JP2010256824A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
特許文献１は、位相差検出方式の焦点検出手段（位相差ＡＦ）とコントラスト検出方式の焦点検出手段（ＴＶＡＦ）のハイブリッド焦点検出手段を提案している。特許文献２は、撮像素子に焦点検出用画素を設けて位相差検出機能（撮像面位相差ＡＦ）を実現している。 Patent Document 1 proposes a hybrid focus detection means of a phase difference detection type focus detection means (phase difference AF) and a contrast detection type focus detection means (TVAF). In Patent Document 2, a focus detection pixel is provided in an image sensor to realize a phase difference detection function (imaging surface phase difference AF).
特許文献１に記載のハイブリッド焦点検出手段は、位相差ＡＦとＴＶＡＦとの間に光路差がある。また、特許文献１は、位相差ＡＦで得られた合焦位置にレンズを駆動した後に、必要以上の範囲に対してＴＶＡＦを行う場合があるため、応答性も改善する余地がある。 The hybrid focus detection means described in Patent Document 1 has an optical path difference between the phase difference AF and the TVAF. Further, in Patent Document 1, there is a case where TVAF is performed on an unnecessarily large range after driving the lens to the in-focus position obtained by the phase difference AF.
本発明は、焦点検出精度と応答性に優れた撮像装置を提供することを例示的な目的とする。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus excellent in focus detection accuracy and responsiveness.
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影レンズの射出瞳を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する複数の撮影用画素と、各々が前記撮影レンズの前記射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子と、前記複数の焦点検出用画素に形成される前記被写体の一対の像のずれ量を検出することによって第１合焦位置を検出する第１焦点検出部と、前記複数の撮影用画素が形成した前記被写体の像のコントラストのピーク位置を第２合焦位置として検出する第２焦点検出部と、前記一対の像の一致度と前記被写体の像のコントラストの情報を含む、前記前記第１焦点検出部による焦点検出の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１合焦位置の近くに設定するプロセッサと、を有することを特徴とする。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of shooting pixels that each receive light passing through an exit pupil of a shooting lens to generate an image of a subject, and each of which is a part of the exit pupil of the shooting lens And detecting a shift amount of the pair of images of the subject formed on the plurality of focus detection pixels. A first focus detection unit for detecting a focal position; a second focus detection unit for detecting a contrast peak position of the image of the subject formed by the plurality of imaging pixels as a second focus position; and the pair of images. The start position of the second focus detection unit when the reliability of focus detection by the first focus detection unit is high and the reliability is not high. Start of the second focus detection unit Than location, and having a processor for setting near the first focus position.
本発明は、焦点検出精度と応答性に優れた撮像装置を提供することができる。 The present invention can provide an imaging apparatus with excellent focus detection accuracy and responsiveness.
図２は本実施例のデジタルカメラのブロック図である。本実施例のデジタルカメラは交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット１００とカメラ本体１２０とを有する。レンズユニット１００は図中央の点線で示されるマウントＭを介して、カメラ本体１２０と接続される。 FIG. 2 is a block diagram of the digital camera of this embodiment. The digital camera of this embodiment is an interchangeable lens type single-lens reflex camera, and includes a lens unit 100 and a camera body 120. The lens unit 100 is connected to the camera body 120 via a mount M indicated by a dotted line in the center of the drawing.
レンズユニット１００は、第１レンズ群１０１、絞り兼用シャッタ１０２、第２レンズ群１０３、フォーカスレンズ群（以下、単に「フォーカスレンズ」という）１０４、及び、駆動／制御系を有する。このようにレンズユニット１００は、フォーカスレンズ１０４を含むと共に被写体の像を形成する撮影レンズを有する。 The lens unit 100 includes a first lens group 101, a diaphragm shutter 102, a second lens group 103, a focus lens group (hereinafter simply referred to as “focus lens”) 104, and a drive / control system. As described above, the lens unit 100 includes the focus lens 104 and includes a photographing lens that forms an image of the subject.
第１レンズ群１０１は、レンズユニット１００の先端に配置され、光軸方向ＯＡに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う他、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体として光軸方向ＯＡに進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向の進退により焦点調節を行う。 The first lens group 101 is disposed at the tip of the lens unit 100 and is held so as to be able to advance and retreat in the optical axis direction OA. The aperture / shutter 102 adjusts the aperture diameter to adjust the amount of light during shooting, and also functions as an exposure time adjustment shutter when shooting a still image. The diaphragm / shutter 102 and the second lens group 103 integrally move forward / backward in the optical axis direction OA, and realize a zoom function in conjunction with the forward / backward movement of the first lens group 101. The focus lens 104 performs focus adjustment by moving back and forth in the optical axis direction.
駆動／制御系は、ズームアクチュエータ１１１、絞りシャッタアクチュエータ１１２、フォーカスアクチュエータ１１３、ズーム駆動回路１１４、絞りシャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズＭＰＵ１１７、レンズメモリ１１８を有する。 The drive / control system includes a zoom actuator 111, an aperture shutter actuator 112, a focus actuator 113, a zoom drive circuit 114, an aperture shutter drive circuit 115, a focus drive circuit 116, a lens MPU 117, and a lens memory 118.
ズームアクチュエータ１１１は、第１レンズ群１０１や第３レンズ群１０３を光軸方向ＯＡに進退駆動し、ズーム操作を行なう。絞りシャッタアクチュエータ１１２は、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。 The zoom actuator 111 performs a zoom operation by driving the first lens group 101 and the third lens group 103 forward and backward in the optical axis direction OA. The aperture shutter actuator 112 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 102 to adjust the amount of photographing light, and controls the exposure time during still image photographing.
フォーカスアクチュエータ１１３で、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行なう。フォーカスアクチュエータ１１３は、フォーカスレンズ１０４の現在位置を検出する位置検出部としての機能が備わっている。 The focus actuator 113 drives the focus lens 104 back and forth in the optical axis direction OA to perform focus adjustment. The focus actuator 113 has a function as a position detection unit that detects the current position of the focus lens 104.
ズーム駆動回路１１４は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。シャッタ駆動回路１１５は、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。 The zoom drive circuit 114 drives the zoom actuator 111 according to the zoom operation of the photographer. The shutter drive circuit 115 controls the aperture of the diaphragm shutter 102 by drivingly controlling the diaphragm shutter actuator 112.
フォーカス駆動回路１１６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１３を駆動制御し、フォーカスレンズ１０４を光軸方向ＯＡに進退駆動して焦点調節を行なう。 The focus drive circuit 116 drives and controls the focus actuator 113 based on the focus detection result, and performs focus adjustment by driving the focus lens 104 forward and backward in the optical axis direction OA.
レンズＭＰＵ１１７は、撮影レンズに係る全ての演算、制御を行い、ズーム駆動回路１１４、シャッタ駆動回路１１５、フォーカス駆動回路１１６、レンズメモリ１１８を制御する。また、レンズＭＰＵ１１７は、現在のレンズ位置を検出し、カメラＭＰＵ１２５からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。レンズメモリ１１８には自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。 The lens MPU 117 performs all calculations and control related to the photographing lens, and controls the zoom drive circuit 114, the shutter drive circuit 115, the focus drive circuit 116, and the lens memory 118. The lens MPU 117 detects the current lens position, and notifies the lens position information in response to a request from the camera MPU 125. The lens memory 118 stores optical information necessary for automatic focus adjustment.
カメラ本体１２０は、光学的ローパスフィルタ１２１、撮像素子１２２、駆動／制御系を有する。 The camera body 120 includes an optical low-pass filter 121, an image sensor 122, and a drive / control system.
光学的ローパスフィルタ１２１と撮像素子１２２はレンズユニット１００からの光束によって被写体像を形成する撮像光学系として機能する。 The optical low-pass filter 121 and the imaging element 122 function as an imaging optical system that forms a subject image with the light flux from the lens unit 100.
光学的ローパスフィルタ１２１は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。 The optical low-pass filter 121 reduces false colors and moire in the captured image.
撮像素子１２２はＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成され、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上に１つの光電変換素子が配置される。撮像素子１２２は、全画素独立出力が可能なように構成されている。また一部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面で位相差検出方式の焦点検出（撮像面位相差ＡＦ）が可能となっている。 The image sensor 122 is composed of a C-MOS sensor and its peripheral circuits, and one photoelectric conversion element is arranged on the light receiving pixels of m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction. The image sensor 122 is configured to be able to output all pixels independently. Also, some pixels are focus detection pixels, and focus detection (imaging surface phase difference AF) using a phase difference detection method is possible on the imaging surface.
より具体的には、撮像素子１２２は、被写体の像を形成する撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を各々が受光して被写体の像を生成する複数の撮影用画素を有する。また、撮像素子１２２は、各々が撮影レンズの射出瞳の一部の領域を通る光を受光する複数の焦点検出用画素を更に有する。複数の焦点検出用画素は全体として撮影レンズの射出瞳の全域を通る光を受光することができる。例えば、撮像素子１２２は、２行×２列の画素のうち、対角に配置される一対のＧ画素は撮影用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換える。 More specifically, the image sensor 122 includes a plurality of photographing pixels that each receive light passing through the entire exit pupil of the photographing lens that forms an image of the subject and generate an image of the subject. The image sensor 122 further includes a plurality of focus detection pixels that each receive light passing through a partial region of the exit pupil of the photographing lens. The plurality of focus detection pixels as a whole can receive light passing through the entire exit pupil of the photographing lens. For example, the imaging element 122 leaves a pair of G pixels arranged diagonally out of 2 × 2 pixels as imaging pixels, and replaces R and B pixels with focus detection pixels.
駆動／制御系は、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、カメラＭＰＵ１２５、表示器１２６、操作スイッチ群１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を有する。 The drive / control system includes an image sensor driving circuit 123, an image processing circuit 124, a camera MPU 125, a display 126, an operation switch group 127, a memory 128, an imaging surface phase difference focus detection unit 129, and a TVAF focus detection unit 130.
撮像素子駆動回路１２３は、撮像素子１２２の動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してカメラＭＰＵ１２５に送信する。画像処理回路１２４は、撮像素子１２２が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮などを行う。 The image sensor drive circuit 123 controls the operation of the image sensor 122, A / D converts the acquired image signal, and transmits it to the camera MPU 125. The image processing circuit 124 performs γ conversion, color interpolation, JPEG compression, and the like of the image acquired by the image sensor 122.
カメラＭＰＵ（プロセッサ）１２５は、カメラ本体１２０に係る全ての演算、制御を行い、撮像素子駆動回路１２３、画像処理回路１２４、表示器１２６、操作ＳＷ１２７、メモリ１２８、撮像面位相差焦点検出部１２９、ＴＶＡＦ焦点検出部１３０を制御する。カメラＭＰＵ１２５はマウントＭの信号線を介してレンズＭＰＵ１１７と接続され、レンズＭＰＵ１１７に対してレンズ位置の取得や所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したり、レンズユニット１００に固有の光学情報を取得したりする。カメラＭＰＵ１２５には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ１２５ａ、変数を記憶するＲＡＭ１２５ｂ、諸パラメータを記憶するＥＥＰＲＯＭ１２５ｃが内蔵されている。 The camera MPU (processor) 125 performs all calculations and controls related to the camera body 120, and includes an image sensor driving circuit 123, an image processing circuit 124, a display 126, an operation SW 127, a memory 128, and an imaging surface phase difference focus detection unit 129. The TVAF focus detection unit 130 is controlled. The camera MPU 125 is connected to the lens MPU 117 via the signal line of the mount M, and obtains the lens position, issues a lens driving request with a predetermined driving amount to the lens MPU 117, and transmits optical information specific to the lens unit 100. Or get it. The camera MPU 125 includes a ROM 125a that stores a program for controlling camera operations, a RAM 125b that stores variables, and an EEPROM 125c that stores various parameters.
更に、カメラＭＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２５ａに格納したプログラムにより焦点検出処理を実行する。具体的には、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦの信頼度に基づいてＴＶＡＦにおけるフォーカスレンズ１０４の移動範囲を変更する。なお、かかる変更はＴＶＡＦ焦点検出部１３０が行ってもよい。また、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦにおいて、焦点検出位置の像高が大きい時にケラレの影響が大きく信頼度が低下するため、その補正も行う。更に、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦの信頼度閾値を像高に応じて調節する（即ち、像高と共に高くなるように設定する）。 Further, the camera MPU 125 executes focus detection processing by a program stored in the ROM 125a. Specifically, the camera MPU 125 changes the moving range of the focus lens 104 in TVAF based on the reliability of the imaging plane phase difference AF. Note that this change may be performed by the TVAF focus detection unit 130. The camera MPU 125 also corrects the imaging plane phase difference AF because the influence of vignetting is large and the reliability decreases when the image height at the focus detection position is large. Furthermore, the camera MPU 125 adjusts the reliability threshold value of the imaging plane phase difference AF according to the image height (that is, sets so as to increase with the image height).
表示器１２６はＬＣＤなどから構成され、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作スイッチ群１２７は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。本実施例のメモリ１２８は、着脱可能なフラッシュメモリで、撮影済み画像を記録する。 The display 126 is configured by an LCD or the like, and displays information related to the shooting mode of the camera, a preview image before shooting and a confirmation image after shooting, a focus state display image at the time of focus detection, and the like. The operation switch group 127 includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The memory 128 of this embodiment is a detachable flash memory, and records captured images.
撮像面位相差焦点検出部（第１焦点検出部）１２９は、撮像素子１２２に埋め込まれた焦点検出用画素の像信号により位相差ＡＦ方式での焦点検出処理を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部１２９は、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像のずれ量に基づいて撮像面位相差ＡＦを行う。撮像面位相差ＡＦの原理は、特許文献２の図５〜７、図１６などにおいて説明されているものと同様である。 The imaging surface phase difference focus detection unit (first focus detection unit) 129 performs focus detection processing by the phase difference AF method based on the image signal of the focus detection pixels embedded in the image sensor 122. More specifically, the imaging surface phase difference focus detection unit 129 is based on the deviation amount of the pair of images formed on the focus detection pixels by the light flux passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. Perform AF. The principle of the imaging surface phase difference AF is the same as that described in FIGS.
ＴＶＡＦ焦点検出部（第２焦点検出部）１３０は、画像処理回路１２４にて得られた画像情報のコントラスト成分によりコントラスト方式の焦点検出処理を行う。コントラスト方式の焦点検出処理は、フォーカスレンズ１０４を移動してコントラストがピークとなるフォーカスレンズ位置を検出する。 The TVAF focus detection unit (second focus detection unit) 130 performs a contrast type focus detection process using the contrast component of the image information obtained by the image processing circuit 124. In contrast-type focus detection processing, the focus lens 104 is moved to detect a focus lens position where the contrast reaches a peak.
このように、本実施例は撮像面位相差ＡＦとＴＶＡＦを組み合わせており、いずれの焦点検出手段も撮像面上の情報に基づくため、位相差ＡＦとＴＶＡＦを組み合わせるよりも焦点検出精度を向上することができる。 As described above, the present embodiment combines the imaging surface phase difference AF and TVAF, and since each focus detection unit is based on information on the imaging surface, the focus detection accuracy is improved as compared with the combination of the phase difference AF and TVAF. be able to.
撮像素子１２２にはレンズユニット１００のレンズ保持枠や絞り兼用シャッタなど幾つかの構成部材によって制限された光束が入射する。撮像面位相差ＡＦで使用される瞳分割された一対の焦点検出用画素は、撮像領域の周辺に位置する場合には一方の画素に入射する光束がケラれてしまう。撮像面位相差ＡＦでは、これら一対の焦点検出用画素が検出した一対の像の相対位置を検出することで、一対の像のずれ量（デフォーカス量）を検出する。しかし、一方の焦点検出用画素に入射する光束がケラれてしまうと両像の一致度が低下し、デフォーカス量の検出精度も低下する。これを防止するためには、両像の非対称性を補正し、像の一致度を上げることが有効である。 A light beam limited by several constituent members such as a lens holding frame of the lens unit 100 and an aperture / shutter is incident on the image sensor 122. When the pair of pupil-divided focus detection pixels used in the imaging plane phase difference AF is positioned around the imaging region, the light beam incident on one pixel is vignetted. In the imaging plane phase difference AF, the shift amount (defocus amount) of the pair of images is detected by detecting the relative positions of the pair of images detected by the pair of focus detection pixels. However, if the light flux incident on one focus detection pixel is vignetted, the degree of coincidence between the two images decreases, and the defocus amount detection accuracy also decreases. In order to prevent this, it is effective to correct the asymmetry of both images and increase the degree of coincidence of the images.
例えば、輝度が一様な物体を結像した場合の像信号情報を記録する。図３において、実線Ａは輝度が一様な物体を結像した場合に得られる像信号情報であり、点線Ｂは輝度が一様な物体を結像する際に一部がケラレた結果得られる像信号情報である。縦軸は像信号の出力（コントラスト）であり、横軸は被写体の位置である。点線Ｂを実線Ａで除することにより光束のケラレ成分を近似的に補正した像信号情報を得ることができる。ケラレ成分は、レンズ開口と像高によって決定されるので、代表的な数点についての補正係数をＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶しておき、カメラＭＰＵ１２５は補正時にこれを参照すればよい。 For example, image signal information when an object with uniform brightness is imaged is recorded. In FIG. 3, a solid line A is image signal information obtained when an object with uniform brightness is imaged, and a dotted line B is obtained as a result of partial vignetting when an object with uniform brightness is imaged. This is image signal information. The vertical axis represents the output (contrast) of the image signal, and the horizontal axis represents the position of the subject. By dividing the dotted line B by the solid line A, image signal information in which the vignetting component of the light beam is approximately corrected can be obtained. Since the vignetting component is determined by the lens aperture and the image height, the correction coefficients for several representative points are stored in the EEPROM 125c, and the camera MPU 125 may refer to them during correction.
以下、図１、図４及び図５を参照して、カメラＭＰＵ（プロセッサ）１２５が実行する焦点検出処理について説明する。図１において、「Ｓ」はステップの略である。図１は、カメラＭＰＵ１２５が実行する焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。 Hereinafter, the focus detection process executed by the camera MPU (processor) 125 will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. In FIG. 1, “S” is an abbreviation for a step. FIG. 1 is a flowchart for explaining a focus detection process executed by the camera MPU 125.
カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出処理を開始すると（Ｓ１００）、まず、現在選択中のＴＶＡＦ評価領域に含まれる撮像面位相差ＡＦの焦点検出用画素列を探索し、その焦点検出用画素列が検出可能な最大検出デフォーカス量を取得する（Ｓ１０１）。焦点検出用画素が検出可能な最大デフォーカス量は焦点検出用画素列の長さ及び像ずれ量をデフォーカス量に変換する係数（Ｋ値）から決定される。Ｋ値は、焦点検出用画素列毎に予めＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに記憶しておく。 When the camera MPU 125 starts the focus detection process (S100), the camera MPU 125 first searches for the focus detection pixel sequence of the imaging plane phase difference AF included in the currently selected TVAF evaluation area, and can detect the focus detection pixel sequence. A maximum detected defocus amount is acquired (S101). The maximum defocus amount that can be detected by the focus detection pixels is determined from the length of the focus detection pixel row and the coefficient (K value) for converting the image shift amount into the defocus amount. The K value is stored in advance in the EEPROM 125c for each focus detection pixel column.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦによる焦点検出処理を行い（Ｓ１０２）、デフォーカス量を検出したかどうかを判断する（Ｓ１０３）。 Next, the camera MPU 125 performs focus detection processing based on the imaging plane phase difference AF (S102), and determines whether or not a defocus amount has been detected (S103).
デフォーカス量を検出していないと判断すると（Ｓ１０３のＮｏ）、カメラＭＰＵ１２５は、Ｓ１０１で取得した最大検出デフォーカス量から被写体像の検出抜けがないようにフォーカスレンズ１０４を駆動し（Ｓ１０４）、フローはＳ１０２に帰還する。 If it is determined that the defocus amount is not detected (No in S103), the camera MPU 125 drives the focus lens 104 so as not to miss the detection of the subject image from the maximum detected defocus amount acquired in S101 (S104). The flow returns to S102.
図４（ａ）は、Ｓ１０４におけるレンズ駆動のタイミングとフォーカスレンズ１０４の駆動位置との関係を示す図である。カメラＭＰＵ１２５は、フォーカスレンズ１０４を、撮像面位相差ＡＦで検出可能な最大検出デフォーカス量の２倍に相当する駆動量Ｕで駆動する。隣接する２つの焦点検出点Ｔ１の間隔は駆動量Ｕであり、焦点検出点Ｔ１の前後のＵ／２に相当するデフォーカス量を取得する。 FIG. 4A is a diagram illustrating the relationship between the lens driving timing and the driving position of the focus lens 104 in S104. The camera MPU 125 drives the focus lens 104 with a drive amount U corresponding to twice the maximum detected defocus amount that can be detected by the imaging plane phase difference AF. An interval between two adjacent focus detection points T1 is a drive amount U, and a defocus amount corresponding to U / 2 before and after the focus detection point T1 is acquired.
一方、デフォーカス量を検出したと判断すると（Ｓ１０３のＹｅｓ）、カメラＭＰＵ１２５は、図３で説明した補正係数をＥＥＰＲＯＭ１２５ｃより取得し（Ｓ１０５）、取得した補正係数を用いて像信号を補正する（Ｓ１０６）。図４（ｂ）は、Ｓ１０３でデフォーカス量を検出した時のフォーカスレンズ１０４の駆動制御の詳細を示す図である。 On the other hand, if it is determined that the defocus amount is detected (Yes in S103), the camera MPU 125 acquires the correction coefficient described in FIG. 3 from the EEPROM 125c (S105), and corrects the image signal using the acquired correction coefficient (S105). S106). FIG. 4B is a diagram showing details of drive control of the focus lens 104 when the defocus amount is detected in S103.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、焦点検出用画素の像高が大きいほど高い信頼度を要求するように、像高に応じたＴＶＡＦ動作判定用の信頼度閾値をＥＥＰＲＯＭ１２５ｃより取得する（Ｓ１０７）。これは、像高の大きい位置で焦点検出を行った場合にはＳ１０６で使用される補正係数と補正後の像信号から得られる信頼度に誤差が乗り易くなるからである。 Next, the camera MPU 125 acquires a reliability threshold value for TVAF operation determination corresponding to the image height from the EEPROM 125c so that a higher reliability is required as the image height of the focus detection pixel is larger (S107). This is because when focus detection is performed at a position where the image height is large, an error is likely to occur in the reliability obtained from the correction coefficient used in S106 and the image signal after correction.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、像高に応じて設定される信頼度閾値によりも撮像面位相差ＡＦの信頼度が高いかどうかを判断する（Ｓ１０８）。信頼度は、撮像面位相差ＡＦの結果として得られる一対の像の一致度及びコントラストの情報を含む。コントラスト情報を用いるのは位相差ＡＦの特性上、高コントラストの被写体の方がより検出し易い特性を有するからである。 Next, the camera MPU 125 determines whether or not the reliability of the imaging plane phase difference AF is higher than the reliability threshold value set according to the image height (S108). The reliability includes information on the degree of coincidence and contrast between a pair of images obtained as a result of the imaging plane phase difference AF. The contrast information is used because of the characteristics of phase difference AF, a high-contrast subject has characteristics that are easier to detect.
カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦの信頼度が高いと判断すると（Ｓ１０８のＹｅｓ）、撮像面位相差ＡＦで得られた合焦位置（第１合焦位置）Ｔ２の信頼度が高いため、その近傍に限定したＴＶＡＦを行うようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。これにより、焦点検出の応答性を高めることができる。即ち、図４（ｂ）に示すように、カメラＭＰＵ１２５は、位置Ｔ２から距離Ｔ４だけ離れた位置Ｔ３まで、撮像面位相差ＡＦがデフォーカス量を検出した位置Ｔ１からフォーカスレンズ１０４を駆動し、ここをＴＶＡＦの開始位置とする（Ｓ１０９）。カメラＭＰＵ１２５は、距離Ｔ４をＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに予め記憶しておく。 If the camera MPU 125 determines that the reliability of the imaging surface phase difference AF is high (Yes in S108), the reliability of the in-focus position (first focusing position) T2 obtained by the imaging surface phase difference AF is high. The focus lens 104 is driven so as to perform TVAF limited to the vicinity thereof. Thereby, the responsiveness of focus detection can be improved. That is, as shown in FIG. 4B, the camera MPU 125 drives the focus lens 104 from the position T1 where the imaging surface phase difference AF detects the defocus amount to the position T3 that is separated from the position T2 by the distance T4. This is the TVAF start position (S109). The camera MPU 125 stores the distance T4 in the EEPROM 125c in advance.
一方、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦの信頼度が高くないと判断すると（Ｓ１０８のＮｏ）、撮像面位相差ＡＦで得られた合焦位置Ｔ２の信頼度が低いため、比較的広い範囲についてＴＶＡＦを行うようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。これにより、焦点検出精度を高めることができる。即ち、図４（ｂ）に示すように、カメラＭＰＵ１２５は、位置Ｔ２から距離Ｔ４よりも大きい距離Ｔ６だけ離れた位置Ｔ５まで、位置Ｔ１からフォーカスレンズ１０４を駆動し、ここをＴＶＡＦの開始位置とする。カメラＭＰＵ１２５は、距離Ｔ６をＥＥＰＲＯＭ１２５ｃに予め記憶しておく。 On the other hand, if the camera MPU 125 determines that the reliability of the imaging plane phase difference AF is not high (No in S108), the reliability of the in-focus position T2 obtained by the imaging plane phase difference AF is low, and thus a relatively wide range. The focus lens 104 is driven so as to perform TVAF. Thereby, focus detection accuracy can be improved. That is, as shown in FIG. 4B, the camera MPU 125 drives the focus lens 104 from the position T1 to the position T5 that is separated from the position T2 by a distance T6 that is larger than the distance T4. To do. The camera MPU 125 stores the distance T6 in the EEPROM 125c in advance.
但し、位置Ｔ１から合焦位置Ｔ２への方向については信頼できるので、次に、カメラＭＰＵ１２５は、最大検出デフォーカス量が距離Ｔ６であるかどうかを判断し（Ｓ１１０）、そうであると判断した場合に位置Ｔ５までフォーカスレンズを駆動する（Ｓ１１１）。一方、最大検出デフォーカス量が距離Ｔ６よりも小さくて図４（ｂ）の位置Ｔ１の左側に位置Ｔ５が位置すると判断すれば、カメラＭＰＵ１２５は、現在位置である位置Ｔ１をＴＶＡＦの開始位置とする。 However, since the direction from the position T1 to the in-focus position T2 is reliable, the camera MPU 125 next determines whether or not the maximum detected defocus amount is the distance T6 (S110), and determines that it is so. In this case, the focus lens is driven to the position T5 (S111). On the other hand, if it is determined that the maximum detected defocus amount is smaller than the distance T6 and the position T5 is located on the left side of the position T1 in FIG. 4B, the camera MPU 125 sets the current position T1 as the TVAF start position. To do.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦで得られた被写体像のコントラストが急峻であるかどうかを判断する（Ｓ１１２）。カメラＭＰＵ１２５は、コントラスト値を微分した２次コントラスト成分の積算量が大きい場合や像のピーク値とボトム値との差分量が大きい場合に急峻であると判断する。 Next, the camera MPU 125 determines whether the contrast of the subject image obtained by the imaging plane phase difference AF is steep (S112). The camera MPU 125 determines that the image is steep when the integrated amount of the secondary contrast component obtained by differentiating the contrast value is large or when the difference amount between the peak value and the bottom value of the image is large.
図５は、ＴＶＡＦを説明する図であり、横軸はフォーカスレンズ１０４の位置、縦軸はＴＶＡＦの評価値である。 FIG. 5 is a diagram for explaining TVAF, in which the horizontal axis represents the position of the focus lens 104 and the vertical axis represents the evaluation value of TVAF.
被写体像が急峻であると判断した場合には（Ｓ１１２のＹｅｓ）、カメラＭＰＵ１２５は、ＴＶＡＦの評価値を取得するためのフォーカスレンズ１０４の駆動間隔Ｔ８を狭く設定し（Ｓ１１３）、そうでなければ駆動間隔Ｔ８を広く設定する（Ｓ１１４）。例えば、最終的なＴＶＡＦでの合焦精度をデフォーカス量換算で±５０μｍとした時に、Ｓ１１３ではＴ８＝２００μｍと設定し、Ｓ１１４ではＴ８＝４００μｍと設定する。設定幅を被写体像の急峻さに応じて変更してもよい。 If it is determined that the subject image is steep (Yes in S112), the camera MPU 125 sets the drive interval T8 of the focus lens 104 for obtaining the TVAF evaluation value to be narrow (S113), otherwise. A wide driving interval T8 is set (S114). For example, when the focusing accuracy in the final TVAF is ± 50 μm in terms of defocus amount, T8 = 200 μm is set in S113, and T8 = 400 μm is set in S114. The setting width may be changed according to the steepness of the subject image.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、Ｓ１１３又はＳ１１４で設定した駆動間隔Ｔ８で開始位置Ｔ７から撮像面位相差ＡＦの合焦位置Ｔ２の方向にフォーカスレンズ１０４を駆動し、駆動間隔Ｔ８毎にＴＶＡＦの評価値を取得する（Ｓ１１５）。 Next, the camera MPU 125 drives the focus lens 104 from the start position T7 in the direction of the focus position T2 of the imaging surface phase difference AF at the drive interval T8 set in S113 or S114, and the TVAF evaluation value at each drive interval T8. Is acquired (S115).
次に、カメラＭＰＵ１２５は、ピークが検出されたかどうか、即ち、ＴＶＡＦの評価値が増加から減少に切り替わり、ピーク判断閾値Ｔ９以上の減少がされたかどうかを判断する（Ｓ１１６）。カメラＭＰＵ１２５は、ピークが検出されないと判断すると（Ｓ１１６のＮｏ）、フローはＳ２０４に帰還する。 Next, the camera MPU 125 determines whether or not a peak has been detected, that is, whether or not the TVAF evaluation value has been switched from increasing to decreasing, and whether or not the peak determination threshold T9 has been decreased (S116). If the camera MPU 125 determines that no peak is detected (No in S116), the flow returns to S204.
一方、ピークが検出されたと判断すると（Ｓ１１６のＹｅｓ）、カメラＭＰＵ１２５は、現在の駆動間隔Ｔ８が狭いかどうか判断する（Ｓ１１７）。 On the other hand, if it is determined that a peak has been detected (Yes in S116), the camera MPU 125 determines whether the current drive interval T8 is narrow (S117).
カメラＭＰＵ１２５は、狭い駆動間隔Ｔ８でピークを検出していると判断すれば（Ｓ１１７のＹｅｓ）、ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動する（Ｓ１２２）。 If the camera MPU 125 determines that a peak is detected at a narrow driving interval T8 (Yes in S117), the camera MPU 125 drives the focus lens 104 to the peak position (S122).
一方、カメラＭＰＵ１２５は、広い駆動間隔Ｔ８でピークを検出していると判断すれば（Ｓ１１７のＮｏ）、現在位置（例えば、図５の位置Ｔ１０）よりもピーク位置（第２合焦位置）Ｔ１１に近い位置Ｔ１２にフォーカスレンズ１０４を駆動する（Ｓ１１８）。次に、カメラＭＰＵ１２５は、駆動間隔Ｔ８を狭く設定し（Ｓ１１９）、ＴＶＡＦ合焦位置Ｔ１１に向けて山登り駆動を行って評価値を取得する（Ｓ１２０）。Ｓ１１８とＳ１１９によって焦点検出の応答性を向上することができる。 On the other hand, if the camera MPU 125 determines that a peak is detected at a wide driving interval T8 (No in S117), the peak position (second in-focus position) T11 is more than the current position (for example, the position T10 in FIG. 5). The focus lens 104 is driven to a position T12 close to (S118). Next, the camera MPU 125 sets the drive interval T8 to be narrow (S119), performs hill-climbing drive toward the TVAF focus position T11, and acquires an evaluation value (S120). The responsiveness of focus detection can be improved by S118 and S119.
次に、カメラＭＰＵ１２５は、ピークが検出されたかどうか、即ち、ＴＶＡＦの評価値が増加から減少に切り替わり、ピーク判断閾値Ｔ９以上の減少がされたかどうかを判断する（Ｓ１２１）。カメラＭＰＵ１２５は、ピークが検出されていないと判断すると（Ｓ２１０のＮｏ）、フローはＳ１２０に帰還する。一方、カメラＭＰＵ１２５は、ピークが検出されたと判断すると（Ｓ１２１のＹｅｓ）、ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動する（Ｓ１２２）。 Next, the camera MPU 125 determines whether or not a peak is detected, that is, whether or not the TVAF evaluation value is switched from increasing to decreasing and the peak determination threshold T9 is decreased (S121). If the camera MPU 125 determines that no peak is detected (No in S210), the flow returns to S120. On the other hand, when the camera MPU 125 determines that a peak has been detected (Yes in S121), it drives the focus lens 104 to the peak position (S122).
以上、カメラＭＰＵ１２５は、撮像面位相差ＡＦの信頼度が高ければＴＶＡＦにおけるフォーカスレンズ１０４の移動範囲を狭く（即ち、開始位置を位置Ｔ３に）設定して応答性を向上し、低ければ広く（即ち、開始位置を位置Ｔ５に）設定して検出精度を確保する。また、カメラＭＰＵ１２５は、被写体像が急峻であればＴＶＡＦにおけるフォーカスレンズ１０４の駆動間隔Ｔ８を狭く設定して検出精度を確保し、急峻でなければ駆動間隔Ｔ８を広く設定して応答性を向上し、ピーク検出後に駆動間隔Ｔ８を狭く再設定する。 As described above, the camera MPU 125 sets the movement range of the focus lens 104 in the TVAF to be narrow (that is, the start position is set to the position T3) if the reliability of the imaging plane phase difference AF is high, and improves the response when the reliability is low. That is, the start position is set to position T5) to ensure detection accuracy. In addition, if the subject image is steep, the camera MPU 125 secures the detection accuracy by setting the drive interval T8 of the focus lens 104 in TVAF to be narrow, and if it is not steep, the camera MPU 125 sets the drive interval T8 wide to improve the response. Then, after the peak detection, the driving interval T8 is narrowed again.
また、撮像面位相差ＡＦにおける焦点検出画素列の偏心量の差を大きくするとピント検出精度が高まるので、合焦位置Ｔ１１を検出した焦点検出用画素がこの高精度検出画素であった場合には、距離Ｔ４をより狭く設定してもよい。 In addition, if the difference in the amount of eccentricity of the focus detection pixel row in the imaging plane phase difference AF is increased, the focus detection accuracy increases. Therefore, when the focus detection pixel that detects the in-focus position T11 is this high-precision detection pixel. The distance T4 may be set narrower.
撮像装置は、被写体の撮像に適用することができる。 The imaging device can be applied to imaging a subject.
１００ レンズユニット
１０４ フォーカスレンズ（群）
１１７ レンズＭＰＵ
１２０ カメラ本体
１２２ 撮像素子
１２５ カメラＭＰＵ
１２５ｃ ＥＥＰＲＯＭ
１２９ 撮像面位相差焦点検出部
１３０ ＴＶＡＦ焦点検出部
100 Lens unit 104 Focus lens (group)
117 Lens MPU
120 Camera Body 122 Image Sensor 125 Camera MPU
125c EEPROM
129 Imaging surface phase difference focus detection unit 130 TVAF focus detection unit
Claims (5)
前記複数の焦点検出用画素に形成される前記被写体の一対の像のずれ量を検出することによって第１合焦位置を検出する第１焦点検出部と、
前記複数の撮影用画素が形成した前記被写体の像のコントラストのピーク位置を第２合焦位置として検出する第２焦点検出部と、
前記一対の像の一致度と前記被写体の像のコントラストの情報を含む、前記第１焦点検出部による焦点検出の信頼度が高い場合の前記第２焦点検出部の開始位置を、前記信頼度が高くない場合の前記第２焦点検出部の開始位置よりも、前記第１合焦位置の近くに設定するプロセッサと、
を有することを特徴とする撮像装置。 A plurality of imaging pixels each receiving light passing through the exit pupil of the photographic lens to generate an image of the subject, and a plurality of focal points each receiving light passing through a partial region of the exit pupil of the photographic lens An image sensor having a detection pixel;
A first focus detection unit that detects a first in-focus position by detecting a shift amount of a pair of images of the subject formed in the plurality of focus detection pixels;
A second focus detection unit for detecting a contrast peak position of the image of the subject formed by the plurality of shooting pixels as a second in-focus position;
The reliability of the start position of the second focus detection unit when the reliability of focus detection by the first focus detection unit including information on the degree of coincidence of the pair of images and the contrast of the image of the subject is high. A processor that sets the first focus position closer to the first focus position than the start position of the second focus detection unit when not higher;
An imaging device comprising:
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