JP7175635B2 - Imaging device and its control method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置における位相差情報の取得処理に関するものである。 The present invention relates to acquisition processing of phase difference information in an imaging device.
デジタルカメラ等の撮像装置は、撮像素子から取得した位相差情報を用いてオートフォーカス(AF)用の演算を行う。精度の高い焦点検出を可能にする信号読み出しと、低消費電力かつ高速な信号読み出しとを両立させるために、撮像素子の読み出しに関する種々の方法が提案されている。 Imaging devices such as digital cameras perform calculations for autofocus (AF) using phase difference information obtained from an imaging device. In order to achieve both signal readout that enables highly accurate focus detection and high-speed signal readout with low power consumption, various methods related to image sensor readout have been proposed.
特許文献1では各画素部が複数の光電変換部を有し、全画素中の一部の画素部において複数の光電変換部の信号を独立に読み出し、残りの画素部では複数の光電変換部の信号を合成してから読み出す方法が開示されている。位相差情報は必要な領域のみで読み出されるので、動作時間の短縮および消費電力の削減を図ることができる。
In
特許文献2では撮像範囲を複数の領域に分割し、焦点検出を行う必要がある第1の領域では位相差情報を読み出し、第2の領域では第1の領域における読み出しよりも、間引き率を大きくして読み出す方法が開示されている。これにより、消費電力を削減できる。
In
特許文献3では、分割された領域ごとの被写体像の空間周波数に基づいて読み出し方法を切り替えることが開示されている。高周波な被写体に対して精密なピント合わせが可能になり、低周波な被写体の撮影時に消費電力を抑制することができる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200003 discloses switching the reading method based on the spatial frequency of the subject image for each divided area. Precise focusing is possible for high-frequency subjects, and power consumption can be suppressed when shooting low-frequency subjects.
撮像装置において、撮像素子から得られる位相差情報は様々な場面での利用が可能である。従来の技術では、全画素中の一部の画素群から位相差情報を読み出す場合に1フレームの中で複数の機能に必要な条件を同時に満たすように読み出すことができなかった。また、画素全体から位相差情報を読み出す場合には複数の機能に利用することができるものの、フレームレートの低下が避けられない。
本発明の目的は、フレームレートの低下を抑制しつつ、被写体に応じた位相差情報を取得可能な撮像装置を提供することである。
2. Description of the Related Art In imaging apparatuses, phase difference information obtained from an imaging element can be used in various situations. In the prior art, when reading out phase difference information from some pixel groups out of all pixels, it was not possible to read out so as to simultaneously satisfy the conditions necessary for a plurality of functions within one frame. Further, when the phase difference information is read out from the entire pixel, it can be used for a plurality of functions, but the frame rate is unavoidably lowered.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of acquiring phase difference information according to a subject while suppressing a decrease in frame rate.
本発明の実施形態の撮像装置は、被写体の距離情報に対応する位相差情報の取得が可能な複数の画素部を有する撮像手段と、前記画素部から行単位で信号を読み出す制御にて前記位相差情報の読み出し行の間隔および行数を決定する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記撮像手段により静止体を撮像する場合の前記行数に比べて、前記撮像手段により移動被写体を撮像する場合の前記行数を多くすることを特徴とする。
An image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image pickup unit having a plurality of pixel units capable of acquiring phase difference information corresponding to distance information of a subject, and a control for reading out signals from the pixel units in units of rows. and a control means for determining the interval and the number of rows of phase difference information to be read out, wherein the control means controls the image pickup means to read out a moving object more than the number of rows when the image pickup means picks up an image of a stationary object. It is characterized by increasing the number of rows when imaging.
本発明によれば、フレームレートの低下を抑制しつつ、被写体に応じた位相差情報を取得可能な撮像装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can acquire the phase difference information according to a to-be-photographed object can be provided, suppressing the fall of a frame rate.
以下に本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。一例として、レンズ交換式のカメラシステムを説明するが、本発明は撮影レンズ部がカメラ本体部に組み込まれた構成の撮像装置に適用可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device according to this embodiment. As an example, a lens interchangeable camera system will be described, but the present invention can be applied to an image pickup apparatus having a configuration in which a photographing lens section is incorporated in a camera body section.
デジタルカメラ本体部(以下、単に本体部という)200は、交換レンズであるレンズ装置100を装着可能である。レンズ装置100は、電気接点ユニット106を有する不図示のマウント部を介して、本体部200に対して着脱可能に取り付けられる。
A digital camera main body (hereinafter simply referred to as a main body) 200 is mountable with a
レンズ装置100は、ズーム機構を含む撮影レンズ部101と、光量を制御する絞りおよびシャッタ102と、焦点調節を行うフォーカスレンズ103を備える。モータ104は、レンズコントローラ105からの制御指令にしたがってフォーカスレンズ103を駆動する。レンズコントローラ105はCPU(中央演算処理装置)を備え、撮影レンズ部101内の可動レンズ、絞りおよびシャッタ102、フォーカスレンズ103の駆動制御を行う。
The
本体部200は撮像素子201を備え、レンズ装置100を通して結像される被写体からの反射光を光電変換して電気信号を出力する。撮像素子201はCCD(電荷結合素子)型イメージセンサやCMOS(相補型金属酸化膜半導体)型イメージセンサである。A/D(アナログ/デジタル)変換部202は、撮像素子201の出力信号を取得してデジタル信号に変換する。A/D変換部202は、撮像素子201の出力ノイズを除去するCDS(相関2重サンプリング)回路やA/D変換前に増幅を行う非線形増幅回路を含む。
The
画像処理部203はA/D変換部202の出力を取得して画像補正処理や現像処理等を行う。AF信号処理部204はA/D変換部202の出力を取得し、焦点調節のためのAF信号処理を行う。
An
フォーマット変換部205は、画像処理部203により処理されたデータに対して所定のフォーマット変換を行い、変換後のデータをメモリ206に出力する。メモリ206は高速な内蔵メモリであり、例えばランダムアクセスメモリ(以下、DRAMと記す)が使用される。DRAMは画像データを一時的に記憶する高速バッファとして機能し、あるいは画像の圧縮または伸長における作業用メモリ等にも使用される。
A
画像記録部207は、メモリカード等の記録媒体とそのインターフェース部を備え、撮影画像データを記録媒体に記録する。タイミングジェネレータ208はシステム制御部209からの制御指令にしたがって、撮像素子201、A/D変換部202、その他の構成部にタイミング制御用信号を出力する。
An
システム制御部209はCPUを備え、所定の制御プログラムを実行して撮影シーケンスの制御を行い、カメラシステム全体の制御を統括する。システム制御部209はレンズ通信部210を介してレンズ装置100のレンズコントローラ105と通信可能である。レンズ通信部210は本体部200とレンズ装置100との通信機能を有し、同期信号のタイミングでデータを送受する。
A
AE処理部211はシステム制御部209からの制御指令にしたがってAE(自動露出)処理を行う。画像表示用メモリ(以下、VRAMと記す)212はメモリ206と画像表示部213に接続され、画像表示用データを記憶する。画像表示部213はVRAM212から取得した画像表示用データにしたがって画像表示を行う他、操作補助のための表示やカメラ状態の表示を行い、撮影時に撮影画面と測距領域(焦点検出領域)を表示する。
An
操作部214は、ユーザが撮像装置を操作するための操作部材を備える。例えば操作部214は、撮像装置の撮影機能や画像再生時の設定等を行うためのメニュー操作スイッチや、表示画面上で使用されるタッチパネル等の操作手段である。撮影モードSW(スイッチ)215は、マクロモード、スポーツモード等の撮影モードをユーザが選択するための操作スイッチである。メインスイッチ216はカメラシステムに電源を投入する際に使用されるスイッチである。
The
スイッチ217および218は、レリーズボタンの操作によってオン・オフされるスイッチである。第1スイッチ217は、AFやAE等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ(以下、SW1と記す)である。第2スイッチ218は、ユーザがSW1の操作後に撮影指示を行う撮影用スイッチ(以下、SW2と記す)である。
本実施形態における撮像信号の取得処理について説明する。撮像素子201はレンズ装置100の撮像光学系を通過した光を受光し、フォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷への光電変換を行う。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、システム制御部209の指令にしたがってタイミングジェネレータ208から与えられる駆動パルスに基づき、信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子201から順次読み出される。
Acquisition processing of an imaging signal in this embodiment will be described. The
本実施形態では撮像素子201の各画素部が一対のフォトダイオードA,Bとこれら一対のフォトダイオードA,Bに対して共通に設けられた1つのマイクロレンズにより構成される例を説明する。つまり、入射光はマイクロレンズによって分割されて一対のフォトダイオードA,B上に一対の光学像が形成される。一対のフォトダイオードA,Bは後述するAF用信号の生成に用いられる一対の画素信号を出力する。フォトダイオードAが出力する画素信号をA信号とし、フォトダイオードBが出力する画素信号をB信号とする。A信号およびB信号を用いた位相差検出演算によって位相差情報を取得することができる。また、A信号とB信号とを加算することで、撮像用信号(A+B信号)を取得することができる。
In the present embodiment, an example in which each pixel portion of the
撮像面位相差検出方式によるAF(いわゆる撮像面位相差AF)では、複数の画素部からそれぞれ出力された複数のA信号と複数のB信号を信号別に合成することで、AF用信号(焦点検出および焦点調節用の信号)としての一対の像信号が得られる。AF信号処理部204は、取得した一対の像信号に対する相関演算を行い、一対の像信号のずれ量である位相差(以下、像ずれ量という)を算出する。AF信号処理部204は像ずれ量から撮像光学系のデフォーカス量およびデフォーカス方向を算出する。像ずれ量またはデフォーカス量に基づいて撮像光学系の結像関係式を用いて、撮像装置から被写体までの距離情報を取得することができる。
In AF using the imaging plane phase difference detection method (so-called imaging plane phase difference AF), a signal for AF (focus detection and a signal for focus adjustment) are obtained. The AF
図2および図3を参照して、撮像素子201の構成について説明する。図2は撮像素子201の画素アレイ300を部分的に示す。画素アレイ300は多数の単位画素301を行列方向に配した構成である。マイクロレンズ302は単位画素301に対応して配列される。光電変換手段としてのフォトダイオード(以下、PDと略記する)303a,303bはマイクロレンズ302下に配置されて単位画素301を構成する。PD303a,303bは瞳分割構成をとり、同一の被写体の異なる位相差を有する2像(以下、A像とB像という)の光が入射される。PD303aはA像用の光電変換部を構成し、PD303bはB像用の光電変換部を構成する。図2では各画素部が1つのマイクロレンズ302に対応する2つの光電変換部を備える構成を示すが、3以上に分割された光電変換部を備える構成でもよい。
The configuration of the
図3を参照して、撮像素子201の回路構成を説明する。画素アレイ300において、水平方向に(m+1)個の単位画素301が配置され、垂直方向に(n+1)個の単位画素301が配置されている。各画素の垂直走査は垂直走査回路制御部304および垂直走査回路306によって行われ、全画素から行単位で信号を読み出す制御が可能である。
The circuit configuration of the
垂直走査回路制御部304は、第1の読み出し設定部305aおよび第2の読み出し設定部305bを備え、プログラムされた読み出し設定に基づいて垂直走査回路306を制御する。垂直走査回路306は、読み出し設定部305a,305bにしたがって単位画素301にそれぞれパルスを送ることで画素信号を転送する。
The vertical scanning
タイミングジェネレータ(TG)307は、システム制御部209のCPUによる設定にしたがって各回路部に対し、信号の読み出しに必要な制御パルスを供給する。各回路部とは垂直走査回路306、読み出し回路310、AD変換回路311、水平走査回路312等である。図3に例示するタイミングジェネレータ307は撮像素子201に内蔵されているが、撮像素子201の外部に配置される構成でも構わない。
A timing generator (TG) 307 supplies control pulses necessary for signal readout to each circuit unit according to settings by the CPU of the
単位画素301で光電変換された画素信号は、垂直走査回路306から供給される駆動信号によって、垂直出力線308へ行ごとに出力される。垂直走査回路制御部304は特定の行での出力の取得に際して、垂直走査回路306が後述する第1の駆動モードと第2の駆動モードのどちらで画素信号を読み出すかを制御する。定電流源309は垂直出力線308に接続され、不図示の画素アンプ用トランジスタとともにソースフォロワ回路を形成する。
Pixel signals photoelectrically converted by the
読み出し回路310は、各画素列の垂直出力線308からの出力を増幅する機能を有する。AD変換回路311は、読み出し回路310の出力に対してA/D変換を行い、デジタル信号を出力する。AD変換回路311によって変換されたデジタル画像信号は、水平走査回路312によって順次に選択される。出力部313は選択された画素信号を処理して、撮像素子201の外部へ出力する。
The
図4は本実施形態における撮像装置の動作を説明するフローチャートである。以下の処理はシステム制御部209のCPUが所定のプログラムを実行することにより実現される。S301でAE処理部211は画像処理部203の出力を取得してAE処理を行い、S302の処理へ進む。
FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the imaging device according to this embodiment. The following processing is realized by the CPU of the
S302でシステム制御部209は、第1スイッチ217(SW1)の状態を調べてSW1がONであるか否かを判定する。SW1がONであると判定された場合、S303へ進み、SW1がOFFであると判定された場合にはS301の処理に戻る。S303では、後述するAF動作が行われ、次にS304へ進む。
In S302, the
S304でシステム制御部209は、第1スイッチ217(SW1)の状態を調べてSW1がONであるか否かを判定する。SW1がONであると判定された場合、S305へ進み、SW1がOFFであると判定された場合にはS301の処理に戻る。S305では後述するAF処理(以下、サーボAFという)が実行される。サーボAFは動体である被写体に対して焦点を合わせ続けながら撮像を行うことができる機能であり、移動被写体に対して焦点調節を行う際に有効である。本実施形態ではユーザの操作指示によってサーボAFの切り替えを任意に行える構成とする。その後、S306でシステム制御部209は、第2スイッチ218(SW2)の状態を調べてSW2がONであるか否かを判定する。SW2がONであると判定された場合、S307へ進み、SW2がOFFであると判定された場合にはS304の処理に戻る。S306にて撮影動作が行われた後でS301の処理へ戻る。
In S304, the
図5および図6は、図3のS303(AF動作)を説明するフローチャートである。まず、図5のS401でAE処理部211は、画像処理部203の出力に基づいてAE処理を行い、S402へ進む。S402でAF信号処理部204およびシステム制御部209は焦点検出処理を行い、デフォーカス量およびデフォーカス方向、ならびにそれらの信頼度を検出し、S403へ進む。焦点検出処理の詳細については図7を用いて後述する。
5 and 6 are flowcharts for explaining S303 (AF operation) in FIG. First, in S401 of FIG. 5, the
S403でシステム制御部209は、S402で得られた焦点検出結果の信頼度を予め設定されている閾値と比較する。この閾値を信頼度閾値2とする。信頼度が信頼度閾値2よりも高いと判定された場合、S404へ進み、信頼度が信頼度閾値2以下である場合には図6のS410へ進む。信頼度が信頼度閾値2以下であると判定された場合、デフォーカス量の精度は保証できないが、デフォーカス方向に対応する被写体のピント位置の方向は保証できるものとする。
In S403, the
S404でシステム制御部209は、S402で検出されたデフォーカス量を予め設定されている閾値と比較する。この閾値をDef量閾値2とする。Def量閾値2については、例えばデフォーカス量がDef量閾値2以下である場合、その後のデフォーカス量に応じて所定回数(例えば3回)以内で焦点深度内にフォーカスレンズを制御できる値(例えば焦点深度の5倍の量)に設定される。デフォーカス量がDef量閾値2以下であると判定された場合、S405へ進み、デフォーカス量がDef量閾値2より大きいと判定された場合にはS409へ進む。
In S404, the
S405でシステム制御部209は、S402で得られた焦点検出結果の信頼度を予め設定されている閾値と比較する。この閾値を信頼度閾値1とする。信頼度閾値1については、例えば信頼度が信頼度閾値1以上である場合、デフォーカス量の精度のばらつきが所定範囲内(例えば焦点深度内)となる値に設定される。信頼度が信頼度閾値1よりも高いと判定された場合、S406へ進み、信頼度閾値1以下であると判定された場合にはS409へ進む。
In S405, the
S406でシステム制御部209は、S402で検出されたデフォーカス量を予め設定されている閾値と比較する。この閾値をDef量閾値1とする。Def量閾値1については、例えば検出されたデフォーカス量がDef量閾値1以下である場合、焦点深度内にフォーカスレンズ103の位置が制御される値に設定される。デフォーカス量がDef量閾値1以下であると判定された場合、S407へ進み、Def量閾値1より大きいと判定された場合にはS408へ進む。
In S406, the
S407でシステム制御部209は現在の焦点検出状態が合焦状態であると判断して、リターン処理へ移行する。またS408でシステム制御部209はレンズ通信部210を介して、S402で検出されたデフォーカス量に対応する駆動量の制御信号をレンズコントローラ105に送信する。レンズコントローラ105はレンズ通信部210から受信した制御信号にしたがってモータ104の駆動制御を行い、フォーカスレンズ103を駆動させる。S408の後、S402へ処理を戻す。
In S407, the
S409でシステム制御部209はレンズ通信部210を介して、S402で検出されたデフォーカス量に対して所定の割合に対応する駆動量の制御信号をレンズコントローラ105に送信する。所定の割合とは、デフォーカス量に対してフォーカスレンズ103の駆動量が少なくなるように設定される割合であり、例えば8割程度に設定されるものとする。レンズコントローラ105はレンズ通信部210から受信した制御信号にしたがってモータ104の駆動制御を行い、フォーカスレンズ103を駆動させる。その際に設定されるフォーカスレンズ103の駆動速度は、例えば1フレームに対応する時間で丁度レンズの駆動が可能な速度よりも遅くなるように設定される。これにより、検出されたデフォーカス量が正確でない場合に被写体に焦点が合ったピント位置(合焦位置)を超えてフォーカスレンズ103が駆動されてしまうことを抑制できる。S409の後、S402へ処理を戻す。
In S<b>409 , the
図6のS410でシステム制御部209は非合焦条件を満たしたかどうかを判定する。ここで非合焦条件とは、合焦すべき被写体が存在しないと判断するための条件である。例えばフォーカスレンズ103の可動範囲の全てにおいてレンズ駆動が完了した場合、つまりフォーカスレンズ103の駆動制御において遠側と近側の両方のレンズ端が検出されて初期位置に戻ったことが条件として設定される。非合焦条件を満たす場合、S411へ進み、非合焦条件を満たさない場合にはS412へ進む。S411でシステム制御部209は現在の焦点検出状態が非合焦状態であると判断してから、リターン処理に移行する。
In S410 of FIG. 6, the
S412でシステム制御部209は、フォーカスレンズ103が遠側または近側のレンズ端に到達したかどうかを判定する。フォーカスレンズ103が遠側または近側のレンズ端に到達したと判定された場合、S413へ進み、フォーカスレンズ103が遠側または近側のレンズ端に到達していないと判定された場合、S414へ進む。
In S412, the
S413でシステム制御部209はレンズコントローラ105に対して制御信号を送信し、フォーカスレンズ103の駆動方向を反転させる制御を行った後、図5のS402の処理へ進む。またS414でシステム制御部209はレンズコントローラ105に対して制御信号を送信し、フォーカスレンズ103を所定方向(順方向)に駆動させる制御を行った後、図5のS402の処理へ進む。フォーカスレンズ103の駆動速度については、例えばデフォーカス量を検出可能な状態になった時点で被写体の合焦位置を通過することがないように、レンズ駆動速度の許容範囲内で最速値に設定される。
In S413, the
次に図7を参照して、図5のS402(焦点検出処理)について説明する。まず、S501でシステム制御部209は位相差情報の読み出し行を設定する。設定処理の詳細については図9、図10、図11および図12を用いて後述する。S502では、S501で設定された読み出し行に対して撮像素子201から焦点検出用の一対の像信号(A像信号、B像信号)を取得する処理が行われる。S503でAF信号処理部204は、S502で取得された一対の像信号に対し、垂直方向の行加算平均処理を行う。この処理によって像信号のノイズの影響を抑制できる。
Next, S402 (focus detection processing) in FIG. 5 will be described with reference to FIG. First, in S501, the
S504でAF信号処理部204は、S503で垂直方向の行加算平均処理を行った信号に対するフィルタ処理を行い、所定の周波数帯域の信号成分を抽出する。次にS505へ進み、AF信号処理部204は、S504でフィルタ処理された信号を用いて位相差検出の相関演算を行って相関量を算出する。S506でAF信号処理部204は、S505で算出した相関量から相関変化量を算出し、次のS507では、相関変化量から像ずれ量を算出してS508へ進む。S508でAF信号処理部204は、算出した像ずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼度を算出する。S509では像ずれ量をデフォーカス量に変換する変換処理が行われた後、焦点検出処理を終了してリターン処理へ移行する。相関量、相関変化量、信頼度の算出、デフォーカス変換については公知であるため、それらの詳細な説明を割愛する。
In S504, the AF
図8は、本実施形態におけるサーボAF制御を説明するフローチャートである。S600では図5および図6で説明したAF動作が行われる。S601でシステム制御部209は、S600で算出されたデフォーカス量のデータを取得してメモリ(DRAM)206に記憶する。S602では図7で説明した焦点検出処理が行われる。取得された最新のデフォーカス量のデータはメモリ206に記憶される。
FIG. 8 is a flowchart for explaining servo AF control in this embodiment. In S600, the AF operation described with reference to FIGS. 5 and 6 is performed. In S<b>601 , the
S603にてシステム制御部209は、メモリ206に記憶されているS601でのデフォーカス量と、S602で取得された最新のデフォーカス量とを比較し、所定値(閾値)以上にデフォーカス量が変化しているかどうかを判定する。デフォーカス量の変化量が閾値以上であると判定された場合、S604の処理に進み、デフォーカス量の変化量が閾値未満であると判定された場合にはS602に戻って処理を続行する。
In S603, the
S604にてシステム制御部209は、S603で判定された所定値以上の変化、つまり、評価値であるデフォーカス量が所定値以上に変化した回数を計数して所定回数(閾値)と比較する。計数された回数が所定回数以上であると判定された場合、S600へ戻り、再度AF動作が行われる。例えば、ユーザが着目被写体や構図を変更した場合等においてAF動作の制御が開始される。また、S604で計数された回数が所定回数未満であると判定された場合には、S602へ戻って焦点検出動作が行われ、デフォーカス量の監視が継続する。合焦後に繰り返し焦点検出を行うことで、被写体の動きに追従した焦点調節動作を行うことができる。
In S604, the
図9および図10を参照して、図7のS501に示す位相差情報の読み出し行の設定について説明する。図9および図10は、図4のS303に示したAF動作とS305に示したサーボAFにおいて位相差情報を読み出す行を例示する図である。図9および図10に示す画像例において位相差情報の読み出し行を実線の横線で模式的に示す。システム制御部209は静止体を撮影する場合(または静止体が検出された場合)、位相差情報の読み出し行の間隔を一定とする。またシステム制御部209は位相差情報の読み出し行の行数に関し、静止体を撮影する場合よりも動体を撮影する場合(または動体が検出された場合)に多くする設定を行う。
The setting of the phase difference information readout row shown in S501 of FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 and 10 are diagrams illustrating lines from which phase difference information is read in the AF operation shown in S303 and the servo AF shown in S305 of FIG. In the image examples shown in FIGS. 9 and 10, the readout rows of the phase difference information are schematically indicated by solid horizontal lines. When a stationary object is imaged (or when a stationary object is detected), the
図9は、レリーズボタンの操作によって第1スイッチSW1がONした直後の、AF動作における位相差情報の読み出し方法を説明するための画像例を示す。画面内のフォーカス枠(焦点状態検出枠)901が主被写体の顔領域に位置している。第1スイッチSW1がONになった直後のAF動作においては、なるべく位相差情報を読み出す行の間隔を広げ、垂直方向において読み出す行を均等に配置する設定である。例えば、検出可能な被写体の顔領域の最小サイズによって読み出し行の間隔が決定される。システム制御部209は最小の顔サイズに対して、1行以上の位相差情報を読み出す水平ラインが配置できるように行間隔Dを設定する。
FIG. 9 shows an image example for explaining a method of reading phase difference information in AF operation immediately after the first switch SW1 is turned on by operating the release button. A focus frame (focus state detection frame) 901 in the screen is located in the face area of the main subject. In the AF operation immediately after the first switch SW1 is turned ON, the interval between the rows from which the phase difference information is read is widened as much as possible, and the rows to be read out are evenly arranged in the vertical direction. For example, the minimum size of the face region of the subject that can be detected determines the readout row spacing. The
図10(A)は、図4のS305に示したサーボAFの開始時における位相差情報の読み出し方法を説明するための画像例を示す。画面内のフォーカス枠901は撮像装置から遠距離の被写体領域に位置している。位相差情報の読み出し行の行間隔Dが均等に配置された設定である。この設定は垂直走査回路306により第1の駆動モードで画素信号を読み出す制御に対応する。動体である被写体が遠方に位置している場合、サーボAFでは当該被写体に対して焦点を合わせつつ、図10(A)に示す位相差情報の読み出し方法が継続される。本実施形態では、例えば焦点合わせが行われたフォーカスレンズ位置から被写体の距離情報が算出される。使用しているレンズ装置100の焦点距離に係る所定の閾値倍率(例えば50倍)に対応する距離よりも遠方に被写体が位置する場合に図10(A)に示す位相差情報の読み出し方法が継続する。
FIG. 10A shows an example image for explaining a method of reading phase difference information at the start of servo AF shown in S305 of FIG. A
図10(B)は、動体である被写体の距離情報が焦点距離に係る閾値倍率に対応する距離よりも近側に位置した場合の、位相差情報の読み出し方法を説明するための画像例を示す。画面内のフォーカス枠901は撮像装置から近距離の被写体の顔領域に位置している。この場合、被写体が近側で移動しているので、測距誤差を低減するためには、なるべく多くの位相差情報を読み出す必要がある。さらに撮像装置の消費電力を抑えるために、移動被写体が検出された場合に必要最低限の領域から信号を読み出すように行間隔Dが設定される。この設定は垂直走査回路306により第2の駆動モードで画素信号を読み出す制御に対応する。図10(B)では読み出し行が移動被写体の顔領域とその近傍領域に集中して配置され、行間隔Dが狭くなっている。このように画像内の限定された範囲で位相差情報を読み出すことにより、消費電力を抑えつつ、高速な位相差情報の読み出しを行い、焦点検出精度の高いAF制御を実現できる。
FIG. 10B shows an example of an image for explaining a method of reading phase difference information when the distance information of a moving object is positioned closer than the distance corresponding to the threshold magnification for the focal length. . A
図11および図12は、位相差情報の読み出し行数の設定、つまり、どのような本数で読み出し行を設定するかについて説明するフローチャートである。S801でシステム制御部209は現在のAF設定モードがワンショットモードであるか、またはサーボAFモードであるかを判断する。サーボAFモード以外のAF設定モードとして、焦点調節動作を1回行うワンショットモードを例示する。ユーザは操作部214を使用して、静止体に焦点を合わせる焦点調節の指示を行うときにワンショットモードを選択し、また動体に焦点を合わせる焦点調節の指示を行うときにサーボAFモードを選択することができる。システム制御部209はワンショットモードの設定であると判断した場合、S802へ進み、サーボAFモードの設定であると判断した場合、図12のS806へ進む。
11 and 12 are flowcharts for explaining the setting of the number of readout lines of phase difference information, that is, the number of readout lines to be set. In S801, the
S802でシステム制御部209は、人物の顔等の被写体が検出されているかどうかを判定する。当該被写体が検出されていると判定された場合、S803へ進み、被写体が検出されていないと判定された場合にはS806へ進む。
In S802, the
S803でシステム制御部209は、測距枠内でのコントラスト値を算出する処理を実行する。測距枠は撮影画面内の焦点状態検出枠であり、測距枠内の画素値の最大値および最小値から既知の方法でコントラスト値を算出することができる。S803で算出された測距枠内(検出枠内)の画像のコントラスト値が所定の閾値以上であると判定された場合、S804へ進み、コントラスト値が所定の閾値未満であると判定された場合にはS805へ進む。
In S803, the
S804にてシステム制御部209は、位相差情報の読み出し行数XをX1に設定する。またS805にてシステム制御部209は、位相差情報の読み出し行数XをX2に設定する。「X1<X2」とする。S804、S805の次にS813へ進み、システム制御部209は最終的な設定行数を、算出された行数、つまりX1またはX2に設定する。この場合に位相差情報の読み出し行は画面全体において等間隔に配置される。この行配置は垂直走査回路306による第1の駆動モードに対応する。その後、読み出し行の設定処理を終了する。
In S804, the
一方、図12のS806でシステム制御部209は、測距枠内でのコントラスト値を算出して所定の閾値と比較する。算出されたコントラスト値が閾値以上であると判定された場合、S807へ進み、コントラスト値が閾値未満であると判定された場合にはS808へ進む。
On the other hand, in S806 of FIG. 12, the
S807でシステム制御部209は位相差情報の読み出し行数YをY1に設定する。またS808でシステム制御部209は位相差情報の読み出し行数YをY2に設定する。「Y1<Y2」とする。
In S807, the
S807、S808の次にS809へ進み、システム制御部209は位相差情報の読み出し行を初めて設定するのかどうかを判断する。初回の読み出し行の設定を行う場合にはS810へ進み、2回目以降の読み出し行の設定を行う場合にはS811へ進む。
After S807 and S808, the
S810でシステム制御部209は、算出された行数、つまりY1またはY2を設定し、画面全体において位相差情報の読み出し行を等間隔に配置して処理を終了する。本実施形態では読み出し行数XとYが、下記式(1)の関係を有する。
X1<X2≦Y1<Y2 式(1)
In S810, the
X1<X2≤Y1<Y2 Formula (1)
S811でシステム制御部209は、現時点で算出されているデフォーカス量を用いて、撮像装置から被写体までの距離(被写体距離)が所定の閾値以上であるかどうかを判断する。例えば閾値を50f(焦点距離fの50倍)とする。被写体距離はデフォーカス量とレンズ装置の撮像光学系に係る結像関係式から算出することができる。S811にて被写体距離が所定の閾値より大きいと判定された場合には処理を終了する。また被写体距離が所定の閾値以下であると判定された場合、S812へ進む。
In step S811, the
S812でシステム制御部209は、位相差情報の読み出し行を被写体領域に集中して配置することで被写体領域を中心とする範囲に狭める処理を行う。この行配置は垂直走査回路306による第2の駆動モードに対応する。近側(撮像装置側)へ移動してくる被写体に対して余計な測距領域(焦点検出領域)を除外し、かつ重要な領域での位相差検出信号のS/N比(信号対ノイズ比)を高くすることができる。
In step S<b>812 , the
本実施形態では位相差情報を取得可能な瞳分割型撮像素子において、読み出し行に係る垂直周期を被写体の距離情報に応じて動的に変更することにより、複数の機能に適合した信号読み出しを行う。これにより、フレームレートの低下を抑制しつつ、より精度の高い位相差検出を行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
In this embodiment, in a split-pupil imaging device capable of acquiring phase difference information, signal readout suitable for a plurality of functions is performed by dynamically changing the vertical period related to the readout row according to the distance information of the subject. . As a result, more accurate phase difference detection can be performed while suppressing a decrease in frame rate.
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the present invention.
103 フォーカスレンズ
105 レンズコントローラ
201 撮像素子
204 AF信号処理部
209 システム制御部
302 マイクロレンズ
303a,303b 光電変換部
304 垂直走査回路制御部
306 垂直走査回路
103
Claims (10)
前記画素部から行単位で信号を読み出す制御にて前記位相差情報の読み出し行の間隔および行数を決定する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記撮像手段により静止体を撮像する場合の前記行数に比べて、前記撮像手段により移動被写体を撮像する場合の前記行数を多くする
ことを特徴とする撮像装置。 an imaging means having a plurality of pixel units capable of acquiring phase difference information corresponding to distance information of a subject ;
a control means for determining the interval and the number of readout rows of the phase difference information by controlling the readout of signals from the pixel unit on a row-by-row basis ;
The control means increases the number of rows when imaging a moving subject by the imaging means compared to the number of rows when imaging a stationary object by the imaging means.
An imaging device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The control means controls the interval to be constant when imaging the stationary object by the imaging means, and dynamically changing the interval when imaging the moving object by the imaging means. 2. The imaging device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 3. The imaging apparatus according to claim 1 , wherein said control means sets said readout row to a range including a subject area of said moving subject .
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means makes the number of lines when the moving subject is detected larger than the number of lines when the moving subject is not detected. The imaging device according to any one of items 1 and 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 The control means sets the number of lines to the first number of lines when the contrast value of the image within the focus state detection frame is higher than a threshold, and sets the number of lines to the first number when the contrast value is equal to or less than the threshold. 4. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a second number of rows larger than one is set.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 The control means narrows the interval when the distance information of the moving subject is equal to or less than the threshold than the interval when the distance information of the moving subject is greater than the threshold. The imaging device according to any one of claims 1 to 5 .
前記操作手段により、前記移動被写体に対して焦点を合わせる焦点調節の指示が行われた場合、前記位相差情報を用いて焦点検出を行い、前記移動被写体に対する焦点調節を行う焦点調節手段を備える
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 an operation means for instructing focus adjustment to bring the subject into focus;
focus adjustment means for performing focus detection using the phase difference information and performing focus adjustment on the moving object when the operating means issues a focus adjustment instruction to focus on the moving object . The imaging device according to any one of claims 1 to 6 , characterized by:
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The control means arranges the readout rows at a uniform first interval, and arranges the readout rows at a second interval narrower than the first interval in a range including the subject area of the moving subject. control placement
4. The imaging device according to claim 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。 The pixel unit includes microlenses and a plurality of photoelectric conversion units corresponding to the microlenses, and the plurality of photoelectric conversion units output a plurality of signals having the phase difference information. Item 9. The imaging device according to any one of Items 1 to 8 .
前記画素部から行単位で信号を読み出す制御にて前記位相差情報の読み出し行の間隔および行数を前記制御手段が決定する制御工程を有し、
前記制御工程にて前記制御手段は、前記撮像手段により静止体を撮像する場合の前記行数に比べて、前記撮像手段により移動被写体を撮像する場合の前記行数を多くする
ことを特徴とする制御方法。
Control executed by an imaging device comprising imaging means having a plurality of pixel units capable of acquiring phase difference information corresponding to subject distance information , and control means for performing control to read out signals from the pixel units on a row-by-row basis a method,
a control step of determining, by the control means, the interval and the number of readout rows of the phase difference information in the control of reading out signals from the pixel unit on a row-by-row basis;
In the control step, the control means increases the number of rows when imaging a moving subject by the imaging means compared to the number of rows when imaging a stationary object by the imaging means.
A control method characterized by:
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