JP6686191B2 - Focus detection device, imaging device, and focus detection method - Google Patents
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Description
本発明は、焦点検出装置、撮像装置及び焦点検出方法に関するものである。 The present invention relates to a focus detection device, an imaging device, and a focus detection method.
撮像装置の焦点調節方法の一般的な方式として、コントラストAF方式と位相差AF方式とがある。コントラストAF方式も位相差AF方式も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AF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が存在する。 There are a contrast AF method and a phase difference AF method as a general method of the focus adjustment method of the image pickup apparatus. Both the contrast AF method and the phase-difference AF method are AF methods often used in video cameras and digital still cameras, and there are those in which an image sensor is used as a focus detection sensor.
この種の焦点調節方法は、光学系の所収差により、焦点検出結果に誤差を含む場合があり、その誤差を低減するための方法が、種々提案されている。 This type of focus adjustment method may include an error in the focus detection result due to the aberration of the optical system, and various methods for reducing the error have been proposed.
例えば、特許文献1には、焦点検出を行うために用いる信号の評価周波数(評価帯域)によって、焦点検出結果を補正する補正値を算出する方法が開示されている。
For example,
このような焦点検出誤差は、上述の焦点調節方法によらず、コントラストAF方式や位相差AF方式に用いられる焦点調節用信号の評価帯域によって発生する。 Such a focus detection error occurs not in the focus adjustment method described above but in the evaluation band of the focus adjustment signal used in the contrast AF method or the phase difference AF method.
しかしながら、上記従来技術の構成では、焦点検出誤差の補正を十分に行えないといった問題がある。特許文献1では、焦点検出誤差として、焦点調節用信号を評価する周波数帯域を特定し、その評価帯域に適した補正値を用いて、焦点検出結果の補正を行う。
However, the configuration of the above conventional technique has a problem that the focus detection error cannot be sufficiently corrected. In
一方で、焦点検出誤差は、本来、撮影された画像として最も良好なピント状態であると観察者が感じられる焦点状態と、焦点検出結果が示す焦点状態の差である。しかしながら、撮影された画像の焦点状態については、上述の特許文献1では、言及されていない。
On the other hand, the focus detection error is originally the difference between the focus state in which the observer feels that the photographed image is in the best focus state and the focus state indicated by the focus detection result. However, the focus state of the captured image is not mentioned in
本発明は、上記の問題点に鑑み、本質的な焦点検出誤差である撮影画像と焦点検出結果の焦点状態の差分を補正することにより、より高精度な焦点調節を行う撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an imaging device that performs more accurate focus adjustment by correcting the difference between the focus state of a captured image that is an essential focus detection error and the focus detection result. With the goal.
そこで、上記目的を達成するために、本発明では、焦点検出結果を取得するために用いられる信号の評価周波数に関する第1の情報と、撮影画像に用いられる信号の評価周波数に関する第2の情報とを取得する第1の取得手段と、異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第3の情報を前記撮影光学系から取得する第2の取得手段と、前記焦点検出結果と、前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、補正された焦点検出結果を出力する焦点検出手段とを有することを特徴とする。 Therefore, in order to achieve the above object, according to the present invention, first information about an evaluation frequency of a signal used for acquiring a focus detection result and second information about an evaluation frequency of a signal used for a captured image are provided. a first acquisition means for acquiring a second acquisition unit for acquiring third information relating to the imaging position of the imaging optical system for each of a plurality of different spatial frequencies from said photographing optical system, and the focus detection result, It is characterized by further comprising focus detection means for outputting a corrected focus detection result based on the first information, the second information, and the third information.
本発明によれば、焦点検出誤差である撮影画像と焦点検出結果の焦点状態の差分を補正することにより、より高精度な焦点調節を行うことができる。 According to the present invention, more accurate focus adjustment can be performed by correcting the difference between the focus state between the captured image and the focus detection result, which is the focus detection error.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明の実施例による、本発明の撮像装置を、レンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した例について説明する。 An example in which the image pickup apparatus of the present invention according to the embodiment of the present invention is applied to a single-lens reflex type digital camera with interchangeable lenses will be described below.
(撮像装置の構成の説明)
図2は本実施例のデジタルカメラのブロック図である。本実施例のデジタルカメラは交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット100とカメラ本体120とを有する。レンズユニット100は図中央の点線で示されるマウントMを介して、カメラ本体120と接続される。
(Description of the configuration of the imaging device)
FIG. 2 is a block diagram of the digital camera of this embodiment. The digital camera of this embodiment is an interchangeable lens type single-lens reflex camera, and has a
レンズユニット100は、第1レンズ群101、絞り兼用シャッタ102、第2レンズ群103、フォーカスレンズ群(以下、単に「フォーカスレンズ」という)104、及び、駆動/制御系を有する。このようにレンズユニット100は、フォーカスレンズ104を含むと共に被写体の像を形成する撮影レンズを有する。
The
第1レンズ群101は、レンズユニット100の先端に配置され、光軸方向OAに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ102は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う他、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ102及び第2レンズ群103は一体として光軸方向OAに進退し、第1レンズ群101の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ104は、光軸方向の進退により焦点調節を行う。
The
駆動/制御系は、ズームアクチュエータ111、絞りシャッタアクチュエータ112、フォーカスアクチュエータ113、ズーム駆動回路114、絞りシャッタ駆動回路115を有する。
The drive / control system includes a
また、駆動/制御系は、フォーカス駆動回路116、レンズMPU117、レンズメモリ118、シフト/チルト/回転操作部材140、変位量検出手段141、変位方向検出手段142を有する。
Further, the drive / control system has a
ズームアクチュエータ111は、第1レンズ群101や第3レンズ群103を光軸方向OAに進退駆動し、ズーム操作を行なう。絞りシャッタアクチュエータ112は、絞り兼用シャッタ102の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。
The
フォーカスアクチュエータ113で、フォーカスレンズ104を光軸方向OAに進退駆動して焦点調節を行なう。フォーカスアクチュエータ113は、フォーカスレンズ104の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。
The
ズーム駆動回路114は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ111を駆動する。シャッタ駆動回路115は、絞りシャッタアクチュエータ112を駆動制御して絞り兼用シャッタ102の開口を制御する。
The
フォーカス駆動回路116は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ113を駆動制御し、フォーカスレンズ104を光軸方向OAに進退駆動して焦点調節を行なう。
The
レンズMPU117は、撮影レンズに係る全ての演算、制御を行い、ズーム駆動回路114、シャッタ駆動回路115、フォーカス駆動回路116、レンズメモリ118を制御する。また、レンズMPU117は、現在のレンズ位置を検出し、カメラMPU125からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。
The lens MPU 117 performs all calculations and controls relating to the taking lens, and controls the
つまり、撮像装置は、撮影光学系を有するレンズ部と撮像素子を有する撮像部が着脱可能に構成されていた場合、レンズ部は、撮像部に対して撮影光学系により形成される撮像素子に入射する被写体像の空間周波数帯域ごとの結像位置に関する情報を通知する。 That is, in the image pickup apparatus, when the lens unit having the image pickup optical system and the image pickup unit having the image pickup element are detachable, the lens unit is incident on the image pickup element formed by the image pickup optical system with respect to the image pickup unit. Information regarding the image forming position of each spatial frequency band of the subject image is notified.
このレンズ位置情報は、フォーカスレンズの光軸上位置、撮影光学系が移動していない状態の射出瞳の光軸上位置、直径、射出瞳の光束を制限するレンズ枠の光軸上位置、直径などの情報を含む。レンズメモリ118には自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。
This lens position information is the optical axis position of the focus lens, the optical axis position of the exit pupil when the photographing optical system is not moving, the diameter, the optical axis position of the lens frame that limits the light flux of the exit pupil, and the diameter. Including information such as. The
カメラ本体120は、光学的ローパスフィルタ121、撮像素子122、駆動/制御系を有する。
The
光学的ローパスフィルタ121と撮像素子122はレンズユニット100からの光束によって被写体像を形成する撮像光学系として機能する。第1レンズ群101、絞り兼用シャッタ102、第2レンズ群103、フォーカスレンズ群(以下、単に「フォーカスレンズ」という)104、光学的ローパスフィルタ121は、撮影光学系を構成している。
The optical low-
光学的ローパスフィルタ121は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。
The optical low-
撮像素子122はC−MOSセンサとその周辺回路で構成され、横方向m画素、縦方向n画素が配置される。撮像素子122は、焦点検出装置の一部を有し、位相差検出方式AFを行うことができる。得られた画像データの内、焦点検出に対応する画像データは、画像処理回路124で焦点検出用信号としての焦点検出用画像データに変換される。
The
一方で、得られた画像データの内、表示や記録やTVAFのために用いられる画像データも、画像処理回路124に送られ、目的に合わせた所定の処理が行われる。 On the other hand, among the obtained image data, the image data used for display, recording and TVAF are also sent to the image processing circuit 124, and a predetermined process suitable for the purpose is performed.
駆動/制御系は、撮像素子駆動回路123、画像処理回路124、カメラMPU125、表示器126、操作スイッチ群127、メモリ128、撮像面位相差焦点検出部129、TVAF焦点検出部130を有する。
The drive / control system includes an image pickup
撮像素子駆動回路123は、撮像素子122の動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してカメラMPU125に送信する。画像処理回路124は、撮像素子122が取得した画像のγ変換、カラー補間、JPEG圧縮などを行う。
The image
カメラMPU(プロセッサ)125は、カメラ本体120に係る全ての演算、制御を行い、撮像素子駆動回路123、画像処理回路124、表示器126、操作SW127、メモリ128、撮像面位相差焦点検出部129、TVAF焦点検出部130を制御する。
The camera MPU (processor) 125 performs all calculations and controls related to the
カメラMPU125はマウントMの信号線を介してレンズMPU117と接続され、レンズMPU117に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したり、レンズユニット100に固有の光学情報を取得したりする。
The
カメラMPU125には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したROM125a、変数を記憶するRAM125b、諸パラメータを記憶するEEPROM125cが内蔵されている。
The
更に、カメラMPU125は、ROM125aに格納したプログラムにより焦点検出処理を実行する。焦点検出処理は、瞳の異なる領域を通過した光束により形成される光学像を光電変換した対の像信号を用いて、公知の相関演算処理を実行する。また、カメラMPU125は、撮像面位相差AFにおいて、焦点検出位置の像高が大きい時にケラレの影響が大きく信頼度が低下するため、その補正も行う。
Further, the
表示器126はLCDなどから構成され、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作スイッチ群127は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。本実施例の記録手段としてのメモリ128は、着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。
The
撮像面位相差焦点検出部129は、撮像素子122、画像処理回路124により得られる焦点検出用画像データの像信号により位相差検出方式AFでの焦点検出処理を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部129は、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像のずれ量に基づいて撮像面位相差AFを行う。撮像面位相差AFの方法については、後に詳細に説明する。
The imaging plane phase difference focus detection unit 129 performs focus detection processing in phase difference detection AF based on the image signal of the focus detection image data obtained by the
TVAF焦点検出部130は、画像処理回路124にて得られた画像情報のコントラスト成分により各種TVAF用評価値を算出し、コントラスト方式の焦点検出処理を行う。コントラスト方式の焦点検出処理は、フォーカスレンズ104を移動して焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出する。
The TVAF
このように、本実施例は撮像面位相差AFとTVAFを組み合わせており、状況に応じて、選択的に使用したり、組み合わせて使用したりすることができる。撮像面位相差AFとTVAFは、各々の焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ104の位置を制御する制御手段として機能している。
As described above, in the present embodiment, the imaging plane phase difference AF and the TVAF are combined, and they can be selectively used or combined and used depending on the situation. The imaging plane phase difference AF and the TVAF function as control means for controlling the position of the
(焦点検出装置の説明)
以上が、レンズユニット100とカメラ本体120からなるカメラシステムの構成である。次に、撮像素子122の信号を用いた焦点検出装置について詳細を説明する。この焦点検出装置は位相差検出方式AFとコントラスト方式AFを採用している。その構成について説明する。
(Explanation of focus detection device)
The above is the configuration of the camera system including the
(位相差検出方式AFの説明)
最初に、図3から図5を用いて、位相差検出方式AFの構成について説明する。
(Explanation of phase difference detection AF)
First, the configuration of the phase difference detection AF will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
図3は本実施例における撮像素子の画素配列を示した図で、2次元C−MOSエリアセンサの縦(Y方向)6行と横(X方向)8列の範囲を、撮影光学系側から観察した状態を示している。カラーフィルタはベイヤー配列が適用され、奇数行の画素には、左から順に緑(Green)と赤(Red)のカラーフィルタが交互に設けられる。また、偶数行の画素には、左から順に青(Blue)と緑(Green)のカラーフィルタが交互に設けられる。円211iはオンチップマイクロレンズを表わす。オンチップマイクロレンズの内側に配置された複数の矩形はそれぞれ光電変換部である。
FIG. 3 is a diagram showing a pixel array of the image pickup element in the present embodiment, and shows a range of 6 rows in the vertical direction (Y direction) and 8 columns in the horizontal direction (X direction) of the two-dimensional C-MOS area sensor from the photographing optical system side. The observed state is shown. A Bayer array is applied to the color filters, and green (green) and red (red) color filters are alternately provided in order from the left in pixels in odd-numbered rows. Further, the pixels of even rows are provided with blue (Blue) and green (Green) color filters alternately from the left.
本実施例では、すべての画素の光電変換部はX方向に2分割され、分割された一方の領域の光電変換信号と2つの光電変換信号の和は独立して読み出しできる構成となっている。そして、独立して読み出しされた信号は、2つの光電変換信号の和と分割された一方の領域の光電変換信号との差分をとることにより、もう一方の光電変換領域で得られる信号に相当する信号を得ることができる。 In this embodiment, the photoelectric conversion units of all pixels are divided into two in the X direction, and the photoelectric conversion signal of one of the divided regions and the sum of the two photoelectric conversion signals can be independently read. The independently read signal corresponds to the signal obtained in the other photoelectric conversion region by taking the difference between the sum of the two photoelectric conversion signals and the photoelectric conversion signal in one of the divided regions. You can get a signal.
これらの分割された領域の光電変換信号は、後述する方法で位相差式焦点検出に用いられるほか、視差情報を有した複数画像から構成される3D(3−Dimensional)画像を生成することもできる。一方で、2つの光電変換信号の和は、通常の撮影画像として用いられる。 The photoelectric conversion signals of these divided areas are used for phase-difference focus detection by a method described later, and can also generate a 3D (3-Dimensional) image composed of a plurality of images having parallax information. . On the other hand, the sum of the two photoelectric conversion signals is used as a normal captured image.
ここで、位相差式焦点検出を行なう場合の画素信号について説明する。後述するように、本実施例においては、図3のマイクロレンズ211iと、分割された光電変換部211a及び211bで、撮影光学系の射出光束を瞳分割する。
Here, a pixel signal when performing the phase difference focus detection will be described. As will be described later, in the present embodiment, the
そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素211において、光電変換部211aの出力をつなぎ合わせて編成したものをAF用A像、同じく光電変換部211bの出力をつなぎ合わせて編成したものをAF用B像とする。光電変換部211a、211bの出力は、ベイヤー配列の緑、赤、青、緑の出力を信号加算処理したもので、疑似的に輝度(Y)信号として算出されたものを用いる。
Then, in a plurality of
但し、赤、青、緑の色ごとに、AF用A像、B像を編成してもよい。このように生成したAF用A像とB像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出することで、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。 However, the AF A image and B image may be organized for each of red, blue, and green colors. By detecting the relative image shift amount between the AF A image and the B image thus generated by the correlation calculation, it is possible to detect the defocus amount in the predetermined area, that is, the defocus amount.
本実施例では、AF用A像もしくはB像は、いずれか一方は撮像素子からは出力されないが、上述した通り、A像出力とB像出力の和は出力されるため、その出力と他方の出力の差分から、もう一方の信号を得ることができ、焦点検出を行うことができる。 In the present embodiment, either the A image for AF or the B image is not output from the image sensor, but as described above, the sum of the A image output and the B image output is output, so that the output and the other image are output. The other signal can be obtained from the output difference, and focus detection can be performed.
上記の撮像素子は、特開2004−134867号公報に開示された技術を用いて製造することができるため、詳細構造に関する説明は省略する。 The above-described image sensor can be manufactured by using the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-134867, and therefore detailed description of the structure is omitted.
(読み出し回路の構成を示した図)
図4は本実施例の撮像素子における読み出し回路の構成を示した図である。151は水平走査回路、153は垂直走査回路である。そして各画素の境界部には、水平走査ライン152a及び152bと、垂直走査ライン154a及び154bが配線され、各光電変換部はこれらの走査ラインを介して信号が外部に読み出される。
(A diagram showing the configuration of the readout circuit)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the readout circuit in the image sensor of this embodiment.
なお、本実施例の撮像素子は以下の2種類の読み出しモードを有する。第1の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合は、全画素の信号が読み出される。 The image sensor of this embodiment has the following two types of read modes. The first read mode is called an all-pixel read mode and is a mode for capturing a high-definition still image. In this case, the signals of all pixels are read out.
第2の読み出しモードは間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、もしくはプレビュー画像の表示のみを行なうためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、画素群はX方向及びY方向ともに所定比率に間引いた画素のみ読み出す。また、高速に読み出す必要がある場合にも、同様に間引き読み出しモードを用いる。X方向に間引く際には、信号の信号加算処理を行いS/Nの改善を図り、Y方向に対する間引きは、間引かれる行の信号出力を無視する。位相差検出方式、コントラスト検出方式の焦点検出も通常は、第2の読み出しモードで行われる。 The second reading mode is called a thinning-out reading mode and is a mode for only recording a moving image or displaying a preview image. In this case, the number of pixels required is less than all the pixels, so that the pixel group reads only the pixels thinned out in a predetermined ratio in both the X and Y directions. Also, when it is necessary to read at high speed, the thinning-out reading mode is used similarly. When thinning out in the X direction, signal addition processing of signals is performed to improve S / N, and in thinning out in the Y direction, the signal output of the thinned out row is ignored. Focus detection by the phase difference detection method and the contrast detection method is also normally performed in the second read mode.
(共役関係を説明する図)
図5A、5Bは、本実施例の撮像装置において、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された撮像素子の光電変換部の共役関係を説明する図である。撮像素子内の光電変換部と撮影光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズによって共役関係となるように設計される。そして撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面とほぼ一致する。
(A diagram explaining the conjugate relationship)
5A and 5B are views for explaining the conjugate relationship between the exit pupil plane of the imaging optical system and the photoelectric conversion unit of the image pickup element arranged near the image height zero, that is, near the center of the image plane in the image pickup apparatus of the present embodiment. . The photoelectric conversion unit in the image pickup device and the exit pupil plane of the photographing optical system are designed to have a conjugate relationship by an on-chip microlens. The exit pupil of the photographing optical system generally coincides with the surface on which the iris diaphragm for adjusting the light amount is placed.
一方、本実施例の撮影光学系は変倍機能を有したズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行なうと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図5における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちMiddleの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Zepと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状や、像高(X、Y座標)に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。 On the other hand, the photographing optical system of the present embodiment is a zoom lens having a variable magnification function, but depending on the optical type, when the variable magnification operation is performed, the distance and size of the exit pupil from the image plane change. The photographic optical system in FIG. 5 shows a state in which the focal length is between the wide-angle end and the telephoto end, that is, in the middle state. Assuming that this is the standard exit pupil distance Zep, optimum design of the eccentricity parameter according to the shape of the on-chip microlens and the image height (X, Y coordinates) is performed.
図5Aにおいて、101は第1レンズ群、101bは第1レンズ群を保持する鏡筒部材、105は第3レンズ群、104bはフォーカスレンズ104を保持する鏡筒部材である。102は絞りで、102aは絞り開放時の開口径を規定する開口板、102bは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。
In FIG. 5A, 101 is a first lens group, 101b is a lens barrel member holding the first lens group, 105 is a third lens group, and 104b is a lens barrel member holding the
なお、撮影光学系を通過する光束の制限部材として作用する101b、102a、102b、及び104bは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り102の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述したように像面からの距離をZepとしている。
It should be noted that 101b, 102a, 102b, and 104b that act as a member for restricting the light flux that passes through the imaging optical system represent optical virtual images when observed from the image plane. The synthetic aperture in the vicinity of the
2110は、被写体像を光電変換するための画素で、像面中央近傍に配置されており、本実施例では、中央画素と呼ぶ。中央画素2110は、最下層より、光電変換部2110a、2110b、配線層2110e〜2110g、カラーフィルタ2110h、及びオンチップマイクロレンズ2110iの各部材で構成される。
そして、2つの光電変換部はオンチップマイクロレンズ2110iによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。また別の言い方をすれば、撮影光学系の射出瞳が、オンチップマイクロレンズ2110iを介して、光電変換部の表面に投影されることになる。
Then, the two photoelectric conversion units are projected onto the exit pupil plane of the photographing optical system by the on-
図5Bは、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示したもので、光電変換部2110a及び2110bに対する投影像は各々EP1a及びEP1bとなる。また本実施例では、撮像素子は、2つの光電変換部2110aと2110bのいずれか一方の出力と、両方の和の出力を得ることができる画素を有している。
FIG. 5B shows a projected image of the photoelectric conversion unit on the exit pupil plane of the photographing optical system. The projected images of the
両方の和の出力は、撮影光学系のほぼ全瞳領域である投影像EP1a、EP1bの両方の領域を通過した光束を光電変換したものである。 The output of the sum of both is obtained by photoelectrically converting the light flux that has passed through both regions of the projection images EP1a and EP1b, which are almost the entire pupil region of the photographing optical system.
図5Aで、撮影光学系を通過する光束の最外部をLで示すと、光束Lは、絞りの開口板102aで規制されており、投影像EP1a及びEP1bは撮影光学系でケラレがほぼ発生していない。図5Bでは、図5Aの光束Lを、TLで示している。
In FIG. 5A, when the outermost part of the light flux passing through the photographing optical system is indicated by L, the light flux L is regulated by the
TLで示す円の内部に、光電変換部の投影像EP1a、EP1bの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Lは、絞りの開口板102aでのみ制限されているため、TLは、102aと言い換えることができる。この際、像面中央では各投影像EP1aないしEP1bのけられ状態は光軸に対して対称となり、各光電変換部2110a及び2110bが受光する光量は等しい。
Since most of the projected images EP1a and EP1b of the photoelectric conversion unit are included inside the circle indicated by TL, it can be seen that vignetting has hardly occurred. Since the light flux L is limited only by the
以上、図3、図4、図5で説明した様に、撮像素子122は撮像のみの機能だけではなく焦点検出装置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、位相差検出方式AFを行うことが可能である。
As described above with reference to FIGS. 3, 4, and 5, the
上述の説明では、水平方向に射出瞳を分割する構成を説明したが、撮像素子上に、垂直方向に射出瞳を分割する画素も合わせて設けてもよい。両方向に射出瞳を分割する画素を設けることにより、水平だけでなく、垂直方向の被写体のコントラストに対応した焦点検出を行うことができる。 In the above description, the configuration in which the exit pupil is divided in the horizontal direction has been described, but pixels for dividing the exit pupil in the vertical direction may also be provided on the image sensor. By providing pixels that divide the exit pupil in both directions, focus detection can be performed in accordance with the contrast of the subject in the vertical direction as well as in the horizontal direction.
(コントラスト方式AFの説明)
次に、図6を用いて、コントラスト方式AFの構成について説明する。図6では、図2のカメラMPU125及びTVAF焦点検出部130を用いて算出される各種AF用評価値の算出の流れについて示している。
(Explanation of contrast method AF)
Next, the configuration of the contrast AF will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a flow of calculation of various AF evaluation values calculated using the
A/D変換回路7で変換されたデジタル信号が、TVAF焦点検出部130に入力されると、AF評価用信号処理回路401で、ベイヤー配列信号からの緑(G)信号の抽出と、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理が施される。
When the digital signal converted by the A /
本実施例では、TVAF焦点検出を緑(G)信号で行う場合を説明するが、赤(R)、青(B)、緑(G)の全ての信号を用いてもよい。また、RGB全色用いて輝度(Y)信号を生成してもよい。AF評価用信号処理回路401で生成される出力信号は、用いられた色によらず、以後の説明では、輝度信号Yと呼ぶこととする。
In the present embodiment, the case where the TVAF focus detection is performed with the green (G) signal will be described, but all signals of red (R), blue (B), and green (G) may be used. Alternatively, the luminance (Y) signal may be generated using all RGB colors. The output signal generated by the AF evaluation
Yピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Yは、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路402へ入力される。この回路によって、領域設定回路412によって設定されたAF評価範囲内で水平ライン毎のYラインピーク値が求められる。
A method of calculating the Y peak evaluation value will be described. The gamma-corrected luminance signal Y is input to the line
更に、ラインピーク検出回路402の出力は垂直ピーク検出回路405に入力される。この回路によって、領域設定回路414によって設定されたAF評価範囲内で垂直方向にピークホールドが行われ、Yピーク評価値が生成される。Yピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。
Further, the output of the line
Y積分評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Yは、水平ライン毎の積分値を検出するための水平積分回路403へ入力される。この回路によって、領域設定回路412によって設定されたAF評価範囲内で水平ライン毎のYの積分値が求められる。更に、水平成分回路403の出力は垂直積分回路406に入力される。
A method of calculating the Y integral evaluation value will be described. The gamma-corrected luminance signal Y is input to the
この回路によって、領域設定回路412によって設定されたAF評価範囲内で垂直方向に積分が行われ、Y積分評価値を生成される。Y積分評価値は、AF評価範囲内全体の明るさを判断することができる。 By this circuit, integration is performed in the vertical direction within the AF evaluation range set by the area setting circuit 412, and a Y integral evaluation value is generated. The Y integration evaluation value can determine the overall brightness within the AF evaluation range.
Max−Min評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Yは、ラインピーク検出回路402に入力され、AF評価範囲内で水平ライン毎のYラインピーク値が求められる。また、ガンマ補正された輝度信号Yは、ライン最小値検出回路404に入力される。
A method of calculating the Max-Min evaluation value will be described. The gamma-corrected luminance signal Y is input to the line
この回路によって、輝度信号YのAF評価範囲内で水平ライン毎のYの最小値が検出される。検出された水平ライン毎のYのラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、(ラインピーク値−最小値)を計算した上で垂直ピーク検出回路407に入力される。
This circuit detects the minimum value of Y for each horizontal line within the AF evaluation range of the luminance signal Y. The detected line peak value and minimum value of Y for each horizontal line are input to the subtractor, (line peak value-minimum value) is calculated, and then input to the vertical
この回路によって、AF評価範囲内で垂直方向にピークホールドが行われ、Max−Min評価値が生成される。Max−Min評価値は、低コントラスト・高コントラストの判定に有効である。 By this circuit, the peak hold is performed in the vertical direction within the AF evaluation range, and the Max-Min evaluation value is generated. The Max-Min evaluation value is effective in determining low contrast and high contrast.
領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Yは、BPF408に通すことによって特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号は、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのピークホールド手段であるラインピーク検出回路409へ入力される。
A method of calculating the area peak evaluation value will be described. The gamma-corrected luminance signal Y is passed through a
ラインピーク検出回路409は、AF評価範囲内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。求めたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路411によってAF評価範囲内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。
The line
領域ピーク評価値は、AF評価範囲内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。 The area peak evaluation value does not change much even if the subject moves within the AF evaluation range, and is therefore effective for restart determination for shifting to the processing for searching the in-focus point again from the in-focus state.
全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路409は、AF評価範囲内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。次に、ラインピーク値を垂直積分回路410に入力し、AF評価範囲内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分して全ライン積分評価値を生成する。
A method of calculating the total line integral evaluation value will be described. Similar to the area peak evaluation value, the line
高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、合焦位置の検出を行うためのAFのメインの評価値として有効である。 The high-frequency all-line integral evaluation value is effective as the main evaluation value of AF for detecting the in-focus position because it has a wide dynamic range and high sensitivity due to the effect of integration.
本実施例では、デフォーカス状態に応じて評価値が変化し、焦点調節に用いる全ライン積分評価値を焦点評価値と称する。 In this embodiment, the evaluation value changes according to the defocus state, and the all-line integral evaluation value used for focus adjustment is called the focus evaluation value.
領域設定回路413は、カメラMPU125により設定された画面内の所定の位置にある信号を選択するためのAF評価範囲用のゲート信号を生成する。
The
ゲート信号は、ラインピーク検出回路402、水平積分回路403、ライン最小値検出回路404、ラインピーク検出回路409、垂直積分回路406、410垂直ピーク検出回路405、407、411の各回路に入力される。
The gate signal is input to each of the line
そして、各焦点評価値がAF評価範囲内の輝度信号Yで生成されるように、輝度信号Yが各回路に入力するタイミングが制御される。 Then, the timing at which the brightness signal Y is input to each circuit is controlled so that each focus evaluation value is generated by the brightness signal Y within the AF evaluation range.
また、領域設定回路413は、AF評価範囲に合わせて、複数の領域の設定が可能である。
Further, the
AF制御部151は、各焦点評価値を取り込み、フォーカス駆動回路116を通じてフォーカスアクチュエータ113を制御し、フォーカスレンズ104を光軸方向に移動させてAF制御を行う。
The
本実施例では、各種のAF用評価値を上述の通り水平ライン方向に算出するのに加えて、垂直ライン方向にも算出する。これにより、水平、垂直いずれの方向の被写体のコントラスト情報に対しても焦点検出を行うことができる。 In the present embodiment, in addition to calculating the various AF evaluation values in the horizontal line direction as described above, they are also calculated in the vertical line direction. As a result, focus detection can be performed on the contrast information of the subject in either the horizontal or vertical direction.
コントラスト方式のAFを行う際には、フォーカスレンズ104を駆動しながら、上述した各種のAF用評価値を算出する。全ライン積分評価値が最大値となるフォーカスレンズ位置を検出することにより、焦点検出を行う。
When performing the AF of the contrast method, the above-mentioned various AF evaluation values are calculated while driving the
(焦点検出領域の説明)
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122から得られた信号に基づいて撮像面位相差AFと及びTVAFが行われる。図7の焦点検出領域は、図3に示す撮影レンズの水平方向(横方向)に瞳分割を行う画素を含む焦点検出部を備えている。
(Explanation of focus detection area)
FIG. 7 is a diagram showing a focus detection area in the shooting range. In the focus detection area, the imaging plane phase difference AF and the TVAF are performed based on the signal obtained from the
また、点線で示す長方形は撮像素子122の画素が形成された撮影範囲217を示す。撮影範囲217内には撮像面位相差AFを行う3つの横方向の焦点検出領域218ah、218bh、218chが形成されている。本実施の形態では、位相差検出方式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箇所を備える構成とした。
Further, a rectangle shown by a dotted line indicates a
また、3つの撮像面位相差AFを行う焦点検出領域のそれぞれを包含する形で、TVAFを行う焦点検出領域219a、219b、219cが形成されている。TVAFを行う焦点検出領域では図6の水平方向と垂直方向の焦点評価値を用いて、コントラスト検出を行う。
In addition, focus
なお、図7に示す例では、大きくわけて3つの領域に焦点検出領域を配置した例を示しているが、本発明は3つの領域に限られるものではなく、任意の位置に複数の領域を配置してもよい。 Note that the example shown in FIG. 7 shows an example in which the focus detection areas are roughly arranged in three areas, but the present invention is not limited to three areas, and a plurality of areas may be provided at arbitrary positions. You may arrange.
(焦点検出処理の流れの説明)
次に、図1を参照して、上記構成を有するデジタルカメラにおける本実施の形態による焦点検出(AF)処理について説明する。なお、本発明の実施の形態によるAF処理の概要は次の通りである。まず、焦点検出領域218ah、218bh、218chそれぞれについて、焦点ずれ量(デフォーカス量)と信頼性とを求める。
(Explanation of the flow of focus detection processing)
Next, the focus detection (AF) process according to the present embodiment in the digital camera having the above configuration will be described with reference to FIG. The outline of the AF process according to the embodiment of the present invention is as follows. First, the amount of defocus (defocus amount) and the reliability are obtained for each of the focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch.
そして、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域と、得られなかった領域に区分する。全ての焦点検出領域218ah、218bh、218chにおいて所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られていれば、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ104を駆動する。
Then, it is divided into a region where the defocus amount having a predetermined reliability is obtained and a region where the defocus amount is not obtained. If the defocus amount having a predetermined reliability is obtained in all the focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch, the
一方、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られなかった領域が存在する場合、焦点検出領域219a〜cの内、対応する領域について、フォーカスレンズ駆動前後の焦点評価値の変化量を用いて、より至近側に被写体が存在するか判定する。
On the other hand, when there is a region in which the defocus amount having the predetermined reliability is not obtained, the change amount of the focus evaluation value before and after driving the focus lens is used for the corresponding region in the
そして、より至近側に被写体が存在すると判定された場合は、焦点評価値の変化に基づき、フォーカスレンズ104を駆動する。ただし、これより以前に焦点評価値が得られていない場合には焦点評価値の変化量を求めることができない。その場合、予め決められたデフォーカス量よりも大きい、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在する場合には、最至近の被写体に合焦するようにフォーカスレンズ104を駆動する。
Then, when it is determined that the subject is present on the closer side, the
それ以外の場合、即ち、所定の信頼性を有するデフォーカス量が得られた領域が存在しない場合、及び、得られたデフォーカス量が予め決められたデフォーカス量以下の場合には、デフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う。 In other cases, that is, when there is no region where a defocus amount having a predetermined reliability is obtained and when the obtained defocus amount is less than or equal to a predetermined defocus amount, defocus is performed. The lens is driven by a predetermined amount regardless of the amount.
なお、デフォーカス量が小さい場合にデフォーカス量に関係のない所定量のレンズ駆動を行う理由は、そのデフォーカス量に基づくレンズ駆動量では、次の焦点検出時に、焦点評価値の変化を検出することが難しい可能性が高いからである。 When the defocus amount is small, the reason why the lens is driven by a predetermined amount irrelevant to the defocus amount is that the lens drive amount based on the defocus amount detects a change in the focus evaluation value at the next focus detection. This is because it is likely to be difficult to do.
いずれかの方法により、焦点検出を終えると、各種の補正値の算出を行い、焦点検出結果の補正を行う。補正の施された焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ104の駆動を行い焦点調節処理を終える。
When the focus detection is completed by either method, various correction values are calculated and the focus detection result is corrected. The
以下、上記AF処理について、詳細に説明する。図1(a)、図1(b)は、撮像装置のAF動作手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムは、カメラMPU125によって実行される。カメラMPU125は、AF動作を開始すると、S1においてまず被写体に対する焦点調節を行うための焦点検出領域を設定する。このS1の処理では、図6に示したように3か所の焦点検出領域が設定される。
Hereinafter, the AF process will be described in detail. 1A and 1B are flowcharts showing an AF operation procedure of the image pickup apparatus. The control program related to this operation is executed by the
次にS2において、至近判定フラグを1に設定する。S3では、各焦点検出領域で、焦点検出に必要な信号を取得する。具体的には、撮像素子122で露光を行った後、撮像面位相差AF用の焦点検出領域218ah、218bh、218ch内の焦点検出用画素の像信号を取得する。
Next, in S2, the closeness determination flag is set to 1. In S3, a signal required for focus detection is acquired in each focus detection area. Specifically, after exposure is performed by the
ここで、取得した像信号に対して、特開2010−117679号公報に記載の補正処理を行ってもよい。更に、撮像素子122で露光を行った後、TVAFに用いる焦点検出領域219a、219b、219cの領域内の画素信号を取得し、焦点評価値を算出する。算出された焦点評価値は、RAM125bに記憶される。
Here, the correction processing described in Japanese Patent Laid-Open No. 2010-117679 may be performed on the acquired image signal. Further, after exposure is performed by the
次に、S4において、焦点評価値のピーク(極大値)が検出されたか否かを判定する。これは、コントラスト検出方式の焦点検出を行うためのもので、信頼性のあるピークが検出された場合には、焦点検出を終えるため、S20に進む。焦点評価値の信頼性は、例えば、特開2010−078810号公報の図10から図13で説明されているような方法を用いればよい。 Next, in S4, it is determined whether or not the peak (maximum value) of the focus evaluation value is detected. This is for performing focus detection by the contrast detection method, and when a reliable peak is detected, focus detection is terminated, and the process proceeds to S20. For the reliability of the focus evaluation value, for example, the method described in FIGS. 10 to 13 of JP 2010-078810 A may be used.
つまり、合焦状態を示す焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値(SlopeThr)以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判断する。これにより、ピークの信頼性判定を行うことができる。 That is, it is determined whether or not the focus evaluation value indicating the in-focus state has a mountain shape by determining the difference between the maximum value and the minimum value of the focus evaluation value and the length of the portion that is inclined with a slope equal to or more than a constant value (SlopeThr). , And the slope of the sloped part. As a result, the reliability of the peak can be determined.
本実施例では、位相差検出方式のAFと併用しているため、同一の焦点検出領域や他の焦点検出領域で、より至近側の被写体の存在が確認されている場合には、信頼性のある焦点評価値ピークが検出された際であっても、焦点検出を終えずに、S5に進んでもよい。 In the present embodiment, since the AF of the phase difference detection method is used together, if the presence of a subject on the closer side is confirmed in the same focus detection area or another focus detection area, reliability of Even when a certain focus evaluation value peak is detected, the process may proceed to S5 without finishing the focus detection.
その場合、焦点評価値ピークの位置に対応するフォーカスレンズ104位置を記憶しておき、以後、信頼性のある焦点検出結果が得られなかった場合に、記憶したフォーカスレンズ104位置を焦点検出結果とする。
In that case, the position of the
次に、S5において、撮像面位相差AF用の各焦点検出領域について、得られた一対の像信号のずれ量を算出し、予め記憶されているデフォーカス量への換算係数を用いて、デフォーカス量を算出する。ここでは、算出されるデフォーカス量の信頼性も判定し、所定の信頼性を有すると判定された焦点検出領域のデフォーカス量のみを、以後のAF処理で用いる。 Next, in S5, the shift amount of the obtained pair of image signals is calculated for each focus detection region for the imaging plane phase difference AF, and the defocus amount is stored using the conversion factor for the defocus amount stored in advance. Calculate the focus amount. Here, the reliability of the calculated defocus amount is also determined, and only the defocus amount of the focus detection area determined to have the predetermined reliability is used in the AF process thereafter.
撮影レンズによるケラレの影響により、デフォーカス量が大きくなるにつれて、検出される対の像信号のずれ量は、より多くの誤差を含むようになる。そのため、算出されるデフォーカス量が大きい場合や、対の像信号の形状の一致度が低い場合、対の像信号のコントラストが低い場合には、高精度な焦点検出は不可能と判断、言い換えると、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判断する。 Due to the effect of the vignetting due to the photographing lens, as the defocus amount increases, the deviation amount of the detected pair of image signals includes more errors. Therefore, if the calculated defocus amount is large, the degree of matching between the shapes of the pair of image signals is low, or the contrast of the pair of image signals is low, it is determined that high-precision focus detection is impossible, in other words, Then, it is determined that the reliability of the calculated defocus amount is low.
以下、算出されたデフォーカス量が所定の信頼性を有する場合に「デフォーカス量が算出された」と表現し、デフォーカス量が何らかの理由で算出できない、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合に「デフォーカス量が算出できない」と表現する。 Hereinafter, when the calculated defocus amount has a predetermined reliability, it is expressed as “the defocus amount has been calculated”, and the defocus amount cannot be calculated for some reason, or the calculated defocus amount has reliability. When the property is low, it is expressed as “the defocus amount cannot be calculated”.
次に、S6では、S1で設定した複数の焦点検出領域218ah、218bh、218chの全てでデフォーカス量が算出できたか否かを判断する。全ての焦点検出領域でデフォーカス量が算出できた場合にはS20に進み、算出されたデフォーカス量の中で、最も至近側にある被写体を示すデフォーカス量が算出された焦点検出領域に対して、縦横BP補正値(BP1)を算出する。 Next, in S6, it is determined whether or not the defocus amount can be calculated for all of the plurality of focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch set in S1. When the defocus amount can be calculated in all the focus detection regions, the process proceeds to S20, and the focus detection region in which the defocus amount indicating the closest object among the calculated defocus amounts is calculated Then, the vertical and horizontal BP correction values (BP1) are calculated.
ここで、最も至近側の被写体を選択する理由は、一般に、撮影者がピントを合わせたい被写体は、至近側に存在することが多いためである。縦横BP補正値(BP1)は、水平方向の被写体のコントラストに対して焦点検出を行った場合と、垂直方向の被写体のコントラストに対して焦点検出を行った場合の焦点検出結果の差を補正するものである。 Here, the reason for selecting the closest object is that, in general, the object that the photographer wants to focus is often on the closest side. The vertical / horizontal BP correction value (BP1) corrects the difference between the focus detection results when focus detection is performed on the contrast of the horizontal subject and when focus detection is performed on the contrast of the vertical subject. It is a thing.
一般的には、被写体は、水平方向、垂直方向ともにコントラスを有しており、撮影された画像のピント状態の評価も、水平方向、垂直方向の両方向のコントラストを鑑みてなされる。一方で、上述の位相差検出方式のAFのように水平方向のみの焦点検出を行う場合、水平方向の焦点検出結果と撮影画像の水平方向、垂直方向の両方向のピント状態には誤差を生じる。 Generally, a subject has a contrast in both the horizontal and vertical directions, and the focus state of a captured image is evaluated in consideration of the contrast in both the horizontal and vertical directions. On the other hand, when focus detection is performed only in the horizontal direction as in the AF of the phase difference detection method described above, an error occurs between the focus detection result in the horizontal direction and the focus state of the captured image in both the horizontal and vertical directions.
この誤差は、撮影光学系の非点収差などにより発生する。縦横BP補正値(BP1)は、その誤差を補正するための補正値である。また、縦横BP補正値(BP1)は、選択された焦点検出領域、フォーカスレンズ104の位置、ズーム状態を示す第1レンズ群101の位置などを鑑みて、算出される。算出方法の詳細については後述する。
This error occurs due to astigmatism of the photographing optical system. The vertical and horizontal BP correction value (BP1) is a correction value for correcting the error. The vertical and horizontal BP correction values (BP1) are calculated in consideration of the selected focus detection area, the position of the
次に、S21では、S20で補正値算出対象となった焦点検出領域に対して、垂直もしくは水平の1方向のコントラスト情報を用いて、色BP補正値(BP2)を算出する。色BP補正値(BP2)は、撮影光学系の色収差により発生するもので、焦点検出に用いる信号の色のバランスと撮影画像もしくは現像された画像に用いる信号の色のバランスとの差により生じる。例えば、本実施例でコントラスト検出式の焦点検出を行う場合、用いられる焦点評価値は、緑(G)のカラーフィルタを有する画素出力により生成されるため、主に緑色の波長の合焦位置を検出することとなる。 Next, in S21, the color BP correction value (BP2) is calculated for the focus detection area for which the correction value has been calculated in S20, using the vertical or horizontal one-way contrast information. The color BP correction value (BP2) is generated by the chromatic aberration of the photographing optical system, and is generated by the difference between the color balance of the signals used for focus detection and the color balance of the signals used for the photographed image or the developed image. For example, when performing the focus detection of the contrast detection type in the present embodiment, the focus evaluation value used is generated by the pixel output having the green (G) color filter, and therefore the focus position of the green wavelength is mainly determined. It will be detected.
一方で、撮影画像は、RGB全色を用いて生成されるため、赤(R)や青(B)の合焦位置が緑(G)と異なる場合、焦点評価値による焦点検出結果とずれ(誤差)を生じる。その誤差を、補正するための補正値が、色BP補正値(BP2)である。色BP補正値(BP2)の算出方法の詳細は、後述する。 On the other hand, since the captured image is generated using all RGB colors, when the focus position of red (R) or blue (B) is different from that of green (G), there is a shift from the focus detection result based on the focus evaluation value ( Error). The correction value for correcting the error is the color BP correction value (BP2). Details of the method for calculating the color BP correction value (BP2) will be described later.
次に、S22では、S20、S21の補正対象である焦点検出領域に対して、垂直もしくは水平の1方で、緑もしくは輝度信号Yのコントラスト情報を用いてある特定の色空間周波数BP補正値(BP3)を算出する。空間周波数BP補正値(BP3)は、撮影光学系の主に球面収差により発生するもので、焦点検出に用いる信号の評価周波数(帯域)と撮影画像を鑑賞する際の評価周波数(帯域)の差によって発生する。 Next, in S22, with respect to the focus detection area that is the correction target of S20 and S21, a specific color space frequency BP correction value (vertical or horizontal) using a contrast information of green or luminance signal Y ( Calculate BP3). The spatial frequency BP correction value (BP3) is generated mainly by the spherical aberration of the photographing optical system, and is the difference between the evaluation frequency (band) of the signal used for focus detection and the evaluation frequency (band) when viewing the captured image. Caused by.
上述の通り焦点検出の際には、撮像素子から出力信号を読み出すモードが第2の読み出しモードであるため、出力信号が加算や間引きがされている。そのため、第1の読み出しモードで読み出された全画素の信号を用いて生成される撮影画像に対して、焦点検出に用いる出力信号は評価帯域が低くなる。その評価帯域の差により、空間周波数BP補正値(BP3)は発生する。空間周波数BP補正値(BP3)の算出方法の詳細は、後述する。 As described above, at the time of focus detection, the mode in which the output signal is read from the image sensor is the second read mode, so the output signals are added or thinned. Therefore, the evaluation band of the output signal used for focus detection is lower than that of the captured image generated using the signals of all pixels read in the first read mode. The spatial frequency BP correction value (BP3) is generated due to the difference in the evaluation band. The details of the method of calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) will be described later.
次に、S23では、ここまでで算出された3種の補正値(BP1、BP2、BP3)を用いて以下の式により焦点検出結果DEF_Bを補正し、DEF_Aを算出する。
(式1)
DEF_A=DEF_B+BP1+BP2+BP3
Next, in S23, the focus detection result DEF_B is corrected by the following equation using the three types of correction values (BP1, BP2, BP3) calculated up to this point to calculate DEF_A.
(Equation 1)
DEF_A = DEF_B + BP1 + BP2 + BP3
第1の実施例では、焦点検出結果を補正するための補正値を3段階に分けて、縦横、色、空間周波数の順番に、計算する。 In the first embodiment, the correction value for correcting the focus detection result is divided into three stages and calculated in the order of vertical and horizontal, color and spatial frequency.
まず、縦横BP補正値の算出を行うことにより、撮影画像の鑑賞時の評価が縦横両方向のコントラスト情報を用いられるのに対して、焦点検出は、いずれか1方向のコントラスト情報を用いるために発生する誤差を算出する。 First, by calculating the vertical and horizontal BP correction values, contrast information in both vertical and horizontal directions is used for evaluation when viewing a captured image, whereas focus detection occurs because contrast information in one direction is used. Calculate the error.
次に、色BP補正値は、縦横BPの影響を切り離して、1方向のコントラスト情報において、撮影画像の鑑賞時と焦点検出時に信号に用いられる色による合焦位置の差を、補正値として算出している。 Next, with respect to the color BP correction value, the influence of the vertical and horizontal BPs is separated, and the difference between the in-focus positions due to the colors used for the signals during viewing of the captured image and during focus detection is calculated as the correction value in the contrast information in one direction. is doing.
さらに、空間周波数BP補正値は、1方向のコントラスト情報で、緑もしくは輝度信号などのある特定の色に関して、撮影画像の鑑賞時と焦点検出時の評価帯域の差により発生する合焦位置の差を補正値として算出している。 Further, the spatial frequency BP correction value is contrast information in one direction, and for a specific color such as green or a luminance signal, a difference in focus position caused by a difference in evaluation band between viewing of a captured image and focus detection. Is calculated as a correction value.
このように、3種類の誤差を切り分けて算出することにより、演算量の低減、レンズもしくはカメラに記憶するデータ容量の低減を図っている。 By dividing and calculating the three types of errors in this way, the amount of calculation and the amount of data stored in the lens or the camera are reduced.
S24では、式1で算出された補正後のデフォーカス量DEF_Aに基づいてフォーカスレンズ104の駆動を行う(合焦制御)。
In S24, the
次に、S25に進み、レンズ駆動に用いたデフォーカス量が算出された焦点検出領域に関して、表示器126に合焦表示を行い、AF処理を終了する。
Next, in S25, the focus detection area for which the defocus amount used for driving the lens has been calculated is displayed on the
一方、S6でデフォーカス量が算出できない焦点検出領域が存在した場合には、図1(b)のS7に進む。 On the other hand, if there is a focus detection area in which the defocus amount cannot be calculated in S6, the process proceeds to S7 in FIG.
S7では、至近判定フラグが1であるか否かを判定する。至近判定フラグは、AF動作が始まってから、レンズ駆動が一度も行われていない場合に1となり、レンズ駆動が複数回行われている場合に0となるフラグである。至近判定フラグが1である場合には、S8に進む。 In S7, it is determined whether or not the closeness determination flag is 1. The closeness determination flag is a flag that becomes 1 when the lens has not been driven since the AF operation started, and becomes 0 when the lens has been driven a plurality of times. If the closeness determination flag is 1, the process proceeds to S8.
S8では、全ての焦点検出領域でデフォーカス量を算出できなかった場合、もしくは、算出されたデフォーカス量のうち、最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値A以下の場合には、S9に進む。S9では、至近側に予め決められた量のレンズ駆動を行う。 In S8, if the defocus amount cannot be calculated in all the focus detection areas, or if the defocus amount indicating the existence of the closest object is a predetermined defocus amount A or less among the calculated defocus amounts. To proceed to S9. In S9, a predetermined amount of lens is driven to the close side.
ここで、S8でYesの場合に、所定量のレンズ駆動を行う理由を説明する。まず、複数の焦点検出領域の中で、デフォーカス量が算出できた領域が無い場合とは、現時点では、ピント合わせを行うべき被写体が見つかっていない場合である。そのため、合焦不能であると判断する前に、全ての焦点検出領域に対して、ピント合わせを行うべき被写体の存在を確認するために、所定量のレンズ駆動を行い、後述する焦点評価値の変化を判定できるようにする。 Here, the reason why the lens is driven by a predetermined amount in the case of Yes in S8 will be described. First, the case where there is no area where the defocus amount can be calculated among the plurality of focus detection areas is the case where the subject to be focused is not found at the present moment. Therefore, in order to confirm the presence of a subject to be focused on all focus detection areas before determining that focusing is impossible, a predetermined amount of lens drive is performed and Be able to judge changes.
また、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値A以下の場合とは、現時点で、ほぼ合焦状態の焦点検出領域が存在している場合である。 Further, in the case where the defocus amount indicating the presence of the closest object in the calculated defocus amounts is equal to or less than the predetermined threshold value A, the focus detection area in the almost in-focus state exists at the present time. This is the case.
このような状況では、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に、より至近側に、現時点では検出されていない被写体がある可能性を確認するために、所定量のレンズ駆動を行い、後述する焦点評価値の変化を判定できるようにする。 In such a situation, a lens is driven by a predetermined amount in order to confirm that there is a subject that is not detected at this moment in the focus detection area where the defocus amount could not be calculated. Change in the focus evaluation value to be determined.
なお、ここでのレンズ駆動量は、撮影光学系のF値やレンズ駆動量に対する撮像素子面上でのピント移動量の敏感度を鑑みて定めればよい。 It should be noted that the lens driving amount here may be determined in consideration of the F value of the photographing optical system and the sensitivity of the focus moving amount on the image pickup element surface with respect to the lens driving amount.
一方で、S8でNoの場合、すなわち、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量が所定の閾値Aより大きい場合には、S10に進む。この場合には、デフォーカス量が算出された焦点検出領域は存在するものの、その焦点検出領域は合焦状態ではない場合である。 On the other hand, if No in S8, that is, if the defocus amount indicating the presence of the closest object in the calculated defocus amount is larger than the predetermined threshold A, the process proceeds to S10. In this case, there is a focus detection area for which the defocus amount has been calculated, but that focus detection area is not in focus.
そのため、S10では、算出されたデフォーカス量の中で最も至近側の被写体の存在を示すデフォーカス量に基づき、レンズ駆動を行う。 Therefore, in S10, the lens is driven based on the defocus amount indicating the presence of the closest object among the calculated defocus amounts.
S9もしくはS10にてレンズ駆動を行った後、S11に進み、至近判定フラグを0に設定し、図1(a)のS3に戻る。 After the lens is driven in S9 or S10, the process proceeds to S11, the close-up determination flag is set to 0, and the process returns to S3 in FIG.
S7で、至近判定フラグが1ではない(0である)場合にはS12に進む。S12で、デフォーカス量が算出できなかった焦点検出領域に対応したTVAF用の焦点検出領域の焦点評価値が、レンズ駆動前後で、所定の閾値B以上変化したか否かを判断する。ここでは、焦点評価値は、増加する場合も減少する場合もあるが、焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値B以上であるか否かを判断する。 If the closeness determination flag is not 1 (0) in S7, the process proceeds to S12. In S12, it is determined whether or not the focus evaluation value of the focus detection area for TVAF corresponding to the focus detection area for which the defocus amount could not be calculated has changed by a predetermined threshold value B or more before and after driving the lens. Here, the focus evaluation value may increase or decrease, but it is determined whether or not the absolute value of the change amount of the focus evaluation value is equal to or larger than a predetermined threshold value B.
S12において、焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値B以上である場合とは、デフォーカス量は算出できないものの、焦点評価値の増減により、被写体のボケ状態の変化を検出できたことを意味している。そのため、本実施の形態では、撮像面位相差AFによるデフォーカス量が検出できない場合でも、焦点評価値の増減に基づいて被写体の存在を判定し、AF処理を継続する。 In S12, when the absolute value of the change amount of the focus evaluation value is equal to or larger than the predetermined threshold value B, the defocus amount cannot be calculated, but the change in the blur condition of the subject can be detected by the increase or decrease of the focus evaluation value. It means that. Therefore, in the present embodiment, even if the defocus amount due to the imaging plane phase difference AF cannot be detected, the presence of the subject is determined based on the increase or decrease of the focus evaluation value, and the AF process is continued.
これにより、デフォーカス量が大きく、撮像面位相差AFでは検出できない被写体に対して、焦点調節を行うことができる。 This makes it possible to perform focus adjustment on a subject that has a large defocus amount and cannot be detected by the imaging plane phase difference AF.
ここで、判定に用いられる所定の閾値Bは、事前に行われたレンズ駆動量に応じて変更する。レンズ駆動量が大きい場合には、閾値Bとしてより大きい値を設定し、レンズ駆動量が小さい場合には、閾値Bとしてより小さい値を設定する。 Here, the predetermined threshold value B used for the determination is changed according to the lens driving amount performed in advance. When the lens driving amount is large, a larger value is set as the threshold value B, and when the lens driving amount is small, a smaller value is set as the threshold value B.
これは、被写体が存在する場合には、レンズ駆動量の増加に応じて、焦点評価値の変化量も増加するためである。これらのレンズ駆動量毎の閾値Bは、EEPROM125cに記憶されている。
This is because when there is a subject, the amount of change in the focus evaluation value increases as the amount of lens drive increases. The threshold value B for each lens driving amount is stored in the
焦点評価値の変化量の絶対値が、所定の閾値B以上である場合にはS13に進み、焦点評価値の変化量が閾値以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみであるか否かを判定する。 When the absolute value of the change amount of the focus evaluation value is equal to or larger than the predetermined threshold value B, the process proceeds to S13, and the focus detection area in which the change amount of the focus evaluation value is equal to or larger than the threshold value indicates focus detection indicating the existence of the infinity side subject. It is determined whether or not there is only a region.
焦点検出領域が無限遠側被写体の存在を示す場合とは、レンズ駆動の駆動方向が至近方向で焦点評価値が減少、もしくは、レンズ駆動の駆動方向が無限遠方向で焦点評価値が増加した場合である。 The case where the focus detection area indicates the presence of a subject on the infinity side means that the focus evaluation value decreases when the lens driving direction is the closest direction or the focus evaluation value increases when the lens driving direction is infinity. Is.
焦点評価値の変化量が閾値B以上である焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみでない場合にはS14に進み、至近側に所定量のレンズ駆動を行う。これは、焦点評価値の変化量が閾値B以上ある焦点検出領域の中に、至近側被写体の存在を示す焦点検出領域があるためである。なお、至近側を優先する理由は上述のとおりである。 When the focus detection area in which the change amount of the focus evaluation value is equal to or more than the threshold value B is not only the focus detection area indicating the presence of the infinity side subject, the process proceeds to S14, and a predetermined amount of lens drive is performed on the close side. This is because the focus detection area in which the amount of change in the focus evaluation value is equal to or greater than the threshold value B is the focus detection area indicating the presence of the close-up side subject. The reason for prioritizing the near side is as described above.
一方、S13において、焦点評価値の変化量が閾値B以上ある焦点検出領域が、無限遠側被写体の存在を示す焦点検出領域のみである場合、S15に進む。S15では、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在するか否かを判定する。 On the other hand, in S13, when the focus detection area in which the amount of change in focus evaluation value is equal to or greater than the threshold value B is only the focus detection area indicating the presence of the infinity side subject, the process proceeds to S15. In S15, it is determined whether or not there is a focus detection area for which the defocus amount has been calculated.
デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在する場合(S15でYes)には、焦点評価値による無限遠側被写体の存在よりも、撮像面位相差AFの結果を優先するため、図1(a)のS20に進む。 When the focus detection area for which the defocus amount has been calculated is present (Yes in S15), the result of the imaging plane phase difference AF is prioritized over the presence of the infinity side subject based on the focus evaluation value. Proceed to S20 of a).
デフォーカス量が算出された焦点検出領域が存在しない場合(S15でNo)には、被写体の存在を示す情報が、焦点評価値の変化のみであるため、その情報を用いて、S16で無限遠側に所定量のレンズ駆動を行う。無限遠側に所定量のレンズ駆動を行った後、図1(a)のS3に戻る。 If the focus detection area for which the defocus amount has been calculated does not exist (No in S15), since the information indicating the presence of the subject is only the change in the focus evaluation value, that information is used to infinity in S16. A predetermined amount of lens is driven to the side. After the lens is driven to the infinity side by a predetermined amount, the process returns to S3 in FIG.
S14及びS16で行うレンズ駆動の駆動量は、撮像面位相差AFで検出可能なデフォーカス量を鑑みて決めればよい。被写体によって検出可能なデフォーカス量は異なるが、焦点検出不可能な状態からのレンズ駆動で、被写体を検出できずに通り過ぎてしまうことがないようなレンズ駆動量を予め設定しておく。 The drive amount of the lens drive performed in S14 and S16 may be determined in consideration of the defocus amount that can be detected by the imaging surface phase difference AF. Although the defocus amount that can be detected differs depending on the subject, a lens driving amount that prevents the subject from passing without being detected when the lens is driven from a state in which focus detection is not possible is set in advance.
焦点評価値の変化量の絶対値が所定の閾値B未満である場合には(S12でNo)、S17に進む。S17では、デフォーカス量が算出された焦点検出領域の有無を判定する。デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無い場合にはS18に進み、予め定められた定点にレンズを駆動した後、S19に進み、表示器126に非合焦表示を行い、AF処理を終了する。これは、デフォーカス量が算出された焦点検出領域が無く、レンズ駆動の前後で焦点評価値の変化がある焦点検出領域も無い場合である。このような場合には、被写体の存在を示す情報が全く無いため、合焦不能として、AF処理を終了する。
If the absolute value of the change amount of the focus evaluation value is less than the predetermined threshold value B (No in S12), the process proceeds to S17. In S17, it is determined whether or not there is a focus detection area for which the defocus amount has been calculated. If there is no focus detection area for which the defocus amount has been calculated, the process proceeds to S18, the lens is driven to a predetermined fixed point, and then the process proceeds to S19, in-focus display is performed on the
一方、S17で、デフォーカス量が算出できた焦点検出領域が有る場合には、図1(a)のS20に進み、検出されたデフォーカス量の補正を行い(S20〜S23)、S24で合焦位置へフォーカスレンズ104を駆動する。その後、S25で表示器126に合焦表示を行い、AF処理を終了する。
On the other hand, if there is a focus detection area in which the defocus amount can be calculated in S17, the process proceeds to S20 in FIG. 1A, the detected defocus amount is corrected (S20 to S23), and in S24. The
(縦横BP補正値の算出方法)
次に、図8から図10を用いて、図1のS20で行う縦横BP補正値(BP1)の算出方法について説明する。
(Method of calculating vertical and horizontal BP correction values)
Next, a method of calculating the vertical and horizontal BP correction values (BP1) performed in S20 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
図8は、図1のS20で行う処理の詳細を示す縦横BP補正値(BP1)を算出する流れを示したサブルーチンである。 FIG. 8 is a subroutine showing the flow of calculating the vertical and horizontal BP correction values (BP1) showing the details of the processing performed in S20 of FIG.
S100で、縦横BP補正情報の取得を行う。縦横BP補正情報は、カメラMPU125の要求に応じて、レンズMPU117を通じて、得られる情報であり、水平方向(第1の方向)の合焦位置に対する垂直方向(第2の方向)の合焦位置の差分情報である。
In S100, the vertical and horizontal BP correction information is acquired. The vertical / horizontal BP correction information is information obtained through the lens MPU 117 in response to a request from the
図9は、レンズメモリ118に格納されている縦横BP補正情報の例を示している。図9は、図7の中央の焦点検出領域219a、218ahに対応した補正値を示している。同様に、他の2個の焦点検出領域についても焦点検出補正値を記憶している。但し、結像光学系の光軸に対して対称な焦点検出領域については、設計上の焦点検出補正値は等しくなる。
FIG. 9 shows an example of vertical and horizontal BP correction information stored in the
従って、3つの焦点検出領域に対して、2つの焦点検出補正値のテーブルを記憶していればよい。また、焦点検出領域の位置によって補正値が大きく変化しない場合には、共通の値として記憶すればよい。 Therefore, it suffices to store two focus detection correction value tables for the three focus detection areas. If the correction value does not change significantly depending on the position of the focus detection area, it may be stored as a common value.
図9において、撮影光学系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。従って、撮影光学系のフォーカスレンズ104、第1レンズ群101の位置に応じて高精度な補正値を得られる構成となっている。
In FIG. 9, the zoom position and the focus position of the photographing optical system are divided into eight zones, and the focus detection correction values BP111 to BP188 are provided for each of the divided zones. Therefore, the configuration is such that a highly accurate correction value can be obtained according to the positions of the
また、縦横BP補正情報は、コントラスト検出方式、位相差検出方式の両方に用いることができる。 The vertical and horizontal BP correction information can be used for both the contrast detection method and the phase difference detection method.
S100では、補正対象となっている焦点検出結果に応じたズーム位置、フォーカス位置に対応した補正値を取得する。 In S100, a correction value corresponding to the zoom position and the focus position according to the focus detection result that is the correction target is acquired.
次に、S101で、補正対象となっている焦点検出領域において、水平方向、垂直方向のいずれの方向に対しても信頼性のある焦点検出結果が得られているかを判定する。焦点検出結果の信頼性の判定の方法については、位相差検出方式についてもコントラスト検出方式についても上述した通りである。第1の実施例において、水平方向、垂直方向の両方向に信頼性のある焦点検出結果が得られるのはコントラスト検出方式の場合である。 Next, in step S101, it is determined whether a reliable focus detection result is obtained in both the horizontal direction and the vertical direction in the focus detection area to be corrected. The method of determining the reliability of the focus detection result is as described above for both the phase difference detection method and the contrast detection method. In the first embodiment, it is the case of the contrast detection method that reliable focus detection results can be obtained in both the horizontal and vertical directions.
そのため、縦横BP補正値に関する以後の説明は、コントラスト検出方式を想定した説明を行うが、位相差検出式の焦点検出が水平方向、垂直方向の両方向に可能である場合も、同様の処理を行えばよい。S101で、水平方向、垂直方向のいずれの焦点検出結果に対しても信頼性が有る場合には、S102に進む。 Therefore, the following description regarding the vertical and horizontal BP correction values will be made assuming the contrast detection method, but the same processing is performed even when focus detection by the phase difference detection method is possible in both the horizontal direction and the vertical direction. I'll do it. In S101, when there is reliability in both the horizontal and vertical focus detection results, the process proceeds to S102.
S102で、水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果の差が、妥当であるか否かを判定する。これは、遠い距離の被写体と近い距離の被写体を焦点検出領域内に含んだ際に生じる遠近競合の問題に対応するために行う処理である。 In S102, it is determined whether or not the difference between the horizontal focus detection result and the vertical focus detection result is appropriate. This is a process performed to deal with the problem of perspective competition that occurs when a subject at a long distance and a subject at a short distance are included in the focus detection area.
例えば、遠い距離に水平方向にコントラストがある被写体が存在し、近い距離に垂直方向にコントラストがある被写体が存在した場合である。 For example, this is the case where there is a subject having a horizontal contrast in a long distance and a subject having a vertical contrast in a short distance.
その場合、撮影光学系の非点収差などにより発生する誤差より絶対値が大きかったり、符号が反対の焦点検出結果の差が生じたりする場合がある。 In that case, an absolute value may be larger than an error generated by astigmatism of the photographing optical system, or a difference in focus detection results having opposite signs may occur.
このように、水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果の差が、判定値Cに対して大きく差がある場合には、遠近競合していると判断し、より至近側の焦点検出結果を示す方向として水平方向もしくは垂直方向を選択し、S104に進む。判定値Cは、上述の理由から、補正値としてあり得ない値を判定するために一意に決めてもよいし、S100で得られた補正情報を用いて設定してもよい。 As described above, when the difference between the horizontal focus detection result and the vertical focus detection result is significantly different from the determination value C, it is determined that there is a perspective conflict, and focus detection on the closer side is performed. The horizontal direction or the vertical direction is selected as the direction indicating the result, and the process proceeds to S104. For the above-mentioned reason, the judgment value C may be uniquely determined in order to judge an impossible correction value, or may be set using the correction information obtained in S100.
S102で水平方向の焦点検出結果と垂直方向の焦点検出結果の差が、妥当であると判定されると、S103に進み、BP1=0とし、縦横BP補正値算出のサブルーチンを終える。この場合には、補正値を用いずに、水平方向と垂直方向の焦点検出結果を用いて焦点検出を行う。 When it is determined in S102 that the difference between the horizontal focus detection result and the vertical focus detection result is valid, the process proceeds to S103, BP1 = 0 is set, and the vertical and horizontal BP correction value calculation subroutine ends. In this case, focus detection is performed using the focus detection results in the horizontal and vertical directions without using the correction value.
コントラスト検出方式の場合には、水平方向と垂直方向の焦点評価値の極大値の比などの大小関係に応じて、焦点検出結果の重みづけを行い水平方向と垂直方向を加味した焦点検出結果を得る。位相差検出方式の場合も同様に、相関演算に用いられる相関量を用いて焦点検出結果の重みづけを行えばよい。 In the case of the contrast detection method, the focus detection results are weighted according to the magnitude relationship such as the ratio of the maximum values of the focus evaluation values in the horizontal direction and the vertical direction, and the focus detection results considering the horizontal direction and the vertical direction are added. obtain. Similarly, in the case of the phase difference detection method, the focus detection result may be weighted using the correlation amount used in the correlation calculation.
一方で、S101で水平方向、もしくは垂直方向の一方向にのみ信頼性が有る場合や、S102で水平方向もしくは垂直方向の一方向のみが選択され場合には、S104に進む。S104で、焦点検出結果の方向選択を行う。信頼性のある焦点検出結果を算出した方向や、遠近競合判定で、より至近側にある被写体に対応した焦点検出結果を算出した方向を選択する。 On the other hand, if there is reliability in only one horizontal or vertical direction in S101, or if only one horizontal or vertical direction is selected in S102, the process proceeds to S104. In S104, the direction of the focus detection result is selected. The direction in which the reliable focus detection result is calculated or the direction in which the focus detection result corresponding to the subject on the closer side is calculated in the perspective competition determination is selected.
次に、S105で、水平方向、垂直方向の重み付けが可能であるか否かを判定する。S105で判定を行う際には、焦点評価値の信頼性や遠近競合の観点で、水平方向、垂直方向の両方向に対して信頼性のある焦点検出結果が得られていないが、S105では改めて、縦横BP補正値を算出するための判定を行う。図10を用いて、詳細に説明する。 Next, in S105, it is determined whether or not weighting in the horizontal and vertical directions is possible. When the determination is made in S105, a reliable focus detection result is not obtained in both the horizontal direction and the vertical direction from the viewpoint of the reliability of the focus evaluation value and perspective competition, but in S105, The determination for calculating the vertical and horizontal BP correction values is performed. This will be described in detail with reference to FIG.
図10は、選択された焦点検出領域のフォーカスレンズ104の位置と焦点評価値の関係を示した図である。図中のE_h、E_vは、コントラスト検出方式で検出された水平方向の焦点評価値と垂直方向の焦点評価値の変化を示す曲線である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the position of the
また、LP1、LP2、LP3は、それぞれフォーカスレンズ位置を示すものである。図10では、水平方向の焦点評価値E_hから信頼性のある焦点検出結果としてLP3が得られ、垂直方向の焦点評価値E_vから信頼性のある焦点検出結果としてLP1が得られた場合を示している。 Further, LP1, LP2, and LP3 indicate focus lens positions, respectively. FIG. 10 shows a case where LP3 is obtained as a reliable focus detection result from the horizontal focus evaluation value E_h and LP1 is obtained as a reliable focus detection result from the vertical focus evaluation value E_v. There is.
LP1とLP3はフォーカスレンズ位置が大きく異なっている、すなわち、遠近競合状態であるため、より至近側の焦点検出結果である水平方向の焦点検出結果LP3がS104で選択されている。 Since the focus lens positions of LP1 and LP3 are largely different, that is, because there is a near-far conflict condition, the horizontal focus detection result LP3, which is the focus detection result on the closer side, is selected in S104.
このような状況で、S105では、選択されている水平方向の焦点検出結果LP1近傍に、垂直方向の焦点検出結果が存在しないか否かを判定する。図10のような状況では、LP2が存在するため、S106に進み、焦点検出結果LP3の補正値を、焦点検出結果LP2の影響を考慮に入れて算出する。 In such a situation, in S105, it is determined whether or not there is a vertical focus detection result in the vicinity of the selected horizontal focus detection result LP1. In the situation as shown in FIG. 10, since LP2 exists, the process proceeds to S106, and the correction value of the focus detection result LP3 is calculated in consideration of the influence of the focus detection result LP2.
S106では、縦横BP補正情報として図9の1要素であるBP1_Bを取得している。 In S106, BP1_B which is one element in FIG. 9 is acquired as the vertical and horizontal BP correction information.
図10におけるLP3の位置における水平方向の焦点評価値E_hpとLP1における垂直方向の焦点評価値E_vpを用いて、縦横BP補正値BP1は下記の式で算出される。
(式2)
BP1=BP1_B×E_vp/(E_vp+E_hp)×(+1)
The vertical / horizontal BP correction value BP1 is calculated by the following equation using the horizontal focus evaluation value E_hp at the position LP3 and the vertical focus evaluation value E_vp at LP1 in FIG.
(Formula 2)
BP1 = BP1_B × E_vp / (E_vp + E_hp) × (+1)
第1の実施例では、水平方向の焦点検出結果に対する補正値を算出するため、式2を用いて補正値BP1を算出するが、垂直方向の焦点検出結果を補正する場合には、下記の式で算出される。
(式3)
BP1=BP1_B×E_hp/(E_vp+E_hp)×(−1)
In the first embodiment, the correction value BP1 is calculated using
(Formula 3)
BP1 = BP1_B × E_hp / (E_vp + E_hp) × (-1)
式2、式3から自明であるように、焦点評価値が大きいという情報を、被写体に含まれるコントラスト情報が多いと判定して、縦横BP補正値(BP1)を算出する。
As is obvious from
上述の通り、縦横BP補正情報は、(垂直方向にのみコントラスト情報をもつ被写体の焦点検出位置)−(水平方向にのみコントラスト情報を持つ被写体の焦点検出位置)である。そのため、水平方向の焦点検出結果を補正する補正値BP1と垂直方向の焦点検出結果を補正する補正値BP1の符号は反対となる。S106の処理を終えると、縦横BP補正値算出のサブルーチンを終了する。 As described above, the vertical and horizontal BP correction information is (focus detection position of subject having contrast information only in the vertical direction)-(focus detection position of subject having contrast information only in the horizontal direction). Therefore, the signs of the correction value BP1 for correcting the focus detection result in the horizontal direction and the correction value BP1 for correcting the focus detection result in the vertical direction are opposite to each other. When the process of S106 is completed, the subroutine of vertical and horizontal BP correction value calculation is completed.
一方で、S105で、選択されている水平方向の焦点検出結果LP1近傍に、垂直方向の焦点検出結果が存在しない場合には、S103に進む。S103では、被写体に含まれるコントラスト情報は、概ね1方向のみであると判断されるため、BP1=0とする。S107の処理を終えると、縦横BP補正値算出のサブルーチンを終了する。 On the other hand, in S105, when there is no vertical focus detection result in the vicinity of the selected horizontal focus detection result LP1, the process proceeds to S103. In S103, the contrast information included in the subject is determined to be approximately in only one direction, so BP1 = 0. When the processing of S107 is completed, the subroutine of vertical and horizontal BP correction value calculation is completed.
このように、被写体の方向毎のコントラスト情報に応じて、補正値を算出するため、被写体のパターンに応じた高精度な補正値算出を行うことができる。 In this way, since the correction value is calculated according to the contrast information for each direction of the subject, it is possible to perform highly accurate correction value calculation according to the pattern of the subject.
図10では、遠近競合している場合を説明したが、水平方向と垂直方向に1つずつ極大値が検出されており、片方の焦点検出結果に信頼性が無い場合も、同様に補正値を算出する。 In FIG. 10, the case where there is a perspective conflict has been described. However, even when one maximum value is detected in the horizontal direction and one maximum value in the vertical direction, and one of the focus detection results is unreliable, the correction value is similarly set. calculate.
第1の実施例では、S105で被写体の方向毎のコントラスト情報に基づき補正値を算出したが、補正値の算出方法はこれに限らない。例えば、第1の実施例の位相差検出方式の焦点検出のように、水平方向のみ焦点検出が行える場合には、被写体の水平方向と垂直方向のコントラストの情報量は同量であると仮定し、補正値を算出してもよい。 In the first embodiment, the correction value is calculated based on the contrast information for each direction of the subject in S105, but the method of calculating the correction value is not limited to this. For example, when focus detection can be performed only in the horizontal direction, such as the focus detection of the phase difference detection method of the first embodiment, it is assumed that the information amount of the contrast in the horizontal direction of the subject is the same as that in the vertical direction. The correction value may be calculated.
その場合には、上述の式2、式3において、E_hp=E_vp=1を代入することにより補正値を算出することができる。このような処理を行うことにより、補正精度は落ちるが、補正値演算の負荷を減らすことができる。
In that case, the correction value can be calculated by substituting E_hp = E_vp = 1 in the
上述の説明では、コントラスト検出方式の焦点検出結果に対して説明したが、位相差検出方式の焦点検出結果に対しても同様の処理を行うことが可能である。補正値算出の際の重み付けの係数として、位相差検出方式の相関演算で算出される相関量の変化量を用いればよい。 In the above description, the focus detection result of the contrast detection method has been described, but the same processing can be performed on the focus detection result of the phase difference detection method. The amount of change in the correlation amount calculated by the correlation calculation of the phase difference detection method may be used as the weighting coefficient when calculating the correction value.
これは、被写体の明暗差が大きい場合や明暗差のあるエッジの数が多い場合など、被写体のコントラスト情報が多ければ多いほど、相関量の変化量も大きくなることを利用している。同様の関係が得られる評価値であれば、相関量の変化量に限らず、種々の評価値を用いてよい。 This utilizes the fact that the more the contrast information of the subject is, such as the case where the contrast of the subject is large or the number of edges having the contrast is large, the change amount of the correlation amount is also large. Various evaluation values may be used without being limited to the change amount of the correlation amount as long as the evaluation values can obtain the same relationship.
このように、縦横BP補正値を用いて、焦点検出結果を補正することにより、被写体の方向毎のコントラスト情報の量によらず、高精度な焦点検出を行うことができる。また、水平方向、垂直方向の補正値を図9に示したような共通の補正情報を用いて算出しているため、方向毎に各々の補正値を記憶する場合に比べて、補正情報の記憶容量を低減することができる。 In this way, by correcting the focus detection result using the vertical and horizontal BP correction values, highly accurate focus detection can be performed regardless of the amount of contrast information for each direction of the subject. Further, since the correction values in the horizontal direction and the vertical direction are calculated using the common correction information as shown in FIG. 9, the correction information is stored as compared with the case where each correction value is stored for each direction. The capacity can be reduced.
また、方向毎の焦点検出結果が、大きく異なる場合には、これらの焦点検出結果を用いた縦横BP補正値の算出を行わないことにより、遠近競合の影響を低減することができる。さらに、遠近競合が想定される場合においても、方向毎の焦点評価値の大小により補正値の重みづけを行うことにより、より高精度な補正を行うことができる。 Further, when the focus detection result for each direction is significantly different, the effect of perspective competition can be reduced by not calculating the vertical and horizontal BP correction values using these focus detection results. Further, even when perspective competition is expected, more accurate correction can be performed by weighting the correction value according to the magnitude of the focus evaluation value for each direction.
つまり、第1の評価帯域は、複数の評価領域を含んでおり、焦点調節手段は、複数の評価帯域の結像位置に関する情報に重み付けを行った情報を用いて記録用信号の焦点調節を行っている。 That is, the first evaluation band includes a plurality of evaluation regions, and the focus adjustment unit performs the focus adjustment of the recording signal using the information obtained by weighting the information regarding the image forming positions of the plurality of evaluation bands. ing.
(色BP補正値の算出方法)
次に、図11、図12を用いて、図1のS20で行う色BP補正値(BP2)の算出方法について説明する。
(Calculation method of color BP correction value)
Next, a method of calculating the color BP correction value (BP2) performed in S20 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
図11は、図1のS21で行う処理の詳細を示す色BP補正値(BP2)を算出する流れを示したサブルーチンである。 FIG. 11 is a subroutine showing the flow of calculating the color BP correction value (BP2) showing the details of the processing performed in S21 of FIG.
S200で、色BP補正情報の取得を行う。色BP補正情報は、カメラMPU125の要求に応じて、レンズMPU117を通じて、得られる情報であり、緑(G)の信号を用いて検出される合焦位置に対する他の色(赤(R)、青(B))の信号を用いて検出される合焦位置の差分情報である。
In step S200, color BP correction information is acquired. The color BP correction information is information obtained through the lens MPU 117 in response to a request from the
図12は、レンズメモリ118に格納されている色BP補正情報の例を示している。図12は、図7の中央の焦点検出領域219a、218ahに対応した補正値を示している。同様に、他の2個の焦点検出領域についても焦点検出補正値を記憶している。
FIG. 12 shows an example of the color BP correction information stored in the
但し、結像光学系の光軸に対して対称な焦点検出領域については、設計上の焦点検出補正値は等しくなる。従って、3つの焦点検出領域に対して、2つの焦点検出補正値のテーブルを記憶していればよい。また、焦点検出領域の位置によって補正値が大きく変化しない場合には、共通の値として記憶すればよい。 However, the focus detection correction values in the design are the same in the focus detection areas symmetrical with respect to the optical axis of the imaging optical system. Therefore, it suffices to store two focus detection correction value tables for the three focus detection areas. If the correction value does not change significantly depending on the position of the focus detection area, it may be stored as a common value.
図12において、図9と同様に、撮影光学系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BP211〜BP288とBP311〜388を備える構成としている。従って、撮影光学系のフォーカスレンズ104、第1レンズ群101の位置に応じて高精度な補正値を得られる構成となっている。
12, similarly to FIG. 9, the zoom position and the focus position of the photographing optical system are divided into eight zones, and the focus detection correction values BP211 to BP288 and BP311 to 388 are provided for each of the divided zones. Therefore, the configuration is such that a highly accurate correction value can be obtained according to the positions of the
図12(a)の焦点検出補正値BP211〜BP288は、緑(G)のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果に対する赤(R)のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果の差分である。 Focus detection correction values BP211 to BP288 in FIG. 12A are outputs of pixels having a red (R) color filter with respect to focus detection results detected using output signals of pixels having a green (G) color filter. It is the difference between the focus detection results detected using the signal.
図12(b)の焦点検出補正値BP311〜BP388は、緑(G)のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果に対する青(B)のカラーフィルタを有する画素の出力信号を用いて検出される焦点検出結果の差分である。 Focus detection correction values BP311 to BP388 in FIG. 12B are outputs of pixels having a blue (B) color filter with respect to a focus detection result detected by using output signals of pixels having a green (G) color filter. It is the difference between the focus detection results detected using the signal.
第1の実施例における緑(G)、赤(R)、青(B)は、上述の撮像素子上の画素に施されるカラーフィルタ毎に得られる信号を意味しているが、各色の定義は、これに限らない。例えば、別途、被写体の分光情報を検出する分光検出手段を有し、分光検出手段の出力に合わせて、緑(G)、赤(R)、青(B)の波長もしくは波長域を設定してもよい。 Green (G), red (R), and blue (B) in the first embodiment mean the signals obtained for each color filter applied to the pixels on the above-described image sensor, but the definition of each color. Is not limited to this. For example, a separate spectral detection unit for detecting spectral information of the subject is provided, and wavelengths or wavelength ranges of green (G), red (R), and blue (B) are set in accordance with the output of the spectral detection unit. Good.
また、色BP補正情報は、コントラスト検出方式、位相差検出方式の両方に用いることができる。 The color BP correction information can be used for both the contrast detection method and the phase difference detection method.
S200では、補正対象となっている焦点検出結果に応じたズーム位置、フォーカス位置に対応した補正値を取得する。 In S200, a correction value corresponding to the zoom position and the focus position according to the focus detection result that is the correction target is acquired.
次に、S201で、色BP補正値の算出を行う。S200で、図12(a)の1要素でとしてBP_R、図12(b)の1要素としてBP_Bを取得している場合には、色BP補正値BP2は、下記の式で算出される。
(式4)
BP2=K_R×BP_R+K_B×BP_B
Next, in S201, a color BP correction value is calculated. In S200, when BP_R is acquired as one element in FIG. 12A and BP_B is acquired as one element in FIG. 12B, the color BP correction value BP2 is calculated by the following formula.
(Equation 4)
BP2 = K_R × BP_R + K_B × BP_B
K_RおよびK_Bは、各色の補正情報に対する係数である。被写体に含まれる緑(G)情報に対する赤(R)や青(B)の情報の大小関係と相関がある値で、赤い色を多く含む被写体に対しては、K_Rが大きな値を取り、青い色を多く含む被写体に対しては、K_Bが大きな値を取る。緑色を多く含む被写体に対しては、K_R、K_B共に小さい値を取る。 K_R and K_B are coefficients for the correction information of each color. It is a value that correlates with the magnitude relationship of the red (R) and blue (B) information with respect to the green (G) information included in the subject. For a subject that includes many red colors, K_R has a large value and blue. K_B has a large value for a subject including many colors. For a subject including a large amount of green, both K_R and K_B have small values.
K_R、K_Bは、被写体として代表的な分光情報に基づき、予め設定しておけばよい。もしくは、被写体の分光情報を、被写体の分光を検出する手段を用いて取得できる場合には、被写体の分光情報に応じて、K_R、K_Bを設定すればよい。S202で色BP補正値の算出を終えると、本サブルーチンを終了する。 K_R and K_B may be set in advance based on the spectral information representative of the subject. Alternatively, if the spectral information of the subject can be obtained by using the means for detecting the spectral of the subject, K_R and K_B may be set according to the spectral information of the subject. When the calculation of the color BP correction value is finished in S202, this subroutine is finished.
第1の実施例では、焦点検出に用いる補正値を図9や図12のように焦点検出領域ごとにテーブルデータを記憶するようにしたが、補正値の記憶方法については、これに限らない。例えば、撮像素子と結像光学系の光軸の交点を原点とし撮像装置の水平方向、垂直方向をX軸、Y軸とした座標を設定し、焦点検出領域の中心座標における補正値をXとYの関数で求めてもよい。この場合、焦点検出補正値として記憶するべき情報量を削減することができる。 In the first embodiment, the correction value used for focus detection is stored in the table data for each focus detection area as shown in FIGS. 9 and 12, but the method of storing the correction value is not limited to this. For example, coordinates are set with the intersection of the optical axis of the image sensor and the optical axis of the imaging optical system as the origin, and the horizontal and vertical directions of the image pickup device are set as the X axis and the Y axis, and the correction value at the center coordinate of the focus detection area is X. It may be obtained by a function of Y. In this case, the amount of information to be stored as the focus detection correction value can be reduced.
また、第1の実施例では、縦横BP補正情報や色BP補正情報を用いて算出する焦点検出に用いる補正値を、被写体のパターンの持つ空間周波数情報によらないものとして算出した。そのため、記憶するべき補正情報の量を増やすことなく高精度な補正を行うことができる。しかしながら、補正値の算出方法は、これに限らない。後述する空間周波数BP補正値の算出方法と同様に、空間周波数毎の縦横BP補正情報や色BP補正情報を用いて、被写体の空間周波数成分に合わせた補正値を算出してもよい。 Further, in the first embodiment, the correction value used for focus detection calculated using the vertical and horizontal BP correction information and the color BP correction information is calculated not to depend on the spatial frequency information of the subject pattern. Therefore, highly accurate correction can be performed without increasing the amount of correction information to be stored. However, the method of calculating the correction value is not limited to this. Similar to the method of calculating the spatial frequency BP correction value described below, the vertical and horizontal BP correction information and the color BP correction information for each spatial frequency may be used to calculate the correction value that matches the spatial frequency component of the subject.
(空間周波数BP補正値の算出方法)
次に、図13から図16を用いて、図1のS22で行う空間周波数BP補正値(BP3)の算出方法について説明する。
(Calculation method of spatial frequency BP correction value)
Next, a method of calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) performed in S22 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 16.
図13は、図1のS22で行う処理の詳細を示す空間周波数BP補正値(BP3)を算出する流れを示したサブルーチンである。 FIG. 13 is a subroutine showing the flow of calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) showing the details of the processing performed in S22 of FIG.
S300で、空間周波数BP補正情報の取得を行う。空間周波数BP補正情報は、カメラMPU125の要求に応じて、レンズMPU117を通じて得られる情報であり、被写体の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する情報である。
In S300, the spatial frequency BP correction information is acquired. The spatial frequency BP correction information is information obtained through the lens MPU 117 in response to a request from the
図14を用いて、レンズメモリ118に格納されている空間周波数BP補正情報の例を説明する。図14は、撮影光学系のデフォーカスMTFを示している。横軸は、フォーカスレンズ104の位置を示しており、縦軸はMTFの強度を示している。図14に描かれている4種の曲線は、空間周波数ごとのMTF曲線で、MTF1、MTF2、MTF3、MTF4の順に、空間周波数が低い方から高い方に変化した場合を示している。
An example of the spatial frequency BP correction information stored in the
空間周波数F1(lp/mm)のMTF曲線がMTF1と対応し、同様に、空間周波数F2、F3、F4(lp/mm)とMTF2、MTF3、MTF4が対応する。また、LP4、LP5、LP5、LP6は、各デフォーカスMTF曲線の極大値に対応するフォーカスレンズ104位置を示している。
The MTF curve of the spatial frequency F1 (lp / mm) corresponds to MTF1, and similarly, the spatial frequencies F2, F3 and F4 (lp / mm) correspond to MTF2, MTF3 and MTF4. Further, LP4, LP5, LP5, and LP6 indicate the position of the
図14では、連続曲線で示されているが、レンズメモリ118に格納されている空間周波数BP補正情報は、図14の曲線を離散的にサンプリングしたものである。
Although shown as a continuous curve in FIG. 14, the spatial frequency BP correction information stored in the
第1の実施例では、1つのMTF曲線に対して、10個のフォーカスレンズ位置に対してMTFデータがサンプリングされており、例えば、MTF1に対しては、MTF1(n)(1≦n≦10)として10個のデータを記憶している。 In the first embodiment, MTF data is sampled for 10 focus lens positions for one MTF curve. For example, for MTF1, MTF1 (n) (1 ≦ n ≦ 10). ), 10 data are stored.
空間周波数BP補正情報は、縦横BP補正情報や、色BP補正情報と同様に、焦点検出領域の位置ごとに記憶している。また、撮影光学系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空間周波数BP補正情報を有する。 The spatial frequency BP correction information is stored for each position of the focus detection area, like the vertical and horizontal BP correction information and the color BP correction information. Further, the zoom position and the focus position of the photographing optical system are divided into eight zones, and each divided zone has spatial frequency BP correction information.
上述した縦横BP補正情報や色BP補正情報と同様に、焦点検出領域の数、ズーム位置やフォーカス位置の分割数は、自由に設定してよい。設定数を増やすほど、データの記憶に必要なメモリ量が増えてしまうが、高精度な補正が期待できる。 Similar to the vertical / horizontal BP correction information and the color BP correction information described above, the number of focus detection areas and the number of divisions of zoom positions and focus positions may be set freely. As the number of settings increases, the amount of memory required to store data increases, but highly accurate correction can be expected.
また、空間周波数BP補正情報は、コントラスト検出方式、位相差検出方式の両方に用いることができる。 The spatial frequency BP correction information can be used for both the contrast detection method and the phase difference detection method.
S300では、補正対象となっている焦点検出結果に応じたズーム位置、フォーカス位置に対応した補正情報を取得する。 In S300, the correction information corresponding to the zoom position and the focus position according to the focus detection result that is the correction target is acquired.
次に、S301で、コントラスト検出方式や位相差検出方式の焦点検出(AF)を行う際に用いられる信号の帯域の算出を行う。第1の実施例では、被写体、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、評価に用いるデジタルフィルタの影響を鑑みて、AF評価帯域の算出を行う。AF評価帯域の算出方法は、後述する。 Next, in step S301, a band of a signal used when performing focus detection (AF) by the contrast detection method or the phase difference detection method is calculated. In the first embodiment, the AF evaluation band is calculated in consideration of the effects of the subject, the photographing optical system, the sampling of the image sensor, and the digital filter used for the evaluation. A method of calculating the AF evaluation band will be described later.
次に、S302で、撮影画像に用いられる信号の帯域の算出を行う。S301のAF評価帯域の算出と同様に、被写体、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、撮影画像の鑑賞者の評価帯域の影響を鑑みて、撮影画像評価帯域の算出を行う。 Next, in S302, the band of the signal used for the captured image is calculated. Similar to the calculation of the AF evaluation band in S301, the captured image evaluation band is calculated in consideration of the effects of the subject, the shooting optical system, the sampling of the image sensor, and the evaluation band of the viewer of the captured image.
図15を用いて、S301、S302で行うAF評価帯域(焦点調節用信号の第2の評価帯域)、撮影画像評価帯域(記録用信号の第1の評価帯域)の算出について説明する。図15は、いずれも空間周波数毎の強度を示しており、横軸に空間周波数、縦軸に強度を示している。 Calculation of the AF evaluation band (the second evaluation band of the focus adjustment signal) and the captured image evaluation band (the first evaluation band of the recording signal) performed in S301 and S302 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows the intensity for each spatial frequency, the horizontal axis shows the spatial frequency, and the vertical axis shows the intensity.
切換手段により記録用信号の第1の評価帯域が切換えられた場合、結像位置の補正値を変更する。 When the first evaluation band of the recording signal is switched by the switching means, the correction value of the image forming position is changed.
図15(a)は、被写体の空間周波数特性(I)を示している。横軸上のF1、F2、F3、F4は、図14のMTF曲線(MTF1〜MTF4)と対応した空間周波数である。また、Nqは、撮像素子の画素ピッチによりきまるナイキスト周波数を示している。F1からF4とNqについては、以後説明する図15(b)から図15(f)にも同様に示している。 FIG. 15A shows the spatial frequency characteristic (I) of the subject. F1, F2, F3, and F4 on the horizontal axis are spatial frequencies corresponding to the MTF curves (MTF1 to MTF4) in FIG. Nq represents a Nyquist frequency determined by the pixel pitch of the image sensor. F1 to F4 and Nq are also shown in FIGS. 15 (b) to 15 (f), which will be described later.
第1の実施例では、被写体の空間周波数特性(I)は、事前に記憶した代表値を用いる。図15(a)では、被写体の空間周波数特性(I)は、曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをI(n)(1≦n≦4)と表す。 In the first embodiment, the spatial frequency characteristic (I) of the subject uses a representative value stored in advance. In FIG. 15A, the spatial frequency characteristic (I) of the subject is drawn by a curve, but discretely has values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4, and I (n) ) (1 ≦ n ≦ 4).
また、第1の実施例では、予め記憶された被写体の空間周波数特性を用いたが、焦点検出を行う被写体に応じて、用いる被写体の空間周波数特性を変更してもよい。撮影した画像信号をFFT処理などの処理を行うことにより、被写体の空間周波数情報を得ることができる。 Further, in the first embodiment, the spatial frequency characteristic of the subject stored in advance is used, but the spatial frequency characteristic of the subject to be used may be changed depending on the subject for which focus detection is performed. The spatial frequency information of the subject can be obtained by performing processing such as FFT processing on the captured image signal.
このような処理により、演算処理内容が増えるが、焦点検出を行う被写体に応じた補正値を算出できるため、高精度な焦点調節を行うことができる。また、より簡易的に、被写体のコントラスト情報の大小によって、予め記憶された数種の空間周波数特性を使い分けてもよい。 Although the content of the arithmetic processing is increased by such processing, since the correction value according to the subject for which focus detection is performed can be calculated, highly accurate focus adjustment can be performed. Further, several types of pre-stored spatial frequency characteristics may be selectively used depending on the size of the contrast information of the subject.
図15(b)は、撮影光学系の撮影光学系の空間周波数特性(O)である。この情報は、レンズMPU117を通じて得てもよいし、カメラ内のRAM125bに記憶しておいてもよい。その際に記憶する情報は、デフォーカス状態毎の空間周波数特性でもよいし、合焦時の空間周波数特性のみでもよい。
FIG. 15B is a spatial frequency characteristic (O) of the photographing optical system of the photographing optical system. This information may be obtained through the lens MPU 117 or may be stored in the
空間周波数BP補正値は、合焦近傍で算出するため、合焦時の空間周波数特性を用いれば、高精度に補正を行うことができる。但し、演算負荷は増えるものの、デフォーカス状態毎の空間周波数特性を用いると、より高精度に焦点調節を行うことができる。 Since the spatial frequency BP correction value is calculated in the vicinity of the focus, the correction can be performed with high accuracy by using the spatial frequency characteristic at the time of focus. However, although the calculation load increases, the focus adjustment can be performed with higher accuracy by using the spatial frequency characteristic for each defocus state.
どのデフォーカス状態の空間周波数特性用いるかについては、位相差検出方式の焦点検出により得られるデフォーカス量を用いて選択すればよい。 Which defocused state spatial frequency characteristic is used may be selected by using the defocus amount obtained by the focus detection of the phase difference detection method.
図15(b)では、撮影光学系の空間周波数特性(O)は、曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをO(n)(1≦n≦4)と表す。 In FIG. 15B, the spatial frequency characteristic (O) of the photographing optical system is drawn by a curve, but discretely has values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4, (N) (1 ≦ n ≦ 4).
図15(c)は、光学ローパスフィルタ121の空間周波数特性(L)である。この情報は、カメラ内のRAM125bに記憶されている。図15(c)では、光学ローパスフィルタ121の空間周波数特性(L)は、曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをL(n)(1≦n≦4)と表す。
FIG. 15C shows the spatial frequency characteristic (L) of the optical
図15(d)は、信号生成による空間周波数特性(M1、M2)である。上述の通り、第1の実施例の撮像素子は2種類の読み出しモードを有する。第1の読み出しモード、すなわち全画素読み出しモードでは、信号生成時に空間周波数特性が変わる事はない。 FIG. 15D shows the spatial frequency characteristics (M1, M2) due to signal generation. As described above, the image sensor of the first embodiment has two types of read modes. In the first read mode, that is, the all-pixel read mode, the spatial frequency characteristic does not change during signal generation.
図15(d)のM1は、第1の読み出しモードの際の空間周波数特性を示している。一方で、第2の読み出しモード、すなわち間引き読み出しモードの際には、信号生成時に空間周波数特性が変わる。上述の通り、X方向の間引きの際に信号の加算を行いS/Nの改善を図るため、加算によるローパス効果が発生する。 M1 in FIG. 15D shows the spatial frequency characteristic in the first read mode. On the other hand, in the second read mode, that is, the thinned-out read mode, the spatial frequency characteristic changes during signal generation. As described above, the signals are added during thinning in the X direction to improve the S / N, so that a low pass effect is generated by the addition.
図15(d)のM2は、第2の読み出しモードの際の信号生成時の空間周波数特性を示している。ここでは、間引きの影響は加味せず、加算によるローパス効果を示している。 M2 in FIG. 15D shows the spatial frequency characteristic at the time of signal generation in the second read mode. Here, the effect of thinning is not added, and the low-pass effect due to addition is shown.
図15(d)では、信号生成による空間周波数特性(M1、M2)は、曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをM1(n)、M2(n)(1≦n≦4)と表す。 In FIG. 15D, the spatial frequency characteristic (M1, M2) by signal generation is drawn by a curve, but discretely has values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, F4, and Represented as M1 (n) and M2 (n) (1 ≦ n ≦ 4).
図15(e)は、撮影画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度を示す空間周波数特性(D1)とAF評価信号の処理時に用いるデジタルフィルタの空間周波数特性(D2)を示している。 FIG. 15E shows the spatial frequency characteristic (D1) showing the sensitivity for each spatial frequency when viewing a captured image and the spatial frequency characteristic (D2) of the digital filter used when processing the AF evaluation signal.
撮影画像を鑑賞する際の空間周波数毎の感度は、鑑賞者の個人差や、画像サイズや鑑賞距離、明るさなどの鑑賞環境などにより影響を受ける。第1の実施例では、代表的な値として、鑑賞時の空間周波数毎の感度を設定し、記憶している。 Sensitivity for each spatial frequency when viewing a shot image is affected by individual differences among viewers, viewing environment such as image size, viewing distance, and brightness. In the first embodiment, the sensitivity for each spatial frequency at the time of viewing is set and stored as a representative value.
鑑賞距離は、ユーザーから記録画像が表示されるディスプレイまでの距離、ユーザーから記録画像が印字される紙までの距離を意味する。 The viewing distance means the distance from the user to the display on which the recorded image is displayed, and the distance from the user to the paper on which the recorded image is printed.
一方で、第2の読み出しモードの際には、間引きの影響で、信号の周波数成分の折り返しノイズが発生する。その影響を加味して、デジタルフィルタの空間周波数特性を示したのがD2である。 On the other hand, in the second read mode, aliasing noise of the frequency component of the signal occurs due to the influence of thinning. D2 shows the spatial frequency characteristic of the digital filter in consideration of the influence.
図15(e)では、鑑賞時の空間周波数特性(D1)とデジタルフィルタの空間周波数特性(D2)は、曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをD1(n)、D2(n)(1≦n≦4)と表す。 In FIG. 15E, the spatial frequency characteristic (D1) at the time of viewing and the spatial frequency characteristic (D2) of the digital filter are drawn by curves, but discretely correspond to the spatial frequencies F1, F2, F3, F4. Which are represented by D1 (n) and D2 (n) (1 ≦ n ≦ 4).
以上のように、種々の情報を、カメラ、レンズのいずれかに記憶しておくことにより、撮影画像の評価帯域W1やAF評価帯域W2の算出を下記の式を用いて行う。
(式5)
W1(n)=I(n)×O(n)×L(n)×M1(n)×D1(n)(1≦n≦4)
(式6)
W2(n)=I(n)×O(n)×L(n)×M2(n)×D2(n)(1≦n≦4)
As described above, by storing various information in either the camera or the lens, the evaluation band W1 and the AF evaluation band W2 of the captured image are calculated using the following formulas.
(Equation 5)
W1 (n) = I (n) × O (n) × L (n) × M1 (n) × D1 (n) (1 ≦ n ≦ 4)
(Equation 6)
W2 (n) = I (n) × O (n) × L (n) × M2 (n) × D2 (n) (1 ≦ n ≦ 4)
図15(f)に、撮影画像の評価帯域W1(記録用信号の第1の評価帯域)とAF評価帯域W2(焦点調節用信号の第2の評価帯域)を示す。式5や式6のような計算を行うことにより、撮影画像の合焦状態を決定する因子に対して、空間周波数毎に、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。同様に、焦点検出結果が有する誤差が、空間周波数毎に、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。
FIG. 15F shows the evaluation band W1 (first evaluation band of the recording signal) and the AF evaluation band W2 (second evaluation band of the focus adjustment signal) of the captured image. By performing calculations such as
また、カメラ内に記憶する情報は、事前に計算されたW1やW2を記憶していてもよい。上述のように、補正の度に計算することにより、AF評価の際に用いるデジタルフィルタ等を変更した際に、柔軟に対応して補正値を算出できる。 In addition, the information stored in the camera may store W1 and W2 calculated in advance. As described above, by performing the calculation for each correction, the correction value can be flexibly calculated when the digital filter or the like used in the AF evaluation is changed.
一方で、事前に記憶しておけば、式5や式6のような計算や各種データの記憶容量を省略することができる。
On the other hand, if it is stored in advance, it is possible to omit the calculation such as
また、全ての計算を事前に終えておく必要はないため、例えば、撮影光学系と被写体の空間周波数特性のみは予め計算し、カメラ内に記憶することにより、データの記憶容量の低減や演算量の低減を行ってもよい。 Also, since it is not necessary to complete all the calculations in advance, for example, only the shooting optical system and the spatial frequency characteristics of the subject are calculated in advance and stored in the camera to reduce the data storage capacity and the amount of calculation. May be reduced.
図15では、説明を簡易にするため、4つ空間周波数(F1〜F4)を用いて説明したが、データを有する空間周波数の数は、多いほど、撮影画像やAFの評価帯域の空間周波数特性を正確に再現することができ、精度のよい補正値の算出を行うことができる。 In FIG. 15, four spatial frequencies (F1 to F4) are used for simplification of description. However, the larger the number of spatial frequencies having data, the spatial frequency characteristic of the evaluation band of the captured image or AF. Can be accurately reproduced, and an accurate correction value can be calculated.
一方で、重みづけを行う空間周波数を少なくすることにより、演算量の低減を行うことができる。撮影画像の評価帯域とAF評価帯域の空間周波数特性を代表する空間周波数を各々1つずつ持ち、以後の演算を行ってもよい。 On the other hand, it is possible to reduce the amount of calculation by reducing the spatial frequency for weighting. It is also possible to have one spatial frequency representative of the spatial frequency characteristics of the evaluation band of the captured image and the AF evaluation band, and to perform the subsequent calculation.
図13に戻りサブルーチンの内容の説明を続ける。 Returning to FIG. 13, the description of the contents of the subroutine will be continued.
S303で、空間周波数BP補正値(BP3)の算出を行う。空間周波数BP補正値の算出を行うに際し、まず、撮影画像のデフォーカスMTF(C1)と焦点検出信号のデフォーカスMTF(C2)を算出する。 In S303, the spatial frequency BP correction value (BP3) is calculated. When calculating the spatial frequency BP correction value, first, the defocus MTF (C1) of the captured image and the defocus MTF (C2) of the focus detection signal are calculated.
C1、C2は、S300で得たデフォーカスMTF情報と、S301、S301で得た評価帯域W1、W2を用いて、下記式にて算出する。
(式7)
C1(n)=MTF1(n)×W1(1)+MTF2(n)×W1(2)+MTF3(n)×W1(3)+MTF4(n)×W1(4)
(式8)
C2(n)=MTF1(n)×W2(1)+MTF2(n)×W2(2)+MTF3(n)×W2(3)+MTF4(n)×W2(4)
C1 and C2 are calculated by the following formulas using the defocus MTF information obtained in S300 and the evaluation bands W1 and W2 obtained in S301 and S301.
(Equation 7)
C1 (n) = MTF1 (n) x W1 (1) + MTF2 (n) x W1 (2) + MTF3 (n) x W1 (3) + MTF4 (n) x W1 (4)
(Equation 8)
C2 (n) = MTF1 (n) x W2 (1) + MTF2 (n) x W2 (2) + MTF3 (n) x W2 (3) + MTF4 (n) x W2 (4)
式7、式8では、図14で示した空間周波数毎のデフォーカスMTF情報に対して、S301、S302で算出した撮影画像やAFの評価帯域の重みづけを行い加算し、撮影画像のデフォーカスMTFであるC1とAFのデフォーカスMTFであるC2を得ている。
In
図16に、得られた2つのデフォーカスMTFであるC1、C2を示している。横軸はフォーカスレンズ104の位置で、縦軸は、空間周波数毎に重み付けして加算されたMTFの値となっている。
FIG. 16 shows the obtained two defocus MTFs C1 and C2. The horizontal axis represents the position of the
カメラMPU125は、結像位置算出手段として各々のMTF曲線の極大値位置を検出する。曲線C1の極大値と対応するフォーカスレンズ104の位置としてP_img(第1の結像位置)が検出される。曲線C2の極大値と対応するフォーカスレンズ104の位置としてP_AF(第2の結像位置)が検出される。
The
S303で、空間周波数BP補正値であるBP3は、下記の式により算出される。
(式9)
BP3=P_AF−P_img
In S303, the spatial frequency BP correction value BP3 is calculated by the following equation.
(Equation 9)
BP3 = P_AF-P_img
式9により、撮影画像の合焦位置とAFが検出する合焦位置の間で発生しうる誤差を補正するためのベストピント補正値(BP補正値)を補正することができる。上述の説明の通り、撮影画像の合焦位置は、被写体の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、光学ローパスフィルタの空間周波数特性、信号生成時の空間周波数特性、鑑賞時の周波数毎の感度を示す空間周波数特性などにより変化する。
With
他にも、撮影画像に施される画像処理内容などによっても変化する。第1の実施例では、撮影画像の生成される過程に遡って空間周波数特性を算出することにより、高精度に撮影画像の合焦位置を算出することができる。 In addition, it also changes depending on the image processing content applied to the captured image. In the first embodiment, the in-focus position of the captured image can be calculated with high accuracy by calculating the spatial frequency characteristic retroactively to the process of generating the captured image.
例えば、撮影画像を記録する際の記録サイズや画像処理で行われる超解像処理、シャープネス、表示サイズなどによって、撮影画像の合焦位置を変更する。また、撮影画像の記録後に、どの程度の画像サイズや拡大率で鑑賞されるかや鑑賞する際の鑑賞距離などが、事前にわかる場合は、鑑賞者の評価帯域に影響を与える。 For example, the focus position of the captured image is changed according to the recording size when recording the captured image, the super-resolution processing performed in the image processing, the sharpness, the display size, and the like. In addition, if the user knows in advance how much image size and magnification the image will be viewed after being recorded, and the viewing distance at the time of viewing, it will affect the viewer's evaluation band.
画像サイズが大きくなるほど、また、鑑賞距離が短くなるほど、鑑賞者の評価帯域は、高周波成分に重きを置いた特性とする。これにより、撮影画像の合焦位置も変更されることとなる。 As the image size becomes larger and the viewing distance becomes shorter, the viewer's evaluation band has a characteristic in which high-frequency components are emphasized. As a result, the focus position of the captured image is also changed.
記録用信号の第1の評価帯域は、記録用信号の撮像素子の画素の間隔及び撮像素子内で行われる記録用信号の信号加算処理に応じて変更される。 The first evaluation band of the recording signal is changed according to the interval between the pixels of the image sensor of the recording signal and the signal addition processing of the recording signal performed in the image sensor.
記録用信号の第1の評価帯域は、撮像素子内で行われる記録用信号の信号間引き処理及び記録用信号に行われる画像処理内容に応じて変更される。 The first evaluation band of the recording signal is changed according to the signal thinning processing of the recording signal performed in the image sensor and the image processing content performed on the recording signal.
記録用信号の第1の評価帯域は、記録用信号の画像サイズ及び記録用信号の表示サイズに応じて変更される。 The first evaluation band of the recording signal is changed according to the image size of the recording signal and the display size of the recording signal.
記録用信号の第1の評価帯域は、記録用信号の鑑賞距離及び記録用信号の画像の明るさに応じて変更される。 The first evaluation band of the recording signal is changed according to the viewing distance of the recording signal and the brightness of the image of the recording signal.
同様に、焦点調節用信号の第2の評価帯域は、焦点調節用信号の撮像素子の画素の間隔に応じて変更される。 Similarly, the second evaluation band of the focus adjustment signal is changed according to the distance between the pixels of the image sensor of the focus adjustment signal.
焦点調節用信号の第2の評価帯域は、撮像素子内で行われる信号加算処理、撮像素子内で行われる信号間引き処理、焦点調節用信号に行われるフィルタ処理内容に応じて変更される。 The second evaluation band of the focus adjustment signal is changed according to the signal addition process performed in the image sensor, the signal thinning process performed in the image sensor, and the filter process performed on the focus adjustment signal.
一方で、AFが検出する合焦位置も同様に、被写体の空間周波数特性、撮影光学系の空間周波数特性、光学ローパスフィルタの空間周波数特性、信号生成時の空間周波数特性、AF評価に用いるデジタルフィルタ空間周波数特性などにより変化する。第1の実施例では、AFに用いられる信号が生成される過程に遡って空間周波数特性を算出することにより、高精度にAFが検出する合焦位置を算出することができる。 On the other hand, similarly, the in-focus position detected by the AF is also the spatial frequency characteristic of the subject, the spatial frequency characteristic of the photographing optical system, the spatial frequency characteristic of the optical low-pass filter, the spatial frequency characteristic at the time of signal generation, and the digital filter used for AF evaluation. It changes according to the spatial frequency characteristics. In the first embodiment, the in-focus position detected by the AF can be calculated with high accuracy by calculating the spatial frequency characteristic retroactively in the process of generating the signal used for AF.
例えば、第1の読み出しモードで、AFを行う際にも柔軟に対応できる。その場合には、信号生成時の空間周波数特性を、第1の読み出しモードに対応した特性に変更して、重みづけ係数を算出すればよい。 For example, it is possible to flexibly deal with AF in the first read mode. In that case, the weighting coefficient may be calculated by changing the spatial frequency characteristic at the time of signal generation to the characteristic corresponding to the first read mode.
また、第1の実施例で説明した撮像装置は、交換レンズ式一眼レフカメラであるため、レンズユニット100の交換が可能である。交換が行われた場合には、撮影光学系ごとに、各空間周波数に対応したデフォーカスMTF情報を、カメラ本体120に送信し、撮影画像の合焦位置やAFが検出する合焦位置を算出するため、交換レンズ毎に高精度な補正値の算出を行うことができる。
Further, since the image pickup apparatus described in the first embodiment is the interchangeable lens type single-lens reflex camera, the
レンズユニット100は、デフォーカスMTF情報だけでなく、撮影光学系の空間周波数特性などの情報もカメラ本体120に送信してもよい。その情報の活用方法は、上述のとおりである。
The
また、同様に、カメラ本体120を交換した場合には、画素ピッチや光学ローパスフィルタの特性などが変わる場合がある。上述の通り、そのような場合でも、カメラ本体120の特性に合わせた補正値が算出されるため、高精度に補正を行うことができる。
Similarly, when the
上述の説明では、主に補正値の計算を、カメラMPU125で行ったが、計算手段はこれに限らない。例えば、レンズMPU117で補正値の計算を行ってもよい。その場合には、カメラMPUから、レンズMPUに対して、図15を用いて説明した各種情報を送信し、レンズMPU内で、デフォーカスMTF情報などを用いて補正値の算出を行ってもよい。その場合には、図1のS24で、カメラMPU125から送信された合焦位置に対して、レンズMPUが補正を施して、レンズ駆動を行えばよい。
In the above description, the correction value is mainly calculated by the
本実施例では、焦点検出に用いる信号の特性(縦横、色、空間周波数帯域)に着目して、AF用の補正値を算出している。そのため、AFの方式によらず、同様の方法で、補正値の算出を行うことができる。AF方式毎に、補正方法、補正に用いるデータを有する必要がないため、データの記憶容量、演算負荷の低減を行うことができる。 In the present embodiment, the correction value for AF is calculated by paying attention to the characteristics (vertical / horizontal, color, spatial frequency band) of the signal used for focus detection. Therefore, the correction value can be calculated by the same method regardless of the AF method. Since it is not necessary to have a correction method and data used for correction for each AF method, it is possible to reduce the data storage capacity and the calculation load.
以下、図17を参照して、本発明の第2の実施例について説明する。第1の実施例との主な違いは、空間周波数BP補正値の算出方法が異なる点である。第1の実施例では、撮影光学系の空間周波数毎の特性を表す値としてデフォーカスMTF情報を用いた。 The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The main difference from the first embodiment is that the method of calculating the spatial frequency BP correction value is different. In the first embodiment, defocus MTF information is used as a value that represents the characteristics of the photographing optical system for each spatial frequency.
しかしながら、デフォーカスMTF情報は、データ量が多く、記憶容量、演算負荷が大きくなるため、第2の実施例では、デフォーカスMTFの極大値情報を用いて、空間周波数BP補正値の算出を行う。 However, since the defocus MTF information has a large amount of data, a large storage capacity, and a large calculation load, the spatial frequency BP correction value is calculated using the maximum value information of the defocus MTF in the second embodiment. .
これにより、レンズメモリ118内のデータ容量の低減、レンズ、カメラ間の通信容量の低減、カメラMPU125で行う演算負荷の低減を行うことができる。
As a result, it is possible to reduce the data capacity in the
なお、第1の実施例における撮像装置のブロック図(図2)、各焦点検出方式の説明図(図3から図6)に関しては、第2の実施例と同様の構成なので、説明は省略する。 The block diagram (FIG. 2) of the image pickup apparatus in the first embodiment and the explanatory diagrams (FIGS. 3 to 6) of each focus detection method are the same as those in the second embodiment, and therefore the description thereof is omitted. .
第1の実施例における焦点検出領域の説明図(図7)、焦点検出処理のフロー図(図1)、各種BP補正値の算出方法(図8から図12)に関しては、第2の実施例と同様の構成なので、説明は省略する。 Regarding the explanatory diagram (FIG. 7) of the focus detection area in the first embodiment, the flow chart of the focus detection processing (FIG. 1), and the calculation method of various BP correction values (FIGS. 8 to 12), the second embodiment will be described. Since the configuration is the same as, the description will be omitted.
また、空間周波数BP補正値算出のサブルーチン(図13)、各評価帯域の説明図(図15)についても、同様の構成であり、同様の動作を行うため、説明を省略する。 Also, the subroutine for calculating the spatial frequency BP correction value (FIG. 13) and the explanatory diagram of each evaluation band (FIG. 15) have the same configuration and perform the same operation, and therefore the description thereof is omitted.
第2の実施例における空間周波数BP補正値(BP3)を算出する流れを示したサブルーチンを説明する。 A subroutine showing a flow for calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) in the second embodiment will be described.
S300で、空間周波数BP補正情報の取得を行う。 In S300, the spatial frequency BP correction information is acquired.
第2の実施例で行う処理内容が、第1の実施例とは異なる図14のレンズメモリ118に格納されている空間周波数BP補正情報について、図17を用いて説明する。
The processing contents of the second embodiment will be described with reference to FIG. 17 regarding the spatial frequency BP correction information stored in the
図17は、撮影光学系の特性である空間周波数毎のデフォーカスMTFの極大値を示すフォーカスレンズ104位置を示している。図14の空間周波数(F1からF4)ごとのデフォーカスMTFの極大値と対応するレンズ位置LP1、LP2、LP3、LP4が、それと対応して、図17の縦軸に示されている。第2の実施例では、MTF_P(n)(1≦n≦4)として4個のデータを、レンズメモリ118は記憶している。記憶されている情報は、焦点検出領域の位置、ズーム位置やフォーカス位置に対応していることは、第1の実施例と同様である。
FIG. 17 shows the position of the
第2の実施例では、空間周波数BP補正値の算出を行うサブルーチンで、S300で、補正対象となっている焦点検出結果に応じたズーム位置、フォーカス位置に対応した補正情報を取得する。 In the second embodiment, in a subroutine for calculating the spatial frequency BP correction value, in S300, the correction information corresponding to the zoom position and the focus position according to the focus detection result to be corrected is acquired.
次に、S301、S302では、第1の実施例と同様の処理を行う。 Next, in S301 and S302, the same processing as in the first embodiment is performed.
次に、S303で、空間周波数BP補正値(BP3)の算出を行う。空間周波数BP補正値の算出を行うに際し、まず、撮影画像の合焦位置(P_img)とAFが検出する合焦位置(P_AF)を、S300で得たデフォーカスMTF情報と、S301、S301で得た評価帯域W1、W2を用いて、下記式にて算出する。
(式10)
P_img=MTF_P(1)×W1(1)+MTF_P(2)×W1(2)+MTF_P(3)×W1(3)+MTF_P(4)×W1(4)
(式11)
P_AF=MTF_P(1)×W2(1)+MTF_P(2)×W2(2)+MTF_P(3)×W2(3)+MTF_P(4)×W2(4)
Next, in S303, the spatial frequency BP correction value (BP3) is calculated. When calculating the spatial frequency BP correction value, first, the in-focus position (P_img) of the captured image and the in-focus position (P_AF) detected by the AF are obtained in S301 and S301 with the defocus MTF information obtained in S300. It is calculated by the following formula using the evaluated bands W1 and W2.
(Equation 10)
P_img = MTF_P (1) × W1 (1) + MTF_P (2) × W1 (2) + MTF_P (3) × W1 (3) + MTF_P (4) × W1 (4)
(Equation 11)
P_AF = MTF_P (1) × W2 (1) + MTF_P (2) × W2 (2) + MTF_P (3) × W2 (3) + MTF_P (4) × W2 (4)
式10、式11では、図17で示した空間周波数毎のデフォーカスMTFの極大値情報に対して、S301、S302で算出した撮影画像やAFの評価帯域の重みづけを行う。それにより、撮影画像の合焦位置(P_img)とAFが検出する合焦位置(P_AF)を算出している。 In Expression 10 and Expression 11, the captured image calculated in S301 and S302 and the evaluation band of AF are weighted with respect to the maximum value information of the defocus MTF for each spatial frequency shown in FIG. Thereby, the focus position (P_img) of the captured image and the focus position (P_AF) detected by the AF are calculated.
S303で、空間周波数BP補正値であるBP3は、第1の実施例と同様に、下記の式により算出される。
(式9)
BP3=P_AF−P_img
In S303, the spatial frequency BP correction value BP3 is calculated by the following equation, as in the first embodiment.
(Equation 9)
BP3 = P_AF-P_img
以上のように処理することにより、空間周波数BP補正値を算出することができる。第1の実施例では、デフォーカスMTF情報を用いるため、より高精度に補正値の算出を行うことができる。一方で、第2の実施例のように構成することにより、レンズメモリ118内のデータ容量の低減、レンズ、カメラ間の通信容量の低減、カメラMPU125で行う演算負荷の低減を行うことができる。
By processing as described above, the spatial frequency BP correction value can be calculated. Since the defocus MTF information is used in the first embodiment, the correction value can be calculated with higher accuracy. On the other hand, with the configuration of the second embodiment, it is possible to reduce the data capacity in the
以下、図18を参照して、本発明の第3の実施例について説明する。第1の実施例との主な違いは、空間周波数BP補正値の算出方法が異なる点である。第1の実施例では、撮影光学系の空間周波数毎の特性を表す値としてデフォーカスMTF情報を用いて、焦点検出を行うたびに、補正値の算出を行うように構成した。 The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The main difference from the first embodiment is that the method of calculating the spatial frequency BP correction value is different. In the first embodiment, the defocus MTF information is used as a value representing the characteristic of the imaging optical system for each spatial frequency, and the correction value is calculated each time focus detection is performed.
しかしながら、空間周波数BP補正値の算出は、扱うデータ量が多く、記憶容量、演算負荷が大きくなるため、第3の実施例では、空間周波数BP補正値の算出の必要性が無い場合には、算出を行わない。これにより、レンズ、カメラ間の通信容量の低減、カメラMPU125で行う演算負荷の低減を行うことができる。
However, the calculation of the spatial frequency BP correction value requires a large amount of data to be handled, a large storage capacity, and a large calculation load. Therefore, in the third embodiment, when there is no need to calculate the spatial frequency BP correction value, Do not calculate. As a result, the communication capacity between the lens and the camera can be reduced, and the calculation load of the
なお、第1の実施例における撮像装置のブロック図(図2)、各焦点検出方式の説明図(図3から6)、焦点検出領域の説明図(図7)に関しては、第3の実施例と同様なため、説明は省略する。 Regarding the block diagram (FIG. 2) of the image pickup apparatus in the first embodiment, the explanatory diagrams of each focus detection method (FIGS. 3 to 6), and the explanatory diagrams of the focus detection area (FIG. 7), the third embodiment will be described. Since it is the same as, the description will be omitted.
第1の実施例における焦点検出処理のフロー図(図1)、各種BP補正値の算出方法(図8から12)に関しては、第3の実施例と同様なため、説明は省略する。 The flow chart of the focus detection processing (FIG. 1) and the method of calculating various BP correction values (FIGS. 8 to 12) in the first embodiment are the same as those in the third embodiment, and therefore the description thereof is omitted.
また、空間周波数BP補正値を算出する際に用いた説明図(図14から16)についても、同様の構成であり、同様の動作を行うため、説明を省略する。 Further, the explanatory diagrams (FIGS. 14 to 16) used when calculating the spatial frequency BP correction value also have the same configuration and perform the same operation, and therefore the description thereof will be omitted.
第3の実施例で行う処理内容が、第1の実施例における空間周波数BP補正値(BP3)を算出するサブルーチンと異なる点について図18を用いて説明する。図18において、図13と同様の処理を行う箇所については、同じステップ番号を付しており、説明は割愛する。 Differences in processing contents performed in the third embodiment from the subroutine for calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) in the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 18, the same step numbers are assigned to the portions that perform the same processing as in FIG. 13, and the description will be omitted.
図18は、図1のS22で行う処理の詳細を示す第3の実施例における空間周波数BP補正値(BP3)を算出する流れを示したサブルーチンである。 FIG. 18 is a subroutine showing the flow of calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) in the third embodiment showing the details of the processing performed in S22 of FIG.
S3000で、補正値を算出するか否かを判定する。第1の実施例で説明したことからわかる通り、撮影画像の評価帯域とAF評価帯域が似ていれば似ているほど、補正量は小さくなる。そのため、第3の実施例では、事前に、2つの評価帯域の差が所定値より小さいことが分かる場合には、補正値の算出を省略する。 In S3000, it is determined whether or not the correction value is calculated. As can be seen from the description in the first embodiment, the more similar the evaluation band of the captured image and the AF evaluation band are, the smaller the correction amount is. Therefore, in the third embodiment, the calculation of the correction value is omitted when it is known in advance that the difference between the two evaluation bands is smaller than the predetermined value.
つまり、第1の評価帯域と第2の評価帯域の差が所定値より小さい場合、補正値を行わない。 That is, when the difference between the first evaluation band and the second evaluation band is smaller than the predetermined value, the correction value is not performed.
第1の評価帯域と第2の評価帯域の差が所定値以上の場合、補正値を記録用信号の第1の評価帯域に関する情報及び焦点調節用信号の第2の評価帯域に関する情報を用いて補正する。 When the difference between the first evaluation band and the second evaluation band is greater than or equal to a predetermined value, the correction value is calculated using the information about the first evaluation band of the recording signal and the information about the second evaluation band of the focus adjustment signal. to correct.
具体的には、信号生成による空間周波数特性は、AFに用いる信号も第1の読み出しモードで読み出された信号である場合には、撮影画像の評価帯域とAF評価帯域は等しくなる。 Specifically, in the spatial frequency characteristic by signal generation, when the signal used for AF is also the signal read in the first read mode, the evaluation band of the captured image and the AF evaluation band are equal.
さらに、撮影画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度を示す空間周波数特性と類似の空間周波数特性のデジタルフィルタをAF評価信号の処理時に用いる場合には、鑑賞時の空間周波数特性とデジタルフィルタの空間周波数特性が等しくなる。 Furthermore, when a digital filter having a spatial frequency characteristic similar to the spatial frequency characteristic indicating the sensitivity for each spatial frequency when viewing a captured image is used during processing of the AF evaluation signal, the spatial frequency characteristic at the time of viewing and the digital filter Spatial frequency characteristics become equal.
このような状況は、表示器126に表示する画像を拡大して表示する場合などに、発生する。
Such a situation occurs when an image displayed on the
また、同様に、撮影画像が第2の読み出しモードで読み出された信号で生成される場合にも撮影画像の評価帯域とAF評価帯域が等しくなることが想定される。このような状況は、撮影画像の記録画像サイズを小さく設定している場合などに、発生する。 Similarly, it is assumed that the evaluation band of the captured image and the AF evaluation band are equal when the captured image is generated by the signal read in the second read mode. Such a situation occurs when the recorded image size of the captured image is set small.
S3000では、このような場合に、補正値算出の必要はないと判定して、S3001に進む。 In S3000, in such a case, it is determined that the correction value need not be calculated, and the process proceeds to S3001.
S3001では、補正値の算出を行わないため、BP3に0を代入し、空間周波数BP補正値(BP3)を算出するサブルーチンを終了する。 In S3001, since the correction value is not calculated, 0 is substituted for BP3, and the subroutine for calculating the spatial frequency BP correction value (BP3) is ended.
一方で、S3000で、補正値の算出が必要であると判定された場合に行われる以後の処理は、第1の実施例と同じであるため、説明は省略する。 On the other hand, the subsequent processing performed when it is determined in S3000 that the calculation of the correction value is necessary is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
このように構成することにより、空間周波数BP補正値の算出が不要な時には、処理を省略することができる。これにより、データの通信量の低減、演算負荷の低減を実現することができる。 With this configuration, the process can be omitted when the calculation of the spatial frequency BP correction value is unnecessary. As a result, it is possible to reduce the amount of data communication and the calculation load.
また、第3の実施例では、空間周波数BP補正値について説明を行ったが、縦横BP補正値や色BP補正値についても同様である。焦点検出を垂直方向、水平方向に行う場合は、縦横BP補正値の算出を省略してもよい。また、撮影画像に用いる色信号と、焦点検出に用いる色信号が等しい場合は、色BP補正値の算出を省略してもよい。 Further, in the third embodiment, the spatial frequency BP correction value has been described, but the same applies to the vertical and horizontal BP correction values and the color BP correction value. When the focus detection is performed in the vertical direction and the horizontal direction, the calculation of the vertical and horizontal BP correction values may be omitted. If the color signal used for the captured image and the color signal used for focus detection are the same, the calculation of the color BP correction value may be omitted.
100 レンズユニット
104 フォーカスレンズ
113 フォーカスアクチュエータ
117 レンズMPU
118 レンズメモリ
120 カメラ本体
122 撮像素子
125 カメラMPU
129 撮像面位相差焦点検出部
130 TVAF焦点検出部
100
118
129 Imaging plane phase difference
Claims (18)
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第3の情報を前記撮影光学系から取得する第2の取得手段と、
前記焦点検出結果と、前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、補正された焦点検出結果を出力する焦点検出手段とを有することを特徴とする焦点検出装置。 A first acquisition unit that acquires first information about an evaluation frequency of a signal used to acquire a focus detection result and second information about an evaluation frequency of a signal used in a captured image;
Second acquisition means for acquiring, from the photographing optical system, third information relating to the imaging position of the photographing optical system for each of a plurality of different spatial frequencies;
It has a focus detection means which outputs a corrected focus detection result based on the focus detection result, the first information, the second information, and the third information. Focus detection device.
前記焦点検出手段は、前記焦点検出結果を取得するために用いられる信号の評価周波数に対応するMTF曲線の極大値、および、前記撮影画像に用いられる信号の評価周波数に対応するMTF曲線の極大値を、前記異なる複数の空間周波数に対応するMTFの値に、前記評価周波数ごとの強度に基づいた重み付けをして加算して算出し、当該算出された極大値に対応する前記撮影光学系の結像位置の差を用いて、補正された焦点検出結果を出力することを特徴とする請求項3に記載の焦点検出装置。 The evaluation frequency of the signal used to obtain the focus detection result, and the evaluation frequency of the signal used in the captured image, each has a band,
The focus detection means has a maximum value of an MTF curve corresponding to an evaluation frequency of a signal used to acquire the focus detection result, and a maximum value of an MTF curve corresponding to an evaluation frequency of a signal used for the captured image. Is added to the values of the MTFs corresponding to the plurality of different spatial frequencies by weighting based on the intensity of each of the evaluation frequencies, and is calculated, and the result of the imaging optical system corresponding to the calculated maximum value is calculated. The focus detection device according to claim 3, wherein a corrected focus detection result is output using the difference between the image positions.
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第3の情報を前記撮影光学系から取得する第2の取得手段と、
前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、前記焦点検出結果を補正するための補正値を演算する演算手段と、
前記焦点検出結果と前記補正値に基づいて、前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの移動を制御する制御手段とを有することを特徴とする焦点検出装置。 A first acquisition unit that acquires first information about an evaluation frequency of a signal used to acquire a focus detection result and second information about an evaluation frequency of a signal used in a captured image;
Second acquisition means for acquiring, from the photographing optical system, third information relating to the imaging position of the photographing optical system for each of a plurality of different spatial frequencies;
Calculating means for calculating a correction value for correcting the focus detection result based on the first information, the second information, and the third information;
A focus detection apparatus comprising: a control unit that controls the movement of a focus lens included in the imaging optical system based on the focus detection result and the correction value.
前記演算手段は、前記焦点検出結果を取得するために用いられる信号の評価周波数に対応するMTF曲線の極大値、および、前記撮影画像に用いられる信号の評価周波数に対応するMTF曲線の極大値を、前記異なる複数の空間周波数に対応するMTFの値に、前記評価周波数ごとの強度に基づいた重み付けをして加算して算出し、当該算出された極大値に対応する前記撮影光学系の結像位置の差を用いて、補正値を演算することを特徴とする請求項6に記載の焦点検出装置。 The evaluation frequency of the signal used to obtain the focus detection result, and the evaluation frequency of the signal used in the captured image, each has a band,
The calculating means calculates a maximum value of an MTF curve corresponding to an evaluation frequency of a signal used to acquire the focus detection result and a maximum value of an MTF curve corresponding to an evaluation frequency of a signal used for the captured image. , The MTF values corresponding to the plurality of different spatial frequencies are weighted and added based on the intensities of the respective evaluation frequencies to be calculated, and the imaging of the photographing optical system corresponding to the calculated local maximum values. The focus detection device according to claim 6, wherein the correction value is calculated using the difference between the positions.
前記撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、を有し、前記焦点検出手段は、前記撮像素子から出力された画像データに基づいて、前記焦点検出結果を取得し、当該取得された焦点検出結果と、前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、補正された焦点検出結果を出力することを特徴とする撮像装置。 The focus detection device according to any one of claims 1 to 4 ,
An image pickup device for picking up a subject image by the photographing optical system and outputting image data, wherein the focus detection unit obtains the focus detection result based on the image data output from the image pickup device. An imaging device that outputs a corrected focus detection result based on the acquired focus detection result, the first information, the second information, and the third information. .
前記撮影光学系による被写体像を撮像して画像データを出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された画像データに基づいて、前記焦点検出結果を出力する焦点検出手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 The focus detection device according to any one of claims 1 to 14,
An image pickup device for picking up a subject image by the photographing optical system to output image data, and a focus detection unit for outputting the focus detection result based on the image data output from the image pickup device. Image pickup device.
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第3の情報を前記撮影光学系から取得する第2の取得工程と、
前記焦点検出結果と、前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、補正された焦点検出結果を出力する焦点検出工程とを有することを特徴とする焦点検出方法。 A first acquisition step of acquiring first information about an evaluation frequency of a signal used to acquire a focus detection result and second information about an evaluation frequency of a signal used for a captured image;
A second acquisition step of acquiring, from the photographing optical system, third information regarding the imaging position of the photographing optical system for each of a plurality of different spatial frequencies;
A focus detection step of outputting a corrected focus detection result based on the focus detection result, the first information, the second information, and the third information. Focus detection method.
異なる複数の空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する第3の情報を前記撮影光学系から取得する第2の取得工程と、
前記第1の情報と、前記第2の情報と、前記第3の情報とに基づいて、前記焦点検出結果を補正するための補正値を演算する演算工程と、
前記焦点検出結果と前記補正値に基づいて、前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの移動を制御する制御工程とを有することを特徴とする焦点検出方法。 A first acquisition step of acquiring first information about an evaluation frequency of a signal used to acquire a focus detection result and second information about an evaluation frequency of a signal used for a captured image;
A second acquisition step of acquiring, from the photographing optical system, third information regarding the imaging position of the photographing optical system for each of a plurality of different spatial frequencies;
A calculation step of calculating a correction value for correcting the focus detection result based on the first information, the second information, and the third information;
A focus detection method comprising: a control step of controlling movement of a focus lens included in the photographing optical system based on the focus detection result and the correction value.
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