JP6592968B2 - Focus detection apparatus and imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a focus detection apparatus and an imaging apparatus.

撮像光学系を通過した一対の光束を一対の光電変換素子アレイで光電変換し、一対の光電変換素子アレイから出力される一対の信号列のズレ量を相関演算により検出し、検出したズレ量に基づいて撮像光学系のデフォーカス量を求める場合において、焦点調節領域を分割した複数の部分領域においてそれぞれ部分領域単位でズレ量を算出し、分割した部分領域の中から最も信頼できる部分領域を選ぶ技術が知られている(特許文献1参照)。   A pair of light beams that have passed through the imaging optical system are photoelectrically converted by a pair of photoelectric conversion element arrays, and a deviation amount of a pair of signal sequences output from the pair of photoelectric conversion element arrays is detected by a correlation operation, and the detected deviation amount is obtained. When calculating the defocus amount of the imaging optical system based on the above, the shift amount is calculated for each of the plurality of partial areas obtained by dividing the focus adjustment area, and the most reliable partial area is selected from the divided partial areas. A technique is known (see Patent Document 1).

特開2013−218082号公報JP 2013-218082 A

従来技術では、複数の部分領域においてそれぞれズレ量を算出するので、演算量が多くなるという問題がある。   In the prior art, since the amount of deviation is calculated in each of the plurality of partial areas, there is a problem that the amount of calculation increases.

本発明による焦点検出装置は、光学系を通過した第1の光束を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部、および前記光学系を通過した第1の光束と異なる第2の光束を光電変換して電荷を生成する第2光電変換部を有し、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく第1信号、および前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく第2信号を出力する撮像部と、前記第1信号および前記第2信号の第1範囲において、第1周波数帯域を用いて第1相関演算を行った後で、前記第1範囲よりも狭い第2範囲において、前記第1周波数帯域より高い第2周波数帯域を用いて第2相関演算を行い、前記第1相関演算と前記第2相関演算とに基づいて、前記光学系による像と前記撮像部とのずれ量を算出する算出部とを備える。
本発明による撮像装置は、上記焦点検出装置を備える。
The focus detection apparatus according to the present invention includes a first photoelectric conversion unit that photoelectrically converts a first light beam that has passed through an optical system to generate charges, and a second light beam that is different from the first light beam that has passed through the optical system. A second photoelectric conversion unit that generates a charge by photoelectric conversion; a first signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit; and a second signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit. A second range that is narrower than the first range after performing a first correlation operation using a first frequency band in the first range of the first signal and the second signal in the imaging unit that outputs a signal The second correlation calculation is performed using a second frequency band higher than the first frequency band, and based on the first correlation calculation and the second correlation calculation, the image by the optical system and the imaging unit A calculating unit that calculates the amount of deviation.
An imaging apparatus according to the present invention includes the focus detection apparatus.

一眼レフカメラの要部構成を説明する図である。It is a figure explaining the principal part structure of a single-lens reflex camera. 一眼レフカメラの要部構成を説明する図である。It is a figure explaining the principal part structure of a single-lens reflex camera. 一眼レフカメラシステムの回路構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the circuit configuration of a single-lens reflex camera system. 焦点検出光学系を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining a focus detection optical system. 図5(a)はa系列の信号を例示する図、図5(b)はb系列の信号を例示する図である。FIG. 5A is a diagram illustrating an a-sequence signal, and FIG. 5B is a diagram illustrating a b-sequence signal. シフト量と相関量との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the shift amount and the correlation amount. a系列、b系列からなる一対の信号を例示する図である。It is a figure which illustrates a pair of signal which consists of a series and b series. ローパスフィルタ処理後の一対の信号を例示する図である。It is a figure which illustrates a pair of signal after a low-pass filter process. ハイパスフィルタ処理後の一対の信号を例示する図である。It is a figure which illustrates a pair of signal after a high pass filter process. 異なるフィルタ処理後の信号における相関量を例示する図である。It is a figure which illustrates the correlation amount in the signal after a different filter process. MPUが実行するカメラ処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the camera process which MPU performs. 第二の実施形態においてMPUが実行するカメラ処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the camera process which MPU performs in 2nd embodiment. 異なるフィルタ処理後の信号における相関量を例示する図である。It is a figure which illustrates the correlation amount in the signal after a different filter process. プログラムの供給を説明する図である。It is a figure explaining supply of a program.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
(第一の実施形態)
図1および図2は、本発明の第一の実施形態による焦点検出装置を搭載した一眼レフカメラシステムの要部構成を説明する図である。図1および図2において、カメラ本体201に対して着脱可能に構成された撮影レンズ202が装着されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the main configuration of a single-lens reflex camera system equipped with a focus detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 1 and 2, a photographic lens 202 configured to be detachable from the camera body 201 is attached.

被写体からの光は、撮影レンズ202の撮像光学系210および絞り211を介してカメラ本体201へ入射される。カメラ本体201に入射した被写体光は、レリーズ前は図1に例示したミラーダウン状態にある半透過のクイックリターンミラー(以下メインミラーと呼ぶ)203で上方のファインダー部へ向けて反射され、拡散スクリーン206に結像する。また、メインミラー203を透過した被写体光の一部はサブミラー204で下方へ反射され、焦点検出用光束として専用AF(オートフォーカス)素子207へ入射される。専用AF素子207は、入射した光を光電変換して信号を出力する。専用AF素子207から出力された信号は、撮像光学系210による焦点調節を行うため、専用AF素子207から出力された信号の位相差を検出する焦点検出処理(公知の瞳分割方式のAF処理)において用いられる。   Light from the subject is incident on the camera body 201 via the imaging optical system 210 of the photographing lens 202 and the diaphragm 211. The subject light incident on the camera body 201 is reflected toward the upper finder by a transflective quick return mirror (hereinafter referred to as a main mirror) 203 in the mirror-down state illustrated in FIG. An image is formed on 206. Part of the subject light transmitted through the main mirror 203 is reflected downward by the sub mirror 204 and is incident on a dedicated AF (autofocus) element 207 as a focus detection light beam. The dedicated AF element 207 photoelectrically converts incident light and outputs a signal. Since the signal output from the dedicated AF element 207 performs focus adjustment by the imaging optical system 210, focus detection processing for detecting the phase difference of the signal output from the dedicated AF element 207 (known pupil division AF processing) Used in

拡散スクリーン206に結像した被写体光はさらに、ペンタプリズム208へ入射される。ペンタプリズム208は、入射された被写体光を接眼光学系209へ導く。撮影者は、接眼光学系209を通してファインダー部による被写体像を観察する。   The subject light imaged on the diffusing screen 206 is further incident on the pentaprism 208. The pentaprism 208 guides incident subject light to the eyepiece optical system 209. The photographer observes the subject image by the finder unit through the eyepiece optical system 209.

レリーズ後は、メインミラー203が図2に例示したミラーアップ位置へ回動し、被写体光がメカニカルシャッター205を介して撮像素子102へ導かれ、その撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子102は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたCMOSイメージセンサなどによって構成される。撮像素子102は、入射した光を光電変換して信号を出力することで、撮像面上に結像されている被写体像を撮像する。   After the release, the main mirror 203 rotates to the mirror-up position illustrated in FIG. 2, and the subject light is guided to the image sensor 102 via the mechanical shutter 205, and forms a subject image on the imaging surface. The image sensor 102 is configured by a CMOS image sensor or the like provided with a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels. The imaging element 102 captures a subject image formed on the imaging surface by photoelectrically converting incident light and outputting a signal.

レンズ駆動機構212は、撮像光学系210を構成する焦点調節レンズを光軸方向(図1、図2において左右方向)に進退駆動する。焦点調節レンズの駆動方向および駆動量は、カメラ本体201側から指示される。なお、図を簡単にするため、撮像光学系210を単レンズとして表している。   The lens driving mechanism 212 drives the focus adjustment lens constituting the imaging optical system 210 to advance and retreat in the optical axis direction (left and right direction in FIGS. 1 and 2). The driving direction and driving amount of the focus adjustment lens are instructed from the camera body 201 side. In order to simplify the drawing, the imaging optical system 210 is represented as a single lens.

図1のミラーダウン状態は、撮影者が接眼光学系209を介して被写体像を観察できる撮影準備状態である。一眼レフカメラは、撮影準備状態において専用AF素子207を用いた焦点検出を行う。   The mirror-down state in FIG. 1 is a shooting preparation state in which the photographer can observe the subject image via the eyepiece optical system 209. The single-lens reflex camera performs focus detection using the dedicated AF element 207 in the shooting preparation state.

図3は、上述した一眼レフカメラシステムの回路構成を例示するブロック図である。カメラ本体201には、タイミング回路(TG)101と、撮像素子102と、ASIC103と、RAM104と、MPU106と、シャッター駆動機構107と、ミラー駆動機構108と、操作部材109と、AF制御部110と、AE制御部111とが設けられ、着脱可能な記録媒体105が実装されている。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the single-lens reflex camera system described above. The camera body 201 includes a timing circuit (TG) 101, an image sensor 102, an ASIC 103, a RAM 104, an MPU 106, a shutter drive mechanism 107, a mirror drive mechanism 108, an operation member 109, an AF control unit 110, and the like. The AE control unit 111 is provided, and a detachable recording medium 105 is mounted.

<カメラ本体>
タイミング回路(TG)101は所定のタイミング信号を発生し、撮像素子102およびASIC103のそれぞれにタイミング信号を供給する。ASIC103には、撮像素子102から出力される信号(画像信号)が入力される。ASIC103は、入力された画像信号に所定の画像処理(ホワイトバランス調整などを含む)を施す。
<Camera body>
A timing circuit (TG) 101 generates a predetermined timing signal and supplies the timing signal to each of the image sensor 102 and the ASIC 103. A signal (image signal) output from the image sensor 102 is input to the ASIC 103. The ASIC 103 performs predetermined image processing (including white balance adjustment) on the input image signal.

RAM104は、ASIC103によって処理される画像データを一時的に保存する。記録媒体105は、ASIC103によって処理された画像データを画像ファイルとして保存する不揮発性メモリなどで構成される。   The RAM 104 temporarily stores image data processed by the ASIC 103. The recording medium 105 includes a non-volatile memory that stores image data processed by the ASIC 103 as an image file.

MPU106はマイクロプロセッサによって構成され、カメラ本体201の各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。MPU106およびASIC103は、所定の通信を行うことによって互いの制御信号を送受する。   The MPU 106 is constituted by a microprocessor, inputs a signal output from each block of the camera body 201, performs a predetermined calculation, and outputs a control signal based on the calculation result to each block. The MPU 106 and the ASIC 103 transmit and receive each other's control signals by performing predetermined communication.

シャッター駆動機構107は、MPU106から送出される指示に応じてメカニカルシャッター205(図1、図2)のチャージおよび駆動制御を行う。ミラー駆動機構108は、MPU106から送出される指示に応じて、メインミラー203(サブミラー204)のミラーアップ駆動、およびミラーダウン駆動を制御する。   The shutter drive mechanism 107 performs charge and drive control of the mechanical shutter 205 (FIGS. 1 and 2) in accordance with an instruction sent from the MPU 106. The mirror drive mechanism 108 controls the mirror-up drive and the mirror-down drive of the main mirror 203 (submirror 204) in accordance with an instruction sent from the MPU 106.

操作部材109は、各種設定および選択操作に応じた設定・切換え信号をMPU106へ出力する。操作部材109には、レリーズボタン(不図示)が含まれる。   The operation member 109 outputs a setting / switching signal corresponding to various settings and selection operations to the MPU 106. The operation member 109 includes a release button (not shown).

AF制御部110は、専用AF素子207から出力される信号を用いて公知の位相差方式の焦点検出演算を行う。この演算によって撮像光学系210によるデフォーカス量を求め、デフォーカス量に応じて撮像光学系210を構成する焦点調節レンズの移動量を算出する。焦点調節レンズの移動量を示す信号は、MPU106を介してレンズCPU214へ送信される。   The AF control unit 110 performs a known phase difference type focus detection calculation using a signal output from the dedicated AF element 207. By this calculation, the defocus amount by the imaging optical system 210 is obtained, and the movement amount of the focusing lens constituting the imaging optical system 210 is calculated according to the defocus amount. A signal indicating the movement amount of the focus adjustment lens is transmitted to the lens CPU 214 via the MPU 106.

AE制御部111は、不図示の測光用センサから出力される信号を用いて被写体の輝度を算出する。AE制御部111はさらに、設定されている撮像感度、MPU106で取得されるレンズ情報、および算出した被写体の輝度を用いて、所定の露出演算モードによる演算を行い、撮影時の絞り値AVおよびシャッター速度TVを決定する。   The AE control unit 111 calculates the luminance of the subject using a signal output from a photometric sensor (not shown). The AE control unit 111 further performs calculation in a predetermined exposure calculation mode using the set imaging sensitivity, the lens information acquired by the MPU 106, and the calculated luminance of the subject, and the aperture value AV and shutter at the time of shooting Determine the speed TV.

MPU106は、カメラ本体201に装着されている撮影レンズ202のレンズCPU214との間で通信を行う。カメラ本体201および撮影レンズ202間の通信により、絞り値やレンズデータなどのレンズ情報が撮影レンズ202からカメラ本体201へ送信される一方、上記焦点調節レンズの移動量や駆動指示などのレンズ制御情報がカメラ本体201から撮影レンズ202側へ送信される。   The MPU 106 communicates with the lens CPU 214 of the photographing lens 202 attached to the camera body 201. Through communication between the camera body 201 and the photographic lens 202, lens information such as an aperture value and lens data is transmitted from the photographic lens 202 to the camera body 201, while lens control information such as the movement amount and driving instruction of the focus adjustment lens. Is transmitted from the camera body 201 to the photographing lens 202 side.

<撮影レンズ>
撮影レンズ202には、レンズCPU214と、レンズ駆動機構212と、絞り駆動機構213とが設けられている。レンズCPU214は、カメラ本体201側のMPU106との間で通信を行う。レンズCPU214は、絞り値やレンズデータなどのレンズ情報をカメラ本体201側へ送信する一方、上記焦点調節レンズの移動量や駆動指示などのレンズ制御情報をカメラ本体201から取得する。
<Photographing lens>
The photographing lens 202 is provided with a lens CPU 214, a lens driving mechanism 212, and an aperture driving mechanism 213. The lens CPU 214 communicates with the MPU 106 on the camera body 201 side. The lens CPU 214 transmits lens information such as an aperture value and lens data to the camera body 201 side, and acquires lens control information such as a moving amount of the focus adjustment lens and a drive instruction from the camera body 201.

レンズ駆動機構212は、レンズCPU214から送出される指示に応じて、焦点調節レンズを所定方向へ所定量移動させる。絞り駆動機構213は、レンズCPU214から送出される指示に応じた絞り値にするように、絞り211(図1、図2)を所定段数駆動する。   The lens driving mechanism 212 moves the focus adjustment lens by a predetermined amount in a predetermined direction in response to an instruction sent from the lens CPU 214. The aperture driving mechanism 213 drives the aperture 211 (FIGS. 1 and 2) a predetermined number of stages so that the aperture value is in accordance with the instruction sent from the lens CPU 214.

<AF処理>
上述した一眼レフカメラシステムのAF制御部110が行う焦点検出演算について説明する。本実施形態では、瞳分割型位相差検出方式によって一対の光束による一対の像のズレ量(以下、ズレ量Sと呼ぶ)を検出する。
<AF processing>
The focus detection calculation performed by the AF control unit 110 of the single-lens reflex camera system described above will be described. In the present embodiment, a shift amount of a pair of images (hereinafter referred to as a shift amount S) by a pair of light beams is detected by a pupil division type phase difference detection method.

<ズレ量Sの説明>
図4は、専用AF素子207を含む焦点検出光学系を説明する模式図である。図4において、焦点検出光学系は、視野マスク350と、フィールドレンズ300と、絞り開口401および402と、再結像レンズ501および502と、一対の光電変換素子アレイA,Bを含む。この焦点検出光学系により、一対の被写体像が一対の光電変換素子アレイA,B上に結像される。すなわち、フィールドレンズ300の後方に設けられた絞り開口401を通過した光束による像が、再結像レンズ501によって光電変換素子アレイA上に結像される。また、フィールドレンズ300の後方に設けられた絞り開口402を通過した光束による像が、再結像レンズ502によって光電変換素子アレイB上に結像される。
<Description of deviation amount S>
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a focus detection optical system including the dedicated AF element 207. In FIG. 4, the focus detection optical system includes a field mask 350, a field lens 300, stop apertures 401 and 402, re-imaging lenses 501 and 502, and a pair of photoelectric conversion element arrays A and B. By this focus detection optical system, a pair of subject images is formed on the pair of photoelectric conversion element arrays A and B. That is, an image of the light beam that has passed through the aperture opening 401 provided behind the field lens 300 is formed on the photoelectric conversion element array A by the re-imaging lens 501. In addition, an image of the light beam that has passed through the aperture opening 402 provided behind the field lens 300 is formed on the photoelectric conversion element array B by the re-imaging lens 502.

光電変換素子アレイA,Bには、それぞれ複数の光電変換素子が配列されている。専用AF素子207は、光電変換素子アレイA,Bによって構成される。光電変換素子アレイAは、複数の光電変換素子(A1,A2,…,An)からそれぞれ信号を出力する。光電変換素子アレイBは、複数の光電変換素子(B1,B2,…,Bn)からそれぞれ信号を出力する。撮像光学系210上の領域91は、絞り開口401の逆投影像である。同様に、撮像光学系210上の領域92は、絞り開口402の逆投影像である。   A plurality of photoelectric conversion elements are arranged in each of the photoelectric conversion element arrays A and B. The dedicated AF element 207 includes photoelectric conversion element arrays A and B. The photoelectric conversion element array A outputs signals from a plurality of photoelectric conversion elements (A1, A2,..., An), respectively. The photoelectric conversion element array B outputs a signal from each of the plurality of photoelectric conversion elements (B1, B2,..., Bn). A region 91 on the imaging optical system 210 is a back-projected image of the aperture opening 401. Similarly, a region 92 on the imaging optical system 210 is a back-projected image of the stop aperture 402.

撮像光学系210の領域91を通って入射した被写体からの光束は、撮像素子102の撮像面と等価な予定焦点面600またはその前後に結像した後、視野マスク350の開口、フィールドレンズ300、絞り開口401および再結像レンズ501を通り、光電変換素子アレイA上に結像する。   The light flux from the subject incident through the area 91 of the imaging optical system 210 forms an image on or before the planned focal plane 600 equivalent to the imaging surface of the image sensor 102, and then the aperture of the field mask 350, the field lens 300, An image is formed on the photoelectric conversion element array A through the aperture opening 401 and the re-imaging lens 501.

また、撮像光学系210の領域92を通って入射した被写体からの光束は、予定焦点面600またはその前後に結像した後、視野マスク350の開口、フィールドレンズ300、絞り開口部402および再結像レンズ502を通り、光電変換素子アレイB上に結像する。   Further, the light flux from the subject that has entered through the region 92 of the imaging optical system 210 forms an image on or before and after the planned focal plane 600, and then the aperture of the field mask 350, the field lens 300, the aperture opening 402, and the reconnection. An image is formed on the photoelectric conversion element array B through the image lens 502.

一対の光電変換素子アレイA、B上に結像した一対の被写体像は、撮像光学系210が予定焦点面600よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面600よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる後ピン状態では互いに近づく。そして、撮像光学系210が予定焦点面600にて被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる合焦時には、一対の光電変換素子アレイA、B上の一対の被写体像が相対的に一致(ズレ量Sが0の状態)する。   A pair of subject images formed on the pair of photoelectric conversion element arrays A and B are separated from each other in a so-called front pin state in which the imaging optical system 210 forms a sharp image of the subject before the planned focal plane 600, and conversely In the so-called rear pin state, in which a sharp image of the subject is formed after the planned focal plane 600, they approach each other. When the imaging optical system 210 forms a sharp image of the subject at the planned focal plane 600, so-called in-focus state, the pair of subject images on the pair of photoelectric conversion element arrays A and B relatively match (the amount of deviation S is S). 0 state).

AF制御部110は、一対の光電変換素子アレイA、Bによってそれぞれ光電変換されたa系列の信号およびb系列の信号に対して像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、ズレ量Sを検出する。ズレ量Sは、a系列の信号およびb系列の信号を用いて求める。   The AF control unit 110 performs image shift detection calculation processing (correlation calculation processing, phase difference detection processing) on the a-sequence signal and the b-sequence signal photoelectrically converted by the pair of photoelectric conversion element arrays A and B, respectively. Thus, the deviation amount S is detected. The shift amount S is obtained using an a-sequence signal and a b-sequence signal.

<相関演算>
図4に示すように、光電変換素子アレイA,Bには、それぞれ複数の光電変換素子が配列されている。a系列の信号(A1,A2,…,An)は、複数の光電変換素子(A1,A2,…,An)からそれぞれ出力された信号から構成される。b系列の信号(B1,B2,…,Bn)は、複数の光電変換素子(B1,B2,…,Bn)からそれぞれ出力された信号から構成される。信号(A1,A2,…,An)および信号(B1,B2,…,Bn)が、焦点検出用の一対の像信号を構成する。
<Correlation calculation>
As shown in FIG. 4, a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in each of the photoelectric conversion element arrays A and B. The a-series signals (A1, A2,..., An) are composed of signals output from the plurality of photoelectric conversion elements (A1, A2,..., An), respectively. The b series signals (B1, B2,..., Bn) are composed of signals output from the plurality of photoelectric conversion elements (B1, B2,..., Bn), respectively. The signals (A1, A2,..., An) and the signals (B1, B2,..., Bn) constitute a pair of image signals for focus detection.

AF制御部110は、a系列の信号(A1,A2,…,An)およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)において、像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲を決定する。例えば、a系列の信号およびb系列の信号において略全範囲を用いて像ズレ検出演算を行ったり、a系列の信号およびb系列の信号において一部の範囲を用いて像ズレ検出演算を行ったりすることができる。   The AF control unit 110 determines a range of signals used for image shift detection calculation processing in the a-sequence signals (A1, A2,..., An) and the b-sequence signals (B1, B2,..., Bn). For example, an image shift detection calculation is performed using substantially the entire range of the a-sequence signal and the b-sequence signal, or an image shift detection calculation is performed using a part of the range of the a-sequence signal and the b-sequence signal. can do.

図5(a)は、a系列の信号(A1,A2,…,An)に後述するフィルタ処理を施した後のa系列の信号(a1,a2,…,an)を例示する図、および図5(b)は、b系列の信号(B1,B2,…,Bn)に後述するフィルタ処理を施した後のb系列の信号(b1,b2,…,bn)を例示する図である。AF制御部110は、一対の像信号のa系列の信号(a1,a2,…,an)およびb系列の信号(b1,b2,…,bn)を一次元状に相対的にシフトしながら、次式(1)に示す相関演算を行う。
C(k) = Σ|a(n+k)−b(n)| …(1)
Σ演算はnについての累積演算を示し、その演算範囲はシフト量kに応じてa(n+k)、b(n)の像信号が存在する範囲に限定される。また、シフト量kは整数であり、光電変換素子アレイA,Bの素子の配列間隔を単位とした相対的な像ずらし量である。
FIG. 5A is a diagram illustrating an a-sequence signal (a1, a2,..., An) after a later-described filtering process is applied to the a-sequence signal (A1, A2,..., An), and FIG. FIG. 5B is a diagram exemplifying b-sequence signals (b1, b2,..., Bn) after filtering processing to be described later on the b-sequence signals (B1, B2,..., Bn). The AF control unit 110 relatively shifts the a-sequence signals (a1, a2,..., An) and the b-sequence signals (b1, b2,..., Bn) of the pair of image signals in a one-dimensional manner, The correlation calculation shown in the following equation (1) is performed.
C (k) = Σ | a (n + k) −b (n) | (1)
The Σ operation indicates a cumulative operation for n, and the calculation range is limited to a range in which image signals of a (n + k) and b (n) exist according to the shift amount k. The shift amount k is an integer, and is a relative image shift amount in units of the arrangement interval of the elements of the photoelectric conversion element arrays A and B.

図6は、シフト量k(横軸)と相関量C(k) との関係を例示する図である。上式(1)の演算結果は、図6に示すように、一対の像信号の相関が高いシフト量(図6の例ではk = kj = −3)において相関量C(k)が最も小さくなる(相関度が高いほど相関量が小さい)。   FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the shift amount k (horizontal axis) and the correlation amount C (k). As shown in FIG. 6, the calculation result of the above equation (1) shows that the correlation amount C (k) is the smallest in the shift amount (k = kj = −3 in the example of FIG. 6) in which the correlation between the pair of image signals is high. (The higher the degree of correlation, the smaller the correlation amount).

AF制御部110は、算出した相関量C(k) に基づいて、相関量の極小値C(x) を算出する。本実施形態では、例えば、次式(2)〜(5)に示す3点内挿の手法により、連続的な相関量に対する極小値C(x) と、極小値C(x) を与えるシフト量xとを算出する。なお、式中のC(kj) は、図6においてC(k−1) ≧ C(k) およびC(k) < C(k+1) の条件を満たす値である(kj = −3)。
D = {C(kj−1) − C(kj+1)}/2 …(2)
C(x) = C(kj) − |D| …(3)
x = kj + D/SLOP …(4)
SLOP = MAX{C(kj+1) − C(kj),C(kj−1) − C(kj)} …(5)
The AF control unit 110 calculates a minimum value C (x) of the correlation amount based on the calculated correlation amount C (k). In the present embodiment, for example, the minimum value C (x) with respect to the continuous correlation amount and the shift amount that gives the minimum value C (x) by the three-point interpolation method shown in the following equations (2) to (5) x is calculated. Note that C (kj) in the equation is a value satisfying the conditions of C (k−1) ≧ C (k) and C (k) <C (k + 1) in FIG. 6 (kj = −3).
D = {C (kj−1) −C (kj + 1)} / 2 (2)
C (x) = C (kj) − | D | (3)
x = kj + D / SLOP (4)
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)} (5)

本実施形態では、AF制御部110が一対のa系列の信号(A1,A2,…,An)、およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)に対して通過周波数帯域が異なる2つのフィルタ処理をそれぞれ施す。2つのフィルタ処理は、a系列の信号(A1,A2,…,An)、およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)をそれぞれ第1の周波数帯域に制限する第1フィルタ処理と、第1の周波数帯域より高い第2の周波数帯域に制限する第2フィルタ処理である。言い換えれば、2つのフィルタ処理は、第1の通過周波数帯域を有するフィルタ処理と、第1の通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有するフィルタ処理である。例えば、a系列の信号(A1,A2,…,An)、およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)それぞれに対して、入力信号の低周波数成分を出力するフィルタ(ローパスフィルタ)処理と、入力信号の高周波数成分を出力するフィルタ(ハイパスフィルタ)処理を施す。後述する第二の実施形態も同様である。AF制御部110は、フィルタ処理後の信号を用いて、一対の信号間の相関度が高くなる(すなわち相関量のC(k) 小さくする)シフト量を、それぞれ算出する。   In the present embodiment, the AF control unit 110 has two different pass frequency bands for a pair of a-sequence signals (A1, A2,..., An) and b-sequence signals (B1, B2,..., Bn). Each filter process is performed. The two filter processes include a first filter process for limiting the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn) to the first frequency band, respectively. It is the 2nd filter processing which restricts to the 2nd frequency band higher than the 1st frequency band. In other words, the two filter processes are a filter process having a first pass frequency band and a filter process having a pass frequency band higher than the first pass frequency band. For example, a filter (low-pass filter) process that outputs a low frequency component of the input signal for each of the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn). Then, a filter (high pass filter) process for outputting a high frequency component of the input signal is performed. The same applies to a second embodiment described later. The AF control unit 110 calculates a shift amount that increases the degree of correlation between the pair of signals (that is, reduces C (k) of the correlation amount) using the filtered signal.

図7は、光電変換素子アレイAの出力であるa系列の信号(A1,A2,…,An)、および光電変換素子アレイBの出力であるb系列の信号(B1,B2,…,Bn)を例示する図である。図7は、横軸が光電変換素子アレイの各光電変換素子の位置(素子の順番)、縦軸が光電変換素子毎の出力値のグラフである。AF制御部110は、一対の信号のうち破線で囲む範囲71を像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲(演算範囲)とする。演算範囲71は、例えば焦点調節の対象とする被写体の大きさなどに応じて決定する。演算範囲72については第二の実施形態において説明する。
演算範囲は、a系列の信号およびb系列の信号の一部の範囲であってもよいし、フィルタ処理等の演算処理を施したa系列の信号およびb系列の信号の一部の範囲であってもよい。換言すれば、相関演算において、a系列の信号およびb系列の信号が相対的にシフトするシフト方向でもある。
FIG. 7 shows an a-sequence signal (A1, A2,..., An) that is an output of the photoelectric conversion element array A and a b-sequence signal (B1, B2,..., Bn) that is an output of the photoelectric conversion element array B. FIG. FIG. 7 is a graph in which the horizontal axis represents the position (element order) of each photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element array, and the vertical axis represents the output value for each photoelectric conversion element. The AF control unit 110 sets a range 71 (calculation range) of a pair of signals that is surrounded by a broken line to be used for image shift detection calculation processing. The calculation range 71 is determined according to, for example, the size of a subject to be focused. The calculation range 72 will be described in the second embodiment.
The calculation range may be a partial range of the a-sequence signal and the b-sequence signal, or may be a partial range of the a-sequence signal and the b-sequence signal that have been subjected to calculation processing such as filter processing. May be. In other words, in the correlation calculation, it is also a shift direction in which the a-sequence signal and the b-sequence signal are relatively shifted.

図8は、図7の演算範囲71における一対のa系列の信号およびb系列の信号に対してローパスフィルタ処理を施した後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )を例示する図である。演算範囲72については変形例2において説明する。図9は、図7の演算範囲71における一対のa系列の信号およびb系列の信号に対してハイパスフィルタ処理を施した後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )を例示する図である。演算範囲72については第二の実施形態において説明する。   8 shows a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P1 () after low-pass filter processing is applied to the pair of a-sequence signals and b-sequence signals in the calculation range 71 of FIG. j) It is a figure which illustrates). The calculation range 72 will be described in Modification 2. 9 shows a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P2 () after high-pass filter processing is applied to the pair of a-sequence signals and b-sequence signals in the calculation range 71 of FIG. j) It is a figure which illustrates). The calculation range 72 will be described in the second embodiment.

AF制御部110は、フィルタ出力値P1(j)に対して相関演算を行うとともに、フィルタ出力値P2(j)に対して相関演算を行う。図10は、2つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量k(横軸)と相関量C(k) との関係を例示する図であり、上段がフィルタ出力値P1(j) (図8)についての相関量C(k) を示し、下段がフィルタ出力値P2(j) (図9)についての相関量C(k) を示す。   The AF control unit 110 performs a correlation operation on the filter output value P1 (j) and also performs a correlation operation on the filter output value P2 (j). FIG. 10 is a diagram exemplifying the relationship between the shift amount k (horizontal axis) and the correlation amount C (k) obtained by two correlation operations, and the upper stage is for the filter output value P1 (j) (FIG. 8). The lower part shows the correlation amount C (k) for the filter output value P2 (j) (FIG. 9).

一般に、ローパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )は、大まかな位相差検出に好適である一方で、細かいコントラストが潰れやすくなる。また、ハイパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )は、細かいコントラストの位相差検出に好適である一方で、位相差を誤検出する可能性がある。   In general, a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P1 (j)) after low-pass filter processing are suitable for rough phase difference detection, but fine contrast tends to be crushed. In addition, the pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P2 (j)) after the high-pass filter processing are suitable for detecting a phase difference with fine contrast, but may detect a phase difference in error. There is.

そこで、AF制御部110は、ローパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )を用いた相関演算を先に行なって、一対の信号間の相関度が高くなる(すなわち相関量のC(k) を小さくする)第1シフト量kp1を検出する。上記相関演算を1回目の相関演算とする。   Therefore, the AF control unit 110 first performs a correlation operation using the pair of a-sequence signals and the b-sequence signals (filter output value P1 (j)) after the low-pass filter processing, so that the correlation between the pair of signals is performed. The first shift amount kp1 is detected in which the degree is increased (that is, the correlation amount C (k) is decreased). The correlation calculation is the first correlation calculation.

次に、AF制御部110は、ローパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )を用いた1回目の相関演算によって検出した第1シフト量kp1を含み、上記1回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔWより狭い狭範囲Δdにおいて、ハイパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )を用いた相関演算を行う。1回目の相関演算の後に行う相関演算を2回目の相関演算とする。つまり、低周波数帯域の一対の信号(フィルタ出力値P1(j) )と高周波数帯域の一対の信号(フィルタ出力値P2(j) )とを用いて2つの相関量を算出し、双方の相関量を共に小さくするシフト量を採用する。   Next, the AF control unit 110 detects the first shift amount kp1 detected by the first correlation calculation using the pair of a-sequence signal and b-sequence signal (filter output value P1 (j)) after the low-pass filter processing. Using a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P2 (j)) after the high-pass filter processing in a narrow range Δd narrower than the shift range ΔW in the first correlation calculation. Perform the operation. The correlation calculation performed after the first correlation calculation is defined as the second correlation calculation. That is, two correlation amounts are calculated using a pair of signals in the low frequency band (filter output value P1 (j)) and a pair of signals in the high frequency band (filter output value P2 (j)). A shift amount that reduces both amounts is adopted.

AF制御部110は、上記2回目の相関演算によって算出した相関量C(k) に基づき、上述した3点内挿の手法を用いて相関量の極小値を与える第2シフト量xを算出する。そして、第2シフト量xを、ズレ量Sとして扱う。   Based on the correlation amount C (k) calculated by the second correlation calculation, the AF control unit 110 calculates the second shift amount x that gives the minimum value of the correlation amount using the above-described three-point interpolation method. . Then, the second shift amount x is treated as the shift amount S.

AF制御部110は、ズレ量Sに基づき、下式(6)に従ってデフォーカス量dfを算出する。デフォーカス量dfは、予定焦点面600に対する現在の結像面の偏差である。なお、式中の変数Kは、ズレ量Sをデフォーカス量dfに変換するための変換係数(Kファクター)である。
df = S×K …(6)
The AF control unit 110 calculates the defocus amount df based on the shift amount S according to the following equation (6). The defocus amount df is a deviation of the current imaging plane with respect to the planned focal plane 600. The variable K in the equation is a conversion coefficient (K factor) for converting the shift amount S into the defocus amount df.
df = S × K (6)

<フローチャートの説明>
図11は、MPU106が実行するカメラ処理の一例を説明するフローチャートである。MPU106は、例えば、メインスイッチオン時において図11による処理を繰り返し実行する。図11のステップS101において、MPU106は、操作部材109を構成するレリーズボタン(不図示)が半押し操作されたか否かを判定する。MPU106は、レリーズボタンの半押し操作信号が入力された場合に、ステップS101を肯定判定してステップS102へ進む。MPU106は、半押し操作信号が入力されない場合には、ステップS101を否定判定して半押し操作を待つ。
<Description of flowchart>
FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of camera processing executed by the MPU 106. For example, the MPU 106 repeatedly executes the process of FIG. 11 when the main switch is on. In step S101 of FIG. 11, the MPU 106 determines whether or not a release button (not shown) constituting the operation member 109 has been half-pressed. When the release button half-press operation signal is input, the MPU 106 makes an affirmative decision in step S101 and proceeds to step S102. When the half-press operation signal is not input, the MPU 106 makes a negative determination in step S101 and waits for the half-press operation.

主としてステップS102からステップS112までの処理がAF処理である。ステップS102において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、専用AF素子207の周期動作を開始させてステップS103へ進む。これにより、専用AF素子207が所定の周期で電荷蓄積を繰り返す。ステップS103において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、専用AF素子207から蓄積信号を読み出させてステップS105へ進む。   The process from step S102 to step S112 is mainly the AF process. In step S102, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, starts the periodic operation of the dedicated AF element 207, and proceeds to step S103. Thereby, the dedicated AF element 207 repeats charge accumulation at a predetermined cycle. In step S103, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, reads the accumulated signal from the dedicated AF element 207, and proceeds to step S105.

ステップS105において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、a系列の信号(A1,A2,…,An)およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)に対して上述したローパスフィルタ処理をさせてステップS106へ進む。   In step S105, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and the low-pass filter processing described above for the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn). The process proceeds to step S106.

ステップS106において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )を用いて1回目の相関演算処理を行わせ、第1シフト量kp1を算出させてステップS108へ進む。   In step S106, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110 to perform the first correlation calculation process using the a-sequence signal and the b-sequence signal (filter output value P1 (j)) after the low-pass filter processing. Then, the first shift amount kp1 is calculated, and the process proceeds to step S108.

ステップS108において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、a系列の信号(A1,A2,…,An)およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)に対して、上述したハイパスフィルタ処理をさせてステップS109へ進む。   In step S108, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and applies the above-described high-pass filter to the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn). The process proceeds to step S109.

ステップS109において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、ハイパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )を用いて2回目の相関演算処理を行わせ、第2シフト量xを算出させてステップS110へ進む。2回目の相関演算処理では、1回目の相関演算(S106)によって算出した第1シフト量kp1の近傍(図10に例示した第1シフト量kp1を含み、上記1回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔWより狭い狭範囲Δd)において、a系列の信号とb系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する。   In step S109, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110 to perform the second correlation calculation process using the a-sequence signal and the b-sequence signal (filter output value P2 (j)) after the high-pass filter processing. Then, the second shift amount x is calculated, and the process proceeds to step S110. In the second correlation calculation process, the vicinity of the first shift amount kp1 calculated by the first correlation calculation (S106) (including the first shift amount kp1 illustrated in FIG. 10 and the shift range in the first correlation calculation). In a narrow range Δd) narrower than ΔW, calculation is performed by relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal.

ステップS110において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、第2シフト量xに基づいてデフォーカス量dfを算出させてステップS111へ進む。ステップS111において、MPU106は、デフォーカス量dfが所定値以下か否かを判定する。MPU106は、デフォーカス量dfが所定値以下の場合に合焦判定してステップS113へ進む。MPU106は、デフォーカス量dfが所定値を超えている場合は合焦判定しないでステップS112へ進む。   In step S110, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, calculates the defocus amount df based on the second shift amount x, and proceeds to step S111. In step S111, the MPU 106 determines whether or not the defocus amount df is equal to or less than a predetermined value. The MPU 106 determines the focus when the defocus amount df is equal to or smaller than the predetermined value, and proceeds to step S113. If the defocus amount df exceeds the predetermined value, the MPU 106 does not determine the focus and proceeds to step S112.

ステップS112において、MPU106は撮影レンズ202に対してレンズ駆動を指示してステップS103へ戻る。具体的には、合焦に必要なフォーカシングレンズの移動方向および移動量を指示するレンズ制御情報を、レンズCPU214へ送信する。   In step S112, the MPU 106 instructs the photographing lens 202 to drive the lens, and the process returns to step S103. Specifically, lens control information for instructing the moving direction and moving amount of the focusing lens necessary for focusing is transmitted to the lens CPU 214.

ステップS113において、MPU106は、レリーズ操作されたか否かを判定する。MPU106は、操作部材109を構成するレリーズボタン(不図示)の全押し操作を示す全押し操作信号が入力された場合に、ステップS113を肯定判定してステップS114へ進む。MPU106は、全押し操作信号が入力されない場合には、ステップS113を否定判定してステップS103へ戻る。   In step S113, the MPU 106 determines whether a release operation has been performed. When a full-press operation signal indicating a full-press operation of a release button (not shown) constituting the operation member 109 is input, the MPU 106 makes a positive determination in step S113 and proceeds to step S114. If the full-press operation signal is not input, the MPU 106 makes a negative determination in step S113 and returns to step S103.

ステップS114において、MPU106はミラー駆動機構108へ指示を送り、メインミラー203をアップ駆動させるとともに、レンズCPU214に対して絞り駆動指示を送信してステップS115へ進む。絞り駆動指示は、撮影レンズ202の絞り値をAE制御部111が決定した絞り値へ駆動させる指示である。   In step S114, the MPU 106 sends an instruction to the mirror drive mechanism 108 to drive the main mirror 203 up, and transmits an aperture drive instruction to the lens CPU 214, and proceeds to step S115. The aperture drive instruction is an instruction to drive the aperture value of the photographing lens 202 to the aperture value determined by the AE control unit 111.

ステップS115において、MPU106はシャッター駆動機構107へ指示を送り、メカニカルシャッター205を所定時間開くように駆動させるとともに、所定の撮影処理を行ってステップS116へ進む。これにより、撮影レンズ202における絞り駆動が終了した時点で撮像素子102による撮像動作が行われ、記録用の画像ファイルが記録媒体105(図3)に記録される。   In step S115, the MPU 106 sends an instruction to the shutter drive mechanism 107, drives the mechanical shutter 205 to open for a predetermined time, performs a predetermined photographing process, and proceeds to step S116. As a result, when the aperture driving in the photographic lens 202 is completed, an imaging operation by the imaging device 102 is performed, and a recording image file is recorded on the recording medium 105 (FIG. 3).

ステップS116において、MPU106はミラー駆動機構108へ指示を送り、メインミラー203をダウン駆動させるとともに、レンズCPU214に対して絞り駆動指示を送信して図11による処理を終了する。絞り駆動指示は、撮影レンズ202の絞り値を開放絞り値へ戻す指示である。   In step S116, the MPU 106 sends an instruction to the mirror drive mechanism 108 to drive the main mirror 203 down, and transmits an aperture drive instruction to the lens CPU 214, and the process in FIG. The aperture drive instruction is an instruction to return the aperture value of the photographic lens 202 to the full aperture value.

上述した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)焦点検出装置は、撮像光学系210を通過した一対の光束の一方を受光してa系列の信号を出力する光電変換素子アレイA、および一対の光束の他方を受光してb系列の信号を出力する光電変換素子アレイBを有する専用AF素子207と、a系列の信号およびb系列の信号をそれぞれ低周波数帯域に制限するAF制御部110と、a系列の信号およびb系列の信号をそれぞれ高周波数帯域に制限するAF制御部110と、低周波数帯域に制限されたa系列の信号およびb系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算して、a系列の信号とb系列の信号との第1相関量の極値に対応する第1シフト量kp1を演算するAF制御部110と、高周波数帯域に制限されたa系列の信号およびb系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算して、a系列の信号とb系列の信号との第2相関量の極値に対応する第2シフト量xを演算するAF制御部110と、第2相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第2シフト量xのうち第1シフト量kp1と略一致するシフト量を、a系列の信号とb系列の信号とのズレ量Sとして検出するAF制御部110と、を備える。
これにより、位相差の誤検出を回避するという低周波数帯の一対の信号を用いるメリットと、細かいコントラストの位相差に基づき精度よくズレ量Sを検出するという高周波数帯の一対の信号を用いるメリットとを兼ね備えて、精度よくデフォーカス量を求めることができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節の精度が向上する。この焦点検出装置を備えるカメラは、写真を大きく引き伸ばした場合でもピントの合った像が保たれる、正確な焦点調節が可能となる。
According to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The focus detection device receives one of a pair of light beams that have passed through the imaging optical system 210 and outputs an a-series signal, and receives the other of the pair of light beams and receives a b-series light beam. A dedicated AF element 207 having a photoelectric conversion element array B that outputs a signal, an AF control unit 110 that limits the a-sequence signal and the b-sequence signal to a low frequency band, and the a-sequence signal and the b-sequence signal. An AF control unit 110 that restricts each to a high frequency band, and an a-sequence signal and a b-sequence signal that are subjected to correlation calculation while relatively shifting an a-sequence signal and a b-sequence signal restricted to a low-frequency band. The AF control unit 110 that calculates the first shift amount kp1 corresponding to the extreme value of the first correlation amount and the correlation while relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal restricted to the high frequency band Performance When there are a plurality of extreme values of the second correlation amount and the AF control unit 110 that calculates the second shift amount x corresponding to the extreme value of the second correlation amount between the a-sequence signal and the b-sequence signal And an AF control unit 110 that detects a shift amount that substantially matches the first shift amount kp1 among the plurality of second shift amounts x as a shift amount S between the a-sequence signal and the b-sequence signal.
As a result, the advantage of using a pair of signals in the low frequency band that avoids erroneous detection of the phase difference and the advantage of using a pair of signals in the high frequency band that accurately detect the shift amount S based on the phase difference of the fine contrast. Thus, the defocus amount can be obtained with high accuracy. A camera equipped with this focus detection device improves the accuracy of focus adjustment. A camera equipped with this focus detection device can perform an accurate focus adjustment that maintains an in-focus image even when a photograph is greatly enlarged.

(2)AF制御部110は、低周波数帯域に制限されたa系列の信号とb系列の信号とをシフトの範囲ΔWにおいて相対的にシフトしながら1回目の相関演算を行い、AF制御部110は、高周波数帯域に制限されたa系列の信号とb系列の信号とを、ΔWより狭くて第1シフト量kp1を含む狭範囲Δdにおいて相対的にシフトしながら2回目の相関演算を行う。2回目の相関演算の範囲Δdを1回目の相関演算の範囲ΔWより狭くしたので、2回目の相関演算の範囲を狭くしない場合に比べて、演算量を軽減することができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節に要する時間が短くなり、被写体に合焦するまでの時間が短くなる。 (2) The AF control unit 110 performs the first correlation calculation while relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal limited to the low frequency band in the shift range ΔW, and the AF control unit 110 Performs a second correlation calculation while relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal limited to the high frequency band in a narrow range Δd that is narrower than ΔW and includes the first shift amount kp1. Since the second correlation calculation range Δd is narrower than the first correlation calculation range ΔW, the amount of calculation can be reduced as compared with the case where the second correlation calculation range is not narrowed. In a camera equipped with this focus detection device, the time required for focus adjustment is shortened, and the time until the subject is focused is shortened.

(第二の実施形態)
第二の実施形態では、AF制御部110が、一対の信号のうち像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲(演算範囲)を、1回目の相関演算と2回目の相関演算とで異ならせる。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the AF control unit 110 varies the signal range (calculation range) of the pair of signals used for the image shift detection calculation process between the first correlation calculation and the second correlation calculation.

本発明の第二の実施形態による焦点検出装置は、第一の実施形態の場合と同様に図1、図2に例示した一眼レフカメラシステムに搭載される。また、一眼レフカメラシステムの回路構成を表すブロック図(図3)も、第一の実施形態と同様である。   The focus detection apparatus according to the second embodiment of the present invention is mounted on the single-lens reflex camera system illustrated in FIGS. 1 and 2 as in the case of the first embodiment. A block diagram (FIG. 3) showing the circuit configuration of the single-lens reflex camera system is also the same as that of the first embodiment.

AF制御部110は、図7に例示した一対の信号のうち、例えば破線で囲む範囲71を1回目の像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲(演算範囲)とする。1回目の演算範囲71は、焦点調節の対象とする被写体の大きさなどに応じて決定する。   The AF control unit 110 sets, for example, a range 71 enclosed by a broken line in the pair of signals illustrated in FIG. 7 as a signal range (calculation range) used for the first image shift detection calculation process. The first calculation range 71 is determined according to the size of the subject to be focused.

AF制御部110は、1回目の演算範囲71における一対のa系列の信号およびb系列の信号に対してローパスフィルタ処理を施し、図8に例示するようなa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) )を得る。   The AF control unit 110 performs low-pass filter processing on the pair of a-sequence signal and b-sequence signal in the first calculation range 71, and the a-sequence signal and the b-sequence signal illustrated in FIG. A filter output value P1 (j)) is obtained.

また、AF制御部110は、図7に例示した一対の信号のうち、例えば一点鎖線で囲む範囲72を2回目の像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲(演算範囲)とする。2回目の演算範囲72は、1回目の演算範囲71の中に設定され、1回目の演算範囲71より狭く、例えば演算範囲71の1/3である。   Further, the AF control unit 110 sets, for example, a range 72 enclosed by a one-dot chain line in the pair of signals illustrated in FIG. 7 as a signal range (calculation range) used for the second image shift detection calculation process. The second calculation range 72 is set in the first calculation range 71 and is narrower than the first calculation range 71, for example, 1/3 of the calculation range 71.

AF制御部110はさらに、2回目の演算範囲72における一対のa系列の信号およびb系列の信号に対してハイパスフィルタ処理を施し、図9の一点鎖線で囲む演算範囲72において、a系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )を得る。   The AF control unit 110 further performs high-pass filtering on the pair of a-sequence signals and b-sequence signals in the second computation range 72, and in the computation range 72 surrounded by the one-dot chain line in FIG. And b-sequence signal (filter output value P2 (j)).

2つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量k(横軸)と相関量C(k) との関係は、図10に例示するとおりである。一般に、広い演算範囲71(図7)に含まれる一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))は、位相差の誤検出をしにくいものの、近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体が演算範囲71に混在する場合には、相関演算における極小値が現れにくくなる。また、狭い演算範囲72(図7)に含まれる一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) (図9))は、上記位相が違う被写体を分離検出しやすくなる一方で、偶然に類似する位相差を誤検出する可能性がある。   The relationship between the shift amount k (horizontal axis) and the correlation amount C (k) obtained by the two correlation calculations is as illustrated in FIG. In general, a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P1 (j) (Fig. 8)) included in a wide calculation range 71 (Fig. 7) are less prone to erroneous detection of phase differences. When subjects with different phases, such as the subject and the far subject, are mixed in the calculation range 71, the minimum value in the correlation calculation is less likely to appear. In addition, a pair of a-sequence signal and b-sequence signal (filter output value P2 (j) (FIG. 9)) included in the narrow calculation range 72 (FIG. 7) makes it easy to separate and detect subjects having different phases. On the other hand, there is a possibility of erroneously detecting a phase difference that is similar by chance.

そこで、AF制御部110は、広い演算範囲71(図7)に含まれる一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))を用いた相関演算(1回目の相関演算)を先に行なって、一対の信号間の相関度が高くなる(すなわち相関量のC(k) を小さくする)第1シフト量kp1(図10)を検出する。   Therefore, the AF control unit 110 performs correlation calculation (1) using a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P1 (j) (FIG. 8)) included in the wide calculation range 71 (FIG. 7). The first correlation calculation) is performed first to detect the first shift amount kp1 (FIG. 10) in which the degree of correlation between the pair of signals is high (that is, the correlation amount C (k) is reduced).

次に、AF制御部110は、1回目の相関演算によって検出した第1シフト量kp1を含み、上記1回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔWより狭い狭範囲Δdにおいて、狭い演算範囲72(図7)に含まれる一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) (図9))を用いた相関演算(2回目の相関演算)を行う。つまり、広い演算範囲71の一対の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))と局所的に狭い演算範囲72の一対の信号(フィルタ出力値P2(j) (図9))とを用いて2つの相関量を算出し、双方の相関量を共に小さくするシフト量を採用する。   Next, the AF control unit 110 includes the first shift amount kp1 detected by the first correlation calculation, and a narrow calculation range 72 (FIG. 7) in the narrow range Δd narrower than the shift range ΔW in the first correlation calculation. ) To perform a correlation operation (second correlation operation) using a pair of a-sequence signals and b-sequence signals (filter output value P2 (j) (FIG. 9)). That is, a pair of signals (filter output value P1 (j) (FIG. 8)) in a wide calculation range 71 and a pair of signals (filter output value P2 (j) (FIG. 9)) in a locally narrow calculation range 72 are obtained. The two correlation amounts are used to calculate, and a shift amount that reduces both the correlation amounts is employed.

AF制御部110は、上記2回目の相関演算によって算出した相関量C(k) に基づき、上述した3点内挿の手法を用いて相関量の極小値を与える第2シフト量xを算出する。そして、第2シフト量xを、ズレ量Sとして扱う。ズレ量Sをデフォーカス量dfに変換する処理は、第一の実施形態と同様である。   Based on the correlation amount C (k) calculated by the second correlation calculation, the AF control unit 110 calculates the second shift amount x that gives the minimum value of the correlation amount using the above-described three-point interpolation method. . Then, the second shift amount x is treated as the shift amount S. The process of converting the shift amount S into the defocus amount df is the same as in the first embodiment.

<フローチャートの説明>
図12は、MPU106が実行するカメラ処理の一例を説明するフローチャートである。第一の実施形態のフローチャート(図11)と同様の処理については、同一のステップ番号を付して説明を省略し、図11のフローチャートに対して追加されたステップS104およびステップS107の処理を中心に説明する。MPU106は、例えば、メインスイッチオン時において図12による処理を繰り返し実行する。
<Description of flowchart>
FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of camera processing executed by the MPU 106. Processes similar to those in the flowchart (FIG. 11) of the first embodiment are denoted by the same step numbers and description thereof is omitted, and the processes in steps S104 and S107 added to the flowchart in FIG. 11 are mainly described. Explained. For example, the MPU 106 repeatedly executes the process of FIG. 12 when the main switch is on.

ステップS103の次に進むステップS104において、MPU106は、1回目の演算範囲71(広い演算範囲)を設定する。具体的には、図7に例示した一対の信号のうち、焦点調節の対象とする被写体の大きさに応じた演算範囲71をAF制御部110へ指示してステップS105へ進む。   In step S104 following step S103, the MPU 106 sets the first calculation range 71 (wide calculation range). Specifically, among the pair of signals illustrated in FIG. 7, the calculation range 71 corresponding to the size of the subject to be focused is instructed to the AF control unit 110, and the process proceeds to step S <b> 105.

ステップS105において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、a系列の信号(A1,A2,…,An)およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)に対して上述したローパスフィルタ処理をさせてステップS106へ進む。   In step S105, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and the low-pass filter processing described above for the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn). The process proceeds to step S106.

ステップS106において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後で1回目の演算範囲71に含まれるa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))を用いて1回目の相関演算処理を行わせ、第1シフト量kp1を算出させてステップS107へ進む。   In step S106, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and after the low-pass filter processing, the a-sequence signal and the b-sequence signal (filter output value P1 (j) (FIG. 8) included in the first calculation range 71. ) To perform the first correlation calculation process, calculate the first shift amount kp1, and proceed to step S107.

ステップS107において、MPU106は、2回目の演算範囲72(狭い演算範囲)を設定してステップS108へ進む。MPU106は、1回目の演算範囲71の中に、例えば演算範囲71の1/3となる演算範囲72を設定するように、AF制御部110へ指示する。MPU106は、至近の被写体に対応するエッジ情報が得られるように、1回目の演算範囲71における演算範囲72の位置を選ぶ。   In step S107, the MPU 106 sets the second calculation range 72 (narrow calculation range), and proceeds to step S108. The MPU 106 instructs the AF control unit 110 to set, for example, a calculation range 72 that is 1/3 of the calculation range 71 in the first calculation range 71. The MPU 106 selects the position of the calculation range 72 in the first calculation range 71 so that edge information corresponding to the closest subject can be obtained.

ステップS108において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、a系列の信号(A1,A2,…,An)およびb系列の信号(B1,B2,…,Bn)に対して、上述したハイパスフィルタ処理をさせてステップS109へ進む。   In step S108, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and applies the above-described high-pass filter to the a-sequence signal (A1, A2,..., An) and the b-sequence signal (B1, B2,..., Bn). The process proceeds to step S109.

ステップS109において、MPU106はAF制御部110へ指示を送り、ハイパスフィルタ処理後で2回目の演算範囲72に含まれるa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) (図9))を用いて2回目の相関演算処理を行わせ、第2シフト量xを算出させてステップS110へ進む。2回目の相関演算処理では、1回目の相関演算(S106)によって算出した第1シフト量kp1の近傍(図10に例示した第1シフト量kp1を含み、上記1回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔWより狭い狭範囲Δd)において、a系列の信号とb系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する。以降の処理は第一の実施形態と同様である。   In step S109, the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and after the high-pass filter processing, the a-sequence signal and the b-sequence signal (filter output value P2 (j) (FIG. 9) included in the second calculation range 72. ) To perform the second correlation calculation process, calculate the second shift amount x, and proceed to step S110. In the second correlation calculation process, the vicinity of the first shift amount kp1 calculated by the first correlation calculation (S106) (including the first shift amount kp1 illustrated in FIG. 10 and the shift range in the first correlation calculation). In a narrow range Δd) narrower than ΔW, calculation is performed by relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal. The subsequent processing is the same as in the first embodiment.

上述した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)焦点検出装置は、撮像光学系210を通過した一対の光束の一方を受光してa系列の信号を出力する光電変換素子アレイA、および一対の光束の他方を受光してb系列の信号を出力する光電変換素子アレイBを有する専用AF素子207と、演算範囲71に含まれるa系列の信号とb系列の信号とを、範囲ΔWにおいて相対的にシフトしながら相関演算して、a系列の信号とb系列の信号との第1相関量の極値に対応する第1シフト量kp1を演算するAF制御部110と、演算範囲71の中にあって演算範囲71より狭い演算範囲72に含まれるa系列の信号とb系列の信号を、範囲ΔWより狭くて第1シフト量kp1を含む狭範囲Δdにおいて相対的にシフトしながら相関演算して、a系列の信号とb系列の信号との第2相関量の極値に対応する第2シフト量xを演算するAF制御部110と、第2相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第2シフト量xのうち第1シフト量kp1と略一致するシフト量を、a系列の信号とb系列の信号とのズレ量Sとして検出するAF制御部110と、を備える。
これにより、演算範囲71より狭い演算範囲72に含まれるa系列の信号およびb系列の信号に対する相関演算は、第1シフト量kp1の近傍の狭範囲Δdでのみ行えばよいので、狭範囲Δdよりも広いΔWにおいて相関演算を行う場合と比べて、演算量を軽減することができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節に要する時間が短くなり、被写体に合焦するまでの時間が短くなる。
また、位相差の誤検出を回避するという広い演算範囲71の一対の信号を用いる場合のメリットと、近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体を分離して精度よくズレ量Sを検出するという狭い演算範囲72の一対の信号を用いる場合のメリットとを兼ね備えて、精度よくデフォーカス量を求めることができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節の精度が向上する。この焦点検出装置を備えるカメラは、写真を大きく引き伸ばした場合でもピントの合った像が保たれる、正確な焦点調節が可能となる。
According to the second embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The focus detection device receives one of a pair of light beams that have passed through the imaging optical system 210 and outputs an a-series signal, and receives the other of the pair of light beams and receives a b-series light beam. The dedicated AF element 207 having the photoelectric conversion element array B that outputs a signal, and the a series signal and the b series signal included in the computation range 71 are subjected to correlation calculation while relatively shifting in the range ΔW, and a An AF control unit 110 that calculates the first shift amount kp1 corresponding to the extreme value of the first correlation amount between the series signal and the b-sequence signal, and a calculation range 72 that is within the calculation range 71 and is narrower than the calculation range 71. The a-sequence signal and the b-sequence signal are subjected to correlation calculation while being relatively shifted in a narrow range Δd that is narrower than the range ΔW and includes the first shift amount kp1. Of the second correlation amount with When there are a plurality of extreme values of the second correlation amount and the AF control unit 110 that calculates the second shift amount x corresponding to the shift, a shift that substantially matches the first shift amount kp1 among the plurality of second shift amounts x. And an AF control unit 110 that detects the amount as a deviation amount S between the a-sequence signal and the b-sequence signal.
Thereby, the correlation calculation for the a-sequence signal and the b-sequence signal included in the calculation range 72 narrower than the calculation range 71 may be performed only in the narrow range Δd in the vicinity of the first shift amount kp1. Compared with the case where the correlation calculation is performed over a wide ΔW, the calculation amount can be reduced. In a camera equipped with this focus detection device, the time required for focus adjustment is shortened, and the time until the subject is focused is shortened.
In addition, the advantage of using a pair of signals in a wide calculation range 71 that avoids erroneous detection of the phase difference and the deviation amount S can be accurately detected by separating subjects with different phases such as a near subject and a far subject. The defocus amount can be obtained with high accuracy in combination with the advantage of using a pair of signals in a narrow calculation range 72. A camera equipped with this focus detection device improves the accuracy of focus adjustment. A camera equipped with this focus detection device can perform an accurate focus adjustment that maintains an in-focus image even when a photograph is greatly enlarged.

(2)a系列の信号およびb系列の信号をそれぞれ低周波数帯域に制限するAF制御部110と、a系列の信号およびb系列の信号をそれぞれ高周波数帯域に制限するAF制御部110と、を備え、AF制御部110は、低周波数帯域に制限された演算範囲71に含まれるa系列の信号およびb系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算を行い、AF制御部110は、高周波数帯域に制限された演算範囲72に含まれるa系列の信号およびb系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算を行う。これにより、広い演算範囲71で行う相関演算と、狭い演算範囲72で行う相関演算とのそれぞれにおいて、適切な周波数帯の一対の信号を用いることができる (2) An AF control unit 110 that limits the a-sequence signal and the b-sequence signal to a low frequency band, and an AF control unit 110 that limits the a-sequence signal and the b-sequence signal to a high frequency band, respectively. The AF control unit 110 performs correlation calculation while relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal included in the calculation range 71 limited to the low frequency band, and the AF control unit 110 The correlation calculation is performed while relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal included in the calculation range 72 limited to the band. Accordingly, a pair of signals in an appropriate frequency band can be used in each of the correlation calculation performed in the wide calculation range 71 and the correlation calculation performed in the narrow calculation range 72.

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
第一の実施形態において、予備のローパスフィルタ処理を行わせてもよい。予備のローパスフィルタ処理は、通常用いるローパスフィルタ処理よりも遮断周波数を低くする。これにより、変形例1は、通過周波数帯域が異なる3つのフィルタ処理(通常のローパスフィルタ処理、ハイパスフィルタ処理、予備のローパスフィルタ処理)を行う。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
(Modification 1)
In the first embodiment, preliminary low-pass filter processing may be performed. In the preliminary low-pass filter processing, the cut-off frequency is set lower than that of the normally used low-pass filter processing. Thereby, the first modification performs three filter processes (normal low-pass filter process, high-pass filter process, and spare low-pass filter process) having different pass frequency bands.

図13は、2つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量k(横軸)と相関量C(k) との関係を例示する図であり、上段が通常のローパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))についての相関量C(k) を示し、下段がハイパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) (図9))についての相関量C(k) を示す。図13において、フィルタ出力値P1(j) に対して行った相関演算で得られた相関量に複数の極値が存在し、これら複数の極値にそれぞれ対応して第1シフト量kp1、kp2が複数存在する。   FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the shift amount k (horizontal axis) and the correlation amount C (k) respectively obtained by two correlation operations. The correlation amount C (k) for the b-sequence signal (filter output value P1 (j) (FIG. 8)) is shown, and the lower row shows the a-sequence signal and b-sequence signal (filter output value P2 (filter output value P2 ( j) The correlation amount C (k) for (FIG. 9)). In FIG. 13, there are a plurality of extreme values in the correlation amount obtained by the correlation calculation performed on the filter output value P1 (j), and the first shift amounts kp1, kp2 correspond to the plurality of extreme values, respectively. There are several.

変形例1において、AF制御部110は、フィルタ出力値P1(j) に対して行った相関演算によって得られた相関量に複数の極値が存在する場合、通常のローパスフィルタ処理に代えて、予備のローパスフィルタ処理を行う。通常のローパスフィルタ処理よりも遮断周波数が低い予備のローパスフィルタ処理に代えるのは、フィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号に対して行う相関演算によって、極値が1つだけ得られるようにするためである。   In the first modification, when there are a plurality of extreme values in the correlation amount obtained by the correlation calculation performed on the filter output value P1 (j), the AF control unit 110 replaces the normal low-pass filter process. Perform preliminary low-pass filter processing. Instead of the preliminary low-pass filter processing having a cut-off frequency lower than that of the normal low-pass filter processing, only one extreme value is obtained by the correlation calculation performed on the a-sequence signal and the b-sequence signal after the filter processing. It is for doing so.

予備のローパスフィルタ処理後に行う相関演算で得られる極値が1つになれば、この極値に対応する第1シフト量kp1の近傍の狭範囲Δdでのみ、ハイパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号に対して相関演算を行えばよいので、複数の狭範囲Δdにおいてそれぞれ複数回の相関演算を行う場合に比べて、演算量を軽減できるというメリットがある。   If there is one extreme value obtained by the correlation calculation performed after the preliminary low-pass filter processing, the a-sequence signal after the high-pass filter processing is only in the narrow range Δd in the vicinity of the first shift amount kp1 corresponding to this extreme value. Since the correlation calculation may be performed on the b-series signals, the calculation amount can be reduced as compared with the case where the correlation calculation is performed a plurality of times in each of the plurality of narrow ranges Δd.

変形例1によれば、AF制御部110は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、予備のローパスフィルタ処理の低周波数帯域をより低い周波数へ下げるようにしたので、相関量の極値を1つに減らすことができる。   According to the first modification, the AF control unit 110 lowers the low-frequency band of the preliminary low-pass filter process when there are a plurality of extreme values of the correlation amount obtained by the correlation calculation performed after the normal low-pass filter process. Since the frequency is lowered, the extreme value of the correlation amount can be reduced to one.

また、変形例1によれば、AF制御部110は、予備のローパスフィルタ処理後の相関演算によって得られる相関量の極値が1つになるまで低周波数帯域をより低い周波数へ下げるようにしたので、確実に、相関量の極値を1つに減らすことができる。   Further, according to the first modification, the AF control unit 110 reduces the low frequency band to a lower frequency until the extreme value of the correlation amount obtained by the correlation calculation after the preliminary low-pass filter processing becomes one. Therefore, the extreme value of the correlation amount can be surely reduced to one.

(変形例2)
第二の実施形態において、図12のステップS108のハイパスフィルタ処理を省略してもよい。つまり、同じ周波数帯域の一対の信号を用いて像ズレ検出を行うとともに、像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲(演算範囲)を、1回目の相関演算と2回目の相関演算とで異ならせる。
(Modification 2)
In the second embodiment, the high-pass filter process in step S108 of FIG. 12 may be omitted. That is, image shift detection is performed using a pair of signals in the same frequency band, and the signal range (calculation range) used for the image shift detection calculation process is made different between the first correlation calculation and the second correlation calculation. .

変形例2において、MPU106は、同じ周波数帯域の一対の信号を用いて像ズレ検出を行うために、ステップS108(図12)の処理を省略する。MPU106は、ステップS109(図12)においてAF制御部110へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P1(j) (図8))のうち、2回目の演算範囲72の信号を用いて2回目の相関演算処理を行わせ、第2シフト量xを算出させてステップS110へ進む。なお、2回目の相関演算処理において、1回目の相関演算(S106)によって算出した第1シフト量kp1の近傍(第1シフト量kp1を含み、上記1回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔWより狭い狭範囲Δd)において、a系列の信号とb系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する点は、第一の実施形態の場合と同様である。   In the second modification, the MPU 106 omits the process of step S108 (FIG. 12) in order to perform image shift detection using a pair of signals in the same frequency band. In step S109 (FIG. 12), the MPU 106 sends an instruction to the AF control unit 110, and among the a-sequence signal and b-sequence signal (filter output value P1 (j) (FIG. 8)) after low-pass filter processing, The second correlation calculation process is performed using the signal in the second calculation range 72, the second shift amount x is calculated, and the process proceeds to step S110. In the second correlation calculation process, the vicinity of the first shift amount kp1 calculated by the first correlation calculation (S106) (including the first shift amount kp1 and narrower than the shift range ΔW in the first correlation calculation). In the narrow range Δd), the calculation is performed by relatively shifting the a-sequence signal and the b-sequence signal as in the case of the first embodiment.

(変形例3)
第二の実施形態において、MPU106が、2回目の演算範囲72を1回目の演算範囲71の1/3に設定する(S107)ようにしたが、2回目の演算範囲72は1回目の演算範囲71の1/3に限らず、1/2でも1/5でもよい。また、MPU106は、検出したズレ量Sが所定値より大きい(すなわち、デフォーカス量が大きい)場合における演算範囲72を、検出したズレ量Sが所定値より小さい場合における演算範囲72より広くしてもよい。このように演算範囲72を可変にすることで、演算範囲72の範囲を適切に調節できる。
(Modification 3)
In the second embodiment, the MPU 106 sets the second calculation range 72 to 1/3 of the first calculation range 71 (S107). However, the second calculation range 72 is the first calculation range 72. It is not limited to 1/3 of 71, and may be 1/2 or 1/5. Further, the MPU 106 makes the calculation range 72 when the detected deviation amount S is larger than the predetermined value (that is, the defocus amount is large) wider than the calculation range 72 when the detected deviation amount S is smaller than the predetermined value. Also good. By making the calculation range 72 variable in this way, the range of the calculation range 72 can be appropriately adjusted.

さらにまた、MPU106は、1回目の演算範囲71において設定する2回目の演算範囲72の位置を、演算範囲71の左端に設定してもよいし、演算範囲71の中央に設定してもよいし、演算範囲71の右端に設定してもよい。近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体が1回目の演算範囲71において混在する場合には、演算範囲71についての相関演算で極小値が現れにくくなる。しかしながら、局所的に行う2回目の演算範囲72の位置を異ならせることで、2回目の演算範囲72に位相が違う被写体が混在する状態を避け得るため、演算範囲72についての相関演算で極小値が現れやすくなる。これにより、相関量の極小値を与える第2シフト量xを適切に求めることができる。   Furthermore, the MPU 106 may set the position of the second calculation range 72 set in the first calculation range 71 at the left end of the calculation range 71 or may be set at the center of the calculation range 71. Alternatively, it may be set at the right end of the calculation range 71. When subjects with different phases, such as a near subject and a far subject, coexist in the first calculation range 71, it is difficult for a minimum value to appear in the correlation calculation for the calculation range 71. However, by changing the position of the second calculation range 72 that is locally performed, it is possible to avoid a state in which subjects having different phases are mixed in the second calculation range 72, so that a minimum value is obtained in the correlation calculation for the calculation range 72. Becomes easier to appear. Thereby, the second shift amount x that gives the minimum value of the correlation amount can be appropriately obtained.

(変形例4)
第一の実施形態、または第二の実施形態において、図13に例示するように、1回目の相関演算によって得られた相関量に複数の極値が存在し、これら複数の極値にそれぞれ対応して第1シフト量kp1、kp2が複数存在する場合において、複数の第1シフト量kp1、kp2の近傍の狭範囲Δdにおいて、それぞれ2回目以降の相関演算を行うようにしてもよい。このとき、AF制御部110は、複数の第1シフト量kp1、kp2の中から、例えば、より小さなデフォーカス量に対応する第1シフト量(例えばkp1)を選び、このkp1の近傍の狭範囲Δdにおいて、先に2回目の相関演算を行う。AF制御部110は、2回目の相関演算によって算出した第2シフト量x1が第1シフト量kp1と略一致した場合、第2シフト量x1をズレ量Sとした上で、他の第1シフト量kp2の近傍の狭範囲Δdにおいてする2回目の相関演算を省略する。
(Modification 4)
In the first embodiment or the second embodiment, as illustrated in FIG. 13, there are a plurality of extreme values in the correlation amount obtained by the first correlation calculation, and each corresponds to the plurality of extreme values. Then, when there are a plurality of first shift amounts kp1, kp2, the second and subsequent correlation calculations may be performed in a narrow range Δd in the vicinity of the plurality of first shift amounts kp1, kp2. At this time, the AF control unit 110 selects, for example, a first shift amount (for example, kp1) corresponding to a smaller defocus amount from the plurality of first shift amounts kp1, kp2, and a narrow range in the vicinity of this kp1. At Δd, the second correlation calculation is performed first. When the second shift amount x1 calculated by the second correlation calculation substantially coincides with the first shift amount kp1, the AF control unit 110 sets the second shift amount x1 as the shift amount S and then performs another first shift. The second correlation calculation in the narrow range Δd near the quantity kp2 is omitted.

AF制御部110は、2回目の相関演算によって算出した第2シフト量x1が第1シフト量kp1と一致しない場合、他の第1シフト量kp2の近傍の狭範囲Δdにおいて2回目の相関演算を行う。そして、AF制御部110は、2回目の相関演算によって算出した第2シフト量x2が第1シフト量kp2と略一致した場合、第2シフト量x2をズレ量Sとする。   When the second shift amount x1 calculated by the second correlation calculation does not match the first shift amount kp1, the AF control unit 110 performs the second correlation calculation in the narrow range Δd near the other first shift amount kp2. Do. Then, the AF control unit 110 sets the second shift amount x2 as the shift amount S when the second shift amount x2 calculated by the second correlation calculation substantially coincides with the first shift amount kp2.

第一の実施形態に対する変形例4によれば、AF制御部110は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第1シフト量kp1、kp2をそれぞれ含む複数の狭範囲Δdにおいてそれぞれ相関演算を行うので、複数の第1シフト量kp1とkp2とのそれぞれについて、第1シフト量と第2シフト量との間で略一致するシフト量を、適切に検出することができる。   According to the fourth modification to the first embodiment, the AF control unit 110 includes a plurality of first shift amounts when there are a plurality of extreme values of the correlation amount obtained by the correlation calculation performed after the normal low-pass filter processing. Since correlation calculation is performed in each of a plurality of narrow ranges Δd including kp1 and kp2, shifts that substantially match between the first shift amount and the second shift amount for each of the plurality of first shift amounts kp1 and kp2. The amount can be detected appropriately.

また、第一の実施形態に対する変形例4によれば、AF制御部110は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、より小さい第1シフト量(例えばkp1)を含む狭範囲Δdについて、先に2回目の相関演算を行い、演算した第2シフト量xが第1シフト量kp1と略一致した場合、他の第1シフト量kp2を含む狭範囲Δdについての2回目の相関演算を省略するので、第1シフト量が小さい、すなわちデフォーカス量が小さい被写体に対して迅速に焦点調節を行い得る。また、演算した第2シフト量xが第1シフト量kp1と略一致した場合において不要となる2回目の相関演算を省略することで、演算量の軽減にも役立つ。   Further, according to the fourth modification to the first embodiment, the AF control unit 110 has a smaller first value when there are a plurality of extreme values of the correlation amount obtained by the correlation calculation performed after the normal low-pass filter processing. For the narrow range Δd including the shift amount (for example, kp1), the second correlation calculation is performed first, and when the calculated second shift amount x substantially coincides with the first shift amount kp1, the other first shift amount kp2 is calculated. Since the second correlation calculation for the included narrow range Δd is omitted, it is possible to quickly perform focus adjustment on a subject with a small first shift amount, that is, a small defocus amount. Further, by omitting the second correlation calculation which is unnecessary when the calculated second shift amount x substantially matches the first shift amount kp1, it is useful for reducing the calculation amount.

なお、最小のデフォーカス量に対応する第1シフト量(例えばkp1)を選び、このkp1の近傍の狭範囲Δdにおいて先に2回目の相関演算を行う代わりに、カメラに最も近い被写体に対応する第1シフト量(例えばkp1)を選び、このkp1の近傍の狭範囲Δdにおいて先に2回目の相関演算を行うようにしてもよい。   Instead of selecting the first shift amount (for example, kp1) corresponding to the minimum defocus amount and performing the second correlation calculation first in the narrow range Δd in the vicinity of this kp1, it corresponds to the subject closest to the camera. A first shift amount (for example, kp1) may be selected, and the second correlation calculation may be performed first in a narrow range Δd near kp1.

第二の実施形態に対する変形例4によれば、AF制御部110は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、カメラにより近い被写体に対応する第1シフト量(例えばkp1)を含む狭範囲Δdについて、先に2回目の相関演算を行い、演算した第2シフト量xが第1シフト量kp1と略一致した場合、他の被写体に対応する第1シフト量kp2を含む狭範囲Δdについての2回目の相関演算を省略するので、カメラに最も近い被写体に対して迅速に焦点調節を行い得る。また、演算した第2シフト量xが第1シフト量kp1と略一致した場合において不要となる2回目の相関演算を省略することで、演算量の軽減にも役立つ。   According to the fourth modification to the second embodiment, the AF control unit 110 responds to a subject closer to the camera when there are a plurality of extreme values of the correlation amount obtained by the correlation calculation performed after the normal low-pass filter processing. For the narrow range Δd including the first shift amount (for example, kp1) to be performed, the second correlation calculation is performed first, and when the calculated second shift amount x substantially matches the first shift amount kp1, it corresponds to another subject. Since the second correlation calculation for the narrow range Δd including the first shift amount kp2 to be performed is omitted, the focus adjustment can be quickly performed on the subject closest to the camera. Further, by omitting the second correlation calculation which is unnecessary when the calculated second shift amount x substantially matches the first shift amount kp1, it is useful for reducing the calculation amount.

(変形例5)
上述した説明では、ローパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号に(フィルタ出力値P1(j) )を用いた相関演算(1回目の相関演算)を先に行い、ハイパスフィルタ処理後の一対のa系列の信号およびb系列の信号(フィルタ出力値P2(j) )を用いた相関演算(2回目の相関演算)を後に行った。2つの相関演算を同時に行ってもよい。相関演算を並列して行い、低周波数帯域の一対の信号(フィルタ出力値P1(j) )と高周波数帯域の一対の信号(フィルタ出力値P2(j) )とを用いて2つの相関量を算出してもよい。相関量が一致する極致を検出して、シフト量kを算出してもよい。
(Modification 5)
In the above description, the correlation calculation (first correlation calculation) using (filter output value P1 (j)) is first performed on the pair of a-sequence signal and b-sequence signal after the low-pass filter processing, and the high-pass filter A correlation calculation (second correlation calculation) using the paired a-sequence signal and b-sequence signal (filter output value P2 (j)) after processing was performed later. Two correlation calculations may be performed simultaneously. Correlation calculation is performed in parallel, and two correlation amounts are obtained using a pair of low frequency band signals (filter output value P1 (j)) and a pair of high frequency band signals (filter output value P2 (j)). It may be calculated. The shift amount k may be calculated by detecting the extreme coincidence of the correlation amounts.

(変形例6)
上述した説明では、一眼レフカメラシステムとしてデジタルカメラを例示したが、専用AF素子207による検出信号を用いて位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を備えるものであれば、一眼レフタイプの銀塩カメラであってもよい。
(Modification 6)
In the above description, a digital camera is exemplified as a single-lens reflex camera system. However, any single-lens reflex type can be used as long as it includes a focus detection device that performs phase difference type focus detection processing using a detection signal from the dedicated AF element 207. A silver salt camera may be used.

(変形例7)
上述した説明では、一眼レフタイプのデジタルカメラを例示したが、クイックリターンミラーを備えていない、ミラーレスタイプのデジタルカメラであってもよい。例えば特開2007−282107号公報に開示されるように、撮像用画素に加えて、焦点検出用の一対の光束を受光する焦点検出用画素を備えた撮像素子を用いることにより、いわゆる撮像面位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を有するカメラであってもよい。
(Modification 7)
In the above description, a single-lens reflex digital camera is illustrated, but a mirrorless digital camera that does not include a quick return mirror may be used. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-282107, by using an imaging element that includes a focus detection pixel that receives a pair of light beams for focus detection in addition to the imaging pixel, a so-called imaging surface position is obtained. It may be a camera having a focus detection device that performs phase difference type focus detection processing.

(変形例8)
また、撮像用画素および焦点検出用画素を有する撮像素子を備えて上記撮像面位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を、携帯型端末に搭載してもよい。携帯型端末は、高機能携帯電話機(いわゆるスマートフォン)、タブレット端末、ウェアラブル端末などの電子機器として構成することができる。
(Modification 8)
In addition, a focus detection apparatus that includes an imaging element having imaging pixels and focus detection pixels and performs the imaging surface phase difference type focus detection processing may be mounted on a portable terminal. The portable terminal can be configured as an electronic device such as a high-function mobile phone (so-called smartphone), a tablet terminal, or a wearable terminal.

(変形例9)
図14は、プログラムの供給を説明する図である。図11、図12を参照して説明したAF処理を実行するプログラムを、カメラや携帯型端末700に対して後から供給してもよい。携帯型端末700等へのプログラムの供給は、図14に例示するように、プログラムを格納したパーソナルコンピュータ705から赤外線通信や近距離無線通信、あるいは有線接続によって携帯型端末700へ送信することができる。
(Modification 9)
FIG. 14 is a diagram for explaining program supply. A program for executing the AF processing described with reference to FIGS. 11 and 12 may be supplied to the camera or the portable terminal 700 later. The program supply to the portable terminal 700 or the like can be transmitted from the personal computer 705 storing the program to the portable terminal 700 by infrared communication, short-range wireless communication, or wired connection, as illustrated in FIG. .

パーソナルコンピュータ705に対するプログラムの供給は、プログラムを格納したCD−ROMなどの記憶媒体704をパーソナルコンピュータ705にセットして行ってもよいし、ネットワークなどの通信回線701を経由する方法でパーソナルコンピュータ705へローディングしてもよい。通信回線701を経由する場合は、当該通信回線に接続されたサーバー702のストレージ装置703などにプログラムを格納しておく。   The program may be supplied to the personal computer 705 by setting a storage medium 704 such as a CD-ROM storing the program in the personal computer 705, or to the personal computer 705 by a method via a communication line 701 such as a network. You may load. When passing through the communication line 701, the program is stored in the storage device 703 of the server 702 connected to the communication line.

また、通信回線701に接続された無線LANのアクセスポイント(不図示)を経由して、携帯型端末700へプログラムを直接送信することもできる。さらに、プログラムを格納したメモリカードなどの記憶媒体704Bを携帯型端末700にセットしてもよい。このように、プログラムは記憶媒体や通信回線(信号)を介する提供など、種々の形態のコンピュータプログラム製品として供給できる。   Further, the program can be directly transmitted to the portable terminal 700 via a wireless LAN access point (not shown) connected to the communication line 701. Further, a storage medium 704B such as a memory card storing the program may be set in the portable terminal 700. As described above, the program can be supplied as various types of computer program products such as provision via a storage medium or a communication line (signal).

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。   Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

71、72…演算範囲
102…撮像素子
106…MPU
107…シャッター駆動機構
108…ミラー駆動機構
109…操作部材
110…AF制御部
201…カメラ本体
202…撮影レンズ
203…メインミラー
207…専用AF素子
210…撮像光学系
211…絞り
212…レンズ駆動機構
214…レンズCPU
A,B…光電変換素子アレイ
ΔW…1回目の相関演算のシフト範囲
Δd…2回目の相関演算のシフト範囲
71, 72 ... Calculation range 102 ... Image sensor 106 ... MPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 ... Shutter drive mechanism 108 ... Mirror drive mechanism 109 ... Operation member 110 ... AF control part 201 ... Camera body 202 ... Shooting lens 203 ... Main mirror 207 ... Dedicated AF element 210 ... Imaging optical system 211 ... Diaphragm 212 ... Lens drive mechanism 214 ... Lens CPU
A, B: photoelectric conversion element array ΔW: first correlation calculation shift range Δd: second correlation calculation shift range

Claims (9)

光学系を通過した第1の光束を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部、および前記光学系を通過した第1の光束と異なる第2の光束を光電変換して電荷を生成する第2光電変換部を有し、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく第1信号、および前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく第2信号を出力する撮像部と、
前記第1信号および前記第2信号の第1範囲において、第1周波数帯域を用いて第1相関演算を行った後で、前記第1範囲よりも狭い第2範囲において、前記第1周波数帯域より高い第2周波数帯域を用いて第2相関演算を行い、前記第1相関演算と前記第2相関演算とに基づいて、前記光学系による像と前記撮像部とのずれ量を算出する算出部と、
を備える焦点検出装置。
Generating a first first photoelectric conversion unit that generates an electric charge by photoelectric conversion of the light beam, and the first light flux is different from the second charge by photoelectrically converting a light flux passing through the optical system passing through the optical system a second have a photoelectric conversion unit, the first signal based on the electric charge produced in the first photoelectric conversion unit, and an imaging unit for outputting a second signal based on the electric charge produced in the second photoelectric conversion unit to ,
In the first signal and the second first range signal, after the first correlation calculation was Tsu line using a first frequency band, a narrow second range than the first range, the first frequency A calculation for performing a second correlation calculation using a second frequency band higher than the band, and calculating a deviation amount between the image by the optical system and the imaging unit based on the first correlation calculation and the second correlation calculation And
A focus detection apparatus.
請求項1に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第1相関演算に基づく前記第1信号および前記第2信号の第1相関量と、前記第2相関演算に基づく前記第1信号および前記第2信号の第2相関量とから前記ずれ量を算出する焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 1,
The calculation unit includes a first correlation amount of the first signal and the second signal based on the first correlation calculation, and a second correlation amount of the first signal and the second signal based on the second correlation calculation. A focus detection device that calculates the shift amount from
請求項2に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第1範囲に含まれる前記第1信号および前記第2信号の所定範囲において相対的にシフトしながら前記第1相関演算により前記第1相関量の極値に対応する第1シフト量を算出し、前記第1範囲の中にあって前記第2範囲に含まれる前記第1信号および前記第2信号を前記所定範囲より狭くて前記第1シフト量を含む狭範囲において相対的にシフトしながら前記第2相関演算により前記第2相関量の極値に対応する第2シフト量を算出し、前記第2相関量の極値が複数存在する場合に、複数の前記第2シフト量のうち前記第1シフト量と略一致するシフト量を、前記ずれ量として算出する焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 2,
The calculation unit performs a first shift corresponding to an extreme value of the first correlation amount by the first correlation calculation while relatively shifting in a predetermined range of the first signal and the second signal included in the first range. A shift amount is calculated , and the first signal and the second signal included in the second range within the first range are narrower than the predetermined range and are relative to each other in a narrow range including the first shift amount. When a second shift amount corresponding to the extreme value of the second correlation amount is calculated by the second correlation calculation while shifting to, and there are a plurality of extreme values of the second correlation amount, a plurality of the second shifts are calculated. the shift amount substantially coincides with the first shift amount of the amount, the focus detection device is calculated as the amount of deviation.
請求項に記載の焦点検出装置において、
前記第1範囲および前記第2範囲は、前記シフトの方向における範囲である焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 3 ,
The focus detection device, wherein the first range and the second range are ranges in the shift direction.
請求項3または4に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第1周波数帯域に制限された前記第1信号および前記第2信号を相対的にシフトしながら前記第1相関演算を行い、前記第2周波数帯域に制限された前記第1信号および前記第2信号を相対的にシフトしながら前記第2相関演算を行う焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 3 or 4 ,
The calculation unit performs the first correlation calculation while relatively shifting the first signal and the second signal limited to the first frequency band, and the first unit limited to the second frequency band. A focus detection apparatus that performs the second correlation calculation while relatively shifting a signal and the second signal.
請求項からのいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第1相関量の極値が複数存在する場合に、複数の前記第1シフト量をそれぞれ含む複数の前記狭範囲において前記第1相関演算を行う焦点検出装置。
In the focus detection apparatus according to any one of claims 3 to 5 ,
The calculation unit is a focus detection device that performs the first correlation calculation in a plurality of the narrow ranges each including a plurality of the first shift amounts when there are a plurality of extreme values of the first correlation amount.
請求項に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第1相関量の極値が複数存在する場合に、より近くの被写体に対応する前記第1シフト量を含む前記狭範囲について前記第1相関演算を行い、前記第2シフト量が前記第1シフト量と略一致した場合、他の被写体に対応する前記第1シフト量を含む前記狭範囲についての前記第2相関演算を行わない焦点検出装置。
The focus detection apparatus according to claim 6 ,
The calculating unit, when the extreme value of the first correlation amount there are a plurality, performs the first correlation operation on the narrow range including said first shift amount corresponding to the closer of the subject, the second shift A focus detection apparatus that does not perform the second correlation calculation for the narrow range including the first shift amount corresponding to another subject when the amount substantially matches the first shift amount.
請求項1から7のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記ずれ量が所定値より大きい場合における前記第2範囲を、前記算出したずれ量が前記所定値より小さい場合における前記第2範囲より広くする焦点検出装置。
In the focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
The focus detection device, wherein the calculation unit makes the second range when the shift amount is larger than a predetermined value wider than the second range when the calculated shift amount is smaller than the predetermined value.
請求項1から8のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
An imaging device comprising the focus detection device according to any one of claims 1 to 8 .
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