JP2013015806A - Focus detector and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。 The present invention relates to a focus detection apparatus and an imaging apparatus.
従来より、複数の焦点検出位置において、光学系による像面のずれ量を検出することで、光学系の焦点状態を検出する焦点検出装置が知られている。このような焦点検出装置において、複数の焦点検出位置のうち被写界中央部の焦点検出位置において、焦点検出を行うために十分な露出が得られていない場合には、被写界中央部の焦点検出位置における露光を継続したまま、被写界周辺部の焦点検出位置における像面のずれ量の検出を、被写界中央部の焦点検出位置における像面のずれ量の検出よりも先に行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a focus detection device that detects a focus state of an optical system by detecting an image plane shift amount by the optical system at a plurality of focus detection positions is known. In such a focus detection device, if sufficient exposure for focus detection is not obtained at the focus detection position in the center of the object field among the plurality of focus detection positions, While detecting exposure at the focus detection position, the detection of the image plane shift amount at the focus detection position at the periphery of the object scene is performed before the detection of the image plane shift amount at the focus detection position at the center of the object scene. The technique to perform is known (for example, refer patent document 1).
しかしながら、従来技術では、被写界周辺部の焦点検出位置における像面のずれ量を、被写界中央部の焦点検出位置における像面のずれ量の検出よりも先に行うことにより、被写界中央部の焦点検出位置における露光時間を延長しながらも、焦点検出に要する時間が増大してしまうことを防止することができるが、焦点検出に要する時間を短縮するものではなかった。 However, in the prior art, the image plane displacement amount at the focus detection position at the periphery of the object scene is detected before the image plane displacement amount is detected at the focus detection position at the center area of the object field. While it is possible to prevent the time required for focus detection from increasing while extending the exposure time at the focus detection position in the center of the field, the time required for focus detection has not been shortened.
本発明が解決しようとする課題は、焦点検出に要する時間を短縮することが可能な焦点検出装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a focus detection device capable of reducing the time required for focus detection.
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In the following description, reference numerals corresponding to the drawings showing the embodiment of the present invention are given and described. However, the reference numerals are only for facilitating the understanding of the invention and are not intended to limit the invention. .
［１］本発明に係る焦点検出装置は、光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を、所定のフレームレートで繰り返し出力する撮像部（２２）と、前記光学系を介した一対の光束を受光し、前記フレームレートに応じた周期で、一対の受光信号を繰り返し出力する一対の受光センサ（２２ａ〜２２ｊ）と、前記一対の受光信号に基づいて、撮影画面内の複数の焦点検出位置における、前記光学系による像面のずれ量を順次演算することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部（２１）と、所定の撮影条件下において、前記位相差検出部に、前記複数の焦点検出位置のうち、前記フレームレートに応じて決められる所定時間内において、前記ずれ量の演算が可能な焦点検出位置について、前記ずれ量の演算を行わせ、前記位相差検出部に、前記所定時間内において演算された前記ずれ量に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出させる制御部（２１）と、を備えることを特徴とする。 [1] A focus detection apparatus according to the present invention captures an image by an optical system, and repeatedly outputs an image signal corresponding to the captured image at a predetermined frame rate, and the optical system. A pair of light receiving sensors (22a to 22j) that receive the pair of luminous fluxes and repeatedly output the pair of light receiving signals at a period according to the frame rate, and a plurality of light receiving sensors based on the pair of light receiving signals. A phase difference detection unit (21) for detecting a focus state of the optical system by sequentially calculating a shift amount of an image plane by the optical system at a focus detection position of the optical system, and the phase difference under a predetermined photographing condition. In a predetermined time determined according to the frame rate among the plurality of focus detection positions, the detection unit is configured to calculate the shift amount for a focus detection position where the shift amount can be calculated. The serial phase difference detecting unit, based on the deviation amount calculated within the predetermined time, a control unit for detecting the focusing state of the optical system (21), characterized in that it comprises a.
［２］上記焦点検出装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、所定の撮影条件下において、前記位相差検出部（２１）に、前記複数の焦点検出位置のうち、前記フレームレートに応じた数の前記焦点検出位置についてのみ、前記ずれ量の演算を行わせるように構成することができる。 [2] In the invention relating to the focus detection device, the control unit (21) may cause the phase difference detection unit (21) to set the frame rate among the plurality of focus detection positions under a predetermined shooting condition. The shift amount can be calculated only for the corresponding number of focus detection positions.
［３］上記焦点検出装置に係る発明において、前記所定の撮影条件は、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われたこと、連写撮影中であること、前記光学系の焦点状態が合焦状態とされた後も、焦点状態の検出を繰り返し行うモードとされていること、および、前記複数の焦点検出位置の中から焦点検出を行うための前記焦点検出位置が特定されていることのうち少なくとも１つであるように構成することができる。 [3] In the invention relating to the focus detection apparatus, the predetermined shooting conditions include that the shutter release button is fully pressed, continuous shooting is being performed, and the focus state of the optical system is in focus. The focus detection mode is a mode in which the detection of the focus state is repeated, and at least the focus detection position for performing focus detection among the plurality of focus detection positions is specified. It can be configured to be one.
［４］上記焦点検出装置に係る発明において、前記撮像部（２２）により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部（２１）をさらに備え、前記一対の受光センサ（２２ａ〜２２ｊ）は、前記撮像部の受光面に備えられるように構成することができる。 [4] In the invention related to the focus detection device, the evaluation value related to the contrast of the image by the optical system is calculated based on the image signal output from the imaging unit (22), thereby the focus of the optical system. A contrast detection unit (21) for detecting a state may be further provided, and the pair of light receiving sensors (22a to 22j) may be configured to be provided on a light receiving surface of the imaging unit.
［５］本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。 [5] An imaging apparatus according to the present invention includes the focus detection apparatus.
本発明によれば、焦点検出に要する時間を短縮することができる。 According to the present invention, the time required for focus detection can be shortened.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
The
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
The
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
The specific configuration of the moving mechanism along the optical axis L1 of the
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
As described above, the
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
The position of the
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
As the
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
The
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
The
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
On the other hand, the
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
The
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
A
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
In addition to the above, the
操作部２８は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。また、操作部２８は、ＡＦエリアモードの切換え、すなわち、シングルエリアＡＦモード／オートエリアＡＦモードの切換えも行えるようになっている。シングルＡＦモードとは、撮影者により選択された焦点検出エリアで焦点検出を行うモードであるのに対し、オートエリアＡＦモードとは、カメラ１により焦点検出エリアを選択してピントを合わせるモードである。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
The
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
Next, the
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing the imaging surface of the
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
As shown in FIG. 3, the
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
The
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
FIG. 4 is an enlarged front view showing one of the
また、撮像素子２２には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ〜２２ｊ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
Further, the
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊの位置は図示する位置にのみ限定されず、７箇所以下の位置に配置することもでき、また、９箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
Note that the positions of the focus
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊを構成する。
FIG. 5A is an enlarged front view showing one of the
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
The
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
In addition, although the
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
Here, a so-called phase difference detection method for detecting the focus state of the photographing optical system based on the pixel outputs of the
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 3. The focus detection pixels 222 a-1, 222 b-1, 222 a-2, and 222 b-2 that are arranged in the vicinity of the photographing
ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
Here, the
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。
In FIG. 8, the arrangement direction of the
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
As shown in FIG. 8, the
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
In other words, on the
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
As shown in FIG. 8, the
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
Further, the
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
Then, a plurality of the above-described two types of
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。 Then, a conversion calculation is performed on the obtained image shift amount according to the center-of-gravity interval of the pair of distance measuring pupils, thereby obtaining a current focal plane with respect to the planned focal plane (the focal point corresponding to the position of the microlens array on the planned focal plane). The deviation of the focal plane at the detection position, that is, the defocus amount can be obtained.
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
The calculation of the image shift amount by the phase difference detection method and the calculation of the defocus amount based thereon are executed by the
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。
Further, the
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
Then, the
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、たとえば、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。
Next, an operation example of the
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１による、スルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定のフレームレートで繰り返し実行される。
First, in step S101, generation of a through image by the
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の８つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、８つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊに対応する焦点検出エリアにおける像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。
In step S102, the
そして、本実施形態において、カメラ制御部２１は、撮像素子２２から、一対の像データを、たとえばスルー画像のフレームレートに応じた所定の周期で繰り返し読み出し、読み出した一対の像データに基づいて、デフォーカス量の演算を繰り返し実行する。
In this embodiment, the
ここで、図１０は、本実施形態に係るデフォーカス量の演算方法の一例を説明するための図である。図１０では、電荷の蓄積と、像データの転送、およびデフォーカス量の演算を時系列に沿って示している。なお、図１０中のデフォーカス量の演算における１〜８の数字は、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊに対応する８つの焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算をそれぞれ示すものである（なお、後述する図１１、図１４においても同様である）。
Here, FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a defocus amount calculation method according to the present embodiment. In FIG. 10, charge accumulation, image data transfer, and defocus amount calculation are shown in time series. The
たとえば、図１０に示す例では、時刻ｔ１において、入射光に応じた電荷の蓄積が開始され、時刻ｔ２において、時刻ｔ１から蓄積された電荷に応じた像データの転送が開始される。また、時刻ｔ２では、次フレームの電荷の蓄積が開始され、時刻ｔ２から蓄積された電荷に応じた像データの転送が、時刻ｔ４において開始される。同様に、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ９においても電荷の蓄積が開始され、蓄積された電荷に応じた像データの転送が、それぞれ時刻ｔ５，ｔ６，ｔ９，ｔ１０において開始される。このように、本実施形態では、電荷の蓄積と、像データの転送とが、所定の周期で繰り返し実行される。 For example, in the example shown in FIG. 10, accumulation of electric charge according to incident light is started at time t1, and transfer of image data according to the electric charge accumulated from time t1 is started at time t2. Further, at time t2, charge accumulation for the next frame is started, and transfer of image data corresponding to the charge accumulated from time t2 is started at time t4. Similarly, charge accumulation is started at times t4, t5, t6, and t9, and image data transfer corresponding to the accumulated charges is started at times t5, t6, t9, and t10, respectively. As described above, in this embodiment, charge accumulation and image data transfer are repeatedly executed at a predetermined cycle.
また、本実施形態では、デフォーカス量の演算も繰り返し行われる。たとえば、図１０に示す例では、時刻ｔ２において開始された像データの転送が、時刻ｔ３で完了し、時刻ｔ３から、転送された像データに基づいて、デフォーカス量の演算が開始される。図１０に示す例では、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｊに対応する８つの焦点検出エリアにおけるデフォーカス量が順次演算され、その結果、時刻ｔ３で開始された焦点検出エリアの演算が、時刻ｔ７において終了する。そして、デフォーカス量の演算が終了すると、デフォーカス量の演算終了後に転送された像データに基づいて、時刻ｔ８から、デフォーカス量の演算が新たに開始される。
In the present embodiment, the calculation of the defocus amount is also repeatedly performed. For example, in the example shown in FIG. 10, the transfer of the image data started at time t2 is completed at time t3, and the calculation of the defocus amount is started based on the transferred image data from time t3. In the example shown in FIG. 10, the defocus amounts in the eight focus detection areas corresponding to the focus
また、本実施形態においては、図１０に示すように、全ての焦点検出エリアにおけるデフォーカス量を順次演算する、デフォーカス量の演算処理に加えて、図１１に示すように、焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算を、フレームレートに応じて決められる時間内で打ち切ることで、撮像素子２２から転送された全ての像データに基づいてデフォーカス量の演算を行う演算処理も行われる。たとえば、以下においては、図１１を参照して、撮像素子２２のフレームレートでの１フレーム分の時間内（像データの転送が完了してから、次フレームの像データの転送が完了するまでの時間内）で、デフォーカス量の演算を打ち切る動作例について説明する。なお、図１１は、本実施形態に係るデフォーカス量の演算方法の他の例を説明するための図である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, in addition to the defocus amount calculation processing for sequentially calculating the defocus amounts in all the focus detection areas, as shown in FIG. An arithmetic process for calculating the defocus amount based on all the image data transferred from the
すなわち、図１１に示す例では、図１０に示す例と同様に、電荷の蓄積と、像データの転送が、所定の周期で繰り返し行われている。しかしながら、図１１に示す例では、たとえば、時刻ｔ１１において、像データの転送が開始され、時刻ｔ１２において、転送された像データに基づいてデフォーカス量の演算が開始されるが、時刻ｔ１４において次フレームの像データの転送が完了すると、時刻ｔ１２で開始されたデフォーカス量の演算処理が、４つ目の焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算の途中で打ち切られ、その結果、時刻ｔ１２で転送された像データに基づいて、３つの焦点検出エリアにおけるデフォーカス量のみが算出されることとなる。同様に、時刻ｔ１３において転送が開始された像データに基づいて、時刻ｔ１４において、デフォーカス量の演算が開始されるが、時刻ｔ１６において次の像データの転送が完了すると、時刻ｔ１４で開始されたデフォーカス量の演算処理が途中で打ち切られ、時刻ｔ１６から、新たに転送された像データに基づくデフォーカス量の演算が開始される。同様に、時刻ｔ１６から開始されたデフォーカス量の演算も、次の像データの転送が完了する時刻ｔ１７で打ち切られ、時刻ｔ１７から開始されたデフォーカス量の演算も、次の像データの転送が完了する時刻ｔ１８で打ち切られる。 That is, in the example shown in FIG. 11, as in the example shown in FIG. 10, charge accumulation and image data transfer are repeatedly performed at a predetermined cycle. However, in the example shown in FIG. 11, for example, transfer of image data is started at time t11, and calculation of the defocus amount is started based on the transferred image data at time t12. When the transfer of the frame image data is completed, the defocus amount calculation process started at time t12 is interrupted in the middle of the defocus amount calculation in the fourth focus detection area, and as a result, transferred at time t12. Only the defocus amounts in the three focus detection areas are calculated based on the image data thus obtained. Similarly, the calculation of the defocus amount is started at time t14 based on the image data that has been transferred at time t13. When transfer of the next image data is completed at time t16, the calculation starts at time t14. The calculation processing of the defocus amount is aborted in the middle, and the calculation of the defocus amount based on the newly transferred image data is started from time t16. Similarly, the calculation of the defocus amount started from time t16 is also aborted at time t17 when the transfer of the next image data is completed, and the calculation of the defocus amount started from time t17 is also the transfer of the next image data. Is terminated at time t18.
このように、図１１に示す例では、デフォーカス量の演算を途中で打ち切り、撮像素子２２のフレームレートに応じた数の焦点検出エリアについてのみ、デフォーカス量の演算を行うことで、撮像素子２２から転送される全ての像データに基づいて、デフォーカス量の演算を行うことができる。そのため、たとえば特定被写体を追尾する場面において、特定被写体に対応する焦点検出エリアが特定されている場合などでは、特定被写体に対応する焦点検出エリアにおけるデフォーカス量を優先して演算することで、転送された全ての像データに基づいて、特定被写体に対応する焦点検出エリアにおける焦点状態を検出することができることとなる。
As described above, in the example illustrated in FIG. 11, the defocus amount calculation is stopped halfway, and the defocus amount calculation is performed only for the number of focus detection areas corresponding to the frame rate of the
なお、本実施形態では、撮像素子２２のフレームレートに応じて決められる時間内で、デフォーカス量の演算を打ち切ればよく、デフォーカス量を算出できる焦点検出エリアの数を、一定の数に限定する必要はない。たとえば、焦点検出エリアごとに、デフォーカス量を算出する時間にばらつきがある場合には、デフォーカス量を算出する際に、該デフォーカス量を、撮像素子２２のフレームレートに応じて決められた時間内で算出できるか否かを判断し、該時間内でデフォーカス量を算出できないと判断した場合には、デフォーカス量の演算を打ち切る構成としてもよい。
In the present embodiment, the calculation of the defocus amount may be stopped within the time determined according to the frame rate of the
このように、本実施形態では、図１０に示すように、全ての焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算を行う処理と、図１１に示すように、焦点検出エリアにおけるデフォーカス量を途中で打ち切ることで、撮像素子２２から転送された全ての像データについて、デフォーカス量の演算を行う処理とを実行することができる。本実施形態において、カメラ制御部２１は、撮影条件に応じて、いずれのデフォーカス量の演算処理を行うか決定する。ここで、図１２は、デフォーカス量の演算を打ち切るか否かの判定を行うデフォーカス演算打ち切り判定処理を示すフローチャートであり、図１３は、デフォーカス量の演算を途中で打ち切るか否かを判定するための撮影条件を示すテーブルである。以下においては、図１２および図１３を参照して、デフォーカス演算打ち切り判定処理について説明する。なお、このデフォーカス演算打ち切り判定処理は、図９に示すカメラ１の動作とは独立して、カメラ制御部２１により繰り返し行われる。
As described above, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the process of calculating the defocus amount in all the focus detection areas and the defocus amount in the focus detection area are cut off halfway as shown in FIG. As a result, it is possible to execute a process of calculating the defocus amount for all the image data transferred from the
図１２に示すように、まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部２１により、オートフォーカスモードのうち、ワンショットモードが設定されているか否かの判断が行われる。ワンショットモードが設定されている場合には、ステップＳ２０２に進み、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフに設定される。これにより、ワンショットモードが設定されている場合には、図１０に示すように、全ての焦点検出エリアにおいてデフォーカス量の算出が行われるため、被写体にピントの合った画像を撮像することができることとなる。
As shown in FIG. 12, first, in step S201, the
一方、ステップＳ２０１で、コンティニュアスモードが設定されていると判断された場合には、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、カメラ制御部２１により、ＡＦエリアモードのうち、複数の焦点検出エリアの中から焦点検出を行うための焦点検出エリアを自動で特定するオートエリアＡＦモードが設定されているか否かの判断が行われる。オートエリアＡＦモードが設定されている場合には、ステップＳ２０４に進み、一方、焦点検出を行うための焦点検出エリアを撮影者が特定するシングルエリアＡＦモードが設定されている場合には、ステップＳ２０５に進む。
On the other hand, if it is determined in step S201 that the continuous mode is set, the process proceeds to step S203. In step S203, whether or not the
ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、焦点検出を行うための焦点検出エリアが実際に特定されているか否かの判断が行われる。ここで、本実施形態では、オートエリアＡＦモードが設定されている場合において、焦点検出を行うための焦点検出エリアが特定されていない場合には、全ての焦点検出エリアにおいて、デフォーカス量の演算を行い、算出された各焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の分布に基づいて、焦点検出を行うための焦点検出エリアを特定する。そのため、オートエリアＡＦモードが設定されており（ステップＳ２０３＝Ｙｅｓ）、焦点検出を行うための焦点検出エリアが特定されていない場合には（ステップＳ２０４＝Ｎｏ）、ステップＳ２０２に進み、図１０に示すように、全ての焦点検出エリアにおいてデフォーカス量の演算を行うために、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフに設定される。
In step S204, the
一方、コンティニュアスモードが設定されている場合（ステップＳ２０１＝Ｎｏ）において、シングルエリアＡＦモードにより焦点検出を行うための焦点検出エリアが撮影者により特定されている場合（ステップＳ２０３＝Ｎｏ）、または、オートエリアＡＦモードにより、焦点検出を行うための焦点検出エリアが自動で特定されている場合（ステップＳ２０３＝Ｙｅｓ、ステップＳ２０４＝Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、カメラ制御部２１により、特定された焦点検出エリアとその周辺の焦点検出エリアにおいて、転送された全ての像データについて、デフォーカス量の演算を行うため、デフォーカス演算打ち切りフラグがオンに設定される。
On the other hand, when the continuous mode is set (step S201 = No), the focus detection area for performing focus detection in the single area AF mode is specified by the photographer (step S203 = No). Alternatively, when the focus detection area for performing focus detection is automatically specified by the auto area AF mode (step S203 = Yes, step S204 = Yes), the process proceeds to step S205. In step S205, the
このように、本実施形態に係るデフォーカス演算打ち切り判定処理が行われ、デフォーカス量の演算を途中で打ち切るためのデフォーカス演算打ち切りフラグが設定される。すなわち、本実施形態では、図１３に示すように、ワンショットモードが設定されている撮影条件では、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフに設定され、図１０に示すように、全ての焦点検出エリア（ＡＦエリア）において、デフォーカス量の演算（Ｄｅｆ演算）が行われることとなる。 In this way, the defocus calculation abort determination process according to the present embodiment is performed, and the defocus calculation abort flag for aborting the defocus amount computation is set. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the defocus calculation abort flag is set to OFF under the shooting condition in which the one-shot mode is set, and as shown in FIG. In the AF area), a defocus amount calculation (Def calculation) is performed.
また、図１３に示すように、コンティニュアスモードが設定されている場合において、シングルエリアＡＦモードが設定されている撮影条件、あるいは、コンティニュアスモードが設定されている場合において、オートエリアＡＦモードで、焦点検出を行うための焦点検出エリアが実際に特定されている撮影条件では、デフォーカス演算打ち切りフラグがオンに設定され、図１１に示すように、像データが転送される度に、デフォーカス量の演算（Ｄｅｆ演算）が途中で打ち切られることとなる。 Further, as shown in FIG. 13, when the continuous mode is set, the auto area AF is set when the shooting condition in which the single area AF mode is set or when the continuous mode is set. In the shooting conditions in which the focus detection area for performing focus detection is actually specified in the mode, the defocus calculation abort flag is set to ON, and as shown in FIG. The defocus amount calculation (Def calculation) is terminated halfway.
さらに、本実施形態では、図１３に示すように、コンティニュアスモードが設定されている場合において、オートエリアＡＦモードで、焦点検出を行うための焦点検出エリアが特定されていない撮影条件では、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフに設定され、図１０に示すように、全ての焦点検出エリア（ＡＦエリア）において、デフォーカス量の演算（Ｄｅｆ演算）が行われることとなる。 Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, when the continuous mode is set, in the shooting conditions in which the focus detection area for performing focus detection is not specified in the auto area AF mode, The defocus calculation abort flag is set to OFF, and the defocus amount calculation (Def calculation) is performed in all focus detection areas (AF areas) as shown in FIG.
次いで、図９に戻り、ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することにより行われる。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
Next, returning to FIG. 9, in step S <b> 103, the
ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否かの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ１０５に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０４を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、および焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。
In step S104, the
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２と同様に、位相差検出方式により、焦点検出を行うための焦点検出エリアにおける、デフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１０に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０６に進む。 In step S105, as in step S102, it is determined whether or not the defocus amount has been calculated in the focus detection area for performing focus detection by the phase difference detection method. If the defocus amount can be calculated, it is determined that distance measurement is possible, and the process proceeds to step S110. On the other hand, if the defocus amount cannot be calculated, it is determined that distance measurement is impossible, and the process proceeds to step S106.
ステップＳ１０５において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１１０に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、合焦動作が行なわれる。具体的には、まず、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出が行われる。ここで、デフォーカス量演算打ち切りフラグがオフに設定されており、たとえば図１０に示すように、８つ全ての焦点検出エリアにおいて、デフォーカス量が算出できた場合には、カメラ制御部２１は、８つの焦点検出エリアにおいて算出されたデフォーカス量の分布に基づいて、焦点検出を行うための焦点検出エリアを特定し、特定された焦点検出エリアにおけるデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出を行う。また、デフォーカス量演算打ち切りフラグがオンに設定されており、焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算が途中で打ち切られた場合には、カメラ制御部２１は、実際に算出できたデフォーカス量（図１１に示す例では、３つの焦点検出エリアにおけるデフォーカス量）の分布に基づいて、焦点検出を行うための焦点検出エリアを特定し、特定された焦点検出エリアにおけるデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量の算出を行う。
If it is determined in step S105 that the defocus amount has been calculated and it is determined that distance measurement is possible, the process proceeds to step S110, and a focusing operation is performed based on the defocus amount calculated by the phase difference detection method. It is. Specifically, first, the
そして、算出されたレンズ駆動量は、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出され、これにより、レンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。そして、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動すると、ステップＳ１１３に進む。
Then, the calculated lens driving amount is sent to the
一方、ステップＳ１０５において、位相差検出方式により、焦点検出を行うための焦点検出エリアにおける、デフォーカス量の算出ができなかったと判定された場合には、ステップＳ１０６に進み、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれる。本実施形態のスキャン動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。
On the other hand, if it is determined in step S105 that the defocus amount cannot be calculated in the focus detection area for performing focus detection by the phase difference detection method, the process proceeds to step S106, and the
具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動は、無限遠端位置から至近端位置に向かって、あるいは、至近端位置から無限遠端位置に向かって行なう。
Specifically, the
そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。
Then, while driving the
なお、カメラ制御部２１は、スキャン動作において、位相差検出方式によりデフォーカス量の演算を行う際にも、上述したように、図１２に示すデフォーカス演算打ち切り判定処理で設定した、デフォーカス演算打ち切りフラグに基づいて、デフォーカス量の演算を行う。
Note that, as described above, the
そして、ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、焦点検出エリアにおける、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１０に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０７においては、上述したステップＳ１０５と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０８に進むこととする。
In step S107, it is determined whether the defocus amount in the focus detection area can be calculated by the phase difference detection method as a result of the scanning operation performed by the
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、焦点検出エリアにおける合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１１１に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１０９に進む。
In step S108, it is determined whether or not the in-focus position in the focus detection area has been detected by the contrast detection method as a result of the scanning operation performed by the
ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域、すなわち、無限遠端位置から至近端位置の間の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ１０７に戻り、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１１２に進む。
In step S <b> 109, the
そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０７において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１１０に進み、上記と同様にして、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。 As a result of executing the scanning operation, if it is determined in step S107 that the defocus amount can be calculated by the phase difference detection method, the scanning operation is stopped, and the process proceeds to step S110. A focusing operation based on the defocus amount calculated by the phase difference detection method is performed.
また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０８において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１１１に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１１１では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が行なわれる。
As a result of executing the scanning operation, if it is determined in step S108 that the in-focus position has been detected by the contrast detection method, the scanning operation is stopped, and the process proceeds to step S111, where it is detected by the contrast detection method. A focusing operation based on the focusing position is performed. That is, in step S111, a focus drive process for driving the
一方、ステップＳ１０９において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作を終了し、フォーカスレンズ３２を予め定められた所定位置まで駆動させる処理が行なわれる。
On the other hand, if it is determined in step S109 that the scan operation has been completed for the entire driveable range of the
そして、ステップＳ１１０において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させた後、ステップＳ１１１において、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいてフォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させた後、あるいは、ステップＳ１１２において，フォーカスレンズ３２を予め定められた所定位置まで駆動させる処理が行なわれた後には、ステップＳ１１３に進み、カメラ制御部２１により、オートフォーカスモードがワンショットモードに設定されているか否かの判定が行なわれる。ワンショットモードに設定されている場合には、ステップＳ１１４に進み、ワンショットモードではなく、コンティニュアスモードが設定されている場合には、ステップＳ１１６に進む。
In step S110, the
ワンショットモードに設定されている場合には、ステップＳ１１４に進み、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に固定する合焦ロックが行なわれる。そして、ステップＳ１１５にて、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされない場合には、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に固定したまま、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、待機し、一方、第２スイッチＳＷ２がオンされると、ステップＳ１１９に進み、被写体像の撮影が行なわれる。
If the one-shot mode is set, the process proceeds to step S114, and a focus lock for fixing the
また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされた際に、位相差検出方式によりデフォーカス量の演算が行われている場合には、全ての焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算が終了するのを待つことなく、デフォーカス量の演算を途中で打ち切り、被写体像の本撮影処理に移行する。たとえば、カメラ制御部２１は、シャッターレリーズボタンが全押しされ、撮像素子２２が被写体像を本撮影するための撮影モードとなった場合に、デフォーカス量の演算を途中で打ち切り、被写体像の撮影処理に移行することができる。これにより、シャッターレリーズボタンが全押しされてから、被写体像の本撮影が開始されるまでのタイムラグを短縮することができる。
Further, in this embodiment, when the defocus amount is calculated by the phase difference detection method when the shutter release button is fully pressed (the second switch SW2 is turned on), all focus detections are performed. Without waiting for the calculation of the defocus amount in the area to end, the calculation of the defocus amount is interrupted halfway and the process proceeds to the subject image main photographing process. For example, when the shutter release button is fully pressed and the
一方、ステップＳ１１３で、コンティニュアスモードに設定されていると判断された場合には、ステップＳ１１６に進み、フォーカスレンズ３２を合焦位置に停止させた状態として、ステップＳ１１７に進み、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１０４に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされた状態である場合には、上述してステップＳ１０５〜Ｓ１１２の処理を再度行なうことにより、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるための動作が行なわれる。一方、光学系の焦点状態が変化していない場合には、第２スイッチＳＷ２がオンされるか（ステップＳ１１８）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１１７）、フォーカスレンズ３２を現在のレンズ位置に停止させたまま待機し、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合に（ステップＳ１１８＝Ｙｅｓ）、被写体像の撮影が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S113 that the continuous mode has been set, the process proceeds to step S116, the
以上のように、本実施形態に係るカメラ１は、図１３に示すように、コンティニュアスモードが設定されている場合に、オートエリアＡＦモードで、焦点検出を行うための焦点検出エリアが実際に特定されている撮影条件下や、コンティニュアスモードが設定されている場合に、シングルエリアＡＦモードが設定されている撮影条件下においては、図１１に示すように、像データの転送に合わせて、デフォーカス量の演算を打ち切り、新たに転送された像データに基づいて、デフォーカス量の演算を行う処理を繰り返し実行する。これにより、本実施形態では、撮像素子２２から転送された全ての像データについて、デフォーカス量の演算を行った場合でも、焦点検出に要する時間を短縮することができる。また、本実施形態では、焦点検出位置におけるデフォーカス量の演算を途中で打ち切ることで、撮像素子２２から転送される全ての像データについて、デフォーカス量の演算を行うことができるため、特定被写体に追従する場面などにおいては、特定被写体への追従性を高めることができる。
As described above, the
さらに、本実施形態では、図１３に示すように、ワンショットモードが設定されている撮影条件下では、全ての焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算が行わるため、被写体にピントの合った画像を適切に撮像することができる。また、コンティニュアスモードが設定されている場合において、オートエリアＡＦモードで、焦点検出を行うための焦点検出エリアが特定されていない撮影条件下では、全ての焦点検出エリアにおけるデフォーカス量の演算を行うことで、焦点検出を行うための焦点検出エリアを適切に特定することができる。 Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, under the shooting conditions in which the one-shot mode is set, the defocus amount is calculated in all the focus detection areas, so that the subject is in focus. Can be appropriately imaged. In addition, when the continuous mode is set, calculation of the defocus amount in all the focus detection areas under the shooting conditions in which the focus detection area for performing focus detection is not specified in the auto area AF mode. By performing the above, it is possible to appropriately specify a focus detection area for performing focus detection.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフである場合には、図１０に示すように、全ての焦点検出位置におけるデフォーカス量の演算が完了した後に、デフォーカス量の演算の完了後に転送された像データを用いて、デフォーカス量の演算を新たに行うことで、デフォーカス量の演算を繰り返す構成を例示しているが、この構成に限定されず、たとえば、図１４に示すように、デフォーカス量の演算が完了した時点で、既に転送されている最新の像データを用いて、デフォーカス量の演算を続けて行う構成としてもよい。たとえば、図１４に示す例では、時刻ｔ２１において開始されたデフォーカス量の演算が時刻ｔ２３で終了するため、時刻ｔ２３の時点で既に転送されている、時刻ｔ２２で転送された像データを用いて、時刻ｔ２３から、デフォーカス量の演算が新たに開始される。同様に、時刻ｔ２３で開始されたデフォーカス量の演算が時刻ｔ２５で終了するため、時刻ｔ２５の時点で既に転送されている、時刻ｔ２４で転送された像データを用いて、時刻ｔ２５から、デフォーカス量の演算が新たに開始される。このように、図１４に示す例では、デフォーカス量の演算が終了した後に、像データの転送の完了を待たずに、デフォーカス量の演算を新たに開始することができるため、図１０に示す例と比べて、より多くの像データに基づいて、光学系の焦点状態を検出することができる。なお、図１４は、デフォーカス演算打ち切りフラグがオフである場合における、デフォーカス量の算出方法の他の例を説明するための図である。 For example, in the above-described embodiment, when the defocus calculation abort flag is OFF, as shown in FIG. 10, after the calculation of the defocus amount at all focus detection positions is completed, the calculation of the defocus amount is completed. The configuration of repeating the calculation of the defocus amount by newly performing the calculation of the defocus amount using the image data transferred after the completion is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration. For example, FIG. As illustrated, when the defocus amount calculation is completed, the defocus amount calculation may be continuously performed using the latest image data that has already been transferred. For example, in the example shown in FIG. 14, since the calculation of the defocus amount started at time t21 ends at time t23, the image data transferred at time t22 that has already been transferred at time t23 is used. From the time t23, the calculation of the defocus amount is newly started. Similarly, since the calculation of the defocus amount started at time t23 ends at time t25, the image data transferred at time t24 that has already been transferred at time t25 is used to start defocusing from time t25. The calculation of the focus amount is newly started. In this way, in the example shown in FIG. 14, after the defocus amount calculation is completed, the defocus amount calculation can be newly started without waiting for the completion of the transfer of the image data. Compared to the example shown, the focus state of the optical system can be detected based on more image data. FIG. 14 is a diagram for explaining another example of the defocus amount calculation method when the defocus calculation abort flag is off.
また、上述した実施形態では、静止画像の単写撮影を行う場面について例示したが、たとえば連写撮影を行う場合には、デフォーカス演算打ち切りフラグをオンに設定し、デフォーカス量の演算を途中で打ち切る構成とすることもできる。これにより、静止画像を、所定の間隔で適切に撮影することができる。 Further, in the above-described embodiment, a case where single-shot shooting of a still image is illustrated, but for example, when continuous shooting is performed, the defocus calculation abort flag is set to ON and the defocus amount calculation is in progress. It can also be set as the structure cut off by. Thereby, a still image can be appropriately captured at a predetermined interval.
さらに、上述した実施形態では、焦点検出エリアごとに、各焦点検出エリアにおけるデフォーカス量を演算する構成を例示したが、この構成に例示されるものではなく、たとえば、１つの焦点検出エリア内を複数のブロックに分割して、各ブロックごとに、デフォーカス量を演算する構成としてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration for calculating the defocus amount in each focus detection area is illustrated for each focus detection area. However, the configuration is not exemplified in this configuration, and for example, in one focus detection area. It is good also as a structure which divides | segments into several blocks and calculates a defocus amount for every block.
また、上述した実施形態では、シャッターレリーズボタンが全押しされた場合に、デフォーカス量の演算を途中で打ち切り、被写体像の本撮影に移行する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、フォーカス優先モード（光学系の焦点状態が合焦状態である場合にのみ、被写体像の本撮影を行うモード）が設定されている場合には、光学系の焦点状態が合焦状態となるまで、デフォーカス量の演算を続け、レリーズ優先モード（光学系の焦点状態が合焦状態であるか否かに拘わらず、被写体像の本撮影を行うモード）が設定されている場合に、デフォーカス量の演算を打ち切り、被写体像の本撮影に移行する構成としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, when the shutter release button is fully pressed, the calculation of the defocus amount is interrupted halfway and the main image capturing is performed. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, when the focus priority mode (the mode in which the subject image is actually captured only when the focus state of the optical system is the in-focus state) is set, the focus state of the optical system becomes the in-focus state. The calculation of the defocus amount continues until the release priority mode (the mode that performs the actual shooting of the subject image regardless of whether the focus state of the optical system is the in-focus state) is set. A configuration may be adopted in which the calculation of the focus amount is discontinued and the process proceeds to the main photographing of the subject image.
また、上述した実施形態では、撮像素子２２が撮像画素２２１と焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂとを有し、撮像素子２２が有する焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにおいて、位相差検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、位相差検出方式による焦点検出を行うための焦点検出モジュールを、撮像素子２２と独立して設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
The
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２４…メモリ
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光学系を介した一対の光束を受光し、前記フレームレートに応じた周期で、一対の受光信号を繰り返し出力する一対の受光センサと、
前記一対の受光信号に基づいて、撮影画面内の複数の焦点検出位置における、前記光学系による像面のずれ量を順次演算することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
所定の撮影条件下において、前記位相差検出部に、前記複数の焦点検出位置のうち、前記フレームレートに応じて決められる所定時間内において、前記ずれ量の演算が可能な焦点検出位置について、前記ずれ量の演算を行わせ、前記位相差検出部に、前記所定時間内において演算された前記ずれ量に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出させる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。 An imaging unit that captures an image by the optical system and repeatedly outputs an image signal corresponding to the captured image at a predetermined frame rate;
A pair of light receiving sensors that receive a pair of light fluxes via the optical system and repeatedly output a pair of light receiving signals at a period according to the frame rate;
A phase difference detection unit for detecting a focus state of the optical system by sequentially calculating a shift amount of an image plane by the optical system at a plurality of focus detection positions in a photographing screen based on the pair of light reception signals; ,
Under a predetermined photographing condition, the phase difference detection unit has the focus detection position that can calculate the shift amount within a predetermined time determined according to the frame rate among the plurality of focus detection positions. A control unit that calculates a shift amount, and causes the phase difference detection unit to detect a focus state of the optical system based on the shift amount calculated within the predetermined time. Focus detection device.
前記制御部は、所定の撮影条件下において、前記位相差検出部に、前記複数の焦点検出位置のうち、前記フレームレートに応じた数の前記焦点検出位置についてのみ、前記ずれ量の演算を行わせることを特徴とする焦点検出装置。 The focus detection apparatus according to claim 1,
The control unit performs the calculation of the amount of deviation only for the number of focus detection positions corresponding to the frame rate, out of the plurality of focus detection positions, to the phase difference detection unit under predetermined imaging conditions. A focus detection device.
前記所定の撮影条件は、シャッターレリーズボタンの全押し操作が行われたこと、連写撮影中であること、前記光学系の焦点状態が合焦状態とされた後も、焦点状態の検出を繰り返し行うモードとされていること、および、前記複数の焦点検出位置の中から焦点検出を行うための前記焦点検出位置が特定されていることのうち少なくとも１つであることを特徴とする焦点検出装置。 The focus detection apparatus according to claim 1 or 2,
The predetermined shooting conditions are that the shutter release button is fully pressed, continuous shooting is being performed, and the focus state is repeatedly detected even after the focus state of the optical system is brought into focus. A focus detection device, wherein the focus detection position is at least one of the plurality of focus detection positions and the focus detection position for performing focus detection is specified from the plurality of focus detection positions. .
前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部をさらに備え、
前記一対の受光センサは、前記撮像部の受光面に備えられることを特徴とする焦点検出装置。 The focus detection apparatus according to claim 1,
A contrast detection unit for detecting a focus state of the optical system by calculating an evaluation value related to the contrast of the image by the optical system based on the image signal output by the imaging unit;
The pair of light receiving sensors are provided on a light receiving surface of the imaging unit.
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