JP6530609B2 - Focusing device, imaging device, control method of focusing device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、焦点調節装置、撮像装置、焦点調節装置の制御方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a focusing device, an imaging device, a control method of the focusing device, and a program.
撮像装置の焦点調節のための一般的なAF方式として、コントラストAF方式と位相差AF方式とがある。コントラストAF方式は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラで多く用いられるAF方式であり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものである。コントラストAF方式は、撮像素子の出力信号、特に高周波成分のコントラスト情報に着目し、AF評価値が最も大きくなるフォーカスレンズの位置を合焦位置とするAF方式である。しかし、コントラストAF方式では、山登り方式とも言われるように、フォーカスレンズの光軸方向の位置を微少量だけ移動させながらAF評価値を求め、そのAF評価値が結果的に最大であったと分かるまでフォーカスレンズを移動させることが必要である。そのため、コントラストAF方式は、高速な焦点検出動作には不向きとされている。 There are a contrast AF method and a phase difference AF method as a general AF method for focusing of an imaging device. The contrast AF method is an AF method which is often used in video cameras and digital still cameras, and an imaging device is used as a focus detection sensor. The contrast AF method is an AF method which focuses on the output signal of the image sensor, in particular the contrast information of the high frequency component, and sets the position of the focus lens at which the AF evaluation value is the largest as the in-focus position. However, in the contrast AF method, as it is also referred to as a hill climbing method, the AF evaluation value is obtained while moving the position of the focus lens in the optical axis direction by a very small amount, It is necessary to move the focus lens. Therefore, the contrast AF method is not suitable for high-speed focus detection operation.
一方、位相差AF方式は、一眼レフカメラに多く用いられるAF方式である。例えば、デジタル一眼レフカメラでは、2次結像光学系からなる焦点検出手段により位相差検出が行われる。焦点検出手段は、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を2つの領域に分割する瞳分割手段を備え、2分割された光束はミラーボックス内に配置された光路分割手段を介して、2次結像光学系により一組の焦点検出用センサ上に結像する。そして、その焦点検出用センサの受光量に応じて出力される信号のずれ量、即ち瞳分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、撮影光学系のピント方向のずれ量を直接的に求める。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行えば、ピントずれの量と方向とが同時に得られ、高速な焦点調節動作が可能となる。焦点検出した後の撮影時には、光路分割手段を撮影光束外へ退避させ、撮像素子への露光を行って画像を撮影する。 On the other hand, the phase difference AF method is an AF method often used for single-lens reflex cameras. For example, in a digital single-lens reflex camera, phase difference detection is performed by focus detection means comprising a secondary imaging optical system. The focus detection means includes pupil division means for dividing the light flux that has passed through the exit pupil of the photographing optical system into two regions, and the light flux divided into two forms second-order light path division means disposed in the mirror box. An image is formed on a set of focus detection sensors by an imaging optical system. Then, by detecting the shift amount of the signal output according to the light reception amount of the focus detection sensor, that is, the relative position shift amount of the pupil division direction, the shift amount of the focus direction of the photographing optical system is directly Ask. Therefore, once the accumulation operation is performed by the focus detection sensor, the amount and direction of focus shift can be obtained simultaneously, and high-speed focusing operation becomes possible. At the time of photographing after focus detection, the optical path dividing means is retracted out of the photographing light flux, and the image pickup element is exposed to photograph an image.
また、撮像素子を用いた位相差AF方式(撮像面位相差AF方式)も知られている。撮像面位相差AF方式では、撮像素子にある撮像画素をマイクロレンズで瞳分割して焦点検出画素とする。そして、複数の焦点検出画素で光束を受光することで、撮像を行うと同時に焦点検出を行う。 Also, a phase difference AF method (imaging surface phase difference AF method) using an imaging element is known. In the imaging plane phase difference AF method, an imaging pixel in an imaging element is divided into pupils by a microlens to be a focus detection pixel. Then, by receiving a light beam by a plurality of focus detection pixels, focus detection is performed simultaneously with imaging.
特許文献1には、1つの画素の中にある1つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオードを分割することによって、各々のフォトダイオードが撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するようにする技術が開示されている。これによって、2つのフォトダイオードの出力を比較することで撮像面位相差検出が可能となる。 Patent Document 1 discloses a technique in which each photodiode receives light of different pupil planes of an imaging lens by dividing photodiodes collected by one microlens in one pixel. Is disclosed. By this, the imaging surface phase difference detection becomes possible by comparing the outputs of the two photodiodes.
特許文献2には、撮像素子の一部の受光用画素において、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させて瞳分割機能を付与する技術が開示されている。これらの画素を焦点検出用画素とし、撮影用画素群の間に所定の間隔で配置することで、撮像面位相差検出を行う。ここで、焦点検出用画素が配置された箇所は撮影用画素の欠損部に相当するため、この箇所については周辺の撮影用画素情報から補間して画像情報を生成している。撮像面位相差AF方式では、撮像面で位相差検出を行うことができるため、電子ファインダ観察時や動画撮影時でも、高速かつ高精度な焦点調節を行うことができる。 Patent Document 2 discloses a technology for providing a pupil division function by decentering the sensitivity region of the light receiving unit with respect to the optical axis of the on-chip microlens in a part of light receiving pixels of the imaging device. These pixels are used as focus detection pixels, and are arranged at predetermined intervals between imaging pixel groups to perform imaging surface phase difference detection. Here, since the portion where the focus detection pixel is arranged corresponds to a defective portion of the photographing pixel, the image information is generated by interpolating the photographing pixel information of the periphery for this portion. In the imaging surface phase difference AF method, phase difference detection can be performed on the imaging surface, so that high-speed and high-precision focus adjustment can be performed even at the time of electronic finder observation or moving image shooting.
また、特許文献3には、撮像面位相差AF方式とコントラストAF方式のお互いの長所を活かして高速かつ高精度な焦点調節を可能としたAF方式として、ハイブリッドAF方式が開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a hybrid AF method as an AF method which enables high-speed and high-precision focus adjustment by making use of the respective advantages of the imaging surface phase difference AF method and the contrast AF method.
ハイブリッドAF方式においては、撮像面位相差AF方式とコントラストAF方式とを切り替える条件が、焦点調節の速度や精度に影響を与える。条件設定が適切でない場合、撮像面位相差AF方式とコントラストAF方式との間の状態遷移が頻繁に繰り返され、焦点調節の速度や精度が低下する可能性がある。 In the hybrid AF method, the condition for switching between the imaging plane phase difference AF method and the contrast AF method affects the speed and accuracy of focusing. If the condition setting is not appropriate, the state transition between the imaging plane phase difference AF method and the contrast AF method is frequently repeated, and the speed and accuracy of focusing may be reduced.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ハイブリッドAF方式による焦点調節の速度や精度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and it is an object of the present invention to provide a technique for suppressing the decrease in speed and accuracy of focusing by the hybrid AF method.
上記課題を解決するために、本発明は、コントラスト方式により画像情報のコントラスト成分に対応する第1の情報を出力する第1の検出手段と、位相差方式により一対の像のずれ量に対応する第2の情報を出力する第2の検出手段と、前記第1の情報を用いて画像情報のコントラスト成分が高くなる方向にフォーカスレンズを移動制御する第1のフォーカス制御と、前記第2の情報を用いて前記フォーカスレンズを移動制御する第2のフォーカス制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第2のフォーカス制御から前記第1のフォーカス制御への切り替えが行われた回数が閾値以上であるか否かを判定し、当該回数が当該閾値以上であると判定された場合、前記第1のフォーカス制御から前記第2のフォーカス制御への切り替えを抑制することを特徴とする焦点調節装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention corresponds to a first detection unit that outputs first information corresponding to a contrast component of image information by a contrast method, and corresponds to the displacement amount of a pair of images by a phase difference method. Second detection means for outputting second information; first focus control for moving the focus lens in a direction in which the contrast component of the image information is increased using the first information; and the second information And control means for performing second focus control to move and control the focus lens using the control unit, and the control means controls the number of times of switching from the second focus control to the first focus control. switching between There determines whether a threshold value or more, if the number is determined to be equal to or greater than the threshold value, to said second focus control from said first focus control Providing focusing device, characterized in that to suppress.
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。 Other features of the present invention will become more apparent from the description in the accompanying drawings and the following detailed description of the invention.
本発明によれば、ハイブリッドAF方式による焦点調節の速度や精度の低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the decrease in speed and accuracy of focusing by the hybrid AF method.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The technical scope of the present invention is determined by the scope of the claims, and is not limited by the following individual embodiments. Moreover, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the present invention.
[第1の実施形態]
本発明の焦点調節装置をレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラ(撮像装置)に適用した実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係るデジタルカメラ150のブロック図である。デジタルカメラ150は交換レンズ式一眼レフカメラであり、レンズユニット100とカメラ本体120とを有する。レンズユニット100は、図1の中央の点線で示されるマウントMを介して、カメラ本体120と接続される。
First Embodiment
An embodiment in which the focusing device of the present invention is applied to a lens interchangeable single-lens reflex digital camera (imaging device) will be described. FIG. 1 is a block diagram of a
デジタルカメラ150は、撮像面で取得した一対の被写体像の位相差に基づく位相差方式の焦点調節(撮像面位相差AF)とコントラスト方式の焦点調節(コントラストAF)とを組み合わせたハイブリッドAFを実行可能なように構成されている。撮像面位相差AFとコントラストAFとはいずれも撮像面上の情報に基づくため、非撮像面の位相差AFとコントラストAFとを組み合わせるよりも焦点検出精度を向上することができる。しかしながら、本実施形態のハイブリッドAFの位相差AFは、撮像面位相差AFに限定されない。以下の説明において、撮像面位相差AFのことを単に位相差AFと呼ぶ場合もある。
The
レンズユニット100は、第1レンズ群101、絞り兼用シャッタ102、第2レンズ群103、及びフォーカスレンズ群(以下、単に「フォーカスレンズ104」という)を有する。このように、レンズユニット100は、フォーカスレンズ104を含むと共に、被写体の像を形成する撮影光学系を有する。
The
第1レンズ群101は、レンズユニット100の先端に配置され、光軸方向OAに進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ102は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う他、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ102及び第2レンズ群103は、一体として光軸方向OAに進退し、第1レンズ群101の進退動作との連動によりズーム機能を実現する。フォーカスレンズ104は、光軸方向OAでの進退により焦点調節を行う。
The
レンズユニット100はまた、ズームアクチュエータ111、絞りシャッタアクチュエータ112、フォーカスアクチュエータ113、ズーム駆動回路114、絞りシャッタ駆動回路115、及びフォーカス駆動回路116を有する。更に、レンズユニット100は、レンズMPU117及びレンズメモリ118を有する。
The
ズームアクチュエータ111は、第1レンズ群101や第2レンズ群103を光軸方向OAに進退駆動し、ズーム操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ112は、絞り兼用シャッタ102の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ113は、フォーカスレンズ104を光軸方向OAに進退駆動して焦点調節を行う。フォーカスアクチュエータ113には、フォーカスレンズ104の現在位置を検出する位置検出機能が備わっている。
The
ズーム駆動回路114は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ111を駆動する。シャッタ駆動回路115は、絞りシャッタアクチュエータ112を駆動制御して絞り兼用シャッタ102の開口を制御する。フォーカス駆動回路116は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ113を駆動制御し、フォーカスレンズ104を光軸方向OAに進退駆動して焦点調節を行う。
The
レンズMPU117は、撮像素子122上に被写体像を結像させる撮影光学系に係る演算及び制御を行い、ズーム駆動回路114、シャッタ駆動回路115、フォーカス駆動回路116、及びレンズメモリ118を制御する。また、レンズMPU117は、現在のレンズ位置を検出し、カメラMPU125からの要求に対してレンズ位置情報を通知する。レンズメモリ118は、自動焦点調節に必要な光学情報を記憶する。
The
カメラ本体120は、光学的ローパスフィルタ121、及び撮像素子122を有する。光学的ローパスフィルタ121は、撮影画像の偽色やモアレを軽減する。撮像素子122は、C−MOSセンサとその周辺回路で構成され、横方向m画素、縦方向n画素の受光ピクセル上に1つの光電変換素子が配置される。撮像素子122は、全画素の独立な出力が可能なように構成されている。また、一部の画素が焦点検出用画素となっており、撮像面で位相差方式の焦点検出が可能となっている。
The
より具体的には、撮像素子122は、被写体の像を形成する撮影光学系の射出瞳の全域を通る光束を各々が受光して被写体の像を生成する、複数の撮影用画素を有する。また、撮像素子122は、各々が撮影光学系の異なる射出瞳の領域を通る光束を受光する、複数の焦点検出用画素を更に有する。複数の焦点検出用画素は、全体として撮影光学系の射出瞳の全域を通る光束を受光することができる。例えば、撮像素子122は、2行×2列の画素のうち、対角に配置される一対のG画素は撮影用画素として残し、R画素とB画素を焦点検出用画素に置き換える。
More specifically, the
なお、本実施形態では、撮影用画素の一部を焦点検出用画素に置き換えることによって撮像面での位相差方式の焦点検出を実現しているが、この方式に限定されない。例えば、特許文献1のように、1つの画素に2つのフォトダイオードを保持し、光束をマイクロレンズで分離し、この2つのフォトダイオードで結像することで、撮影用と焦点検出用の2つの信号が取り出せるようにした方式でもよい。 In the present embodiment, focus detection of the phase difference method on the imaging surface is realized by replacing a part of the photographing pixels with focus detection pixels, but the present invention is not limited to this method. For example, as in Patent Document 1, two photodiodes are held in one pixel, light fluxes are separated by a microlens, and imaging is performed using these two photodiodes, two for imaging and for focus detection. A method in which a signal can be taken out may be used.
カメラ本体120はまた、撮像素子駆動回路123、画像処理回路124、カメラMPU125、表示器126、操作スイッチ群127、メモリ128、撮像面位相差焦点検出部129、及びTVAF焦点検出部130を有する。
The
撮像素子駆動回路123は、撮像素子122の動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してカメラMPU125に送信する。画像処理回路124は、撮像素子122が取得した画像のγ変換、カラー補間、JPEG圧縮などを行う。
The image pickup
カメラMPU125は、カメラ本体120に係る演算及び制御を行い、撮像素子駆動回路123、画像処理回路124、表示器126、操作スイッチ群127、メモリ128、撮像面位相差焦点検出部129、及びTVAF焦点検出部130を制御する。
The
カメラMPU125は、マウントMの信号線を介してレンズMPU117と接続され、レンズMPU117からレンズ位置を取得したり、レンズMPU117に対して所定の駆動量でのレンズ駆動要求を発行したりする。また、カメラMPU125は、レンズMPU117からレンズユニット100に固有の光学情報を取得する。
The
カメラMPU125には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したROM125a、変数を記憶するRAM125b、諸パラメータを記憶するEEPROM125cが内蔵されている。更に、カメラMPU125は、ROM125aに格納したプログラムにより焦点検出処理を実行する。焦点検出処理の詳細は後述する。また、カメラMPU125は、撮像面位相差AFにおいて、焦点検出位置の像高が大きい時にケラレの影響が大きく信頼度が低下するため、その補正も行う。
The
表示器126は、LCDなどから構成され、カメラ本体120の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作スイッチ群127は、電源スイッチ、レリーズスイッチ(焦点調節動作トリガ)、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。本実施形態のメモリ128は、着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影済み画像を記録する。
The
撮像面位相差焦点検出部129は、撮像素子122に埋め込まれた焦点検出用画素の像信号により位相差方式での焦点検出処理を行う。より具体的には、撮像面位相差焦点検出部129は、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する光束により焦点検出用画素に形成される一対の像のずれ量に基づいて焦点検出を行い、評価値(位相差焦点評価値)を生成する。カメラMPU125は、撮像面位相差焦点検出部129が生成した位相差焦点評価値に基づき、撮像面位相差AFを行う。撮像面位相差AFの原理は、特許文献2の図5〜図7、及び図16などにおいて説明されているものと同様である。
The imaging surface phase difference focus detection unit 129 performs focus detection processing in a phase difference method using an image signal of a focus detection pixel embedded in the
TVAF焦点検出部130は、画像処理回路124にて得られた画像情報のコントラスト成分によりコントラスト方式での焦点検出処理を行い、評価値(コントラスト焦点評価値)を生成する。コントラスト方式の焦点検出処理は、フォーカスレンズ104を移動してコントラスト焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ104の位置を検出する。
The TVAF
以下、図2及び図3を参照して、カメラMPU125が実行する焦点調節処理について説明する。図2は、カメラMPU125が実行するワンショットAF動作のフローチャートである。本フローチャートの各ステップの処理は、特に断らない限り、カメラMPU125がRAM125bをワークメモリとして用いてROM125aに格納されたプログラムを実行することにより実現される。
The focusing process performed by the
S200で、カメラMPU125は、連続的に焦点調節動作を行って、ワンショットAF動作に備えるためのコンティニュアスAF動作を行う。ここでは、撮像素子122への露光及び撮像面位相差AFやコントラストAFに用いる焦点評価値の取得、フォーカスレンズ104の駆動などの処理を連続的に行っているが、詳細な説明は省略する。
In S200, the
次に、S201で、カメラMPU125は、操作スイッチ群127のレリーズスイッチが押されたかどうか、即ち、焦点調節動作トリガが発行されたかどうかを判断する。レリーズスイッチが押されていない場合、カメラMPU125は、S200のコンティニュアスAF動作を継続する。レリーズスイッチが押された場合、処理はS202に進む。
Next, in step S201, the
S202で、カメラMPU125は、S200のコンティニュアスAF処理の際に撮像面位相差焦点検出部129から取得した最新の位相差焦点評価値の信頼性が高いかどうかを判断する。信頼性が高い場合、この位相差焦点評価値が位相差AF方式のために使用可能であると考えられる。この信頼性は、撮像面位相差AFの結果として得られる一対の像の一致度及びコントラストのうちの少なくとも一方の情報を含むものである。信頼性が高いと判断された場合、処理はS203に進み、そうでない場合、処理はS204に進む。
In S202, the
S203で、カメラMPU125は、位相差焦点評価値の像ずれ量(以下、「デフォーカス量」と呼ぶ)に基づいてフォーカスレンズ104の駆動量を算出すると共に、フォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズ104を駆動する。
In S203, the
S204で、カメラMPU125は、コントラストAF方式でのスキャン動作に備えてスキャン開始位置を算出し、スキャン開始位置を目標位置としてフォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズ104を駆動する。
In step S204, the
S205で、カメラMPU125は、ワンショットAF動作の高速化のために、撮像素子122の駆動モードを切り替えて高速フレームレートモードとする。S206で、カメラMPU125は、焦点調節に適した焦点評価値が得られるように露出制御を行う。
In step S205, the
S207で、カメラMPU125は、S203又はS204で駆動を開始したフォーカスレンズ104が目標位置に到達するまで待機する。フォーカスレンズ104が目標位置に到達すると、処理はS208に進む。S208で、カメラMPU125は、現在のフォーカスレンズ位置で露光した画像の焦点評価値が出力されるまで待機する。焦点評価値が出力されると、処理はS209に進む。
In S207, the
S209で、カメラMPU125は、撮像面位相差AF方式とコントラストAF方式によるハイブリッドAF制御を行う。ここでの詳細な説明は図3を参照して説明する。これにより、ワンショットAF動作が完了する。
At S209, the
図3は、図2のS209におけるハイブリッドAF制御の詳細を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、1枚の画像が撮像されるごとに行われる。本フローチャートの各ステップの処理は、特に断らない限り、カメラMPU125がRAM125bをワークメモリとして用いてROM125aに格納されたプログラムを実行することにより実現される。
FIG. 3 is a flowchart showing details of the hybrid AF control in S209 of FIG. The process of this flowchart is performed each time one image is captured. The processing of each step of this flowchart is realized by executing the program stored in the
S300で、カメラMPU125は、後述の位相差焦点評価値による連続したフォーカスレンズ104の駆動の完了回数を表す位相差駆動完了カウンタを初期化する。S301で、カメラMPU125は、後述の位相差焦点評価値によるフォーカスレンズ104の駆動中であることを表す位相差駆動中フラグを初期化する。
In S300, the
S302で、カメラMPU125は、撮像素子122への露光を行う。S303で、カメラMPU125は、TVAF焦点検出部130からコントラスト焦点評価値を取得する。S304で、カメラMPU125は、撮像面位相差焦点検出部129から位相差焦点評価値を取得する。
In step S302, the
S305で、カメラMPU125は、位相差駆動完了カウンタが予め設定された閾値未満であるかどうかを判断する。位相差駆動完了カウンタが閾値未満の場合、処理はS306に進み、そうでない場合、処理はS315に進む。詳細は後述するが、コントラストAF方式から撮像面位相差AF方式への切り替えは、S310において行われる。従って、位相差駆動完了カウンタが閾値以上の場合、処理がS310に到達することはなく、コントラストAF方式から撮像面位相差AF方式への切り替えが禁止される。これにより、焦点調節方式の頻繁な切り替え(コントラストAF方式と撮像面位相差AF方式との間の頻繁な状態遷移)を回避することができる。なお、ここでの閾値は、レンズユニット100の駆動特性(特に、フォーカスレンズ104の駆動特性)やAFモード等によって適切な値を設定することが可能である。即ち、カメラMPU125は、レンズユニット100の駆動特性などに応じて位相差駆動完了カウンタの閾値を変化させてもよい。
In S305, the
S306で、カメラMPU125は、S304において撮像面位相差焦点検出部129から取得した位相差焦点評価値の信頼性が高いかどうかを判断する。信頼性が高い場合、この位相差焦点評価値が位相差AF方式のために使用可能であると考えられる。この信頼性は、撮像面位相差AFの結果として得られる一対の像の一致度及びコントラストのうちの少なくとも一方の情報を含むものである。信頼性が高いと判断された場合、処理はS307に進み、そうでない場合、処理はS312に進む。
In S306, the
S307で、カメラMPU125は、位相差焦点評価値のデフォーカス量が焦点深度内であるかどうかを判断する。デフォーカス量が焦点深度内であると判断された場合、カメラMPU125は、被写体に合焦させることができたと判断してハイブリッドAF制御を終了する。デフォーカス量が焦点深度内でないと判断された場合、処理はS310に進む。
In S307, the
S310で、カメラMPU125は、位相差駆動中フラグをセットする。即ち、コントラストAFの実行中(位相差駆動中フラグがクリア状態)にS310の処理が行われた場合、コントラストAF方式から撮像面位相差AF方式への切り替えが行われる。S311で、カメラMPU125は、位相差焦点評価値のデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ104の駆動量を算出すると共に、フォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズを駆動する。その後、処理はS302に戻る。
At S310, the
S306において位相差焦点評価値の信頼性が低いと判断された場合、S312で、カメラMPU125は、位相差駆動中フラグがセットされているかどうか(即ち、カメラMPU125が撮像面位相差AF方式で動作中かどうか)を判断する。位相差駆動中フラグがセットされている場合、処理はS313に進む。そうでない場合、処理はS315に進み、コントラストAFが実行される(即ち、カメラMPU125はコントラストAF方式での動作を継続する)。
If it is determined in S306 that the reliability of the phase difference focus evaluation value is low, the
S313で、カメラMPU125は、位相差駆動完了カウンタをインクリメントする。この処理により、撮像面位相差AF方式からコントラストAF方式に移行した回数を管理することができる。S314で、カメラMPU125は、位相差駆動中フラグをクリアする。即ち、S314の処理により、撮像面位相差AF方式からコントラストAF方式への切り替えが行われる。その後、処理はS315に進み、コントラストAFが実行される。
At S313, the
S315の処理は、S305、S312、又はS314の処理に続いて行われる。S315で、カメラMPU125は、コントラスト焦点評価値のピークが検出されたかどうかを判断する。なお、ピークの検出は、コントラスト焦点評価値の上昇及び下降に基づいて判断することが一般的であるが、コントラスト焦点評価値の変動量や変動回数等については任意であり、ここでの詳細な説明は省略する。ピークが検出された場合、処理はS316に進み、そうでない場合、処理はS319に進む。
The process of S315 is performed following the process of S305, S312, or S314. At S315, the
S316で、カメラMPU125は、コントラスト焦点評価値のピークに対応するフォーカスレンズ位置(ピーク位置)を算出し、ピーク位置を目標位置としてフォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズ104を駆動する。フォーカスレンズ104が目標位置に到達した後、カメラMPU125は、被写体に合焦させることができたと判断してハイブリッドAF制御を終了する。
In S316, the
S319で、カメラMPU125は、コントラストAFのスキャン動作を完了すべきかどうかを判断する。なお、スキャン完了の条件としては、例えば、至近端から無限端までスキャンしたにもかかわらずピークが検出できなかった場合などが考えられるが、他の判断によるものでも構わない。スキャン動作を完了すべきと判断された場合、処理はS320に進み、そうでない場合、処理はS323に進む。
In step S319, the
S320で、カメラMPU125は、予め決められた定点位置を目標位置としてフォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズ104を駆動する。フォーカスレンズ104が目標位置に到達した後、カメラMPU125は、被写体に合焦させることができなかったと判断してハイブリッドAF制御を終了する。なお、ここでの目標位置は予め決められた定点位置としたが、現在位置を含む任意の位置として構わない。
In S320, the
S323で、カメラMPU125は、焦点深度やコントラスト焦点評価値の合焦度等に基づいてフォーカスレンズ104の駆動量を算出すると共に、フォーカス駆動回路116を介してフォーカスレンズ104を駆動する。ここでは、カメラMPU125は、必要に応じてスキャン方向の反転も行う。その後、処理はS302に戻る。
In step S323, the
次に、図4を参照して、第1の実施形態に係るハイブリッドAF制御の具体例及び効果を説明する。図4(a)は、第1の実施形態に係るハイブリッドAF制御の具体例を示し、図4(b)は、図3のS305が存在せず処理がS304からS306へ遷移すると仮定した場合のハイブリッドAF制御の具体例を示す。図4の説明において、位相差駆動完了カウンタの閾値は1であるものとする。また、図2のS202において位相差焦点評価値の信頼性が低いと判断され、S204の先行駆動によりフォーカスレンズ104が至近側へ先行駆動されたものとする。
Next, specific examples and effects of the hybrid AF control according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a specific example of the hybrid AF control according to the first embodiment, and FIG. 4B shows the case where it is assumed that S305 in FIG. 3 does not exist and the process transitions from S304 to S306. The example of hybrid AF control is shown. In the description of FIG. 4, it is assumed that the threshold of the phase difference drive completion counter is one. Further, it is determined that the reliability of the phase difference focus evaluation value is low in S202 of FIG. 2, and the
最初に、図4(a)を参照する。ハイブリッドAF制御の開始時は、位相差駆動完了カウンタは0であり、位相差駆動中フラグはクリア状態であり、位相差焦点評価値の信頼性は低い。従って、図3において、処理はS305、S306、S312、S315、及びS319を経て、S323に到達し、スキャン駆動(コントラストAF)が実行される。この状態を、図4(a)において「(1)」で示す。スキャン駆動の結果、位相差焦点評価値の信頼性が高くなる(即ち、位相差焦点評価値が使用可能になる)が、この時点では、デフォーカス量は焦点深度内ではない。そのため、処理はS306、S307、及びS310を経て、S311に到達し、デフォーカス量に基づく駆動(撮像面位相差AF)が行われる。しかしながら、例えばフォーカスレンズ104の駆動特性が原因で、フォーカスレンズ104が必要以上に移動して合焦位置を通過してしまう。この状態を、図4(a)において「(2)」で示す。デフォーカス量に基づく駆動の結果、位相差焦点評価値の信頼性が低くなる(即ち、位相差焦点評価値が使用可能でない状態になる)。そのため、処理はS306及びS312を経て、S313に到達し、位相差駆動完了カウンタが1になる。続いて、処理はS314、S315、及びS319を経て、S323に到達し、スキャン駆動(コントラストAF)が実行される。この状態を、図4(a)において「(3)」及び「(4)」で示す。スキャン駆動の結果、位相差焦点評価値の信頼性が高くなる(即ち、位相差焦点評価値が使用可能になる)が、今回は位相差駆動完了カウンタが閾値に到達しているため、撮像面位相差AF方式への切り替えは行われない。そのため、スキャン駆動の途中で、コントラスト焦点評価値のピークが検出される。その結果、処理はS315を経てS316に到達し、フォーカスレンズ104はピーク位置へ駆動される。この状態を、図4(a)において「(5)」で示す。
First, refer to FIG. 4 (a). At the start of hybrid AF control, the phase difference drive completion counter is 0, the phase difference driving flag is clear, and the reliability of the phase difference focus evaluation value is low. Therefore, in FIG. 3, the process reaches S323 through S305, S306, S312, S315, and S319, and scan drive (contrast AF) is performed. This state is indicated by "(1)" in FIG. 4 (a). As a result of the scan driving, the phase difference focus evaluation value becomes more reliable (that is, the phase difference focus evaluation value becomes available), but at this point, the defocus amount is not within the depth of focus. Therefore, the process reaches S311 through S306, S307, and S310, and driving based on the defocus amount (imaging plane phase difference AF) is performed. However, for example, due to the drive characteristics of the
次に、図4(b)を参照する。図4(b)において、「(1)」から「(3)」までは図4(a)と同様である。図4(b)の例では、図3のS305が存在せず処理がS304からS306へ遷移するため、「(4)」に示すスキャン駆動の途中で再びコントラストAF方式から撮像面位相差AF方式への切り替えが行われる。しかしながら、「(2)」と同様、フォーカスレンズ104が必要以上に移動して合焦位置を通過してしまう。この状態を、図4(b)において「(5)」で示す。その後、再び撮像面位相差AF方式からコントラストAF方式への切り替えが行われる。この状態を、図4(b)において「(6)」で示す。
Next, FIG. 4 (b) will be referred to. In FIG. 4B, “(1)” to “(3)” are the same as FIG. 4 (a). In the example of FIG. 4B, since S305 of FIG. 3 does not exist and the processing shifts from S304 to S306, the contrast AF method to the imaging surface phase difference AF method are performed again during the scan drive shown in “(4)”. A switch to is made. However, as in “(2)”, the
図4(b)の具体例から理解できるように、図3のS305が存在せず処理がS304からS306へ遷移する場合、コントラストAF方式と撮像面位相差AF方式との間の状態遷移が繰り返される。その結果、被写体に合焦しなかったり、合焦に時間がかかったりする可能性がある。これに対し、図4(a)の具体例から理解できるように、本実施形態のハイブリッドAF制御によれば、コントラストAF方式と撮像面位相差AF方式との間の頻繁な状態遷移を回避することができ、焦点調節の速度や精度の低下が抑制される。 As can be understood from the specific example of FIG. 4B, when S305 in FIG. 3 does not exist and the process transitions from S304 to S306, the state transition between the contrast AF method and the imaging surface phase difference AF method is repeated. Be As a result, the subject may not be in focus or may take time to focus. On the other hand, as can be understood from the specific example of FIG. 4A, according to the hybrid AF control of this embodiment, frequent state transition between the contrast AF method and the imaging surface phase difference AF method is avoided. The reduction in speed and accuracy of focusing can be suppressed.
以上説明したように、第1の実施形態によれば、デジタルカメラ150は、撮像面位相差AF方式からコントラストAF方式への切り替えが行われた回数をカウントする。デジタルカメラ150は、切り替え回数が閾値以上の場合、コントラストAF方式から撮像面位相差AF方式への切り替えを抑制する。これにより、ハイブリッドAF方式による焦点調節の速度や精度の低下を抑制することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、1枚撮影時のワンショットAF動作におけるハイブリッドAF制御について説明した。これに対し、第2の実施形態では、被写体の合焦状態を維持するように焦点調節動作を自動的に繰り返すコンティニュアスAF動作やサーボAF動作におけるハイブリッドAF制御について説明する。第2の実施形態において、デジタルカメラ150の基本的な構成は、第1の実施形態と同様である(図1参照)。以下、主に第1の実施形態と異なる点について説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the hybrid AF control in the one-shot AF operation at the time of single-image shooting has been described. On the other hand, in the second embodiment, the hybrid AF control in the continuous AF operation and the servo AF operation which automatically repeat the focusing operation so as to maintain the in-focus state of the subject will be described. In the second embodiment, the basic configuration of the
図5は、第2の実施形態に係る、カメラMPU125が実行するコンティニュアスAF動作におけるハイブリッドAF制御を説明するためのフローチャートである。本フローチャートの各ステップの処理は、特に断らない限り、カメラMPU125がRAM125bをワークメモリとして用いてROM125aに格納されたプログラムを実行することにより実現される。
FIG. 5 is a flowchart for explaining hybrid AF control in the continuous AF operation performed by the
S500で、カメラMPU125は、コンティニュアスAFを行うために撮像素子122の駆動を開始する。S501で、カメラMPU125は、現在のフォーカスレンズ位置で露光した画像の焦点評価値が出力されるまで待機する(S501)。焦点評価値が出力されると、処理はS502に進む。
In S500, the
S502で、カメラMPU125は、操作スイッチ群127のスイッチによりコンティニュアスAFの開始指示が実行されたかどうかを判断する。コンティニュアスAFの開始指示が実行された場合、処理はS503に進み、そうでない場合、S502の処理が繰り返される。
In step S502, the
S503で、カメラMPU125は、撮像素子122への露光を行う。S504で、カメラMPU125は、TVAF焦点検出部130からコントラスト焦点評価値を取得する。S505で、カメラMPU125は、撮像面位相差焦点検出部129から位相差焦点評価値を取得する。
In step S503, the
S506で、カメラMPU125は、S505において撮像面位相差焦点検出部129から取得した位相差焦点評価値の信頼性が高いかどうかを判断する。信頼性が高い場合、この位相差焦点評価値が位相差AF方式のために使用可能であると考えられる。この信頼性は、撮像面位相差AFの結果として得られる一対の像の一致度及びコントラストのうちの少なくとも一方の情報を含むものである。信頼性が高いと判断された場合、処理はS507に進み、そうでない場合、処理はS508に進む。
In S506, the
S507で、カメラMPU125は、位相差焦点評価値のデフォーカス量が焦点深度外であるかどうかを判断する。デフォーカス量が焦点深度外であると判断された場合、処理はS509に進み、そうでない場合、処理はS511に進む。
In step S507, the
S509で、カメラMPU125は、撮像面位相差AF方式とコントラストAF方式によるハイブリッドAF制御を行う。ここでの処理の詳細は、第1の実施形態において図3を参照して説明したものと同様である。但し、図3のS305における閾値は、第1の実施形態よりも大きくてもよい。即ち、カメラMPU125は、コンティニュアスAF(第1の動作モード)で動作する場合、ワンショットAF(第2の動作モード)の場合よりも、位相差駆動完了カウンタの閾値を大きくしてもよい。また、図3のS300では、位相差駆動完了カウンタが初期化される。従って、コンティニュアスAFにおいては、各回の焦点調節ごとに位相差駆動完了カウンタが初期化される。
In step S509, the
S510で、カメラMPU125は、次の焦点調節動作に備えて、現在のコントラスト焦点評価値を保存する。その後、処理はS511に進む。
At S510, the
S506において位相差焦点評価値の信頼性が低いと判断された場合、S508で、カメラMPU125は、コントラスト焦点評価値が前述のS510で保存したものに対して変動しているかどうかを判断する。なお、コントラスト焦点評価値変動の条件としては、コントラスト焦点評価値の差分により判断することが一般的であるが、コントラスト焦点評価値の変動量や変動回数等については任意であり、ここでの詳細な説明は省略する。コントラスト焦点評価値が変動していると判断された場合、処理はS509に進み、そうでない場合、処理はS511に進む。
If it is determined in S506 that the reliability of the phase difference focus evaluation value is low, in S508, the
S507においてデフォーカス量が焦点深度外でないと判断された場合、S508においてコントラスト焦点評価値が変動していないと判断された場合、又はS510の処理に続いて、S511の処理が実行される。S511で、カメラMPU125は、操作スイッチ群127のスイッチによりコンティニュアスAFの終了指示が実行されたかどうかを判断する。コンティニュアスAFの終了指示が実行された場合、本フローチャートの処理は終了する。そうでない場合、処理はS503に戻り、同様の処理が繰り返される。
If it is determined in S507 that the defocus amount is not outside the depth of focus, or if it is determined in S508 that the contrast focus evaluation value does not fluctuate, or after the processing of S510, the processing of S511 is performed. In step S511, the
このように、第2の実施形態によれば、焦点調節動作を自動的に繰り返すコンティニュアスAF動作において、ハイブリッドAF方式による焦点調節の速度や精度の低下を抑制することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, in the continuous AF operation in which the focus adjustment operation is automatically repeated, it is possible to suppress the decrease in the speed and the accuracy of the focus adjustment by the hybrid AF method.
なお、本実施形態では、焦点調節動作を自動的に繰り返すAF動作の例としてコンティニュアスAF動作について説明したが、本実施形態の構成は、サーボAFなどにも適用可能である。 In the present embodiment, the continuous AF operation has been described as an example of the AF operation which automatically repeats the focus adjustment operation. However, the configuration of the present embodiment is also applicable to servo AF or the like.
[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 implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. Can also be realized. It can also be implemented by a circuit (eg, an ASIC) that implements one or more functions.
100…レンズユニット、104…フォーカスレンズ、120…カメラ本体、122…撮像素子、125…カメラMPU、129…撮像面位相差焦点検出部、130…TVAF焦点検出部、150…デジタルカメラ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
位相差方式により一対の像のずれ量に対応する第2の情報を出力する第2の検出手段と、
前記第1の情報を用いて画像情報のコントラスト成分が高くなる方向にフォーカスレンズを移動制御する第1のフォーカス制御と、前記第2の情報を用いて前記フォーカスレンズを移動制御する第2のフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のフォーカス制御から前記第1のフォーカス制御への切り替えが行われた回数が閾値以上であるか否かを判定し、当該回数が当該閾値以上であると判定された場合、前記第1のフォーカス制御から前記第2のフォーカス制御への切り替えを抑制することを特徴とする焦点調節装置。 First detection means for outputting first information corresponding to the contrast component of the image information by the contrast method;
A second detection unit that outputs second information corresponding to the shift amount of the pair of images by a phase difference method;
The first focus control for moving control of the focus lens in the direction in which the contrast component of the image information is increased using the first information, and the second focus for moving control of the focus lens using the second information Control means for performing control,
The control means determines whether or not the number of times of switching from the second focus control to the first focus control is equal to or greater than a threshold, and the number of times is determined to be equal to or greater than the threshold In this case, it is possible to suppress the switching from the first focus control to the second focus control.
前記撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。 A focusing device according to claim 6,
An imaging device comprising the imaging device.
コントラスト方式により画像情報のコントラスト成分に対応する第1の情報を出力する第1の検出工程と、
位相差方式により一対の像のずれ量に対応する第2の情報を出力する第2の検出工程と、
前記第1の情報を用いて画像情報のコントラスト成分が高くなる方向にフォーカスレンズを移動制御する第1のフォーカス制御と、前記第2の情報を用いて前記フォーカスレンズを移動制御する第2のフォーカス制御を行う制御工程とを有し、
前記制御工程では、前記第2のフォーカス制御から前記第1のフォーカス制御への切り替えが行われた回数が閾値以上であるか否かを判定し、当該回数が当該閾値以上であると判定された場合、前記第1のフォーカス制御から前記第2のフォーカス制御への切り替えを抑制することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。 A control method of a focusing device,
A first detection step of outputting first information corresponding to the contrast component of the image information by the contrast method;
A second detection step of outputting second information corresponding to the shift amount of the pair of images by the phase difference method;
The first focus control for moving control of the focus lens in the direction in which the contrast component of the image information is increased using the first information, and the second focus for moving control of the focus lens using the second information Control process to control,
In the control step, it is determined whether the number of times of switching from the second focus control to the first focus control is equal to or greater than a threshold, and the number is determined to be equal to or greater than the threshold In this case, the control method of the focusing device is characterized in that switching from the first focus control to the second focus control is suppressed.
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