DE112017005810T5

DE112017005810T5 - Bildaufnahmevorrichtung und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE112017005810T5
Application number: DE112017005810.4T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Okubo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2019-08-08
Also published as: US11122226B2; CN109964479B; CN109964479A; US20190268544A1; JP2018081224A; WO2018092731A1

Abstract

Bildaufnahmeeinheit mit einer Bildaufnahmevorrichtung mit einem Bildaufnahmeelement mit einer Vielzahl von photoelektrischen Konvertierungseinheiten, die ein optisches Bild eines Objekts, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, in ein Bildsignal konvertiert. Eine Fokuserfassungseinheit liest eine Vielzahl von Bildsignalen aus, die durch das Bildaufnahmeelement pupillengeteilt wurden und führt Fokuserfassung durch. Falls eine Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder ein Signalrauschverhältnis des Bildsignals sich ändert, steuert eine Systemsteuereinheit eine Ausleselinie, die das Bildsignal erlangt in einen Fokuserfassungsbereich mit Bezug zu der Bildaufnahmeeinheit, um die Ausleselinie der Fokuserfassungspixel im Zusammenhang mit einer Akkumulationszeit oder einer Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements zu ändern. Bei einer niedrigen Verschlussgeschwindigkeit und einer hohen Sensitivität wird die Auslesesteuerung des Bildsignals durch Reduzierung der Anzahl der Ausleselinien durchgeführt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung und ein Steuerverfahren dafür.
Technischer Hintergrund
Eine Bildaufnahmevorrichtung wie ein Verbraucher-Camcorder oder eine digitale Standbildkamera hat eine Autofokus- (nachfolgend auch referenziert als eine „AF“) -Funktion und daher ist Fokusanpassung durch eine manuelle Handlung unnötig. Strukturell gibt es etwa zwei Typen von AF-Mechanismen, die ein Bildaufnahmeelement verwenden. Das erste Verfahren ist das Kontrast-AF-Verfahren, in dem ein Output eines Bildaufnahmepixels verarbeitet wird, ein Evaluationswert berechnet wird und eine Ansteuerung einer Fokuslinse durchgeführt wird. Obwohl dieses Verfahren eine einfache Konfiguration ist, dauert es lang den Prozess zu vervollständigen. Das zweite Verfahren ist das Phasendifferenzerfassungsverfahren. Es gibt das Phasendifferenzerfassungs-AF-Verfahren auf Bildebene, in dem ein Defokussierungsbetrag basierend auf einer ausgegebenen Phasendifferenz der Pixel zur Fokuserfassung in einem Bildaufnahmeelement der Pupillenteilung berechnet wird und eine Ansteuerung der Fokuslinse durchgeführt wird. In diesem Verfahren gibt es einen Vorteil in dem eine Erfassungszeit sehr kurz ist, da der Defokussierungsbetrag von den Bilddaten eines Rahmens erlangt wird. In der Patentliteratur 1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem Pixel zur Fokuserfassung und Pixel zur Anzeige und Aufnahme geteilt werden.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-230172 .
In dem Bildaufnahmeelement, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, werden Daten der Pixel zur Anzeige und Aufnahme ausgelesen, nachdem Daten der Pixel zur Fokuserfassung ausgelesen wurden. Daher wird ein Problem verursacht, falls die Zeit, die zum Auslesen notwendig ist, lang ist, in dem eine Auslesebildrate und eine kontinuierliche Aufnahmegeschwindigkeit des Bildaufnahmeelements abnimmt und Energieverbrauch zunimmt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist zur Unterdrückung einer Verschlechterung der Fokuserfassungsgenauigkeit und einer Zunahme in dem Energieverbrauch.
Eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bildaufnahmeelement, eingerichtet eine Vielzahl von photoelektrischen Konvertierungseinheiten zu haben, die ein optisches Bild eines Objekts, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, in ein Bildsignal konvertiert; eine Fokuserfassungseinheit eingerichtet, eine Vielzahl von Bildsignalen auszulesen, die durch das Bildaufnahmeelement pupillengeteilt wurden und Fokuserfassung durchzuführen; und eine Steuereinheit, eingerichtet eine Steuerung der Änderung einer Ausleselinie durchzuführen, die die Bildsignale in einem Bereich erlangt, in dem die Fokuserfassungseinheit Fokuserfassung durchführt und eine Steuerung einer Fokusanpassung des optischen Bildaufnahmesystems unter Verwendung des Bildsignals durchzuführen, das von der Ausleselinie erlangt wurde, falls eine Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder ein Signalrauschverhältnis des Bildsignals sich ändert.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Verschlechterung der Fokuserfassungsgenauigkeit und eine Zunahme im Energieverbrauch zu unterdrücken.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezug zu den angefügten Zeichnungen erklärt.
Figurenliste

1 ist eine Außenansicht einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Systemkonfiguration der Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
3 ist ein Schemadiagramm, das eine Pixelanordnung der Bildaufnahmevorrichtung veranschaulicht.
4 veranschaulicht einen Ausleseablauf der Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 veranschaulicht teilweises Auslesen eines Fokuserfassungsbildes.
6 ist ein erklärendes Diagramm, das sich auf die Berechnung der Bildoberflächenphasendifferenz-AF bezieht.
7 veranschaulicht das Schalten der Ausleselinien des Fokuserfassungsbildes.
8 ist eine Tabelle, die einen Schwellwert der Auslösegeschwindigkeit zum Schalten der Anzahl der Ausleselinien veranschaulicht.
9 ist ein erklärendes Diagramm der Hysterese einer Schaltregelung gemäß 8.
10 ist eine Tabelle, die einen Sensitivitätsschwellwert zum Schalten der Anzahl der Ausleselinien veranschaulicht.
11 ist ein erklärendes Diagramm der Hysterese der Schaltregelung gemäß 10.
12 veranschaulicht die Beschränkung auf die Änderung der Anzahl der Ausleselinien.
13 veranschaulicht das Auslesen von Fokuserfassungspixeln, wenn ein Objekt erfasst wird.
14 veranschaulicht einen Ausleseablauf der Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 veranschaulicht eine Außenansicht einer Digitalkamera als ein Beispiel einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Positionsbeziehung zwischen jedem Teil durch Definition jeder Richtung von oben, unten, rechts und links wie von dem Objekt gesehen, mit der Objektseite, die als die Vorderseite definiert ist, beschrieben. Eine Bildaufnahmevorrichtung 100 umfasst eine Anzeigeeinheit 28 auf der Rückseite des Körpers. Die Anzeigeeinheit 28 zeigt aufgenommene Bilder und eine Vielfalt von Informationen auf dem Bildschirm an.
Die Bildaufnahmevorrichtung 100 umfasst Bedieneinheiten 70 (bzw. operation units) auf der oberen Oberfläche und der Rückfläche des Körpers. Die Bedieneinheit 70 umfasst Bedienteile, wie eine Vielfalt an Schaltern, Tasten und ein Touchpanel, das verschiedene Handlungen von dem Nutzer empfängt. Ein Moduswechselschalter 60 (bzw. mode switching switch) ist ein Bedienteil (bzw. operation member) zum Schalten verschiedener Modi, und ist auf der hinteren Oberfläche des Körpers angeordnet. Eine Auslösetaste 61 (bzw. shutter button) ist ein Bedienteil zur Bereitstellung einer Aufnahmeanweisung, und ist auf der oberen Oberfläche des Körpers angeordnet. Ein Einschalter 72 (bzw. power switch) ist ein Bedienteil zum Schalten zwischen dem AN-Zustand und dem AUSZustand einer Stromversorgung, und ist auf der oberen Oberfläche des Körpers angeordnet. Ein Steuerrad 73 (bzw. controller wheel) ist ein drehbares Bedienteil, das in der Bedieneinheit 70 inkludiert ist, und ist auf der hinteren Oberfläche des Körpers angeordnet. Ein Konnektor 112 ist ein Teil, das ein Verbindungskabel 111 und die Bildaufnahmevorrichtung 100 verbindet. Ein Aufzeichnungsmedium 200 ist ein Aufzeichnungsmedium wie eine Speicherkarte oder eine Festplatte. Das Aufzeichnungsmedium 200 wird in dem Körper über einen Aufzeichnungsmediumsteckplatz 201 (bzw. recording medium slot) angeordnet und das Aufzeichnungsmedium 200 kann in einem angeordneten Zustand mit der Bildaufnahmevorrichtung 100 kommunizieren. Ein Deckel 203 (bzw. lid) ist ein Öffnungs- und Schließdeckel des Aufzeichnungsmediumsteckplatzes 201.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung 100 veranschaulicht. Eine Aufnahmelinse 103 (bzw. shooting lens) ist eine Linsengruppe einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse. Ein Verschluss 101 (bzw. shutter) ist ein Verschluss, der auch als ein Diaphragma mit einer Blendenfunktion dient. Eine Bildaufnahmeeinheit 22 (bzw. imaging unit) beinhaltet ein Bildaufnahmeelement, das ein optisches Bild des Objekts, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, photoelektrisch in ein elektrisches Signal konvertiert, und eine Fokuserfassungseinheit 23 (bzw. focus detection unit). Das Bildaufnahmeelement ist ein CCD- (Charge Coupled Device) Bildsensor, ein CMOS- (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Bildsensor, und dergleichen. Zusätzlich beinhaltet die Bildaufnahmeeinheit 22 eine A- (analog)/D- (digital) -Konvertierungsverarbeitungseinheit. Die Fokuserfassungseinheit 23 führt Fokuserfassung basierend auf dem Bildsignal nach der Bildaufnahme unter Verwendung des Bildaufnahmeoberflächenphasendifferenzerfassungsverfahrens (bzw. imaging surface phase difference detection method) durch. Die Fokuserfassungsinformationen werden von der Bildaufnahmeeinheit 22 an eine Systemsteuereinheit 50 ausgegeben. Eine Barriere 102 (bzw. barrier) bedeckt strukturelle Teile des optischen Bildaufnahmesystems einschließlich der Aufnahmelinse 103, und verhindert dabei Verunreinigung und Schaden an der Aufnahmelinse 103, dem Verschluss 101 und der Bildaufnahmeeinheit 22.
Eine Bildverarbeitungseinheit 24 führt eine vorbestimmte Bildverarbeitung auf einer Datenausgabe von der Bildaufnahmeeinheit 22 oder Daten von einer Speichersteuereinheit 15 durch. Die vorbestimmte Bildverarbeitung umfasst beispielsweise Pixelinterpolation, einen Größenänderungsprozess wie Reduzierung und einen Farbkonversionsprozess. Zusätzlich führt die Bildverarbeitungseinheit 24 einen vorbestimmten Berechnungsprozess unter Verwendung der aufgenommenen Bilddaten durch und gibt das Berechnungsergebnis an die Systemsteuereinheit 50 aus. Die Systemsteuereinheit 50 führt eine Belichtungssteuerung, eine Fokuserfassungssteuerung und eine Fokusanpassungssteuerung basierend auf dem erlangten Berechnungsergebnis durch. Daher werden ein AE- (automatische Belichtung bzw. automatic exposure) Prozess des TTL- (durch die Linse hindurch bzw. through-the-lens) Verfahrens und ein EF- (automatische Lichtemission des Blitzes bzw. flash automatic light emission) Prozess durchgeführt. Zusätzlich führt die Bildverarbeitungseinheit 24 auch einen Kontrast-AF-Prozess durch und zu diesem Zeitpunkt kann auch der Output der Fokuserfassungseinheit 23 der Bildaufnahmeeinheit 22 verwendet werden. Die Bildverarbeitungseinheit 24 führt des Weiteren einen vorbestimmten Berechnungsprozess unter Verwendung der aufgenommenen Bilddaten durch und führt einen TTL-AWB- (automatischer Weißabgleich bzw. auto white balance) Prozess basierend auf dem erlangten Berechnungsergebnis durch.
Die ausgegebenen Daten der Bildaufnahmeeinheit 22 werden in eine Speichereinrichtung 32 über die Bildverarbeitungseinheit 24 und die Speichersteuereinheit 15 oder über die Speichersteuereinheit 15 geschrieben. Die Speichereinrichtung 32 speichert die Bilddaten, die von der Bildaufnahmeeinheit 22 erlangt wurden und auf denen A/D-Konvertierung durchgeführt wurde und Bilddaten, die auf der Anzeigeeinheit 28 angezeigt werden sollen. Die Speichereinrichtung 32 hat genügend Speicherkapazität zum Speichern einer vorbestimmen Anzahl von Standbildern, einer vorbestimmten Zeit von beweglichen Bildern und Ton. Zusätzlich dient die Speichereinrichtung 32 auch als eine Bildanzeigespeichereinrichtung (Videospeichereinrichtung).
Eine D/A-Konvertierungseinheit 13 konvertiert die Bildanzeigedaten, die in der Speichereinrichtung 32 gespeichert sind, in ein Analogsignal und gibt es an die Anzeigeeinheit 28 aus. Die in der Speichereinrichtung 32 geschriebenen Anzeigebilddaten werden auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 28 über die D/A-Konvertierungseinheit 13 nach dem Auslesen angezeigt. Die Anzeigeeinheit 28 beinhaltet eine Anzeigevorrichtung, wie einen LCD (liquid crystal display device bzw. Flüssigkristallanzeigevorrichtung) und führt Bildanzeige als Antwort auf ein von der D/A-Konvertierungseinheit 13 ausgegebenes Analogsignal durch. Das in der Speichereinrichtung 32 nach einmaliger A/D-Konvertierung gespeicherte digitale Signal wird durch die Bildaufnahmeeinheit 22 in ein Analogsignal durch die D/A-Konvertierungseinheit 13 konvertiert, sequentiell an die Anzeigeeinheit 28 übertragen und ein Bild wird angezeigt. Daher wird eine Funktion als ein elektronischer Sucher realisiert und ein Bild durch die Linse wird angezeigt.
Ein nichtflüchtiger Speicher 56 (bzw. nonvolatile memory) ist ein Speicher, der elektrisch gelöscht und aufgenommen werden kann, beispielsweise wird ein Flash-Speicher und dergleichen verwendet. Konstanten, Programme und dergleichen zum Betrieb der Systemsteuereinheit 50 werden in dem nichtflüchtigen Speicher 56 gespeichert. Das Programm, auf das sich hier bezogen wird, ist ein Programm zum Ausführen eines in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Prozesses.
Die Systemsteuereinheit 50 steuert die gesamte Bildaufnahmevorrichtung 100. Die Systemsteuereinheit 50 realisiert jeden Prozess des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch Auslesen und Ausführen des Programms, das in der nichtflüchtigen Speichereinrichtung 56 aufgezeichnet ist. Eine Systemspeichereinrichtung 52 ist ein RAM (random access memory) und speichert Konstanten und Variablen zum Betrieb der Systemsteuereinheit 50, aus dem nichtflüchtigen Speicher 56 ausgelesene Programme, und dergleichen. Zusätzlich führt die Systemsteuereinheit 50 eine Anzeigesteuerung durch Steuerung der Speichereinrichtung 32, der D/A-Konvertierungseinheit 13, der Anzeigeeinheit 28 und dergleichen durch. Ein System-Timer 53 ist eine Zeitablaufeinheit, die die Zeit misst, die für verschiedene Steuerungen verwendet wird, und die Zeit eines eingebauten Taktgebers (bzw. built-in clock). Ein Photometer 54 beinhaltet einen photometrischen Sensor, erfasst Leuchtdichteinformationen des Objekts, und gibt die Informationen an die Systemsteuereinheit 50 aus. Es gilt zu beachten, falls Photometrie basierend auf dem Licht, das durch das Bildaufnahmeelement empfangen wird (zum Zeitpunkt eines Live-Ansichtsmodus und dergleichen) durchgeführt wird, eine Objektleuchtdichte durch Teilen des Inneren des Aufnahmebildschirms in eine Vielzahl von Teilbereichen und Durchführen eines photometrischen Prozesses erfasst werden kann.
Der Nutzer kann verschiedene Handlungsanweisungen an die Systemsteuereinheit 50 durch Verwendung des Moduswechselschalter 60, eines ersten Auslöseschalters 62, eines zweiten Auslöseschalters 64 und der Bedieneinheit 70 eingeben. Der Handlungsmodus der Systemsteuereinheit 50 wird in einen Standbildaufnahmemodus, einen beweglichen Bildaufnahmemodus, einen Wiedergabemodus und dergleichen durch den Moduswechselschalter 60 geschalten.
Der erste Auslöseschalter 62 wird in der Mitte der Handlung der Auslösetaste 61 angeschaltet, der in der Bildaufnahmevorrichtung 100 bereitgestellt ist, d.h. wird referenziert als eine „Halb-Druck-Handlung (Handlung der Aufnahmevorbereitungsanweisung)“ und erzeugt ein erstes Auslöseschaltsignal SW 1. Vorgänge wie ein AF-Prozess, ein AE-Prozess, ein AWB-Prozess, ein EF-Prozess und dergleichen starten durch das erste Auslöseschaltsignal SW 1. Der zweite Auslöseschalter 64 wird durch Vollendung der Handlung der Auslösetaste 61 angeschaltet, d.h. wird referenziert als eine „vollständige Druckhandlung (Handlung der Auslöseanweisung)“ und erzeugt ein zweites Auslöseschaltsignal SW 2. Auf Empfang des zweiten Auslöseschaltsignals SW 2 startet die Systemsteuereinheit 50 eine Reihe von Aufnahmevorgängen von dem Auslesen des Signals der Bildaufnahmeeinheit 22 zum Schreiben der Bildaufnahmedaten auf dem Aufzeichnungsmedium 200.
Geeignete Funktionen sind jedem Bedienteil der Bedieneinheit 70 für jede Bildschirmszene zugeordnet, beispielsweise Auswählen und Bedienen verschiedener Funktions-Icons, die auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 28 angezeigt werden. Beispielsweise gibt es verschiedene Funktionstasten, wie eine Endtaste (bzw. end button) und eine Sprungtaste (bzw. jump button). Während der Betrachtung der Menüanzeige, die auf der Anzeigeeinheit 28 angezeigt wird, kann der Nutzer verschiedene Einstellungen unter Verwendung der vier Richtungstasten von oben, unten, rechts und links und einer SET-Taste durchführen.
Eine AF-Hilfslichtquelle 71 beleuchtet das Objekt durch Ausstrahlung von Licht in einem niedrigen Leuchtdichtezustand. Das Steuerrad 73 ist ein drehbares Handlungsteil, beinhaltet in der Bedieneinheit 70 und wird beispielsweise verwendet, falls der Nutzer eine Anweisung eines Auswahlelements zusammen mit einer Richtungstaste bereitstellt. Falls das Steuerrad 73 gedreht wird, wird ein elektrisches Pulssignal im Zusammenhang mit der Handlungsmenge erzeugt und die Systemsteuereinheit 50 steuert jede Einheit der Bildaufnahmevorrichtung 100 basierend auf diesem Pulssignal. Es gilt zu beachten, dass das Steuerrad 73 eine Wählscheibe ist, die ein Pulssignal als Antwort zu einer Drehbedienung durch den Nutzer generiert oder ein Berührungsrad, das die Drehbedienung und dergleichen von dem Finger des Nutzers auf dem Steuerrad 73 durch eine Kontakterfassungseinheit erfasst.
Eine Stromversorgungssteuereinheit 80 umfasst eine Batterieerfassungsschaltung, einen DC-DC-Konverter, eine Schaltschaltung, die zu ladenden Blöcke schaltet, und eine Erfassung durchführt, ob eine Batterie installiert ist oder nicht, den Typ der Batterie und die verbleibende Batterielademenge. Zusätzlich steuert die Stromversorgungssteuereinheit 80 den DC-DC-Konverter basierend auf dem erfassten Ergebnis und eine Steueranweisung, die von der Systemsteuereinheit 50 bereitgestellt wird, und versorgt jede Einheit einschließlich des Aufzeichnungsmediums 200 zu einem geeigneten Zeitpunkt. Die Stromversorgungseinheit 40 ist durch eine Primärbatterie oder eine Sekundärbatterie zusammengesetzt, einem AC-Adapter und dergleichen. Der Aufzeichnungsmedium-IF-Abschnitt 18 ist ein Schnittstellenabschnitt mit einem Aufzeichnungsmedium 200, wie eine Speicherkarte und eine Festplatte. Das Aufzeichnungsmedium 200 ist ein Aufzeichnungsmedium wie eine Speicherkarte, die Bilddaten und dergleichen aufzeichnet, und ist eingerichtet durch einen Halbleiterspeicher, eine Magnetdiskette und dergleichen. Ein Stroboskop 90 strahlt Licht im Zusammenhang mit einem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 50 aus und beleuchtet das Objekt.
Als nächstes wird mit Bezug zu 3 die Pixelanordnung des Bildaufnahmeelements beschrieben. Das Bildaufnahmeelement ist durch eine Vielzahl von Pixelabschnitten eingerichtet. Jeder Pixelabschnitt umfasst eine Mikrolinse (bzw. microlens) und eine Vielzahl von geteilten photoelektrischen Konvertierungsabschnitten entsprechend zu jeder Mikrolinse und kann pupillengeteilte Bildsignale (bzw. pupil-split image signals) erlangen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen ein erster Pixel und ein zweiter Pixel als ein zweigeteilter photoelektrischer Konvertierungsabschnitt, wobei das erste Pixel als das A-Pixel 301 definiert ist und das zweite Pixel als ein B-Pixel 302 definiert ist. Die Signale der A-Pixel 301 und der B-Pixel 302 werden ausgelesen und die Fokuserfassungsberechnung wird basierend auf der horizontalen Phasendifferenz zwischen dem Bildsignal des A-Pixels und dem Bildsignal des B-Pixels durchgeführt. Hinsichtlich der Auslesereihenfolge wird ein Prozess, der das Bildsignal des B-Pixels ausliest, nach dem Auslesen des A-Pixels durchgeführt, ohne die elektrische Ladung des A-Pixels zurückzusetzen. Im Speziellen wird die Addition des A-Pixels und des B-Pixels in einem FD- (floating diffusion bzw. schwebenden Diffusions) -Abschnitt in dem Bildaufnahmeelement durchgeführt und das addierte Bildsignal des A-Pixels und des B-Pixels wird ausgelesen. Nachfolgend wird das Bildsignal des A-Pixels referenziert als ein „A-Bildsignal“ und das Bildsignal des B-Pixels wird referenziert als ein „B-Bildsignal“. Das in dem Bildaufnahmeelement addierte Bildsignal des A-Pixels und des B-Pixels wird referenziert als ein „A + B-Bildsignal“.
Ein Bild, das von dem A + B-Bildsignal erlangt wurde, kann verwendet werden, da es ein Anzeige- und ein Aufzeichnungsbild ist. Es ist möglich, die Verschlechterung aufgrund von Rauschen zu unterdrücken und Pixeladdition durch Durchführung von Ladungsaddition in dem FD-Abschnitt durchzuführen. Das B-Bildsignal wird durch Subtraktion des A-Bildsignals von dem A + B-Bildsignal erlangt, wie in der nachfolgenden Gleichung (1) gezeigt. $B-Bildsignal = A + B-Bildsignal - A-Bildsignal$
Als nächstes wird mit Bezug zu 4 der Ausleseablauf des Bildaufnahmeelements beschrieben. In der Zeichnung repräsentiert „VD“ ein vertikales Synchronisationssignal und „HD“ repräsentiert ein horizontales Synchronisationssignal. Ein Referenzsignal, das einen Start der Rahmenauslesung angibt, wird synchron mit VD erlangt und die Signalauslesung der Pixel wird für jede Linie in Synchronisation mit HD durchgeführt. Eine reguläre Linie ist eine Ausleselinie (bzw. readout line) des aufgenommenen Bildes und die Ausleselinie des Fokuserfassungsbildes ist eine Ausleselinie einer Vielzahl von Signalen, die zur Fokuserfassung verwendet werden sollen. In diesem Fall sind die Vielzahl von Signalen das A-Bildsignal und das A + B-Bildsignal.
Während der HD-Zeitdauer wird das A + B-Bildsignal in der regulären Linie ausgelesen. Zusätzlich wird in der Ausleselinie der Fokuserfassungspixel das A-Bildsignal als erstes ausgegeben und das A + B-Bildsignal wird kontinuierlich von dem Ausgabezeitpunkt ausgegeben, wenn das Auslesen aller der horizontalen Pixel abgeschlossen ist. Das Signalauslesen der Fokuserfassungspixel wird durchgeführt während Signale auf festgelegten Linien ausgelesen werden. Falls das Signalauslesen auf der festgelegten Linie abgeschlossen wurde, kehrt der Prozess zu dem Signalauslesen für die reguläre Linie zurück und das Signalauslesen von dem gesamten Bildschirm wird durchgeführt. Es gilt zu beachten, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschrieben wurde, in dem Signale aller der horizontalen Pixel ausgelesen werden mit Bezug zu dem A-Bildsignal, das von dem Fokuserfassungspixel ausgelesen wurde. Jedoch kann eine Konfiguration angepasst werden, in der nur Signale des Objekbereichs und ein Teil des Bildes, das das Objekt umgibt, ausgelesen werden.
Die Bildsignale, die von der Bildaufnahmeeinheit 22 und der Fokuserfassungseinheit 23 ausgelesen werden, werden durch die Bildverarbeitungseinheit 24 verarbeitet und das A-Bildsignal wird von dem A + B-Bildsignal subtrahiert, um das B-Bildsignal zu erzeugen. Als ein Ergebnis werden das A-Bildsignal und das B-Bildsignal erzeugt, die für den Fokuserfassungsprozess verwendet werden sollen. Das A + B-Bildsignal, das von der Bildaufnahmeeinheit 22 ausgelesen wurde, wird verwendet als ein Anzeige- und Aufzeichnungsbildsignal.
5 veranschaulicht ein teilweises Auslesen des Fokuserfassungsbildes. Bezüglich der Linie, die die Fokuserfassungsbilddaten erlangt, ist die Anzahl der Proben groß, falls die Bilddaten für alle Linien erlangt werden und ist dabei ideal von dem Sichtpunkt der Fokuserfassungsgenauigkeit. Jedoch ist in dem Verfahren zum Erlangen der Bilddaten in allen Linien die Auslesezeit von der Bildaufnahmevorrichtung 22 lang, die Bildrate sinkt, die kontinuierliche Aufnahmegeschwindigkeit sinkt und der Energieverbrauch steigt. Daher ist es wünschenswert, die Fokuserfassungsbilddaten zu einer minimalen notwendigen Menge auszulesen, so dass ein teilweises Auslesen durchgeführt wird.
In 5 sind die Linien in dem aufgenommenen Bild, die mit „A/A + B-unabhängiges Auslesen“ bezeichnet sind, Linien, die das aufgenommene Bild und das Fokuserfassungsbild erlangen. Die Linien, die von diesen verschieden mit „A + B-Auslesen“ bezeichnet sind, sind Linien, die die Addition des A-Bildsignals und des B-Bildsignals in dem Bildaufnahmeelement durchführen und dann das Signal ausgeben, ohne nur das A-Bild auszulesen. Welche Linie unter den Linien „A/A + B-unabhängiges Auslesen“ sein soll, wird basierend auf der Nutzereinstellung und dem Objekterfassungsergebnis bestimmt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Ausleselinie im Zusammenhang mit der Objektleuchtdichte und dem S/N-Verhältnis (Signalrauschverhältnis) des Bildaufnahmeelements in dem Bereich bestimmt wird, der aufgenommen werden soll, nachdem der Zielbereich zur Fokuserfassung bestimmt wurde. Das heißt, falls die Akkumulationszeit oder das Signalrauschverhältnis des Bildaufnahmeelements sich ändert, führt die Systemsteuereinheit 50 die Steuerung zum Ändern der Ausleselinie durch, die das A-Bildsignal und das A + B-Bildsignal in dem Fokuserfassungsbereich erlangt. Die Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements wird im Zusammenhang mit der Leuchtdichte des Objekts bestimmt. Zusätzlich wird der Wert des Signalrauschverhältnisses des Bildaufnahmeelements basierend auf der Auslesesensitivität oder einer Temperatur des Bildaufnahmeelements berechnet.
6 ist ein erklärendes Diagramm, das die Berechnung der Bildoberflächenphasendifferenz AF betrifft. Ein Paar von Fokuserfassungssignalen, die durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch konvertiert werden, das verschiedene Korrekturen durch die Bildverarbeitungseinheit 24 durchlaufen hat und dann zu dem Fokuserfassungsabschnitt 23 übertragen wird, ist gezeigt. Die horizontale Achse X in 6 repräsentiert die Position des verbundenen Signals in der Pixelanordnungsrichtung und die vertikale Achse Y repräsentiert die Intensität des Signals. Ein Fokuserfassungssignal 430a, dargestellt durch die durchgezogene Graphen-Linie und ein Fokuserfassungssignal 430b, dargestellt durch die gepunktete Graphen-Linie, sind Signale, die jeweils von dem A-Bild und dem B-Bild gebildet werden, die Fokuserfassungsbilder sind.
Falls die Aufnahmelinse 103 in einen Defokussierungszustand mit Bezug zu dem Bildaufnahmeelement ist, befindet sich das Fokuserfassungssignal 430a in 6 auf der linken Seite und das Fokuserfassungssignal 430b in 6 befindet sich auf der rechten Seite, so dass die beiden Signale versetzt sind. Die Fokuserfassungseinheit 23 berechnet die Versatzmenge zwischen den Fokuserfassungssignalen 430a und 430b unter Verwendung von Korrelationsberechnungen und dergleichen und erfasst einen Grad des Defokussierungszustands der Aufnahmelinse 103. Die Systemsteuereinheit 50 erlangt die Signale der Linsenpositionsinformationen der Aufnahmelinse 103 und die Defokussierungsmenge, die von der Fokuserfassungseinheit 23 erlangt wurde, und berechnet eine Antriebsgröße der Fokuslinse. Nachfolgend bezieht sich die Systemsteuereinheit 50 auf die Positionsinformationen der Fokuslinse, überträgt ein Steuersignal, das von den Informationen über die Position abhängt zu der die Fokuslinse angetrieben werden soll an die Aufnahmelinse 103, und führt Steuerung der Fokussierung der Aufnahmelinse 103 durch.
7 veranschaulicht eine Schaltregelung der Linien, die die Fokuserfassungsbilder auslesen. VD repräsentiert ein vertikales Synchronisationssignal und Sensor-Out repräsentiert die Ausgabe des Bildaufnahmeelements. Die Systemsteuereinheit 50 führt Steuerung durch, in der die Ausleselinien des Fokuserfassungsbildes geändert wird, falls die Belichtungszeit oder die Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements sich ändert. Die Belichtungszeit des Bildaufnahmeelements hängt von der Verschlussgeschwindigkeit ab.
7A veranschaulicht einen Fall einer hohen Verschlussgeschwindigkeit und einer niedrigen Sensitivität, 7B veranschaulicht einen Fall einer mittleren Verschlussgeschwindigkeit und einer mittleren Sensitivität, und 7C veranschaulicht einen Fall einer niedrigen Verschlussgeschwindigkeit und einer hohen Sensitivität. Die Ausleselinien der Fokuserfassungspixel, dargestellt in grau in 7, geben die Position des Bildaufnahmeelements in der Ausgabe als Ganzes an. In diesem Beispiel, falls die Fokuserfassungsinformationen des gesamten Bildschirms in einem Zustand benötigt werden, in dem ein Hauptobjekt nicht bestimmt ist, wird die Ausleseanordnung der Fokuserfassungspixel eingestellt, die den gesamten Bildschirm abdecken kann. Die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel ist klein in 7A und ist groß in 7C.
In einer Linie, die ein Signal von dem Fokuserfassungspixel ausliest tritt ein Minutenschritt aufgrund der Rolling-Störung (bzw. rolling distortion) (Rolling-Verschlussstörung bzw. rolling shutter distortion) auf, da die Signalauslesezeitdauer länger ist als gewöhnlich. Dementsprechend, falls die Auslösegeschwindigkeit hoch ist, wie in 7A dargestellt, wird der Schritt durch Reduzierung der Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel weniger auffällig. Zusätzlich, da das S/N-Verhältnis des Bildaufnahmeelements zum Zeitpunkt der niedrigen Sensitivität hoch ist, wird kein Problem in der Fokuserfassungsgenauigkeit verursacht, selbst wenn die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel klein ist. Details der Änderung der Anzahl der Ausleselinien in Antwort auf die Verschlussgeschwindigkeit und der Sensitivität werden nachfolgend beschrieben.
Falls die Objektleuchtdichte abnimmt und die Verschlussgeschwindigkeit reduziert wird, sinkt der Einfluss der Rolling-Störung und als ein Ergebnis sinkt das S/N-Verhältnis der Fokuserfassung. Dementsprechend wird eine Steuerung durchgeführt, um die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zu erhöhen (7B). Falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel erhöht wird, wird die vertikale Austastzeitdauer gekürzt, und die Standby-Zeitdauer des Bildaufnahmeelements wird verkürzt. Zusätzlich, da das S/N-Verhältnis auch bei Zunahme der Sensitivität sinkt, wird Steuerung durchgeführt, die die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel im Zusammenhang mit der Zunahme in der Sensitivität erhöht.
Wie in 7C gezeigt, falls die Verschlussgeschwindigkeit weiter reduziert wird oder die Sensitivität weiter erhöht wird, ist es notwendig, die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel weiter zu erhöhen. Aus diesem Grund wird Steuerung durchgeführt, die eine Prozesszeit einschließlich der Rahmenzeitdauer verlängert. In einem sich bewegenden Bild wird die Bildrate spezifiziert, so dass die Steuerung durchgeführt wird, die die Rahmenzeitdauer um ein Vielfaches (ganzzahliges Vielfache) von der Referenzrahmenrate verlängert. In dem Live-Ansichtsmodus, in dem die aufgenommenen Bilder sequenziell angezeigt werden, kann die Rahmenrate frei gewählt werden, so dass die Rahmenzeitdauer eingestellt wird, so dass sie eine Auslesezeit entsprechend der erhöhten Anzahl der Ausleselinien beinhaltet.
8 exemplifiziert Schwellwerte, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zu der Verschlussgeschwindigkeit geschaltet wird. Die Schwellwerte der Verschlussgeschwindigkeit sind eingestellt auf 1/250, 1/60 und 1/15 (Sekunden). In dem Bereich, in dem die Verschlussgeschwindigkeit schneller als 1/250 ist, wird die Anzahl der Ausleselinien auf „Standard“-Linien eingestellt, die als das Minimum der notwendigen Standardanzahl der Ausleselinien definiert sind. Mit Abnahme der Verschlussgeschwindigkeit steigt die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel, und eine „Standard“-Anzahl der Ausleselinien wird multipliziert mit den Koeffizienten (K1, K2 und K3). Es wird angenommen, dass die Beziehung von „K1 < K2 < K3“ erfüllt ist.
Da das S/N-Verhältnis der Fokuserfassung sich im Zusammenhang mit der Objektleuchtdichte ändert, kann in einem hohen Leuchtdichteobjekt die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel klein sein. In einem niedrigen Leuchtdichteobjekt ist es notwendig, das S/N-Verhältnis der Fokuserfassung durch Auslesen von Signalen von mehreren Fokuserfassungssignalen und Durchführung der Addition zu erhöhen. Im Speziellen führen die Fokuserfassungseinheit 23 oder die Bildverarbeitungseinheit 24 einen Prozess der Addition der Signale durch, die von den Fokuserfassungspixeln in benachbarten Linien in der vertikalen Richtung des Bildschirms ausgelesen wurden. Die Objektleuchtdichte wird von der Verschlussgeschwindigkeit bestimmt, so dass der Einfluss auf die Rolling-Störung auch reduziert werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Standardanzahl von Ausleselinien eingestellt mit Bezug zu einem hohen Leuchtdichteobjekt mit einer hohen Verschlussgeschwindigkeit. In dem spezifischen Beispiel von 8, falls die Verschlussgeschwindigkeit schneller als 1/250 ist, wird die Anzahl der Ausleselinien auf „Standard“-Anzahl der Ausleselinien gesetzt. Falls die Verschlussgeschwindigkeit abnimmt und die Objektleuchtdichte abnimmt, wird die Einstellung geändert, um die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zu erhöhen. In dem Bereich der Verschlussgeschwindigkeit von 1/250 oder langsamer als 1/250 und schneller als 1/60 wird die Anzahl der Ausleselinien durch Multiplikation der „Standard“-Anzahl der Ausleselinien mit dem Koeffizienten K1 eingestellt. Falls die Verschlussgeschwindigkeit weiter abnimmt und die Objektleuchtdichte weiter abnimmt, wird die Einstellung geändert, um die Anzahl der Ausleselinien weiter zu erhöhen. In dem Bereich der Verschlussgeschwindigkeit von 1/60 oder langsamer als 1/60 und schneller als 1/15 wird die Anzahl der Ausleselinien eingestellt, die durch Multiplikation der „Standard“-Anzahl der Ausleselinien mit dem Koeffizienten K2 erlangt wird. In dem Bereich der Verschlussgeschwindigkeit von 1/15 oder langsamer als 1/15 wird die Anzahl der Ausleselinien eingestellt, die durch Multiplikation der „Standard“-Anzahl der Ausleselinien mit dem Koeffizienten K3 erlangt wird.
9 veranschaulicht Hysteresecharakteristiken, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel im Zusammenhang mit der Verschlussgeschwindigkeit geschalten wird. Die horizontale Achse repräsentiert eine Verschlussgeschwindigkeit, und die vertikale Achse repräsentiert die Anzahl der Ausleselinien. 9 veranschaulicht ein Beispiel entsprechend der Einstellung von 8. In dem Bereich der Verschlussgeschwindigkeit von 1/1000 bis 1/250 wird die „Standard“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt. Darüber hinaus, falls die Verschlussgeschwindigkeit in den Bereich von 1/250 bis 1/60 abnimmt, wird die „Standard x K1“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt. Falls die Verschlussgeschwindigkeit in den Bereich von 1/60 bis 1/15 sinkt, wird die „Standard x K2“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt.
Wie in 8 gezeigt, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel im Zusammenhang mit der Verschlussgeschwindigkeit geschalten wird, besteht eine Möglichkeit, dass eine Differenz in der Rolling-Störung in der Anzeige und im Bildaufzeichnung auftritt. Dementsprechend, sobald die Anzahl der Ausleselinien geschaltet ist, wird die Differenz in der Rolling-Störung weniger auffällig, falls die Anzahl der Ausleselinien danach so weit wie möglich nicht geändert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Hysteresecharakteristiken in der Schaltregelung der Anzahl der Ausleselinien bereitgestellt. In 9 wird die Anzahl der Ausleselinien bei dem ersten Zustand an der Position geändert, an der die Verschlussgeschwindigkeit von 1/1000 zu 1/250 geändert wird, so dass die „Standard x K1“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt wird. Hier tritt, selbst wenn die Verschlussgeschwindigkeit leicht zunimmt oder leicht abnimmt, die Änderung in der Anzahl der Ausleselinien aufgrund der Hysteresecharakteristik nicht auf. Die Änderung in der Anzahl der Ausleselinien tritt zum nächsten Mal auf, wenn die Verschlussgeschwindigkeit 1/60 ist. Die finale Änderung in der Anzahl der Ausleselinien tritt auf, wenn die Verschlussgeschwindigkeit 1/15 ist. Durch Durchführung einer solchen Schaltregelung mit Hysteresecharakteristiken treten häufige Änderungen in der Anzahl der Ausleselinien nicht auf, selbst wenn eine Minutenänderung in der Verschlussgeschwindigkeit auftritt. Daher ist möglich, die Wirkung zu erlangen, dass die Differenz in der Rolling-Störung in der Anzeige und in den aufgezeichneten Bildern weniger auffällig wird.
10 veranschaulicht einen Sensitivitätsschwellwert, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel als Antwort zu der ISO-Sensitivität geschalten wird. Die Sensitivitätsschwellen sind ISO 1600, 3200 und 6400. In dem Bereich der Sensitivität niedriger als ISO 1600 wird die „Standard“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt, welche als die minimal notwendige Standardanzahl von Ausleselinien definiert ist. Mit Zunahme der ISO-Sensitivität steigt die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel und die „Standard“-Anzahl der Ausleselinien wird multipliziert mit den Koeffizienten (K4, K5 oder K6). Es wird angenommen, dass die Beziehung von „K4 < K5 < K6“ erfüllt ist.
Da das S/N-Verhältnis der Fokuserfassung als Antwort zu der Sensitivität des Bildaufnahmeelements variiert, kann die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zu dem Zeitpunkt von niedriger Sensitivität klein sein. Jedoch ist es zu dem Zeitpunkt von hoher Sensitivität notwendig, das S/N-Verhältnis der Fokuserfassung durch Auslesen von Signalen von mehreren Fokuserfassungspixeln und durch Durchführung des Additionsdurchschnitts in vertikaler Richtung konstant aufrechtzuerhalten. Eine Abnahme in dem S/N-Verhältnis der Fokuserfassung kann basierend auf der Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements bestimmt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird während niedriger Sensitivität die Standardanzahl der Ausleselinien eingestellt. In dem speziellen Beispiel von 10, falls die Sensitivität niedriger als ISO 1600 ist, wird die Anzahl der Ausleselinien eingestellt auf „Standard“. Falls die Objektleuchtdichte abnimmt und eine hohe Sensitivität eingestellt ist, wird die Einstellung geändert, um die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zu erhöhen. Falls die Sensitivität ISO 1600 oder höher und niedriger als ISO 3200 ist, wird die Einstellung der Aufrechterhaltung des S/N-Verhältnisses der Fokuserfassung durch Änderung der Anzahl der Ausleselinien zu „Standard x K4“ durchgeführt. Falls die Objektleuchtdichte weiter abnimmt und eine höhere Sensitivität eingestellt ist, wird die Einstellung geändert, um die Anzahl der Ausleselinien weiter zu erhöhen. Falls die Sensitivität ISO 3200 oder höher und niedriger als ISO 6400 ist, wird die Einstellung zur Aufrechterhaltung des S/N-Verhältnisses der Fokuserfassung durch Änderung der Anzahl der Ausleselinien zu „Standard x K5“ durchgeführt. Falls die Sensitivität ISO 6400 oder höher ist, wird die Anzahl der Ausleselinien zu „Standard x K6“ geändert.
11 veranschaulicht Hysteresecharakteristiken, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel als Antwort auf die ISO-Sensitivität geschalten wird. Die horizontale Achse repräsentiert die ISO-Sensitivität und die vertikale Achse repräsentiert die Anzahl der Ausleselinien. 11 veranschaulicht ein Beispiel entsprechend der Einstellung von 10 und in dem Bereich der Sensitivität von ISO 100 bis ISO 1600 wird die „Standard“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt. In dem Bereich von ISO 1600 bis ISO 3200, die höhere Sensitivität ist, wird die „Standard x K4“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt. In dem Bereich von ISO 3200 bis ISO 6400, die noch weiter höhere Sensitivität ist, wird die „Standard x K5“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt.
Wie in 10 dargestellt, falls die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel als Antwort auf die ISO-Sensitivität geschalten wird, besteht eine Möglichkeit, dass eine Differenz in der Rolling-Störung in der Anzeige und der Bildaufzeichnung auftritt. Daher, sobald die Anzahl der Ausleselinien geschalten ist, wird die Differenz in der Rolling-Störung weniger auffällig, falls die Anzahl der Ausleselinien danach so weit wie möglich nicht geändert wird. Dementsprechend werden Hysteresecharakteristiken in der Schaltregelung der Anzahl der Ausleselinien bereitgestellt. In 11 wird die Anzahl der Ausleselinien zu dem ersten Zustand geändert, falls die ISO-Sensitivität von ISO 100 zu ISO 1600 sich ändert, und es wird die „Standard x K4“-Anzahl der Ausleselinien eingestellt. Hier tritt die Änderung in der Anzahl der Ausleselinien aufgrund der Hysteresecharakteristiken nicht auf, selbst wenn sich die ISO-Sensitivität etwas ändert. Die Änderung in der Anzahl der Ausleselinien tritt zum nächsten Mal auf, wenn die Sensitivität ISO 3200 ist. Die finale Änderung in der Anzahl der Ausleselinien tritt auf, wenn die Sensitivität ISO 6400 ist. Durch Durchführung solch einer Schaltregelung mit Hysteresecharakteristiken tritt häufiges Ändern in der Anzahl der Ausleselinien nicht auf, selbst wenn eine Minutenänderung in der ISO-Sensitivität auftritt. Daher ist möglich, die Wirkung zu erlangen, dass die Differenz in der Rolling-Störung auf der Anzeige und der Bildaufzeichnung weniger auffällig wird.
12 veranschaulicht die Einschränkung in der Änderungsmenge in der Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel. 12A veranschaulicht einen Fall, in dem die Anzahl der Ausleselinien stark geändert wird. 12B veranschaulicht einen Fall, in dem die Anzahl der Ausleselinien allmählich geändert wird. Die Zeitänderung in der Ausgabe des Bildaufnahmeelements ist unter dem vertikalen Synchronisationssignal VD dargestellt.
12A veranschaulicht einen Fall, in dem die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel zwischen den Rahmen stark erhöht wird. In diesem Fall, da sich die Schlitz-Rolling-Belichtungszeit (bzw. slit rolling exposure time) der Fokuserfassungspixel plötzlich ändert, besteht eine hohe Möglichkeit, dass Änderungen in der Bildqualität auffällig sind. Im Gegensatz dazu, wie in 12B gezeigt, falls die Anzahl der Ausleselinien allmählich geändert wird, besteht eine niedrige Möglichkeit, dass die Änderung in der Bildqualität auffällig sein wird. Das heißt, eine plötzliche Änderung in der Schlitz-Rolling-Belichtungszeit tritt aufgrund einer allmählichen Zunahme der Anzahl der Ausleselinien zwischen den Rahmen nicht auf, so dass die Änderung in der Bildqualität weniger auffällig wird. In 12 wurde eine Beschreibung einer Einschränkung der Zunahme der Anzahl der Linien beim Ändern der Anzahl der Ausleselinien gegeben, und eine ähnliche Einschränkung wird durchgeführt, falls die Anzahl der Ausleselinien reduziert wird. Das heißt, die Einschränkung wird auferlegt durch allmähliches Reduzieren der Anzahl der Linien zu dem Zeitpunkt der Änderung der Anzahl der Ausleselinien. Die Systemsteuereinheit 50 bestimmt die Änderungsmenge in der Anzahl der Ausleselinien in dem Fall der Einschränkung der Änderung in der Anzahl der Ausleselinien zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen durch Verwendung einer oder mehrerer von der ISO-Sensitivität, einer Temperatur, Bildrate, Objekterfassungsinformationen und dergleichen.
13 ist ein Schemadiagramm, das das Auslesen der Fokuserfassungspixel erklärt, falls ein Objektbereich in einem aufgenommenen Bild erfasst wird. 13A veranschaulicht einen Bereich des Objekts 1300 innerhalb des Aufnahmewinkels und einen Fokuserfassungsrahmen 1301, der in der Nähe des Objektbereichs angeordnet ist. Die Systemsteuereinheit 50 verarbeitet die von der Bildaufnahmeeinheit 22 aufgenommenen Bilddaten durch die Bildverarbeitungseinheit 24 und führt einen Erfassungsprozess eines Hauptobjekts durch. Die Fokuserfassung wird in der Nähe des Hauptobjektbereichs durchgeführt und die Systemsteuereinheit 50 arrangiert den Fokuserfassungsrahmen 1301 in der Nähe des Bereichs des Objekts 1300 und führt Steuerung des Fokuserfassungsprozesses durch. Das erfasste Ergebnis des Hauptobjekts ist Ausgabe, um als Objektkoordinaten in dem aufgenommenen Bild zu dienen.
13B ist ein Ablaufdiagramm, das den Ausleseprozess des Bildaufnahmeelements erklärt. Das vertikale Synchronisationssignal VD und die Ausgabe Sensor-Out des Bildaufnahmeelements sind dargestellt. In 13B werden die Ausleselinien der Fokuserfassungspixel durch graue Abschnitte unterschieden. In der Bildaufnahmeeinheit 22 werden die Ausleselinien der Fokuserfassungspixel in dem Bildaufnahmeelement als eine Linie in dem Fokuserfassungsbereich eingestellt, der in der Nähe des Hauptobjektbereichs arrangiert ist. Die Systemsteuereinheit 50 führt einen Fokuserfassungsprozess auf dem Hauptobjekt durch und führt eine Steuerung der Bewegung der Fokuslinse zu einer In-Fokusposition durch. Falls die Position des Hauptobjektbereichs geändert wird, wird die Einstellung der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel mit Bezug zu der Bildaufnahmeeinheit 22 geändert im Zusammenhang mit den Koordinaten des Hauptobjekts. Die Einstellung der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel wird durch eine Kommunikation von der Systemsteuereinheit 50 zu der Bildaufnahmeeinheit 22 durchgeführt.
Falls sich die Verschlussgeschwindigkeit oder die ISO-Sensitivität ändert, wenn das Hauptobjekt erfasst worden ist, in anderen Worten, falls die Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder das S/N-Verhältnis des Bildsignals sich geändert hat, wird ein Prozess durchgeführt, der die Anzahl der Ausleselinien der Fokuserfassungspixel in der Nähe des Bereichs des Objekts 1300 ändert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, Verschlechterung in der Fokuserfassungsgenauigkeit zu unterdrücken ungeachtet von Objektleuchtdichte und einer Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements und ohne eine Zunahme des Energieverbrauchs.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel, in dem das in dem FD-Abschnitt addierte A + B-Bildsignal nach dem Auslesen des A-Bildsignals ausgelesen wird, falls das Fokuserfassungsbild ausgelesen wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel erklärt, in dem das B-Bildsignal nach dem Auslesen des A-Bildsignals in der Bildaufnahmeeinheit ausgelesen wird und dann werden das A-Bildsignal und das B-Bildsignal addiert. Es gilt zu beachten, dass Beschreibungen der Komponenten, die die gleichen sind wie die des ersten Ausführungsbeispiels vernachlässigt werden und die Unterschiede zwischen diesen beschrieben werden.
14 veranschaulicht einen Ausleseablauf des Bildaufnahmeelements, in dem ein vertikales Synchronisationssignal VD und ein horizontales Synchronisationssignal HD gezeigt werden. Das Signalauslesen der Pixel wird für jede Linie in Synchronisation mit HD basierend auf einem Referenzsignal des Rahmenauslesestarts in Synchronisation mit VD durchgeführt. Die Ausleselinien der Fokuserfassungspixel sind Ausleselinien des A-Bildsignals und des B-Bildsignals, die zur Fokuserfassung verwendet werden sollen. Während der HD-Zeitdauer wird das Auslesen des A + B-Bildsignals in der regulären Linie durchgeführt. In der Ausleselinie der Fokuserfassungspixel wird nur das A-Bildsignal als erstes ausgegeben und falls das Signalauslesen aller der horizontalen Pixel abgeschlossen ist, wird nur das B-Bildsignal kontinuierlich ausgegeben. Falls das Signalauslesen in einer Linie endet, für die das Signalauslesen des Fokuserfassungspixels bestimmt wurde, kehrt der Prozess zu dem Signalauslesen der regulären Linie zurück und das Signalauslesen des gesamten Bildschirms wird durchgeführt.
Die Bildverarbeitungseinheit 24 addiert die Bildsignale, die von der Bildaufnahmeeinheit 22 und der Fokuserfassungseinheit 23 ausgelesen wurden, d.h. das A-Bildsignal und das B-Bildsignal, wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt und erzeugt Daten der Anzeige und der Bildaufzeichnung. $Addition Bildsignal des A-Bildes und B-Bildes = A-Bildsignal + B-Bildsignal$
Im Gegensatz dazu werden in dem Fokuserfassungsprozess das A-Bildsignal und das B-Bildsignal verwendet wie sie sind und die Korrelationsberechnung wird für beide Signale durchgeführt und die Defokussierungsmenge wird berechnet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Prozess durchgeführt, der die Ausleselinien der Fokuserfassungspixel ändert, falls das B-Bildsignal nach dem Auslesen des A-Bildsignals ausgelesen wird und der Additionsprozess des A-Bildsignals und des B-Bildsignals wird durchgeführt und als ein Ergebnis ist die Wirkung die gleiche wie die, die im ersten Ausführungsbeispiel erlangt wird.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Ausführungsbeispiel(e) der vorliegenden Erfindung können auch durch einen Computer eines Systems oder einer Vorrichtung realisiert werden, der computerausführbare Anweisungen ausliest und ausführt (z.B. eine oder mehrere Programme), die auf einem Speichermedium aufgezeichnet sind (welches auch vollständiger referenziert werden kann als ein „nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium“), um die Funktionen von einem oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel(en) auszuführen und/oder der eine oder mehreren Schaltung(en) umfasst (z.B. anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)) zum Durchführen der Funktionen von einem oder mehreren von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel(en), und durch ein Verfahren, das durch den Computer des Systems oder der Vorrichtung durchgeführt wird durch beispielsweise Auslesen und Ausführen der computerausführbaren Anweisung von dem Speichermedium, um die Funktionen von einem oder mehreren der vorstehenden Ausführungsbeispiel(en) durchzuführen und/oder Steuerung des einen oder mehrerer Schaltungen, um die Funktionen des einen oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel(en) durchzuführen. Der Computer kann einen oder mehrere Prozessor(en) umfassen (z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Mikroverarbeitungseinheit (MPU)) und kann ein Netzwerk von separaten Computern oder separaten Prozessoren zum Auslesen und Ausführen der computerausführbaren Anweisungen beinhalten. Die computerausführbaren Anweisungen können beispielsweise von einem Netzwerk oder dem Speichermedium an den Computer bereitgestellt werden. Das Speichermedium kann beispielsweise einen oder mehrere von einer Festplatte, einem Random-Access-Memory (RAM), einem schreibgeschützten Speicher (ROM), einer Speichereinrichtung, die auf Berechnungssysteme verteilt ist, eine optische Disk (wie eine Compact-Disk (CD), eine Digital-Versatile-Disk (DVD), oder Blue-Ray-Disk (BD)™), eine Flash-Memory-Vorrichtung, eine Speicherkarte und dergleichen, umfassen.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug zu beispielhaften Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, kann verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Dem Umfang der folgenden Ansprüche wird die weiteste Interpretation zugesprochen, um alle solcher Modifikationen und äquivalente Strukturen und Funktionen zu umfassen.
Diese Applikation beansprucht den Vorteil der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2016-224203 , eingereicht am 17. November 2016, welche hiermit durch Bezug in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012230172 [0003]
JP 2016224203 [0059]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 3200 [0044, 0045, 0046]
ISO 6400 [0044, 0045, 0046]
ISO 100 [0045, 0046]
ISO 1600 [0045, 0046]

Claims

Bildaufnahmevorrichtung mit: einem Bildaufnahmeelement, eingerichtet eine Vielzahl von photoelektrischen Konvertierungseinheiten zu haben, die ein optisches Bild eines Objekts, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, in ein Bildsignal konvertiert; eine Fokuserfassungseinheit, eingerichtet eine Vielzahl von Bildsignalen auszulesen, die durch das Bildaufnahmeelement pupillengeteilt wurden und Fokuserfassung durchzuführen; und eine Steuereinheit, eingerichtet eine Steuerung der Änderung einer Ausleselinie durchzuführen, die die Bildsignale in einem Bereich erlangt, in dem die Fokuserfassungseinheit Fokuserfassung durchführt und eine Steuerung einer Fokusanpassung des optischen Bildaufnahmesystems unter Verwendung des Bildsignals durchzuführen, das von der Ausleselinie erlangt wurde, falls eine Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder ein Signalrauschverhältnis des Bildsignals sich ändert.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit Steuerung der Änderung der Anzahl der Ausleselinien durchführt, falls sich eine Belichtungszeit oder eine Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements geändert hat.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit Steuerung der Änderung der Anzahl der Linien zu einer ersten Linienanzahl durchführt, falls die Belichtungszeit des Bildaufnahmeelements kurz ist und die Steuereinheit die Steuerung der Änderung der Anzahl der Linien zu einer zweiten Linienanzahl durchführt, die größer ist als die erste Linienanzahl, falls die Belichtungszeit des Bildaufnahmeelements lang ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit Steuerung der Änderung der Anzahl der Linien zu einer ersten Linienanzahl durchführt, falls die Sensitivität des Bildaufnahmeelements niedrig ist und die Steuereinheit Steuerung der Änderung der Anzahl der Linien zu einer zweiten Linienanzahl durchführt, die größer ist als die erste Linienanzahl, falls die Sensitivität des Bildaufnahmeelements hoch ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildsignale ein erstes Bildsignal und ein zweites Bildsignal sind, die in dem Bildaufnahmeelement addiert wurden, oder ein erstes Bildsignal und ein zweites Bildsignal, das unabhängig von dem ersten Bildsignal ausgelesen wird, und wobei die Fokuserfassungseinheit das erste Bildsignal in der Ausleselinie vor dem Erlangen des zweiten Bildsignals erlangt.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildsignale in benachbarten Linien in vertikaler Richtung eines Bildschirms addiert werden.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit Steuerung zur Kürzung einer Standby-Zeitdauer des Bildaufnahmeelements durchführt, falls die Anzahl der Ausleselinien erhöht ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit Steuerung zur Verlängerung einer Rahmenzeitdauer eines sich bewegenden Bildes durchführt, falls die Anzahl der Ausleselinien erhöht ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, wobei, falls die Anzahl der Ausleselinien erhöht ist, die Steuereinheit Steuerung der Verlängerung einer Rahmenzeitdauer durchführt, um eine Auslesezeit entsprechend der Zunahme in der Anzahl der Ausleselinien zu umfassen, in einem Modus, in dem die aufgenommenen Bilder sequentiell angezeigt werden.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, falls die Anzahl der Ausleselinien geändert wird, die Steuereinheit die Änderungsmenge der Anzahl der Linien zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen beschränkt.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Prozess der Erfassung eines Objektbereichs eines aufgenommenen Bildes durchführt und eine Steuerung der Änderung der Ausleselinie durchführt, falls die Position des Objektbereichs sich ändert.
Bildaufnahmevorrichtung mit: einem Bildaufnahmeelement, eingerichtet eine Vielzahl von photoelektrischen Konvertierungseinheiten zu haben, die ein optisches Bild von einem Objekt, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, in ein Bildsignal konvertiert; eine Fokuserfassungseinheit, eingerichtet eine Vielzahl von Bildsignalen auszulesen, die durch das Bildaufnahmeelement pupillengeteilt wurden und Fokuserfassung durchzuführen; und eine Steuereinheit, eingerichtet eine Steuerung der Verlängerung einer Rahmenzeitdauer eines sich bewegenden Bilds durchzuführen, das die Bildsignale in einem Bereich erlangt, in dem die Fokuserfassungseinheit Fokuserfassung durchführt und Steuerung einer Fokusanpassung des optischen Bildaufnahmesystems unter Verwendung des Bildsignals durchführt, das von der Ausleselinie erlangt wird, falls eine Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder ein Signalrauschverhältnis des Bildsignals sich ändert.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Steuereinheit Steuerung der Verlängerung der Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes durchführt, falls sich die Belichtungszeit oder die Sensitivitätseinstellung des Bildaufnahmeelements geändert hat.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Steuereinheit die Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes zu einer ersten beweglichen Bildrahmenzeitdauer einstellt, falls die Belichtungszeit des Aufnahmeelements kurz ist, und die Steuereinheit Steuerung der Verlängerung der Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes zu einer zweiten beweglichen Bildrahmenzeitdauer durchführt, die länger ist als die erste bewegliche Rahmenzeitdauer, falls die Belichtungszeit des Bildaufnahmeelements lang ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit die Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes auf eine erste bewegliche Bildrahmenzeitdauer einstellt, falls die Sensitivität des Bildaufnahmeelements niedrig ist und die Steuereinheit führt Steuerung der Verlängerung der Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes zu einer zweiten beweglichen Bildrahmenzeitdauer durch, die länger ist als die erste bewegliche Bildrahmenzeitdauer, falls die Sensitivität des Bildaufnahmeelements hoch ist.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Bildsignale in benachbarten Linien in der vertikalen Richtung des Bildschirms addiert werden.
Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, wobei, falls die Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes verlängert wird, die Steuereinheit eine Änderungsmenge der Rahmenzeitdauer des sich bewegenden Bildes zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen beschränkt.
Steuerverfahren, das durch eine Bildaufnahmevorrichtung durchgeführt wird, die ein Bildaufnahmeelement mit einer Vielzahl von photoelektrischen Konvertierungseinheiten umfasst, die ein optisches Bildsignal eines Objekts, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem gebildet wird, in ein Bildsignal konvertiert, umfasst: Durchführen von Fokuserfassung durch Auslesen einer Vielzahl von Bildsignalen, die durch das Bildaufnahmeelement pupillengeteilt wurden; und Durchführen einer Steuerung, die die Bildsignale von einer Ausleselinie in einem Bereich erlangt, in dem die Fokuserfassung durchgeführt wird durch Durchführen der Fokuserfassung, und Steuern der Fokusanpassung des optischen Bildaufnahmesystems durchführt, wobei beim Durchführen der Steuerung, falls eine Akkumulationszeit des Bildaufnahmeelements oder ein Signalrauschverhältnis des Bildsignals sich ändert, eine Steuerung der Änderung der Ausleselinie durchgeführt wird.