JP2005175976A - Autofocus system of an image pickup apparatus using an image pickup device having a multilayer photodiode - Google Patents
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Abstract
【課題】 1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラの深さ方向で異なる位置になるフォトダイオードの全てに最適な合焦位置を検出することが可能な撮像装置のオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子の深さ方向のすべての層のフォトダイオードの光電変換された値を深さ方向のすべての層の信号を合算した信号で評価する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To detect an optimum focusing position for all photodiodes at different positions in the depth direction of an electronic still camera using an image pickup device of a type having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction. An autofocus system for an image pickup apparatus capable of being provided is provided.
The photoelectric conversion value of the photodiodes of all layers in the depth direction of the type of image sensor having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction is added to the signals of all layers in the depth direction. Evaluate with the signal.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電子スチルカメラ等の合焦検出装置に関するものであり、特に、1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラ等の合焦装置の改良に関する。 The present invention relates to a focus detection device such as an electronic still camera, and in particular, an improvement of a focus device such as an electronic still camera using an image pickup device having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction. About.
2次元の撮像装置を有する電子スチルカメラ等では、被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる方式が採用されている。 In an electronic still camera or the like having a two-dimensional imaging device, a method of detecting the sharpness of the screen from the video signal of the subject image, controlling the focus position so as to maximize the sharpness, and focusing is adopted. Yes.
この場合の鮮鋭度の評価とは、一般にバンドパスフィルターにより抽出された映像信号の高周波成分の強度、あるいは微分回路などで抽出された映像信号のボケ幅検出強度などを使用する。通常の被写体を撮影した場合、これらの高周波成分の強度や、ボケ幅検出強度は、ピントがボケている状態では小さく、ピントが合うにつれて大きくなり、完全にピントの合った状態で最大値に達する。レンズは鮮鋭度が最大となる位置を探し停止させる(特許文献1参照)。
しかしながら、一方、1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラ等で前記鮮鋭度が最大となる位置を検出して合焦位置を検出するには、深さの違う複数のフォトダイオードでそれぞれ違う色の成分を検出する仕組みになっているが、このような構造のために、深さ方向で存在するそれぞれのフォトダイオードの検出するピント位置が異なってしまう。 However, on the other hand, in order to detect the in-focus position by detecting the position where the sharpness becomes maximum with an electronic still camera or the like using an image pickup device of a type having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction, It is designed to detect different color components with multiple photodiodes with different depths, but because of this structure, the focus position detected by each photodiode in the depth direction is different. End up.
また、深さ方向の異なるフォトダイオードの出力はそれぞれ強度に差が存在するために、正確に合焦位置を演算することが不可能となる。 In addition, since there is a difference in intensity between the outputs of the photodiodes having different depth directions, it is impossible to accurately calculate the in-focus position.
本発明は、上述の問題点に鑑みて成されたもので、1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラの深さ方向で異なる位置になるフォトダイオードの全てに最適な合焦位置を検出することが可能な撮像装置のオートフォーカスシステ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-described problems, and is a photo having different positions in the depth direction of an electronic still camera using an image sensor having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction. An object of the present invention is to provide an autofocus system for an imaging apparatus capable of detecting an in-focus position optimal for all of the diodes.
上記課題を解決するために本発明は、1画素当たりにフォトダイオードを深さ方向において複数備える撮像素子と、前記撮像素子の被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、その鮮鋭度が最大になるようにフォーカス位置を制御し、ピントを合わせる合焦システムとを有する撮像装置のオートフォーカスシステムにおいて、鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検出するために、前記深さ方向で複数存在するフォトダイオードのすべての層のフォトダイオードの出力値を評価することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention detects the sharpness of a screen from an imaging device having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction, and a video signal of a subject image of the imaging device, and the sharpness is In an autofocus system of an image pickup apparatus having a focusing system that controls a focus position to achieve a maximum focus, there are a plurality in the depth direction in order to detect the sharpness in a sharpness detection region. It is characterized in that the output values of the photodiodes in all the layers of the photodiode are evaluated.
本発明によれば、1画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子を用いた電子スチルカメラの合焦装置において、鮮鋭度を検出するために、深さ方向の異なる全てのフォトダイオードの出力値を合算して評価することで、合焦位置を検出するので、合焦検出の信号が大きなものとなると同時に、深さ方向で異なるフォトダイオードに中庸なる合焦位置を抽出し、深さ方で異なる位置になるフォトダイオードの全てに最適な合焦位置を検出することができる。 According to the present invention, in a focusing device of an electronic still camera using an imaging device of a type having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction, in order to detect the sharpness, all the different depth directions are detected. Since the focus position is detected by adding and evaluating the output values of the photodiodes, the focus detection signal becomes large, and at the same time, the focus position that is centered on the different photodiodes in the depth direction is extracted. It is possible to detect the optimum in-focus position for all the photodiodes at different positions in the depth direction.
以下に本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
以下に、本発明の第1の実施例を図1〜図4に基づき説明する。 Below, the 1st Example of this invention is described based on FIGS. 1-4.
図1は本発明を実施した電子カメラの回路ブロック図である。2は撮影のためのレンズ装置、3は1画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子で、本実施例においては、1画素当たりで深さ方向の浅い部分から青、緑、赤に感度を持つ3層のフォトダイオードを持つものである。
FIG. 1 is a circuit block diagram of an electronic camera embodying the present invention.
4は、撮像素子3に結像され光電変換された電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換装置で、撮像素子3の青、緑、赤のそれぞれのフォトダイオードからの出力にそれぞれ対応した3個のA/D変換装置を持つものである。
Reference numeral 4 denotes an A / D conversion device that converts an electrical signal imaged and photoelectrically converted on the
5は、A/D変換された画像信号を一時的に記録するメモリ装置で、上記3個のA/D変換装置4に対応し、3個のメモリー装置を持つものである。6はメモリに蓄えられた画像信号を処理する信号処理回路、7は信号処理回路6で処理された画像信号を一時的に記憶するメモリー装置、8は信号処理回路6から焦点検出のための信号を受け取り、画面の鮮鋭度を検出し合焦状態を判別する焦点演算回路で、ここではバンドパスフィルターで抽出した画像の高周波成分を評価する。
9はカメラ1全体の制御をつかさどる制御装置で撮像素子の画像の読み出しや、A/D変換、メモリーへの記録、信号処理回路の制御等のすべてをつかさどる。
10は焦点演算回路8で判定された合焦状態の結果に基づきレンズ2を合焦状態へと制御するレンズ制御装置である。11はレンズ制御装置9からの信号を受けて、レンズ装置2の駆動をするモーターを含むレンズ駆動装置である。12は信号処理回路6で作られた画像を受け取り記録装置13に記録することをつかさどる画像記録用制御装置である。13は最終的な画像を記録する記録装置である。
A
撮像素子3は図2に示す通り、1画素相当の部分で高さ方向にフォトダイオードを複数備えており、この実施例では、3層のフォトダイオードを有するものである。31はグリーン成分を検出するフォトダイオードの層、32はブルーの成分を検出するフォトダイオードの層、33はレッドの成分を検出するフォトダイオードの層である。
As shown in FIG. 2, the
以上の構成でカメラの作動について説明する。 The operation of the camera with the above configuration will be described.
S1でAFの開始が指示される。通常図示しないレリーズボタンが半押しでオンするSW1と、レリーズのタイミングを発生する全押し状態のSW2があるが、撮影者はまずAFのトリガーのためにSW1をオンする(S2)。 In S1, the start of AF is instructed. Normally, there are SW1 that is turned on when a release button (not shown) is half-pressed and SW2 that is fully pressed to generate a release timing. First, the photographer turns on SW1 to trigger AF (S2).
SW1を押したら(オン状態)、カメラの制御装置9は撮像の開始を指示する(S3)。
When SW1 is pressed (ON state), the
そして、撮像素子3はレンズ2を通して集光される被写体像をフォトダイオード32で取り込み、取り込んだ光線を光電変換する。光電変換された画像信号は制御装置8の指示でA/D変換され(S5)、メモリー5に順次格納され(S6)、信号処理回路6では焦点演算に必要な信号を焦点演算回路8に入力する(S7)。
The
この際、焦点演算回路8には撮像素子3が持つ深さ方向の違う3個の信号のうちのすべての層の画像信号を受け取る(S4)。
At this time, the
焦点演算回路8では、受け取った信号を焦点演算回路内8のバンドパスフィルターを通し高周波成分を取り出し(S8)、高周波成分の鮮鋭度を評価する(S9)。制御装置9は次にレンズ制御装置10にレンズの駆動を指示する(S10)。レンズの駆動方向は至近方向、無限方向のどちらでも良い。
The
レンズ制御装置10の指示に従いレンズ駆動装置11はレンズ2を動かす(S11)。
The
レンズ2の駆動が終了したら、制御装置9の指示に従い撮像素子3は再度撮像を行う(S3)。
When the driving of the
撮像が終了したら、再度上記と同様に画像の鮮鋭度を再評価する(S4〜S10)。 When the imaging is completed, the sharpness of the image is re-evaluated again in the same manner as described above (S4 to S10).
再評価の結果、画像の鮮鋭度が上がっていたら、レンズを再度同方向に駆動し(S11)、再評価の結果、画像の鮮鋭度が下がっていたら、レンズを前回と逆方向に駆動する(S11)。この処理を繰り返し、鮮鋭度がピークとなる位置を探し出しオートフォーカス動作は終了する。これは、所謂山登りAFの原理そのものである。 If the sharpness of the image is increased as a result of the reevaluation, the lens is driven again in the same direction (S11). If the sharpness of the image is decreased as a result of the reevaluation, the lens is driven in the opposite direction to the previous time ( S11). This process is repeated to find a position where the sharpness reaches a peak, and the autofocus operation ends. This is the principle of so-called mountain climbing AF.
合焦に達すると、制御装置9は図示しないカメラの表示装置に合焦状態を表示し(S12)、合焦に達すると、カメラは撮影者が図示しないレリーズ釦のSW2をオンするのを待つ(S13)。
When the in-focus state is reached, the
SW2がオンされていないときはカメラは再度SW1を参照し(S14)、もしSW1がオフされていたらカメラはスタンバイに戻る(S17)。 If SW2 is not turned on, the camera refers to SW1 again (S14), and if SW1 is turned off, the camera returns to standby (S17).
S13でSW2のオンが検知されたら、制御装置9はカメラに撮像を指示し、撮像素子3はレンズ2を通して集光される被写体像を取り込み、取り込んだ光線を光電変換する(S16)。
If it is detected in step S13 that SW2 is turned on, the
光電変換された画像信号は制御装置8の指示でA/D変換され(S18)、メモリー5に順次格納される(S19)。 The photoelectrically converted image signal is A / D converted in accordance with an instruction from the control device 8 (S18) and sequentially stored in the memory 5 (S19).
メモリー5に格納された画像信号は、信号処理回路6により画像処理されて(S20)、メモリー装置7に格納される。
The image signal stored in the
メモリー装置7に格納された画像信号は、画像記録用制御装置12を経由して、記録装置13に格納される(S21)。
The image signal stored in the
上記説明では、本発明の実施例では山登りAFを用いて説明したが、オートフォーカスの評価方法は他の方法でも良い。 In the above description, the embodiment of the present invention has been described using the hill-climbing AF, but the autofocus evaluation method may be another method.
したがって、この実施例1では、1画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子の深さ方向のすべての層のフォトダイオードの光電変換された値を評価することが可能となる。 Therefore, in the first embodiment, it is possible to evaluate the photoelectrically converted values of the photodiodes of all the layers in the depth direction of the type of imaging device having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction. .
ここで、それぞれの層でのピンと位置の概念を説明する。 Here, the concept of pins and positions in each layer will be described.
図4は1画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子のそれぞれの層の鮮鋭度の関係を表し、横軸は距離、縦軸は鮮鋭度を表す。 FIG. 4 shows the relationship of the sharpness of each layer of an image sensor of a type having a plurality of photodiodes per pixel, the horizontal axis represents distance, and the vertical axis represents sharpness.
図中a、b、cは、それぞれ1画素当たりでフォトダイオードを深さ方向で複数持つタイプの撮像素子の深さ方向の違う3つのフォトダイオードで評価した鮮鋭度の違いである。この図より明らかなように、それぞれ光軸方向でレンズからの距離が違う3個のフォトダイオードでは鮮鋭度のピークの位置がずれている。 In the figure, a, b, and c are sharpness differences evaluated by three photodiodes having different depth directions of an image pickup device having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction. As is clear from this figure, the positions of the sharpness peaks are shifted in the three photodiodes each having a different distance from the lens in the optical axis direction.
ところが、本実施例では鮮鋭度の評価には深さ方向のすべての層の信号を合算した信号を評価しているので、合算した信号は図4のdとなる。図4から明らかな様に、すべての層の信号を合算して評価するので、信号のレベルは高くなり、かつ、すべての層に中庸な合焦結果を得ることが可能となる。 However, in this embodiment, the sharpness is evaluated by evaluating a signal obtained by adding the signals of all layers in the depth direction, and the added signal is d in FIG. As is apparent from FIG. 4, since the signals of all layers are added together and evaluated, the signal level becomes high, and an in-focus result that is moderate for all layers can be obtained.
1 電子カメラ
2 レンズ装置
3 撮像素子
4 A/D変換装置
5 メモリー装置
6 信号処理回路
7 メモリー装置
8 焦点演算回路
9 制御装置
10 レンズ制御装置
11 レンズ駆動装置
12 画像記録用制御装置
13 記録装置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
鮮鋭度検出領域において、鮮鋭度を検出するために、前記深さ方向で複数存在するフォトダイオードのすべての層のフォトダイオードの出力値を評価することを特徴とした撮像装置のオートフォーカスシステム。 An image sensor having a plurality of photodiodes per pixel in the depth direction, and detecting the sharpness of the screen from the image signal of the subject image of the image sensor, and controlling the focus position so that the sharpness is maximized; In an autofocus system of an imaging apparatus having a focusing system for focusing,
An autofocus system for an imaging apparatus, characterized in that, in a sharpness detection region, in order to detect sharpness, output values of photodiodes in all layers of the plurality of photodiodes existing in the depth direction are evaluated.
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