JP5361598B2 - Focus adjustment apparatus and method, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コントラスト方式と位相差方式とによるハイブリッド焦点調節の技術に関する。 The present invention relates to a hybrid focus adjustment technique using a contrast method and a phase difference method.
従来、撮像装置の自動焦点(AF)制御として、撮影して得られた映像信号から抽出したコントラスト成分を用いてAF評価値を算出し、このAF評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を探索するコントラスト方式が知られている。また、レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの一対の光束(光学像)を一対のラインセンサ上にそれぞれ結像させ、得られた映像信号の位相差に基づいて、三角測量の原理により被写体までの距離またはデフォーカス量を求める位相差方式も知られている。 Conventionally, as automatic focus (AF) control of an imaging apparatus, an AF evaluation value is calculated using a contrast component extracted from a video signal obtained by photographing, and a focus lens position where the AF evaluation value is maximized is searched. A contrast method is known. In addition, a pair of light beams (optical images) from a subject that has passed through different exit pupil regions of the lens are imaged on a pair of line sensors, respectively, and based on the phase difference of the obtained video signals, the principle of triangulation is used. A phase difference method for obtaining a distance to a subject or a defocus amount is also known.
さらに、コントラスト方式と位相差方式とを組み合わせた、いわゆるハイブリッドAF方式も提案されている。ハイブリッドAF方式では、まず位相差方式により求めた距離又はデフォーカス量を用いて合焦付近までフォーカスレンズを移動し、その後、コントラスト方式によってフォーカスレンズを移動させる。このように制御することにより、高速に高い精度で合焦状態を得ることができる(例えば、特許文献1及び2参照)。
Furthermore, a so-called hybrid AF method combining a contrast method and a phase difference method has also been proposed. In the hybrid AF method, first, the focus lens is moved to near the focus using the distance or defocus amount obtained by the phase difference method, and then the focus lens is moved by the contrast method. By controlling in this way, a focused state can be obtained at high speed with high accuracy (see, for example,
また、位相差方式の焦点検出装置において、一対のラインセンサのうち、電荷の蓄積制御および位相差の演算に使用する領域を選択することで、検出可能な距離またはデフォーカス量を調節することができる焦点検出装置が提案されている。(例えば、特許文献3及び4を参照)。 Further, in the phase difference type focus detection device, by selecting an area used for charge accumulation control and phase difference calculation from a pair of line sensors, the detectable distance or defocus amount can be adjusted. Possible focus detection devices have been proposed. (For example, see Patent Documents 3 and 4).
しかしながら、上述した特許文献3及び4に記載されたようなラインセンサを用いて位相差方式のAF制御を行う場合、領域を広く使うと、主被写体が遠距離にある時に余計な背景が入り位相差を誤演算しやくなるという問題がある。一方、狭い領域にすると、主被写体が近距離にある時に、ラインセンサの領域に被写体の一部分しか掛からず、位相差を誤演算しやすくなるという問題がある。 However, when performing phase difference AF control using a line sensor as described in Patent Documents 3 and 4 described above, if a large area is used, an extra background appears when the main subject is at a long distance. There is a problem that it becomes easy to miscalculate the phase difference. On the other hand, when the area is narrow, there is a problem that when the main subject is at a short distance, only a part of the subject is applied to the area of the line sensor, and it is easy to erroneously calculate the phase difference.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、コントラスト方式と位相差方式とによるハイブリッドAF方式で位相差方式のAF制御を行う場合に、誤測距を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce erroneous distance measurement when phase difference type AF control is performed by a hybrid AF method using a contrast method and a phase difference method.
上記目的を達成するために、撮像手段から得られた画像信号のコントラストに基づくコントラスト方式の焦点検出と、結像光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光学像を焦点検出用の画素群により光電変換して得られた一対の画像信号の位相差に基づく位相差方式の焦点検出とを行う本発明の焦点調節装置は、被写体の移動速度が閾値以上の場合に、前記位相差方式の焦点検出結果を用い、前記移動速度が前記閾値未満の場合に、予め設定された条件に応じてコントラスト方式と位相差方式いずれかの焦点検出結果を用いて焦点調節を行う焦点調節手段と、前記移動速度が前記閾値以上の場合に、次回に前記一対の画像信号を取得する時の被写体までの距離を予測し、当該予測した距離に基づいて、前記焦点検出用の画素群の領域の内、次回に前記一対の画像信号を取得する画素群の領域を設定する設定手段と、前記撮像手段から順次得られた画像信号により順次表される複数の画像から、予め設定された被写体をそれぞれ検出する被写体検出手段とを有し、前記設定手段は、前記被写体までの距離が短いほど、より広い領域を設定するとともに、前記移動速度が前記閾値以上であっても、前記被写体検出手段により検出された被写体のサイズの変動が予め設定された範囲内である場合、及び、前記コントラスト方式による焦点検出結果の変動が、予め設定された範囲内である場合の少なくともいずれか一方である場合に、前記領域を変更しないように制御する。 To achieve the above object, a focus detection contrast method rather based on the contrast of an image signal obtained from the image pickup means, pixel for focus detection and a pair of optical images which pass through different pupil areas of the imaging optical system focusing device of the present invention to perform a focus detection of the phase difference method rather based on a phase difference between a pair of image signals obtained by photoelectric conversion by the group, when the moving speed of the object is greater than or equal to the threshold, the position using the focus detection result of the phase difference method, when the moving speed is less than the threshold value, the focus adjusting the focus using the focus detection result of Zureka have contrast method and the phase difference scheme according to a preset condition When the moving speed is equal to or higher than the threshold value, the adjusting unit predicts the distance to the subject when the pair of image signals are acquired next time, and based on the predicted distance, the focus detection pixel group Of the following areas Said setting means for setting the area of the pixel groups to acquire a pair of image signals, from a plurality of images sequentially represented by successively obtained image signal from the imaging means, the object to be detected preset object, respectively and a detecting means, the setting means, the shorter the distance to the subject is not short, and sets a larger region, the moving speed is even greater than or equal to the threshold value, detected by the subject detecting means When the variation in the size of the subject is within a preset range and when the variation in the focus detection result by the contrast method is at least one of the preset range, the region Control not to change .
本発明によれば、コントラスト方式と位相差方式とによるハイブリッドAF方式で位相差方式のAF制御を行う場合に、誤測距を低減することができる。 According to the present invention, erroneous ranging can be reduced when phase difference AF control is performed by a hybrid AF method using a contrast method and a phase difference method.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
図1は本発明の第1の実施形態における焦点制御装置を搭載した撮像装置の構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus equipped with a focus control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、102は光軸方向に移動して撮影光学系の焦点距離を変更可能なズームレンズである。ズームモーター103はズーム制御回路104の制御により駆動され、ズームレンズ102を移動させる。105は光軸方向に移動して撮影光学系の焦点調節を行うフォーカスレンズである。フォーカスモーター106はフォーカス制御回路110の制御により駆動され、フォーカスレンズ105を移動させる。
In FIG. 1,
107はCMOSセンサやCCD等の撮像素子であり、撮像素子107上に結像された被写体像を光電変換し、得られた電気信号を撮像信号処理回路108に出力する。撮像信号処理回路108は入力された電気信号を処理して、画像信号を出力する。撮像信号処理回路108から出力された画像信号は、AF信号処理回路109及びメモリ113に入力される。AF信号処理回路109は、コントラスト方式でAF制御を行うための合焦状態を示すAF評価値(FV)と、合焦度を表す信号(IFA)を生成してフォーカス制御回路110へ出力する。
ここで、AF信号処理回路109の構成及び行われる処理について、図2を参照して説明する。
Here, the configuration of the AF
撮像信号処理回路108からの画像信号は、一つまたは複数の測距ゲート201により、画面内の所定領域の画像信号が抽出される。なお、図2では測距ゲートが1つである場合を表している。
From the image signal from the imaging
測距ゲート201により抽出された画像信号から、バンドパスフィルタ(BPF)202により高周波成分を抽出する。そして、検波部(DET)203でピークホールドや積分等の処理を行うことでAF評価値FVを求め、フォーカス制御回路110へ出力する。
A high frequency component is extracted from the image signal extracted by the
また測距ゲート201を通過した撮像信号は、バンドパスフィルタ1(BPF1)204とバンドパスフィルタ2(BPF2)207にも送られ、それぞれ所定の高域周波成分が抽出される。なお、BPF1(204)で抽出する周波数は、BPF2(207)で抽出する周波数よりも高い周波数を抽出するように特性を選定する。そして、検波部(DET)205、208でピークホールドや積分等の処理を行い、さらに除算部206にてBPF1/BPF2、すなわち撮像信号の周波数成分の比を求めることで、測距領域毎の合焦度IFAを算出する。
The imaging signal that has passed through the
なお、測距ゲート201が複数ある場合、すなわち、画面内に複数の測距領域がある場合は、上述したBPF、DET、除算部を複数組備えることになり、AF評価値FV及び合焦度IFAも各測距領域毎に得られることになる。
When there are a plurality of
図1に戻り、フォーカス制御回路110では、後述する距離信号Dと、上述したAF評価値FV及び合焦度IFAに基づいて、フォーカスモーター106を駆動することで、フォーカスレンズ105を移動させて自動焦点(AF)制御を行う。なお、画面内に複数の測距領域がある場合は、複数組の距離信号DとAF評価値FV、合焦度IFAから条件に応じて選択を行い、選択した信号に基づいてフォーカス動作を行う。
Returning to FIG. 1, the
一方、メモリ113に記憶された画像信号は、コーデック114によって圧縮処理されて記録媒体112に記録される。そして、この圧縮、記録処理と並行して、メモリ113に蓄積された画像信号は、画像処理回路116にて最適なサイズにリサイズ処理され、顔枠等を重畳してモニター(不図示)に表示することでリアルタイムで撮影画像を撮影者にフィードバックする。
On the other hand, the image signal stored in the
顔検出部115(被写体検出手段)は、順次得られた画像信号を予め内部に記憶されたデータベース画像とテンプレートマッチング等で比較することで、複数被写体の顔の位置や大きさ、顔の数、顔の信頼度(確からしさ)等を順次検出する。そして、求めた情報をCPU111へ出力する。
The face detection unit 115 (subject detection means) compares sequentially obtained image signals with a database image stored in advance by template matching or the like, so that the positions and sizes of the faces of a plurality of subjects, the number of faces, The reliability (probability) of the face is sequentially detected. Then, the obtained information is output to the
CPU111と各ブロックはバス117を介して接続されており、各ブロックはCPU111内のプログラムに従って制御される。
The
100は位相差検出センサ100であり、図3に示すような構成を有する。図3において、100a及び100bは光電変換素子を並べて配置した一対のセンサ素子列であり、それぞれL2、L1、C、R1、R2の5エリアに分割され、選択した分割エリアの光電変換値を連続的に取り出すことができる。結像光学系である位相差AF用瞳分割光学系(以下、「位相差光学系」と呼ぶ。)101を通して分割された同じ被写体の2つの光学像が、位相差検出センサ100のセンサ素子列100a、100bにそれぞれ結像される。位相差検出センサ100では、センサ素子列100a、100bから得られる、これら2つの被写体像の画像信号の位相差を検出して、三角測量法により被写体までの距離信号Dを算出し、フォーカス制御回路110へ出力する。なお、距離信号Dの代わりに、検出した位相差を出力するようにしてもよい。
図4はCPU111により制御される本第1の実施形態における焦点調節処理のフローチャートである。なお、本第1の実施形態においては、AFモードとして、第1のAFモードと第2のAFモードとを有し、第1のAFモードではコントラスト方式を優先し、第2のAFモードでは位相差方式を優先するものとする。
FIG. 4 is a flowchart of the focus adjustment process in the first embodiment controlled by the
先ず、AF制御の方式を示すAFモードを第1のAFモードにする(S101)。次に、撮像素子107から撮像信号処理回路108を介して得られた画像信号に基づいて、AF信号処理回路109によりAF評価値FVと合焦度IFAを求め、位相差検出センサ100は距離信号Dを求める(S102)。そして、S102で求めた距離信号Dから、被写体が予め設定された速度(閾値)よりも移動速度が遅いかどうか判断し(S103)、遅ければ(閾値未満)S104へ進み、速ければ(閾値以上)S110へ進む。
First, the AF mode indicating the AF control method is set to the first AF mode (S101). Next, based on the image signal obtained from the
S104では、AF評価値FVに基づいて算出したコントラスト方式のレンズ位置と、距離信号Dに基づいて算出した位相差方式のレンズ位置とが、所定値以上違うかどうか判断する。所定以上違うならばS106へ処理を移し、所定値以上違わないならばS105へ処理を移す。S105ではコントラスト方式のレンズ位置を採用し、S106では位相差方式のレンズ位置を採用する。そして、S107では、S105あるいはS106で選択されたレンズ位置へフォーカスレンズ105を駆動して、S101へ処理を戻す。
In S104, it is determined whether the contrast-type lens position calculated based on the AF evaluation value FV is different from the phase-difference type lens position calculated based on the distance signal D by a predetermined value or more. If it is different from the predetermined value, the process proceeds to S106, and if not different from the predetermined value, the process proceeds to S105. In S105, a contrast-type lens position is adopted, and in S106, a phase-difference type lens position is adopted. In S107, the
以上のように、被写体が予め設定された速度より移動速度が遅い場合は、位相差方式による合焦位置とコントラスト方式による合焦位置の結果が大きく異ならない限り、コントラスト方式の結果を優先させる。 As described above, when the moving speed of the subject is slower than a preset speed, the result of the contrast method is prioritized unless the result of the focus position by the phase difference method and the result of the focus position by the contrast method differ greatly.
一方、S103において被写体の移動速度が予め設定された速度以上であれば、AFモード変数を第2のAFモードに変更し(S110)、第2のAFモードで優先される位相差方式で得られた合焦位置へフォーカスレンズ105を駆動する(S111)。
On the other hand, if the moving speed of the subject in S103 is equal to or higher than the preset speed, the AF mode variable is changed to the second AF mode (S110), and the phase difference method prioritized in the second AF mode is obtained. The
次に、これまでに取得した時系列的な距離信号Dに基づいて次回測距時の被写体までの距離を予測し(S112)、予測した距離に基づいて、センサ素子列100a、100bのL2、L1、C、R1、R2から、最適なエリアを設定する(S113)。なお、S112で行われる距離の予測の仕方については、図5を参照して、また、S113で行われる最適なエリアの設定の仕方については、図6を参照して、それぞれ詳細に後述する。
Next, the distance to the subject at the time of the next distance measurement is predicted based on the time-series distance signal D acquired so far (S112), and based on the predicted distance, L2 of the
S115では、S102と同様にして、撮像素子107から撮像信号処理回路108を介して得られた画像信号に基づいて、AF信号処理回路109によりAF評価値FVと合焦度IFAを求め、位相差検出センサ100は距離信号Dを求める。ここでは、位相差検出センサ100では、S113で設定されたエリアから得られた信号に基づいて位相差を検出し、距離信号Dを求める。そして、S115で求めた距離信号Dから、被写体が予め設定された速度(閾値)よりも移動速度が遅いかどうか判断し(S116)、遅ければ(閾値未満)S119へ進み、速ければ(閾値以上)S117へ進む。
In S115, as in S102, the AF
S117では、第2のAFモードで優先される位相差方式で得られた合焦位置にフォーカスレンズ105を駆動し、S118において、被写体の急停止が起きていないかを判断する。具体的には、位相差検出の結果に基づいて、被写体の移動速度が「閾値以上」で移動中と出たにもかかわらず、撮像素子から得られた画像信号に基づくAF評価値や顔検出サイズに殆ど変化がない場合、被写体が急停止した可能性があると判断する。この場合、被写体が急に止まった可能性があるのに、位相差検出が被写体以外の部分を含めて測距してエラー状態にある場合があるためである。被写体の急停止の可能性がある場合には、次回測距時の距離を予測して位相差検出センサ100のエリアを切替えることはせずに、エリア選択を固定して測距する(S115)。なお、ここで行う判断方法については、図9を参照して後述する。停止が起きていればS115に戻り、起きていなければS112に戻って、上述した処理を繰り返す。
In S117, the
一方、S119では、コントラスト方式の合焦度IFAを取得し、S120において、取得した合焦度IFAが予め設定された目標に達しているかどうか判断する。達していなければS106に戻り、達していれば、ステップS121でコントラスト方式で得られた合焦位置にフォーカスレンズ105を移動し、S101に戻って、上述した処理を繰り返す。
On the other hand, in S119, a contrast-type focus degree IFA is acquired, and in S120, it is determined whether or not the acquired focus degree IFA has reached a preset target. If not reached, the process returns to S106, and if reached, the
図5は図4のS112で行われる次回測距時の被写体までの距離を予測する方法を説明するフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of predicting the distance to the subject at the next distance measurement performed in S112 of FIG.
フォーカス制御回路110は露出制御用のアイリス(不図示)を制御する絞り値から明るさを換算する。明るければアイリスを絞るために値が大きく、暗ければアイリスを開けるために値が小さくなる。
The
そこで、露出制御の絞り値がF2.0未満であるかどうか判断し(S200)、F2.0未満であれば、位相差検出センサ100の次回の蓄積終了時間、即ち、測距時間の予測を1/10秒後として(S201)、S205へ処理を移す。一方、F2.0以上であれば、露出制御の絞り値がF2.8未満であるかどうか判断し(S202)、F2.8未満であれば位相差検出センサ100の次回の蓄積終了時間、即ち、測距時間の予測を1/30秒後として(S203)、S205へ処理を移す。一方、F2.8以上であれば、次回のAFセンサ蓄積終了時間、即ち、測距時間の予測を1/60秒後として(S204)、S205へ処理を移す。S205では、現在の移動速度と次回の蓄積終了予測時間から、次回測距時の被写体までの距離を予測して処理を終了する。
Therefore, it is determined whether or not the aperture value for exposure control is less than F2.0 (S200). If it is less than F2.0, the next accumulation end time of the phase
図6は図4のS113で行われるセンサ素子列100a、100bのエリア設定処理を説明するフローチャートである。ここでは、フォーカス制御回路110が、ズーム制御値と、次回測距時の被写体までの予測距離とからセンサ素子列100a、100bのエリアを選択する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the area setting process of the
ズーム倍率が低ければ測距エリアを広く、被写体距離が近ければ測距エリアを狭くする。そこで、ズーム倍率が3倍未満であるかどうか判断し(S300)、3倍未満であればS301へ進み、3倍以上であればS306へ処理を移す。 If the zoom magnification is low, the distance measurement area is widened. If the subject distance is short, the distance measurement area is narrowed. Therefore, it is determined whether or not the zoom magnification is less than 3 times (S300). If it is less than 3 times, the process proceeds to S301, and if it is 3 times or more, the process proceeds to S306.
S301では、次回測距時の被写体までの予測距離が5m未満であるかどうか判断する。5m未満であれば、次回に用いるセンサ素子列100a、100bのエリアを図3のL2、L1、C、R1、R2とし(S302)、5m以上であれば、L1、C、R1とする(S303)。
In S301, it is determined whether the predicted distance to the subject at the next distance measurement is less than 5 m. If it is less than 5 m, the areas of the
一方、ズーム倍率が3倍以上である場合(S300でNO)、ズーム倍率が5倍未満であるかどうか判断し(S306)、5倍未満であれば、次回測距時の被写体までの予測距離が3m未満であるかどうかを判断する(S307)。3m未満であれば、次回に用いるセンサ素子列100a、100bのエリアを図3のL2、L1、C、R1、R2とし(S308)、3m以上であれば、予測距離が5m未満であるかどうかを判断する(S309)。5m未満であれば、次回に用いるセンサ素子列100a、100bのエリアを図3のL1、C、R1とし(S310)、5m以上であれば、図3のCとする(S311)。
On the other hand, when the zoom magnification is 3 times or more (NO in S300), it is determined whether or not the zoom magnification is less than 5 times (S306). If it is less than 5 times, the predicted distance to the subject at the next distance measurement is determined. Is less than 3 m (S307). If the distance is less than 3 m, the areas of the
ズーム倍率が5倍以上である場合(S306でNO)、次回測距時の被写体までの予測距離が3m未満であるかどうかを判断する(S312)。3m未満であれば、次回に用いるセンサ素子列100a、100bのエリアを図3のL1、C、R1とし(S313)、3m以上であれば、図3のCとして(S314)、処理を終わる。
If the zoom magnification is 5 times or more (NO in S306), it is determined whether or not the predicted distance to the subject at the next distance measurement is less than 3 m (S312). If it is less than 3 m, the areas of the
図7は、上述した図6を参照して説明したセンサ素子列100a、100bのエリアを設定する動作例を表す図である。図7の例では、いずれもズーム倍率が3倍以上5倍未満(S306でYES)の場合を示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of setting the areas of the
図7において(a)は被写体までの距離が5m以上(S309でNO)の場合を示しており、この場合に設定されるエリアは、図3のCとなる(S311)。(b)は被写体までの距離が3m以上5m未満(S309でYES)の場合を示しており、この場合に設定されるエリアは図3のL1、C、R1となる(S310)。(c)は被写体までの距離が3m未満(S312でYES)であるので、この場合に設定されるエリアはL2、L1、C、R1、R2となる。 7A shows the case where the distance to the subject is 5 m or more (NO in S309), and the area set in this case is C in FIG. 3 (S311). (B) shows a case where the distance to the subject is 3 m or more and less than 5 m (YES in S309), and the areas set in this case are L1, C, and R1 in FIG. 3 (S310). In (c), since the distance to the subject is less than 3 m (YES in S312), the areas set in this case are L2, L1, C, R1, and R2.
図8は図4のS102及びS115で行われる距離信号Dを求める処理及び被写体の移動速度を求める処理を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the process for obtaining the distance signal D and the process for obtaining the moving speed of the subject performed in S102 and S115 of FIG.
まず、位相差検出センサ100のセンサ素子列100a、100bから得られるラインセンサ値をA/D変換し(S401)、A/D変換が所定回数行われたかどうか判断する(S402)。所定回数行われていなければS401に戻り、行われていればS403へ進む。S403では、センサ素子列100aから得られたラインセンサ値(A像)と、センサ素子列100bから得られたラインセンサ値(B像)の位相差を検出し、求めた位相差から三角測量の原理を用いて距離を算出する(S404)。S405では、それまでにS404で求めた距離の時系列的な変化から移動速度を算出して、処理を終わる。
First, line sensor values obtained from the
図9は、図4のS118で行われる被写体の停止の可能性を判断する処理を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing a process for determining the possibility of stopping the subject performed in S118 of FIG.
S500において、AF評価値FVが所定以上変動しているかどうか判断し、変動していればS502へ処理を移し、変動していなければS501へ処理を移す。S501では、顔検出部115により検出された顔のサイズの変動が予め設定された範囲内であるかどうか判断し、変動していればS502へ処理を移す。S502では、被写体が急に停止した可能性は無いとして処理を終わる。一方、変動していなければS503へ処理を移し、被写体が急に停止した可能性が有るとして処理を終わる。
In S500, it is determined whether or not the AF evaluation value FV has fluctuated more than a predetermined value. If fluctuated, the process proceeds to S502, and if not fluctuated, the process proceeds to S501. In S501, it is determined whether or not the variation in the size of the face detected by the
このように、AF評価値FVまたは顔のサイズの変動量の少なくともいずれか一方が所定以上である場合には、被写体が急に停止した可能性はなく、共に変動量が所定未満である場合には、被写体が急に停止した可能性があると判断する。これは、被写体が急に止った可能性があるのに、位相差検出が被写体以外の部分を含めて測距してエラー状態になる場合があるためである。被写体の急停止の可能性がある場合には、次回測距時の距離を予測して位相差検出センサ100のエリアを切替えることはせずに、エリア選択を固定して測距することにより、測距がエラー状態になることを防止できる。
As described above, when at least one of the AF evaluation value FV and the variation amount of the face size is equal to or larger than the predetermined value, there is no possibility that the subject has suddenly stopped, and the variation amount is less than the predetermined value. Determines that the subject may have stopped suddenly. This is because, although the subject may have stopped suddenly, the phase difference detection may measure the distance including the portion other than the subject and enter an error state. When there is a possibility that the subject suddenly stops, the distance at the next distance measurement is predicted and the area of the phase
上記の通り本第1の実施形態によれば、第2のAFモード中は、今回の測距結果から次回測距時の主被写体までの距離を予測して、使用する位相差検出センサ100のセンサ素子列100a、100bのエリアを選択する。これにより、誤測距が起こりにくくすることができる。
As described above, according to the first embodiment, during the second AF mode, the distance from the current distance measurement result to the main subject at the next distance measurement is predicted, and the phase
また、AF評価値及び検出した顔のサイズの変動が所定以下の場合に、今回の結果が誤測距であったとしてエリアを変更しないように制御するので、位相差検出センサでのパララックスによる誤測距が発生しにくくなる。 Also, when the AF evaluation value and the detected face size variation are below a predetermined value, the area is not changed even if the current result is an erroneous distance measurement. Incorrect distance measurement is less likely to occur.
<第2の実施形態>
次に本発明の第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図10は本発明の第2の実施形態における焦点制御装置を搭載した撮像装置の構成を示すブロック図である。図10において、図1と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。図10に示す構成と図1に示す構成とは、先ず、位相差検出センサ100及び位相差光学系101が無いところが異なっている。更に、撮像素子107から位相差を有する信号S1及びS2を出力することが可能で、撮像信号処理回路208が距離信号Dを算出し、フォーカス制御回路110へ伝達するところが異なっている。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus equipped with a focus control apparatus according to the second embodiment of the present invention. 10, the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted. First, the configuration shown in FIG. 10 differs from the configuration shown in FIG. 1 in that the phase
図11は撮像素子107において焦点検出用の画素配列の一例を示す図である。図11において、R、G、Bは各画素部に形成されるカラーフィルタの色、赤、緑、青にそれぞれ対応し、2行×2列の4画素を1周期としたベイヤ配列となっている。そして、一部の行に信号S1及びS2を出力する画素S1及びS2が並んで配置され、これらの画素S1及びS2が焦点検出用の画素として機能する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a pixel array for focus detection in the
ここで、画素S1の構成について図12を参照して説明する。図12において、(a)は画素S1を上部からみた図であり、(b)は(a)中のA−A’線に沿った断面図である。この画素S1では、光電変換層125上に、平滑層124、遮光層123及び平滑層122が順次積層され、その上にマイクロレンズ121が設けられている。フィルタ層は設けられていない。また、遮光層123には、画素の光電変換エリアの中心部から、一方に偏った(偏心した)開口部が形成されている。なお、画素S2の構成は、図12に示す構成の左右を反転させたものであるため、ここでは説明を省略する。
Here, the configuration of the pixel S1 will be described with reference to FIG. 12A is a view of the pixel S1 as viewed from above, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. In the pixel S1, a
従って、画素S1及びS2は、マイクロレンズ121の光学パワーと遮光層123の開口部により、結像光学系の異なる射出瞳領域をそれぞれ通過した光学像を受光することとなる。
Therefore, the pixels S1 and S2 receive the optical images respectively passing through different exit pupil regions of the imaging optical system by the optical power of the
そして、行方向に並んだ複数の画素S1(以下、「焦点検出用画素群S1」と呼ぶ。)と、同じく行方向に並んだ複数の画素S2(以下「焦点検出用画素群S2」と呼ぶ。)とから、信号を取り出す。そして、焦点検出用画素群S1から画像信号を連結した像信号と、焦点検出用画素群S2の画像信号を連結した像信号とをそれぞれ形成する。このようにして形成された1対の像信号から、撮影光学系のデフォーカスに伴う位相差を観測することができる。撮像信号処理回路208は、像信号の位相差を検出し、検出した位相差に基づいて、被写体までの距離信号Dを求め、フォーカス制御回路110へ出力する。撮像素子107を用いた測距はスルー・ザ・レンズ(TTL)方式であるので、図1に示す外測の位相差検出センサ100のようなパララックスによる誤測距は起きない。
A plurality of pixels S1 arranged in the row direction (hereinafter referred to as “focus detection pixel group S1”) and a plurality of pixels S2 arranged in the row direction (hereinafter referred to as “focus detection pixel group S2”). The signal is taken out. Then, an image signal obtained by connecting the image signals from the focus detection pixel group S1 and an image signal obtained by connecting the image signals of the focus detection pixel group S2 are formed. From the pair of image signals formed in this way, it is possible to observe a phase difference accompanying defocusing of the photographing optical system. The imaging
本第2の実施形態では、基本的に、図4を参照して説明したものと同様の制御により焦点調節処理を行うが、ステップS113で行われる焦点検出用画素群S1及びS2のエリア設定処理が図6を参照して説明した処理と異なる。以下、本第2の実施形態におけるエリア設定処理について、図13を参照して説明する。なお、この図13に示す処理は、CPU111により制御され、フォーカス制御回路110が、次回測距時の被写体までの予測距離からセンサ素子列100a、100bのエリアを選択する。
In the second embodiment, the focus adjustment process is basically performed by the same control as described with reference to FIG. 4, but the area setting process of the focus detection pixel groups S1 and S2 performed in step S113. Is different from the processing described with reference to FIG. Hereinafter, the area setting process in the second embodiment will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 13 is controlled by the
S601において、図4のステップS112で予測された次回測距時の被写体までの予測距離が3m未満であるかどうか判断する。3m未満であれば、次回に焦点検出用画素群S1及びS2の内、使用する領域を大として(S602)、処理を終える。3m以上であれば、次回測距時の被写体までの予測距離が5m未満であるかどうか判断する(S603)。5m未満であれば次回に焦点検出用画素群S1及びS2の中から使う領域を中とし(S604)、5m以上であれば焦点検出用画素群S1及びS2の中から使う領域を小として(S605)、処理を終える。 In step S601, it is determined whether the predicted distance to the subject at the next distance measurement predicted in step S112 in FIG. 4 is less than 3 m. If it is less than 3 m, the area to be used is increased in the focus detection pixel groups S1 and S2 next time (S602), and the process ends. If it is 3 m or more, it is determined whether or not the predicted distance to the subject at the next distance measurement is less than 5 m (S603). If it is less than 5 m, the next area to be used from the focus detection pixel groups S1 and S2 is set to the middle (S604), and if it is 5 m or more, the area to be used from the focus detection pixel groups S1 and S2 is set to be small (S605). ) Finish the process.
図14は、上述した図11に示す焦点検出用画素群S1及びS2の領域の選択例を表す概念図であり、焦点検出用画素群S1及びS2が、画面無いに複数構成された場合を想定している。図14において、(a)は被写体までの距離が5m以上(S603でNO)の場合を示しており、この場合に設定される領域は小となる(S605)。(b)は被写体までの距離が3m以上5m未満(S603でYES)の場合を示しており、この場合に設定される領域は中となる(S604)。(c)は位置が3m未満(S601でYES)の場合を示しており、この場合に設定される領域は大となる(S602)。 FIG. 14 is a conceptual diagram showing an example of selection of the regions of the focus detection pixel groups S1 and S2 shown in FIG. 11 described above, and assumes a case where a plurality of focus detection pixel groups S1 and S2 are configured without a screen. doing. In FIG. 14, (a) shows a case where the distance to the subject is 5 m or more (NO in S603), and the area set in this case is small (S605). (B) shows a case where the distance to the subject is 3 m or more and less than 5 m (YES in S603), and the area set in this case is the middle (S604). (C) has shown the case where a position is less than 3 m (it is YES at S601), and the area | region set in this case becomes large (S602).
上記の通り本第2の実施形態によれば、第2のAFモード中は、今回の測距結果から次回測距時の主被写体までの距離を予測して、撮像素子107における焦点検出用画素群S1及びS2における検出を行う領域を設定する。これにより、誤測距が起こりにくくすることができる。
As described above, according to the second embodiment, during the second AF mode, the distance from the current distance measurement result to the main subject at the next distance measurement is predicted, and the focus detection pixels in the
なお、上述の実施形態では、被写体検出手段として顔検出部を示したが、これに限らない。例えば、被写体(対象物)を検出するものであれば顔でなくてもよい。例えば、背景から被写体像を切り出して検出したりすることも考えられる。このとき被写体は人物以外でもよい。 In the above-described embodiment, the face detection unit is shown as the subject detection unit. However, the present invention is not limited to this. For example, it may not be a face as long as it detects a subject (object). For example, it may be possible to cut out and detect a subject image from the background. At this time, the subject may be other than a person.
Claims (5)
被写体の移動速度が閾値以上の場合に、前記位相差方式の焦点検出結果を用い、前記移動速度が前記閾値未満の場合に、予め設定された条件に応じてコントラスト方式と位相差方式いずれかの焦点検出結果を用いて焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記移動速度が前記閾値以上の場合に、次回に前記一対の画像信号を取得する時の被写体までの距離を予測し、当該予測した距離に基づいて、前記焦点検出用の画素群の領域の内、次回に前記一対の画像信号を取得する画素群の領域を設定する設定手段と、
前記撮像手段から順次得られた画像信号により順次表される複数の画像から、予め設定された被写体をそれぞれ検出する被写体検出手段とを有し、
前記設定手段は、前記被写体までの距離が短いほど、より広い領域を設定するとともに、前記移動速度が前記閾値以上であっても、前記被写体検出手段により検出された被写体のサイズの変動が予め設定された範囲内である場合、及び、前記コントラスト方式による焦点検出結果の変動が、予め設定された範囲内である場合の少なくともいずれか一方である場合に、前記領域を変更しないように制御することを特徴とする焦点調節装置。 And focus detection contrast method rather based on the contrast of an image signal obtained from the imaging means, obtained by photoelectrically converting, by a pair of pixel groups for focus detecting optical images which pass through different pupil areas of the imaging optical system and a focus detection and focusing device that performs the based rather phase difference method the phase difference between a pair of image signals,
When the moving speed of the object is greater than or equal to the threshold, using the focus detection result of the phase difference method, wherein when the moving speed is less than the threshold value, the deviation have contrast method and the phase difference scheme according to a preset condition a focus adjustment unit that performs focus adjustment by using one of the focus detection result,
When the moving speed is equal to or higher than the threshold value, the distance to the subject when the pair of image signals is acquired next time is predicted, and based on the predicted distance, Setting means for setting a region of the pixel group for acquiring the pair of image signals next time ;
Subject detection means for respectively detecting preset subjects from a plurality of images sequentially represented by image signals sequentially obtained from the imaging means ;
The setting means, the shorter the distance to the subject is not short, and sets a larger area, the even moving speed is equal to or more than the threshold, the variation in the size of the object detected by the object detecting means in advance Control is performed so as not to change the region when the range is within a set range and when the focus detection result variation by the contrast method is at least one of the range within a preset range. A focusing device characterized by that.
前記設定手段は、更に、取得したズーム倍率が高いほど、より広い領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の焦点調節装置。 Further comprising an acquisition means for acquiring the zoom magnification of the zoom lens;
The focus adjustment apparatus according to claim 1, wherein the setting unit further sets a wider area as the acquired zoom magnification is higher.
前記位相差に基づいて被写体までの距離を求める測距手段とを更に有し、
前記設定手段は、前記予測手段により予測された時間と、前記測距手段により求められた距離の変動とに基づいて、前記被写体までの距離を予測することを特徴とする請求項1または2に記載の焦点調節装置。 Predicting means for predicting a time for acquiring the pair of image signals next based on brightness of the image signals;
Distance measuring means for obtaining a distance to the subject based on the phase difference;
The setting means, time predicted by said predicting means, wherein based on the variation of the distances determined by the distance measuring means, to claim 1 or 2, characterized in that predicting the distance to the object The focusing device as described.
焦点調節手段が、被写体の移動速度が閾値以上の場合に、前記位相差方式の焦点検出結果を用い、前記移動速度が前記閾値未満の場合に、予め設定された条件に応じてコントラスト方式と位相差方式いずれかの焦点検出結果を用いて焦点調節を行う焦点調節ステップと、
設定手段が、前記移動速度が前記閾値以上の場合に、次回に前記一対の画像信号を取得する時の被写体までの距離を予測する予測ステップと、
前記設定手段が、前記予測した距離に基づいて、前記焦点検出用の画素群の領域の内、次回に前記一対の画像信号を取得する画素群の領域を設定する設定ステップと、
被写体検出手段が、前記撮像手段から順次得られた画像信号により順次表される複数の画像から、予め設定された被写体をそれぞれ検出する被写体検出ステップとを有し、
前記設定ステップでは、前記被写体までの距離が短いほど、より広い領域を設定するとともに、前記移動速度が前記閾値以上であっても、前記被写体検出手段により検出された被写体のサイズの変動が予め設定された範囲内である場合、及び、前記コントラスト方式による焦点検出結果の変動が予め設定された範囲内である場合の少なくともいずれか一方である場合に、前記領域を変更しないことを特徴とする焦点調節方法。 And focus detection contrast method rather based on the contrast of an image signal obtained from the imaging means, obtained by photoelectrically converting, by a pair of pixel groups for focus detecting optical images which pass through different pupil areas of the imaging optical system and a focus detection and the focus adjustment method of performing the based rather phase difference method the phase difference between a pair of image signals,
The focusing means, when the moving speed of the object is greater than or equal to the threshold, using the focus detection result of the phase difference method, wherein when the moving speed is less than the threshold value, the contrast method and position in accordance with a preset condition a focusing step of performing focus adjustment using the focus detection result of Zureka have retardation scheme,
When the setting means predicts the distance to the subject when the pair of image signals are acquired next time when the moving speed is equal to or higher than the threshold,
A setting step in which the setting means sets a region of the pixel group for acquiring the pair of image signals next time, out of the region of the pixel group for focus detection, based on the predicted distance ;
A subject detection unit for detecting each preset subject from a plurality of images sequentially represented by image signals sequentially obtained from the imaging unit ;
In the setting step, the smaller the distance to the subject is not short, and sets a larger area, the even moving speed is equal to or more than the threshold, the variation in the size of the object detected by the object detecting means in advance The region is not changed when it is within a set range and when at least one of a change in focus detection result by the contrast method is within a preset range. Focus adjustment method.
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