JP6035777B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来より、動画像の撮影が可能な撮像装置が知られている。このような撮像装置として、たとえば、動画像の撮影中に、焦点調節光学系を光軸方向に沿って微小に往復駆動させるウォブリング動作を行い、その結果に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出を行う方法が知られている(たとえば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, imaging devices capable of capturing moving images are known. As such an imaging device, for example, during shooting of a moving image, a wobbling operation is performed in which the focus adjustment optical system is finely reciprocated along the optical axis direction. Based on the result, focus detection is performed by a contrast detection method. The method of performing is known (for example, patent document 1).
しかしながら、従来技術では、たとえば使用するレンズ鏡筒の種類によっては、ウォブリング動作での焦点調節光学系の駆動により、撮影画像内の被写体像のぼけや、撮影画像の倍率の変化が目立ってしまい、動画像の見栄えが悪くなってしまう場合があった。 However, in the prior art, for example, depending on the type of lens barrel used, blurring of the subject image in the photographed image and change in magnification of the photographed image are noticeable due to the driving of the focus adjustment optical system in the wobbling operation. There was a case where the appearance of the moving image deteriorated.
本発明が解決しようとする課題は、動画像を良好に撮像することが可能な撮像装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an imaging apparatus capable of capturing a moving image satisfactorily.
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]本発明の第1の観点に係る撮像装置は、撮像画素と、焦点検出画素とを有し、光学系による像を撮像して前記撮像画素および前記焦点検出画素から画素信号を出力する撮像素子と、前記焦点検出画素により出力された前記画素信号に基づいて位相差により前記光学系の焦点を検出する位相差検出部と、前記撮像素子により出力された前記画素信号に基づいてコントラストにより前記光学系の焦点を検出するコントラスト検出部と、前記位相差検出部または前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて、前記光学系を駆動する焦点調節を繰り返し行う焦点調節部と、動画の撮影は、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記焦点調節部に前記光学系の焦点調節を行わせる制御部とを備え、前記制御部は、前記動画の撮影において、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、被写界深度又は前記光学系を駆動させたときの画像の倍率変化率に基づいて、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記被写界深度が所定の第1判定値未満又は前記倍率変化率が所定の第2判定値以上である場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせ、前記被写界深度が前記第1判定値以上及び前記倍率変化率が前記第2判定値未満である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。 [1] An imaging apparatus according to a first aspect of the present invention includes an imaging pixel and a focus detection pixel, captures an image by an optical system, and outputs a pixel signal from the imaging pixel and the focus detection pixel. An image sensor, a phase difference detection unit that detects a focus of the optical system based on a phase difference based on the pixel signal output from the focus detection pixel, and a contrast based on the pixel signal output from the image sensor A contrast detection unit that detects a focus of the optical system, a focus adjustment unit that repeatedly performs focus adjustment for driving the optical system based on a focus detection result by the phase difference detection unit or the contrast detection unit, and shooting of a moving image Before the focus adjustment unit drives the optical system in the focus adjustment, focus detection by the phase difference detection unit and focus detection by the contrast detection unit Select one, and a focus control unit to perform the adjustment of the optical system in the focus adjusting section, wherein, in the imaging of the moving image, the optical system in the focus adjustment unit in the focusing Before driving, select either focus detection by the phase difference detection unit or focus detection by the contrast detection unit based on the depth of field or the magnification change rate of the image when the optical system is driven. When the depth of field is less than a predetermined first determination value or the magnification change rate is equal to or greater than a predetermined second determination value, the focus adjustment result obtained by the phase difference detection unit is displayed on the focus adjustment unit. If the depth of field is greater than or equal to the first determination value and the magnification change rate is less than the second determination value, the focus adjustment unit causes the focus to be adjusted by the contrast detection unit. Using detection results It can be configured to perform focus adjustment.
[2]上記撮像装置に係る発明において、前記光学系を介して撮像された撮像画像から対象とする像に相当する基準画像に対応する画像の位置を追尾する追尾部をさらに備え、前記制御部は、前記追尾部によって追尾が行われている場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。 [ 2 ] In the invention according to the imaging apparatus, the control unit further includes a tracking unit that tracks the position of an image corresponding to a reference image corresponding to a target image from a captured image captured through the optical system. When tracking is performed by the tracking unit, the focus adjustment unit can be configured to perform focus adjustment using a result of focus detection by the phase difference detection unit.
[3]上記撮像装置に係る発明において、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果に基づいた、前記光学系の駆動を起動させるための起動部をさらに備え、前記制御部は、前記起動部により前記光学系の駆動が起動された場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。 [ 3 ] In the invention related to the imaging apparatus, the focus adjustment unit further includes an activation unit for activating driving of the optical system based on a result of focus detection by the phase difference detection unit, and the control unit When the driving of the optical system is activated by the activation unit, the focus adjustment unit can be configured to perform focus adjustment using a result of focus detection by the phase difference detection unit. .
[4]上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記位相差検出部による焦点検出の結果、撮影画面内における、焦点調節のための焦点状態が検出された位置が、前記撮影画面の中心を含む所定領域外である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせるように構成することができる。 [ 4 ] In the invention according to the imaging apparatus, the control unit may be configured such that a position where a focus state for focus adjustment is detected in the shooting screen is a position of the shooting screen as a result of focus detection by the phase difference detection unit. When it is outside a predetermined region including the center, the focus adjustment unit can be configured to perform focus adjustment using a result of focus detection by the contrast detection unit.
本発明によれば、動画像を良好に撮像することができる。 According to the present invention, a moving image can be favorably captured.
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.
≪第1実施形態≫
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。
<< First Embodiment >>
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、34および絞り35を含む撮影光学系が内蔵されている。
The lens barrel 3 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from 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、フォーカスレンズ用エンコーダ321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322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322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322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322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322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322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の位置はフォーカスレンズ用エンコーダ321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
本実施形態のフォーカスレンズ用エンコーダ321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、フォーカスレンズ用エンコーダ321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322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
また、レンズ33は、ズームレンズであり、光軸L1に沿って移動可能に設けられ、ズームレンズ用エンコーダ331によってその位置が検出されつつ、ズームレンズ駆動モータ332によってその位置が調節される。ズームレンズ33の位置は、例えば、撮影者によりレンズ鏡筒3のズーム環(不図示)が回されることによって変化し、それに応じて光学系の焦点距離が変わることとなる。そして、ズームレンズ用エンコーダ331で検出されたズームレンズ33の位置情報は、レンズ制御部37へ送信される。なお、ズームレンズ33の移動機構は、上述のフォーカスレンズ32の移動機構と同様とすればよく、さらに、ズームレンズ用エンコーダ331も、上述のフォーカスレンズ用エンコーダ321と同様のものを用いることができる。
The
絞り35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35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を介して絞り駆動部36に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35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CCDや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、カメラ制御部21は、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。加えて、カメラ制御部21は、たとえば、パターンマッチング法などにより、撮影画像から人物の顔などの特定被写体を認識し、認識した特定被写体に対して焦点調節を行う動作や、動体などの特定被写体を追尾する追尾動作を行うことができる。
In addition to the above, the
操作部28は、カメラ1を起動させるための主電源スイッチ、動画像の撮影を行うための動画撮影ボタン、シャッターレリーズボタン、および撮影者がカメラ1の各種動作モードを設定するための入力スイッチなどを備えている。そして、撮影者は、操作部28を介して、動画撮影モード/静止画撮影モードの切換や、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、特定の被写体を追尾するための追尾モードの設定などを行えるようになっている。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の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の3箇所には、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,22b,22c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,22c,22c)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。
In addition, focus
なお、図2に示す焦点検出画素列22a〜22cの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四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〜22c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〜22c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 focal plane corresponding to the current focal plane (the position 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
また、カメラ制御部21は、動画撮影モードが選択されている場合には、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する前に、フォーカスレンズ32を、現在位置近傍において、微小駆動させるウォブリング動作を行い、ウォブリング動作中に、算出された焦点評価値に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出における、フォーカスレンズ32の駆動方向を決定する。
In addition, when the moving image shooting mode is selected, 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、第1実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、動画撮影モードが選択されている場面における、カメラ1の動作について説明する。
Next, an operation example of the
まず、ステップS101では、撮像素子22により、被写体像の撮像が開始される。本実施形態においては、たとえば、撮影者により操作部28に備えられた動画撮影ボタンが押下されることで、撮像素子22による被写体像の撮像が開始され、撮像素子22による被写体像の撮像が、所定のフレームレートで繰り返し行なわれる。
First, in step S <b> 101, imaging of a subject image is started by the
そして、ステップS102では、撮像素子22により撮像された撮影画像の画像信号が、カメラ制御部21により読み出され、読み出された画像信号に基づく画像データが、カメラ制御部21により、メモリ24に記憶される。
In step S102, the image signal of the captured image captured by the
ステップS103では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像が変化する度合いを示す像変化率が、所定値以上であるかを判定するための像変化率判定処理が行われる。以下においては、図10を参照して、ステップS103の像変化率判定処理について説明する。なお、図10は、ステップS103の像変化率判定処理を示すフローチャートである。
In step S103, when the
まず、ステップS201では、カメラ制御部21により、レンズ情報の取得が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、フォーカスレンズ32のレンズ位置、ズームレンズ33のレンズ位置、絞り値、および焦点距離を含むレンズ情報を、レンズ制御部37から取得する。
First, in step S201, the
そして、ステップS202では、カメラ制御部21により、ステップS201で取得したレンズ情報に基づいて、被写界深度の算出が行われる。本実施形態においては、まず、カメラ制御部21により、下記式(1),(2)に基づいて、前方被写界深度DNと、後方被写界深度DFとの算出が行われる。
前方被写界深度DN=(s((f2/Δ)−f))/((f2/Δ)+s−2f) …(1)
後方被写界深度DF=(s((f2/Δ)−f))/((f2/Δ)−s) …(2)
なお、上記式(1),(2)において、sは被写体距離、fは焦点距離、Δは焦点深度をそれぞれ表す。ここで、被写体距離sは、フォーカスレンズ32およびズームレンズ33を含む光学系のレンズ位置に基づいて、求めることができる。また、被写体深度Δは、下記式(3)に基づいて求めることができる。
焦点深度Δ=Fno×σ …(3)
なお、上記式(3)において、FnoはF値、σは許容錯乱円をそれぞれ表す。
In step S202, the
Forward depth of field DN = (s ((f 2 / Δ) −f)) / ((f 2 / Δ) + s−2f) (1)
Back depth of field DF = (s ((f 2 / Δ) −f)) / ((f 2 / Δ) −s) (2)
In the above formulas (1) and (2), s represents the subject distance, f represents the focal length, and Δ represents the focal depth. Here, the subject distance s can be obtained based on the lens position of the optical system including the
Depth of focus Δ = Fno × σ (3)
In the above formula (3), Fno represents an F value, and σ represents an allowable circle of confusion.
そして、カメラ制御部21は、算出した前方被写界深度DNおよび後方被写界深度DFに基づいて、下記式(4)に示すように、被写界深度Dを算出する。
被写界深度D=|DN−DF| …(4)
Then, the
Depth of field D = | DN-DF | (4)
次いで、ステップS203では、カメラ制御部21により、ステップS202で算出した被写界深度Dが、所定値Dstd以下であるか否かの判断が行われる。被写界深度Dが所定値Dstd以下である場合には、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合に、撮影画像内の被写体像のぼけが大きくなるものと判断され、ステップS206に進む。一方、被写界深度Dが所定値Dstdよりも大きい場合は、被写界深度が深く、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合でも、撮影画像内の被写体像のぼけは小さいものと判断され、ステップS204に進む。本実施形態では、所定値Dstdを、たとえば、被写体距離sの20%の長さとすることができる。
Next, in step S203, the
ステップS204では、カメラ制御部21により、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させた場合における、撮影画像の倍率の変化率Mの算出が行われる。本実施形態では、フォーカスレンズ32のレンズ位置およびズームレンズ33のレンズ位置(あるいは焦点距離)と、フォーカスレンズ32をウォブリング駆動させた場合における撮影画像の倍率の変化率との関係を示すテーブルを、カメラ制御部21に備えるメモリに予め記憶しておくことで、カメラ制御部21は、このテーブルを参照して、ステップS201で取得したレンズ情報に基づいて、撮影画像の倍率の変化率Mを算出することができる。
In step S204, the
そして、ステップS205では、カメラ制御部21により、ステップS204で算出された撮影画像の倍率の変化率Mが、所定値Mstd以上であるか否かの判断が行われる。撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd以上である場合は、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動した場合に、撮影画像の倍率の変化率が大きくなるものと判断され、ステップS206に進む。一方、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd未満である場合は、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動した場合でも、撮影画像の倍率変化は小さいものと判断され、ステップS207に進む。なお、本実施形態では、所定値Mstdを、たとえば、5%とすることができる。
In step S205, the
ステップS203で、被写界深度Dが所定値Dstd以下であると判断された場合(ステップS203=Yes)、または、ステップS205で、撮影画像の倍率の変化率Mが、所定値Mstd以上であると判断された場合(ステップS205=Yes)は、ステップS206に進む。ステップS206では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるものと判断され、判定フラグが1に設定される。
When it is determined in step S203 that the depth of field D is equal to or smaller than the predetermined value D std (step S203 = Yes), or in step S205, the magnification change rate M of the captured image is equal to or larger than the predetermined value M std. If it is determined that (step S205 = Yes), the process proceeds to step S206. In step S206, the
一方、ステップS203で、被写界深度Dが所定値Dstdよりも大きいと判断され(ステップS203=No)、かつ、ステップS205で、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd未満であると判断された場合(ステップS205=No)は、ステップS207に進む。ステップS207では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値未満であるものと判断され、判定フラグが0に設定される。
On the other hand, in step S203, it is determined that the depth of field D is greater than the predetermined value D std (step S203 = No), and in step S205, the magnification change rate M of the captured image is less than the predetermined value M std . If it is determined that there is any (step S205 = No), the process proceeds to step S207. In step S207, the
続いて、図9に戻り、ステップS104では、カメラ制御部21により、ステップS103の像変化率判定処理において設定された判定フラグが1であるか否か、すなわち、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるか否かの判断が行われる。判定フラグが1に設定されている場合は、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップS105に進む。一方、判定フラグが0に設定されている場合は、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップS106に進む。
Subsequently, returning to FIG. 9, in step S104, the
ステップS105では、まず、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が行われる。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、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子22により、撮影光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部21により、撮像素子22の3つの焦点検出画素列22a〜22c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われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。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、3つの焦点検出画素列22a〜22cに対応する焦点検出位置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。そして、カメラ制御部21は、変換したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32のレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部37を介して、フォーカスレンズ駆動モータ322に送出する。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ322により、レンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動が行われる。
In step S105, first, the
一方、ステップS106では、カメラ制御部21により、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、まず、フォーカスレンズ32を、現在位置近傍において、微小駆動させるウォブリング動作を行い、ウォブリング動作中に、算出された焦点評価値に基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出における、フォーカスレンズ32の駆動方向を決定する。そして、カメラ制御部21は、決定した駆動方向に、フォーカスレンズ32を駆動させながら、所定のサンプリング間隔で焦点評価値を算出し、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。そして、カメラ制御部21は、レンズ制御部37を介して、求めた合焦位置に、フォーカスレンズ32を駆動させる。
On the other hand, in step S106, the
そして、ステップS107では、カメラ制御部21により、動画像の撮影が終了されたか否かの判断が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、動画像の撮影中に、撮影者により操作部28に備えられた動画撮影ボタンや電源ボタンが押下された場合や、動画像を保存するためのメモリ24の記憶容量が足りなくなった場合に、動画像の撮影が終了したものと判断することができる。動画像の撮影が終了したと判断された場合は、このカメラ1の動作を終了し、一方、動画撮影が終了していないと判断された場合は、ステップS102に戻り、動画撮影が終了するまで、動画像の撮影および光学系の焦点調節が繰り返し行われる。
In step S107, the
以上のように、第1実施形態では、被写界深度Dが所定値Dstd以下であるか否かを判断し、被写界深度Dが所定値Dstd以下である場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う。ここで、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合に、撮影画像内の被写体像のぼけが大きくなると判断される場合には、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させた場合に、撮影された動画像において、被写体像のぼけが目立ってしまい、動画像の見栄えが悪くなってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、被写界深度が浅く、フォーカスレンズ32を所定量駆動した場合に、撮影画面内の被写体像のぼけが大きくなるものと判断される場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、撮影画像内の被写体像のぼけを抑え、動画像を良好に撮像することができる。
As described above, in the first embodiment, it is determined whether or not the depth of field D is equal to or smaller than the predetermined value D std. If the depth of field D is equal to or smaller than the predetermined value D std , the phase difference Focus adjustment is performed using the focus detection result by the detection method. Here, when the depth of field is shallow and the
また、第1実施形態では、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させた場合における、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd以上であるか否かを判断し、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd以上である場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う。ここで、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させた場合に、撮影画像内の倍率の変化率が大きくなると判断される場合には、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させることで、撮影された動画像において、被写体像が揺れて見えてしまい、動画像の見栄えが悪くなってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、ウォブリング動作によりフォーカスレンズ32を駆動させた場合に、撮影画像内の倍率の変化率が大きくなると判断される場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、撮影された動画像において、被写体像が揺れて見えてしまうことを有効に防止し、動画像を良好に撮像することができる。
In the first embodiment, when the
さらに、本実施形態に係るカメラ1は、撮像素子22の撮像面に、撮像画素221と焦点検出画素222a,222bとを備え、撮像素子22に備えられた焦点検出画素222a,222bからの画素信号に基づいて、位相差検出方式による焦点検出を行うため、以下のような問題を有効に解決することができる。すなわち、位相差検出方式による焦点検出を行うための位相差検出モジュールを、撮像素子22とは別に備える場合には、位相差検出モジュールで検出している被写体像と、撮像素子によって撮像されている被写体像との間で、検出される焦点位置の誤差が生じる場合があり、これにより、位相差検出方式による焦点検出における検出精度が低減してしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、撮像素子22に備えられた焦点検出画素222a,222bの出力に基づいて、位相差検出方式による焦点検出を行うことで、このような問題を有効に解決することができる。
Furthermore, the
≪第2実施形態≫
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。第2実施形態では、図1に示すカメラ1において、図11に示すように、カメラ1が動作すること以外は、第1実施形態と同様である。以下においては、図11を参照して、第2実施形態に係るカメラ1の動作について説明する。なお、図11は第2実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。
<< Second Embodiment >>
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing. In the second embodiment, the
まず、ステップS301〜S304では、第1実施形態のステップS101〜S104と同様に処理が行われる。具体的には、撮像素子22による被写体像の撮像が開始され(ステップS301)、撮像素子22により撮像された画素信号が、カメラ制御部21により読み出され、画素信号に基づく画像データがメモリ24に記憶される(ステップS302)。そして、フォーカスレンズ32を所定量駆動させた場合における、撮影画像内の被写体像の像変化率が、所定値以上であるかを判定するための像変化率判定処理が行われ(ステップS303)、像変化率判定処理で設定された判定フラグが1であるか否かの判断が行われる(ステップS304)。判定フラグが1に設定されている場合は(ステップS304=Yes)、ステップS307に進み、一方、判定フラグが0に設定されている場合は(ステップS304=No)、ステップS305に進む。
First, in steps S301 to S304, processing is performed as in steps S101 to S104 of the first embodiment. Specifically, imaging of the subject image by the
ステップS305では、カメラ制御部21により、特定の被写体を追尾する追尾動作が行われているか否かの判断が行われる。本実施形態において、カメラ制御部21は、追尾モードが選択されている場合に、撮影者により操作部28に備えられた追尾ボタンが押下された場合に、撮影画像から、撮影者により選択された被写体に相当する画像や、撮影画像で認識した人物の顔に相当する画像を、テンプレート画像として設定し、撮像素子22により撮像された画像と、設定したテンプレート画像とのマッチングを行うことで、追尾対象である特定被写体に対応する画像の位置を追尾する追尾動作を行うことができる。ステップS305において、追尾動作が行われていると判断された場合は、位相差検出方式による焦点検出を用いて焦点調節を行うために、ステップS307に進み、一方、追尾動作が行われていないと判断された場合は、ステップS306に進む。なお、カメラ制御部21は、撮影者により、追尾動作を終了するための操作が行われた場合や、追尾対象である特定被写体が撮影画面から外れた場合には、特定被写体の追尾動作が行われていないと判断する。
In step S305, the
ステップS306では、カメラ制御部21により、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われたか否かの判断が行われる。たとえば、本実施形態では、動画像の撮影中に、撮影者が、シャッターレリーズボタンを半押し(スイッチSW1をオン)することで、予め設定された焦点検出エリアにおいて、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われ、撮影者が望まない被写体から、撮影者が所望する被写体にピントを合わせることができるようになっている。このような場合に、カメラ制御部21は、シャッターレリーズボタンが半押し(スイッチSW1がオン)されたか否かを判断し、シャッターレリーズボタンが半押し(スイッチSW1がオン)された場合には、撮影者により、特定被写体に対する追従を要求するための動作があったものと判断することができる。特定被写体に対する追従を要求するための動作があった場合は、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うため、ステップS307に進み、一方、特定被写体に対する追従を要求するための動作がない場合は、ステップS309に進む。
In step S306, the
ステップS307では、カメラ制御部21により、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外であるか否かの判断が行われる。ここで、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外である場合には、絞り開口などにより焦点検出光束のけられが生じて、一対の焦点検出画素222a,222bで得られる画素信号のバランスが崩れてしまい、位相差検出方式による焦点検出の精度が低下してしまう場合がある。そこで、ステップS307では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外である場合は、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いた焦点調節を行うために、ステップS309に進み、一方、特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域内に存在する場合は、ステップS308に進む。なお、本実施形態においては、上記所定領域を、たとえば、撮像素子22の中心を含む領域であり、撮像素子22全体に対して面積比で40%の大きさの領域とすることができる。なお、上記所定領域の大きさは、上述した大きさに限定されず、たとえば、レンズ鏡筒3の種類や絞り値に応じて、適宜、決定することができる。
In step S <b> 307, the
なお、本実施形態では、カメラ制御部21により、複数の焦点検出エリアの中から、焦点調節の対象となる焦点検出エリアが選択される場合には、撮像素子22の中心を含む所定領域内の焦点検出エリアが優先的に選択される。このような場合には、焦点調節の対象となる被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域内となるため、ステップS308に進むこととなる。一方、特定被写体に対する追尾動作を行っている場合には、追尾対象となる特定被写体の位置に対応する焦点検出エリアが、焦点調節の対象となる焦点検出エリアとして選択され、また、撮影者により焦点検出エリアが選択された場合は、撮影者により選択された焦点検出エリアが、焦点調節の対象となる焦点検出エリアとして選択される。このような場合に、焦点調節の対象となる焦点検出エリアが、撮像素子22の中心を含む所定領域外となった場合には、焦点調節の対象となる特定被写体の位置も、撮像素子22の中心を含む所定領域外となり、ステップS309に進むこととなる。
In the present embodiment, when a focus detection area to be focused is selected from a plurality of focus detection areas by the
ステップS308では、第1実施形態のステップS105と同様に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。また、ステップS309では、第1実施形態のステップS106と同様に、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行われる。 In step S308, as in step S105 of the first embodiment, focus adjustment is performed using the focus detection result by the phase difference detection method. In step S309, as in step S106 of the first embodiment, focus adjustment is performed using the focus detection result by the contrast detection method.
そして、ステップS310では、第1実施形態のステップS107と同様に、動画像の撮影が終了されたか否かの判断が行われ、動画像の撮影が終了したと判断された場合は、このカメラ1の動作を終了し、一方、動画撮影が終了していないと判断された場合は、ステップS302に戻り、動画撮影が終了するまで、動画像の撮影および光学系の焦点調節が繰り返し行われる。
In step S310, as in step S107 of the first embodiment, it is determined whether or not moving image shooting has ended. If it is determined that moving image shooting has ended, the
以上のように、第2実施形態では、撮影画像内の被写体像の像変化率に加えて、特定被写体を追尾する追尾動作が行われているか否かの判断が行われ、特定被写体を追尾する追尾動作が行われている場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。ここで、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うためには、フォーカスレンズ32を駆動させて、複数の像面において焦点評価値を算出する必要があるため、動体などの特定被写体を追尾する際に特定被写体への追従性が低くなってしまう場合がある。これに対して、第2実施形態では、特定被写体を追尾する追尾動作を行う場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うことで、特定被写体に迅速に追尾することができ、動体などの特定被写体に対する追従性を高めることができる。
As described above, in the second embodiment, in addition to the image change rate of the subject image in the captured image, it is determined whether or not the tracking operation for tracking the specific subject is performed, and the specific subject is tracked. When the tracking operation is performed, the focus adjustment is performed using the focus detection result by the phase difference detection method. Here, in order to perform focus adjustment using the focus detection result by the contrast detection method, it is necessary to drive the
また、第2実施形態では、撮影者により、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われたか否かの判断を行い、特定被写体に対する追従を要求するための動作が行われた場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。これにより、第2実施形態では、撮影者による特定被写体に対する追従の要求に応じて、撮影者が所望する被写体に迅速にピントを合わせることができる。 Further, in the second embodiment, when the photographer performs an operation for requesting the tracking of the specific subject, the operation for requesting the tracking of the specific subject is performed. The focus adjustment is performed using the focus detection result obtained by the phase difference detection method. Thus, in the second embodiment, it is possible to quickly focus on the subject desired by the photographer in response to a request for tracking the specific subject by the photographer.
さらに、第2実施形態では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外にあるか否かの判断を行い、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外である場合に、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節が行なわれる。ここで、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外である場合には、焦点検出光束のけられが生じて、一対の焦点検出画素222a,222bで得られる信号バランスが崩れてしまい、位相差検出方式による焦点検出の精度が低下してしまう場合がある。そこで、第2実施形態では、焦点調節の対象となる特定被写体の位置が、撮像素子22の中心を含む所定領域外である場合には、コントラスト検出方式による焦点検出を行うことで、焦点検出の精度の低下を有効に防止することができる。
Furthermore, in the second embodiment, it is determined whether or not the position of the specific subject to be focused is outside a predetermined region including the center of the
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、光学ファインダー用のミラーを備えずに、光学系からの光束を撮像素子22に導く構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、光学ファインダー用にハーフミラーを備え、光学系からの光束を分岐させ、一部を光学ファインダーに導くとともに、一部を撮像素子22に導くように構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the light beam from the optical system is guided to the
また、上述した実施形態では、レンズ情報に基づいて、被写界深度Dを算出し、算出した被写界深度Dが所定値Dstd以下である場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うが、たとえば、使用するレンズ鏡筒3の種類に応じて、被写界深度を判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うか否かを判断する構成としてもよい。たとえば、被写界深度の浅い超望遠レンズを使用する場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う構成とすることができる。同様に、上述した実施形態では、フォーカスレンズ32が所定量駆動した場合における、撮影画像の倍率の変化率Mを算出し、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd以上である場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うが、使用するレンズ鏡筒3の種類に応じて、撮影画像の倍率の変化率を判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行うか否かを判断する構成としてもよい。たとえば、撮影画像の倍率の変化率が大きい超広角レンズを使用する場合には、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行う構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the depth of field D is calculated based on the lens information. When the calculated depth of field D is equal to or less than the predetermined value Dstd , the focus detection result by the phase difference detection method is obtained. For example, the depth of field is determined according to the type of the lens barrel 3 to be used, and whether or not the focus adjustment is performed using the focus detection result by the phase difference detection method is determined. It is good also as composition to do. For example, when a super telephoto lens having a shallow depth of field is used, the focus adjustment can be performed using the focus detection result by the phase difference detection method. Similarly, in the above-described embodiment, when the
さらに、上述した実施形態では、レンズ情報に基づいて、被写界深度を算出しているが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、レンズ情報と被写界深度との関係を示すテーブルを、カメラ制御部21に備えるメモリ(不図示)に、予め記憶しておき、このテーブルを参照することで、レンズ制御部37から取得したレンズ情報に基づいて、被写界深度を算出する構成としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the depth of field is calculated based on the lens information. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, a table indicating the relationship between the lens information and the depth of field. Is stored in advance in a memory (not shown) provided in the
また、本実施形態では、被写界深度を検出する際に用いる被写体距離sを、フォーカスレンズ32、ズームレンズ33を含む光学系の位置に基づいて求めているが、この構成に限定されず、たとえば、各光学系のレンズ位置と被写体距離sとの関係を示すテーブルを予め記憶しておき、このテーブルを参照して、被写体距離sを算出する構成としてもよい。あるいは、撮像素子22から取得した画像データに基づいて、カメラ制御部21により被写体距離sを算出する構成としてもよい。
In this embodiment, the subject distance s used when detecting the depth of field is obtained based on the position of the optical system including the
さらに、上述した実施形態では、被写界深度Dが所定値Dstd以下である場合、または、撮影画像の倍率の変化率Mが所定値Mstd以上である場合に、フォーカスレンズ32の駆動による撮影画像内の被写体像の像変化率が所定値以上であると判断し、位相差検出方式による焦点検出結果を用いて焦点調節を行っているが、たとえば、カメラ1が三脚に固定されている場合には、手振れによる評価値の誤差が小さくなるため、このような場合に、所定値Dstdを通常よりも低く設定したり、所定値Mstdを通常よりも高く設定することで、通常よりも、コントラスト検出方式による焦点検出結果を用いた焦点調節をより行い易い構成としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, when the depth of field D is equal to or smaller than the predetermined value D std or when the magnification change rate M of the captured image is equal to or larger than the predetermined value M std , the
また、上述した実施形態では、動画像を撮影している場面を例示して、本発明の説明を行ったが、たとえば、スルー画像を表示する場面においても、本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention has been described by exemplifying a scene where a moving image is captured. However, the present invention can also be applied to a scene where a through image is displayed, for example.
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、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
322…フォーカスレンズ駆動モータ
33…ズームレンズ
37…レンズ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記焦点検出画素により出力された前記画素信号に基づいて位相差により前記光学系の焦点を検出する位相差検出部と、
前記撮像素子により出力された前記画素信号に基づいてコントラストにより前記光学系の焦点を検出するコントラスト検出部と、
前記位相差検出部または前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて、前記光学系を駆動する焦点調節を繰り返し行う焦点調節部と、
動画の撮影は、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、前記焦点調節部に前記光学系の焦点調節を行わせる制御部とを備え、
前記制御部は、前記動画の撮影において、前記焦点調節で前記焦点調節部に前記光学系を駆動させる前に、被写界深度又は前記光学系を駆動させたときの画像の倍率変化率に基づいて、前記位相差検出部による焦点検出および前記コントラスト検出部による焦点検出のいずれかを選択し、
前記被写界深度が所定の第1判定値未満又は前記倍率変化率が所定の第2判定値以上である場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせ、前記被写界深度が前記第1判定値以上及び前記倍率変化率が前記第2判定値未満である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。 An imaging device having an imaging pixel and a focus detection pixel, capturing an image by an optical system, and outputting a pixel signal from the imaging pixel and the focus detection pixel;
A phase difference detection unit that detects a focus of the optical system based on a phase difference based on the pixel signal output by the focus detection pixel;
A contrast detection unit that detects a focus of the optical system by contrast based on the pixel signal output by the image sensor;
A focus adjustment unit that repeatedly performs focus adjustment for driving the optical system based on a focus detection result by the phase difference detection unit or the contrast detection unit;
For shooting a moving image, before driving the optical system to the focus adjustment unit by the focus adjustment, either focus detection by the phase difference detection unit or focus detection by the contrast detection unit is selected, and the focus adjustment unit Bei example and the control unit to perform the focus adjustment of the optical system,
The control unit is based on a depth of field or a magnification change rate of an image when the optical system is driven before the focus adjustment unit drives the optical system in the focus adjustment in shooting the moving image. Selecting one of the focus detection by the phase difference detection unit and the focus detection by the contrast detection unit,
When the depth of field is less than a predetermined first determination value or the magnification change rate is equal to or greater than a predetermined second determination value, a result of focus detection by the phase difference detection unit is used as the focus adjustment unit. If the depth of field is greater than or equal to the first determination value and the rate of change in magnification is less than the second determination value, the focus adjustment unit detects focus by the contrast detection unit. Imaging device that performs focus adjustment using the result of
前記光学系を介して撮像された撮像画像から対象とする像に相当する基準画像に対応する画像の位置を追尾する追尾部をさらに備え、
前記制御部は、前記追尾部によって追尾が行われている場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
A tracking unit that tracks the position of an image corresponding to a reference image corresponding to a target image from a captured image captured through the optical system;
Wherein, when said tracking by the tracking unit is performed, the focus adjustment unit, the imaging device to perform focus adjustment by using the result of the focus detection by the phase difference detection section.
前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果に基づいた、前記光学系の駆動を起動させるための起動部をさらに備え、
前記制御部は、前記起動部により前記光学系の駆動が起動された場合には、前記焦点調節部に、前記位相差検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1 or 2 ,
The focus adjustment unit further includes an activation unit for activating the driving of the optical system based on a result of focus detection by the phase difference detection unit,
The controller is configured to cause the focus adjustment unit to perform focus adjustment using a result of focus detection by the phase difference detection unit when driving of the optical system is activated by the activation unit.
前記制御部は、前記位相差検出部による焦点検出の結果、撮影画面内における、焦点調節のための焦点状態が検出された位置が、前記撮影画面の中心を含む所定領域外である場合には、前記焦点調節部に、前記コントラスト検出部による焦点検出の結果を用いて焦点調節を行わせる撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
When the position where the focus state for focus adjustment is detected in the shooting screen is outside the predetermined region including the center of the shooting screen as a result of the focus detection by the phase difference detection unit, An imaging apparatus that causes the focus adjustment unit to perform focus adjustment using a result of focus detection by the contrast detection unit.
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