JP6123034B2 - Focus control device, focus control method, focus control program, lens device, and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、合焦制御装置と、これを備えるレンズ装置及び撮像装置、合焦制御方法と合焦制御プログラムに関する。 The present invention relates to a focus control device, a lens device and an imaging device including the focus control device, a focus control method, and a focus control program.
近年、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant,携帯情報端末)等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。 In recent years, with the increase in the resolution of image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors, mobile phones such as digital still cameras, digital video cameras, and smartphones, PDA (Personal DigitalAttachment). , Portable information terminals) and other information devices having a photographing function are rapidly increasing. Note that an information device having the above imaging function is referred to as an imaging device.
これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストAF(Auto Focus、自動合焦)方式や位相差AF方式(例えば特許文献1,2参照)が採用されている。位相差AF方式は、高速処理が可能なため、撮像素子により被写体を連続して撮像する動画撮像時には有効な方式である。 In these imaging apparatuses, a contrast AF (Auto Focus) method or a phase difference AF method (see, for example, Patent Documents 1 and 2) is employed as a focus control method for focusing on a main subject. The phase difference AF method is effective for high-speed processing, and is effective for moving image capturing in which a subject is continuously imaged by an image sensor.
特許文献1には、撮像光学系を通過した光線をハーフミラーにより分岐してAF用の一対のラインセンサに入射させ、この一対のラインセンサによって位相差を検出し、検出した位相差に基づいて合焦制御を行う撮像装置が記載されている。 In Patent Document 1, a light beam that has passed through an imaging optical system is split by a half mirror and is incident on a pair of AF line sensors. A phase difference is detected by the pair of line sensors, and based on the detected phase difference. An imaging device that performs focus control is described.
特許文献2には、撮像用画素と位相差検出用画素とを含む撮像素子を備える撮像装置が記載されている。この撮像装置は、位相差検出用画素の検出信号に基づいて算出したデフォーカス量の信頼性が高い場合に、撮像素子からの信号読み出しレートを高速にすることによって、ライブビュー画像表示における被写体の動きの視認性を向上させている。 Patent Document 2 describes an imaging apparatus including an imaging element including imaging pixels and phase difference detection pixels. When the defocus amount calculated based on the detection signal of the phase difference detection pixel is highly reliable, this imaging device increases the signal readout rate from the imaging device, thereby enabling the subject in live view image display to be displayed. The visibility of movement is improved.
特許文献3には、撮像素子に含まれる多数の画素の一部をAF用の第一の画素群とし、残りの画素を動画撮像用の第二の画素群とし、第一の画素群からの信号読み出し速度を、第二の画素群からの信号読み出し速度よりも速くする撮像装置が記載されている。
In
近年、撮像装置の撮像性能への要求は高まっており、撮像素子に搭載される画素の多画素化が進んでいる。例えば、テレビ放送等で用いるフルハイビジョンの4倍の解像度の高画質な動画像を生成するためには、撮像素子の画素数を大幅に増やし、かつ、撮像素子からの信号読み出しレートを高速にする必要がある。 In recent years, demands for imaging performance of imaging devices are increasing, and the number of pixels mounted on an imaging element is increasing. For example, in order to generate a high-quality moving image with a resolution four times that of full high-definition used in television broadcasting or the like, the number of pixels of the image sensor is greatly increased and the signal readout rate from the image sensor is increased. There is a need.
上述したように、動画撮像時には位相差AF方式による合焦制御が有効である。しかし、高速な信号読み出しレートにより動画像を撮像する場合に、主要被写体の動きに対する追従性を高めた合焦制御を行うためには、この高速な信号読み出しレートよりも更に高速に位相差を取得する必要がある。しかし、位相差を取得するために用いるセンサの画素数が多い場合には、この画素からの信号読み出しに電力を大きく消費してしまう。 As described above, focusing control by the phase difference AF method is effective during moving image capturing. However, when moving images are captured at a high signal readout rate, the phase difference is acquired at a higher speed than the high-speed signal readout rate in order to perform focus control with improved followability to the movement of the main subject. There is a need to. However, when the number of pixels of the sensor used to acquire the phase difference is large, a large amount of power is consumed for reading signals from the pixels.
特許文献3に記載の撮像装置は、AF用の第一の画素群からの信号読み出しレートを、動画撮像用の第二の画素群からの信号読み出しレートよりも高速にしている。しかし、この方法では、動画撮像用に使える画素数が少なくなるため、多くの画素が必要になる。また、第一の画素群からの信号読み出しレートの高速化にも限界がある。また、第一の画素群からの信号読み出しレートを高速化しているため、消費電力が大きい。
The imaging device described in
特許文献1に記載の撮像装置は、動画撮像中にはAFを行うことができない。また、位相差情報はラインセンサを用いて検出しているため、上述した電力消費量についてはさほど問題にはならない。 The imaging device described in Patent Document 1 cannot perform AF during moving image imaging. Further, since the phase difference information is detected using a line sensor, the above-described power consumption is not a problem.
特許文献2に記載の撮像装置は、撮像用画素と位相差検出用画素により信号読み出しレートを変えることはできない。位相差検出用画素と撮像用画素により別々に信号を読みだすことも考えられる。しかし、この方法では、動画撮像中において、位相差のサンプリング周期が長くなってしまい、主要被写体の動きに対する追従性を高めた合焦制御を行うことが難しい。 In the imaging device described in Patent Document 2, the signal readout rate cannot be changed by the imaging pixels and the phase difference detection pixels. It is conceivable that signals are separately read out by the phase difference detection pixel and the imaging pixel. However, with this method, the sampling period of the phase difference becomes longer during moving image capturing, and it is difficult to perform focus control with improved followability to the movement of the main subject.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動画撮像時における合焦制御の精度の向上と低消費電力とを両立させることのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a focusing control device capable of achieving both improvement in focusing control accuracy and low power consumption during moving image shooting, and a lens device and imaging device including the focusing control device. It is an object to provide a focusing control method and program.
本発明の合焦制御装置は、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備え、前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 The focus control apparatus of the present invention captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image and a focus lens. An optical element that causes a part of subject light incident on the imaging optical system to be incident on a second imaging element, and that the remaining part of the subject light except the part is incident on the first imaging element; A focus control unit that performs focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from one image sensor, and controls a readout rate of the image signal from the first image sensor A readout rate control unit that controls the readout rate according to a condition related to a subject optical image formed by the imaging optical system, and a condition related to the subject optical image. , Includes a phase difference of the pair of image signals outputted to the subject optical image, the readout rate control part, the larger the variation of the phase difference, to increase the readout rate and the read rate Is controlled to a first value lower than the maximum value that can be set, and when the direction of the optical axis of the imaging optical system changes, the readout rate is set to be less than the first value. Is also controlled to a large value.
本発明の合焦制御方法は、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備え、記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 The focus control method of the present invention captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image and a focus lens. An optical element that causes a part of subject light incident on the imaging optical system to enter the second image sensor and causes the remaining part of the subject light other than the part to enter the first image sensor. A focus control method by a focus control device, comprising: a focus control step for performing focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor; A readout rate control step for controlling a readout rate of the image signal from the first image sensor, wherein the readout rate control step relates to a subject light image formed by the imaging optical system. The readout rate is controlled according to the condition, and the condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output to the subject optical image. In the recording rate control step, the phase difference In the state where the readout rate is increased and the readout rate is controlled to a first value lower than a maximum value that can be set, the direction of the optical axis of the imaging optical system increases. When a change occurs, the read rate is controlled to a value larger than the first value.
本発明の合焦制御プログラムは、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させ、前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、前記読み出し制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御することを実行させるためのものである。 The focus control program of the present invention captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image, and a focus lens. An optical element that causes a part of subject light incident on the imaging optical system to enter the second image sensor and causes the remaining part of the subject light other than the part to enter the first image sensor. A focusing control step for performing focusing control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor; A read rate control step for controlling a read rate of the image signal, and in the read rate control step, according to a condition relating to a subject light image formed by the imaging optical system. The reading rate is controlled, and the condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output with respect to the subject optical image. In the readout control step, the larger the variation in the phase difference is, In the state where the reading rate is increased and the reading rate is controlled to a first value lower than the maximum value that can be set, the direction of the optical axis of the imaging optical system changes Is for executing control of the read rate to a value larger than the first value.
本発明のレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。 The lens device of the present invention includes the focusing control device and the imaging optical system.
本発明の撮像装置は、上記合焦制御装置と、上記第二の撮像素子と、を備えるものである。 The imaging device of the present invention includes the focusing control device and the second imaging device.
本発明によれば、動画撮像時における合焦制御の精度の向上と低消費電力とを両立させることのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, there is provided a focus control device capable of achieving both improvement in focus control accuracy and low power consumption at the time of moving image capturing, a lens device including the focus control device, an imaging device, a focus control method, and a program. can do.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。このカメラシステムは、放送用や映画用等の業務用のカメラシステムに好適である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a camera system for explaining an embodiment of the present invention. This camera system is suitable for a camera system for business use such as broadcasting or movie.
図1に示すカメラシステムは、レンズ装置1と、レンズ装置1が装着される撮像装置としてのカメラ装置3とを備える。
The camera system shown in FIG. 1 includes a lens device 1 and a
レンズ装置1は、フォーカスレンズ11と、ズームレンズ12,13と、絞り14と、マスターレンズ群15と、を備え、これらが被写体側から順に並べて配置されている。
The lens apparatus 1 includes a
フォーカスレンズ11、ズームレンズ12,13、絞り14、及びマスターレンズ群15は、撮像光学系を構成する。撮像光学系は、少なくともフォーカスレンズ11を含む。
The
フォーカスレンズ11は、撮像光学系の焦点を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズにより構成される。フォーカスレンズ11が撮像光学系の光軸K方向に移動することによって焦点調節が行われる。
The
レンズ装置1は、更に、反射面16aを含むビームスプリッタ16と、ミラー17と、集光レンズ18、セパレータレンズ19、及び第一の撮像素子20を含むAFユニット21と、を備える。第一の撮像素子20は、二次元状に配置された複数の画素を有するCCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等のイメージセンサである。
The lens device 1 further includes a
ビームスプリッタ16は、光軸K上で絞り14とマスターレンズ群15との間に配置されている。ビームスプリッタ16は、撮像光学系に入射し絞り14を通過した被写体光の一部(例えば被写体光の80%)をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り(例えば被写体光の20%)を光軸Kに対して直交する方向に反射面16aにて反射させる。ビームスプリッタ16の位置は図1に示したものに限らず、光軸K上で撮像光学系の最も被写体側にあるレンズよりも後ろに配置されていればよい。
The
ミラー17は、ビームスプリッタ16の反射面16aにより反射された光の光路上に配置されており、この光を反射させてAFユニット21の集光レンズ18に入射させる。
The
集光レンズ18は、ミラー17により反射した光を集光する。
The condensing
セパレータレンズ19は、一方向に並べた配置された2つのレンズと、この一方向に直交する方向に並べて配置された2つレンズとから構成される。
The
集光レンズ18によって集光された被写体光は、これら4つのレンズの各々を通過して、第一の撮像素子20の受光面(複数の画素が配置された面)の異なる位置に結像する。つまり、第一の撮像素子20の受光面には、一方向にずれた一対の被写体光像と、一方向に直交する方向にずれた一対の被写体光像とが結像する。
The subject light condensed by the condensing
ビームスプリッタ16、ミラー17、集光レンズ18、及びセパレータレンズ19は、撮像光学系を通して被写体光像を撮像するカメラ装置3の第二の撮像素子31に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、この被写体光の一部を除いた残りを第一の撮像素子20に入射させる光学素子として機能する。なお、ミラー17を削除し、ビームスプリッタ16により反射された光を集光レンズ18に直接入射させる構成であってもよい。
The
第一の撮像素子20は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、受光面に結像した4つの被写体光像の各々に応じた画像信号を出力する。つまり、第一の撮像素子20は、撮像光学系によって結像される1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号と、一方向と直交する方向にずれた一対の画像信号との4つの画像信号を出力する。第一の撮像素子20としてエリアセンサを使うことによって、4つのラインセンサを用いる構成と比較して、ラインセンサ同士の位置を精密に合わせる難しさを回避することができる。
The
カメラ装置3は、レンズ装置1の光軸K上に配置されたCCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の第二の撮像素子31と、第二の撮像素子31により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部32と、を備える。
The
図2は、図1に示すレンズ装置1の内部構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the lens apparatus 1 shown in FIG.
レンズ装置1は、図1で説明した構成要素の他に、撮像素子駆動部22と、レンズ駆動部23と、絞り駆動部24と、操作部25と、全体を統括制御する制御部26と、を備える。
In addition to the components described in FIG. 1, the lens device 1 includes an image
撮像素子駆動部22は、制御部26の指令にしたがって第一の撮像素子20を駆動する。撮像素子駆動部22は、第一の撮像素子20の露光時間を制御したり、第一の撮像素子20からの画像信号の第一の読み出しレート(1秒間に画像信号を何回読みだすかを示す値)を制御したりする。
The image
第一の読み出しレートは、第二の撮像素子31からの画像信号の第二の読み出しレートよりも大きな値に設定可能である。例えば、第二の読み出しレートが60回/秒であるとすると、第一の読み出しレートは、60回/秒〜120回/秒の間で設定可能である。 The first readout rate can be set to a value larger than the second readout rate of the image signal from the second image sensor 31. For example, if the second read rate is 60 times / second, the first read rate can be set between 60 times / second and 120 times / second.
レンズ駆動部23は、制御部26の指令にしたがって、フォーカスレンズ11を光軸K方向に駆動して焦点調節を行ったり、ズームレンズ12,13を光軸K方向に駆動してズーム倍率を変更したりする。
The
絞り駆動部24は、制御部26の指令にしたがって、絞り14の開口量を制御して露光量を調整する。
The
なお、レンズ装置1は、図示しないズームリング、フォーカスリングおよび絞りリングを備えている。ズームリングは、ズームレンズ12,13の光軸K方向位置を手動により変更するためのものである。フォーカスリングは、フォーカスレンズ11の光軸K方向位置を手動により変更するためのものである。絞りリングは、絞り14の開口量を手動により変更するためのものである。
The lens device 1 includes a zoom ring, a focus ring, and an aperture ring (not shown). The zoom ring is for manually changing the position of the
操作部25は、制御部26に指示信号を入力するためのユーザインターフェースである。操作部25には、モード設定を変更するためのボタン等が含まれる。レンズ装置1に設定可能なモードは、自動で合焦制御を行うAFモードと、手動で合焦制御を行うMF(マニュアルフォーカス)モードと、がある。
The
制御部26は、第一の撮像素子20から出力される一対の画像信号の位相差(一方向にずれた2つの画像信号の位相差と、一方向に直交する方向にずれた2つの画像信号の位相差)に基づいてフォーカスレンズ11の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
The
具体的には、制御部26は、第一の撮像素子20から出力された一方向にずれた一対の画像信号の相関演算を行って、この一対の画像信号の位相差を算出し、算出した位相差から第一のデフォーカス量を求める。同様に、制御部26は、第一の撮像素子20から出力された一方向と直交する方向にずれた一対の画像信号の相関演算を行って、この一対の画像信号の位相差を算出し、算出した位相差から第二のデフォーカス量を求める。
Specifically, the
制御部26は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量を用いて最終的なデフォーカス量を生成する。例えば、制御部26は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量の平均、又は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量の大きい方の値を最終的なデフォーカス量とする。そして制御部26は、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ11の駆動方向及び駆動量を設定する。制御部26は、設定した駆動方向及び駆動量にしたがってレンズ駆動部23にフォーカスレンズ11を駆動させて、合焦制御を行う。このように、制御部26は位相差AF方式による合焦制御を行う。
The
また、制御部26は、第一の撮像素子20からの画像信号の第一の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部として機能する。
The
以下、第一の読み出しレートの制御方法の例(制御方法1〜6)について説明する。 Hereinafter, an example of the first read rate control method (control methods 1 to 6) will be described.
(制御方法1)
制御部26は、撮像光学系によって結像される被写体光像の明るさに応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部26は、被写体光像が暗いほど、第一の読み出しレートを低くする。この被写体光像の明るさは、撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件の1つである。(Control method 1)
The
例えば、制御部26は、第一の撮像素子20から出力される4つの画像信号のいずれかについて、画素毎の出力信号の平均値又は積算値を算出し、算出した値を被写体光像の明るさを示す情報とする。または、4つの画像信号の各々について、この平均値又は積算値を算出し、算出した4つの値を平均した値を被写体光像の明るさを示す情報とする。
For example, the
被写体光像が暗いということは第一の撮像素子20に入射する光量が減少することを意味し、位相差AF方式による合焦制御の精度が低下する方向に向かう。このため、被写体光像が暗いほど、第一の読み出しレートを低下させて、第一の撮像素子20の露光時間を延ばす制御を行うことによって、第一の撮像素子20に入射する光量を増やすことができ、合焦制御の精度低下を防ぐことができる。また、読み出しレートが低下することによってレンズ装置1の消費電力を削減することができる。
The dark subject light image means that the amount of light incident on the
(制御方法2)
制御部26は、第一の撮像素子20により撮像して得られる一対の画像信号の位相差の変動に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部26は、上記位相差の変動が大きいほど、第一の読み出しレートを高くする。この位相差は、撮像光学系によって結像される被写体光像によって変化するため、被写体光像に関する条件の1つとなる。(Control method 2)
The
例えば、制御部26は、第一の撮像素子20から出力される一対の画像信号の位相差を算出した後に、この位相差を内部メモリに記憶しておく。内部メモリには、過去所定期間(例えば1秒間)分の位相差が記憶される構成とする。そして、制御部26は、任意のタイミングで、内部メモリに記憶されている複数の位相差を用いて、過去1秒間の位相差の変動量(例えば、位相差の分散)を算出する。
For example, after calculating the phase difference between the pair of image signals output from the
位相差の変動が大きいということは、主要被写体とレンズ装置1との距離が細かく変化していることを意味する。つまり、主要被写体に対する合焦制御の追従性が重要になる。このため、位相差の変動が大きいときには第一の読み出しレートを高くして細かく合焦制御を行うことによって、主要被写体の動きに追従した精度の高い合焦制御が可能となる。一方、位相差の変動が小さいときには、細目な合焦制御を行わずとも合焦制御の精度は確保できる。そこで、第一の読み出しレートを低くすることによって、消費電力を削減することができる。 A large variation in the phase difference means that the distance between the main subject and the lens apparatus 1 is finely changed. That is, the followability of focusing control for the main subject is important. For this reason, when the fluctuation of the phase difference is large, the focus control with high accuracy following the movement of the main subject can be performed by increasing the first reading rate and finely controlling the focus. On the other hand, when the fluctuation of the phase difference is small, the accuracy of the focus control can be ensured without performing the fine focus control. Therefore, power consumption can be reduced by lowering the first reading rate.
(制御方法3)
制御部26は、撮像光学系によって結像される被写体光像に含まれる動体の速度に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部26は、動体の速度が大きいほど、第一の読み出しレートを高くする。動体の速度は、撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件の1つである。(Control method 3)
The
例えば、制御部26は、第一の撮像素子20から出力される4つの画像信号のいずれかについて、周知の動体検出処理を行う。制御部26は、動作を検出した場合には、その動体の速度を検出し、検出した速度が大きいほど、第一の読み出しレートを高く設定する。
For example, the
動体の速度が大きいということは、主要被写体とレンズ装置1との距離、又は、主要被写体の被写体光像内での位置が細かく変化していることを意味する。つまり、主要被写体に対する合焦制御の追従性が重要になる。このため、動体の速度が大きいときには第一の読み出しレートを高くして細かく合焦制御を行うことによって、主要被写体の動きに追従した精度の高い合焦制御が可能となる。一方、動体の速度が小さいときには、細目な合焦制御を行わずとも合焦制御の精度は確保できる。そこで、第一の読み出しレートを低くすることによって、消費電力を削減することができる。 The high speed of the moving body means that the distance between the main subject and the lens apparatus 1 or the position of the main subject in the subject optical image is finely changed. That is, the followability of focusing control for the main subject is important. For this reason, when the speed of the moving object is high, the first readout rate is increased and fine focusing control is performed, thereby enabling highly accurate focusing control following the movement of the main subject. On the other hand, when the speed of the moving body is low, the accuracy of the focus control can be ensured without performing the fine focus control. Therefore, power consumption can be reduced by lowering the first reading rate.
なお、動体が検出されないときには、合焦位置の変動が少ないと予測できるため、第一の読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に設定し、消費電力の低減を図ってもよい。 When no moving object is detected, it can be predicted that there is little fluctuation in the in-focus position, so the first reading rate may be set to a value lower than the maximum value that can be set to reduce power consumption.
(制御方法4)
制御部26は、撮像光学系に含まれるフォーカスレンズ11、ズームレンズ12,13、及び絞り14等の可動光学素子の動作状態の変化に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部26は、第一の読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きな値に制御する。(Control method 4)
The
例えば、制御方法2が適用されている場合、フォーカスレンズ11の位置にほとんど変動がない状況では、第一の読み出しレートは第一の値に設定される。この状態から、主要被写体とレンズ装置1との距離が大きく変化して位相差が大きく変動すると、フォーカスレンズ11の移動距離は閾値以上となる。
For example, when the control method 2 is applied, the first reading rate is set to the first value in a situation where the position of the
制御部26は、このようにフォーカスレンズ11の移動距離が閾値以上になった場合にフォーカスレンズ11の動作状態に変化が生じたと判定する。移動距離が閾値以上変化するということは、主要被写体の動きが安定していた状況から、主要被写体の動きが活発になった状況に変化したことを意味する。このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
The
また、制御方法1〜3が適用されている場合、第一の読み出しレートは第一の値に設定されることがある。この状態から、ズームリングの操作によってズームレンズ12,13の位置が変化されたり、絞りリングの操作によって絞り14の開口量が変化されたりした場合を考える。ズーム倍率や絞り開口量が変化するということは、これまでの合焦位置が大きく変わる可能性があることを意味する。つまり、このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
Further, when the control methods 1 to 3 are applied, the first read rate may be set to the first value. From this state, let us consider a case where the positions of the
(制御方法5)
制御部26は、撮像光学系の光軸Kの向きの変化に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部26は、光軸Kの向きに変化が生じた場合には、第一の読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御する。(Control method 5)
The
例えば、制御方法1〜3が適用されている場合、第一の読み出しレートは第一の値に設定されることがある。この状態から、カメラシステムの利用者がカメラシステムを水平方向に大きく移動させたり、カメラシステムを垂直方向に大きく移動させたりした場合を考える。 For example, when the control methods 1 to 3 are applied, the first read rate may be set to the first value. From this state, consider a case where the user of the camera system greatly moves the camera system in the horizontal direction or moves the camera system largely in the vertical direction.
カメラシステムが移動するということは、撮像される被写体光像が大きく変化することを意味する。つまり、このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。 The movement of the camera system means that the subject light image to be captured changes greatly. That is, in such a situation, it can be determined that priority should be given to the accuracy of focus control over power consumption. For this reason, it is effective to make the first read rate larger than the first value.
制御部26は、光軸Kの向きの変化によって、撮像される被写体光像が大きく変化したかどうかを判定する。光軸Kの向きは、方位センサ、加速度センサ、及びジャイロセンサ等の動き検出部をレンズ装置1に設け、この動き検出部の検出情報に基づいて判定することができる。また、制御部26は、第一の撮像素子20から連続して出力される2つの画像信号のパターンマッチングを行い、その結果から、光軸Kの向きが大きく変化したかどうかを判定してもよい。
The
(制御方法6)
制御部26は、レンズ装置1がMFモードに設定された場合は、第一の読み出しレートを第一の値(好ましくは設定可能な値のうちの最低値)に設定する。このように、MFモードのときであっても、第一の撮像素子20を低消費電力で起動させておくことによって、AFモードにすぐに移行が可能となる。(Control method 6)
When the lens device 1 is set to the MF mode, the
なお、制御方法1〜6は適宜組み合わせて実施してもよい。 In addition, you may implement the control methods 1-6 suitably combining.
以上説明したレンズ装置1における光学素子(ビームスプリッタ16、ミラー17、集光レンズ18、及びセパレータレンズ19)と、第一の撮像素子20と、制御部26とは、合焦制御装置を構成する。
The optical elements (the
図1のカメラシステムでは、この合焦制御装置がレンズ装置1に設けられているが、この合焦制御装置をカメラ装置3が有する構成としてもよい。
In the camera system of FIG. 1, the focusing control device is provided in the lens device 1, but the focusing control device may be included in the
図3は、合焦制御装置をカメラ装置に内蔵するカメラシステムの構成例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a camera system in which the focusing control device is built in the camera device.
図3に示すカメラシステムは、レンズ装置1が図2に示すレンズ駆動部23及び絞り駆動部24を備え、カメラ装置3に内蔵された合焦制御装置とレンズ装置1とが通信可能に構成される。図3に示すカメラシステムは、レンズ装置が交換可能なデジタルカメラと、レンズ装置が一体化されたデジタルカメラのどちらにも適用可能である。デジタルカメラの場合、業務用のカメラシステムと違って電池容量に制限があるため、上述した制御方法1〜6を採用することが有効となる。
In the camera system shown in FIG. 3, the lens device 1 includes the
なお、AFユニット21の構成は、図1に示したものに限らない。例えば、第一の撮像素子20として、特開2013−201466号公報に例示されるように、一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が受光面に二次元状に配置されたエリアセンサを用い、セパレータレンズ19を省略した構成としてもよい。または、一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素と、瞳分割されていない撮像用画素とが受光面に二次元状に配置されたエリアセンサを用いてもよい。
The configuration of the
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示された合焦制御装置は、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備える。 The disclosed focus control apparatus captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image, and a focus lens. An optical element that causes a part of subject light incident on the imaging optical system to be incident on a second imaging element, and that the remaining part of the subject light except the part is incident on the first imaging element; A focus control unit that performs focusing control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from one image sensor, and controls a readout rate of the image signal from the first image sensor A read rate control unit.
この構成により、第一の撮像素子からの画像信号の読み出しレートが制御されるため、例えば、この読み出しレートを第二の撮像素子からの画像信号の読み出しレートよりも速くすることによって、高精度の合焦制御を行うことができる。また、例えば暗い被写体のときには、この読み出しレートを遅くすることによって、一対の画像信号を得るための露光時間を延ばすことができ、暗い被写体に対する合焦精度を確保することができる。また、例えば、フォーカスレンズの合焦位置が変化しない状況では、読み出しレートを遅くすることによって消費電力を減らすことができる。これらの例に示されるように、第一の撮像素子の読み出しレートが制御されることによって、合焦制御の精度向上、消費電力の低減を両立させることができる。 With this configuration, since the readout rate of the image signal from the first image sensor is controlled, for example, by making the readout rate faster than the readout rate of the image signal from the second image sensor, high accuracy can be achieved. Focus control can be performed. For example, in the case of a dark subject, the exposure time for obtaining a pair of image signals can be extended by slowing the readout rate, and focusing accuracy for a dark subject can be ensured. Also, for example, in a situation where the focus position of the focus lens does not change, power consumption can be reduced by slowing the readout rate. As shown in these examples, by controlling the reading rate of the first image sensor, it is possible to achieve both improvement in focusing control accuracy and reduction in power consumption.
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて上記読み出しレートを制御するものである。 In the disclosed focus control apparatus, the readout rate control unit controls the readout rate according to a condition relating to a subject light image formed by the imaging optical system.
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像の明るさを含み、上記読み出しレート制御部は、上記被写体光像が暗いほど上記読み出しレートを低くするものである。 In the disclosed focus control device, the condition relating to the subject optical image includes the brightness of the subject optical image, and the readout rate control unit lowers the readout rate as the subject optical image becomes darker. .
被写体光像が暗いということは第一の撮像素子に入射する光量が減少することを意味し、合焦精度が低下する方向に向かう。このため、上記構成とすることによって第一の撮像素子に入射する光量を増やすことができ、合焦精度の低下を防ぐことができる。また、読み出しレートが低下することによって消費電力を削減することができる。 The dark subject light image means that the amount of light incident on the first image sensor is reduced, and the focusing accuracy is reduced. For this reason, by setting it as the said structure, the light quantity which injects into a 1st image pick-up element can be increased, and the fall of a focusing precision can be prevented. Further, power consumption can be reduced by reducing the reading rate.
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に対して出力される上記一対の画像信号の位相差を含み、上記読み出しレート制御部は、上記位相差の変動が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。 In the disclosed focus control device, the condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output with respect to the subject optical image, and the readout rate control unit is configured to change the phase difference. The larger the is, the higher the reading rate is.
位相差の変動が大きいということは被写体への合焦の追従性が重要になることを意味するため、上記構成にすることによって合焦精度を高めることができる。一方、位相差の変動が小さいときには読み出しレートが低くなるため、消費電力を削減することができる。 The fact that the fluctuation of the phase difference is large means that the followability of focusing on the subject is important, so that the focusing accuracy can be improved by the above configuration. On the other hand, when the fluctuation of the phase difference is small, the reading rate is lowered, so that power consumption can be reduced.
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、上記読み出しレート制御部は、上記動体の速度が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。 In the disclosed focus control device, the condition relating to the subject light image includes the speed of the moving object included in the subject light image, and the reading rate control unit increases the reading rate as the speed of the moving object increases. To do.
動体の速度が大きいということは被写体への合焦の追従性が重要になることを意味するため、上記構成にすることによって合焦精度を高めることができる。一方、動体の速度が小さいときには読み出しレートが低くなるため、消費電力を削減することができる。 A high speed of the moving body means that the followability of focusing on the subject becomes important, and thus the focusing accuracy can be improved by the above configuration. On the other hand, when the speed of the moving object is low, the reading rate is low, so that power consumption can be reduced.
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記撮像光学系の状態に応じて上記読み出しレートを制御するものである。 In the disclosed focus control apparatus, the readout rate control unit controls the readout rate according to the state of the imaging optical system.
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 In the disclosed focus control device, the readout rate control unit controls the movable optics included in the imaging optical system in a state where the readout rate is controlled to a first value lower than a maximum value that can be set. When a change occurs in the operation state of the element, the read rate is controlled to a value larger than the first value.
可動光学素子としてフォーカスレンズ、ズームレンズ、及び絞り等を想定すると、ユーザのマニュアル操作によってこれらが変更されることがある。このような状況では、撮像される被写体光像が大きく変化する可能性があるため、消費電力よりも合焦精度を優先すべきと判断できる。したがって、読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。 Assuming that the movable optical element is a focus lens, a zoom lens, a diaphragm, and the like, these may be changed by a user's manual operation. In such a situation, there is a possibility that the subject light image to be captured may change greatly, so that it can be determined that the focusing accuracy should be prioritized over power consumption. Therefore, it is effective to make the reading rate larger than the first value.
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 In the disclosed focusing control device, the readout rate control unit controls the readout rate to the first value lower than the maximum value that can be set, and the direction of the optical axis of the imaging optical system When the change occurs, the reading rate is controlled to a value larger than the first value.
例えば、合焦制御装置を搭載する撮像装置のパン、チルト動作によって光軸方向に変化が生じた場合には、撮像される被写体光像が大きく変化する可能性があるため、消費電力よりも合焦精度を優先すべきと判断できる。したがって、読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。 For example, if there is a change in the optical axis direction due to panning and tilting operations of an imaging device equipped with a focus control device, the subject optical image to be captured may change significantly, so that it is more suitable than the power consumption. It can be determined that the focus accuracy should be given priority. Therefore, it is effective to make the reading rate larger than the first value.
開示された合焦制御装置は、上記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御するものである。 When the disclosed focus control device is set to a manual focus mode in which the position of the focus lens is manually changed, the readout rate control unit sets the readout rate to a value lower than a maximum value that can be set. To control.
このように、マニュアルフォーカスモードでは第一の撮像素子20の読み出しレートを低くしておくことによって消費電力を削減することができる。また、マニュアルフォーカスモードから、合焦制御部による合焦制御を行うオートフォーカスモードへの移行を瞬時に行うことが可能となる。
As described above, in the manual focus mode, the power consumption can be reduced by reducing the reading rate of the
開示された合焦制御装置は、上記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、上記受光面に対向配置された上記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える。 In the disclosed focus control device, the first imaging element is an area sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a light receiving surface, and a pair of the first imaging elements arranged in the one direction and arranged to face the light receiving surface. The separator lens is further provided.
開示された合焦制御装置は、上記第一の撮像素子は、受光面に上記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサであるものを含む。 In the disclosed focus control device, the first imaging element includes an area sensor in which a pair of phase difference detection pixels that are pupil-divided in the one direction on the light receiving surface are two-dimensionally arranged. .
開示されたレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備える。 The disclosed lens device includes the focusing control device and the imaging optical system.
この構成によれば、テレビ放送や映画等に用いる業務用の高画質な撮像装置と組み合わせて用いることができ、高まる高画質化への要求に十分に応えることができる。 According to this configuration, it can be used in combination with a commercial high-quality imaging device used for television broadcasting, movies, and the like, and can fully meet the increasing demand for higher image quality.
開示された撮像装置は、上記合焦制御装置と、上記第二の撮像素子と、を備える。 The disclosed imaging device includes the focusing control device and the second imaging device.
この構成によれば、コンパクトデジタルカメラ等においても、高まる高画質化への要求に十分に応えることができる。 According to this configuration, a compact digital camera or the like can sufficiently meet the increasing demand for higher image quality.
開示された合焦制御方法は、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備える。 The disclosed focus control method captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image, and a focus lens. An optical element that causes a part of the subject light incident on the imaging optical system to be incident on the second imaging element and causes the remaining part of the subject light other than the part to be incident on the first imaging element. A focus control method by a focus control device, the focus control step for performing focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor, and A read rate control step for controlling a read rate of the image signal from the first image sensor.
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて上記読み出しレートを制御するものである。 In the disclosed focus control method, in the readout rate control step, the readout rate is controlled in accordance with conditions relating to a subject light image formed by the imaging optical system.
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像の明るさを含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記被写体光像が暗いほど上記読み出しレートを低くするものである。 In the disclosed focus control method, the condition relating to the subject optical image includes the brightness of the subject optical image, and in the readout rate control step, the readout rate is lowered as the subject optical image is darker. .
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に対して出力される上記一対の画像信号の位相差を含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記位相差の変動が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。 In the disclosed focus control method, the condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output with respect to the subject optical image, and in the readout rate control step, the variation in the phase difference is performed. The larger the is, the higher the reading rate is.
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記動体の速度が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。 In the disclosed focus control method, the condition relating to the subject optical image includes the speed of the moving object included in the subject optical image. In the readout rate control step, the higher the speed of the moving object, the higher the readout rate. To do.
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記撮像光学系の状態に応じて上記読み出しレートを制御するものである。 In the disclosed focus control method, in the readout rate control step, the readout rate is controlled in accordance with the state of the imaging optical system.
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 In the disclosed focus control method, in the read rate control step, the movable optical included in the imaging optical system in a state where the read rate is controlled to a first value lower than a maximum value that can be set. When a change occurs in the operation state of the element, the read rate is controlled to a value larger than the first value.
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。 In the disclosed focus control method, in the readout rate control step, the orientation of the optical axis of the imaging optical system is controlled in a state where the readout rate is controlled to a first value lower than a maximum value that can be set. When the change occurs, the reading rate is controlled to a value larger than the first value.
開示された合焦制御方法は、上記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御するものである。 In the disclosed focus control method, when the manual focus mode in which the position of the focus lens is manually changed is set, the readout rate control step sets the readout rate to a value lower than the maximum value that can be set. To control.
開示された合焦制御方法は、上記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、上記合焦制御装置は、上記受光面に対向配置された上記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える。 In the disclosed focus control method, the first image sensor is an area sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a light receiving surface, and the focus control device is disposed to face the light receiving surface. And a pair of separator lenses arranged in the one direction.
開示された合焦制御方法は、上記第一の撮像素子は、受光面に上記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサであるものを含む。 In the disclosed focus control method, the first imaging device includes an area sensor in which a pair of phase difference detection pixels that are pupil-divided in the one direction are arranged two-dimensionally on a light receiving surface. .
開示された合焦制御プログラムは、1つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。 The disclosed focus control program captures a subject light image through an imaging optical system including a first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image and a focus lens. An optical element that causes a part of the subject light incident on the imaging optical system to be incident on the second imaging element and causes the remaining part of the subject light other than the part to be incident on the first imaging element. A focus control step for controlling the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor; And a readout rate control step for controlling the readout rate of the image signal.
本発明は、特に業務用のテレビカメラシステムやコンパクトタイプのデジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。 The present invention is particularly convenient and effective when applied to a commercial television camera system, a compact digital camera, and the like.
1 レンズ装置
3 カメラ装置
11 フォーカスレンズ
12,13 ズームレンズ
14 絞り
16 ビームスプリッタ
17 ミラー
18 集光レンズ
19 セパレータレンズ
20 第一の撮像素子
21 AFユニット
31 第二の撮像素子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (17)
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備え、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。 A first imaging device that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject light image;
A part of subject light incident on the imaging optical system is incident on a second imaging element that captures a subject light image through an imaging optical system including a focus lens, and the rest of the subject light is removed from the remaining part. An optical element that is incident on the first imaging element;
A focus control unit that performs focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor;
A read rate control unit that controls a read rate of the image signal from the first image sensor,
The readout rate control unit controls the readout rate according to a condition related to a subject light image formed by the imaging optical system,
The condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output for the subject optical image,
In the state where the readout rate control unit increases the readout rate as the variation of the phase difference is large and controls the readout rate to a first value lower than a maximum value that can be set, A focus control device that controls the readout rate to a value larger than the first value when a change occurs in the direction of the optical axis of the imaging optical system .
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御部は、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御装置。 The focus control device according to claim 1,
The condition relating to the subject optical image includes the brightness of the subject optical image,
The read rate control unit is a focus control device that lowers the read rate as the subject light image is darker.
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。 The focusing control device according to claim 1 or 2 ,
The condition relating to the subject light image includes the speed of a moving object included in the subject light image,
The read rate control unit is a focusing control device that increases the read rate as the speed of the moving object increases.
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。 It is a focusing control apparatus of any one of Claims 1-3 ,
In the state where the readout rate control unit controls the readout rate to a first value lower than a maximum value that can be set, a change has occurred in the operating state of the movable optical element included in the imaging optical system In this case, a focus control device that controls the reading rate to a value larger than the first value.
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御装置。 A focusing control device according to any one of claims 1-4,
When the manual focus mode in which the position of the focus lens is manually changed is set, the readout rate control unit controls the readout rate to a value lower than a maximum value that can be set.
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御装置。 A focusing control device according to any one of claims 1-5,
The first image sensor is an area sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a light receiving surface,
An in-focus control device further comprising a pair of separator lenses arranged in the one direction so as to face the light receiving surface.
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御装置。 A focusing control device according to any one of claims 1-5,
The focus control device, wherein the first image sensor is an area sensor in which a pair of phase difference detection pixels that are pupil-divided in the one direction are arranged two-dimensionally on a light receiving surface.
前記撮像光学系と、を備えるレンズ装置。 A focusing control device according to any one of claims 1 to 7 ,
A lens apparatus comprising the imaging optical system.
前記第二の撮像素子と、を備える撮像装置。 A focusing control device according to any one of claims 1 to 7 ,
An imaging device comprising the second imaging device.
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備え、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。 The first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject optical image, and the second imaging element that captures the subject optical image through an imaging optical system including a focus lens. An in-focus control method using an in-focus control device comprising: an optical element that causes a part of subject light incident on an optical system to enter, and an optical element that causes the remaining part of the subject light to be incident on the first image sensor Because
A focus control step for performing focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor;
A read rate control step for controlling a read rate of the image signal from the first image sensor,
In the readout rate control step, the readout rate is controlled according to a condition relating to a subject light image formed by the imaging optical system,
The condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output for the subject optical image,
In the read rate control step, as the fluctuation of the phase difference is larger, the read rate is increased , and the read rate is controlled to a first value lower than a settable maximum value. A focus control method for controlling the readout rate to a value larger than the first value when a change occurs in the direction of the optical axis of the imaging optical system .
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御方法。 The focus control method according to claim 10 , comprising:
The condition relating to the subject optical image includes the brightness of the subject optical image,
The focus control method in which, in the readout rate control step, the readout rate is lowered as the subject light image is darker.
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。 The focus control method according to claim 10 or 11 ,
The condition relating to the subject light image includes the speed of a moving object included in the subject light image,
In the readout rate control step, a focus control method in which the readout rate is increased as the speed of the moving body is increased.
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。 The focusing control method according to any one of claims 10 to 12 ,
In the readout rate control step, a change has occurred in the operating state of the movable optical element included in the imaging optical system in a state where the readout rate is controlled to a first value lower than a maximum value that can be set. In this case, a focus control method for controlling the reading rate to a value larger than the first value.
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御方法。 A focusing control method according to any one of claims 10 to 13 ,
A focus control method for controlling the readout rate to a value lower than a maximum value that can be set in the readout rate control step when a manual focus mode in which a position of the focus lens is manually changed is set.
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記合焦制御装置は、前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御方法。 The focusing control method according to any one of claims 10 to 14 ,
The first image sensor is an area sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a light receiving surface,
The focus control apparatus further includes a pair of separator lenses arranged in the one direction and arranged to face the light receiving surface.
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御方法。 The focusing control method according to any one of claims 10 to 14 ,
The focus control method, wherein the first image sensor is an area sensor in which a pair of phase difference detection pixels that are pupil-divided in the one direction on a light receiving surface are two-dimensionally arranged.
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させ、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出し制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御することを実行させるための合焦制御プログラム。 The first imaging element that outputs a pair of image signals shifted in one direction with respect to one subject optical image, and the second imaging element that captures the subject optical image through an imaging optical system including a focus lens. An in-focus control device having an optical element that makes a part of subject light incident on an optical system incident and makes the remaining part of the subject light except the part incident on the first image sensor;
A focus control step for performing focus control of the focus lens based on a phase difference between the pair of image signals output from the first image sensor;
A read rate control step for controlling a read rate of the image signal from the first image sensor; and
In the readout rate control step, the readout rate is controlled according to a condition relating to a subject light image formed by the imaging optical system,
The condition relating to the subject optical image includes a phase difference between the pair of image signals output for the subject optical image,
In the read control step, the larger the fluctuation of the phase difference, the higher the read rate , and in the state where the read rate is controlled to a first value lower than a settable maximum value, A focus control program for causing the readout rate to be controlled to a value larger than the first value when a change occurs in the direction of the optical axis of the imaging optical system .
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