撮影のみならず、静止画撮影においても本発明を適用可能である。
In the above embodiment, the phase difference AF using the
また、上記の実施形態では、撮影レンズ300のフォーカスレンズを駆動することで焦点合わせを行う例を説明したが、撮像素子14を撮影レンズ300の光軸方向に進退可能な構成とし、撮像素子14を駆動することで焦点調節を行ってもよい。特に、微小量駆動や低速駆動が苦手な撮影レンズをカメラ100に装着した際には、撮像素子14を駆動することで、滑らかな焦点合わせを行うことが可能となる。
In the above embodiment, an example in which focusing is performed by driving the focus lens of the photographing
Claims (3)
前記撮影レンズの全瞳領域を通過した光束の合焦位置と前記対の光束の合焦位置との差に起因する焦点検出結果の差を、前記撮影レンズの少なくともフォーカス位置に対して離散的に存在する補正値を切り替えて補正する際に、前記補正値間の切り替わりをなだらかにするための追加補正値を前記切り替わり前の補正値と前記切り替わり後の補正値の差に応じて設定して、前記焦点検出結果の差を補正する補正手段と、
前記焦点検出手段による焦点検出結果、または前記差を補正された焦点検出結果に基づいて、前記撮影レンズの焦点合わせを行う焦点調節手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A focus detection means for detecting the focus of the photographing lens in a phase difference method using a pair of light beams that have passed through different pupil regions of the photographing lens;
The difference of the focus detection result due to the difference between the focus position of the light beam focusing position and the pair of the light flux passing through the entire pupil area of the photographing lens, discretely with respect to at least the focus position of the photographing lens When correcting by changing an existing correction value, an additional correction value for smoothing the switching between the correction values is set according to the difference between the correction value before the switching and the correction value after the switching, Correction means for correcting the difference between the focus detection results;
Focus detection result of the focus detection unit, or based on the corrected focus detection result of said difference, a focusing means for performing focusing of the photographing lens,
An imaging apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014103648A JP5911530B2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014103648A JP5911530B2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Imaging device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010055120A Division JP5548490B2 (en) | 2010-03-11 | 2010-03-11 | Imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014186343A JP2014186343A (en) | 2014-10-02 |
JP5911530B2 true JP5911530B2 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=51833917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014103648A Active JP5911530B2 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5911530B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6604786B2 (en) | 2015-09-11 | 2019-11-13 | 三星電子株式会社 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0643356A (en) * | 1992-07-24 | 1994-02-18 | Canon Inc | Focus detector |
JP3703153B2 (en) * | 1993-12-01 | 2005-10-05 | キヤノン株式会社 | Focus detection device |
JP2002015963A (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-18 | Murata Mfg Co Ltd | Transfer apparatus for electronic component, and inspection apparatus using the transfer apparatus |
JP2009009005A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Nikon Corp | Camera |
KR20100077878A (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-08 | 삼성전자주식회사 | Focus detecting apparatus and image pick-up apparatus having the same |
-
2014
- 2014-05-19 JP JP2014103648A patent/JP5911530B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014186343A (en) | 2014-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5300414B2 (en) | Camera and camera system | |
JP5676988B2 (en) | Focus adjustment device | |
JP6555857B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
US8670064B2 (en) | Image capturing apparatus and control method therefor | |
US9888165B2 (en) | Image capturing apparatus, control method therefor and storage medium | |
JP5329913B2 (en) | Automatic focusing apparatus and method | |
JP5361356B2 (en) | Focus detection apparatus and control method thereof | |
JP5548490B2 (en) | Imaging device | |
JP6960755B2 (en) | Imaging device and its control method, program, storage medium | |
JP5911530B2 (en) | Imaging device | |
JP6188536B2 (en) | IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, IMAGING DEVICE CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM | |
JP5773659B2 (en) | Imaging apparatus and control method | |
US20230106750A1 (en) | Image capturing apparatus for photometry, control method, and storage medium | |
JP7066458B2 (en) | Imaging device and its control method, program | |
JP2016122950A (en) | Imaging apparatus | |
JP2016006463A (en) | Imaging device and control method therefor | |
JP2017223870A (en) | Imaging device and control method of the same | |
JP2016218157A (en) | Focus detection device and method for controlling the same | |
JP2016099416A (en) | Imaging apparatus | |
JP2017005328A (en) | Imaging device | |
JP2014228816A (en) | Imaging apparatus, camera system, and control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150311 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150406 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150605 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160229 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160329 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5911530 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |