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JP2004191674A - Automatic focusing device and photographing device - Google Patents

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JP2004191674A
JP2004191674A JP2002359820A JP2002359820A JP2004191674A JP 2004191674 A JP2004191674 A JP 2004191674A JP 2002359820 A JP2002359820 A JP 2002359820A JP 2002359820 A JP2002359820 A JP 2002359820A JP 2004191674 A JP2004191674 A JP 2004191674A
Authority
JP
Japan
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focusing
unit
imaging
amount
defocus
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002359820A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

【課題】高速で高精度な合焦結果を得る山登り式、位相差式併用の自動合焦装置を提供すること。
【解決手段】被写体を電気的に撮像するための撮像レンズ101と、この撮像レンズから得られる画像データを評価する信号評価部108と、この信号評価部108にて評価した評価値が極値になるよう撮影レンズを駆動して合焦させる山登り式合焦手段と、被写体光を1対の像として再結像させるAF光学系110と、この1対の像を電気信号に変換する位相差AFセンサ111とによって、1対の像の相対位置関係から焦点ずれ量を算出する演算部113を有する位相差式焦点検出手段とによって、前記演算部113にて算出した焦点ずれ量が所定の範囲内か否かを判定する評価・合焦判定部114と、前記演算部113にて算出した焦点ずれ量の結果に基づいて、山登り式合焦手段の作動を判定する構成である。
【選択図】図1
The present invention provides an automatic focusing device that uses a hill-climbing type and a phase difference type to obtain a high-speed and high-precision focusing result.
An imaging lens for electrically imaging a subject, a signal evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging lens, and an evaluation value evaluated by the signal evaluation unit being an extreme value A hill-climbing focusing means for driving the photographing lens so as to achieve focusing, an AF optical system 110 for re-focusing the subject light as a pair of images, and a phase difference AF for converting the pair of images into an electric signal. A phase difference type focus detection unit having an operation unit 113 for calculating the amount of defocus from the relative positional relationship between the pair of images by the sensor 111, the defocus amount calculated by the operation unit 113 is within a predetermined range. It is configured to determine the operation of the hill-climbing focusing unit based on the result of the defocus amount calculated by the evaluation / focus determination unit 114 that determines whether or not the calculation unit 113 is operating.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
電子カメラ、ビデオカメラ等の電気的に被写体を撮影する機器における自動合焦装置及び撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、被写体を撮影する際に自動合焦装置にてピントを合せ、良好な画像を得る電子カメラ等が開発されている。この自動合焦装置の方式には何種類かの方法があり、例えば、特許文献1の如くビデオカメラ等で用いられる山登り式、特許文献2に示す如く一眼レフカメラ等で用いられる位相差式が用いられている。
【0003】
この山登り式と位相差式について図7乃至図10にて説明する。
【0004】
図7は山登り式自動合焦装置のブロック図であり、図8はフォーカスレンズ位置と焦点評価信号との関係を表す図である。図9は位相差式の自動合焦装置の構成図であり、図10は撮影レンズとAFモジュールの構成図である。
【0005】
山登り式の自動合焦装置は、図7に示す如く被写体を撮像する光電変換素子501からの映像信号をハイパスフィルタ(HPF)502を通し高周波成分を取り出し、レンズ駆動制御部504により微少ステップでレンズを駆動しながら高周波信号を得る。同時に信号評価部503で合焦かどうかを評価し、その結果により合焦で無ければ更に駆動を続ける。
【0006】
焦点ずれ量が大きいと光電変換素子501上の像はぼけているので、取り出した高周波信号の振幅も小さい、しかし、レンズが駆動され合焦地点に近づくにつれ光電変換素子501上の像はピントが合ってくるので高周波信号の振幅も大きくなる。図7に示す通りP1からレンズ駆動がスタートすると合焦点P2に近づくにつれ信号振幅は増加する。そして、合焦点P2を通り越すと再び像はぼけるので、信号振幅は小さくなる。小さくなるとレンズを逆方向に駆動しP2点へ戻り合焦に至る。これが山登り式の基本動作である。
【0007】
次に位相差式の自動合焦装置について説明すると、図9に示すように撮像用光電変換素子704と等価の位置に位相差検出用AF光学モジュール701を配置し、光路の被写体側には撮影レンズ702を配置し、この撮影レンズ702を通過する光をプリズム703にて撮像用光電変換素子704とAF光学モジュール701へ分割する。このプリズムで被写体光を位相差AF用、撮像用に分割する。
【0008】
AF光学モジュール701について更に詳述すると、図10に示す如く基本構成は視野マスク801、コンデンサレンズ802,絞りマスク803、再結像レンズ804、位相差用光電変換素子805で構成し、撮影レンズ702の特定の射出面を通過した光束806a、806bは図10のように1対の像として光電変換素子805上に結像する。
【0009】
そして、光電変換素子805上に表示された一対の像の一方と他方の像間隔により合焦をすることができる。
【0010】
すなわち、AF光学モジュールの設計により合焦時の像間隔が決まり、焦点ずれが前ピンの場合には像間隔が広がり、後ピンの場合は像間隔が狭くなる。設計上決まる合焦時の像間隔と焦点ずれ時の像間隔の差から、焦点ずれ量とずれ方向が算出され、撮影レンズ702を駆動して合焦状態を得ることができる。
【0011】
かくして、これら山登り式の合焦装置や位相差式の合焦装置により、ピントの合った画像を撮影することができる。
【0012】
〔特許文献1〕
特開平7−143381号公報
〔特許文献2〕
特開2001−42206号公報
【0013】
【発明が解決する課題】
しかしながら、それぞれの山登り方式と位相差式の合焦装置には、長所と短所がある。山登り式については、長所として撮像用素子そのものの出力信号を加工して使用するため、合焦装置の結果と実際の撮像した映像のずれが発生しにくく、撮像素子の取り付け誤差のばらつきによるピントの影響をうち消すことが出来る。しかし、短所としてレンズを微少ステップで駆動しながら撮像を行い焦点ずれ信号を得るので、撮像タイミングとの関係であまり駆動速度を上げることができないとともに、図8で示したように信号のピーク位置を探すことになるので必ず合焦ポイントを通りすぎなければならず、合焦までに時間がかかる問題がある。
【0014】
また、位相差式については、合焦装置の光電変換素子は多くてもせいぜい数百画素であり撮像用素子と比べると圧倒的に少ないためデータの読み出しに時間がかからない。また、ピントのずれ量をダイレクトに検出できるので、直接合焦点にレンズを駆動することが出来、山登り式より高速に合焦が得られる。しかし、その短所として、撮像用素子と別素子で検出する位相差式においてはおけるピント精度が焦点検出用素子に依存してしまい、素子によっては撮像結果のピントは必ずしも適正ではない問題がある。
【0015】
本発明は叙上に鑑みて鋭意研究の結果完成されたものであり、その目的は、高速で高精度な合焦結果を得る山登り式合焦装置と位相差式合焦装置を併用した自動合焦装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動合焦装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【0017】
本発明の自動合焦装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、前記第2の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第2の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする。
【0018】
本発明の自動合焦装置は、前記1対の像の一方と他方の照合度を判定する照合度判定手段と、前記変換手段から入力する入力信号の大きさを判定する信号量判定手段とを備えることを特徴とする。
【0019】
本発明の自動合焦装置は、前記第1の合焦手段又は前記第2の合焦手段の作動前に、前記照合判定手段と信号量判定手段の少なくとも一方の評価に対応して前記第1の合焦手段及び前記第2の合焦手段を同時に作動することを特徴とする。
【0020】
本発明の自動合焦装置は、前記照合度判定手段にて前記1対の像の一方と他方の照合度が設定する所定の範囲より小さいとの判定、または前記信号量判定手段から設定する所定の信号量より小さいとの判定に基づいて前記第1の合焦手段および第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【0021】
本発明の撮影装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【0022】
本発明の撮影装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、前記第2の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第2の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
(自動合焦装置)
以下、図でもって本発明の実施例を説明する。
【0024】
図1は、本発明における自動合焦装置を搭載した撮像装置のブロック図である。
【0025】
まず、被写体からの光は撮影レンズ101を通過し、プリズム102にて撮像用光電変換素子103とAF光学系110とに分割される。なお、光の分割比はカメラ等の撮像装置の仕様に応じて変えるが、ここでは5:5の均等分割にする。分割比を変えると光の増加した方には光に対する装置の反応が高くなり、光が減少した方は反応が低下することになる。
【0026】
ここで、光の分割経路の一方である撮像用光電変換素子103側の制御について述べる。
【0027】
駆動信号を送出して光電変換動作及び信号の取出しの制御を行う光電変換素子駆動部104と、実際に撮影を行った際に、撮像用光電変換素子103の信号をAD変換後デジタルデータとして画像処理を行いメモリに記憶する画像処理・記憶部105と、撮像用光電変換素子103から高周波信号を抽出する高周波抽出部106とをCCDエリアセンサやCMOSエリアセンサ等からなる撮像用光電変換素子103に接続する。
【0028】
また、前記高周波抽出部106から抽出された高周波の出力を増加方向または減少方向であるのかを評価する信号評価部108を高周波抽出部106に接続し、光電変換素子駆動部104と画像処理・記憶部105に双方を総合的にコントロールする撮影コントロール部107を接続し、このコントロール部107に撮像装置が撮影動作の間被写体の画像を表示するモニター表示109を接続する。
【0029】
さらに、前記コントロール部107と前記信号評価部108にピント位置を総合的に評価するピント制御部115を接続し、このピント制御部115に撮影レンズ101を移動するレンズ駆動制御部116が接続されている。
【0030】
かくして上記構成によれば、被写体からの光をプリズム102を介して撮像用光電変換素子103に入射し、撮像用光電変換素子103にて信号に変換し、被写体の画像をモニター表示109に表示するとともに、高周波信号抽出部106にて高周波信号が抽出し、信号評価部108にて出力を評価し、その結果をピント制御部115に送信し、山登り式の合焦を行うことができ、撮影時には画像処理・記録部105等により画像を記録することができる。
【0031】
次に、光の他方の分割経路であるAF光学系110側について詳述する。
【0032】
プリズム102により分割した光をAF光学系110に入射し、位相差用AFセンサ111に結像させる。
【0033】
その構成は図9に示す従来の構成と同様であり、AF光学系110が従来の視野マスク801,コンデンサレンズ802,絞りマスク803及び再結像レンズ804とを組み合わせた構成であり、位相差AFセンサ111が光電変換素子805である。なお、これらの部材がAF光学系110および位相差AFセンサ111のどちらに属するかは適宜変更可能である。
【0034】
位相差AFセンサ111はCCDやCMOSのラインセンサ、エリアセンサ等からなりセンサ制御部112に接続し、このセンサ制御部112に送出される駆動信号で動作する。
【0035】
また、位相差AFセンサ111には、センサ制御部112の他に像間隔を算出する演算部113も接続し、この演算部113に焦点ずれ量及びセンサ制御部112に入射される光の光量分布状態等を算出する演算部113を接続し、この演算部113にて算出する光量分布等の結果から焦点ずれ量がノイズ等の影響を受けてどの程度誤差があるのかを評価するとともに、評価の結果焦点ずれ量の合焦の範囲内であるかの判定もする評価・合焦判定部114を接続し、この評価・合焦判定部114と前記センサ制御部112とに前記ピント制御部115を接続し、さらにこのピント制御部115にレンズ駆動制御部116を接続して、評価・合焦判定部114の判定結果に基づいて前記ピント制御部116にてレンズを駆動し、位相差式の合焦を行うことができる。
【0036】
なお、評価・合焦判定部114にて、焦点ずれ量及び焦点ずれ量の評価を行っているが、独立して行うようにしてもよい。
【0037】
ここで、前記した像間隔の求め方及び焦点ずれ量の評価について説明する。
【0038】
位相差式焦点検出装置では再結像レンズで2分割した同一像がセンサ上に結像し、位相差AFセンサ111で出力されたそれぞれの出力データをAi、Bi(i=1〜n)とする。同一像が結像されているので、Aデータ列とBデータ列はどこかの部分で一致する。それを式1の計算で探し出し、一致したときの像間隔を求める。
【0039】
SXj=ΣAk+l−Bj+l (l=0〜m、j=1〜mm) 式1
式1はA列データのk番目からm個分を1データずつB列の1番目のデータから差し引いてその結果を加算している。m個分終了した時点でSXがひとつ求まる。次にA列データは同じままで、B列データの開始位置を1データシフトしてm個分同様に差し引き、結果を加算する。これをmm回繰り返す。A列のデータm個分の領域がB列のデータと一致すると、そのときのSX値は理想状態ではゼロになり、このときのmmの値が間接的に像間隔を表す。なお、SX値は一致するとゼロになると述べたがセンサノイズ等の誤差要因によってゼロにはならない。従って最小値の部分を一致点と見る。
【0040】
mmの値はセンサデータ1画素ピッチで決まる分解能でしかない、これでは焦点検出精度に不十分であるので、mmのSX値、mm前後のSX値で補間演算を行い、精度を高める。なお、補間演算式については省略する。
【0041】
なお、本発明では判定結果に応じて山登り式合焦装置を動作させるか位相差式の結果を採用するかの判定にも使用する。判定のもととなる判定値はSX値から求める。
【0042】
図2はSX値の変化を表すグラフである。
【0043】
mmの総数は7で、mm=3で最小を示す例である。判定値は図中のkmax、sxminである。被写体にコントラストがありセンサ信号が十分に得られるような被写体ではkmaxは大きくなり、sxminは小さくなる。被写体が低コントラストであったり暗くなったりするとセンサ信号が十分では無くなり、kmaxは小さくsxminは大きくなる。また被写体の状態によってはsxminが小さいものの、kmaxも小さい場合もある。
【0044】
したがって、kmaxまたはsxminの判定値より被写体からの光によりセンサ信号やコントラスト等が十分に得られると焦点ずれ量の算出誤差の大きさは小さくなり、逆にセンサ信号やコントラスト等が十分に得られていなければ焦点ずれ量の算出誤差の大きさは大きくなることから、焦点ずれ量の誤差が大きいか否かの評価にkmax及びsxminを用いる。
【0045】
ここで、上記山登り式合焦装置と位相差式合焦装置を併用した本発明の焦点検出動作についてフローチャートを使って説明する。図3は本発明の基本動作のフローチャートである。
【0046】
まず、位相差用AFセンサ111にて入射する光の蓄積動作を行い(ステップ301)、センサデータを得る(ステップ302)。そのデータから上述した式1によりSX値を演算部113にて算出し(ステップ303)、この算出したSX値から焦点ずれ量、sxmin及びkmaxを抽出し、sxminから位相差AFセンサ111に入射した一対の光の一方と他方の光の照合度を判定し(ステップ304)、kmaxより光の入射量からセンサ信号が十分得られているかの判定(ステップ305)をおこなう。本実施例ではsxminが50以上またはkmaxが150以下で不能フラグをセット(ステップ306)する。不能時の処理は後述する。
【0047】
不能で無い場合はステップ307へ進み、合焦かどうかの判定をピント制御部115にて行う。ここでは焦点ずれ量が、装着レンズの(開放焦点深度/2)以内であれば合焦とする。開放焦点深度とは装着レンズの開放絞り値に最小錯乱円を乗じた値で一般的にいわれている。35mmフィルムの場合最小錯乱円は約30μmといわれるが、デジタルカメラの場合、撮像素子の画素サイズでいわれる場合が多い。
【0048】
この焦点深度内にピント位置がくればピントのボケを写真上で感じない範囲である。しかし、前後のボケ具合が異なるので、焦点検出装置の検出精度はできるだけ深度の中心を狙うのが望ましい。従って本実施例では1/2の深度で判定している。もっと厳しくするならば1/3、1/4としても良い。
【0049】
ステップ407で合焦と判定できれば合焦フラグをセットし(ステップ308)、焦点検出動作は終了する。
【0050】
一方、合焦ではない場合は、ステップ309にてこのまま位相差式の焦点検出結果を基にレンズ駆動制御部116にてレンズを駆動するか、山登り式に切り替えるかをピント制御手段116にて判定する。その判定基準は開放焦点深度にて評価し、開放焦点深度が焦点ずれ量より小さければ山登り式合焦装置を起動する(ステップ313)。
【0051】
これは、最初から合焦であればレンズ駆動させる必要は無いが、レンズ駆動させるならば山登り式合焦装置でしっかりピントのピークをつかもうという目的によるものである。ただし、駆動量が多くなる場合は合焦近くまでは速度の速い位相差式でAFを行うとよく、そのためステップ309でNOと判定されれば、位相差式の焦点ずれ量の結果からレンズ駆動制御部116にてレンズ駆動を行い、最初のステップへ戻り位相差式の焦点検出を続行し(ステップ310、311、312)、上記ステップを再び繰り返すことで、位相差式の合焦から山登り式の合焦への切り替えや位相差式の合焦から位相差式及び山登り式の合焦への切り替えが行われる。
【0052】
なお、上述のように判定基準を開放焦点深度としたが、位相差式、山登り式それぞれの検出精度に応じて開放焦点深度を2倍、3倍にして精度を高めてもよい。
【0053】
そして、好ましくは、合焦する際に初めは位相差式行い、最後の合焦点付近のみ山登り式の合焦動作することによって、合焦時間の短縮化をすることができる。
【0054】
次に位相差式焦点検出結果が不能の場合の処理について述べる。
【0055】
不能な場合には、レンズを動作させながら焦点検出動作も同時に行う、不能サーチ駆動を行う。この場合は位相差式と山登り式を両方とも作動させて、焦点検出確率を高める。
【0056】
すなわち、山登り式合焦装置を用いることで、合焦点までのレンズ移動方向を知ることがきるとともに、位相差式の合焦装置にて、すばやく合焦点までのレンズの移動距離を判定し、所要の合焦点を得ることができる。
【0057】
不能サーチ中に位相差の結果が求まれば図3、あるいは図5のフローで示した流れに制御を移行させる。
【0058】
山登り式合焦装置については従来の図6および図7で説明した動作をおこなうのでここでの動作の説明は省略する。
【0059】
なお、山登り式合焦装置を動作している間に、焦点ずれ量と開放焦点深度の関係がステップ307の関係になったことがピント制御部115で判定された場合に、再び位相差式の合焦装置を作動させるようにすることもできる。
【0060】
かくして、上記構成の自動合焦装置によれば、被写体からの光をプリズム102で分割し、位相差AFセンサ111に入射させ、焦点ずれ量を演算部113にて算出し、この算出結果から山登り式の合焦を行うかどうかの判断をピント制御部115にて行うことで、レンズの合焦速度を向上させることができるとともに、合焦の精度も向上することができ、操作者にとって使い勝手の向上した自動合焦装置を提供することができた。
【0061】
次に、本発明の他の実施例について図にて説明する。図4および図5は本発明の他の基本動作フローである。
【0062】
なお、図3と同一ステップを行うものには同一符号を付す。
【0063】
図4のフローにおいては、ほとんどの処理フローが図3と同じであるが、ステップ307で合焦判定をおこない、ステップ309で位相差、山登り選択判定を行う前にステップ401として焦点ずれ量の誤差の程度の評価を再び行っている。この判定は、焦点ずれ量の誤差の程度が所定範囲より小さい場合、あえて山登り式合焦装置を起動せず位相差の結果で合焦点までレンズを駆動するものである。この判定を追加するといたずらに時間をかけることなく、精度も落とさずに合焦させることができる。実施例では判定基準をkmaxが500以上、sxminが20以下の両方を満足する場合とした。この値も各焦点検出装置の能力に応じて最良の値を選択すればよい。
【0064】
また、図5では図4に別の処理を加えたものであり、ステップ311でレンズが駆動されているか判定した後、駆動中であればステップ402で残り駆動パルス数が開放焦点深度未満であれば山登り式合焦装置を動作させるものである。図3では位相差式の結果でのみ判定していたが、残り駆動パルスでも山登り式の起動判定を行うことができる。
【0065】
すなわち、残り駆動パルスによって、合焦点までのレンズの残り移動量が判定され、この残りの移動量が開放焦点深度未満であれば山登り式の合焦動作をさせることなく、位相差式の合焦動作を行うものである。
【0066】
したがって、合焦時間を短くすることができ操作者にとっては、すぐに被写体を撮影する状態にすることができるものである。この構成を図3に対してステップ402を追加することもできる。
【0067】
なお、上述したフローにおいてステップ309でNOと判定され、最初へ戻り繰り返す場合に、最初からステップ309までのステップを複数行っても合焦点が特定されない場合は、所要の回数に達したらステップ313に進むように設定することができる。
【0068】
また、ステップ307にて合焦と判断された後に、さらに焦点ずれ量を小さくしたい場合に、ステップ312に進むようにすることもできる。
【0069】
かくして、本発明の合焦装置によれば、演算部113にて算出した焦点ずれ量に対応して山登り式合焦手段の作動を行うか否かの判定をする評価・合焦判定部114を備えたことで、位相差式焦点検出結果が合焦であれば、合焦動作をせずともよく、位相差式合焦手段にて合焦近傍になれば山登り式合焦装置を起動することにより合焦点の精度を高めることができると共に、合焦速度を向上させることができる。
【0070】
また、位相差式焦点検出結果が不能の場合は、不能サーチ駆動時に位相差式、山登り式を同時に動作させ検出確率を上げることができる。
【0071】
このように、位相差式焦点検出結果をもとに、位相差式と山登り式を状況に応じて組み合わせることにより、高速で精度の良い焦点検出装置とすることができる。
【0072】
(撮影装置)
次に本発明の撮影装置について図6でもって説明する。
【0073】
図6は本発明の撮影装置を示すカメラの上面図であり、(a)は電源OFF時、(B)は電源ON時、(C)は被写体に対応してレンズが繰り出された時である。
【0074】
カメラ上面401には、レリーズボタン406,メインスイッチ407,表示パネル402,メニューボタン404,ストロボモードボタン403が設けられている。メニューボタン404を押すと、表示パネル402には順番に露出補正モード,セルフモード,ロングタイム(LT)モードおよびMF/AF設定のモードが表示され各モードを選択することができる。メニューボタン404によってMF/AF設定を選択すると、表示パネル402にはAFの文字のみが点滅し、JOGダイヤル405を回転させるとMFの文字が点滅するとともに最初の設定距離が表示される。JOGダイヤル405は、上述したようにメニューボタン404で選択され表示パネル(LCD)2に表示される露出補正モード,セルフモード,ロングタイムモード,MF/AF設定のモード,撮影データの編集モードや撮影モード等、各値を1つずつ順番に表示させるダイヤルである。
【0075】
メニューボタン404によってMF/AF設定において、AFに設定するとAFのモードをJOGダイヤル405によって選択し、環境に適した撮影を行う。
【0076】
次に、カメラの動作について説明すると、メインスイッチ407によって装置の電源をONすると、図6に示す如く、レンズが装置本体から繰り出され、表示パネル402には、撮影枚数やMF/AF等の設定状態などが表示される。
【0077】
このとき、JOGダイヤル405により撮影モードであると、図示しない撮影装置のレンズの背面側に設けた表示パネル等により被写体が表示され、各種装置の設定や露出設定等が表示され、レリーズボタン406を押すことにより撮影され、撮影装置に内臓または外部より装置本体に着脱可能な記憶装置に撮影データが記憶される。レリーズボタン406が2段式の押しボタンである場合は、1段階目まで押すことで、図6の(C)に示す如くレンズを矢印の如く動作させ、フォーカスをあわせる。もちろんこのときは、MF/AFの設定はAFモードである。
【0078】
ここで、AFのモード設定による動作について詳述する。
【0079】
AFのモードの設定は、環境等により山登り式合焦手段のみの動作、位相差式合焦手段のみの動作、山登り式合焦手段及び位相差式合焦手段の両方の動作の3つのモードがあり、これを選択することで装置の合焦を行う。
【0080】
まず、山登り式の合焦手段では図1に示す如く、位相差式の合焦手段に関する装置への電力供給のストップや省電力モードにすることにより、作動をさせず、前記した方法により合焦を行う。例えば、山登り式検出動作を行っている際は、位相差AFセンサ111の動作や演算部113等の動作を行わないようにする。
【0081】
また、位相式合焦手段においても同様に山登り式合焦手段に関する装置への電力供給のストップや省電力モードにすることにより、山登り式の合焦動作をさせず、前記した方法により合焦を行う。例えば、高周波信号抽出部106等の動作をとめる。
【0082】
そして、山登り式及び位相差式の合焦装置を用いる場合は、前述した図3乃至図5の動作を行うことで合焦動作を行う。
【0083】
かくして、本発明の撮影装置においては、環境に応じて合焦手段を変えることができることで、ユーザは環境に応じてすばやく撮影したい被写体を撮影する事ができた。
【0084】
また、合焦モードに応じて電力の消費も違うことから、合焦モードを選択することで消費電力を抑え、長時間撮影を可能とする撮影装置を提供することができた。
【0085】
なお、本発明は上記実施の形態例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内での種々の改良や変更等は何ら差し支えない。
【0086】
例えば本実施例では、焦点ずれ量の誤差の大きさの評価に相関演算の結果より求まるsxmin、kmaxを定義したが、これらの値の他に、センサデータそのものの振幅や周波数成分等、焦点ずれ量の評価を計ることの可能な値を組み合わせて判定することもできる。
【0087】
また、本発明の自動合焦装置は携帯電話やPDA等の通信端末に撮像端末を設けたものにも使用できる。
【0088】
さらに、撮影装置においては、その構成を実施例に限定されず、例えば保養時パネルに表示される設定やモード、各種スイッチによって行われるそれぞれのモード等の設定は適宜変更することができる。
【0089】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して山登り式合焦手段の作動を行うか否かの判定をする判定手段を備えたことで、高速で高精度な合焦装置を提供できた。
【0090】
また、撮影装置においては装置の環境に対応し、すばやく撮影を行うことのできる高精度な撮影装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における自動合焦装置を搭載した撮像装置のブロック図である。
【図2】SX値の変化を表すグラフである。
【図3】本発明の基本動作のフローチャートである。
【図4】本発明の他の基本動作のフローチャートである。
【図5】本発明のさらに他の基本動作のフローチャートである。
【図6】本発明の撮影装置を示すカメラの上面図であり、(a)は電源OFF時、(B)は電源ON時、(C)は被写体に対応してレンズが繰り出された時である。
【図7】山登り式自動合焦装置のブロック図である。
【図8】フォーカスレンズ位置と焦点評価信号との関係を表す図である。
【図9】位相差式の自動合焦装置の構成図である。
【図10】撮影レンズとAFモジュールの構成図である。
【符号の説明】
101・・・撮影レンズ
102・・・プリズム
103・・・撮像用光電変換素子
104・・・光電変換素子駆動部
105・・・画像処理・記録部
106・・・高周波信号抽出部
107・・・撮影コントロール部
108・・・信号評価部
109・・・モニター表示
110・・・AF光学系
111・・・位相差AFセンサ
112・・・センサ制御部
113・・・焦点ずれ量演算部
114・・・評価・合焦判定部
115・・・ピント制御部
116・・・レンズ駆動制御部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic focusing device and a photographing device in a device for electrically photographing a subject, such as an electronic camera and a video camera.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, an electronic camera or the like that obtains a good image by focusing with an automatic focusing device when photographing a subject has been developed. There are several types of methods of the automatic focusing device. For example, a hill-climbing method used in a video camera or the like as disclosed in Patent Document 1 and a phase difference method used in a single-lens reflex camera or the like as disclosed in Patent Document 2 are used. Used.
[0003]
The hill climbing type and the phase difference type will be described with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 7 is a block diagram of a hill-climbing automatic focusing device, and FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a focus lens position and a focus evaluation signal. FIG. 9 is a configuration diagram of a phase difference type automatic focusing device, and FIG. 10 is a configuration diagram of a photographing lens and an AF module.
[0005]
The hill-climbing automatic focusing device extracts a high-frequency component through a high-pass filter (HPF) 502 from a video signal from a photoelectric conversion element 501 for capturing an image of a subject as shown in FIG. To obtain a high-frequency signal. At the same time, the signal evaluation unit 503 evaluates whether or not focusing is achieved, and if the result is not in focus, driving is continued further.
[0006]
If the defocus amount is large, the image on the photoelectric conversion element 501 is blurred, and the amplitude of the extracted high-frequency signal is also small. However, as the lens is driven and approaches the focal point, the image on the photoelectric conversion element 501 becomes out of focus. Since they match, the amplitude of the high-frequency signal also increases. As shown in FIG. 7, when the lens driving starts from P1, the signal amplitude increases as approaching the focal point P2. Then, after passing through the focal point P2, the image is blurred again, and the signal amplitude is reduced. When the distance becomes smaller, the lens is driven in the opposite direction, and the lens returns to the point P2 to reach focusing. This is the basic operation of the hill climbing type.
[0007]
Next, a phase difference type automatic focusing apparatus will be described. As shown in FIG. 9, an AF optical module 701 for detecting a phase difference is disposed at a position equivalent to the photoelectric conversion element 704 for imaging, and a photographing is performed on a subject side of an optical path. A lens 702 is arranged, and light passing through the photographing lens 702 is split by a prism 703 into an imaging photoelectric conversion element 704 and an AF optical module 701. This prism divides the subject light for phase difference AF and imaging.
[0008]
The AF optical module 701 will be described in more detail. As shown in FIG. 10, the basic configuration is composed of a field mask 801, a condenser lens 802, an aperture mask 803, a re-imaging lens 804, and a phase difference photoelectric conversion element 805. The light fluxes 806a and 806b that have passed through the specific emission surface are formed on the photoelectric conversion element 805 as a pair of images as shown in FIG.
[0009]
Then, focusing can be performed based on an interval between one of the pair of images displayed on the photoelectric conversion element 805 and the other.
[0010]
That is, the image interval at the time of focusing is determined by the design of the AF optical module. The image interval is widened when the focus is out of focus, and the image interval is narrow when the focus is out of focus. The amount of defocus and the direction of the defocus are calculated from the difference between the image interval at the time of focusing and the image interval at the time of defocus determined by design, and the focusing state can be obtained by driving the photographing lens 702.
[0011]
Thus, an in-focus image can be captured by the hill-climbing focusing device or the phase difference focusing device.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-7-143381
[Patent Document 2]
JP 2001-42206 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, each hill-climbing and phase-difference focusing device has advantages and disadvantages. The advantage of the hill-climbing method is that the output signal of the image sensor itself is processed and used as an advantage. The effect can be eliminated. However, as a disadvantage, since the imaging is performed while driving the lens in small steps to obtain a defocus signal, the driving speed cannot be increased so much in relation to the imaging timing, and the peak position of the signal is reduced as shown in FIG. Since it is necessary to search, the user must pass the focusing point, and there is a problem that it takes time to focus.
[0014]
Further, in the phase difference method, the number of photoelectric conversion elements of the focusing device is at most several hundred pixels, which is far less than that of the imaging element, so that it does not take much time to read data. In addition, since the amount of defocus can be directly detected, the lens can be driven directly to the focal point, and focusing can be achieved at a higher speed than in a hill-climbing system. However, the disadvantage is that the focus accuracy in the phase difference type that is detected by an element different from the imaging element depends on the focus detection element, and the focus of the imaging result is not always appropriate depending on the element.
[0015]
The present invention has been completed as a result of intensive studies in view of the above description, and an object of the present invention is to provide an automatic focusing device that uses a hill-climbing focusing device and a phase-difference focusing device to obtain a high-speed and high-precision focusing result. It is an object to provide a focusing device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The automatic focusing apparatus according to the present invention includes an imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens, an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit, and an evaluation evaluated by the evaluation unit. A first focusing unit for performing focusing based on the value, an optical unit for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images, and detecting a light amount distribution related to the pair of images to obtain an electric signal. A second focusing unit that has a conversion unit that converts the signal into a signal, and a calculation unit that detects the amount of defocus of the photographing lens based on the detection result of the conversion unit, and performs focusing based on the amount of defocus. Means for operating the first focusing means or the second focusing means in accordance with the defocus amount calculated by the calculating means.
[0017]
The automatic focusing apparatus according to the present invention includes an imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens, an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit, and an evaluation evaluated by the evaluation unit. A first focusing unit for performing focusing based on the value, an optical unit for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images, and detecting a light amount distribution related to the pair of images to obtain an electric signal. A second focusing unit that has a conversion unit that converts the signal into a signal, and a calculation unit that detects the amount of defocus of the photographing lens based on the detection result of the conversion unit, and performs focusing based on the amount of defocus. Means for switching from the second focusing means to the first focusing means in accordance with the defocus amount calculated by the calculating means, after the second focusing means is operated. .
[0018]
The automatic focusing apparatus according to the present invention includes: a collation degree determining unit that determines a collation degree of one of the pair of images and the other; and a signal amount determination unit that determines a magnitude of an input signal input from the conversion unit. It is characterized by having.
[0019]
The automatic focusing device according to the present invention, before the first focusing unit or the second focusing unit is operated, the first focusing unit corresponding to the evaluation of at least one of the comparison determination unit and the signal amount determination unit. Wherein said focusing means and said second focusing means are operated simultaneously.
[0020]
In the automatic focusing apparatus of the present invention, the collation degree judging means judges that the collation degree of one of the pair of images and the other image is smaller than a predetermined range to be set, or the predetermined amount set by the signal amount judgment means. The first focusing means and the second focusing means are activated based on the determination that the signal amount is smaller than the signal amount.
[0021]
An image capturing apparatus according to the present invention includes an image capturing unit for electrically capturing an image of a subject via a capturing lens, an evaluation unit that evaluates image data obtained from the image capturing unit, and an evaluation value evaluated by the evaluation unit. First focusing means for performing focusing based on the image data, optical means for re-focusing the subject image through the photographing lens as a pair of images, detecting a light amount distribution related to the pair of images, and converting the detected light amount distribution into an electric signal. A conversion unit for converting, and a calculation unit for detecting a defocus amount of the photographing lens based on a detection result of the conversion unit, and a second focusing unit for performing focusing based on the defocus amount; And operating the first focusing means or the second focusing means in accordance with the defocus amount calculated by the arithmetic means.
[0022]
An image capturing apparatus according to the present invention includes an image capturing unit for electrically capturing an image of a subject via a capturing lens, an evaluation unit that evaluates image data obtained from the image capturing unit, and an evaluation value evaluated by the evaluation unit. First focusing means for performing focusing based on the image data, optical means for re-focusing the subject image through the photographing lens as a pair of images, detecting a light amount distribution related to the pair of images, and converting the detected light amount distribution into an electric signal. A conversion unit for converting, and a calculation unit for detecting a defocus amount of the photographing lens based on a detection result of the conversion unit, and a second focusing unit for performing focusing based on the defocus amount; Wherein after the second focusing means is operated, the second focusing means is switched to the first focusing means according to the defocus amount calculated by the calculation means.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Automatic focusing device)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a block diagram of an imaging device equipped with an automatic focusing device according to the present invention.
[0025]
First, light from a subject passes through a photographing lens 101 and is split by a prism 102 into an imaging photoelectric conversion element 103 and an AF optical system 110. Note that the light splitting ratio changes according to the specifications of the imaging device such as a camera, but here, the light is split equally at 5: 5. When the splitting ratio is changed, the response of the device to light increases when the light increases, and the response decreases when the light decreases.
[0026]
Here, control on the imaging photoelectric conversion element 103 side, which is one of the light division paths, will be described.
[0027]
A photoelectric conversion element driving unit 104 that sends out a drive signal to control the photoelectric conversion operation and the signal extraction, and a signal from the imaging photoelectric conversion element 103 that is subjected to A / D conversion when the image is actually captured. An image processing / storage unit 105 for processing and storing in a memory, and a high-frequency extraction unit 106 for extracting a high-frequency signal from the imaging photoelectric conversion element 103 are connected to the imaging photoelectric conversion element 103 such as a CCD area sensor or a CMOS area sensor. Connecting.
[0028]
Further, a signal evaluation unit 108 for evaluating whether the output of the high frequency extracted from the high frequency extraction unit 106 is in the increasing direction or the decreasing direction is connected to the high frequency extraction unit 106, and the photoelectric conversion element driving unit 104 and the image processing / storage are connected. A photographing control unit 107 for comprehensively controlling both is connected to the unit 105, and a monitor display 109 for displaying an image of a subject during a photographing operation of the imaging apparatus is connected to the control unit 107.
[0029]
Further, a focus control unit 115 for comprehensively evaluating a focus position is connected to the control unit 107 and the signal evaluation unit 108, and a lens drive control unit 116 for moving the photographing lens 101 is connected to the focus control unit 115. I have.
[0030]
Thus, according to the above configuration, light from a subject enters the imaging photoelectric conversion element 103 via the prism 102, is converted into a signal by the imaging photoelectric conversion element 103, and an image of the subject is displayed on the monitor display 109. At the same time, the high-frequency signal is extracted by the high-frequency signal extraction unit 106, the output is evaluated by the signal evaluation unit 108, the result is transmitted to the focus control unit 115, and hill-climbing focusing can be performed. An image can be recorded by the image processing / recording unit 105 or the like.
[0031]
Next, the AF optical system 110 side, which is the other light splitting path, will be described in detail.
[0032]
The light split by the prism 102 enters the AF optical system 110 and forms an image on the phase difference AF sensor 111.
[0033]
The configuration is the same as the conventional configuration shown in FIG. 9, and the AF optical system 110 is a configuration in which a conventional field mask 801, a condenser lens 802, an aperture mask 803, and a re-imaging lens 804 are combined. The sensor 111 is the photoelectric conversion element 805. Note that whether these members belong to the AF optical system 110 or the phase difference AF sensor 111 can be changed as appropriate.
[0034]
The phase difference AF sensor 111 includes a CCD or CMOS line sensor, an area sensor, or the like, is connected to the sensor control unit 112, and operates with a drive signal transmitted to the sensor control unit 112.
[0035]
The phase difference AF sensor 111 is also connected to a calculation unit 113 for calculating an image interval, in addition to the sensor control unit 112, and the calculation unit 113 is provided with a defocus amount and a light amount distribution of light incident on the sensor control unit 112. A calculation unit 113 for calculating the state and the like is connected, and from the result of the light amount distribution and the like calculated by the calculation unit 113, it is evaluated how much the focus shift amount has an error due to the influence of noise or the like. The evaluation / focus determination unit 114 that also determines whether the result is within the focus range of the defocus amount is connected, and the focus control unit 115 is connected to the evaluation / focus determination unit 114 and the sensor control unit 112. Then, a lens drive control unit 116 is connected to the focus control unit 115, and the lens is driven by the focus control unit 116 based on the determination result of the evaluation / focus determination unit 114. Impatience It can be carried out.
[0036]
Although the evaluation and focus determination unit 114 evaluates the amount of defocus and the amount of defocus, it may be performed independently.
[0037]
Here, the method of obtaining the image interval and the evaluation of the defocus amount will be described.
[0038]
In the phase-difference focus detection device, the same image divided into two by the re-imaging lens is formed on the sensor, and the output data output from the phase-difference AF sensor 111 are represented by Ai, Bi (i = 1 to n). I do. Since the same image is formed, the A data string and the B data string coincide at some point. It is found out by the calculation of Expression 1, and the image interval at the time of matching is found.
[0039]
SXj = ΣAk + 1-Bj + 1 (l = 0 to m, j = 1 to mm) Equation 1
Equation 1 subtracts m data from the k-th data in column A one by one from the first data in column B and adds the results. One SX is obtained at the time when the processing for m pieces is completed. Next, while the column A data remains the same, the start position of the column B data is shifted by one data, subtracted m times in the same manner, and the result is added. This is repeated mm times. When an area corresponding to m data in the A column matches the data in the B column, the SX value at that time is zero in an ideal state, and the value of mm at this time indirectly represents the image interval. Although the SX value is described to be zero when they match, it does not become zero due to error factors such as sensor noise. Therefore, the part having the minimum value is regarded as a coincidence point.
[0040]
The value of mm is only the resolution determined by one pixel pitch of the sensor data, and this is insufficient for focus detection accuracy. Therefore, interpolation calculation is performed using the SX value of mm and the SX value of about mm to improve the accuracy. The interpolation formula is omitted.
[0041]
In the present invention, it is also used to determine whether to operate the hill-climbing type focusing device or to adopt the result of the phase difference type according to the determination result. The determination value serving as the basis for the determination is obtained from the SX value.
[0042]
FIG. 2 is a graph showing a change in the SX value.
[0043]
In this example, the total number of mm is 7, and the minimum is 3 when mm = 3. The judgment values are kmax and sxmin in the figure. In a subject in which the subject has a contrast and a sufficient sensor signal can be obtained, kmax increases and sxmin decreases. If the subject has low contrast or darkens, the sensor signal will not be sufficient, and kmax will be small and sxmin will be large. Although sxmin is small depending on the state of the subject, kmax may be small.
[0044]
Therefore, if the sensor signal and the contrast are sufficiently obtained by the light from the subject from the determination value of kmax or sxmin, the magnitude of the calculation error of the defocus amount becomes small, and conversely, the sensor signal and the contrast are sufficiently obtained. If not, the magnitude of the calculation error of the defocus amount becomes large. Therefore, kmax and sxmin are used to evaluate whether the error of the defocus amount is large.
[0045]
Here, the focus detection operation of the present invention using both the hill-climbing focusing device and the phase difference focusing device will be described with reference to a flowchart. FIG. 3 is a flowchart of the basic operation of the present invention.
[0046]
First, the incident light is accumulated by the phase difference AF sensor 111 (step 301), and sensor data is obtained (step 302). The calculation unit 113 calculates the SX value from the data using the above-described formula 1 (step 303), extracts the defocus amount, sxmin, and kmax from the calculated SX value, and enters the phase difference AF sensor 111 from the sxmin. The collation degree between one light and the other light of the pair of lights is determined (step 304), and it is determined whether a sensor signal is sufficiently obtained from the amount of incident light based on kmax (step 305). In this embodiment, when sxmin is 50 or more or kmax is 150 or less, an impossible flag is set (step 306). The processing at the time of disabling will be described later.
[0047]
If it is not impossible, the process proceeds to step 307, and the focus control unit 115 determines whether or not the subject is in focus. Here, if the amount of defocus is within (open focal depth / 2) of the attached lens, it is determined that the lens is focused. The open focal depth is generally referred to as a value obtained by multiplying an open aperture value of a mounted lens by a minimum circle of confusion. In the case of a 35 mm film, the minimum circle of confusion is said to be about 30 μm, but in the case of a digital camera, it is often referred to as the pixel size of an image sensor.
[0048]
If the focus position comes within this depth of focus, the out-of-focus state will not be felt on the photograph. However, since the degree of blur before and after is different, it is desirable that the detection accuracy of the focus detection device is aimed at the center of the depth as much as possible. Therefore, in this embodiment, the determination is made at a half depth. If it is more severe, it may be 1/3 or 1/4.
[0049]
If the in-focus state can be determined in step 407, the in-focus flag is set (step 308), and the focus detection operation ends.
[0050]
On the other hand, if it is not in focus, the focus control unit 116 determines in step 309 whether to drive the lens by the lens drive control unit 116 or switch to the hill-climbing type based on the phase difference type focus detection result. I do. The criterion is evaluated based on the open focal depth. If the open focal depth is smaller than the defocus amount, the hill-climbing focusing device is activated (step 313).
[0051]
This is because the lens does not need to be driven if the lens is in focus from the beginning, but if the lens is driven, it is necessary to use a hill-climbing focusing device to firmly catch the peak of focus. However, when the driving amount is large, it is preferable to perform AF using a fast phase difference method until near the in-focus state. Therefore, if NO is determined in step 309, lens driving is performed based on the result of the defocus amount of the phase difference method. The control unit 116 drives the lens, returns to the first step, and continues the phase difference type focus detection (steps 310, 311 and 312), and repeats the above steps. And the switching from the phase difference type focusing to the phase difference type and hill-climbing type focusing is performed.
[0052]
Although the open criterion is used as the criterion as described above, the open focal depth may be doubled or tripled in accordance with the detection accuracy of each of the phase difference type and the hill-climbing type to increase the accuracy.
[0053]
Preferably, when focusing, a phase difference method is first performed, and a hill-climbing type focusing operation is performed only near the final focal point, so that the focusing time can be reduced.
[0054]
Next, a process in a case where the phase difference type focus detection result is impossible will be described.
[0055]
If it is impossible, an impossible search drive is performed, in which the focus detection operation is performed while operating the lens. In this case, both the phase difference type and the hill-climbing type are operated to increase the focus detection probability.
[0056]
In other words, by using a hill-climbing focusing device, it is possible to know the lens moving direction up to the focal point, and to quickly determine the moving distance of the lens to the focusing point using a phase-difference focusing device. Focus can be obtained.
[0057]
If the result of the phase difference is obtained during the impossible search, the control is shifted to the flow shown in FIG. 3 or FIG.
[0058]
The hill-climbing focusing device performs the operation described with reference to FIGS. 6 and 7, and thus the description of the operation is omitted here.
[0059]
Note that when the focus control unit 115 determines that the relationship between the defocus amount and the open depth of focus has reached the relationship in step 307 while the hill-climbing focusing device is operating, the phase difference type The focusing device may be activated.
[0060]
Thus, according to the automatic focusing apparatus having the above configuration, the light from the subject is split by the prism 102 and made incident on the phase difference AF sensor 111, and the defocus amount is calculated by the calculation unit 113. By making the focus control unit 115 determine whether or not to perform the focusing in the formula, the focusing speed of the lens can be improved, and the focusing accuracy can be improved. An improved automatic focusing device could be provided.
[0061]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 4 and 5 show another basic operation flow of the present invention.
[0062]
Steps that perform the same steps as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0063]
In the flow of FIG. 4, most of the processing flow is the same as that of FIG. 3, but the focus is determined in step 307, and the phase difference and the hill-climbing selection are determined in step 309. The evaluation of the degree is done again. In this determination, when the degree of the error of the defocus amount is smaller than the predetermined range, the lens is driven to the focal point based on the result of the phase difference without activating the hill-climbing focusing device. By adding this determination, it is possible to focus without spending time unnecessarily and without reducing accuracy. In the embodiment, the determination criterion is a case where both kmax is 500 or more and sxmin is 20 or less. For this value, the best value may be selected according to the capability of each focus detection device.
[0064]
In FIG. 5, another process is added to FIG. 4. After it is determined in step 311 whether the lens is being driven, if the lens is being driven, in step 402, if the number of remaining drive pulses is less than the open focal depth, A hill-climbing focusing device is operated. In FIG. 3, the determination is made only based on the result of the phase difference type. However, the hill-climbing type startup determination can be performed with the remaining drive pulses.
[0065]
That is, the remaining drive pulse determines the remaining movement amount of the lens up to the focal point. If the remaining movement amount is less than the open focal depth, the hill-climbing focusing operation is performed without performing the phase-difference focusing operation. Perform the operation.
[0066]
Therefore, the focusing time can be shortened, and the operator can immediately take a picture of the subject. Step 402 can be added to the configuration shown in FIG.
[0067]
In the above-described flow, when the determination is NO in step 309 and the process returns to the beginning and repeats, if the in-focus point is not specified even after performing a plurality of steps from the beginning to step 309, the process returns to step 313 when the required number of times is reached. Can be set to proceed.
[0068]
If it is determined in step 307 that the object is in focus, the process may proceed to step 312 if the focus shift amount is to be further reduced.
[0069]
Thus, according to the focusing device of the present invention, the evaluation / focus determination unit 114 that determines whether or not to operate the hill-climbing focusing unit according to the defocus amount calculated by the calculation unit 113 is provided. With this arrangement, if the phase-difference focus detection result is in focus, the focusing operation does not have to be performed. Thereby, the accuracy of focusing can be improved, and the focusing speed can be improved.
[0070]
Further, when the phase difference type focus detection result is not possible, the phase difference type and the hill-climbing type can be simultaneously operated at the time of the impossible search drive to increase the detection probability.
[0071]
As described above, by combining the phase difference type and the hill-climbing type according to the situation based on the phase difference type focus detection result, a high-speed and high-accuracy focus detection device can be provided.
[0072]
(Photographing device)
Next, the photographing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
[0073]
FIGS. 6A and 6B are top views of a camera showing the photographing apparatus of the present invention, in which FIG. 6A shows when the power is turned off, FIG. 6B shows when the power is turned on, and FIG. 6C shows when the lens is extended corresponding to the subject. .
[0074]
On the camera upper surface 401, a release button 406, a main switch 407, a display panel 402, a menu button 404, and a flash mode button 403 are provided. When a menu button 404 is pressed, an exposure correction mode, a self mode, a long time (LT) mode, and a mode of MF / AF setting are sequentially displayed on the display panel 402, and each mode can be selected. When the MF / AF setting is selected with the menu button 404, only the AF characters blink on the display panel 402, and when the JOG dial 405 is rotated, the MF characters blink and the first set distance is displayed. The JOG dial 405 is selected by the menu button 404 and displayed on the display panel (LCD) 2 as described above. The exposure correction mode, the self mode, the long time mode, the MF / AF setting mode, the shooting data editing mode and the shooting mode This is a dial for displaying each value, such as a mode, one by one in order.
[0075]
When the MF / AF setting is set to AF in the MF / AF setting by the menu button 404, the AF mode is selected by the JOG dial 405, and shooting suitable for the environment is performed.
[0076]
Next, the operation of the camera will be described. When the power of the apparatus is turned on by the main switch 407, as shown in FIG. 6, the lens is extended from the apparatus main body, and the display panel 402 sets the number of shots, MF / AF, etc. The status is displayed.
[0077]
At this time, if the shooting mode is set by the JOG dial 405, the subject is displayed on a display panel or the like provided on the back side of a lens of a shooting device (not shown), settings of various devices, exposure settings, and the like are displayed. When pressed, a photograph is taken, and the photographing data is stored in a storage device that is internal to the photographing device or that can be detachably attached to the device main body from outside. When the release button 406 is a two-stage push button, the lens is operated as shown by the arrow as shown in FIG. Of course, at this time, the MF / AF setting is the AF mode.
[0078]
Here, the operation according to the AF mode setting will be described in detail.
[0079]
The AF mode is set in three modes: operation of only the hill-climbing focusing means, operation of only the phase-difference focusing means, and operation of both the hill-climbing focusing means and the phase-difference focusing means depending on the environment or the like. Yes, the device is focused by selecting this.
[0080]
First, as shown in FIG. 1, the hill-climbing focusing means stops the power supply to the device relating to the phase difference focusing means or sets the apparatus to the power saving mode. I do. For example, during the hill-climbing detection operation, the operation of the phase difference AF sensor 111 and the operation of the calculation unit 113 and the like are not performed.
[0081]
Also, in the phase type focusing means, similarly, by stopping power supply to the device relating to the hill-climbing type focusing means and setting a power saving mode, focusing by the above-described method is performed without performing the hill-climbing focusing operation. Do. For example, the operation of the high-frequency signal extraction unit 106 and the like are stopped.
[0082]
When a hill-climbing type and a phase difference type focusing device are used, the focusing operation is performed by performing the above-described operations of FIGS.
[0083]
Thus, in the photographing apparatus of the present invention, the user can quickly photograph a subject to be photographed according to the environment because the focusing unit can be changed according to the environment.
[0084]
In addition, since power consumption differs depending on the focusing mode, it is possible to provide an imaging apparatus capable of suppressing power consumption by selecting the focusing mode and enabling long-time imaging.
[0085]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and changes may be made without departing from the scope of the present invention.
[0086]
For example, in the present embodiment, sxmin and kmax obtained from the result of the correlation operation are defined in the evaluation of the magnitude of the error of the defocus amount, but in addition to these values, the defocus such as the amplitude and the frequency component of the sensor data itself. The determination can also be made by combining values capable of measuring the quantity.
[0087]
The automatic focusing device of the present invention can also be used for a communication terminal such as a mobile phone or a PDA provided with an imaging terminal.
[0088]
Further, the configuration of the imaging apparatus is not limited to the embodiment, and for example, the settings and modes displayed on the panel at the time of recreation, and the settings of each mode performed by various switches can be appropriately changed.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the determination means for determining whether or not to operate the hill-climbing focusing means in accordance with the defocus amount calculated by the calculation means is provided at a high speed. A high-precision focusing device could be provided.
[0090]
In addition, a high-precision photographing device capable of taking a photograph quickly according to the environment of the photographing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an imaging device equipped with an automatic focusing device according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a change in an SX value.
FIG. 3 is a flowchart of a basic operation of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of another basic operation of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of still another basic operation of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are top views of a camera showing the photographing apparatus of the present invention, in which FIG. 6A shows when the power is turned off, FIG. 6B shows when the power is turned on, and FIG. 6C shows when the lens is extended corresponding to the subject. is there.
FIG. 7 is a block diagram of a hill-climbing automatic focusing device.
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a focus lens position and a focus evaluation signal.
FIG. 9 is a configuration diagram of a phase difference type automatic focusing device.
FIG. 10 is a configuration diagram of a photographing lens and an AF module.
[Explanation of symbols]
101 ... photographic lens
102 ... Prism
103 ... Photoelectric conversion element for imaging
104: photoelectric conversion element driving unit
105 ・ ・ ・ Image processing / recording unit
106 ··· High frequency signal extraction unit
107: Shooting control unit
108 ... Signal evaluation unit
109 ・ ・ ・ Monitor display
110 ・ ・ ・ AF optical system
111 ・ ・ ・ Phase difference AF sensor
112 ・ ・ ・ Sensor control unit
113 ··· Defocus amount calculation unit
114 ・ ・ ・ Evaluation / focus determination unit
115: Focus control unit
116 ... Lens drive control unit

Claims (7)

被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、
前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする自動合焦装置。
An imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens; an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit; and a focusing unit for performing focusing based on the evaluation value evaluated by the evaluation unit. 1 focusing means,
Optical means for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images; converting means for detecting a light amount distribution relating to the pair of images and converting the distribution into an electric signal; Computing means for detecting the amount of defocus of the photographing lens, and second focusing means for performing focusing based on the amount of defocus,
An automatic focusing device, wherein the first focusing means or the second focusing means is operated in accordance with the defocus amount calculated by the calculating means.
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、
前記第2の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第2の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする自動合焦装置。
An imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens; an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit; and a focusing unit for performing focusing based on the evaluation value evaluated by the evaluation unit. 1 focusing means,
Optical means for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images; converting means for detecting a light amount distribution relating to the pair of images and converting the distribution into an electric signal; Computing means for detecting the amount of defocus of the photographing lens, and second focusing means for performing focusing based on the amount of defocus,
An automatic focusing device, wherein after the second focusing means is operated, the second focusing means is switched to the first focusing means according to the defocus amount calculated by the computing means.
前記1対の像の一方と他方の照合度を判定する照合度判定手段と、前記変換手段から入力する入力信号の大きさを判定する信号量判定手段とを備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の自動合焦装置。2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: a matching level determining unit configured to determine a matching level between one and the other of the pair of images; and a signal amount determining unit configured to determine a magnitude of an input signal input from the converting unit. Or the automatic focusing device according to claim 2. 前記第1の合焦手段又は前記第2の合焦手段の少なくとも作動前に、前記照合判定手段と信号量判定手段の少なくとも一方の評価に対応して前記第1の合焦手段及び前記第2の合焦手段を同時に作動することを特徴とする請求項3記載の自動合焦装置。Before at least the operation of the first focusing means or the second focusing means, the first focusing means and the second focusing means correspond to the evaluation of at least one of the collation determination means and the signal amount determination means. 4. The automatic focusing apparatus according to claim 3, wherein said focusing means are operated simultaneously. 前記照合度判定手段にて前記1対の像の一方と他方の照合度が設定する所定の範囲より小さいとの判定、または前記信号量判定手段から設定する所定の信号量より小さいとの判定に基づいて前記第1の合焦手段および第2の合焦手段を作動することを特徴とする請求項4記載の自動合焦装置。For the determination that the collation degree of one of the pair of images is smaller than a predetermined range set by the collation degree determination unit, or that the collation degree is smaller than a predetermined signal amount set by the signal amount determination unit. 5. The automatic focusing apparatus according to claim 4, wherein the first focusing means and the second focusing means are operated based on the information. 被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、
前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする撮影装置。
An imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens; an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit; and a focusing unit for performing focusing based on the evaluation value evaluated by the evaluation unit. 1 focusing means,
Optical means for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images; converting means for detecting a light amount distribution relating to the pair of images and converting the distribution into an electric signal; Computing means for detecting the amount of defocus of the photographing lens, and second focusing means for performing focusing based on the amount of defocus,
An imaging apparatus, wherein the first focusing means or the second focusing means is operated in accordance with the defocus amount calculated by the calculating means.
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を1対の像として再結像する光学手段と、該1対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第2の合焦手段とを備え、
前記第2の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第2の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする撮影装置。
An imaging unit for electrically imaging a subject via a photographing lens; an evaluation unit for evaluating image data obtained from the imaging unit; and a focusing unit for performing focusing based on the evaluation value evaluated by the evaluation unit. 1 focusing means,
Optical means for re-imaging a subject image via the photographing lens as a pair of images; converting means for detecting a light amount distribution relating to the pair of images and converting the distribution into an electric signal; Computing means for detecting the amount of defocus of the photographing lens, and second focusing means for performing focusing based on the amount of defocus,
A photographing apparatus characterized in that after the second focusing means is operated, the second focusing means is switched to the first focusing means in accordance with the defocus amount calculated by the calculation means.
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