JP7023673B2 - Focus control device, focus control method, and image pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、位相差検出方式による焦点検出を行う焦点調節技術に関する。 The present invention relates to a focus adjustment technique for performing focus detection by a phase difference detection method.
デジタルカメラ等の撮像装置には、被写体像を撮像するための撮像素子からの出力信号を用いて位相差検出方式による焦点検出を行う撮像面位相差検出方式を採用するものがある。撮像面位相差検出方式を含む位相差検出方式では、被写体像が周期的パターンを有すると、合焦状態が得られる候補となるフォーカスレンズの位置(以下、合焦候補位置という)が複数検出される場合がある。 Some image pickup devices such as digital cameras employ an imaging surface phase difference detection method that performs focus detection by a phase difference detection method using an output signal from an image pickup element for capturing a subject image. In the phase difference detection method including the imaging surface phase difference detection method, when the subject image has a periodic pattern, a plurality of positions of focus lenses (hereinafter referred to as focus candidate positions) that are candidates for obtaining an in-focus state are detected. May occur.
この場合、複数の合焦候補位置のうち真に合焦状態が得られる1つの合焦位置を特定することは位相差検出方式では原理的に難しい。そのため、真に合焦状態が得られる1つの合焦位置ではないレンズ位置で、誤って合焦していると判定する偽合焦が発生することにより、ボケ合焦した画像が生成される場合が存在する。 In this case, it is difficult in principle with the phase difference detection method to specify one in-focus position from which a true in-focus state can be obtained from a plurality of in-focus candidate positions. Therefore, when a false focus that is determined to be erroneously focused occurs at a lens position that is not one focus position where a true focus state can be obtained, and an image that is out of focus is generated. Exists.
特許文献1には、被写体像が周期的パターンを有する場合に、真の合焦位置を特定する撮像装置が開示されている。即ち、複数の合焦候補位置までのデフォーカス量(焦点検出情報)をそれぞれ算出し、これらデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズをそれぞれの合焦候補位置に駆動して評価値を取得する。そして、最も高い評価値が得られた合焦候補位置を真の合焦位置として特定する。
しかしながら、特許文献1にて開示された方法では、例えば図11に示すように、被写体像が周期的パターンを有する場合に、真の合焦位置の近傍ではない(ぼけが大きい)合焦候補位置でもデフォーカス量を算出する。
However, in the method disclosed in
このときに算出されるデフォーカス量は信頼度(精度)が低く、これに基づいてフォーカスレンズを駆動すると、合焦候補位置とは異なる位置にフォーカスレンズが移動するおそれがある。そして、合焦候補位置とは異なるフォーカスレンズの位置で取得された評価値を用いて合焦位置を特定しても、精度良く真の合焦位置を特定できない可能性がある。 The defocus amount calculated at this time has low reliability (accuracy), and if the focus lens is driven based on this, the focus lens may move to a position different from the in-focus candidate position. Then, even if the in-focus position is specified using the evaluation value acquired at the position of the focus lens different from the in-focus candidate position, there is a possibility that the true in-focus position cannot be specified with high accuracy.
デフォーカス量の信頼度を高めるためにデフォーカス量の算出とフォーカスレンズの駆動とを繰り返すことも可能である。しかし、真の合焦位置の特定までに時間を要したりフォーカスレンズが複数回異なる方向に移動したりして、フォーカス制御の応答性や品位が低下する。 It is also possible to repeat the calculation of the defocus amount and the driving of the focus lens in order to increase the reliability of the defocus amount. However, it takes time to identify the true focusing position, or the focus lens moves in different directions a plurality of times, so that the responsiveness and quality of the focus control deteriorate.
そこで、本発明は、複数の合焦候補位置が存在する場合でも、偽合焦によるボケ合焦が発生せず、真の合焦位置で合焦可能な焦点調節技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a focus adjustment technique capable of focusing at a true focusing position without causing blurring due to false focusing even when a plurality of focusing candidate positions exist. do.
上記目的を達成するために、本発明の焦点調節装置は、撮像素子の出力信号から被写体像の焦点検出結果に応じた位相差を有する対の位相差像信号を取得する取得手段と、前記対の位相差像信号における標準領域と該標準領域よりも狭い狭小領域とを用いてフォーカスレンズの位置を制御するデフォーカス量を生成する生成手段と、前記デフォーカス量の信頼性に関する信頼性評価値を、複数の閾値によって分けられた複数のレベルとの対比によって決定する評価値決定手段と、前記複数の閾値を設定する閾値設定手段と、前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定手段と、前記候補判定手段が前記候補が複数あると判定した場合、前記標準領域の前記デフォーカス量を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定手段と、前記偽合焦判定手段が偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定した場合に、前記偽合焦と判定された前記フォーカスレンズの位置に対応する前記デフォーカス量の前記信頼性評価値のレベルを下げる制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the focus adjustment device of the present invention includes an acquisition means for acquiring a pair of phase difference image signals having a phase difference according to the focus detection result of the subject image from the output signal of the image pickup element, and the above-mentioned. A generation means for generating a defocus amount that controls the position of a focus lens using a standard region in a pair of phase difference image signals and a narrow region narrower than the standard region, and reliability regarding the reliability of the defocus amount . A combination of an evaluation value determining means for determining an evaluation value by comparison with a plurality of levels divided by a plurality of thresholds, a threshold setting means for setting the plurality of thresholds, and a phase difference image signal of the pair. The candidate determination means for determining whether or not there are a plurality of candidates for the position of the focus lens from which the focused state can be obtained, and the defocus amount in the standard region when the candidate determination means determines that there are a plurality of the candidates. When it is determined that the false focus determination means for determining whether or not the position of the focus lens is in false focus and the false focus determination means are the positions of the focus lens in false focus. It is characterized by comprising a control means for lowering the level of the reliability evaluation value of the defocus amount corresponding to the position of the focus lens determined to be false focus .
本発明によれば、位相差検出方式や撮像面位相差検出方式を用いたAF制御において、繰り返し被写体でのボケ合焦を防ぎ、精度の高い好適なフォーカシングを実現することができる。 According to the present invention, in AF control using a phase difference detection method or an imaging surface phase difference detection method, it is possible to prevent defocusing in a repetitive subject and realize highly accurate and suitable focusing.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の焦点調節装置を備える撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital camera which is an example of an embodiment of an image pickup apparatus including the focus adjustment device of the present invention.
本実施形態のデジタルカメラは、図1に示すように、カメラ本体20の正面側に、交換式のレンズユニット10が着脱可能に装着される。
In the digital camera of the present embodiment, as shown in FIG. 1, an
レンズユニット10は、固定レンズ(1群レンズ)101、絞り102、フォーカスレンズ103、絞り駆動部104、フォーカスレンズ駆動部105、レンズ制御部106、及びレンズ操作部107を備えている。固定レンズ101、絞り102、及びフォーカスレンズ103により撮影光学系を構成している。
The
絞り102は、絞り駆動部104によって駆動され、後述する撮像素子201への入射光量を制御する。フォーカスレンズ103は、フォーカスレンズ駆動部105によって駆動され、後述する撮像素子201に結像する焦点の調節を行う。絞り駆動部104及びフォーカスレンズ駆動部105は、レンズ制御部106によって制御され、絞り102の開口量及びフォーカスレンズ103の位置を決定する。
The
レンズ操作部107によってユーザの操作があった場合には、レンズ制御部106がユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部106は、レンズユニット10全体の制御を司る。レンズ制御部106は、例えば後述するカメラ制御部212から受信した制御命令や制御情報に応じて絞り駆動部104やフォーカスレンズ駆動部105の制御を行い、また、レンズ制御情報をカメラ制御部212に送信する。
When there is a user operation by the
次に、カメラ本体20について説明する。カメラ本体20は、レンズユニット10の撮影光学系を通過した光束から撮像信号を取得できるように構成されている。カメラ本体20は、バス21、撮像素子201、CDS/AGC/ADコンバータ202、画像入力コントローラ203、AF信号処理部204、表示制御部205、表示部206、記録媒体制御部207、及び記録媒体208を備える。また、カメラ本体20は、SDRAM209、ROM210、フラッシュROM211、カメラ操作部214、及びカメラ制御部212を備え、カメラ制御部212は、AF制御部213を含んで構成されている。
Next, the
撮像素子201は、CCDセンサやCMOSセンサにより構成され、レンズユニット10の撮影光学系を通過した光束を撮像面上に結像させ、フォトダイオードによって入射光量に応じた信号電荷に変換する。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部212の指令に従ってタイミングジェネレータ215から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子201から順次読み出される。
The
図2は、撮像面位相差方式の画素構成を説明する図である。撮像素子201は、撮像面位相差AFを行うために、図2に示すように、一つの画素に2つのフォトダイオードを保持している。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、撮像用とAF用の2つの信号が取り出せるようになっている。2つのフォトダイオードの信号を加算した信号(A+B)が撮像信号であり、個々のフォトダイオードの信号(A,B)がAF用の2つの像信号になっている。AF用信号を基に、AF信号処理部204で2つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種信頼性情報を算出する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel configuration of the imaging surface phase difference method. As shown in FIG. 2, the
撮像素子201から読み出された撮像信号及びAF用信号はCDS/AGC/ADコンバータ202に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。CDS/AGC/ADコンバータ202は、撮像信号を画像入力コントローラ203に出力し、撮像面位相差AF用の信号をAF信号処理部204に出力する。
The image pickup signal and AF signal read from the
画像入力コントローラ203は、CDS/AGC/ADコンバータ202から出力された撮像信号をSDRAM209に格納する。SDRAM209に格納した画像信号は、バス21を介して表示制御部205によって表示部206に表示される。また、撮像信号の記録を行うモード時には、記録媒体制御部207によって記録媒体208に記録される。また、バス21を介して接続されたROM210には、カメラ制御部212が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納され、フラッシュROM211には、ユーザ設定情報等のカメラ本体20の動作に関する各種設定情報等が格納されている。
The
AF信号処理部204は、CDS/AGC/ADコンバータ202から出力されたAF用の2つの像信号を基に、相関演算を行い、像ずれ量、信頼性情報(二像一致度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等)を算出する。そして、AF信号処理部204は、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラ制御部212へ出力する。
The AF
カメラ制御部212は、取得した像ずれ量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をAF信号処理部204に通知する。例えば、像ずれ量が大きい場合に相関演算を行う領域を広く設定したり、コントラスト情報に応じてバンドパスフィルタの種類を変更したりする。
The
なお、本実施形態は撮像信号及び2つのAF用像信号の計3つの信号を撮像素子201から取得しているが、これに限定されない。撮像素子201の負荷を考慮し、例えば撮像信号と一つのAF用像信号の計2つを取り出し、撮像信号とAF用信号の差分を取ることでもう一つのAF用像信号を生成するような制御にしても良い。
In this embodiment, a total of three signals, an image pickup signal and two AF image signals, are acquired from the
カメラ制御部212は、カメラ本体20全体の制御を司る。カメラ制御部212は、カメラ本体20の処理だけでなく、カメラ操作部214からの入力に応じて電源のオン/オフ、設定の変更、記録の開始、AF制御の開始、記録映像の確認等のユーザが操作した種々のカメラ機能を実行する。また、カメラ制御部212は、レンズユニット10のレンズ制御部106と情報をやり取りし、レンズユニット10の制御命令や制御情報を送り、また、レンズユニット10の情報を取得する。カメラ制御部212にあるAF制御部213は、被写体に対しての合焦制御を行う。
The
次に、図3を参照して、撮影処理について説明する。図3は、撮影処理を説明するフローチャート図である。図3の各処理は、ROM210等の記憶部に記憶されたプログラムがRAMに展開されてカメラ制御部212のCPU等により実行される。
Next, the photographing process will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating a shooting process. Each process of FIG. 3 is executed by the CPU of the
図3において、ステップS301では、カメラ制御部212は、不図示のレリーズボタンが半押し操作等されてレリーズスイッチ(SW1)がオンであるか否かを判定し、オンであれば、ステップS302に進む。
In FIG. 3, in step S301, the
ステップS302では、カメラ制御部212は、AF制御部213により自動焦点検出処理を行い、ステップS303に進む。ここでの自動焦点検出処理については図4を用いて後述する。
In step S302, the
ステップS303では、カメラ制御部212は、焦点検出情報を取得し、ステップS302で算出された焦点検出結果が合焦範囲にあるか否かを判定し、合焦範囲にある場合は、ステップS305に進み、合焦範囲にない場合は、ステップS304に進む。
In step S303, the
ステップS304では、カメラ制御部212は、レンズ制御部106を介してフォーカスレンズ駆動部105に対してフォーカスレンズ103の駆動命令を送信し、ステップS302に戻る。これにより、ステップS302で算出した焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズ103の駆動制御が行われる。
In step S304, the
ステップS305では、カメラ制御部212は、不図示のレリーズボタンが全押し操作等されてレリーズスイッチ(SW2)がオンであるか否かを判定し、オンであれば、ステップS306に進み、オンでなければ、ステップS307に進む。
In step S305, the
ステップS307では、カメラ制御部212は、不図示のレリーズボタンが半押し操作等されてレリーズスイッチ(SW1)がオンであるか否を判定し、オンであれば、ステップS305に戻り、オンでなければ、処理を終了する。
In step S307, the
ステップS306では、カメラ制御部212は、撮影動作を行いステップS308に進む。ステップS308では、カメラ制御部212は、撮像した画像データを記録媒体208に記録し、処理を終了する。
In step S306, the
次に、図4を参照して、図3のステップS302における自動焦点検出処理について説明する。 Next, with reference to FIG. 4, the automatic focus detection process in step S302 of FIG. 3 will be described.
図4において、ステップS401では、カメラ制御部212は、AF制御部213によりAF信号処理部204に撮像素子201から取得した対の位相差像信号に対する相関演算を行わせる。そして、AF制御部213は、AF信号処理部204から受け取った相関量が極小値となるシフト量Shiftである像ずれ量に基づいてデフォーカス量を算出する。このとき、対の位相差像信号における使用領域を広くした標準領域(Middle)と使用領域を狭くした狭小領域(Narrow)で相関演算を行う。
In FIG. 4, in step S401, the
Middleでは、低域用・中域用・高域用と周波数帯域の異なる3種類のフィルタを用いた相関演算を行い、低域用・中域用・高域用の3種類のデフォーカス量を算出する。Narrowでは、中域用・高域用と周波数帯域の異なる2種類のフィルタを用いた相関演算を行い、中域用・高域用の2種類のデフォーカス量を算出する。 In Middle, correlation calculation is performed using three types of filters with different frequency bands, one for low frequency, one for mid frequency, and one for high frequency, and three types of defocus amount for low frequency, mid frequency, and high frequency are obtained. calculate. In Narrow, correlation calculation is performed using two types of filters with different frequency bands, one for mid-range and one for high-range, and two types of defocus amount for mid-range and high-range are calculated.
また、カメラ制御部212は、AF制御部213により、AF信号処理部204に対の位相差像信号の相関量をシフト量Shiftごとに算出し、AF信号処理部204から受け取ったシフト量Shiftごとの相関量の波形を生成して、ステップS402に進む。
Further, the
ステップS402では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、二像の相関変化量を算出する。
In step S402, the
図5は、撮像面位相差AFにおいて、ぼけの度合が大きい状態から合焦点付近までフォーカスレンズ103を駆動する際の相関変化量を例示したグラフ図である。図5において、横軸は被写体のぼけの度合を表し、縦軸は相関変化量MAXDERを表す。相関変化量MAXDERは、次式(1)で算出することができる。
FIG. 5 is a graph illustrating the amount of correlation change when the
MAXDER(k)=(COR[k-3]-COR[k-1])-(COR[k-2]-COR[k]) …(1)
上式(1)のkは位置を特定するための整数の変数であり、COR[k]は位置kでの二像の相関量である。このとき、カメラ制御部212は、ステップS401と同様に、AF制御部213により、フィルタの周波数帯域が異なる低域用・中域用・高域用の3種類の相関変化量MAXDERを算出し、ステップS403に進む。図5に示すように、撮像面位相差AFでは、ぼけの度合が大きい状態から合焦位置付近に近づくにつれて、相関変化量MAXDERの値が相対的に大きくなることが分かる。
MAXDER (k) = (COR [k-3] -COR [k-1])-(COR [k-2] -COR [k]) ... (1)
In the above equation (1), k is an integer variable for specifying the position, and COR [k] is the correlation amount of the two images at the position k. At this time, the
ステップS403では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、相関変化量MAXDERを基にデフォーカス量の標準偏差Defocus3σを算出し、ステップS404に進む。デフォーカス量の標準偏差Defocus3σは、次式(2)を用いて算出することができる。
In step S403, the
Defocus3σ= K ×(A×MAXDER^B) …(2)
上式(2)のKは像ずれ量をデフォーカス量に変換する変換係数であり、AとBは相関変化量MAXDERから像ずれ量の標準偏差に変換する変換式の係数である。このとき、ステップS402で算出された周波数帯域の異なる低域用・中域用・高域用の3種類の相関変化量MAXDERを代入することで、3種類のデフォーカス量の標準偏差Defocus3σを算出する。
Defocus3σ = K × (A × MAXDER ^ B)… (2)
K in the above equation (2) is a conversion coefficient for converting the image shift amount into a defocus amount, and A and B are coefficients of the conversion equation for converting the correlation change amount MAXDER to the standard deviation of the image shift amount. At this time, by substituting the three types of correlation change amount MAXDER for low frequency, mid frequency, and high frequency with different frequency bands calculated in step S402, the standard deviation Defocus3σ of the three types of defocus amount is calculated. do.
ステップS404では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、デフォーカス量の信頼性を表す信頼性評価値Relを算出するために、算出されたデフォーカス量の標準偏差Defocus3σの閾値を算出し、ステップS405に進む。信頼性評価値Relは、信頼性の高い順に信頼性評価値Rel3、信頼性評価値Rel2、信頼性評価値Rel1、信頼性評価値Rel0の4段階で決定される。
In step S404, the
ここで、信頼性評価値Relが信頼性評価値Rel3のときは、デフォーカス量の信頼性が高いため、合焦可能な条件とする。また、信頼性評価値Relが信頼性評価値Rel2のときは、過去mフレーム分のデフォーカス量と現在のフレームで算出したデフォーカス量を加算平均し、結果が所定値以下となる場合に合焦可能な条件とする。 Here, when the reliability evaluation value Rel is the reliability evaluation value Rel 3, the defocus amount is highly reliable, so the condition is such that focusing is possible. When the reliability evaluation value Rel is the reliability evaluation value Rel2, the defocus amount for the past m frames and the defocus amount calculated for the current frame are added and averaged, and when the result is equal to or less than the predetermined value. It is a condition that can be burnt.
さらに、信頼性評価値Rel1は算出されたデフォーカス量の方向は合っていることを意味し、また、信頼性評価値Rel0はデフォーカス量としての信頼性が最も低いことを意味し、それぞれ合焦できない条件とする。信頼性評価値Rel1、信頼性評価値Rel0のときには、算出されたデフォーカス量を使用せず、ある一定量フォーカスレンズ103を駆動させるサーチ駆動を行う。
Further, the reliability evaluation value Rel1 means that the directions of the calculated defocus amount are correct, and the reliability evaluation value Rel0 means that the reliability as the defocus amount is the lowest. The condition is that it cannot be burnt. When the reliability evaluation value Rel1 and the reliability evaluation value Rel0 are set, the search drive for driving the
算出されたデフォーカス量の標準偏差Defocus3σが標準偏差閾値Def3σTH1を超える場合にはRel0を選択する。また、算出されたデフォーカス量の標準偏差Defocus3σが標準偏差閾値Def3σTH2を超え、標準偏差閾値Def3σTH1以下の場合にはRel1を選択する。そして、算出されたデフォーカス量の標準偏差Defocus3σが標準偏差閾値Def3σTH3を超え、標準偏差閾値Def3σTH2以下の場合にはRel2を選択し、その他の場合はRel3を選択する。 When the standard deviation Defocus3σ of the calculated defocus amount exceeds the standard deviation threshold Def3σTH1, Rel0 is selected. Further, when the standard deviation Defocus3σ of the calculated defocus amount exceeds the standard deviation threshold Def3σTH2 and is equal to or less than the standard deviation threshold Def3σTH1, Rel1 is selected. Then, when the standard deviation Defocus3σ of the calculated defocus amount exceeds the standard deviation threshold Def3σTH3 and is equal to or less than the standard deviation threshold Def3σTH2, Rel2 is selected, and in other cases, Rel3 is selected.
ここで、図6を参照して、標準偏差Defocus3σの閾値の算出例を説明する。図6において、ステップS601では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、標準偏差閾値Def3σTH1を算出し、ステップS602に進む。Def3σTH1は、あらかじめ決められた値を設定する。ステップS602では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、標準偏差閾値Def3σTH2を算出し、ステップS603に進む。Def3σTH2は、Def3σTH1よりも小さい値を設定する。
Here, an example of calculating the threshold value of the standard deviation Defocus3σ will be described with reference to FIG. In FIG. 6, in step S601, the
ステップS603では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、中域用のデフォーカス量に対する標準偏差閾値を算出しているか否かを判定し、かつ絞り値Fが所定値F_TH以上かを判定する。そして、中域用のデフォーカス量に対する標準偏差閾値を算出し、かつ絞り値Fが所定値F_TH以上であれば、ステップS604に進み、そうでなければ、ステップS605に進む。
In step S603, the
ステップS604では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、像信号の最大値と最小値の差分である振幅PBを基にDef3σTH2を可変にし、ステップS605に進む。図7は、Def3σTH2と振幅PBとの関係を示すグラフ図である。振幅PBは被写体輝度に応じて変わる値であり、値が小さい場合には被写体輝度が低いため、振幅PBが小さい場合にはDef3σTH2を大きくすることにより信頼性評価値Relを上げることができる。
In step S604, the
ステップS605では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、標準偏差閾値Def3σTH3を算出し、処理を終了する。Def3σTH3は、Def3σTH2よりも小さい値を設定する。このようにすることにより、小絞りにおける低輝度被写体の撮影時において合焦率を高めることが可能になる。
In step S605, the
図4に戻って、ステップS405では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、算出されたデフォーカス量の信頼性を表す信頼性評価値Relを算出(評価値算出)し、ステップS406に進む。ここでは、ステップS404で算出したDef3σTH1、Def3σTH2、Def3σTH3に基づき、ステップS401で算出した各フィルタの周波数帯域用デフォーカス量に対する信頼性評価値をMiddleとNarrowそれぞれの信号領域で算出する。
Returning to FIG. 4, in step S405, the
ステップS406では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、ステップS401で算出したデフォーカス量の選択を行う。ここで、AF枠(測距枠)の設定が小枠/拡大モードに設定されている場合は、中域用・高域用の2種類のデフォーカス量とステップS405で算出した信頼性を基に1つのデフォーカス量を選択する。なお、複数のフィルタ、例えば中域用のフィルタで算出したデフォーカス量を中Def、高域用のフィルタで算出したデフォーカス量を小Defとする。
In step S406, the
ここで、図8を参照して、デフォーカス量の選択処理の一例を説明する。図8において、ステップS801では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、中Defから小Defへの引き継ぎ判定を行ってステップS802に進む。ここでの判定は、中Defと小Defのデフォーカス量差とそれぞれのデフォーカス量に対する信頼性評価値Relを基に判定が行われる。
Here, an example of the defocus amount selection process will be described with reference to FIG. In FIG. 8, in step S801, the
ステップS802では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、中Defから小Defへ引き継げたか否かを調べ、引き継げた場合には、ステップS803に進み、引き継げなかった場合は、ステップS804へ進む。
In step S802, the
ステップS803では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、使用するデフォーカス量として小Defを選択して処理を終了し、図4のステップS407に進む。ステップS804では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、使用するデフォーカス量として中Defを選択して処理を終了し、図4のステップS407に進む。
In step S803, the
図4に戻って、ステップS407では、カメラ制御部212は、繰り返し被写体において、図11に示すような対の位相差像信号における逆の山が重なっていること(ボケ)を判定する逆山判定を行う。図9は、図11に示す偽の合焦位置付近にフォーカスレンズ103がある場合に相当する標準領域(Middle)の相関波形を例示しており、横軸はシフト量Shiftを表し、縦軸は相関量CORを表す。
Returning to FIG. 4, in step S407, the
シフト量Shiftは、その値が大きいほど二像の波形のずれが大きく、被写体像のぼけが大きいことを表す。また、相関量CORは、その値が小さいほどAFセンサから出力される焦点検出演算に用いる二像の波形の一致度が良いことを表す。焦点検出の際には、相関量CORが極小になる部分から合焦点となるシフト量Shiftが算出される。図9に示すような偽の合焦位置で合焦し、ボケ画像が生成されてしまうことを防ぐためにMiddleでの逆山判定を行う。 The shift amount Shift indicates that the larger the value, the larger the deviation between the waveforms of the two images and the larger the blurring of the subject image. Further, the smaller the correlation amount COR is, the better the degree of matching of the waveforms of the two images used in the focus detection operation output from the AF sensor is. At the time of focus detection, the shift amount Shift that becomes the in-focus point is calculated from the portion where the correlation amount COR becomes the minimum. In order to prevent a blurred image from being generated due to focusing at a false focusing position as shown in FIG. 9, a reverse mountain determination is performed by Middle.
ここで、図10を参照して、逆山判定(偽合焦判定)について説明する。図10において、ステップS1001では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、Middleの中Defにおける相関量CORの極小値が2つ(複数)存在するか否かを調べる候補判定を行う。そして、Middleの中Defにおける相関量CORの極小値が2つ存在する場合は、ステップS1002に進み、2つ存在しない場合は、ステップS1005に進む。なお、本実施形態では、中Defの相関量CORを用いるが、大Defや小Defの相関量CORを用いてもよい。
Here, the reverse mountain determination (false focusing determination) will be described with reference to FIG. 10. In FIG. 10, in step S1001, the
ステップS1002では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、被写体の鮮鋭度を評価するために、鮮鋭度評価値Sharpness/PBを算出する。像の鮮鋭度Sharpnessは、次式(3)を用いて算出することができる。
In step S1002, the
Sharpness=Σ(S[k+1]-S[k])2 /Σ(S[k+1]-S[k]) …(3)
ただし、kは、位置を特定するための整数の変数であり、S[k]は、位置kにおける位相差像信号の信号値である。上式(3)から算出された像の鮮鋭度Sharpnessを用いて鮮鋭度評価値Sharpness/PBを算出し、Sharpness/PBが所定値以下であればステップS1003に進み、所定値を超えていれば、ステップS1005に進む。
Sharpness = Σ (S [k + 1] -S [k]) 2 / Σ (S [k + 1] -S [k]) ... (3)
However, k is an integer variable for specifying the position, and S [k] is the signal value of the phase difference image signal at the position k. The sharpness evaluation value Sharpness / PB is calculated using the sharpness Sharpness of the image calculated from the above equation (3), and if the Sharpness / PB is equal to or less than the predetermined value, the process proceeds to step S1003, and if the sharpness exceeds the predetermined value , Step S1005.
ステップS1003では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、相関変化量MAXDERを極大値から極小値まで積分した相関変化積分量MAXDER_EXを相関量CORの極小値においてそれぞれ算出する。そして、算出した値の小さい方Minから大きい方Maxを割った値(Min/Max)が所定値以下であるか否かを判定し、値(Min/Max)が所定値以下の場合は、ステップS1006に進み、所定値を超えている場合は、ステップS1004に進む。
In step S1003, the
ステップS1004では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、二像の波形の一致度を表すに像一致度FNCLVLを相関量CORの極小値においてそれぞれ算出する。そして、算出した値の小さい方Minから大きい方Maxを割った値(Min/Max)が所定値以下であるか否かを判定し、値(Min/Max)が所定値以下であれば、ステップS1006に進み、所定値を超えている場合は、ステップS1005に進む。
In step S1004, the
ステップS1005では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、逆山判定は偽であると判定し、処理を終了して図4のステップS408に進む。ステップS1006では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、逆山判定は真であると判定し、処理を終了して図4のステップS408に進む。
In step S1005, the
図4に戻って、ステップS408では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、ステップS407でのMiddleの逆山判定が真であり、かつステップS405で算出された信頼性評価値RelがRel2以上(所定値以上)であるか否かを判定する。そして、ステップS407でのMiddleの逆山判定が真であり、かつステップS405で算出された信頼性評価値RelがRel2以上である場合は、ステップS409に進み、そうでない場合は、判定が偽であるとして処理を終了する。
Returning to FIG. 4, in step S408, in step S408, the
ステップS409では、カメラ制御部212は、AF制御部213により、ステップS405で算出された信頼性評価値Relを低下させてRel1にし、処理を終了する。このようにすることにより、フォーカスレンズ103をサーチ駆動させて、ボケ合焦が発生する位置でフォーカスレンズ103を止めずに通り過ぎることができるようになる。このため、真の合焦位置で合焦することが可能となる。その結果、画像がボケたまま合焦してしまう弊害を防ぎ、精度良く合焦できる撮影シーンを増やすことが可能となる。
In step S409, the
以上説明したように、本実施形態では、位相差検出方式や撮像面位相差検出方式を用いたAF制御において、繰り返し被写体でのボケ合焦を防ぎ、精度の高い好適なフォーカシングを実現することができる。 As described above, in the present embodiment, in AF control using a phase difference detection method or an imaging surface phase difference detection method, it is possible to prevent defocusing in a repetitive subject and realize highly accurate and suitable focusing. can.
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The present invention is not limited to those exemplified in the above embodiments, and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、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。 The present invention is also realized by executing the following processing. That is, the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads the program. It can also be realized by the processing to be executed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
10 レンズユニット
20 カメラ本体
103 フォーカスレンズ
105 フォーカスレンズ駆動部
106 レンズ制御部
204 AF信号処理部
210 ROM
212 カメラ制御部
213 AF制御部
10
212
Claims (8)
前記対の位相差像信号における標準領域と該標準領域よりも狭い狭小領域とを用いてフォーカスレンズの位置を制御するデフォーカス量を生成する生成手段と、
前記デフォーカス量の信頼性に関する信頼性評価値を、複数の閾値によって分けられた複数のレベルとの対比によって決定する評価値決定手段と、
前記複数の閾値を設定する閾値設定手段と、
前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定手段と、
前記候補判定手段が前記候補が複数あると判定した場合、前記標準領域の前記デフォーカス量を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定手段と、
前記偽合焦判定手段が偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定した場合に、前記偽合焦と判定された前記フォーカスレンズの位置に対応する前記デフォーカス量の前記信頼性評価値のレベルを下げる制御手段と、を備えることを特徴とする焦点調節装置。 An acquisition means for acquiring a pair of phase difference image signals having a phase difference according to the focus detection result of the subject image from the output signal of the image sensor, and
A generation means for generating a defocus amount for controlling the position of the focus lens by using a standard region in the pair of phase difference image signals and a narrow region narrower than the standard region .
An evaluation value determining means for determining the reliability evaluation value regarding the reliability of the defocus amount by comparison with a plurality of levels divided by a plurality of threshold values.
The threshold value setting means for setting the plurality of threshold values and the threshold value setting means.
A candidate determination means for determining whether or not there are a plurality of candidates for the position of the focus lens from which the in-focus state can be obtained by using the pair of phase difference image signals.
When the candidate determination means determines that there are a plurality of the candidates, the false focus determination means for determining whether or not the position of the focus lens is in false focus by using the defocus amount in the standard region .
When the false focus determination means determines that the position of the focus lens is false focus, the reliability of the defocus amount corresponding to the position of the focus lens determined to be false focus . A focus adjusting device comprising: a control means for lowering the level of evaluation value.
前記第2の閾値を前記出力信号の被写体輝度に応じて変更とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の焦点調節装置。The focus adjusting device according to claim 1 or 2, wherein the second threshold value is changed according to the subject brightness of the output signal.
前記偽合焦判定手段は、前記帯域の異なる複数のフィルタのうち、所定のフィルタの帯域による処理を行うことで生成されたデフォーカス量を用いて判定を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の焦点調節装置。 The generation means generates a plurality of defocus amounts by performing processing by a plurality of filters having different bands.
The false focus determination means is characterized in that, among a plurality of filters having different bands, determination is performed using a defocus amount generated by performing processing by a predetermined filter band. 4. The focus adjusting device according to any one of 4.
前記取得ステップで取得した前記対の位相差像信号における標準領域と該標準領域よりも狭い狭小領域とを用いてフォーカスレンズの位置を制御するデフォーカス量を生成する生成ステップと、
前記デフォーカス量の信頼性に関する信頼性評価値を、複数の閾値によって分けられた複数のレベルとの対比によって決定する評価値決定ステップと、
前記対の位相差像信号を用いて、合焦状態が得られる前記フォーカスレンズの位置の候補が複数あるか否かを判定する候補判定ステップと、
前記候補判定ステップで前記候補が複数あると判定された場合、前記標準領域の前記デフォーカス量を用いて、偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置か否かを判定する偽合焦判定ステップと、
前記偽合焦判定ステップで偽合焦となる前記フォーカスレンズの位置であると判定された場合に、前記偽合焦と判定された前記フォーカスレンズの位置に対応する前記デフォーカス量の前記信頼性評価値のレベルを下げる制御ステップと、を有することを特徴とする焦点調節方法。 An acquisition step of acquiring a pair of phase difference image signals having a phase difference according to the focus detection result of the subject image from the output signal of the image sensor, and
A generation step of generating a defocus amount for controlling the position of the focus lens by using a standard region in the pair of phase difference image signals acquired in the acquisition step and a narrow region narrower than the standard region .
An evaluation value determination step for determining the reliability evaluation value regarding the reliability of the defocus amount by comparison with a plurality of levels divided by a plurality of threshold values.
A candidate determination step for determining whether or not there are a plurality of candidates for the position of the focus lens from which the in-focus state can be obtained by using the pair of phase difference image signals.
When it is determined that there are a plurality of the candidates in the candidate determination step, the false focus determination step of determining whether or not the position of the focus lens is false focus is performed by using the defocus amount in the standard region . ,
When it is determined in the false focus determination step that the position of the focus lens is false focus, the reliability of the defocus amount corresponding to the position of the focus lens determined to be false focus. A focus adjustment method characterized by having a control step that lowers the level of the sex evaluation value.
前記撮像素子に結像する焦点の調節を行う、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の焦点調節装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。 Image sensor and
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 6 , further comprising the focus adjuster according to any one of claims 1 to 6, which adjusts the focus formed on the image pickup element .
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