JP6935286B2 - Imaging device and its control method - Google Patents

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Description

本発明は、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging device having an autofocus function.

近年のカメラ、ビデオ等の撮像装置は高画素化しており、些細なピントずれでも目立つようになり、より高精度なピント合わせが要望されている。 In recent years, imaging devices such as cameras and videos have a high pixel count, and even a slight defocusing becomes conspicuous, and more accurate focusing is required.

この要望は夜空における星に対しても同様であり、星を微小な点光源と見立てて、高輝度信号の面積が厳密に最小になるようにピント合わせを行う技術が知られている。星空の撮影においては、撮影対象となる星はほぼ無限遠に位置する被写体に限定され、露出も星空固有の設定があるため、他のシーンモードとは独立したモードが存在する場合がある(以下、星空撮影モードと呼ぶ)。 This request is the same for stars in the night sky, and a technique is known in which a star is regarded as a minute point light source and focusing is performed so that the area of a high-luminance signal is strictly minimized. When shooting a starry sky, the stars to be shot are limited to subjects located at almost infinity, and the exposure is also set unique to the starry sky, so there may be modes that are independent of other scene modes (below). , Called starry sky shooting mode).

通常、ほぼ無限遠に位置する被写体にピントが合うフォーカス位置は、撮像装置それぞれの個体毎に行われる無限ピント調整において一意に決まる位置である。 Normally, the focus position in which the subject located at almost infinity is in focus is a position uniquely determined in the infinite focus adjustment performed for each individual image pickup device.

しかしながら、調整時の温度と実際に夜空を撮影するときに撮像装置の温度差、もしくは姿勢差により撮影中にピントがずれることがある。そのため、撮影中に撮像装置との距離がほぼ変ることのない星の撮影をしている最中であっても、度々ピント合わせを行う必要がある(図2)。 However, the focus may shift during shooting due to the temperature difference between the temperature at the time of adjustment and the temperature difference of the imaging device or the posture difference when actually shooting the night sky. Therefore, it is necessary to focus frequently even during shooting of a star whose distance to the image pickup device does not change during shooting (Fig. 2).

また、星空の撮影においては、星と同様に街の光も点光源と見なすことができ、ほぼ無限遠に位置する星に対して街の光は有限遠であるため、星と街の光ではわずかながらピントの位置が異なる。 Also, in shooting the starry sky, the city light can be regarded as a point light source in the same way as the stars, and the city light is finite with respect to the stars located at almost infinity. The focus position is slightly different.

先に述べた通り、星空撮影モードもより高精度なピント合わせが要望されているため、見た目がほぼ同じである星と街の光のようなわずかなピント差でも修正することが求められる。 As mentioned earlier, the starry sky shooting mode is also required to focus with higher precision, so it is required to correct even a slight focus difference such as the light of a star and the city, which have almost the same appearance.

ここでピント合わせを行う代表的な手段としては、コントラストAF方式と位相差AF方式がある。 Here, as typical means for focusing, there are a contrast AF method and a phase difference AF method.

コントラストAF方式は、撮像素子から得られた輝度信号に対して特定周波数成分をフィルタ処理で抽出した評価値を用いて自動焦点調整を行う。 In the contrast AF method, automatic focus adjustment is performed using an evaluation value obtained by filtering a specific frequency component from the luminance signal obtained from the image sensor.

位相差AF方式は、撮像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させ、一対のラインセンサにより得られた一対の像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を算出することで自動焦点調整を行う。 In the phase-difference AF method, light beams from subjects that have passed through different exit pupil regions in the imaging optical system are imaged on a pair of line sensors, and an image is taken from the phase difference of a pair of image signals obtained by the pair of line sensors. Automatic focus adjustment is performed by calculating the amount of defocus of the optical system.

一般的に位相差AF方式の方がコントラストAF方式と比較して自動焦点調整を行う時間は短い利点がある。 In general, the phase-difference AF method has the advantage that the time required for automatic focus adjustment is shorter than that of the contrast AF method.

しかし、星のような微小な点光源はピントが合う程に面積が小さくなるため、明確な位相差が出にくくなり、ピント精度が悪化する恐れがある。 However, since the area of a minute point light source such as a star becomes smaller as it comes into focus, it becomes difficult to obtain a clear phase difference, and the focus accuracy may deteriorate.

そのため、微小な点光源があるシーンは位相差AF方式では苦手シーンの一つに数えらる。そこで、同一測距範囲内に点光源とその他の被写体が有る場合、複数の領域に分割して輝度レベルを判断することにより画面内の被写体の検出精度を上げる手法が提案されている(特許文献1)。 Therefore, a scene with a minute point light source is counted as one of the scenes that the phase difference AF method is not good at. Therefore, when there is a point light source and other subjects within the same ranging range, a method has been proposed in which the detection accuracy of the subject on the screen is improved by dividing into a plurality of areas and determining the brightness level (Patent Documents). 1).

特開2010−243899号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-2438999

しかしながら、先行技術では画面内に点光源とそれ以外の被写体がある場合に、点光源の影響を最小限に抑えることにより、点光源意外の被写体の検出精度を上げることができても、点光源自体の検出精度を上げることにはならない。 However, in the prior art, when there is a point light source and other subjects in the screen, even if the detection accuracy of the subject other than the point light source can be improved by minimizing the influence of the point light source, the point light source It does not improve the detection accuracy of itself.

微小な点光源は前述したように明確な位相差が出にくいため、位相差AF方式においてはピントが合っているフォーカス位置においてデフォーカス量の検出バラつき(以下信頼性と呼ぶ)が大きくなる(信頼性が低くなる)傾向にある(図3)。 As described above, it is difficult for a minute point light source to produce a clear phase difference. Therefore, in the phase difference AF method, the detection variation of the defocus amount (hereinafter referred to as reliability) becomes large (reliability) at the focused position in focus. It tends to be less sexual (Fig. 3).

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは位相差AF方式において微小な点光源に対して高精度にピント合わせすることが可能な撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of focusing on a minute point light source with high accuracy in a phase difference AF method. It is in.

本発明の技術的特徴として、フォーカスレンズを含む撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の像信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、前記像信号を取得して位相差AF方式の焦点検出演算を行いデフォーカス量を算出する算出ステップと、前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御して焦点調節を行う制御ステップと、複数の焦点検出領域を設定する設定ステップと、を備え、前記算出ステップでは、前記フォーカスレンズが予め記憶された所定の被写体に対して基準となる焦点位置から所定深度だけ離れた位置にある状態で、前記焦点検出領域の輝度情報に応じて被写体が存在するか否かを判定し、被写体が存在する前記焦点検出領域のデフォーカス量を用いて、前記デフォーカス量を算出することを特徴とする。 As a technical feature of the present invention, imaging having an imaging means having a plurality of pixels capable of photoelectrically converting light beams that have passed through different pupil regions of an imaging optical system including a focus lens and outputting a pair of image signals. It is a control method of the device, that is, a calculation step of acquiring the image signal and performing a focus detection calculation of the phase difference AF method to calculate the defocus amount, and driving the focus lens based on the calculation result of the calculation step. A control step for controlling the focus to adjust the focus and a setting step for setting a plurality of focus detection areas are provided. In the calculation step, the focus lens serves as a reference focus for a predetermined subject stored in advance. In a state where the subject is located at a predetermined depth away from the position, it is determined whether or not the subject exists according to the brightness information of the focus detection region, and the defocus amount of the focus detection region where the subject exists is used to determine whether or not the subject exists. It is characterized in that the defocus amount is calculated.

本発明によれば、位相差AF方式において、星空のような微小な点光源が存在するシーンなどでも、高精度にピント合わせをすることができる。 According to the present invention, in the phase difference AF method, it is possible to focus with high accuracy even in a scene where a minute point light source such as a starry sky exists.

デジタルカメラのブロック図である。It is a block diagram of a digital camera. 第1の実施形態の焦点検出領域を示す図である。It is a figure which shows the focus detection area of 1st Embodiment. 小枠のA像とB像の輝度値のピークボトムと、その大枠のデフォーカス量を表した図である。It is a figure which showed the peak bottom of the luminance value of A image and B image of a small frame, and the defocus amount of the large frame. 焦点検出領域の設定例を示す図である。It is a figure which shows the setting example of the focal point detection area. 撮像装置の姿勢とシーンの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the posture of an image pickup apparatus, and a scene. 焦点検出領域から得られる像信号を示す図である。It is a figure which shows the image signal obtained from a focal point detection area. 相関量波形を示す図である。It is a figure which shows the correlation amount waveform. 相関変化量波形を示す図である。It is a figure which shows the correlation change amount waveform. ピント合わせ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focusing process. 常に焦点検出領域の細分化を行う場合の焦点検出領域設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting process at the time of always subdividing the focus detection area. シーンの測光値が所定値以上であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting at the time of subdividing the focus detection area when the metering value of a scene is more than a predetermined value. ズームレンズの焦点距離が所定値未満であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting at the time of subdividing the focus detection area when the focal length of a zoom lens is less than a predetermined value. 撮像装置の姿勢が水平方向近傍のときに焦点検出領域の細分化を行う場合の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting at the time of subdividing the focus detection area when the posture of the image pickup apparatus is near the horizontal direction. 焦点検出領域の画角中央部と周辺部で細分化数の変更を行う場合の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting at the time of changing the subdivision number in the central part and the peripheral part of the angle of view of a focal point detection area. 交換レンズの光学情報の一つであるF値が所定値以上であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting at the time of subdividing the focus detection area when the F value which is one of the optical information of an interchangeable lens is more than a predetermined value. デフォーカス量算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the defocus amount calculation process. 信頼性判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reliability determination process. 第2の実施形態の焦点検出領域を示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows the focal point detection area of the 2nd Embodiment. 第2の実施形態の焦点検出領域を示す図(その2)である。It is a figure (the 2) which shows the focal point detection area of the 2nd Embodiment. 第2の実施形態における星空撮影モード時は常に焦点検出領域の移動を行う場合のピント合わせ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focusing process at the time of always moving a focus detection area in the starry sky photography mode in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるシーンの測光値に応じて2周目を行うか否かを切り替える場合のピント合わせ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focusing process at the time of switching whether or not to perform the 2nd lap according to the metering value of the scene in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における撮像装置の姿勢に応じて焦点検出領域をシフトする方向を変更する場合のピント合わせ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focusing process at the time of changing the direction which shifts a focus detection area according to the posture of the image pickup apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施形態の焦点検出領域の輝度情報と乖離率(その1)である。It is the luminance information and the deviation rate (No. 1) of the focal point detection region of the third embodiment. 第3の実施形態の焦点検出領域の輝度情報と乖離率(その2)である。It is the luminance information and the deviation rate (No. 2) of the focal point detection region of the third embodiment. 第3の実施形態の焦点検出領域の輝度情報と乖離率(その3)である。It is the luminance information and the deviation rate (No. 3) of the focal point detection region of the third embodiment. 第3の実施形態の焦点検出領域設定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus detection area setting of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の信頼性判定を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reliability determination of 3rd Embodiment. 図20の信頼性判定の変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification of the reliability determination of FIG.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1はデジタルカメラの構成例を示すブロック図である。鏡筒101はその内部にレンズ群を保持してレンズ駆動を行う。ここで、本実施形態では鏡筒101は交換レンズユニットとするが、括り付けレンズユニットで構成してもよい。ズームレンズ102は焦点距離を調節することで光学的に画角を変更する。絞り及びシャッタ103は光量を調節する露出制御に使用する。フォーカスレンズ104はピント位置を調節する。ズームレンズ102、絞り及びシャッタ103、フォーカスレンズは、撮像光学系である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a digital camera. The lens barrel 101 holds a lens group inside the lens barrel 101 to drive the lens. Here, although the lens barrel 101 is an interchangeable lens unit in the present embodiment, it may be composed of a binding lens unit. The zoom lens 102 optically changes the angle of view by adjusting the focal length. The aperture and shutter 103 are used for exposure control to adjust the amount of light. The focus lens 104 adjusts the focus position. The zoom lens 102, the aperture and shutter 103, and the focus lens are imaging optical systems.

鏡筒101を通過した光は、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)等を用いた撮像素子105にて受光され、光信号から電気信号へと光電変換される。後述するが、撮像素子105は、CDS/AGC/ADコンバータ106は撮像素子105から読み出された撮像信号に対してノイズ除去処理、ゲイン調整、デジタル化を行う。CDS/AGC/ADコンバータ106は撮像信号をAF画素補正部109に、撮像面位相差AF用信号を位相差AF信号処理部110にそれぞれ出力する。 The light that has passed through the lens barrel 101 is received by an imaging device 105 that uses a CCD (charge-coupled device), CMOS (complementary metal oxide semiconductor), or the like, and is photoelectrically converted from an optical signal to an electric signal. As will be described later, in the image sensor 105, the CDS / AGC / AD converter 106 performs noise removal processing, gain adjustment, and digitization on the image pickup signal read from the image sensor 105. The CDS / AGC / AD converter 106 outputs the imaging signal to the AF pixel correction unit 109 and the imaging surface phase difference AF signal to the phase difference AF signal processing unit 110.

位相差AF信号処理部110は、位相差方式による焦点検出処理のため、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束から得られる撮像面位相差AF用の二つの像信号に基づいて相関演算を行い、像ずれ量を算出する。位相差AF信号処理部110における像ずれ量の算出処理の詳細は後述する。 Since the phase difference AF signal processing unit 110 performs focus detection processing by the phase difference method, the phase difference AF signal processing unit 110 performs a correlation calculation based on two image signals for imaging surface phase difference AF obtained from light flux passing through different pupil regions of the imaging optical system. And calculate the amount of image shift. The details of the image shift amount calculation process in the phase difference AF signal processing unit 110 will be described later.

タイミングジェネレータ108はカメラ制御部140の指令に従い撮像素子105の電気信号への変換タイミングとCDS/AGC/ADコンバータ106の出力タイミングを制御する。画像処理回路111はAF画素補正部109からの出力に対して、画素補間処理や色変換処理等を施した後、画像データとして内部メモリ112に送られる。 The timing generator 108 controls the conversion timing of the image sensor 105 into an electric signal and the output timing of the CDS / AGC / AD converter 106 according to the command of the camera control unit 140. The image processing circuit 111 performs pixel interpolation processing, color conversion processing, and the like on the output from the AF pixel correction unit 109, and then sends the output as image data to the internal memory 112.

表示部113は内部メモリ112に保持されている画像データとともに、撮影情報などを表示する。圧縮伸長処理部114は内部メモリ112に保存されているデータを画像フォーマットに応じて圧縮伸長を行う。記憶メモリ115はパラメータなどの様々なデータを記憶する。操作部116は各種のメニュー操作、モード切り換え操作を行うユーザインタフェースである。姿勢検知部117は撮像装置の姿勢を検知する。温度検知部118は撮像装置の現在の温度を検出する。 The display unit 113 displays shooting information and the like together with the image data stored in the internal memory 112. The compression / decompression processing unit 114 compresses / decompresses the data stored in the internal memory 112 according to the image format. The storage memory 115 stores various data such as parameters. The operation unit 116 is a user interface for performing various menu operations and mode switching operations. The posture detection unit 117 detects the posture of the imaging device. The temperature detection unit 118 detects the current temperature of the imaging device.

カメラ制御部140はCPU(中央演算処理装置)等の演算装置で構成され、操作部116によるユーザの操作に応じて内部メモリ112に記憶されている各種の制御プログラムを実行する。各種の制御プログラムは、例えば自動露出制御、ズーム制御、自動合焦制御、等を行うためのプログラムである。 The camera control unit 140 is composed of an arithmetic unit such as a CPU (central processing unit), and executes various control programs stored in the internal memory 112 in response to a user operation by the operation unit 116. Various control programs are programs for performing, for example, automatic exposure control, zoom control, automatic focusing control, and the like.

絞りシャッタ駆動部121は絞り及びシャッタ103の駆動を行う。輝度信号算出部125は撮像素子105から出力された後に、CDS/AGC/ADコンバータ106とAF画素補正部109を通過した信号を被写体及び場面の輝度として算出する。 The aperture shutter drive unit 121 drives the aperture and the shutter 103. The luminance signal calculation unit 125 calculates the signal that has passed through the CDS / AGC / AD converter 106 and the AF pixel correction unit 109 after being output from the image sensor 105 as the luminance of the subject and the scene.

露出制御部124は輝度信号算出部125により得られた輝度情報に基づいて露出値(絞り値及びシャッタ速度)の制御を行い、その演算結果を絞りシャッタ駆動部121へ通達する。これにより自動露出制御(AE制御)が行われる。 The exposure control unit 124 controls the exposure value (aperture value and shutter speed) based on the luminance information obtained by the luminance signal calculation unit 125, and notifies the calculation result to the aperture shutter drive unit 121. As a result, automatic exposure control (AE control) is performed.

ズームレンズ駆動部123はズームレンズ102の駆動を行う。ズーム制御部132は操作部116によるズーム操作指示に従いズームレンズ位置の制御を行う。 The zoom lens driving unit 123 drives the zoom lens 102. The zoom control unit 132 controls the zoom lens position according to the zoom operation instruction by the operation unit 116.

フォーカスレンズ駆動部122はフォーカスレンズ104の駆動を行う。デフォーカス量算出部129は位相差AF信号処理部110で算出された像ずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。フォーカス制御部127はデフォーカス量算出部129の出力結果からフォーカスレンズの駆動方向、駆動量の制御を行うことで焦点調節を実現する。評価値算出部126は輝度信号算出部125により得られた輝度情報から特定周波数成分を抽出した後、コントラスト評価値として算出を行う。走査制御部128はフォーカス制御部127に対して所定範囲を所定駆動量で駆動する指令を行うと同時に、所定のフォーカス位置における評価値算出部126の算出結果である評価値を取得することによりコントラストの形状を算出する。 The focus lens driving unit 122 drives the focus lens 104. The defocus amount calculation unit 129 calculates the defocus amount based on the image shift amount calculated by the phase difference AF signal processing unit 110. The focus control unit 127 realizes focus adjustment by controlling the drive direction and drive amount of the focus lens from the output result of the defocus amount calculation unit 129. The evaluation value calculation unit 126 extracts a specific frequency component from the luminance information obtained by the luminance signal calculation unit 125, and then calculates it as a contrast evaluation value. The scanning control unit 128 issues a command to the focus control unit 127 to drive a predetermined range with a predetermined drive amount, and at the same time, acquires an evaluation value which is a calculation result of the evaluation value calculation unit 126 at a predetermined focus position to obtain contrast. Calculate the shape of.

走査制御部128で算出されたコントラスト形状が頂点となるフォーカス位置が合焦位置となる。デフォーカス量算出部129により算出されたフォーカス位置への駆動、もしくは走査制御部128により算出された合焦位置へ駆動することにより撮像素子105面上で光束が合焦する自動合焦制御(AF制御)が行われる。 The focus position at which the contrast shape calculated by the scanning control unit 128 is the apex is the focusing position. Automatic focusing control (AF) in which the luminous flux is focused on the image sensor 105 surface by driving to the focus position calculated by the defocus amount calculation unit 129 or driving to the focusing position calculated by the scanning control unit 128. Control) is performed.

交換レンズ情報取得部134は、レンズユニット毎の光学特性情報である焦点距離、F値等の情報を取得する。 The interchangeable lens information acquisition unit 134 acquires information such as a focal length and an F value, which are optical characteristic information for each lens unit.

起点保持部130は無限被写体に合焦するフォーカスレンズ位置を保持する。一般的に撮像装置それぞれにおいて無限被写体に対するフォーカスレンズ位置はバラつきがあるため、個体毎に無限被写体に対してフォーカスレンズ位置を調整する。この調整された位置を起点と呼ぶことにする。しかしながら、調整されたフォーカスレンズ位置は温度変化、姿勢変化、経時変化によりずれることがある。鏡筒101を形成する部材は温度変化により収縮する場合があるため、内部にあるフォーカスレンズ104を含むユニット部も温度変化の影響を受ける。また、撮像装置の姿勢が変化すると、自重によりフォーカスレンズ104を含むユニット部の勘合ガタが詰まる方向に移動することがある。さらに年月が経過すると稼働部のグリスが経時変化を起こす、もしくはフォーカスレンズ駆動を重ねることにより摩耗する、などがある。 The starting point holding unit 130 holds the focus lens position that focuses on the infinite subject. In general, the focus lens position for an infinite subject varies in each imaging device, so the focus lens position for an infinite subject is adjusted for each individual. This adjusted position will be referred to as the starting point. However, the adjusted focus lens position may shift due to temperature changes, posture changes, and changes over time. Since the member forming the lens barrel 101 may shrink due to a temperature change, the unit portion including the focus lens 104 inside is also affected by the temperature change. Further, when the posture of the image pickup apparatus changes, the unit portion including the focus lens 104 may move in a direction in which the fitting backlash is clogged due to its own weight. Furthermore, as the years pass, the grease in the moving part may change over time, or it may wear due to repeated drive of the focus lens.

これらの影響により起点は無限被写体に対してピントが甘くなる現象が発生する。 Due to these effects, a phenomenon occurs in which the starting point becomes unfocused with respect to an infinite subject.

離点算出部131は起点保持部130で保持されている起点に対して温度変化、姿勢変化、経時変化の影響でピント位置がずれる分(離点と呼ぶ)の算出を行う。デフォーカス量算出部129は起点、もしくは離点算出部131で算出された離点において相関量の演算を実行してデフォーカス量の算出を行う。このように調整無限のような基準となる焦点位置を起点として、遠側方向と近側方向に所定深度だけ離れた点(離点)で焦点検出を行い相関量を演算する。これにより、信頼性の高い(バラツキの少ない)デフォーカス量を算出できるので、微小な点光源に対して高精度にピント合わせすることができる。 The departure point calculation unit 131 calculates the amount (referred to as the separation point) that the focus position shifts due to the influence of temperature change, posture change, and aging change with respect to the starting point held by the starting point holding unit 130. The defocus amount calculation unit 129 calculates the defocus amount by executing the calculation of the correlation amount at the starting point or the defocus point calculated by the defocus calculation unit 131. In this way, starting from the reference focal position such as infinite adjustment, focus detection is performed at points (separation points) separated by a predetermined depth in the far side direction and the near side direction, and the correlation amount is calculated. As a result, a highly reliable (less variation) defocus amount can be calculated, so that it is possible to focus on a minute point light source with high accuracy.

焦点検出領域設定部133は像ずれ量の算出を行う領域(以下焦点検出領域と呼ぶ)の数、大きさの設定を行う。 The focus detection area setting unit 133 sets the number and size of areas for calculating the amount of image shift (hereinafter referred to as focus detection areas).

輝度乖離率算出部135は像信号(A像、B像)の輝度のピークボトムに対して、A像とB像の輝度の離れ具合を示す乖離率の算出を行う。 The luminance deviation rate calculation unit 135 calculates the luminance rate indicating the degree of luminance separation between the A image and the B image with respect to the peak bottom of the luminance of the image signal (A image, B image).

図2(a)は焦点検出領域が5×5の25枠設定してある例を示している。左上を1大枠とし以下右下の25大枠までが設定されている。各大枠の間には不検出領域(濃い黒色部)があり、その不検出領域内にある被写体のデフォーカス量を算出することができない。任意の大枠それぞれに対して、撮像素子105から焦点検出用の一対の像信号(A像、B像と呼ぶ)を取得する。取得した一対の信号は、信号ノイズの影響を軽減するために垂直方向に行加算平均する。次に、垂直行加算平均した信号から所定の周波数帯域の信号成分を取り出すフィルタ処理を行う。続いて、フィルタ処理された信号に対して像信号間の相関量の演算を実行する(相関演算とも呼ばれる)。 FIG. 2A shows an example in which the focus detection area is set to 25 frames of 5 × 5. The upper left is one frame, and the lower right is set up to 25 frames. There is a non-detection area (dark black part) between each frame, and the amount of defocus of the subject in the non-detection area cannot be calculated. A pair of image signals (referred to as A image and B image) for focus detection are acquired from the image sensor 105 for each of the arbitrary outlines. The acquired pair of signals are row-added and averaged in the vertical direction in order to reduce the influence of signal noise. Next, a filter process is performed in which a signal component in a predetermined frequency band is extracted from the signal obtained by vertical row addition averaging. Subsequently, the calculation of the amount of correlation between the image signals is performed on the filtered signal (also called a correlation calculation).

図2(b)は大枠の中に明るい大きな星がある場合を示している。例えば等星の低い星が大枠内に存在すると星のある像信号の輝度値は高くなり、垂直方向に行加算平均した後でも星以外の暗部に埋もれることはない。その結果、星像の相関量を的確に算出することができる。 FIG. 2B shows a case where there is a large bright star in the outline. For example, if a star with a low magnitude exists within the outline, the brightness value of the image signal with the star becomes high, and even after row addition averaging in the vertical direction, it is not buried in a dark part other than the star. As a result, the amount of correlation of the star image can be calculated accurately.

図2(c)は大枠の中に暗い小さな星がある場合を示している。例えば等星の高い星が大枠内に存在すると星のある像信号の輝度値は低くなり、垂直方向に行加算平均した後には星以外の暗部に埋もれることがある。その結果、星像の相関量を的確に算出することができなくなる。 FIG. 2C shows the case where there is a small dark star in the outline. For example, if a star with a high magnitude is present in the outline, the brightness value of the image signal with the star becomes low, and after row addition averaging in the vertical direction, it may be buried in a dark part other than the star. As a result, the amount of correlation of the star image cannot be calculated accurately.

そこで、図2(d)のように大枠を垂直方向に短冊状に細分化することにする。例えば大枠を7つの小枠に細分化してそれぞれ1小枠〜7小枠と呼ぶ。このとき暗い小さな星は3小枠と6小枠に存在していることが各小枠の輝度情報から判別され、星が存在するそれぞれの小枠においては垂直方向に行加算平均した後でも細分化の効果により暗部に埋もれることはなくなる。 Therefore, as shown in FIG. 2D, the outline is subdivided into strips in the vertical direction. For example, the large frame is subdivided into seven small frames and called 1 small frame to 7 small frames, respectively. At this time, it is determined from the brightness information of each subframe that the dark small stars exist in the 3 subframes and the 6 subframes, and each subframe in which the stars exist is subdivided even after row addition averaging in the vertical direction. It will not be buried in the dark part due to the effect of conversion.

次に細分化の効果により暗い小さな星の焦点検出演算ができる例を具体的な数値で説明する。図3(a)は図2(c)に対応した大枠の具体的なA像とB像の輝度値のピークボトムと、その大枠のデフォーカス量を示している。図3(b)は図2(d)に対応した7つに細分化された小枠の具体的なA像とB像の輝度値のピークボトムと、その大枠のデフォーカス量を示している。図3(b)の各小枠のA像とB像の輝度値のピークボトムに着目すると、暗い小さな星のある3小枠目と6小枠目が他の小枠と比較して数値が高い。 Next, an example in which the focus detection calculation of a small dark star can be performed by the effect of subdivision will be described with specific numerical values. FIG. 3A shows a specific peak bottom of the brightness values of the A image and the B image of the outline corresponding to FIG. 2C, and the defocus amount of the outline. FIG. 3B shows the specific peak bottoms of the brightness values of the A image and the B image of the seven subdivided small frames corresponding to FIG. 2D, and the defocus amount of the large frame. .. Focusing on the peak bottom of the brightness values of the A image and the B image of each subframe in FIG. 3B, the numerical values of the 3rd and 6th subframes with dark small stars are higher than those of the other subframes. high.

そのため、例えば閾値を500に設定することで星のある小枠を検出することができ、3小枠と6小枠それぞれのデフォーカス量1.02と0.98の平均である1.0がこの大枠に存在する星のデフォーカス量となる。しかしながら、図3(a)では星のある行は加算平均の影響により暗部に埋もれてしまい、デフォーカス量を的確に算出することができない。 Therefore, for example, by setting the threshold value to 500, a small frame with a star can be detected, and 1.0, which is the average of the defocus amounts of 1.02 and 0.98 for each of the 3 small frames and the 6 small frames, is 1.0. It is the amount of defocus of the stars existing in this outline. However, in FIG. 3A, the row with stars is buried in the dark part due to the influence of the averaging, and the defocus amount cannot be calculated accurately.

次に大枠に応じて細分化数を変更する内容について説明する。 Next, the contents of changing the number of subdivisions according to the outline will be described.

図4(a)は図2(a)と同じく焦点検出領域が5×5の25枠設定してある例を示している。撮影者に見える枠は401の外枠であり、各大枠の境界、及び不検出領域は見えないものとする。通常、撮影者は被写体である星を画面中央部の402内に配置する場合が多い。 FIG. 4A shows an example in which the focus detection region is set to 25 frames of 5 × 5 as in FIG. 2A. The frame visible to the photographer is the outer frame of 401, and the boundary of each large frame and the undetected area are not visible. Usually, the photographer often arranges the star as the subject in 402 in the center of the screen.

そのため画面中央部は図4(b)のように細分化数を多くすることにより、星の検出精度を上げて、画面周辺部に対しては図4(c)のように細分化数を少なくすることにより、相関演算負荷を減らすことができる。 Therefore, by increasing the number of subdivisions in the central part of the screen as shown in FIG. 4 (b), the accuracy of star detection is improved, and the number of subdivisions is small in the peripheral part of the screen as shown in FIG. 4 (c). By doing so, the correlation calculation load can be reduced.

図5(a)は撮像装置を水平方向近傍に配置した状態で撮影した構図である。水平方向近傍に配置すると街明かりが枠内に入り込むことが多くなり、明るい星が相対的に暗くなるため、検出精度が下がる場合がある。このようなケースに対応するため、水平方向近傍の場合は大枠の細分化数を多くすることにより、検出精度の低下を抑えることができる。 FIG. 5A is a composition taken with the image pickup device arranged in the vicinity in the horizontal direction. If it is placed near the horizontal direction, the city light often enters the frame, and bright stars become relatively dark, which may reduce the detection accuracy. In order to deal with such a case, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy by increasing the number of subdivisions in the outline in the vicinity of the horizontal direction.

図5(b)は撮像装置を天頂方向近傍に配置した状態で撮影した構図である。天頂方向に配置すると街明かり等が枠内に入り込むことは少なくなり、星の明かりを的確に検出することができる。そのため天頂方向近傍の場合は大枠の細分化数を少なくして、相関演算の負荷を減らすことが可能となる。 FIG. 5B is a composition taken with the image pickup device arranged in the vicinity of the zenith direction. If it is arranged in the direction of the zenith, it is less likely that city lights will enter the frame, and star lights can be detected accurately. Therefore, in the case of the vicinity of the zenith direction, it is possible to reduce the number of subdivisions in the outline and reduce the load of correlation calculation.

輝度乖離率算出部135は像信号(A像、B像)の輝度のピークボトムに対して、A像とB像の輝度の離れ具合を示す乖離率の算出を行う。 The luminance deviation rate calculation unit 135 calculates the luminance rate indicating the degree of luminance separation between the A image and the B image with respect to the peak bottom of the luminance of the image signal (A image, B image).

図6(a)〜(c)のp,q,s,tはそれぞれ、水平方向(x軸方向)での座標を表しており、pとqはそれぞれ画素領域の始点と終点、sとtはそれぞれ焦点検出領域の始点と終点となる。実線601はフィルタ処理を行った焦点検出用の一方の像信号Aであり、破線602が他方の像信号Bである。 P, q, s, and t in FIGS. 6A to 6C represent coordinates in the horizontal direction (x-axis direction), respectively, and p and q are the start point and end point of the pixel region, and s and t, respectively. Are the start and end points of the focus detection region, respectively. The solid line 601 is one image signal A for focusing detection that has been filtered, and the broken line 602 is the other image signal B.

図6(a)はシフト前の像信号A,Bを示し、(b)は像信号A,Bをプラス方向にシフト、(c)は像信号A,Bをマイナス方向にシフトした状態を示している。一対の像信号A601,B602の相関量を算出する際には、像信号A601,B602の両方を矢印の方向に任意の定数ビットずつシフトする。シフト後の像信号A601,B602の差の絶対値の和を算出する。以下、説明を簡略化するためにシフトするビット幅を1とする。 6A shows the image signals A and B before the shift, FIG. 6B shows the image signals A and B shifted in the positive direction, and FIG. 6C shows the image signals A and B shifted in the negative direction. ing. When calculating the correlation amount of the pair of image signals A601 and B602, both the image signals A601 and B602 are shifted by arbitrary constant bits in the direction of the arrow. The sum of the absolute values of the differences between the image signals A601 and B602 after shifting is calculated. Hereinafter, the bit width to be shifted is set to 1 for the sake of simplification of the description.

シフト量をi、マイナス方向の最大シフト量をp−s、プラス方向の最大シフト量をq−t、焦点検出領域602の開始座標をx、終了座標をyとするとき、相関量(以下CORと記述する)は以下の式(1)により算出することができる。 When the shift amount is i, the maximum shift amount in the minus direction is ps, the maximum shift amount in the plus direction is qt, the start coordinate of the focus detection area 602 is x, and the end coordinate is y, the correlation amount (hereinafter referred to as COR). Can be calculated by the following equation (1).

Figure 0006935286
Figure 0006935286

ここでシフト量iの範囲は、p−s < i <q−t である。 Here, the range of the shift amount i is ps <i <qt.

図7はシフト量とCORとの関係の例である。横軸はシフト量を、縦軸はCORを表している。図7(a)ではシフト量に対して変化するCOR波形701において極値702,703が存在している。それらの極値のうち小さいCORに対応するシフト量において一対の像信号A,Bの一致度が最も高くなる。 FIG. 7 is an example of the relationship between the shift amount and COR. The horizontal axis represents the shift amount, and the vertical axis represents the COR. In FIG. 7A, extreme values 702 and 703 exist in the COR waveform 701 that changes with respect to the shift amount. The degree of coincidence between the pair of image signals A and B is the highest in the shift amount corresponding to the smaller COR among those extreme values.

図7(b)ではCOR波形701の極値703における1シフトおきの相関量の差を相関変化量として算出している。シフト量をi、マイナス方向の最大シフト量をp−s、プラス方向の最大シフト量をq−tとすると、相関変化量ΔCORは以下の式(2)により算出することができる。このとき、p−s+1<q−t−1の関係が成り立つ。 In FIG. 7B, the difference in the amount of correlation at every other shift in the extreme value 703 of the COR waveform 701 is calculated as the amount of correlation change. Assuming that the shift amount is i, the maximum shift amount in the minus direction is ps, and the maximum shift amount in the plus direction is qt, the correlation change amount ΔCOR can be calculated by the following equation (2). At this time, the relationship of p−s + 1 <q−t-1 is established.

Figure 0006935286
Figure 0006935286

ここでシフト量iの範囲は、p−s < i <q−t である。 Here, the range of the shift amount i is ps <i <qt.

図8はシフト量と相関変化量ΔCORとの関係の例である。横軸はシフト量を、縦軸は相関変化量ΔCORを表している。図8(a)ではシフト量に対して変化するΔCOR波形801において802,803の部分でプラスからマイナスに変化している。相関変化量が0となる状態をゼロクロスと呼び、一対の像信号A,Bの一致度が最も高くなる。したがって、ゼロクロスを与えるシフト量が像ずれ量となる。 FIG. 8 is an example of the relationship between the shift amount and the correlation change amount ΔCOR. The horizontal axis represents the shift amount, and the vertical axis represents the correlation change amount ΔCOR. In FIG. 8A, in the ΔCOR waveform 801 that changes with respect to the shift amount, the portion of 802,803 changes from plus to minus. The state in which the amount of correlation change is 0 is called zero cross, and the degree of coincidence between the pair of image signals A and B is the highest. Therefore, the shift amount that gives zero cross is the image shift amount.

図8(b)では図8(a)中の802を拡大表示している。804は相関変化量801の一部分である。ゼロクロスを与えるシフト量(k−1+α)は、整数部分β(=k−1)と小数部分αとに分けられる。小数部分αは図中の三角形ABCと三角形ADEとの相似の関係から、以下の式(3)により算出することができる。 In FIG. 8B, 802 in FIG. 8A is enlarged and displayed. 804 is a part of the correlation change amount 801. The shift amount (k-1 + α) that gives a zero cross is divided into an integer part β (= k-1) and a decimal part α. The fractional part α can be calculated by the following equation (3) from the similarity relationship between the triangle ABC and the triangle ADE in the figure.

Figure 0006935286
Figure 0006935286

整数部分βは以下の式(4)により算出することができる。 The integer part β can be calculated by the following equation (4).

Figure 0006935286
Figure 0006935286

これらαとβの和から像ずれ量を算出することができる。 The amount of image shift can be calculated from the sum of these α and β.

図8(a)に示したように相関変化量ΔCORのゼロクロスが複数存在する場合は、その付近でのmaxderがより大きい方を第1のゼロクロスとする。ここでmaxderは焦点検出の行い易さを示す指標であり値が大きいほど精度良い焦点検出を行い易い点であることを示す。maxderは以下の式(5)により算出することができる。 When there are a plurality of zero crosses having a correlation change amount ΔCOR as shown in FIG. 8A, the one having a larger maxder in the vicinity thereof is designated as the first zero cross. Here, maxder is an index indicating the ease of performing focus detection, and the larger the value, the easier it is to perform more accurate focus detection. The maxder can be calculated by the following formula (5).

Figure 0006935286
Figure 0006935286

以下の本実施例において、相関変化量ΔCORのゼロクロスが複数存在する場合は、そのmaxderによって第1のゼロクロスを決定し、この第1のゼロクロスを与えるシフト量を像ずれ量とする。 In the following embodiment, when there are a plurality of zero crosses of the correlation change amount ΔCOR, the first zero cross is determined by the maxder, and the shift amount that gives the first zero cross is defined as the image shift amount.

図9はピント合わせ処理を説明したフローチャートである。ステップS901はピント合わせ処理の開始である。ステップS902は初期化処理であり、撮像装置で使用する変数の初期化等の初期化処理全般を行う。ステップS903は星空撮影モードであるか否かを判定している。ユーザが操作部116により撮影モードとして星空撮影モードを選択した場合は、次のステップS904に進みユーザが操作部116により星空撮影モードにおけるピント合わせを実行したか否かを判定する。前述したように個体毎に調整された起点は温度変化、姿勢変化、経時変化によりずれることがある。 FIG. 9 is a flowchart illustrating the focusing process. Step S901 is the start of the focusing process. Step S902 is an initialization process, and performs general initialization processing such as initialization of variables used in the image pickup apparatus. Step S903 determines whether or not the starry sky shooting mode is set. When the user selects the starry sky shooting mode as the shooting mode by the operation unit 116, the process proceeds to the next step S904 to determine whether or not the user has executed the focusing in the starry sky shooting mode by the operation unit 116. As described above, the starting point adjusted for each individual may shift due to temperature change, posture change, and aging change.

そのため、撮像装置との距離がほぼ変ることのない星の撮影をしている最中であっても度々ユーザは星に対してピント合わせを実行することがある。ピント合わせが実行されない場合は、ピント合わせが実行されるまで監視を続ける。ステップS905は輝度信号算出部125から検出された被写体、及び場面の輝度を測光値として取得する。 Therefore, the user often focuses on the star even during the shooting of the star whose distance from the image pickup device is almost the same. If focusing is not performed, monitoring continues until focusing is performed. In step S905, the brightness of the subject and the scene detected by the brightness signal calculation unit 125 is acquired as a photometric value.

ステップS906はズーム制御部132により制御されている現在のズームレンズ位置から焦点距離を取得する。ステップS907は姿勢検知部117により撮像装置の姿勢を取得する。具体的な例として加速度センサにより撮像装置のあおり角度を検出することで、撮像装置が水平方向を向いているのか、上向きにあたる天頂方向を向いているのかを取得できる。 Step S906 acquires the focal length from the current zoom lens position controlled by the zoom control unit 132. In step S907, the posture of the image pickup apparatus is acquired by the posture detection unit 117. As a specific example, by detecting the tilt angle of the image pickup device with an acceleration sensor, it is possible to acquire whether the image pickup device is facing the horizontal direction or the upward zenith direction.

ステップS908は交換レンズ情報取得部134によりレンズユニット毎の光学特性情報である焦点距離、F値等の情報を取得する。ステップS909は測光値に対する露出設定を行う。ここでの露出設定は星空撮影モードにおけるピント合わせに特化したものであり、通常撮影時の露出とは異なり、デフォーカス量の算出に適した露出を設定している。 In step S908, the interchangeable lens information acquisition unit 134 acquires information such as the focal length and F value, which are optical characteristic information for each lens unit. Step S909 sets the exposure for the photometric value. The exposure setting here is specialized for focusing in the starry sky shooting mode, and unlike the exposure during normal shooting, the exposure suitable for calculating the defocus amount is set.

そのため、通常撮影では白飛び(画素が飽和)することがない明るさの被写体であっても、星空撮影モードにおけるピント合わせ時には白飛び(画素が飽和)することがある。 Therefore, even if the subject has a brightness that does not cause whiteout (pixel saturation) in normal shooting, whiteout (pixel saturation) may occur during focusing in the starry sky shooting mode.

ステップS910は焦点検出領域設定を行う処理であり、詳細を図10のフローチャートを参照して説明する。 Step S910 is a process of setting the focus detection area, and the details will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図10−1の星空撮影モード時は常に焦点検出領域の細分化を行う場合について説明する。ステップS1001は焦点検出領域設定の開始である。ステップS1002は大枠毎のループ処理の開始であり、ステップS1004はループ処理の終了である。 First, a case where the focus detection region is always subdivided in the starry sky photography mode of FIG. 10-1 will be described. Step S1001 is the start of setting the focus detection area. Step S1002 is the start of the loop processing for each frame, and step S1004 is the end of the loop processing.

図2(a)の焦点検出領域の場合は、ループ回数は大枠数と同じ25回となるが、大枠数は任意の数で構わない。 In the case of the focus detection region of FIG. 2A, the number of loops is 25, which is the same as the number of large frames, but the number of large frames may be any number.

ステップS1003は大枠を垂直方向に7つの小枠に細分化する。ここでは図2(d)の例と同じく細分化数を7つにしているが垂直画素数を上回らない程度において任意の数で構わない。ステップS1005は焦点検出領域設定の終了である。 In step S1003, the large frame is vertically subdivided into seven small frames. Here, the number of subdivisions is set to 7 as in the example of FIG. 2D, but any number may be used as long as the number of vertical pixels is not exceeded. Step S1005 is the end of the focus detection area setting.

次に、図10−2のシーンの測光値が所定値以上であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合について説明する。ここで測光値が所定値以上であるとは明るいシーンであることを示しており、街明かりの影響が大きい場合は暗く小さい星の検出精度が下がる傾向にある。ステップS1006では予め取得しておいた測光値が所定値以上であるか否かを判定している。所定値以上であるときはステップS1007により現在の細分化数が7つ未満であるか否かを判定している。 Next, a case where the focus detection region is subdivided when the photometric value of the scene of FIG. 10-2 is equal to or higher than a predetermined value will be described. Here, when the metering value is equal to or more than a predetermined value, it indicates that the scene is bright, and when the influence of the city light is large, the detection accuracy of dark and small stars tends to decrease. In step S1006, it is determined whether or not the metering value acquired in advance is equal to or greater than a predetermined value. When it is equal to or more than a predetermined value, it is determined in step S1007 whether or not the current number of subdivisions is less than 7.

7つ未満であるときはステップS1003により7つに細分化を行い、7つ以上のときにはステップS1008により細分化数を増やすように変更を行う。細分化数を増やす場合の+αの値はパラメータとして予め決定された値とする。 If it is less than 7, it is subdivided into 7 by step S1003, and if it is 7 or more, it is changed so as to increase the number of subdivisions by step S1008. The value of + α when increasing the number of subdivisions is a predetermined value as a parameter.

次に、図10−3のズームレンズの焦点距離が所定値未満であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合について説明する。ここで焦点距離が所定値未満であるとは画角が広角側にあることを示しており、そのときは星の大きさが小さく見えるため検出精度が下がる傾向にある。 Next, a case where the focal length detection region is subdivided when the focal length of the zoom lens of FIG. 10-3 is less than a predetermined value will be described. Here, when the focal length is less than a predetermined value, it means that the angle of view is on the wide-angle side, and at that time, the size of the star looks small, so the detection accuracy tends to decrease.

ステップS1009では予め取得しておいた焦点距離が所定値未満であるか否かを判定している。判定以下については前述した測光値の場合と同じである。 In step S1009, it is determined whether or not the focal length acquired in advance is less than a predetermined value. Judgment The following is the same as the case of the above-mentioned metering value.

次に、図10−4の撮像装置の姿勢が水平方向近傍のときに焦点検出領域の細分化を行う場合について説明する。ここで撮像装置の姿勢が水平方向近傍であると、天頂方向近傍と比較して画面下部に街明かりがある可能性が高いため、暗く小さい星の検出精度が下がる傾向にある。 Next, a case where the focus detection region is subdivided when the posture of the image pickup apparatus shown in FIG. 10-4 is near the horizontal direction will be described. Here, when the attitude of the image pickup device is near the horizontal direction, there is a high possibility that there is a city light at the lower part of the screen as compared with the vicinity of the zenith direction, so that the detection accuracy of dark and small stars tends to decrease.

ステップS1010では予め取得しておいた撮像装置の姿勢が水平方向近傍であるか否かを判定している。判定以下については前述した測光値の場合と同じである。 In step S1010, it is determined whether or not the posture of the image pickup apparatus acquired in advance is near the horizontal direction. Judgment The following is the same as the case of the above-mentioned metering value.

次に、図10−5の焦点検出領域の画角中央部と周辺部で細分化数の変更を行う場合について説明する。 Next, a case where the number of subdivisions is changed in the central portion and the peripheral portion of the angle of view of the focus detection region of FIG. 10-5 will be described.

撮影者は一般的に画角中央部に被写体である星を配置する。そのため、ステップS1011では大枠が7、8、9、12、13、14、17、18、19の場合には7つに細分化を行う。それ以外の大枠についてはステップS1012により2つに細分化を行う。ここで細分化数の2つについては、7つ未満の値であれば幾つでも構わない。また、中央の大枠を示す番号も上記は一例であり、例えば13だけでも構わない。判定以下については前述した測光値の場合と同じである。 The photographer generally places the star, which is the subject, in the center of the angle of view. Therefore, in step S1011, when the outline is 7, 8, 9, 12, 13, 14, 17, 18, and 19, the subdivision is performed into seven. The other outline is subdivided into two according to step S1012. Here, the two subdivisions may be any number as long as they are less than seven. Further, the above is an example of the number indicating the central outline, and for example, only 13 may be used. Judgment The following is the same as the case of the above-mentioned metering value.

次に、図10−6の交換レンズの光学情報の一つであるF値が所定値以上であるときに焦点検出領域の細分化を行う場合について説明する。ここでF値が所定値以上であるとはより暗いレンズであることを示しており、レンズが取り込める光の量が少なくなるため星の検出精度が下がる傾向にある。ステップS1013では予め取得しておいた交換レンズのF値が所定値以上であるか否かを判定している。判定以下については前述した測光値の場合と同じである。 Next, a case where the focus detection region is subdivided when the F value, which is one of the optical information of the interchangeable lens of FIG. 10-6, is equal to or higher than a predetermined value, will be described. Here, when the F value is equal to or more than a predetermined value, it indicates that the lens is darker, and the amount of light that can be captured by the lens is reduced, so that the star detection accuracy tends to decrease. In step S1013, it is determined whether or not the F value of the interchangeable lens acquired in advance is equal to or greater than a predetermined value. Judgment The following is the same as the case of the above-mentioned metering value.

ステップS911のデフォーカス量算出処理の詳細を図11のフローチャートを参照して説明する。 The details of the defocus amount calculation process in step S911 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1101はデフォーカス量算出処理の開始である。ステップS1102とS1117は小枠数分のループ処理の開始と終了である。 Step S1101 is the start of the defocus amount calculation process. Steps S1102 and S1117 are the start and end of the loop processing for the number of small frames.

このループ回数は大枠と小枠の数により決まる値であり、大枠の数が25枠であり各大枠を7つの小枠に細分化しているときは合計175小枠分のループ処理が行われる。ステップS1103は焦点検出領域設定部において設定された枠に対して撮像素子105から焦点検出用の一対のA像、B像データを取得する。ステップS1104はステップS1103で取得されたA像、B像データを垂直方向に行加算平均処理をしており信号ノイズの影響を軽減している。 The number of loops is a value determined by the number of large frames and small frames. When the number of large frames is 25 and each large frame is subdivided into 7 small frames, a total of 175 small frames are looped. Step S1103 acquires a pair of A image and B image data for focus detection from the image sensor 105 with respect to the frame set in the focus detection area setting unit. In step S1104, the A image and B image data acquired in step S1103 are subjected to row addition averaging processing in the vertical direction to reduce the influence of signal noise.

ステップS1105はステップS1104で平均処理したA像、B像データから所定の周波数帯域の成分を取り出すフィルタ処理である。ステップS1106はステップS1105でフィルタ処理されたデータに対して像信号間の相関演算を実行する。ステップS1107はステップS1106の相関演算結果である相関量CORの加算を行う。 Step S1105 is a filter process for extracting components in a predetermined frequency band from the A image and B image data averaged in step S1104. Step S1106 executes a correlation calculation between image signals on the data filtered in step S1105. Step S1107 adds the correlation amount COR, which is the result of the correlation calculation in step S1106.

ステップS1108はステップS1107により算出された相関量CORの1シフトおきの差を相関変化量ΔCORとして算出している。ステップS1109はステップS1108により算出された相関変化量ΔCORの符号が変化するゼロクロスを算出し、このゼロクロスを与えるシフト量、即ち像ずれ量を算出している。ステップS1110はステップS1109により算出されたゼロクロスが少なくとも1つは存在するか否かを判定している。 In step S1108, the difference of the correlation amount COR calculated in step S1107 every other shift is calculated as the correlation change amount ΔCOR. In step S1109, the zero cross in which the sign of the correlation change amount ΔCOR calculated in step S1108 changes is calculated, and the shift amount giving this zero cross, that is, the image shift amount is calculated. Step S1110 determines whether or not at least one zero cross calculated in step S1109 exists.

ゼロクロスが1つも存在しない場合は、ステップS1114によりデフォーカス量が存在しないことを示すNULLを設定する。ゼロクロスが少なくとも1つは存在する場合は、ステップS1111によりゼロクロスが複数存在するか否かを判定している。ゼロクロスが2つ以上の複数存在する場合は、ステップS1112により焦点検出の行い易さを示す指標であるmaxderが最大となるデフォーカス量を算出する。 If there is no zero cross, step S1114 sets NULL, which indicates that there is no defocus amount. When at least one zero cross exists, it is determined in step S1111 whether or not there are a plurality of zero crosses. When there are two or more zero crosses, the defocus amount at which maxder, which is an index indicating the ease of performing focus detection, is maximized is calculated in step S1112.

ゼロクロスが1つだけ存在する場合はステップS1113によりそのゼロクロスに対するデフォーカス量を算出する。ステップS1116はデフォーカス量算出処理の終了である。 If there is only one zero cross, the defocus amount for that zero cross is calculated in step S1113. Step S1116 is the end of the defocus amount calculation process.

ステップS912の信頼性判定の詳細を図12のフローチャートを参照して説明する。 The details of the reliability determination in step S912 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1201は信頼性判定の開始である。ステップS1202とS1206はループの開始と終了である。ループ回数は前述したデフォーカス量算出処理の回数と同じになる。ステップS1203はA像、B像データの輝度値のピーク値とボトム値を取得してピークボトムを算出する。 Step S1201 is the start of reliability determination. Steps S1202 and S1206 are the start and end of the loop. The number of loops is the same as the number of defocus amount calculation processes described above. In step S1203, the peak value and the bottom value of the brightness values of the A image and B image data are acquired and the peak bottom is calculated.

ステップS1204はステップS1203で算出した輝度値のピークボトムと所定値を比較する。ピークボトムが所定値以上である場合には、その枠に対しては星が検出できたことを意味する。この枠に対して予め算出しておいたデフォーカス量をステップS1205で取得する。全ての枠に対して比較を行い、ステップS1207で少なくとも1つはNULLでないデフォーカス量を取得できたか否かを判定している。 Step S1204 compares the peak bottom of the luminance value calculated in step S1203 with a predetermined value. When the peak bottom is equal to or more than a predetermined value, it means that a star can be detected in the frame. The defocus amount calculated in advance for this frame is acquired in step S1205. A comparison is performed for all the frames, and it is determined in step S1207 whether or not at least one of them has acquired a defocus amount that is not NULL.

デフォーカス量を取得できた場合は、ステップS1208でそれらデフォーカス量の平均値の算出を行い、それを最終的なデフォーカス量とする。デフォーカス量を取得できない場合は、ステップS1209で最終的なデフォーカス量をNULLと設定する。ステップS1212は信頼性判定の終了である。 If the defocus amount can be obtained, the average value of the defocus amounts is calculated in step S1208, and this is used as the final defocus amount. If the defocus amount cannot be obtained, the final defocus amount is set to NULL in step S1209. Step S1212 is the end of the reliability determination.

ステップS913でフォーカスレンズ104を最終的なデフォーカス量、即ち合焦点へ移動する。ステップS914はピント合わせ処理の終了である。 In step S913, the focus lens 104 is moved to the final defocus amount, that is, in-focus. Step S914 is the end of the focusing process.

本実施形態によれば、位相差AF方式において微小な点光源に対して高精度にピント合わせをすることができる。 According to this embodiment, in the phase difference AF method, it is possible to focus on a minute point light source with high accuracy.

(第2の実施形態)
本実施形態では、所定モードに対して前記複数焦点検出領域間に不検出な領域が存在する場合において、第1のデフォーカス量算出の実施をした後に前記焦点検出領域の移動を行う。そして、第2のデフォーカス量算出の実施をした後に第1と第2のデフォーカス量を加算平均した値を被写体のデフォーカス量とする。なお、デジタルカメラの構成や位相差AF方式のデフォーカス量の算出方法などは第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, when there is an undetected region between the plurality of focal points detection regions with respect to the predetermined mode, the focus detection region is moved after performing the first defocus amount calculation. Then, after performing the second defocus amount calculation, the value obtained by adding and averaging the first and second defocus amounts is used as the subject defocus amount. Since the configuration of the digital camera and the method of calculating the defocus amount of the phase difference AF method are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図13(a)は焦点検出領域が5×5の25枠設定してある例を示している。左上を1大枠とし以下右下の25大枠までが設定されている。各大枠の間には不検出領域(濃い黒色部)があり、その不検出領域内にある被写体のデフォーカス量を算出することができない。撮影者に見える枠は大枠の外枠であり、各大枠の境界、及び不検出領域は見えないものとする。また図では不検出領域は水平方向に配置されているが垂直方向の場合もある。 FIG. 13A shows an example in which the focus detection area is set to 25 frames of 5 × 5. The upper left is one frame, and the lower right is set up to 25 frames. There is a non-detection area (dark black part) between each frame, and the amount of defocus of the subject in the non-detection area cannot be calculated. The frame visible to the photographer is the outer frame of the outline, and the boundary of each outline and the undetected area shall not be visible. In the figure, the non-detection area is arranged in the horizontal direction, but it may be in the vertical direction.

通常の被写体(人物、建物、乗り物等)であれば、各大枠の間にある不検出領域の影響はないが、微小な被写体であり、かつその被写体の絶対数が少ないと、構図によっては不検出領域に入り込んでしまう場合がある。例として、夜空に見えている星が暗い星しかなく数が少ない場合は、ピント合わせができない場合がある。 If it is a normal subject (person, building, vehicle, etc.), there is no influence of the undetected area between each frame, but if it is a minute subject and the absolute number of the subject is small, it may not be possible depending on the composition. It may enter the detection area. As an example, if the stars seen in the night sky are only dark stars and the number is small, it may not be possible to focus.

そこで図13(b)は焦点検出領域を下側にシフトした例を示している。不検出領域分シフトすることにより、不検出領域に入り込んでいた星が検出領域に再配置されることになる。これにより最初のピント合わせでは検出できなかった星が、シフト後では検出できるようになる(最初を1周目検出、次を2周目検出と呼ぶことにする)。 Therefore, FIG. 13B shows an example in which the focus detection region is shifted downward. By shifting by the undetected area, the stars that have entered the undetected area will be rearranged in the detected area. As a result, stars that could not be detected by the first focusing can be detected after the shift (the first is called the first lap detection, and the next is called the second lap detection).

2周目検出において任意の大枠それぞれに対して、撮像素子105から焦点検出用の一対の像信号(A像、B像と呼ぶ)を取得する。取得した一対の信号は、信号ノイズの影響を軽減するために垂直方向に行加算平均する。 In the second lap detection, a pair of image signals (referred to as A image and B image) for focus detection are acquired from the image sensor 105 for each of the arbitrary outlines. The acquired pair of signals are row-added and averaged in the vertical direction in order to reduce the influence of signal noise.

次に、垂直行加算平均した信号から所定の周波数帯域の信号成分を取り出すフィルタ処理を行う。続いて、フィルタ処理された信号に対して像信号間の相関量の演算を実行する(相関演算とも呼ばれる)。 Next, a filter process is performed in which a signal component in a predetermined frequency band is extracted from the signal obtained by vertical row addition averaging. Subsequently, the calculation of the amount of correlation between the image signals is performed on the filtered signal (also called a correlation calculation).

次に焦点距離が望遠側にある場合について説明する。 Next, the case where the focal length is on the telephoto side will be described.

図14(a)は図13(a)と同じく焦点検出領域が5×5の25枠設定してある、その間に不検出領域がある例を示している。図13(a)とは望遠側にズームしている点が異なる。 FIG. 14A shows an example in which the focus detection region is set to 25 frames of 5 × 5 as in FIG. 13A, and there is a non-detection region between them. It differs from FIG. 13 (a) in that it zooms to the telephoto side.

望遠側であるため、広角側では小さな星であっても図のように拡大表示される。そのため、この場合は不検出領域に入り込むことがなくなり、図14(b)のように焦点検出領域をシフトしても、シフト前と状況は大きく変わることはない。そのため、所定倍率以上の望遠側になると相関演算負荷軽減のため2周目検出を省略することが可能となる。 Since it is on the telephoto side, even a small star is enlarged and displayed on the wide-angle side as shown in the figure. Therefore, in this case, the non-detection region is not entered, and even if the focus detection region is shifted as shown in FIG. 14B, the situation does not change significantly from that before the shift. Therefore, it is possible to omit the second lap detection in order to reduce the correlation calculation load when the telephoto side has a predetermined magnification or more.

図15は本実施形態におけるピント合わせ処理を説明したフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart illustrating the focusing process in the present embodiment.

図15−1は、星空撮影モード時は常に焦点検出領域の移動を行う場合の説明である。 FIG. 15-1 is a description of the case where the focus detection region is always moved in the starry sky photography mode.

ステップS1501はピント合わせ処理の開始である。ステップS1502は初期化処理であり、撮像装置で使用する変数の初期化等の初期化処理全般を行う。ステップS1503は星空撮影モードであるか否かを判定している。 Step S1501 is the start of the focusing process. Step S1502 is an initialization process, and performs general initialization processing such as initialization of variables used in the image pickup apparatus. Step S1503 determines whether or not the starry sky shooting mode is set.

ユーザが操作部116により撮影モードとして星空撮影モードを選択した場合は、次のステップS1504に進みユーザが操作部116により星空撮影モードにおけるピント合わせを実行したか否かを判定する。前述したように個体毎に調整された起点は温度変化、姿勢変化、経時変化によりずれることがある。そのため、撮像装置との距離がほぼ変ることのない星の撮影をしている最中であっても度々ユーザは星に対してピント合わせを実行することがある。 When the user selects the starry sky shooting mode as the shooting mode by the operation unit 116, the process proceeds to the next step S1504 to determine whether or not the user has executed the focusing in the starry sky shooting mode by the operation unit 116. As described above, the starting point adjusted for each individual may shift due to temperature change, posture change, and aging change. Therefore, the user often focuses on the star even during the shooting of the star whose distance from the image pickup device is almost the same.

ピント合わせが実行されない場合は、ピント合わせが実行されるまで監視を続ける。ステップS1505は輝度信号算出部125から検出された被写体、及び場面の輝度を測光値として取得する。ステップS1506はズーム制御部132により制御されている現在のズームレンズ位置から焦点距離を取得する。 If focusing is not performed, monitoring continues until focusing is performed. In step S1505, the brightness of the subject and the scene detected by the brightness signal calculation unit 125 is acquired as a photometric value. Step S1506 acquires the focal length from the current zoom lens position controlled by the zoom control unit 132.

ステップS1507は姿勢検知部117により撮像装置の姿勢を取得する。具体的な例として加速度センサにより撮像装置のあおり角度を検出することで、撮像装置が水平方向を向いているのか、上向きにあたる天頂方向を向いているのかを取得できる。 In step S1507, the posture of the image pickup apparatus is acquired by the posture detection unit 117. As a specific example, by detecting the tilt angle of the image pickup device with an acceleration sensor, it is possible to acquire whether the image pickup device is facing the horizontal direction or the upward zenith direction.

ステップS1508は測光値に対する露出設定を行う。ここでの露出設定は星空撮影モードにおけるピント合わせに特化したものであり、通常撮影時の露出とは異なり、デフォーカス量の算出に適した露出を設定している。そのため、通常撮影では白飛び(画素が飽和)することがない明るさの被写体であっても、星空撮影モードにおけるピント合わせ時には白飛び(画素が飽和)することがある。 Step S1508 sets the exposure for the photometric value. The exposure setting here is specialized for focusing in the starry sky shooting mode, and unlike the exposure during normal shooting, the exposure suitable for calculating the defocus amount is set. Therefore, even if the subject has a brightness that does not cause whiteout (pixel saturation) in normal shooting, whiteout (pixel saturation) may occur during focusing in the starry sky shooting mode.

ステップS1509は1周目の焦点検出領域の設定を行う。ステップS1510は(1周目の)デフォーカス量算出処理である。デフォーカス量算出処理の詳細は後述する。 Step S1509 sets the focus detection area for the first lap. Step S1510 is a defocus amount calculation process (on the first lap). The details of the defocus amount calculation process will be described later.

ステップS1511は2周目の焦点検出領域の設定を行う。2周目では不検出領域をカバーする方向に焦点検出領域をシフトさせる。ステップS1512は(2周目の)デフォーカス量算出処理である。デフォーカス量算出処理の詳細は同じく後述する。 Step S1511 sets the focus detection area for the second lap. In the second lap, the focus detection area is shifted in the direction covering the non-detection area. Step S1512 is a defocus amount calculation process (on the second lap). The details of the defocus amount calculation process will be described later.

ステップS1513は信頼性判定である。信頼性判定についても詳細は後述する。ステップS1514でフォーカスレンズ104を最終的なデフォーカス量、即ち合焦点へ移動する。ステップS1515はピント合わせ処理の終了である。 Step S1513 is a reliability determination. The details of the reliability determination will be described later. In step S1514, the focus lens 104 is moved to the final defocus amount, that is, in-focus. Step S1515 is the end of the focusing process.

次に、図15−2のシーンの測光値に応じて2周目を行うか否かを切り替える処理について説明を行う。ステップS1508までとステップS1513以降は図15−1と同じであるため省略する。ステップS1516では予め取得しておいた測光値が所定値以上であるか否かを判定している。ここで測光値が所定値以上であるとは明るいシーンであることを示しており、例として街明かりの影響が大きい場合は、暗く小さい星の検出精度が下がる傾向にある。そのため、現在のシーンの測光値が所定値以上であるときに焦点検出領域の移動を行う。 Next, a process of switching whether or not to perform the second lap according to the photometric value of the scene of FIG. 15-2 will be described. Since steps up to step S1508 and steps S1513 and subsequent steps are the same as in FIG. 15-1, they are omitted. In step S1516, it is determined whether or not the metering value acquired in advance is equal to or greater than a predetermined value. Here, when the metering value is equal to or more than a predetermined value, it indicates that the scene is bright. For example, when the influence of the city light is large, the detection accuracy of dark and small stars tends to decrease. Therefore, the focus detection area is moved when the metering value of the current scene is equal to or greater than a predetermined value.

ステップS1517で1周目の焦点検出領域の設定を行う。ステップS1518は(1周目の)デフォーカス量算出処理である。次にステップS1519で2周目の焦点検出領域の設定を行う。このとき1周目で設定した焦点検出領域における不検出領域が2周目では検出される方向にシフトする。ステップS1520は(2周目の)デフォーカス量算出処理である。 In step S1517, the focus detection area for the first lap is set. Step S1518 is a defocus amount calculation process (on the first lap). Next, in step S1519, the focus detection area for the second lap is set. At this time, the non-detection region in the focus detection region set in the first lap shifts in the detection direction in the second lap. Step S1520 is a defocus amount calculation process (on the second lap).

測光値が所定値未満であるときはシーン全体が暗いため、画面内の星の数が増える傾向にある。そのため、不検出領域だけに星が存在するケースはごく稀になる。このようなシーンでは演算負荷軽減のため1周目だけの演算だけ行うことにする。ステップS1521で1周目の焦点検出領域の設定を行う。ステップS1522は(1周目の)デフォーカス量算出処理である。なお、図15−2ではシーンの測光値に応じて2周目を行うか否かを切り替える処理について説明したが、代わりに焦点距離に応じて2周目を行うか否かを切り替える処理を実行してもよい。図15−2との相違点はステップS1516だけであるため、この判定について説明する。予め取得しておいた焦点距離が所定値未満であるか否かを判定している。ここで焦点距離が所定値未満であるとは画角が広角側にあることを示しており、星の大きさが小さいため検出精度が下がる傾向にある。そのため、焦点距離が所定値未満であるときに焦点検出領域の移動を行う。ステップ1517以降は先と同様であるため省略する。 When the metering value is less than a predetermined value, the entire scene is dark, and the number of stars on the screen tends to increase. Therefore, it is extremely rare that a star exists only in the undetected area. In such a scene, only the first lap is calculated in order to reduce the calculation load. In step S1521, the focus detection area for the first lap is set. Step S1522 is a defocus amount calculation process (on the first lap). Although FIG. 15-2 describes the process of switching whether or not to perform the second lap according to the photometric value of the scene, instead, the process of switching whether or not to perform the second lap according to the focal length is executed. You may. Since the only difference from FIG. 15-2 is step S1516, this determination will be described. It is determined whether or not the focal length acquired in advance is less than a predetermined value. Here, when the focal length is less than a predetermined value, it means that the angle of view is on the wide-angle side, and the detection accuracy tends to decrease because the size of the star is small. Therefore, the focal length detection region is moved when the focal length is less than a predetermined value. Since steps 1517 and subsequent steps are the same as above, they are omitted.

次に、図15−3の撮像装置の姿勢に応じて焦点検出領域をシフトする方向を変更する処理について説明を行う。ステップS1508までとステップS1513以降は図15−1と同じであるため省略する。 Next, a process of changing the direction of shifting the focus detection region according to the posture of the image pickup apparatus shown in FIG. 15-3 will be described. Since steps up to step S1508 and steps S1513 and subsequent steps are the same as in FIG. 15-1, they are omitted.

ステップS1525では予め取得しておいた撮像装置の姿勢が水平方向近傍であるか否かを判定している。水平方向近傍であるときはステップS1517で1周目の焦点検出領域の設定を行う。ステップS1518は(1周目の)デフォーカス量算出処理である。 In step S1525, it is determined whether or not the posture of the image pickup apparatus acquired in advance is near the horizontal direction. When it is near the horizontal direction, the focus detection area of the first lap is set in step S1517. Step S1518 is a defocus amount calculation process (on the first lap).

ステップS1519は2周目の焦点検出領域の設定であり、1周目で設定した焦点検出領域に対して不検出領域がカバーされる上方向にシフトする。水平近傍に配置すると街明かりが枠内に入り込むことが多くなり、星の検出精度が下がることに繋がる。そのため水平近傍の場合は可能な限り街明かりの影響から遠ざけるために上にシフトしてから2周目検出をすることが望ましい。ステップS1520は(2周目の)デフォーカス量算出処理である。姿勢が水平方向近傍でないときはステップS1521で1周目の焦点検出領域の設定を行う。 Step S1519 is the setting of the focus detection area in the second lap, and shifts upward so that the non-detection area is covered with respect to the focus detection area set in the first lap. If it is placed near the horizontal, the city light will often enter the frame, which will lead to a decrease in the accuracy of star detection. Therefore, in the case of a horizontal vicinity, it is desirable to shift upward and then detect the second lap in order to keep away from the influence of city lights as much as possible. Step S1520 is a defocus amount calculation process (on the second lap). When the posture is not near the horizontal direction, the focus detection region of the first lap is set in step S1521.

ステップS1522は(1周目の)デフォーカス量算出処理である。ステップS1523は2周目の焦点検出領域の設定であり、1周目で設定した焦点検出領域に対して不検出領域がカバーされる下方向にシフトする。天頂方向近傍に配置すると街明かり等が枠内に入り込むことは少なくなるが、天頂方向に向けるほど飛行機が横切ることが多くなり、星の明かりを的確に検出できない場合がある。そのため天頂方向近傍の場合は可能な限り飛行機の影響から遠ざけるために下にシフトしてから2周目検出をすることが望ましい。 Step S1522 is a defocus amount calculation process (on the first lap). Step S1523 is the setting of the focus detection area in the second lap, and shifts downward so that the non-detection area is covered with respect to the focus detection area set in the first lap. If it is placed near the zenith, it is less likely that city lights will enter the frame, but the more it is directed toward the zenith, the more the airplane will cross, and it may not be possible to accurately detect the starlight. Therefore, in the case of the vicinity of the zenith, it is desirable to shift downward and then detect the second lap in order to keep away from the influence of the airplane as much as possible.

ステップS1524は(2周目の)デフォーカス量算出処理である。 Step S1524 is a defocus amount calculation process (on the second lap).

本実施形態によれば、位相差AF方式において微小な点光源に対して高精度にピント合わせをすることができる。 According to this embodiment, in the phase difference AF method, it is possible to focus on a minute point light source with high accuracy.

(第3の実施形態)
本実施形態では、所定モードに対して前記乖離率の閾値を設定し、乖離率が閾値未満である全ての焦点検出領域のデフォーカス量を加算平均した値を被写体のデフォーカス量とする。なお、デジタルカメラの構成や位相差AF方式のデフォーカス量の算出方法などは第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
(Third Embodiment)
In the present embodiment, the threshold value of the deviation rate is set for a predetermined mode, and the value obtained by adding and averaging the defocus amounts of all the focus detection regions whose deviation rate is less than the threshold value is defined as the defocus amount of the subject. Since the configuration of the digital camera and the method of calculating the defocus amount of the phase difference AF method are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図16(a)は焦点検出領域が5×5の25枠設定してある例を示している。左上を1大枠とし以下右下の25大枠までが設定されている。各大枠の間には不検出領域(濃い黒色部)があり、その不検出領域内にある被写体のデフォーカス量を算出することができない。任意の大枠それぞれに対して、撮像素子105から焦点検出用の一対の像信号(A像、B像と呼ぶ)を取得する。取得した一対の信号は、信号ノイズの影響を軽減するために垂直方向に行加算平均する。 FIG. 16A shows an example in which the focus detection area is set to 25 frames of 5 × 5. The upper left is one frame, and the lower right is set up to 25 frames. There is a non-detection area (dark black part) between each frame, and the amount of defocus of the subject in the non-detection area cannot be calculated. A pair of image signals (referred to as A image and B image) for focus detection are acquired from the image sensor 105 for each of the arbitrary outlines. The acquired pair of signals are row-added and averaged in the vertical direction in order to reduce the influence of signal noise.

次に、垂直行加算平均した信号から所定の周波数帯域の信号成分を取り出すフィルタ処理を行う。続いて、フィルタ処理された信号に対して像信号間の相関量の演算を実行する(相関演算とも呼ばれる)。 Next, a filter process is performed in which a signal component in a predetermined frequency band is extracted from the signal obtained by vertical row addition averaging. Subsequently, the calculation of the amount of correlation between the image signals is performed on the filtered signal (also called a correlation calculation).

輝度乖離率算出部135は像信号(A像、B像)の輝度のピークボトムに対して、A像とB像の輝度の離れ具合を示す乖離率の算出を行う。 The luminance deviation rate calculation unit 135 calculates the luminance rate indicating the degree of luminance separation between the A image and the B image with respect to the peak bottom of the luminance of the image signal (A image, B image).

Figure 0006935286
Figure 0006935286

Figure 0006935286
Figure 0006935286

式(6)ではA像の輝度のピークボトムPB(A)とB像の輝度のピークボトムPB(B)との平均値AvePBを算出している。式(7)では式(6)で算出した平均値AvePBを用いてA像とB像の輝度値がどの程度離れているかを示す乖離率を算出している。 In the formula (6), the average value AvePB of the peak bottom PB (A) of the brightness of the A image and the peak bottom PB (B) of the brightness of the B image is calculated. In the formula (7), the deviation rate indicating how much the brightness values of the A image and the B image are separated from each other is calculated by using the average value AvePB calculated by the formula (6).

図16(b)は図16(a)の12大枠の拡大図を示している。12大枠では上部に非常に明るい星が一つ、下部にほどほどに明るい星が一つある。図16(c)は図16(b)の星の輝度値と乖離率の関係について示している。例として、上部の非常に明るい星に対してはA像の輝度のピークボトムが2264であり、B像の輝度のピークボトムが4015とする。 FIG. 16B shows an enlarged view of the 12 outlines of FIG. 16A. In the 12 outlines, there is one very bright star at the top and one moderately bright star at the bottom. FIG. 16 (c) shows the relationship between the brightness value of the star of FIG. 16 (b) and the deviation rate. As an example, for a very bright star in the upper part, the peak bottom of the brightness of the A image is 2264, and the peak bottom of the brightness of the B image is 4015.

このとき、乖離率は式(6)と(7)より27.9%となる。対して、ほどほどに明るい星に対してはA像の輝度のピークボトムが1536であり、B像の輝度のピークボトムが1794とする。 At this time, the divergence rate is 27.9% from the equations (6) and (7). On the other hand, for a moderately bright star, the peak bottom of the brightness of the A image is 1536, and the peak bottom of the brightness of the B image is 1794.

このとき、乖離率は式(6)と(7)より7.7%となる。非常に明るい星の場合は、部分的に輝度が飽和する場合があり、その影響により位相差が的確に出ない場合がある。位相差への影響が表れない乖離率の閾値をパラメータにより設定し、例えば15%未満の場合はデフォーカス量の信頼性があると判断した場合は、12大枠において上部のデフォーカス量は使用せずに、下部のデフォーカス量は使用することになる。 At this time, the divergence rate is 7.7% from the equations (6) and (7). In the case of a very bright star, the brightness may be partially saturated, and the phase difference may not be accurately obtained due to the influence. Set the threshold of the deviation rate that does not affect the phase difference by the parameter. For example, if it is judged that the defocus amount is reliable if it is less than 15%, use the upper defocus amount in the 12 outlines. Instead, the lower defocus amount will be used.

図17(a)は大枠を7小枠に細分化したときの各小枠のA像、B像の輝度のピークボトムと乖離率の関係を示した図である。 FIG. 17A is a diagram showing the relationship between the peak bottom of the brightness of the A image and the B image of each small frame and the deviation rate when the large frame is subdivided into 7 small frames.

3小枠目と6小枠目に星があるためその他の暗部の小枠と比較すると、A像とB像の輝度のピークボトムが大きい状態である。例では3小枠目と6小枠目は乖離率が15.8%、12.2%である。対して図17(b)は図17(a)の大枠を2つに細分化したときの上部小枠と下部小枠のA像、B像の輝度のピークボトムと乖離率の関係を示した図である。 Since there are stars in the 3rd and 6th subframes, the peak bottom of the brightness of the A image and the B image is larger than that of the other subframes in the dark part. In the example, the divergence rates of the 3rd and 6th subframes are 15.8% and 12.2%. On the other hand, FIG. 17 (b) shows the relationship between the peak bottom and the deviation rate of the brightness of the upper and lower frames A and B when the large frame of FIG. 17 (a) is subdivided into two. It is a figure.

このとき図17(a)と比較すると暗部の影響によりA像とB像それぞれの輝度のピークボトムが平均化されることになり小さな値となる。そのため、乖離率は下がりそれぞれ9.0%、7.5%である。 At this time, as compared with FIG. 17A, the peak bottoms of the brightness of each of the A image and the B image are averaged due to the influence of the dark part, which is a small value. Therefore, the divergence rate decreases to 9.0% and 7.5%, respectively.

図18(a)は大枠を7小枠に細分化したときの各小枠のA像、B像の輝度のピークボトムと乖離率の関係を示した図である。 FIG. 18A is a diagram showing the relationship between the peak bottom of the brightness of the A image and the B image of each small frame and the deviation rate when the large frame is subdivided into 7 small frames.

図18(b)は図18(a)を望遠側へズームしたときの各小枠のA像、B像の輝度のピークボトムと乖離率の関係を示した図である。図18(b)は図18(a)と比較すると星が大きく見えるため、非常に明るい星等は部分的に飽和する場合がある。例では3小枠、4小枠と5小枠に星が存在するが、特に4小枠目の乖離率が31.8%と大きくなっている。 FIG. 18B is a diagram showing the relationship between the peak bottom and the deviation rate of the brightness of the A image and the B image of each small frame when FIG. 18A is zoomed to the telephoto side. Since the stars in FIG. 18B look larger than those in FIG. 18A, very bright stars and the like may be partially saturated. In the example, there are stars in the 3rd frame, the 4th frame, and the 5th frame, but the deviation rate of the 4th frame is particularly large at 31.8%.

望遠側では非常に明るい星は部分的に飽和しやすい傾向にあることから、輝度値の乖離率の閾値は広角側と比較すると大きな値に設定する必要がある。但し、4小枠目については飽和の影響によりデフォーカス量の信頼性が低いと考えられるため4小枠目は除外するために閾値としては20%程度が適切となる。 Since very bright stars tend to be partially saturated on the telephoto side, it is necessary to set the threshold value of the deviation rate of the brightness value to a larger value than that on the wide-angle side. However, since it is considered that the reliability of the defocus amount is low for the 4th small frame due to the influence of saturation, about 20% is appropriate as the threshold value in order to exclude the 4th small frame.

本実施形態における焦点検出領域設定を行う処理(ステップS910の詳細)を、図19を用いて説明する。以下では、星空撮影モード時は常に焦点検出領域の細分化を行う。ステップS1901は焦点検出領域設定の開始である。ステップS1902は大枠毎のループ処理の開始であり、ステップS1904はループ処理の終了である。 The process of setting the focus detection area (details of step S910) in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following, the focus detection area is always subdivided in the starry sky photography mode. Step S1901 is the start of the focus detection area setting. Step S1902 is the start of the loop processing for each frame, and step S1904 is the end of the loop processing.

図16(a)の焦点検出領域の場合は、ループ回数は大枠数と同じ25回となるが、大枠数は任意の数で構わない。 In the case of the focus detection region of FIG. 16A, the number of loops is 25, which is the same as the number of large frames, but the number of large frames may be any number.

ステップS1903は大枠を垂直方向に7つの小枠に細分化する。ここでは細分化数を7つにしているが垂直画素数を上回らない程度において任意の数で構わない。ステップS1905では細分化数を後述する信頼性判定で使用するため、メモリに保存している。ステップS1906は焦点検出領域設定の終了である。 Step S1903 subdivides the large frame vertically into seven small frames. Here, the number of subdivisions is set to 7, but any number may be used as long as the number of subdivisions does not exceed the number of vertical pixels. In step S1905, the number of subdivisions is stored in the memory in order to be used in the reliability determination described later. Step S1906 is the end of the focus detection area setting.

次に、本実施形態における信頼性判定を行う処理(ステップS912の詳細)を、図20を用いて説明する。 Next, the process of performing the reliability determination (details of step S912) in the present embodiment will be described with reference to FIG.

ステップS2001は信頼性判定の開始である。ステップS2002とS2008は輝度値の乖離率判定ループの開始と終了である。 Step S2001 is the start of reliability determination. Steps S2002 and S2008 are the start and end of the luminance value deviation rate determination loop.

ステップS2003はA像、B像データの輝度値のピーク値とボトム値を取得してピークボトムを算出する。ステップS2004はステップS2003で算出した輝度値のピークボトムと所定値を比較する。ピークボトムが所定値以上である場合には、その枠に対しては星が検出できたことを意味するため、次にステップS2005でA像とB像の輝度の乖離率の算出を行う。 In step S2003, the peak value and the bottom value of the brightness values of the A image and B image data are acquired and the peak bottom is calculated. Step S2004 compares the peak bottom of the luminance value calculated in step S2003 with a predetermined value. If the peak bottom is equal to or greater than a predetermined value, it means that a star has been detected in the frame. Therefore, in step S2005, the difference rate between the brightness of the A image and the B image is calculated.

輝度値のピークボトムが所定値未満である場合には、その枠に対しては暗部のみであることを意味するため、乖離率の算出を行う必要はない。 When the peak bottom of the luminance value is less than a predetermined value, it means that there is only a dark part for the frame, so it is not necessary to calculate the deviation rate.

ステップS2006はステップS2005で算出した輝度値の乖離率が閾値未満であるか否かを判定している。閾値未満であるときはその枠の抽出した星が信頼できる輝度値であるため、ステップS2007で予め算出したデフォーカス量を取得する。 Step S2006 determines whether or not the deviation rate of the luminance value calculated in step S2005 is less than the threshold value. When it is less than the threshold value, the star extracted in the frame has a reliable brightness value, so the defocus amount calculated in advance in step S2007 is acquired.

全ての枠の輝度値の乖離率判定を行い、ステップS2009で少なくとも1つはNULLでないデフォーカス量を取得できたか否かを判定している。デフォーカス量を取得できた場合は、ステップS2010でそれらデフォーカス量の平均値の算出を行い、それを最終的なデフォーカス量とする。デフォーカス量を取得できない場合は、ステップS2011で最終的なデフォーカス量をNULLと設定する。ステップS2012は信頼性判定の終了である。 The deviation rate of the luminance values of all the frames is determined, and it is determined in step S2009 whether or not at least one of them has acquired a defocus amount that is not NULL. If the defocus amount can be obtained, the average value of the defocus amounts is calculated in step S2010, and this is used as the final defocus amount. If the defocus amount cannot be obtained, the final defocus amount is set to NULL in step S2011. Step S2012 is the end of the reliability determination.

図21は図20の信頼性判定に対して所定条件に応じて閾値を変更する内容が追加されたフローチャートである。 FIG. 21 is a flowchart in which the content of changing the threshold value according to a predetermined condition is added to the reliability determination of FIG. 20.

ステップ2013は大枠の細分化数が所定値以上であるか否かを判定している。所定値以上であるときはステップS2014により輝度値の乖離率判定で用いる閾値を今以上に大きな値に変更する。細分化数が所定値未満であるときは閾値の変更は行わない。ステップS2002以降は先に説明した内容と同じであるため省略する。 Step 2013 determines whether or not the number of subdivisions in the outline is equal to or greater than a predetermined value. When it is equal to or more than a predetermined value, the threshold value used for determining the deviation rate of the luminance value is changed to a larger value in step S2014. When the number of subdivisions is less than the predetermined value, the threshold value is not changed. Since steps S2002 and subsequent steps are the same as those described above, they will be omitted.

なお、上記では、焦点検出領域の細分化数が所定数以上のときは閾値を大きくする方向に変更を行う場合について説明したが、焦点距離が所定値以上であるときは閾値を大きくする方向に変更を行ってもよい。この場合、ステップ2013を焦点距離が所定値以上であるか否かの判定に置き換える。焦点距離が所定値以上、即ち望遠側であるときは明るい星が部分的に飽和する場合があるので、ステップS2014により輝度値の乖離率判定で用いる閾値を今以上に大きな値に変更する。焦点距離が所定値未満であるときは閾値の変更は行わない。 In the above description, when the number of subdivisions of the focal length detection region is equal to or greater than a predetermined number, the threshold value is changed in the direction of increasing the threshold value. However, when the focal length is equal to or greater than the predetermined value, the threshold value is increased. You may make changes. In this case, step 2013 is replaced with determination of whether or not the focal length is equal to or greater than a predetermined value. When the focal length is equal to or greater than a predetermined value, that is, when the focal length is on the telephoto side, bright stars may be partially saturated. Therefore, in step S2014, the threshold value used for determining the deviation rate of the luminance value is changed to a larger value than now. When the focal length is less than the predetermined value, the threshold value is not changed.

また、撮像装置の姿勢が天頂方向近傍であるときは閾値を大きくする方向に変更を行ってもよい。この場合、ステップ2013を姿勢が天頂方向近傍であるか否かの判定に置き換える。撮像装置の姿勢が天頂方向近傍であるときは街明かりの影響を受けにくいため、明るい星が部分的に飽和するケースが多くなるため、ステップS2014により輝度値の乖離率判定で用いる閾値を今以上に大きな値に変更する。撮像装置の姿勢が水平方向近傍であるときは閾値の変更は行わない。 Further, when the posture of the image pickup apparatus is near the zenith direction, the threshold value may be increased. In this case, step 2013 is replaced with a determination as to whether or not the posture is near the zenith direction. When the attitude of the image pickup device is near the zenith, it is not easily affected by the city light, and there are many cases where bright stars are partially saturated. Change to a larger value. When the posture of the image pickup device is near the horizontal direction, the threshold value is not changed.

また、交換レンズおF値が所定値未満であるときは閾値を大きくする方向に変更を行ってもよい。ステップ2013をF値が所定値未満であるか否かの判定に置き換える。ここでF値が所定値未満であるとは、より明るいレンズであることを示している。レンズが取り込める光の量が多くなることで明るい星が部分的に飽和するケースが多くなるため、ステップS2014により輝度値の乖離率判定で用いる閾値を今以上に大きな値に変更する。F値が所定値以上であるときは閾値の変更は行わない。 Further, when the F value of the interchangeable lens is less than a predetermined value, the threshold value may be increased. Replace step 2013 with determining whether the F value is less than a predetermined value. Here, when the F value is less than a predetermined value, it means that the lens is brighter. As the amount of light that can be captured by the lens increases, bright stars are often partially saturated. Therefore, in step S2014, the threshold value used for determining the deviation rate of the luminance value is changed to a larger value than now. When the F value is equal to or greater than a predetermined value, the threshold value is not changed.

本実施形態によれば、位相差AF方式において微小な点光源に対して高精度にピント合わせすることが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to focus on a minute point light source with high accuracy in the phase difference AF method.

(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

Claims (6)

フォーカスレンズを含む撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の像信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像手段と、
前記像信号を取得して位相差AF方式の焦点検出演算を行いデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御して焦点調節を行う制御手段と、
予め所定の被写体に対して基準となる焦点位置を記憶する記憶手段と、
複数の焦点検出領域を設定する設定手段と、を備え、
前記算出手段は、前記フォーカスレンズが前記記憶手段に記憶された基準となる焦点位置から所定深度だけ離れた位置にある状態で、前記焦点検出領域の輝度情報に応じて被写体が存在するか否かを判定し、被写体が存在する前記焦点検出領域のデフォーカス量を用いて、前記デフォーカス量を算出することを特徴とする撮像装置。
An imaging means having a plurality of pixels capable of photoelectrically converting a luminous flux passing through different pupil regions of an imaging optical system including a focus lens and outputting a pair of image signals, and an imaging means having a plurality of pixels.
A calculation means for calculating the defocus amount by acquiring the image signal and performing a focus detection operation of the phase difference AF method.
A control means that controls the drive of the focus lens to adjust the focus based on the calculation result of the calculation means.
A storage means for storing a reference focal position for a predetermined subject in advance,
It is equipped with a setting means for setting a plurality of focus detection areas.
In the calculation means, whether or not the subject exists according to the luminance information of the focus detection region in a state where the focus lens is located at a position separated by a predetermined depth from the reference focus position stored in the storage means. The imaging apparatus is characterized in that the defocus amount is calculated by using the defocus amount of the focus detection region in which the subject is present.
前記算出手段は、星空撮影モードにおいて、前記デフォーカス量の算出を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the calculation means calculates the defocus amount in the starry sky photographing mode. 前記輝度情報は、前記像信号の輝度値のピークボトムであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the luminance information is the peak bottom of the luminance value of the image signal. フォーカスレンズを含む撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の像信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像手段と、
前記像信号を取得して位相差AF方式の焦点検出演算を行いデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御して焦点調節を行う制御手段と、
予め所定の被写体に対して基準となる焦点位置を記憶する記憶手段と、
複数の焦点検出領域を設定する設定手段と、を備え、
前記算出手段は、前記フォーカスレンズが前記記憶手段に記憶された基準となる焦点位置から所定深度だけ離れた位置にある状態で、複数の前記焦点検出領域に不検出な領域が存在する場合、第1のデフォーカス量算出の実施をした後に前記焦点検出領域の移動を行い、第2のデフォーカス量算出の実施をし、前記第1、第2のデフォーカス量に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする撮像装置。
An imaging means having a plurality of pixels capable of photoelectrically converting a luminous flux passing through different pupil regions of an imaging optical system including a focus lens and outputting a pair of image signals, and an imaging means having a plurality of pixels.
A calculation means for calculating the defocus amount by acquiring the image signal and performing a focus detection operation of the phase difference AF method.
A control means that controls the drive of the focus lens to adjust the focus based on the calculation result of the calculation means.
A storage means for storing a reference focal position for a predetermined subject in advance,
It is equipped with a setting means for setting a plurality of focus detection areas.
When the focus lens is located at a position separated by a predetermined depth from the reference focal position stored in the storage means and there are undetectable regions in the plurality of focus detection regions, the calculation means is the first. After performing the calculation of the defocus amount of 1, the focus detection region is moved, the calculation of the second defocus amount is performed, and the defocus amount is calculated based on the first and second defocus amounts. An imaging device characterized by calculating.
フォーカスレンズを含む撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の像信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像手段と、
前記像信号を取得して位相差AF方式の焦点検出演算を行いデフォーカス量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御して焦点調節を行う制御手段と、
予め所定の被写体に対して基準となる焦点位置を記憶する記憶手段と、
測光する測光手段と、
複数の焦点検出領域を設定する設定手段と、
輝度情報から一対の像信号の輝度値の乖離率を算出する手段と、を備え、
前記算出手段は、前記フォーカスレンズが前記記憶手段に記憶された基準となる焦点位置から所定深度だけ離れた位置にある状態で、前記乖離率の閾値を設定し、
乖離率が閾値未満である焦点検出領域のデフォーカス量に基づいて前記デフォーカス量を算出することを特徴とする撮像装置。
An imaging means having a plurality of pixels capable of photoelectrically converting a luminous flux passing through different pupil regions of an imaging optical system including a focus lens and outputting a pair of image signals, and an imaging means having a plurality of pixels.
A calculation means for calculating the defocus amount by acquiring the image signal and performing a focus detection operation of the phase difference AF method.
A control means that controls the drive of the focus lens to adjust the focus based on the calculation result of the calculation means.
A storage means for storing a reference focal position for a predetermined subject in advance,
A measuring means for measuring light and
Setting means for setting multiple focus detection areas and
A means for calculating the deviation rate of the luminance values of a pair of image signals from the luminance information is provided.
The calculation means sets the threshold value of the deviation rate in a state where the focus lens is located at a position separated by a predetermined depth from the reference focal position stored in the storage means.
An imaging device characterized in that the defocus amount is calculated based on the defocus amount in a focus detection region where the deviation rate is less than a threshold value.
フォーカスレンズを含む撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の像信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記像信号を取得して位相差AF方式の焦点検出演算を行いデフォーカス量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御して焦点調節を行う制御ステップと、
複数の焦点検出領域を設定する設定ステップと、を備え、
前記算出ステップでは、前記フォーカスレンズが予め記憶された所定の被写体に対して基準となる焦点位置から所定深度だけ離れた位置にある状態で、前記焦点検出領域の輝度情報に応じて被写体が存在するか否かを判定し、被写体が存在する前記焦点検出領域のデフォーカス量を用いて、前記デフォーカス量を算出することを特徴とする制御方法。
A control method for an image pickup apparatus having an image pickup means having a plurality of pixels capable of photoelectrically converting light flux passing through different pupil regions of an image pickup optical system including a focus lens and outputting a pair of image signals.
A calculation step of acquiring the image signal, performing a phase difference AF method focus detection calculation, and calculating the defocus amount, and
Based on the calculation result of the calculation step, the control step of controlling the drive of the focus lens to adjust the focus, and the control step.
With setting steps to set multiple focus detection areas,
In the calculation step, the subject exists according to the luminance information of the focus detection region in a state where the focus lens is located at a position separated from the reference focal position by a predetermined depth with respect to the predetermined subject stored in advance. A control method characterized in that it is determined whether or not the subject is present, and the defocus amount is calculated using the defocus amount in the focus detection region where the subject is present.
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