JP2016126233A - Focus detection device, control method of the same, and control program thereof, as well as imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、フォーカスレンズの移動に応じた被写体のコントラスト変化によって焦点検出を行う焦点検出装置に関する。 The present invention relates to a focus detection apparatus, a control method thereof, a control program, and an imaging apparatus, and more particularly, to a focus detection apparatus that performs focus detection based on a change in contrast of a subject according to movement of a focus lens.
一般に、デジタルカメラなどの撮影装置においてその焦点状態（ピント状態）を検出する際にいわゆるコントラスト検知手法が用いられている。このコントラスト検知手法では、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子の出力である画像信号から所定の測距領域範囲にある高周波成分を抽出してそのコントラスト値を焦点評価値（以下単に評価値と呼ぶ）として算出する。そして、当該焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する。 In general, a so-called contrast detection method is used when detecting a focus state (focus state) in a photographing apparatus such as a digital camera. In this contrast detection method, a high-frequency component in a predetermined distance measurement area range is extracted from an image signal that is an output of an image sensor such as a CMOS image sensor, and the contrast value is used as a focus evaluation value (hereinafter simply referred to as an evaluation value). calculate. Then, the focus position is detected based on the focus evaluation value.
例えば、コントラスト検知手法において、水平ライン毎の評価値の最大値（以下ラインピーク評価値と呼ぶ）を垂直方向に積分してラインピーク評価値の積分値（以下ラインピーク積分評価値と呼ぶ）得る。そして、このラインピーク積分評価値が極大となるフォーカス状態を合焦位置とするようにしたものがある（特許文献１参照）。 For example, in a contrast detection method, the maximum value of evaluation values for each horizontal line (hereinafter referred to as a line peak evaluation value) is integrated in the vertical direction to obtain an integrated value of the line peak evaluation value (hereinafter referred to as a line peak integration evaluation value). . Then, there is one in which the focus state where the line peak integral evaluation value is maximized is set as the in-focus position (see Patent Document 1).
上述のように、ラインピーク評価値を積分することによって信号ノイズの影響を受けにくくなって、フォーカス状態が微小に変化しても高精度に合焦位置を検出するとともに、合焦方向を判定することができる。 As described above, integration of the line peak evaluation value makes it less susceptible to signal noise, and even if the focus state changes slightly, the focus position is detected with high accuracy and the focus direction is determined. be able to.
さらに、コントラスト検知手法において、高輝度の被写体について、ラインピーク積分評価値が２つの極大値間に位置する極小値となるフォーカス状態を検出して、当該極小値となるフォーカス状態を合焦位置として検出するようにしたものがある（特許文献２参照）。 Further, in the contrast detection method, for a high-luminance subject, a focus state where the line peak integral evaluation value is a minimum value located between two maximum values is detected, and the focus state where the minimum value is set is set as a focus position. Some of them are detected (see Patent Document 2).
なお、以下の説明では、正しく合焦位置が検出可能な評価値を合焦評価値と呼び、誤って合焦位置が検出される評価値を偽合焦評価値と呼ぶ。 In the following description, an evaluation value at which the in-focus position can be correctly detected is referred to as a focus evaluation value, and an evaluation value in which the in-focus position is detected by mistake is referred to as a false focus evaluation value.
ところで、一般にラインピーク積分評価値が最大となるフォーカス位置が合焦位置とされるが、高輝度の点光源像などの被写体に関しては、後述するように、最大のラインピーク積分評価値は偽合焦評価値となってしまう。 By the way, in general, the focus position where the line peak integral evaluation value is the maximum is the in-focus position. However, for a subject such as a high-brightness point light source image, the maximum line peak integral evaluation value is false. It becomes a focus evaluation value.
その結果、前述の特許文献１に記載の焦点検出手法においては、ラインピーク積分評価値が極大値となる状態を合焦状態として焦点調節を行うと、真の合焦位置に焦点調整を行うことができない。また、特許文献２に記載の焦点検出手法では、偽合焦評価値の間において合焦評価値が極小となるフォーカス位置を合焦位置としているものの、被写体の輝度によって合焦評価値又は偽合焦評価値であるかを判定する必要がある。このため、特許文献２に記載の手法を用いると、合焦評価値又は偽合焦評価値であるかを判定するための装置が必要となってしまう。 As a result, in the focus detection method described in Patent Document 1 described above, when focus adjustment is performed with the state where the line peak integral evaluation value is the maximum value being the in-focus state, the focus is adjusted to the true in-focus position. I can't. Further, in the focus detection method described in Patent Document 2, although the focus position at which the focus evaluation value is minimum between the false focus evaluation values is set as the focus position, the focus evaluation value or the false focus is determined depending on the luminance of the subject. It is necessary to determine whether it is a focus evaluation value. For this reason, when the method described in Patent Document 2 is used, an apparatus for determining whether the evaluation value is a focus evaluation value or a false focus evaluation value is required.
そこで、本発明の目的は高輝度の点光源像である被写体においても、常に精度よく合焦位置を検出することができる焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a focus detection device, a control method thereof, a control program, and an imaging device that can always accurately detect a focus position even in a subject that is a high-luminance point light source image. It is in.
上記の目的を達成するため、本発明による焦点検出装置は、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別手段と、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出手段と、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算手段と、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算手段と、前記判別手段によって前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a focus detection apparatus according to the present invention is a focus detection apparatus that performs focus detection in accordance with a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis. Determining means for determining whether or not there is a high-luminance object having a luminance exceeding a predetermined luminance, a specific frequency band preset from the image, and a low frequency band lower than the specific frequency band Extracting means for obtaining the first band signal and the second band signal, respectively, and integrating the line peak evaluation value which is the maximum evaluation value for evaluating the contrast for each horizontal line for the first band signal And calculating the line peak integral evaluation value, and counting the horizontal lines exceeding a predetermined luminance threshold for the second band signal, When the sum of the number of horizontal lines exceeding the threshold value is obtained and the sum is used as a threshold luminance line number integral value, and the discrimination means determines that the high-luminance subject exists, the line peak integral evaluation A third arithmetic unit that divides the value by the integral value of the threshold luminance lines and obtains an evaluation value for the high-luminance subject and uses the evaluation value for the high-luminance subject as an evaluation value for focus detection of the high-luminance subject It is characterized by having.
本発明による撮像装置は、前記フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して被写体を撮像して前記画像を得る撮像手段と、上記の焦点検出装置と、前記焦点検出装置によって合焦状態と判定された画像を記録する記録手段と、を有することを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention is determined to be in focus by an imaging unit that captures an image of an object through an imaging optical system including the focus lens to obtain the image, the focus detection apparatus, and the focus detection apparatus. Recording means for recording an image.
本発明による制御方法は、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、を有することを特徴とする。 A control method according to the present invention is a control method for a focus detection device that performs focus detection in accordance with a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis, and has a luminance predetermined for the image. A determination step for determining whether or not there is a high-brightness object having a luminance exceeding the predetermined frequency band, and extracting a specific frequency band set in advance from the image and a low frequency band lower than the specific frequency band. An extraction step for obtaining one band signal and a second band signal, and a line peak integral evaluation by integrating a line peak evaluation value which is a maximum value of an evaluation value for evaluating the contrast for each horizontal line with respect to the first band signal. A first calculation step for obtaining a value, and counting the horizontal lines exceeding a predetermined luminance threshold for the second band signal, and calculating the luminance threshold And calculating the sum of the number of horizontal lines and using the sum as a threshold luminance line number integrated value, and determining that the high-luminance object is present in the determining step, the line peak integrated evaluation value is A third calculation step of obtaining an evaluation value for a high-luminance subject by dividing by the threshold luminance line number integral value and using the evaluation value for the high-luminance subject as an evaluation value for focus detection of the high-luminance subject; It is characterized by having.
本発明による制御プログラムは、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、を実行させることを特徴とする。 A control program according to the present invention is a control program used in a focus detection apparatus that performs focus detection in accordance with a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis, and the focus detection apparatus includes the control program. A determination step of determining whether or not a high-luminance subject having a luminance exceeding a predetermined luminance is present in the image; and a specific frequency band preset from the image and a frequency lower than the specific frequency band. Extracting the low frequency band of the first band signal and the second band signal, respectively, and a line that is the maximum evaluation value for evaluating the contrast for each horizontal line for the first band signal A first calculation step of integrating a peak evaluation value to obtain a line peak integration evaluation value, and the second band signal; A second calculation step of counting horizontal lines exceeding a certain luminance threshold, obtaining a sum of the number of horizontal lines exceeding the luminance threshold, and setting the sum as a threshold luminance line number integral value; If it is determined that there is a luminance subject, the line peak integral evaluation value is divided by the threshold luminance line number integral value to obtain a high luminance subject evaluation value, and the high luminance subject evaluation value is used as the high luminance subject. And a third computation step used as an evaluation value for focus detection.
本発明によれば、高輝度被写体が存在する際には、ラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算して得られた高輝度被写体用評価値を高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる。これによって、高輝度被写体においても、常に精度よく合焦位置を検出することができる。 According to the present invention, when there is a high-luminance subject, the high-luminance subject evaluation value obtained by dividing the line peak integral evaluation value by the threshold luminance line number integral value is used for focus detection of the high-luminance subject. Used as an evaluation value. This makes it possible to always detect the in-focus position with high accuracy even in a high-luminance subject.
以下に、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an example of a focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
ここでは、本発明の実施の形態による焦点検出装置について説明する前に、まず、ラインピーク評価値とフォーカスレンズ位置との関係について説明する。なお、ラインピーク評価値とは、画像において水平ライン毎の焦点評価値（コントラスト評価値）の最大値をいう。 Here, before describing the focus detection apparatus according to the embodiment of the present invention, the relationship between the line peak evaluation value and the focus lens position will be described first. The line peak evaluation value refers to the maximum focus evaluation value (contrast evaluation value) for each horizontal line in the image.
図１は、ラインピーク評価値とフォーカスレンズ位置との関係を説明するための図である。そして、図１（Ａ）は通常の被写体の場合のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図であり、図１（Ｂ）は夜景における点光源被写体について焦点検出を行った際のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between the line peak evaluation value and the focus lens position. FIG. 1A is a diagram showing the relationship between the line peak integral evaluation value and the focus lens position in the case of a normal subject, and FIG. 1B is a diagram when focus detection is performed on a point light source subject in a night scene. It is a figure which shows the relationship between the line peak integral evaluation value of this, and a focus lens position.
図１（Ａ）に示すように、通常の被写体を撮像した際には、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が合焦点となることが分かる。なお、ラインピーク評価値を垂直方向に積分して得られた積分値をラインピーク積分評価値という。 As shown in FIG. 1A, when a normal subject is imaged, it can be seen that the focus lens position where the line peak integral evaluation value is maximized is the focal point. An integrated value obtained by integrating the line peak evaluation value in the vertical direction is referred to as a line peak integrated evaluation value.
一方、図１（Ｂ）に示すように、高輝度の点光源を被写体として撮像した場合には、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が合焦点とならない現象を生じる。このような現象は、ピント状態の変化に応じて撮像素子に結像する点光源像の大きさが変化することに起因して生じる。 On the other hand, as shown in FIG. 1B, when a high-luminance point light source is imaged as a subject, a phenomenon occurs in which the focus lens position at which the line peak integral evaluation value is maximized is not in focus. Such a phenomenon occurs due to a change in the size of the point light source image formed on the image sensor in accordance with the change in the focus state.
図２は、夜景において高輝度の点光源像を焦点検出の対象とした際の画像の一例を説明するための図である。そして、図２（Ａ）は合焦時の画像を示す図であり、図２（Ｂ）は非合焦時の画像を示す図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining an example of an image when a high-luminance point light source image is used as a focus detection target in a night scene. FIG. 2A is a diagram illustrating an image at the time of focusing, and FIG. 2B is a diagram illustrating an image at the time of non-focusing.
図２（Ａ）に示すように、合焦時の場合には各水平ラインのピーク評価値は大きいものの、被写体像（点光源像）が位置する水平ライン数は少ない。一方、図２（Ｂ）に示すように、非合焦時となると画像における点光源像の大きさがぼやけて大きくなる。 As shown in FIG. 2A, in the case of focusing, the peak evaluation value of each horizontal line is large, but the number of horizontal lines on which the subject image (point light source image) is located is small. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the size of the point light source image in the image becomes blurry and large when it is out of focus.
このため、各水平ラインのピーク評価値は小さくなるものの、点光源像が位置する水平ライン数が増加するので、積分の結果得られたラインピーク積分評価値は大きくなる。この結果、高輝度の点光源像などの被写体については、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置は非合焦となってしまう。つまり。最大のラインピーク積分評価値は偽合焦評価値となってしまう。 For this reason, although the peak evaluation value of each horizontal line becomes small, the number of horizontal lines on which the point light source images are located increases, so that the line peak integration evaluation value obtained as a result of integration becomes large. As a result, for a subject such as a high-luminance point light source image, the focus lens position at which the line peak integral evaluation value is maximum is out of focus. In other words. The maximum line peak integral evaluation value becomes a false focus evaluation value.
図３は、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例を備える撮影装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus including an example of a focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１００であり、カメラ本体と撮像光学系とが一体とされたカメラである。そして、このカメラ１００では静止画および動画を撮影および記録することができる。 The illustrated imaging apparatus is, for example, a digital camera (hereinafter simply referred to as a camera) 100, which is a camera in which a camera body and an imaging optical system are integrated. The camera 100 can capture and record still images and moving images.
カメラ１００においては、コントラスト検知によって焦点検出を行っており、所謂山登り方式を用いて合焦位置（合焦点）を検出する。そして、焦点検出および合焦判定に関する評価値として、フォーカスレンズ位置に応じて得られた画像データにおいて、被写体のエッジ成分から生成される高周波成分のコントラスト値が用いられる。 In the camera 100, focus detection is performed by contrast detection, and a focus position (focus point) is detected using a so-called hill-climbing method. The contrast value of the high-frequency component generated from the edge component of the subject is used in the image data obtained according to the focus lens position as the evaluation value for focus detection and focus determination.
カメラ１００は撮像光学系１０１を有しており、撮像光学系１０１には光彩絞り部１０２が備えられている。光彩絞り部１０２は、その開口径を調節することによって撮影の際の光量調節を行うとともに、静止画撮影の際には露光秒時調節用シャッターとして機能する。 The camera 100 has an imaging optical system 101, and the imaging optical system 101 is provided with a iris diaphragm unit 102. The iris diaphragm unit 102 adjusts the light amount at the time of shooting by adjusting the aperture diameter, and also functions as an exposure time adjustment shutter at the time of still image shooting.
光彩絞り部１０２の後段にはフォーカスレンズ群１０３が配置されており、当該フォーカスレンズ群１０３を光軸に沿って移動させて焦点調節が行われる。フォーカスレンズ群１０３の後段には、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子１０４が配置されている。そして、撮像素子１０４は、撮像光学系１０１を介して結像した光学像を光電変換して光電変換信号を出力する。そして、画像信号抽出部１０５は光電変換信号から画像信号（画像データ）を抽出する。つまり、画像信号抽出部１０５は光電変換信号をＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を行って画像信号を出力する。 A focus lens group 103 is disposed following the iris diaphragm unit 102, and focus adjustment is performed by moving the focus lens group 103 along the optical axis. An imaging element 104 such as a CCD or CMOS image sensor is disposed at the subsequent stage of the focus lens group 103. The image sensor 104 photoelectrically converts the optical image formed through the imaging optical system 101 and outputs a photoelectric conversion signal. Then, the image signal extraction unit 105 extracts an image signal (image data) from the photoelectric conversion signal. That is, the image signal extraction unit 105 performs A / D conversion on the photoelectric conversion signal, performs predetermined image processing, and outputs an image signal.
測光部１０６は、画像信号抽出部１０５の出力である画像信号において予め設定された領域（画像領域）について測光を行って測光評価値（測光結果）を出力する。そして、露光量決定部１０７は、測光部１０６の出力である測光評価値に応じて適正な露光量を求める。 The photometry unit 106 performs photometry on a preset region (image region) in the image signal output from the image signal extraction unit 105 and outputs a photometric evaluation value (photometry result). Then, the exposure amount determination unit 107 obtains an appropriate exposure amount according to the photometric evaluation value that is the output of the photometry unit 106.
ゲイン調整部１０８は、露光量決定部１０７で得られた露光量に応じて撮像素子１０４のゲインコントロールを行う。さらに、絞り制御部１０９は、露光量決定部１０７で得られた露光量に応じて、光彩絞り部１０２の絞り開口径を調整する。つまり、撮像素子１０４の出力が適正な露光量状態になるようにフィードバック制御が行われることになる。 The gain adjustment unit 108 performs gain control of the image sensor 104 according to the exposure amount obtained by the exposure amount determination unit 107. Further, the diaphragm control unit 109 adjusts the aperture diameter of the iris diaphragm unit 102 in accordance with the exposure amount obtained by the exposure amount determination unit 107. That is, feedback control is performed so that the output of the image sensor 104 is in an appropriate exposure amount state.
適正な露光量が決定された後、画像信号抽出部１０５は画像信号を記録用画像生成部１１０に与える。記録用画像生成部１１０は画像信号に応じて記録画像を生成する。そして、画像記録部１１１は、記録画像を、例えば、フラッシュメモリー又はハードディスクなどの記録媒体（図示せず）に記録する。 After the appropriate exposure amount is determined, the image signal extraction unit 105 provides the image signal to the recording image generation unit 110. The recording image generation unit 110 generates a recording image according to the image signal. Then, the image recording unit 111 records the recorded image on a recording medium (not shown) such as a flash memory or a hard disk.
焦点検出領域範囲決定部１１２は、画像信号抽出部１０５の出力である画像信号において測距を行う測距領域範囲（焦点検出領域範囲ともいう）を決定する。なお、焦点検出領域範囲を決定する際には所定のアルゴリズムを用いて決定するようにしてもよく、撮影者が操作部（図示せず）を用いて焦点検出領域範囲を指定するようにしてもよい。 The focus detection area range determination unit 112 determines a distance measurement area range (also referred to as a focus detection area range) in which distance measurement is performed in the image signal output from the image signal extraction unit 105. The focus detection area range may be determined using a predetermined algorithm, or the photographer may specify the focus detection area range using an operation unit (not shown). Good.
高輝度被写体判別部１１３は焦点検出領域範囲における被写体の特徴を判別して、当該判別結果に応じて被写体が高輝度であるか否かを判定する。つまり、高輝度被写体判別部１１３は被写体の輝度が所定の輝度閾値を超えるか否かを判定して、輝度が所定の輝度閾値を超える被写体を高輝度被写体とする。 The high-intensity subject determination unit 113 determines the characteristics of the subject in the focus detection area range, and determines whether or not the subject has high brightness according to the determination result. That is, the high luminance subject determination unit 113 determines whether or not the luminance of the subject exceeds a predetermined luminance threshold value, and determines a subject whose luminance exceeds the predetermined luminance threshold value as a high luminance subject.
焦点検出評価項目設定部１１４は高輝度被写体判別部１１３で判定された被写体の輝度に応じて焦点検出評価項目を設定する。ここで、被写体の輝度が高輝度である場合には、通常の焦点検出評価項目とは異なる焦点検出評価項目が設定される。 The focus detection evaluation item setting unit 114 sets focus detection evaluation items according to the brightness of the subject determined by the high brightness subject determination unit 113. Here, when the luminance of the subject is high, a focus detection evaluation item different from the normal focus detection evaluation item is set.
焦点検出評価部１１５は、焦点検出評価項目設定部１１４によって設定された焦点検出評価項目に基づいて焦点検出領域範囲毎にその合焦評価値を求める。 The focus detection evaluation unit 115 obtains a focus evaluation value for each focus detection area range based on the focus detection evaluation item set by the focus detection evaluation item setting unit 114.
焦点検出評価部１１５はコントラスト検知を用いて合焦評価値（コントラスト評価値）を求める。例えば、焦点検出評価部１１５は画像信号について所定のカラーフィルタ処理を行って色信号を有する輝度信号を生成する。そして、焦点検出評価部１１５は焦点検出範囲を設定して、デジタルフィルタ処理によって水平又は垂直方向のライン信号毎に特定の周波数成分（特定周波数帯域）を抽出する（以下信号走査と呼ぶ）。なお、特定の周波数成分は被写体の状態に応じて設定される。また、特定周波数帯域の抽出で得られた信号は第１の帯域信号と呼ばれる。 The focus detection evaluation unit 115 obtains a focus evaluation value (contrast evaluation value) using contrast detection. For example, the focus detection evaluation unit 115 performs a predetermined color filter process on the image signal to generate a luminance signal having a color signal. Then, the focus detection evaluation unit 115 sets a focus detection range and extracts a specific frequency component (specific frequency band) for each horizontal or vertical line signal by digital filter processing (hereinafter referred to as signal scanning). The specific frequency component is set according to the state of the subject. A signal obtained by extracting a specific frequency band is referred to as a first band signal.
例えば、日中の屋外撮影のように、高コントラストの被写体が多数存在する状態においては、特定の周波数成分（特定周波数帯域）として高周波成分が抽出される。これによって、微小な合焦状態の変化を検知することができるので精度よく焦点検出を行うことができる。 For example, a high frequency component is extracted as a specific frequency component (specific frequency band) in a state where there are a large number of high-contrast subjects such as outdoor shooting during the daytime. As a result, a minute change in focus can be detected, so that focus detection can be performed with high accuracy.
一方、低コントラストの被写体又は低照度の環境下においてノイズ成分を多く含む被写体においては、特定の周波数として低周波成分（低周波帯域）が抽出される。これによって、ノイズ成分を緩和して合焦精度の向上を図る。 On the other hand, a low frequency component (low frequency band) is extracted as a specific frequency in a low-contrast subject or a subject that contains a lot of noise components in a low illumination environment. As a result, the noise component is relaxed and the focusing accuracy is improved.
なお、点光源を有する高輝度被写体と判定された際には、別の手法によって焦点検出を行うが、詳細について後述する。 Note that when it is determined that the subject is a high-luminance subject having a point light source, focus detection is performed by another method, which will be described in detail later.
続いて、焦点検出評価部１１５は特定の周波数成分を有する信号を微分処理して隣接する画素間における信号変化量を求める。そして、焦点検出評価部１１５は信号変化量の最大値（つまり、最大エッジ成分）を、信号走査が行われたラインにおける最大コントラスト量とする。さらに、焦点検出評価部１１５は焦点検出領域範囲において信号走査を行って各ラインにおける最大コントラスト値を積分してコントラスト評価値（焦点検出評価値）を得る。 Subsequently, the focus detection evaluation unit 115 performs a differentiation process on a signal having a specific frequency component to obtain a signal change amount between adjacent pixels. Then, the focus detection evaluation unit 115 sets the maximum value of the signal change amount (that is, the maximum edge component) as the maximum contrast amount in the line on which the signal scan is performed. Further, the focus detection evaluation unit 115 performs signal scanning in the focus detection area range and integrates the maximum contrast value in each line to obtain a contrast evaluation value (focus detection evaluation value).
上述のコントラスト評価値を求める際には、フォーカスレンズ群１０３を光軸に沿って移動しつつ連続的にコントラスト評価値を求める。そして、デフォーカス量に対してコントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置が合焦位置となる。 When obtaining the above-described contrast evaluation value, the contrast evaluation value is continuously obtained while moving the focus lens group 103 along the optical axis. The position of the focus lens group 103 at which the contrast evaluation value is maximized with respect to the defocus amount is the in-focus position.
続いて、合焦判断部１１６は焦点検出評価部１１５で得られたコントラスト評価値に応じて合焦判定を行う。ここでは、合焦判断部１１６は合焦位置であると判定した際には、当該合焦位置におけるフォーカスレンズ群１０３の移動量を求める。一方、合焦判断部１１６は未だ合焦位置を判定できない場合には、フォーカス駆動部１１７を制御して、予め設定された移動量でフォーカスレンズ群１０３を駆動する。これによって、合焦判断部１１６は、前述したようにして焦点検出評価部１１５から新たなコントラス評価値を得て、合焦判定を行う。 Subsequently, the focus determination unit 116 performs focus determination according to the contrast evaluation value obtained by the focus detection evaluation unit 115. Here, when the focus determination unit 116 determines that the focus position is set, the movement amount of the focus lens group 103 at the focus position is obtained. On the other hand, when the focus determination unit 116 has not yet been able to determine the focus position, it controls the focus drive unit 117 to drive the focus lens group 103 with a preset amount of movement. Thereby, the focus determination unit 116 obtains a new contrast evaluation value from the focus detection evaluation unit 115 as described above, and performs the focus determination.
静止画撮影の場合には、合焦判断部１１６において合焦判定（ピントが合ったと判定）されると、カメラ１００は撮影動作に移行する。そして、レリーズ操作などによって次の撮影指示が行われるまで、カメラ１００は待機する。一方、動画撮影モード又はコンティニュアスな焦点検出モードが設定されている際には、カメラ１００は上述の焦点検出から合焦判定を繰り返す。 In the case of still image shooting, when the focus determination unit 116 determines focus (determines that focus is achieved), the camera 100 shifts to a shooting operation. Then, the camera 100 stands by until a next shooting instruction is given by a release operation or the like. On the other hand, when the moving image shooting mode or the continuous focus detection mode is set, the camera 100 repeats the focus determination from the above-described focus detection.
図４は、図３に示すカメラ１００において高輝度の点光源像に対して高周波フィルタ処理を行った際に得られる輝度信号を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a luminance signal obtained when high-frequency filter processing is performed on a high-luminance point light source image in the camera 100 shown in FIG.
焦点検出評価部１１５は、予め設定された輝度閾値を用いて当該輝度閾値以下の輝度値（輝度信号）を切り捨てる処理（以下クランプ処理という）を行う。このクランプ処理によって、焦点検出に用いる信号成分におけるノイズ成分および点光源像の周辺に存在する低照度の信号成分を除去する。 The focus detection evaluation unit 115 performs a process (hereinafter referred to as a clamp process) that uses a preset brightness threshold to cut off a brightness value (brightness signal) that is equal to or lower than the brightness threshold. By this clamping process, the noise component in the signal component used for focus detection and the low illuminance signal component present around the point light source image are removed.
そして、焦点検出評価部１１５は、クランプ処理後の輝度信号を所定の方向に走査する。ここでは、走査方向は、例えば、水平方向である。その後、焦点検出評価部１１５は、前述したようにしてコントラスト評価値（つまり、ラインピーク積分評価値）を求める。 Then, the focus detection evaluation unit 115 scans the luminance signal after the clamping process in a predetermined direction. Here, the scanning direction is, for example, the horizontal direction. Thereafter, the focus detection evaluation unit 115 obtains a contrast evaluation value (that is, a line peak integration evaluation value) as described above.
この際、焦点検出評価部１１５は、クランプ処理断面におけるライン走査によって、輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求める（以下この総和を閾値輝度ライン数積分値と呼ぶ）。 At this time, the focus detection evaluation unit 115 counts the horizontal lines exceeding the luminance threshold value by line scanning in the clamp processing section, and obtains the total number of horizontal lines exceeding the luminance threshold value (hereinafter, this total value is integrated with the threshold luminance line number integration). Called value).
続いて、焦点検出評価部１１５は、次の式（１）によってラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算してコントラスト評価値である高輝度被写体用評価値を求める。 Subsequently, the focus detection / evaluation unit 115 divides the line peak integral evaluation value by the threshold luminance line number integral value by the following equation (1) to obtain a high-luminance subject evaluation value that is a contrast evaluation value.
高輝度被写体用評価値＝ラインピーク積分評価値／閾値輝度ライン数積分値…（１）
図５は、高輝度点光源に係る合焦評価値の特性についてその一例を示す図である。
High brightness subject evaluation value = line peak integral evaluation value / threshold luminance line number integral value (1)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the characteristics of the focus evaluation value relating to the high luminance point light source.
図１（Ｂ）に示すように、高輝度の点光源像の合焦位置はラインピーク積分評価値の極大値の間の谷に位置することになるが、高輝度焦点評価値を用いると、図１０に示す曲線（イ）のようにラインピーク積分評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置が合焦位置から外れてしまうことを回避することができる。この結果、図１（Ａ）に示すようにラインピーク積分評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置を合焦位置とすることができる。 As shown in FIG. 1B, the focus position of the high-luminance point light source image is located in a valley between the maximum values of the line peak integral evaluation value, but when using the high-luminance focus evaluation value, It can be avoided that the position of the focus lens group 103 where the line peak integral evaluation value is maximized as shown by the curve (A) in FIG. As a result, as shown in FIG. 1A, the position of the focus lens group 103 where the line peak integral evaluation value is maximized can be set as the in-focus position.
図６は、高周波フィルタ処理後の輝度信号におけるラインピーク積分評価値の特性についてその一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the characteristics of the line peak integral evaluation value in the luminance signal after the high frequency filter processing.
輝度信号はクランプ処理が行われており、合焦位置はラインピーク積分評価値の極大値の間の谷部分に位置する。ところが、前述のクランプ処理断面においては、ボケ状態から合焦状態に変化するに従って断面における像が小さくなる。よって、フォーカスレンズ群１０３の位置が変化するにつれて、閾値輝度ライン数積分値は合焦位置で極小となるように変化する。 The luminance signal is clamped, and the in-focus position is located in a valley portion between the maximum values of the line peak integral evaluation value. However, in the above-described clamp processing cross section, the image in the cross section becomes smaller as the blur state changes to the in-focus state. Therefore, as the position of the focus lens group 103 changes, the threshold luminance line number integrated value changes so as to be minimal at the in-focus position.
なお、点光源像が小さければ、合焦位置近傍における閾値輝度ライン数積分値は微小なフォーカスレンズ群１０３の位置の変化によって大きく変化する。 If the point light source image is small, the integrated value of the threshold luminance line number in the vicinity of the in-focus position changes greatly due to a change in the position of the minute focus lens group 103.
上述の高輝度被写体用評価値を用いると、後述するように、合焦位置を高輝度被写体用評価値が極大となる位置とすることができる。この際、ラインピーク積分評価値は、フィルタの種類によってはその値が小さくなることがある。そして、値が小さいラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算すると、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じて得られる高輝度被写体用評価値の差が少なくなる。 When the above-described evaluation value for a high brightness subject is used, the focus position can be set to a position where the evaluation value for the high brightness subject becomes a maximum, as will be described later. At this time, the line peak integral evaluation value may be small depending on the type of filter. Then, when the line peak integral evaluation value with a small value is divided by the threshold luminance line number integral value, the difference in the high luminance subject evaluation value obtained according to the position of the focus lens group 103 is reduced.
この結果、図６に示す合焦位置近傍におけるラインピーク積分評価値の変化を示す曲線において谷部分を山形状に変換することが難しくなる。従って、ラインピーク積分評価値を所定の値以上とするため、フィルタ処理で用いるフィルタの入力信号値に対する出力信号値の関係に応じて、特定の係数をフィルタ毎に設定する。そして、ラインピーク積分評価値に特定の係数を乗算することによって新たなラインピーク積分評価値を求めることが望ましい。 As a result, it becomes difficult to convert the valley portion into a mountain shape in the curve indicating the change in the line peak integral evaluation value in the vicinity of the in-focus position shown in FIG. Therefore, in order to set the line peak integration evaluation value to a predetermined value or more, a specific coefficient is set for each filter in accordance with the relationship of the output signal value to the input signal value of the filter used in the filter processing. It is desirable to obtain a new line peak integration evaluation value by multiplying the line peak integration evaluation value by a specific coefficient.
図７は、点光源像について高周波フィルタ処理を行った後の輝度信号分布の一例を示す図である。ここでは、輝度信号は前述のクランプ処理が行われている。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a luminance signal distribution after the high frequency filter processing is performed on the point light source image. Here, the above-described clamping process is performed on the luminance signal.
図７に示す例では、水平方向走査における輝度信号分布が示されており、点光源像はエッジ部に高輝度のノイズ成分および髭状の輝度成分が存在する。一般に、点光源である被写体は理想的な点形状又は円形状となっているものは稀有であり、ピントが外れてボケ状態になると被写体の元形状が明瞭に現われてくる状態が頻発する。また、大気の状態変化により点光源像が揺らぎ、さらには変形することがある。 In the example shown in FIG. 7, the luminance signal distribution in the horizontal scanning is shown, and the point light source image has a high luminance noise component and a bowl-shaped luminance component at the edge portion. In general, a subject that is a point light source rarely has an ideal point shape or a circular shape, and when the subject is out of focus and is in a blurred state, a state in which the original shape of the subject clearly appears frequently occurs. Further, the point light source image may fluctuate due to a change in the atmospheric state and may be further deformed.
そして、撮影光学系１０１における絞りのエッジおよび光線を規定する遮光部のギザ形状成分が点光源像のエッジ像となる。撮像素子１０４に高輝度の光線が入射すると隣接する画素に信号および光線が漏れ込んでエッジ像が乱れることがある。 Then, the edge of the diaphragm in the photographing optical system 101 and the jagged component of the light shielding part that defines the light beam become the edge image of the point light source image. When a high-luminance light beam enters the image sensor 104, a signal and a light beam may leak into adjacent pixels and the edge image may be disturbed.
上述のようなエッジ像の変形は、高周波フィルタ処理によってノイズ成分となる。さらに、当該ノイズ成分はその輝度が不安定であるので、合焦位置を探索する際のフォーカスレンズ群１０３の位置変化に伴うボケ状態変化および時系列による変化に起因して、ノイズ成分は変動する。 The deformation of the edge image as described above becomes a noise component by the high frequency filter processing. Furthermore, since the luminance of the noise component is unstable, the noise component fluctuates due to a blur state change and a time-series change accompanying a change in position of the focus lens group 103 when searching for an in-focus position. .
図７においては、水平方向に走査して得られた輝度信号分布は、通常連続してエッジ部を境目に信号が途切れる理想状態に対して歯抜け状態となる。 In FIG. 7, the luminance signal distribution obtained by scanning in the horizontal direction is in a tooth-missing state with respect to an ideal state in which the signal is interrupted continuously at the edge portion.
図８は、高周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。ここでは、輝度信号はクランプ処理が行われている。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the characteristic of the threshold luminance line number integral value in the luminance signal after the high frequency filter processing. Here, the luminance signal is clamped.
上述のようなランダム性を有する輝度信号分布が合焦位置探索を行う際に発生すると、フォーカスレンズ群１０３の位置と閾値輝度ライン数積分値との関係は、図８に示すように、合焦位置が必ずしも閾値輝度ライン数積分値が極小値とはならない特性となる。 When the luminance signal distribution having randomness as described above is generated when performing the focus position search, the relationship between the position of the focus lens group 103 and the threshold luminance line number integrated value is as shown in FIG. The position is a characteristic in which the integrated value of the threshold luminance line number is not necessarily a minimum value.
このような輝度ライン数積分値の特性を用いて、図６に示すラインピーク積分評価値を除算すると、合焦位置は高輝度被写体用評価値が極大となる位置に一致しなくなる（図５に示す曲線（ア）参照）。 When the line peak integral evaluation value shown in FIG. 6 is divided using such a characteristic of the luminance line number integrated value, the in-focus position does not coincide with the position where the evaluation value for the high-brightness object becomes maximum (see FIG. 5). Curve shown (a)).
このような問題を防止するため、高周波フィルタよりも低周波成分を抽出する低周波フィルタ処理を用いて高周波フィルタと同様に水平方向に処理を行う。そして、低周波フィルタ処理を行った後、輝度閾値断面において閾値輝度ライン数積分値を求める。 In order to prevent such a problem, the processing is performed in the horizontal direction in the same manner as the high frequency filter by using the low frequency filter processing for extracting the low frequency component from the high frequency filter. Then, after performing the low-frequency filter processing, a threshold luminance line number integral value is obtained in the luminance threshold section.
なお、ここで用いる輝度閾値（設定閾値ともいう）は必ずしもラインピーク積分評価値を求める際に用いた閾値とする必要はなく、低周波フィルタ処理後の輝度値の変換比率および被写体状況に応じて設定するようにしてもよい。 Note that the luminance threshold value (also referred to as a setting threshold value) used here is not necessarily the threshold value used when obtaining the line peak integral evaluation value, and depends on the luminance value conversion ratio after low frequency filter processing and the subject situation. You may make it set.
設定閾値を決定する際には、焦点検出領域範囲においてフィルタ処理前又はフィルタ処理後の輝度値の平均（平均輝度）を求める手法が用いられる。これによって、焦点検出領域範囲に低照度の被写体上に高輝度の点光源像が存在するような場合には輝度値の平均値が大きくなる。 When determining the setting threshold value, a method is used in which an average (average luminance) of luminance values before or after the filtering process is obtained in the focus detection region range. As a result, when a high-luminance point light source image exists on a low-illuminance subject in the focus detection area range, the average value of the luminance values increases.
この場合において、設定閾値を高めに設定することによって低照度の被写体成分を十分に除去するようにクランプ処理を行うことができる。この結果、精度よく焦点検出を行うことができる。 In this case, the clamping process can be performed so as to sufficiently remove the low-illuminance subject component by setting the setting threshold value higher. As a result, focus detection can be performed with high accuracy.
なお、高周波フィルタ処理後に用いられる設定閾値と低周波フィルタ処理後に用いられる設定閾値は、各フィルタ処理後に独立して輝度の平均値に応じて設定するようにしてもよい。 Note that the setting threshold used after the high-frequency filter processing and the setting threshold used after the low-frequency filter processing may be set independently according to the average value of the luminance after each filter processing.
図９は、点光源像について低周波フィルタ処理後の輝度信号分布の一例を示す図である。ここでは、輝度信号は前述のクランプ処理が行われている。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the luminance signal distribution after the low-frequency filter processing for the point light source image. Here, the above-described clamping process is performed on the luminance signal.
図９においては、水平方向の低周波フィルタ処理（低周波帯域の信号を抽出する処理）を行うことによって輝度信号が平滑化されてノイズ成分が除去されるとともに、高輝度の髭状およびゴマ粒状の輝度信号成分が伸長されることが分かる。なお、低周波帯域の信号は第２の帯域信号と呼ばれる。 In FIG. 9, a luminance signal is smoothed by performing horizontal low-frequency filter processing (processing for extracting a signal in a low-frequency band) to remove noise components, and high-luminance wrinkles and sesame grains are used. It can be seen that the luminance signal component is expanded. The signal in the low frequency band is called a second band signal.
低周波フィルタ処理で用いられるフィルタは、１次元特性のフィルタでもよいが、２次元フィルタを用いてもよく、ガウシアンフィルタなどの平滑フィルタを用いてもよい。 The filter used in the low-frequency filter processing may be a one-dimensional characteristic filter, but may be a two-dimensional filter or a smoothing filter such as a Gaussian filter.
例えば、ここでは、その係数が式（２）で示す２次元のガウシアンフィルタが用いられる。 For example, here, a two-dimensional Gaussian filter whose coefficient is expressed by Equation (2) is used.
これによって、水平方向および垂直方向においてランダムに生じるパルスノイズを除去できるばかりでなく、点光源像のエッジ周辺において信号が途切れて髭状およびゴマ粒状となる輝点成分を補間して点光源像の一部とすることができる。 This not only eliminates pulse noise that occurs randomly in the horizontal and vertical directions, but also interpolates bright spot components that become saddle-shaped and sesame-grained around the edge of the point light source image, thereby interpolating the point light source image. Can be part.
なお、演算負荷を低減するため、２次元フィルタは水平方向よりも垂直方向の係数配列が小さいものを使用してもよいものである。 In order to reduce the calculation load, a two-dimensional filter having a smaller coefficient array in the vertical direction than in the horizontal direction may be used.
上述のように、低周波フィルタ処理を行うと、図７に示す輝度断面像に対して、図７に示すように点光源断面像のエッジ部が明瞭になって、輝度信号分布の歯抜け状態を防止して連続性を与えることができる。 As described above, when the low-frequency filter processing is performed, the edge portion of the point light source cross-sectional image becomes clear as shown in FIG. 7 with respect to the luminance cross-sectional image shown in FIG. Can be provided to provide continuity.
その結果、水平走査における設定閾値以上の輝度信号分布は歯抜け状態が解消された分布となる。 As a result, the luminance signal distribution equal to or higher than the set threshold value in the horizontal scanning is a distribution in which the tooth missing state is eliminated.
図１０は、低周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。ここでは、輝度信号はクランプ処理が行われている。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the characteristics of the threshold luminance line number integral value in the luminance signal after the low-frequency filter processing. Here, the luminance signal is clamped.
図１０に示すように、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じた閾値輝度ライン数積分値の変化は連続性を有する特性となって、当該特性曲線の極小値近傍を合焦位置とすることができる。そして、図１０に示す閾値輝度ライン数積分値を、フォーカスレンズ群１０３の位置毎に、図６に示すラインピーク積分評価値で除算すると、合焦位置近傍に極大値を有する高輝度点光源に係る合焦評価値特性を得ることができる（図５に示す曲線（イ）参照）。 As shown in FIG. 10, the change in the integrated value of the threshold luminance line number according to the position of the focus lens group 103 becomes a characteristic having continuity, and the vicinity of the minimum value of the characteristic curve can be set as the in-focus position. . 10 is divided by the line peak integral evaluation value shown in FIG. 6 for each position of the focus lens group 103, a high-luminance point light source having a local maximum value in the vicinity of the in-focus position is obtained. Such focus evaluation value characteristics can be obtained (see curve (A) shown in FIG. 5).
図１１は、図３に示すカメラで行われる合焦動作（ＡＦ動作）を説明するためのフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart for explaining a focusing operation (AF operation) performed by the camera shown in FIG.
ＡＦ動作を開始すると、焦点検出領域範囲決定部１１２は焦点調節を行うための焦点検出領域範囲（測距領域）を設定する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１の処理においては、画像に１つの測距領域が設定される。続いて、高輝度被写体判別部１１３は点光源判定処理を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理においては、合焦方向の検出が行われるとともに点光源を含む撮影シーンであるか否かが判定される。 When the AF operation is started, the focus detection area range determination unit 112 sets a focus detection area range (ranging area) for performing focus adjustment (step S1). In the process of step S1, one ranging area is set for the image. Subsequently, the high-intensity subject determination unit 113 performs a point light source determination process (step S2). In the process of step S2, the in-focus direction is detected, and it is determined whether or not the shooting scene includes a point light source.
次に、高輝度被写体判別部１１３は、ステップＳ２の点光源判定結果に基づいて、焦点検出領域範囲に点光源が含まれるか否かを判定する（ステップＳ３）。焦点検出領域範囲に点光源が含まれないと判定されると（ステップＳ３において、ＮＯ）、焦点検出評価項目設定部１１４は、通常の評価値項目を設定する（ステップＳ４）。一方、焦点検出領域範囲に点光源を含むと判定されると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、焦点検出評価項目設定部１１４は点光源用評価値項目を設定する（ステップＳ５）。 Next, the high-intensity subject determination unit 113 determines whether or not a point light source is included in the focus detection area range based on the point light source determination result in step S2 (step S3). If it is determined that the point light source is not included in the focus detection area range (NO in step S3), the focus detection evaluation item setting unit 114 sets a normal evaluation value item (step S4). On the other hand, when it is determined that the point detection light source includes the point light source (YES in step S3), the focus detection evaluation item setting unit 114 sets the point light source evaluation value item (step S5).
ステップＳ４又はＳ５の処理の後、焦点検出評価部１１５は測距領域において焦点評価値を算出しつつ、合焦判断部１１６によって焦点検出スキャン（焦点調節のための合焦位置探索動作）を行う（ステップＳ６）。この焦点検出スキャンにおいては、焦点検出評価部１１５は、フォーカスレンズ群１０３をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつ移動させつつ、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じて焦点評価値を求めて当該焦点評価値を記憶する。 After the process of step S4 or S5, the focus detection evaluation unit 115 performs a focus detection scan (focus position search operation for focus adjustment) by the focus determination unit 116 while calculating a focus evaluation value in the distance measurement area. (Step S6). In this focus detection scan, the focus detection evaluation unit 115 obtains a focus evaluation value according to the position of the focus lens group 103 while moving the focus lens group 103 by a predetermined amount from the scan start position to the scan end position. The focus evaluation value is stored.
なお、スキャン開始前においてスキャン終了位置を設定して焦点検出スキャンが行われるが、焦点評価値が極大となる位置を通過したことを検出した際にスキャンを終了するようにしてもよい。そして、焦点評価値が極大となる位置を通過した際にスキャンを終了させる際には、ステップＳ２の処理で得られた点光源判定結果に応じて、焦点評価値を変更する。 The focus detection scan is performed by setting the scan end position before the start of scanning. However, the scan may be ended when it is detected that the focus evaluation value has passed the maximum position. Then, when the scan is terminated when passing through the position where the focus evaluation value is maximized, the focus evaluation value is changed according to the point light source determination result obtained in the process of step S2.
さらに、焦点検出領域範囲に高輝度点光源を含まない場合には、すべてのラインピーク積分評価値を用いて焦点検出スキャンを終了させる。一方、焦点検出領域範囲に高輝度点光源を含む場合には、高輝度被写体用評価値が極大となる位置を検出した後にスキャンを終了させる。 Further, when the high-luminance point light source is not included in the focus detection area range, the focus detection scan is terminated using all the line peak integration evaluation values. On the other hand, when the high-luminance point light source is included in the focus detection area range, the scan is terminated after the position where the high-luminance subject evaluation value is maximized is detected.
続いて、高輝度被写体判別部１１３は合焦位置検出時における高輝度点光源判定を行う（ステップＳ７）。焦点検出開始時においては、デフォーカス量が大きく輝度信号が飽和する画素がほとんど存在しない。このため、焦点検出領域範囲に高輝度点光源が存在しないと判定されることが多い。一方、合焦位置近傍においては、輝度信号が飽和する画素が生じ、高輝度点光源を含むと判定されることがある。このため、ステップＳ７の処理が行われる。 Subsequently, the high-intensity subject determination unit 113 performs high-intensity point light source determination at the time of in-focus position detection (step S7). At the start of focus detection, there are almost no pixels with a large defocus amount and saturated luminance signal. For this reason, it is often determined that there is no high-luminance point light source in the focus detection area range. On the other hand, in the vicinity of the in-focus position, a pixel in which the luminance signal is saturated is generated, and it may be determined that a high luminance point light source is included. For this reason, the process of step S7 is performed.
次に、高輝度被写体判別部１１３は、ステップＳ７の点光源判定結果に基づいて、焦点検出領域範囲に点光源が含まれるか否かを判定する（ステップＳ８）。焦点検出領域範囲に点光源が含まれないと判定されると（ステップＳ８において、ＮＯ）、焦点検出評価項目設定部１１４は、通常の評価値項目を設定する（ステップＳ９）。一方、焦点検出領域範囲に点光源を含むと判定されると（ステップＳ８において、ＹＥＳ）、焦点検出評価項目設定部１１４は点光源用評価値項目を設定する（ステップＳ１０）。 Next, the high-intensity subject determination unit 113 determines whether or not a point light source is included in the focus detection area range based on the point light source determination result in step S7 (step S8). If it is determined that the point light source is not included in the focus detection area range (NO in step S8), the focus detection evaluation item setting unit 114 sets a normal evaluation value item (step S9). On the other hand, when it is determined that the point detection light source includes the point light source (YES in step S8), the focus detection evaluation item setting unit 114 sets the point light source evaluation value item (step S10).
ステップＳ９又はＳ１０の処理の後、焦点検出評価部１１５は、設定された焦点評価値の極大値について信頼性評価を行う（ステップＳ１１）。ここでは、焦点検出評価部１１５は設定された焦点評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置を求める。 After the process of step S9 or S10, the focus detection evaluation unit 115 performs reliability evaluation on the maximum value of the set focus evaluation value (step S11). Here, the focus detection evaluation unit 115 obtains the position of the focus lens group 103 at which the set focus evaluation value is maximized.
さらに、焦点検出評価部１１５は極大値近傍における焦点評価値の変化度合に応じて合焦の信頼性を評価する。当該合焦信頼性評価において、焦点評価値が十分な合焦状態を得るための曲線形状であるか否かが評価される。 Further, the focus detection evaluation unit 115 evaluates the focus reliability in accordance with the degree of change in the focus evaluation value in the vicinity of the maximum value. In the focus reliability evaluation, it is evaluated whether or not the focus evaluation value is a curved shape for obtaining a sufficiently focused state.
なお、合焦の信頼性評価については、例えば、特開２０１０−０７８８１０号公報に記載の手法を用いることができる。つまり、合焦状態を示す焦点評価値が信頼性の高い山状になっているか否かについて、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（Ｓｌｏｐｅ Ｔｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判定する。 For the focus reliability evaluation, for example, a method described in JP 2010-078810 A can be used. That is, whether the focus evaluation value indicating the in-focus state is a reliable mountain or not is inclined with a difference between the maximum value and the minimum value of the focus evaluation value, with a slope equal to or greater than a certain value (Slope Thr). It is determined from the length of the portion that is present and the slope of the inclined portion.
次に、焦点検出評価部１１５は、信頼性評価結果に応じて信頼性があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。信頼性があると判定されると（ステップＳ１２において、ＹＥＳ）、合焦判断部１１６は全てのラインピーク積分評価値又は高輝度被写体用評価値に応じてその極大となる位置（合焦位置）を求める（ステップＳ１３）。 Next, the focus detection evaluation unit 115 determines whether or not there is reliability according to the reliability evaluation result (step S12). If it is determined that there is reliability (YES in step S12), the focus determination unit 116 has a maximum position (focus position) according to all the line peak integration evaluation values or the high-brightness subject evaluation values. Is obtained (step S13).
合焦判断部１１６は、合焦位置に基づいてフォーカス駆動部１１７によってフォーカスレンズ群１０３を駆動する（ステップＳ１４：レンズ駆動）。そして、合焦判断部１１６は、表示部（図示せず）に合焦表示を行ってＡＦ動作を終了する。 The focus determination unit 116 drives the focus lens group 103 by the focus drive unit 117 based on the focus position (step S14: lens drive). Then, the focus determination unit 116 performs focus display on a display unit (not shown) and ends the AF operation.
なお、ステップＳ１１の処理において、信頼性がある焦点評価値の極大値が複数存在する場合には、至近側のフォーカスレンズ群１０３の位置に対応する極大値を合焦位置とする。 Note that, in the process of step S11, when there are a plurality of reliable local maximum focus evaluation values, the local maximum corresponding to the position of the focus lens group 103 on the closest side is set as the in-focus position.
一方、信頼性がないと判定されると（ステップＳ１２において、ＮＯ）、合焦判断部１１６は、フォーカス駆動部１１７によって予め設定された被写体の存在確率が高いとされた定点位置にフォーカスレンズ群１０３を駆動する（ステップＳ１６）。そして、合焦判断部１１６は表示部に非合焦表示を行って（ステップＳ１７）、ＡＦ動作を終了する。 On the other hand, when it is determined that there is no reliability (NO in step S12), the focus determination unit 116 sets the focus lens group at a fixed point position where the object existence probability set in advance by the focus driving unit 117 is high. 103 is driven (step S16). Then, the focus determination unit 116 performs non-focus display on the display unit (step S17), and ends the AF operation.
このように、本発明の実施の形態では、コントラスト検知によって精度よく合焦を行うことが困難であった高輝度点光源像である被写体についても精度よく合焦を行うことができる。 As described above, in the embodiment of the present invention, it is possible to accurately focus on a subject that is a high-intensity point light source image that has been difficult to focus accurately by contrast detection.
上述の説明から明らかなように、図３に示す例では、焦点検出評価項目設定部１１４および焦点検出評価部１１５が抽出手段、第１の演算手段、第２の演算手段、および第３の演算手段として機能する。さらに、焦点検出領域範囲決定部１１２および高輝度被写体判別部１１３が判別手段として機能し、焦点検出評価部１１５が処理手段として機能する。また、撮像素子１０４、画像信号抽出部１０５、測光部１０６、露光量決定部１０７、ゲイン調整部１０８、および絞り制御部１０９は撮像手段として機能し、記録用画像生成部１１０および画像記録部１１１は記録手段として機能する。 As is clear from the above description, in the example shown in FIG. 3, the focus detection evaluation item setting unit 114 and the focus detection evaluation unit 115 include the extraction unit, the first calculation unit, the second calculation unit, and the third calculation. Functions as a means. Further, the focus detection area range determination unit 112 and the high brightness subject determination unit 113 function as a determination unit, and the focus detection evaluation unit 115 functions as a processing unit. In addition, the image sensor 104, the image signal extraction unit 105, the photometry unit 106, the exposure amount determination unit 107, the gain adjustment unit 108, and the aperture control unit 109 function as an imaging unit, and the recording image generation unit 110 and the image recording unit 111. Functions as a recording means.
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment, Various forms of the range which does not deviate from the summary of this invention are also contained in this invention. .
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を焦点検出装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを焦点検出装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。 For example, the function of the above embodiment may be used as a control method, and this control method may be executed by the focus detection apparatus. Further, a program having the functions of the above-described embodiments may be used as a control program, and the control program may be executed by a computer included in the focus detection apparatus. The control program is recorded on a computer-readable recording medium, for example.
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
１０１ 撮像光学系
１０３ フォーカスレンズ群
１０４ 撮像素子
１０７ 露光量決定部
１１２ 焦点検出領域範囲決定部
１１３ 高輝度被写体判別部
１１４ 焦点検出評価項目設定部
１１５ 焦点検出評価部
１１６ 合焦判断部
１１７ フォーカス駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Image pick-up optical system 103 Focus lens group 104 Image pick-up element 107 Exposure amount determination part 112 Focus detection area range determination part 113 High-intensity subject discrimination part 114 Focus detection evaluation item setting part 115 Focus detection evaluation part 116 Focus determination part 117 Focus drive part
Claims (10)
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別手段と、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出手段と、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算手段と、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算手段と、
前記判別手段によって前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。 A focus detection device that performs focus detection according to a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis,
A discriminating means for discriminating whether or not there is a high-luminance object having a luminance exceeding a predetermined luminance in the image;
Extraction means for extracting a specific frequency band set in advance from the image and a low frequency band lower than the specific frequency band to obtain a first band signal and a second band signal, respectively;
First computing means for integrating a line peak evaluation value, which is a maximum value of evaluation values for evaluating contrast for each horizontal line with respect to the first band signal, to obtain a line peak integrated evaluation value;
Second calculating means for counting horizontal lines exceeding a predetermined luminance threshold for the second band signal, obtaining a total of the number of horizontal lines exceeding the luminance threshold, and using the total as an integrated value of the threshold luminance line number; ,
When it is determined by the determining means that the high-luminance subject exists, the line-peak integral evaluation value is divided by the threshold luminance line number integral value to obtain an evaluation value for the high-luminance subject, and the high-luminance subject evaluation Third computing means using a value as an evaluation value for focus detection of the high-luminance subject;
A focus detection apparatus comprising:
前記第１の演算手段および前記第２の演算手段は、それぞれ前記クランプ処理後の第１の帯域信号および第２の帯域信号について前記ラインピーク積分評価値および前記閾値輝度ライン数積分値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。 Processing means for performing clamp processing for removing a component equal to or lower than a predetermined luminance threshold for the first band signal and the second band signal;
The first calculation means and the second calculation means obtain the line peak integral evaluation value and the threshold luminance line number integral value for the first band signal and the second band signal after the clamp processing, respectively. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein:
請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出装置によって合焦状態と判定された画像を記録する記録手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 Imaging means for capturing an image of a subject via an imaging optical system including the focus lens to obtain the image;
The focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 7,
Recording means for recording an image determined to be in focus by the focus detection device;
An imaging device comprising:
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、
前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。 A method for controlling a focus detection device that performs focus detection according to a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis,
A discriminating step for discriminating whether or not there is a high-luminance subject having a luminance exceeding a predetermined luminance in the image;
An extraction step of extracting a specific frequency band set in advance from the image and a low frequency band lower than the specific frequency band to obtain a first band signal and a second band signal, respectively;
A first calculation step of integrating a line peak evaluation value that is a maximum value of an evaluation value for evaluating a contrast for each horizontal line for the first band signal to obtain a line peak integrated evaluation value;
A second calculation step that counts horizontal lines exceeding a predetermined luminance threshold for the second band signal, obtains a total of the number of horizontal lines exceeding the luminance threshold, and sets the total as an integrated value of the threshold luminance lines; ,
If it is determined in the determination step that the high-luminance subject exists, the evaluation value for the high-luminance subject is obtained by dividing the line peak integral evaluation value by the threshold luminance line number integral value to obtain an evaluation value for the high-luminance subject. A third calculation step using a value as an evaluation value for focus detection of the high-luminance subject;
A control method characterized by comprising:
前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、
前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。 A control program used in a focus detection device that performs focus detection according to a change in contrast in an image obtained by moving a focus lens along an optical axis,
A computer included in the focus detection device,
A discriminating step for discriminating whether or not there is a high-luminance subject having a luminance exceeding a predetermined luminance in the image;
An extraction step of extracting a specific frequency band set in advance from the image and a low frequency band lower than the specific frequency band to obtain a first band signal and a second band signal, respectively;
A first calculation step of integrating a line peak evaluation value that is a maximum value of an evaluation value for evaluating a contrast for each horizontal line for the first band signal to obtain a line peak integrated evaluation value;
A second calculation step that counts horizontal lines exceeding a predetermined luminance threshold for the second band signal, obtains a total of the number of horizontal lines exceeding the luminance threshold, and sets the total as an integrated value of the threshold luminance lines; ,
If it is determined in the determination step that the high-luminance subject exists, the evaluation value for the high-luminance subject is obtained by dividing the line peak integral evaluation value by the threshold luminance line number integral value to obtain an evaluation value for the high-luminance subject. A third calculation step using a value as an evaluation value for focus detection of the high-luminance subject;
A control program characterized by causing
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