JP2011242666A - Focus detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮影レンズを着脱可能な撮像装置に搭載される焦点検出装置に関する。 The present invention relates to a focus detection device mounted on an imaging device to which a photographic lens can be attached and detached.
従来から、カメラ用の焦点検出装置として、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）位相差検出方式の焦点検出装置が用いられている。ＴＴＬ位相差検出方式（位相差検出方式）とは、撮影レンズの瞳の異なる部分を通過した二光束を用いて物体像をそれぞれ形成し、二つの物体像間の位置の位相を検出して、これを撮影レンズのデフォーカス量に換算する方式である。 Conventionally, a TTL (Through The Lens) phase difference detection type focus detection device has been used as a focus detection device for a camera. TTL phase difference detection method (phase difference detection method) is to form each object image using two light beams that have passed through different parts of the pupil of the photographing lens, detect the phase of the position between the two object images, This is a method for converting this into the defocus amount of the photographing lens.
しかし位相差検出方式では、焦点検出光束の一部に撮影レンズによるケラレが生じると、焦点検出精度が低下する。このため、ケラレが生じないように、特許文献１では、測距光束のケラレ状態に応じて焦点検出光学系の絞りやフィールドレンズの切換えを行ってケラレ対策を行う自動焦点検出装置が開示されている。特許文献２では、撮影レンズのＦナンバーに応じて、測距視野の設定条件からケラレが発生する測距視野を予め動作させないように制御する自動焦点検出装置が開示されている。また特許文献３には、位相差検出方式による焦点検出とコントラスト検出方式による焦点検出を切換えを行い、合焦精度の向上や合焦時間の短縮を図る焦点検出装置が開示されている。 However, in the phase difference detection method, when vignetting occurs in a part of the focus detection light beam due to the photographing lens, the focus detection accuracy decreases. For this reason, in order to prevent vignetting, Patent Document 1 discloses an automatic focus detection device that takes measures against vignetting by switching the aperture and field lens of the focus detection optical system according to the vignetting state of the distance measuring light beam. Yes. Patent Document 2 discloses an automatic focus detection device that controls a range-finding field in which vignetting occurs based on the F-number of a photographing lens so as not to operate in advance based on setting conditions of the range-finding field. Patent Document 3 discloses a focus detection device that switches focus detection by a phase difference detection method and focus detection by a contrast detection method to improve focusing accuracy and shorten focusing time.
しかしながら、特許文献１では、測距視野の配置をＦナンバーの明るい撮影レンズに合わせて広く配置（広視野化）することができない場合がある。特許文献２では、使用可能な測距視野が画面中心付近に限定され、観察者が自由に画面内の測距視野を選択できない場合がある。特許文献３では、ケラレが発生していない場合でも位相差検出方式からコントラスト検出方式への切換えが実施されてしまい、合焦時間が短縮できない場合がある。また、コントラスト値が高い被写体でケラレが発生している場合、低コントラストとは認識されない可能性がある。 However, in Patent Document 1, there are cases where the arrangement of the distance measuring field cannot be widely arranged (wide field of view) in accordance with the bright F-number photographing lens. In Patent Document 2, the usable distance measuring field is limited to the vicinity of the center of the screen, and the observer may not be able to freely select the distance measuring field in the screen. In Patent Document 3, even when vignetting does not occur, switching from the phase difference detection method to the contrast detection method may be performed, and the focusing time may not be shortened. In addition, when vignetting occurs in a subject with a high contrast value, it may not be recognized as low contrast.
本発明は、広い測距視野を配置しながら、合焦時間の短縮および合焦精度の向上が可能な焦点検出装置を提供する。 The present invention provides a focus detection device capable of shortening a focusing time and improving focusing accuracy while arranging a wide ranging visual field.
本発明の一側面としての焦点検出装置は、位相差検出方式により焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、コントラスト検出方式により焦点検出を行う第二の焦点検出手段と、前記第一の焦点検出手段の測距視野と撮影レンズを通過する光束との位置関係に応じて発生するケラレ量を、該第一の焦点検出手段からの２像の出力値を用いて検出するケラレ検出手段と、前記ケラレ検出手段により検出された前記ケラレ量が所定値より小さい場合には前記第一の焦点検出手段で焦点検出を行い、該ケラレ量が該所定値以上である場合には前記第二の焦点検出手段で焦点検出を行って前記撮影レンズの合焦動作を行うように制御する制御手段とを有する。 A focus detection apparatus according to one aspect of the present invention includes a first focus detection unit that performs focus detection by a phase difference detection method, a second focus detection unit that performs focus detection by a contrast detection method, and the first focus. Vignetting detection means for detecting the amount of vignetting generated according to the positional relationship between the distance measuring field of the detection means and the light beam passing through the photographing lens, using the output values of the two images from the first focus detection means; When the amount of vignetting detected by the vignetting detection unit is smaller than a predetermined value, focus detection is performed by the first focus detection unit, and when the amount of vignetting is greater than the predetermined value, the second focus is detected. Control means for performing focus detection by the detection means and controlling the focusing operation of the photographing lens.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.
本発明によれば、広い測距視野を配置しながら、合焦時間の短縮および合焦精度の向上が可能な焦点検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the focus detection apparatus which can shorten focusing time and can improve a focusing precision can be provided, arrange | positioning a wide ranging visual field.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本実施例における焦点検出装置を搭載した撮像装置について説明する。図１は、本実施例における撮像装置の概略構成図である。本実施例では、焦点検出装置を搭載した撮像装置として、レンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラについて説明するが、これに限定されるものではない。 First, an imaging apparatus equipped with the focus detection apparatus in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus in the present embodiment. In this embodiment, a single-lens reflex digital camera with interchangeable lenses will be described as an imaging apparatus equipped with a focus detection apparatus, but the present invention is not limited to this.
図１において、１００は一眼レフカメラ本体、１０１は撮影レンズ、１０２は撮影レンズ１０１の光軸である。撮影レンズ１０１の予定結像面付近には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、さらには撮像素子を含む撮像素子ユニット１０３が配置される。撮影レンズ１０１と撮像素子ユニット１０３との間には、周知のクイックリターン機構により撮影及びコントラスト検出方式の焦点検出時には撮影光束外へ退避するメインミラー１０４およびサブミラー１０５が配置される。メインミラー１０４はハーフミラーであり、撮影光束は上方のファインダー光学系に導かれる反射光と、サブミラー１０５に入射する透過光に分離される。反射光は、マット面とフレネル面を供えるピント板１０６のマット面上に結像し、ペンタプリズム１０７、光学部材１０８、および、接眼レンズ群１０９を介して、観察者の目に導かれる。１１１はペンタプリズム１０７からの光で被写***置の認識を行う測光装置（被写***置検出手段）であり、１１２は光学部材１０８を介してファインダー視野内に画像の表示を行うファインダー内画像表示装置である。 In FIG. 1, 100 is a single-lens reflex camera body, 101 is a photographing lens, and 102 is an optical axis of the photographing lens 101. An imaging element unit 103 including an optical low-pass filter, an infrared cut filter, and an imaging element is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographing lens 101. Between the photographing lens 101 and the image sensor unit 103, a main mirror 104 and a sub mirror 105 that are retracted out of the photographing light beam at the time of focus detection by a known quick return mechanism with photographing and contrast detection are arranged. The main mirror 104 is a half mirror, and the photographing light beam is separated into reflected light guided to the upper finder optical system and transmitted light incident on the sub mirror 105. The reflected light forms an image on the mat surface of the focusing plate 106 that provides the mat surface and the Fresnel surface, and is guided to the eyes of the observer through the pentaprism 107, the optical member 108, and the eyepiece lens group 109. 111 is a photometric device (subject position detecting means) for recognizing the subject position with light from the pentaprism 107, and 112 is an in-finder image display device for displaying an image in the viewfinder field via the optical member 108. .
一方、メインミラー１０４の透過光は、サブミラー１０５により下方へ光路を反射させ、第一の焦点検出手段である位相差焦点検出装置１１０に導かれる。位相差焦点検出装置１１０は、位相差検出方式により焦点検出を行うように構成されている。位相差焦点検出装置１１０の具体的構成については後述するが、受光素子制御部１１６からの信号によって被写体からの光の蓄積を行って、像信号を出力する。 On the other hand, the transmitted light of the main mirror 104 is reflected downward by the sub mirror 105 and guided to the phase difference focus detection device 110 which is the first focus detection means. The phase difference focus detection device 110 is configured to perform focus detection by a phase difference detection method. Although a specific configuration of the phase difference focus detection device 110 will be described later, the light from the subject is accumulated by a signal from the light receiving element control unit 116 and an image signal is output.
相関演算部１１７（ケラレ検出手段）は、像信号の出力に基づいて相関演算を行い、ケラレ状態（ケラレ量）を判定する。すなわち相関演算部１１７は、位相差焦点検出装置１１０の測距視野と撮影レンズ１０１を通過する光束との位置関係に応じて発生するケラレ量を、位相差焦点検出装置１１０からの２像の出力値を用いて検出する。例えば、相関演算部１１７は、位相差焦点検出装置１１０からの２像の出力値の相関演算により得られる一致度に基づいてケラレ量を検出するように構成される。また、相関演算部１１７は、位相差焦点検出装置１１０からの２像の出力値の面積比に基づいてケラレ量を検出するように構成してもよい。これらの詳細については後述する。 The correlation calculation unit 117 (vignetting detection means) performs correlation calculation based on the output of the image signal, and determines the vignetting state (the amount of vignetting). That is, the correlation calculation unit 117 outputs two images from the phase difference focus detection device 110 based on the vignetting amount generated according to the positional relationship between the distance measuring field of the phase difference focus detection device 110 and the light beam passing through the photographing lens 101. Detect using value. For example, the correlation calculation unit 117 is configured to detect the amount of vignetting based on the degree of coincidence obtained by the correlation calculation of the output values of the two images from the phase difference focus detection apparatus 110. Further, the correlation calculation unit 117 may be configured to detect the amount of vignetting based on the area ratio of the output values of the two images from the phase difference focus detection apparatus 110. Details of these will be described later.
前述のクイックリターン機構により、メインミラー１０４とサブミラー１０５が退避して撮影レンズ１０１からの光束が撮像素子ユニット１０３に導かれると、撮像素子ユニット１０３内の撮像素子は、光束を光電変換して電気信号を出力する。この出力された電気信号は、増幅されてデジタル映像信号（撮像信号）としてカメラＣＰＵ１１３に出力される。カメラＣＰＵ１１３は、撮像信号を用いて動画像または静止画像を形成し、表示部１１９に表示する。また、デジタル化された撮像信号は、カメラＣＰＵ１１３への出力とは別に、第二の焦点検出手段にも用いられる。第二の焦点検出手段は、高周波信号抽出部１１４と信号評価部１１５を備えて構成され、周知のコントラスト検出方式により焦点検出を行うように構成されている。高周波信号抽出部１１４は、撮像信号の一画面分の画像データに含まれる高周波成分を抽出する。信号評価部１１５は、高周波信号抽出部１１４で抽出された信号を評価して、焦点検出を行う。 When the main mirror 104 and the sub mirror 105 are retracted by the quick return mechanism described above and the light beam from the photographing lens 101 is guided to the image sensor unit 103, the image sensor in the image sensor unit 103 photoelectrically converts the light beam to electrically convert it. Output a signal. The output electrical signal is amplified and output to the camera CPU 113 as a digital video signal (imaging signal). The camera CPU 113 forms a moving image or a still image using the imaging signal and displays it on the display unit 119. Further, the digitized image pickup signal is also used for the second focus detection unit, separately from the output to the camera CPU 113. The second focus detection unit includes a high-frequency signal extraction unit 114 and a signal evaluation unit 115, and is configured to perform focus detection by a known contrast detection method. The high frequency signal extraction unit 114 extracts a high frequency component included in image data for one screen of the imaging signal. The signal evaluation unit 115 evaluates the signal extracted by the high-frequency signal extraction unit 114 and performs focus detection.
１１８はピント制御部（制御手段）である。ピント制御部１１８は、第一の焦点検出手段の検出結果である相関演算部１１７の出力信号、または、第二の焦点検出手段の結果である信号評価部１１５の出力信号に基づいて、レンズ駆動制御部１２０へピント制御信号を送り撮影レンズ１０１を駆動する。具体的には、後述のように、ピント制御部１１８は、ケラレ検出手段である相関演算部１１７により検出されたケラレ量が所定値Ｌ１より小さい場合には第一の焦点検出手段で焦点検出を行って撮影レンズ１０１の合焦動作を行うように制御する。またピント制御部１１８は、ケラレ量が所定値以上である場合には第二の焦点検出手段で焦点検出を行って撮影レンズ１０１の合焦動作を行うように制御する。１２２はレリーズＳＷであり、第一ストローク操作（半押し動作）されると、焦点検出が開始される。 Reference numeral 118 denotes a focus control unit (control means). The focus control unit 118 drives the lens based on the output signal of the correlation calculation unit 117 that is the detection result of the first focus detection unit or the output signal of the signal evaluation unit 115 that is the result of the second focus detection unit. A focus control signal is sent to the control unit 120 to drive the photographing lens 101. Specifically, as will be described later, the focus control unit 118 performs focus detection by the first focus detection unit when the amount of vignetting detected by the correlation calculation unit 117 serving as the vignetting detection unit is smaller than a predetermined value L1. And control to perform the focusing operation of the taking lens 101. Further, the focus control unit 118 performs control so that the focusing operation of the photographic lens 101 is performed by performing focus detection by the second focus detection unit when the amount of vignetting is a predetermined value or more. Reference numeral 122 denotes a release SW. When a first stroke operation (half-pressing operation) is performed, focus detection is started.
なお、光学部材１０８とファインダー内画像表示装置１１２は、測距視野位置表示手段であり、例えば特開２００５−１１５１５８号公報に開示されているような公知の手法が用いることができる。この手法では、図７に示されるように、狭い波長帯域の特定波長（赤色λＲ、緑色λＧ、青色λＢ）を選択的に反射させ、他の波長を透過させる分光特性を有した光学部材１０８（例えば積層型ホログラム）が用いられる。このような光学部材１０８を用いて、ファインダー内画像表示装置１１２からの入射光の中で特定波長を観察者に向けて反射させ、ファインダー内にＲＧＢのカラー画像を表示する。したがって、本実施例において測距視野位置表示手段を用いると、第一の焦点検出手段による焦点検出時には、ペンタプリズム１０７からの透過光とファインダー内画像表示装置１１２からの反射光を重ねて表示することができる。このため、観察者に対して測距視野位置の表示を行うことが可能となる。また、ライブビュー及び第二の焦点検出手段による焦点検出時には、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）として機能し、観察者に被写体像と測距視野位置を表示することが可能となる。 The optical member 108 and the in-finder image display device 112 are distance measuring visual field position display means, and a publicly known method as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-115158 can be used. In this method, as shown in FIG. 7, an optical member 108 (having a spectral characteristic that selectively reflects specific wavelengths (red λR, green λG, blue λB) in a narrow wavelength band and transmits other wavelengths). For example, a laminated hologram) is used. By using such an optical member 108, a specific wavelength is reflected toward the viewer in the incident light from the in-viewfinder image display device 112, and an RGB color image is displayed in the viewfinder. Therefore, when the distance measuring visual field position display means is used in the present embodiment, the transmitted light from the pentaprism 107 and the reflected light from the in-viewfinder image display device 112 are superimposed and displayed during focus detection by the first focus detection means. be able to. For this reason, it is possible to display the distance measuring visual field position for the observer. Further, during focus detection by the live view and the second focus detection means, it functions as an electronic viewfinder (EVF), and it is possible to display the subject image and the distance measurement visual field position to the observer.
測光装置１１１は被写***置検出手段であり、例えば特開平０５−２３２３７４号公報に開示されているような、ペンタプリズム１０７を通った光を測光装置１１１にて受光し、被写界における複数の色成分ごとの強度分布が得る公知の手法を用いることができる。具体的には、測光装置１１１は、接眼レンズ群１０９の光軸からわずかにずれた別の光軸に配置された測光用レンズと、この光軸に交差する位置に配置されたイメージセンサー有する。測光装置１１１は、測光用レンズによりイメージセンサー上にピント板１０６上の像を結像するように構成されている。また、イメージセンサーはｎ×ｍ個の素子から形成されている。各素子は更に３つに分割されており、それぞれに赤色（Ｒ）成分、緑色（Ｇ）成分、青色（Ｂ）成分を選択的に透過させるフィルタが設けられている。イメージセンサーの各素子は、ピント板１０６上の像のそれぞれに対応した微小領域における光量をそれぞれの色成分ごとに測定し、色成分ごとの強度を出力するように構成されている。観察者に選択された第一の測距視野において撮影レンズ１０１に所定値以上のケラレが生じた場合、測光装置１１１は、第一の測距視野における各色成分と、第一の測距視野に隣接し第一の測距視野以下の像高に位置する第二の測距視野における各色成分を検出する。これらの色成分が同一の場合、第二の測距視野において、第一の焦点検出手段による焦点検出を実施する。一方、第二の測距視野に発生しているケラレが所定値以下の場合、撮影レンズ１０１を駆動し、その後、選択された第一の測距視野において第二の焦点検出手段による焦点検出を行う。このように本実施例によれば、測光装置１１１とケラレ検出手段（相関演算部１１７）を用いることで、焦点検出時間の短縮と精度の向上を図ることが可能となる。 The photometric device 111 is a subject position detecting means. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 05-232374, the photometric device 111 receives light that has passed through the pentaprism 107, and a plurality of colors in the object scene. A known method for obtaining an intensity distribution for each component can be used. Specifically, the photometric device 111 includes a photometric lens disposed on another optical axis slightly shifted from the optical axis of the eyepiece lens group 109, and an image sensor disposed at a position intersecting the optical axis. The photometric device 111 is configured to form an image on the focusing plate 106 on an image sensor by a photometric lens. The image sensor is formed of n × m elements. Each element is further divided into three, and each is provided with a filter that selectively transmits a red (R) component, a green (G) component, and a blue (B) component. Each element of the image sensor is configured to measure the amount of light in a minute area corresponding to each of the images on the focus plate 106 for each color component and output the intensity for each color component. When vignetting of a predetermined value or more occurs in the photographing lens 101 in the first distance measuring field selected by the observer, the photometric device 111 displays each color component in the first distance measuring field and the first distance measuring field. Each color component in the second distance measuring field located adjacent to the image height below the first distance measuring field is detected. When these color components are the same, focus detection is performed by the first focus detection means in the second distance measuring field. On the other hand, if the vignetting occurring in the second distance measuring field is less than or equal to the predetermined value, the photographing lens 101 is driven, and then the focus detection by the second focus detecting means is performed in the selected first distance measuring field. Do. As described above, according to the present embodiment, it is possible to shorten the focus detection time and improve the accuracy by using the photometric device 111 and the vignetting detection means (correlation calculation unit 117).
次に、本実施例における位相差焦点検出装置１１０（第一の焦点検出手段）の具体的な構成例について、図２、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図２は、撮影レンズ１０１と位相差焦点検出装置１１０をストレートに展開した上面図である。図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、図２における各部材の平面図である。図３（ａ）は視野マスク２０１を撮影レンズ側１０１側から見た平面図であり、図３（ｂ）は絞り２０３を視野マスク２０１側から見た平面図である。また、図３（ｃ）は受光素子２０６を視野マスク２０１側から見た平面図であり、図３（ｄ）は受光素子２０６の各受光素子列を視野マスク２０１上に逆投影した図である。 Next, a specific configuration example of the phase difference focus detection device 110 (first focus detection means) in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 3E. FIG. 2 is a top view in which the photographing lens 101 and the phase difference focus detection device 110 are developed straight. 3A to 3D are plan views of the members in FIG. 3A is a plan view of the field mask 201 viewed from the photographing lens side 101 side, and FIG. 3B is a plan view of the diaphragm 203 viewed from the field mask 201 side. 3C is a plan view of the light receiving element 206 as viewed from the field mask 201 side, and FIG. 3D is a diagram in which each light receiving element row of the light receiving element 206 is back-projected onto the field mask 201. .
位相差焦点検出装置１１０は、実際には小型化のためミラーによる光束の折り返しなどが行われているが、図２では簡略化のため省略している。１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは撮影レンズ１０１を構成するレンズである。１０１ｄは、撮影レンズ１０１を通る光束の径を調整する撮影レンズ絞りである。１０１ｅ、１０１ｆは、それぞれ、撮影レンズ１０１を保持する前枠部材と後枠部材である。 The phase-difference focus detection device 110 is actually folded by a mirror to reduce the size, but is omitted in FIG. 2 for simplification. Reference numerals 101 a, 101 b, and 101 c are lenses constituting the photographing lens 101. Reference numeral 101d denotes a photographic lens stop that adjusts the diameter of a light beam passing through the photographic lens 101. Reference numerals 101e and 101f denote a front frame member and a rear frame member that hold the photographing lens 101, respectively.
図２において、２０１は視野マスクであり、図３（ａ）に示されるように、中央部とその左右に開口部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃを有する。視野マスク２０１は、撮影レンズ１０１の予定結像面、撮像素子ユニット１０３の撮像面と等価な位置近傍に配置されている。２０２はフィールドレンズであり、視野マスク２０１の後方に配置されている。フィールドレンズ２０２は、光学作用を異にする複数のレンズ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから構成されており、各レンズ部は互いに異なるレンズ光軸を有する。またレンズ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、視野マスク２０１の開口部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃにそれぞれ対応している。 In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a field mask, which has a central portion and openings 201a, 201b, and 201c on the left and right sides thereof as shown in FIG. The field mask 201 is disposed in the vicinity of a position equivalent to the planned imaging plane of the photographic lens 101 and the imaging plane of the imaging element unit 103. A field lens 202 is disposed behind the field mask 201. The field lens 202 includes a plurality of lens portions 202a, 202b, and 202c having different optical actions, and each lens portion has a lens optical axis different from each other. The lens portions 202a, 202b, and 202c correspond to the openings 201a, 201b, and 201c of the field mask 201, respectively.
２０３は複数の開口部を持つ絞りであり、２０４は絞り２０３の複数の開口部に対応するレンズ部を備えた２次結像レンズユニット（再結像レンズ）である。２次結像レンズユニット２０４は、撮影レンズ１０１によって結像された予定結像面上の物体像をその後方に配置された受光素子２０６の受光素子列に再結像する。受光素子２０６は、同一の受光開口を持った多数の画素よりなる複数のセンサ列で構成され、センサ列同士も対をなしている。なお、絞り２０３の直前付近には焦点検出に不要な赤外波長成分を除去する赤外カットフィルタが配置されているが、図２においては省略している。 Reference numeral 203 denotes a stop having a plurality of openings, and reference numeral 204 denotes a secondary imaging lens unit (re-imaging lens) provided with lens portions corresponding to the plurality of openings of the stop 203. The secondary imaging lens unit 204 re-images the object image on the planned imaging surface imaged by the photographing lens 101 on the light receiving element array of the light receiving element 206 arranged behind the object image. The light receiving element 206 is composed of a plurality of sensor rows composed of a large number of pixels having the same light receiving opening, and the sensor rows also form a pair. Note that an infrared cut filter for removing an infrared wavelength component unnecessary for focus detection is disposed in the vicinity of the stop 203, but is omitted in FIG.
図３（ｂ）において、絞り２０３はその中央部に対の開口部２０３ａ−１、２０３ａ−２を有する。また絞り２０３は、その周辺部に２組の対の開口部２０３ｂ−１、２０３ｂ−２、および、２０３ｃ−１、２０３ｃ−２をそれぞれ有する。 In FIG. 3B, the diaphragm 203 has a pair of openings 203a-1 and 203a-2 at the center thereof. The diaphragm 203 has two pairs of openings 203b-1, 203b-2, and 203c-1, 203c-2 on the periphery thereof.
図２において、２次結像レンズユニット２０４の入射面側には絞り２０３の開口部に対応するプリズム面が形成されている。したがって、絞り２０３と同様に、その中央部には対のプリズム部２０４ａ−１、２０４ａ−２が形成され、その周辺部には２組の対のプリズム部２０４ｂ−１、２０４ｂ−２、および、２０４ｃ−１、２０４ｃ−２がそれぞれ形成されている。 In FIG. 2, a prism surface corresponding to the opening of the stop 203 is formed on the incident surface side of the secondary imaging lens unit 204. Therefore, like the diaphragm 203, a pair of prism portions 204a-1 and 204a-2 are formed at the center thereof, and two pairs of prism portions 204b-1, 204b-2 and a peripheral portion thereof are formed. 204c-1 and 204c-2 are formed.
図２において、２次結像レンズユニット２０４の射出面側には上記２次結像レンズユニット２０４の入射面側プリズム部に対応して、球面からなるレンズ部が形成されている。同様に、その中央部には対のレンズ部２０５ａ−１、２０５ａ−２が形成され、その周辺部には２組の対のレンズ部２０５ｂ−１、２０５ｂ−２、および、２０５ｃ−１、２０５ｃ−２がそれぞれ形成されている。 In FIG. 2, a spherical lens portion is formed on the exit surface side of the secondary imaging lens unit 204 corresponding to the incident surface side prism portion of the secondary imaging lens unit 204. Similarly, a pair of lens portions 205a-1 and 205a-2 is formed at the center portion thereof, and two pairs of lens portions 205b-1, 205b-2 and 205c-1, 205c are formed at the peripheral portion thereof. -2 are formed.
図３（ｃ）は受光素子２０６を視野マスク２０１側から見た平面図である。受光素子２０６には、その中央部に対の受光素子列２０６ａ−１、２０６ａ−２が形成され、その周辺部に２組の対の受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２、および、２０６ｃ−１、２０６ｃ−２がそれぞれ形成されている。 FIG. 3C is a plan view of the light receiving element 206 viewed from the field mask 201 side. The light receiving element 206 is formed with a pair of light receiving element arrays 206a-1 and 206a-2 at the center thereof, and two pairs of light receiving element arrays 206b-1, 206b-2 and 206c- at the periphery thereof. 1 and 206c-2 are formed.
図３（ｄ）は、受光素子２０６の各受光素子列を視野マスク２０１上に逆投影した図である。なお、視野マスク２０１は撮影レンズ１０１の予定結像面付近に配置されるため、図３（ｄ）は予定結像面の図であると考えてもよい。図３（ｄ）において、視野マスク２０１よりひと回り大きな線で示される長方形は、撮影レンズ１０１による撮影範囲２０８（被写界）である。３つの視野マスク開口部内には、受光素子列の逆投影像２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが形成されている。対の受光素子列は、予定結像面上では一致するため重ねて表示されている。逆投影像２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは受光素子列であるため、この領域において被写体の光量分布を検出することができる。すなわち、これら逆投影像が測距視野となる。前述した通り、測距視野は図３（ｄ）のように撮影範囲２０８の中央部と軸外２箇所の計３箇所を備え、この測距視野にかかる被写体の焦点検出を行うことができる。 FIG. 3D is a diagram in which each light receiving element row of the light receiving element 206 is back projected onto the field mask 201. Note that, since the field mask 201 is disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographic lens 101, FIG. 3D may be considered to be a diagram of the planned imaging plane. In FIG. 3D, a rectangle indicated by a line slightly larger than the field mask 201 is an imaging range 208 (field of view) by the imaging lens 101. Back projection images 207a, 207b, and 207c of the light receiving element arrays are formed in the three field mask openings. The pair of light receiving element arrays are overlapped and displayed on the planned imaging plane because they coincide with each other. Since the back-projected images 207a, 207b, and 207c are light receiving element arrays, the light amount distribution of the subject can be detected in this region. That is, these back-projected images serve as a distance measuring field. As described above, the distance measuring field has a total of three places, that is, the central portion of the photographing range 208 and two off-axis positions as shown in FIG. 3D, and it is possible to detect the focus of the subject in the distance measuring field.
なお、図２および図３の各部材の添え字ａ、ｂ、ｃはそれぞれ対応している。例えば、視野マスク開口部２０１ｂを通過した光束はフィールドレンズ２０２ｂを通過し、対の絞り開口部２０３ｂ−１、２０３ｂ−２を通過することで２つの光束に分離される。そして２つの光束は、それぞれ２次結像レンズユニット２０４の対のプリズム部２０４ｂ−１、２０４ｂ−２に入射して、対のレンズ部２０５ｂ−１、２０５ｂ−２から射出する。これにより、受光素子２０６の対の受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２にそれぞれ、視野マスク開口部２０１ｂに対応した２つの光学像が形成される。また、視野マスク開口部２０１ｂの位置は、予定結像面上での測距視野の位置となる。なお、以上は添え字ｂに関する部分の説明であるが、添え字ａ、ｃについても同様に説明される。 The subscripts a, b, and c of the members in FIGS. 2 and 3 correspond to each other. For example, the light beam that has passed through the field mask opening 201b passes through the field lens 202b, and is separated into two light beams by passing through the pair of aperture openings 203b-1 and 203b-2. Then, the two light beams respectively enter the pair of prism portions 204b-1 and 204b-2 of the secondary imaging lens unit 204 and exit from the pair of lens portions 205b-1 and 205b-2. Thereby, two optical images corresponding to the field mask opening 201b are formed in the pair of light receiving element arrays 206b-1 and 206b-2 of the light receiving element 206, respectively. Further, the position of the field mask opening 201b is the position of the distance measuring field on the planned imaging plane. Although the above is a description of the part related to the subscript b, the subscripts a and c are also described in the same manner.
図３（ｅ）は、観察者が接眼レンズ群１０９から覗いたファインダー視野内の図である。図３（ｅ）において、２０９の長方形は撮影レンズ１０１によるファインダー視野内の撮影範囲（被写界）であり、この撮影範囲においてピント板１０６のマット面上に結像される像を見ることができる。２１０ａ〜２１０ｃは測距視野マークであり、図３（ｄ）の視野マスク開口部２０１ａ〜２０１ｃ上の測距視野とそれぞれ対応し、焦点検出が可能な領域である。また、光学部材１０８とファインダー内画像表示装置１１２により構成される測距視野位置表示手段により、図３（ｅ）に示されるような四角い形状の測距視野マーク２１０ａ〜２１０ｃが表示され、観察者に選択した測距視野を知らせることができる。 FIG. 3E is a view in the viewfinder field viewed from the eyepiece lens group 109 by the observer. In FIG. 3E, a rectangle 209 is a shooting range (field of view) within the viewfinder field by the shooting lens 101, and an image formed on the mat surface of the focusing screen 106 can be seen in this shooting range. it can. Reference numerals 210a to 210c denote distance measuring field marks, which correspond to the distance measuring fields on the field mask openings 201a to 201c in FIG. Further, the distance measuring field position display means constituted by the optical member 108 and the in-viewfinder image display device 112 displays the distance measuring field marks 210a to 210c having a square shape as shown in FIG. Can be informed of the selected ranging field of view.
なお、図２および図３における位相差焦点検出装置１１０の構成例の説明と図４および図５におけるケラレの現象説明においては、簡略化のため図３（ｅ）に示されるファインダー視野内に３箇所の測距視野がある場合について説明している。しかし本実施例中の動作フローでは、ファインダー視野内の測距視野は、後述する図８（ａ）、（ｂ）に示されるような１１箇所の測距視野が設けられている構成とする。 In the description of the configuration example of the phase difference focus detection device 110 in FIGS. 2 and 3 and the vignetting phenomenon description in FIGS. 4 and 5, for simplification, the 3 in the finder field shown in FIG. The case where there is a distance measuring field is described. However, in the operation flow in this embodiment, the distance measuring field in the finder field is configured to have eleven distance measuring fields as shown in FIGS. 8A and 8B described later.
次に、位相差焦点検出装置１１０の受光素子２０６の各受光素子列に到達する光束と撮影レンズ１０１を透過する光束の関係とそのときに発生するケラレの現象について図４乃至図６を用いて説明する。説明を容易にするため、図４（ａ）では、図２の絞り２０３、２次結像レンズユニット２０４、受光素子２０６の中で光軸１０２に対称に配置されている一部のみが示される。図４（ａ）に示されるように、視野マスク２０１と撮影レンズ１０１の光軸１０２との交点を通る光束は、視野レンズ絞り１０１ｄにより決められる。このため、本実施例の位相差焦点検出装置１１０では、絞り２０３の開口部２０３ａ−１、２０３ａ−２が撮影レンズ絞り１０１ｄ上に逆投影された領域を通る光束が受光素子２０６に到達する。 Next, the relationship between the light beam reaching each light receiving element array of the light receiving element 206 of the phase difference focus detection device 110 and the light beam passing through the photographing lens 101 and the vignetting phenomenon occurring at that time will be described with reference to FIGS. explain. For ease of explanation, FIG. 4A shows only a part of the diaphragm 203, the secondary imaging lens unit 204, and the light receiving element 206 of FIG. . As shown in FIG. 4A, the light flux passing through the intersection of the field mask 201 and the optical axis 102 of the photographing lens 101 is determined by the field lens stop 101d. For this reason, in the phase difference focus detection apparatus 110 of the present embodiment, the light beam that passes through the region where the openings 203a-1 and 203a-2 of the diaphragm 203 are back-projected onto the photographing lens diaphragm 101d reaches the light receiving element 206.
図４（ｂ）は、撮影レンズ絞り１０１ｄ上に、視野マスク２０１と撮影レンズ１０１の光軸１０２との交点から見た各部材の投影像を重ねた図である。３００ａ−１、３００ａ−２はそれぞれ絞り２０３の開口部２０３ａ−１、２０３ａ−２の逆投影像である。３０１は撮影レンズ前枠部材１０１ｅの撮影レンズ１０１ａ、１０１ｂによる、絞り１０１ｄ上への投影像である。３０２は撮影レンズ後枠部材１０１ｆの撮影レンズ１０１ｃによる、絞り１０１ｄ上への投影像である。図４（ｂ）に示されるように、絞り２０３の開口部の逆投影像３００ａ−１、３００ａ−２の全領域が撮影レンズの投影像３０１、３０２及び撮影レンズの絞り１０１ｄの内側にある場合、焦点検出のための測距光束が撮影レンズの各部材によってケラレない。視野マスク２０１と撮影レンズ１０１の光軸１０２との交点を通る光束は、撮影レンズ絞り１０１ｄの径によりケラレの有無が決定されるが、後述する口径食の影響を受けないため、最もケラレが発生しにくい。 FIG. 4B is a diagram in which projection images of the respective members viewed from the intersection of the field mask 201 and the optical axis 102 of the photographing lens 101 are superimposed on the photographing lens stop 101d. Reference numerals 300a-1 and 300a-2 denote back-projected images of the openings 203a-1 and 203a-2 of the stop 203, respectively. Reference numeral 301 denotes an image projected onto the stop 101d by the photographing lenses 101a and 101b of the photographing lens front frame member 101e. Reference numeral 302 denotes an image projected onto the stop 101d by the photographing lens 101c of the photographing lens rear frame member 101f. As shown in FIG. 4B, when the entire area of the back-projected images 300a-1 and 300a-2 of the aperture of the diaphragm 203 is inside the projection images 301 and 302 of the photographing lens and the diaphragm 101d of the photographing lens. The distance measuring light beam for focus detection is not vignetted by each member of the photographing lens. The luminous flux that passes through the intersection of the field mask 201 and the optical axis 102 of the photographic lens 101 is determined by the diameter of the photographic lens aperture 101d to be vignetted. Hard to do.
図５（ａ）では、図４（ａ）と同様に説明を簡単にするため、図２の絞り２０３、２次結像レンズユニット２０４、受光素子２０６の中で添え字ｂの部分のみが示されている。また図５（ａ）には、視野マスク２０１上の受光素子の逆投影像２０７ｂの撮影レンズ光軸１０２から遠い側の端点を通る光束が示されている。Ｈは、視野マスク２０１上の受光素子の逆投影像２０７ｂの撮影レンズ光軸１０２から遠い側の端点の像高である。図５（ａ）では、２０７ｂの端点を通る光束は、視野レンズ絞り１０１ｄによって決められていない。図中の下側の光束は、撮影レンズ前枠部材１０１ｅ、また、上側の光束は、撮影レンズ後枠部材１０１ｆによって決められている。言い換えると、撮影レンズ絞り１０１ｄを通る光束が、撮影レンズ前枠部材１０１ｅ、後枠部材１０１ｆによって遮られ、口径食が発生している。 In FIG. 5A, only the portion of the subscript b is shown in the diaphragm 203, the secondary imaging lens unit 204, and the light receiving element 206 in FIG. Has been. FIG. 5A shows a light beam passing through an end point far from the photographing lens optical axis 102 of the back projection image 207b of the light receiving element on the field mask 201. H is the image height of the end point of the back projection image 207b of the light receiving element on the field mask 201 on the side far from the photographic lens optical axis 102. In FIG. 5A, the light beam passing through the end point 207b is not determined by the field lens stop 101d. The lower luminous flux in the drawing is determined by the photographing lens front frame member 101e, and the upper luminous flux is determined by the photographing lens rear frame member 101f. In other words, the light beam passing through the photographing lens stop 101d is blocked by the photographing lens front frame member 101e and the rear frame member 101f, and vignetting occurs.
図５（ｂ）は、撮影レンズ絞り１０１ｄ上に、２０７ｂの端点から見た各部材の投影像を重ねた図である。絞り２０３の開口部２０３ｂ−１、２０３ｂ−２が、フィールドレンズ２０２及び撮影レンズ１０１ｃによる撮影レンズ絞り１０１ｄ上に逆投影された領域が、絞り逆投影像３００ｂ−１、３００ｂ−２である。３０１は、２０７ｂの端点から見た撮影レンズ前枠部材１０１ｅの投影像である。３０２は、２０７ｂの端点から見た撮影レンズ後枠部材１０１ｆの投影像である。ここでは、図４（ｂ）と異なり、像面上の像高がある位置（２０７ｂの端点）から撮影レンズ絞り１０１ｄ上に各部材を投影している。このため、それぞれの投影像は、撮影レンズ絞り１０１ｄの中心に対して偏心する。図５（ｂ）に示されるように、逆投影像３００ｂ−１の全領域が、撮影レンズ各部材の投影像３０１、３０２及び撮影レンズ絞り１０１ｄの内側にある場合、受光素子列２０６ｃ−１が受光する光束がケラレることはない。しかし、逆投影像３００ｂ−２の一部は、撮影レンズ前枠部材の投影像３０１の外側に存在する（図５（ｂ）中、斜線部）。この斜線部内の領域については、焦点検出に用いる光束にケラレが発生し、受光素子列２０６ｂ−２の出力が低下する。 FIG. 5B is a diagram in which the projection images of the respective members viewed from the end point of 207b are superimposed on the photographing lens stop 101d. Regions where the openings 203b-1 and 203b-2 of the diaphragm 203 are back-projected onto the photographing lens diaphragm 101d by the field lens 202 and the photographing lens 101c are diaphragm back-projected images 300b-1 and 300b-2. Reference numeral 301 denotes a projection image of the photographing lens front frame member 101e viewed from the end point of 207b. Reference numeral 302 denotes a projection image of the photographing lens rear frame member 101f viewed from the end point of 207b. Here, unlike FIG. 4B, each member is projected onto the taking lens stop 101d from a position where the image height on the image plane is (end point of 207b). For this reason, each projected image is decentered with respect to the center of the taking lens stop 101d. As shown in FIG. 5B, when the entire region of the back-projected image 300b-1 is inside the projection images 301 and 302 of the photographing lens members and the photographing lens stop 101d, the light receiving element array 206c-1 is formed. There is no vignetting of the received light beam. However, a part of the back-projected image 300b-2 exists outside the projected image 301 of the photographing lens front frame member (shaded portion in FIG. 5B). In the shaded area, vignetting occurs in the light beam used for focus detection, and the output of the light receiving element array 206b-2 decreases.
ある撮影光学系に対する焦点検出に用いる光束のケラレの程度は、撮影レンズ絞り１０１ｄ上の各部材の投影像の偏心量、すなわち、焦点検出領域の像高Ｈによって決まる。つまり、焦点検出領域の像高Ｈが大きければ大きいほど、撮影レンズの口径食による焦点検出に用いる光束のケラレの程度は大きくなる。 The degree of vignetting of the light beam used for focus detection with respect to a certain photographing optical system is determined by the amount of eccentricity of the projection image of each member on the photographing lens stop 101d, that is, the image height H of the focus detection region. That is, the greater the image height H of the focus detection area, the greater the degree of vignetting of the light beam used for focus detection by vignetting of the taking lens.
図６は、図５（ｂ）のようにケラレが発生した場合に、輝度が一様な被写体に対する受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２の出力である。横軸に各画素を像高が小さい順に配し、縦軸に各画素の出力を示す。一般的に、撮影レンズ１０１、及び焦点検出光学系の周辺減光、受光素子２０６（光学素子）の感度のばらつき等により、被写体の輝度が一様であっても、受光素子２０６の出力は不均一性が生じる。この不均一性に対しては、撮影レンズによる焦点検出に用いる光束のケラレが無い状態で、補正量を算出しカメラ内に記憶することにより光電素子の出力補正、いわゆるシェーディング補正が行われる。図６には、シェーディング補正を行った後の出力が示されている。 FIG. 6 shows the outputs of the light receiving element arrays 206b-1 and 206b-2 for a subject with uniform brightness when vignetting occurs as shown in FIG. 5B. The horizontal axis represents each pixel in ascending order of image height, and the vertical axis represents the output of each pixel. In general, the output of the light receiving element 206 is not stable even if the luminance of the subject is uniform due to the peripheral dimming of the photographing lens 101 and the focus detection optical system, the variation in sensitivity of the light receiving element 206 (optical element), and the like. Uniformity occurs. For this non-uniformity, output correction of the photoelectric element, so-called shading correction, is performed by calculating a correction amount and storing it in the camera in a state where there is no vignetting of the light beam used for focus detection by the photographing lens. FIG. 6 shows the output after shading correction.
図６（ａ）は、受光素子列２０６ｂ−１の出力である。図５（ｂ）では、絞り２０３ｂ−１の逆投影像３００ｂ−１にケラレが発生していない。このため、撮影レンズの周辺光量の低下を補正することにより一定の出力が得られる。図６（ｂ）は、受光素子列２０６ｂ−２の出力である。図５（ｂ）では、絞り２０３ｂ−２の逆投影像３００ｂ−２は、撮影レンズ前枠部材１０１ｅの投影像３０１によりケラレが発生している。このため、撮影レンズの周辺光量の低下を補正しても、焦点検出領域の像高が大きくなるにつれて、出力が低下する。 FIG. 6A shows the output of the light receiving element array 206b-1. In FIG. 5B, vignetting does not occur in the back-projected image 300b-1 of the stop 203b-1. For this reason, a constant output can be obtained by correcting the decrease in the amount of light around the photographing lens. FIG. 6B shows the output of the light receiving element array 206b-2. In FIG. 5B, the back projection image 300b-2 of the stop 203b-2 is vignetted by the projection image 301 of the photographing lens front frame member 101e. For this reason, even if the decrease in the peripheral light amount of the photographing lens is corrected, the output decreases as the image height in the focus detection area increases.
従来の焦点検出装置（撮像装置）では、位相差検出方式での焦点検出に用いる測距光束に撮影レンズでのケラレが生じないように、様々な撮影レンズに対し、焦点検出装置の絞りの逆投影像を撮影レンズ絞り上で全ての部材の投影像の内側に配置する必要があった。これは、焦点検出領域の像高を小さくすることや、焦点検出装置の絞りの逆投影像の間隔の短縮や、面積の縮小により解決できる。しかし、焦点検出範囲の狭小化、基線長短縮による焦点検出の精度劣化、焦点検出の低輝度被写体に対する精度劣化を招く。一方、本実施例では、位相差検出における測距光束にケラレが発生した場合でも、撮像素子によるコントラスト方式の焦点検出を行える手段を用意することで、ケラレ発生時の焦点検出精度の向上と焦点検出範囲の拡大を行うことが可能となる。 In the conventional focus detection device (imaging device), the reverse of the aperture of the focus detection device is used for various photographing lenses so that the distance measuring light beam used for focus detection in the phase difference detection method does not cause vignetting in the photographing lens. It was necessary to arrange the projected image inside the projected images of all members on the photographing lens aperture. This can be solved by reducing the image height of the focus detection area, shortening the interval between the back projection images of the stop of the focus detection device, and reducing the area. However, the focus detection range is narrowed, the accuracy of focus detection is deteriorated due to the shortening of the base line length, and the accuracy of focus detection for low-luminance subjects is degraded. On the other hand, in this embodiment, even when vignetting occurs in the distance measuring light beam in the phase difference detection, by providing a means capable of performing contrast-type focus detection by the image sensor, it is possible to improve focus detection accuracy and focus when vignetting occurs. The detection range can be expanded.
次に、位相差検出方式で用いられる測距光束に対して、撮影レンズによるケラレが発生した場合のケラレ検出手段について説明する。まず、第一のケラレ検出手段は、位相差焦点検出装置１１０の対になっている受光素子列からの出力の相関度を示す関数の最小値からケラレ量を検出する。受光素子２０６を構成する対の受光素子列、例えば受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２の各々の画素数をＮとし、ｉ番目（ｉ＝０、…、Ｎ−１）の受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２からの像信号をそれぞれＡ（ｉ）、Ｂ（ｉ）とする。このとき、以下の式（１）をｋ１≦ｋ≦ｋ２について演算する。 Next, vignetting detection means when vignetting by the taking lens occurs with respect to the distance measuring light beam used in the phase difference detection method will be described. First, the first vignetting detection unit detects the amount of vignetting from the minimum value of the function indicating the degree of correlation of the outputs from the light receiving element arrays that are paired with the phase difference focus detection device 110. The number of pixels of a pair of light receiving element rows constituting the light receiving element 206, for example, the light receiving element rows 206b-1 and 206b-2 is N, and the i-th (i = 0,..., N-1) light receiving element row 206b. -1 and 206b-2 are image signals A (i) and B (i), respectively. At this time, the following equation (1) is calculated for k1 ≦ k ≦ k2.
ここで、Ｍは（Ｍ＝Ｎ−｜ｋ｜−１）で表される演算画素数であり、ｋは相対変移量とよばれ、ｋ１、ｋ２は通常−Ｎ／２、Ｎ／２に設定される。Ｕ（ｋ）は相関量であり、Ｕ（ｋ）が最小の値をとる場合（Ｕｍｉｎ）が相関最高である。一般的に、ケラレが発生していない場合には、Ｕｍｉｎ≒０となる。一方、ケラレが発生した場合には２像の一致度が劣化しＵｍｉｎが大きくなるため、Ｕｍｉｎに基づいてケラレ量を算出することが可能となる。ただし、相関量Ｕ（ｋ）は離散データであるため、実際には、相関演算時の最小値をＵ（ｋ０）として、最小値Ｕｍｉｎは適当な補間をすることで求められる。 Here, M is the number of operation pixels represented by (M = N− | k | −1), k is called a relative shift amount, and k1 and k2 are normally set to −N / 2 and N / 2. Is done. U (k) is the correlation amount, and the maximum correlation is obtained when U (k) takes the minimum value (Umin). Generally, when vignetting does not occur, Umin≈0. On the other hand, when vignetting occurs, the degree of coincidence of the two images deteriorates and Umin increases, so that the amount of vignetting can be calculated based on Umin. However, since the correlation amount U (k) is discrete data, the minimum value Umin is actually obtained by appropriate interpolation, with the minimum value at the time of correlation calculation being U (k 0 ).
例えば、相関演算において最小値Ｕ（ｋ０）の隣接する相関演算値をそれぞれＵ（ｋ０−１）、Ｕ（ｋ０＋１）とする。このとき、Ｕ（ｋ０）とＵ（ｋ０−１）またはＵ（ｋ０＋１）とを結ぶ直線と傾きが等しく符号が異なる２直線で補間した場合、以下の式（２）で表されるように最小値Ｕｍｉｎを求めることができる。 For example, the correlation calculation values adjacent to each other with the minimum value U (k 0 ) in the correlation calculation are U (k 0 −1) and U (k 0 +1), respectively. At this time, when interpolation is performed with two straight lines having the same inclination and different signs from the straight line connecting U (k 0 ) and U (k 0 −1) or U (k 0 +1), it is expressed by the following formula (2). Thus, the minimum value Umin can be obtained.
従って、式（１）、（２）により受光素子列の相関量の最小値Ｕｍｉｎを求め、その相関量Ｕｍｉｎをモニターすることで、ケラレの有無を検出することが可能である。 Therefore, the presence or absence of vignetting can be detected by obtaining the minimum value Umin of the correlation amount of the light receiving element array by the equations (1) and (2) and monitoring the correlation amount Umin.
例えば、第一の焦点検出手段のみによる焦点検出が可能なケラレ量を所定値Ｌ１と設定する。また、第一の焦点検出手段のみの焦点検出では合焦精度が低下するが、第一の焦点検出手段により撮影レンズ駆動方向がわかり、第二の焦点検出と組み合わせることができるケラレ量を所定値Ｌ２と設定する。選択された測距視野の相関量ＵｍｉｎがＵｍｉｎ＜Ｌ１の場合、第一の焦点検出手段による焦点検出を行う。Ｌ１≦Ｕｍｉｎ＜Ｌ２の場合、第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段を組み合わせた焦点検出を行う。また、Ｌ２≦Ｕｍｉｎの場合、第二の焦点検出手段による焦点検出を行う。以上により、本実施例におけるケラレ検出時のケラレ量によって、第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段を切換えることが可能となる。このように、第一のケラレ検出手段は、第一の焦点検出手段からの２像の出力値の相関演算により得られる一致度（式（１）、（２））に基づいてケラレ量を検出する。 For example, the amount of vignetting that allows focus detection only by the first focus detection means is set to the predetermined value L1. In addition, the focus detection using only the first focus detection unit reduces the focusing accuracy. However, the first focus detection unit can determine the shooting lens driving direction, and the amount of vignetting that can be combined with the second focus detection is a predetermined value. Set to L2. When the correlation amount Umin of the selected distance measuring field is Umin <L1, focus detection is performed by the first focus detection unit. When L1 ≦ Umin <L2, focus detection is performed by combining the first focus detection unit and the second focus detection unit. When L2 ≦ Umin, focus detection is performed by the second focus detection unit. As described above, the first focus detection unit and the second focus detection unit can be switched according to the amount of vignetting at the time of vignetting detection in the present embodiment. As described above, the first vignetting detection unit detects the amount of vignetting based on the degree of coincidence (equations (1) and (2)) obtained by the correlation calculation of the output values of the two images from the first focus detection unit. To do.
次に、第二のケラレ検出手段について説明する。第二のケラレ検出手段は、位相差焦点検出装置１１０の受光素子２０６の出力値の面積比によって検出する。これは、図５（ａ）に示される受光素子２０６ｂ−１、２０６ｂ−２のように受光素子を配置する。また、図５（ｂ）に示されるような撮影レンズによるケラレが発生した場合には、対の受光素子２０６の片側２０６ｂ−２の方からケラレが発生し始め、像の出力値が他の一方の像の出力値に比べて低くなる現象によって検出する。 Next, the second vignetting detection means will be described. The second vignetting detection means detects by the area ratio of the output values of the light receiving element 206 of the phase difference focus detection device 110. In this case, the light receiving elements are arranged like the light receiving elements 206b-1 and 206b-2 shown in FIG. Further, when vignetting by the photographing lens as shown in FIG. 5B occurs, vignetting starts from one side 206b-2 of the pair of light receiving elements 206, and the output value of the image is the other one. It is detected by a phenomenon that becomes lower than the output value of the image of.
受光素子２０６を構成する対の受光素子列、例えば受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２の各々の画素数をＮとし、ｉ番目（ｉ＝０、…、Ｎ−１）の受光素子列２０６ｂ−１、２０６ｂ−２からの像信号をそれぞれＡ（ｉ）、Ｂ（ｉ）とする。このとき、以下の式（３）で表されるＶを求める。 The number of pixels of a pair of light receiving element rows constituting the light receiving element 206, for example, the light receiving element rows 206b-1 and 206b-2 is N, and the i-th (i = 0,..., N-1) light receiving element row 206b. -1 and 206b-2 are image signals A (i) and B (i), respectively. At this time, V represented by the following formula (3) is obtained.
これは、受光素子列からのそれぞれの像信号Ａ（ｉ）とＢ（ｉ）の総和を差によって比べることで、ケラレ量を検出していることなる。これを第一のケラレ検出手段と同様に所定値Ｌ１、Ｌ２を設けて、ケラレの量の大きさによって前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を切換えて焦点検出を行うことが可能となる。このように、第二のケラレ検出手段は、第一の焦点検出手段からの２像の出力値の面積比（式（３））に基づいてケラレ量を検出する。 This means that the amount of vignetting is detected by comparing the sums of the respective image signals A (i) and B (i) from the light receiving element array by the difference. Like the first vignetting detection means, predetermined values L1 and L2 are provided, and focus detection is performed by switching between the first focus detection means and the second focus detection means according to the amount of vignetting. Is possible. As described above, the second vignetting detection unit detects the amount of vignetting based on the area ratio (formula (3)) of the output values of the two images from the first focus detection unit.
次に、上述の構成による本実施例でのカメラの焦点検出装置の焦点検出動作フローについて、図８（ａ）、（ｂ）、および、図１０を参照して説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、観察者から見たファインダー視野内の図であり、ファインダー視野内の撮影範囲２０９と１１箇所の測距視野４００ａ〜４００ｋを示す。図１０は、焦点検出動作フローについてのフローチャートである。 Next, a focus detection operation flow of the camera focus detection apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 8 (a), 8 (b), and FIG. FIGS. 8A and 8B are views in the finder field as seen from the observer, and show the photographing range 209 in the finder field and eleven distance measuring fields 400a to 400k. FIG. 10 is a flowchart of the focus detection operation flow.
上述のとおり、図８（ａ）、（ｂ）における測距視野は、図２乃至図５を参照して説明した３箇所の測距視野とは異なっているが、各々の測距視野の構成は同様である。したがって、図８（ａ）、（ｂ）の測距視野４００ａ〜４００ｋは、図３（ｄ）の受光素子列の逆投影像２０７ａ〜２０７ｃと同様に、受光素子列が逆投影されており、位相差検出方式による焦点検出が可能な測距視野の領域である。また、測距視野４００ａ〜４００ｋのうち特定の測距視野が測距視野選択手段（不図示）により選択されると、測距視野位置表示手段により、図８（ａ）、（ｂ）に示されるような四角い形状のマークで一つずつ表示され、観察者に選択中の測距視野が知らされる。 As described above, the distance measurement visual fields in FIGS. 8A and 8B are different from the three distance measurement visual fields described with reference to FIG. 2 to FIG. Is the same. Accordingly, in the distance measuring fields 400a to 400k in FIGS. 8A and 8B, the light receiving element rows are back-projected in the same manner as the back projection images 207a to 207c of the light receiving element rows in FIG. This is a range-finding field area in which focus detection by the phase difference detection method is possible. Further, when a specific distance measuring field is selected from the distance measuring fields 400a to 400k by the distance measuring field selecting means (not shown), the distance measuring field position display means shows the results shown in FIGS. Are displayed one by one with such square-shaped marks, and the observer is informed of the selected ranging field of view.
図１０のフローチャートは、ケラレの発生の有無に応じて、３つの合焦方法から１つの適切な合焦方法を選択するフローを示す。第一の方法は、位相差検出方式による第一の焦点検出手段でのみの焦点検出を行って撮影レンズを駆動する方法である。第二の方法は、第一の焦点検出手段とコントラスト検出方式による第二の焦点検出手段を組み合わせた焦点検出を行って撮影レンズを駆動する方法である。第三の方法は、第二の焦点検出手段のみによって焦点検出を行って撮影レンズを駆動する方法である。これら３つの合焦方法の詳細は後述するが、第一の焦点検出手段による位相差検出方式と第二の焦点検出手段によるコントラスト検出方式には、一般的に以下に述べるような長所と短所がある。 The flowchart of FIG. 10 shows a flow for selecting one appropriate focusing method from three focusing methods depending on whether or not vignetting has occurred. The first method is a method of driving the photographic lens by performing focus detection only with the first focus detection means by the phase difference detection method. The second method is a method of driving the photographing lens by performing focus detection in which the first focus detection means and the second focus detection means using the contrast detection method are combined. The third method is a method of driving the photographing lens by performing focus detection only by the second focus detection means. Although details of these three focusing methods will be described later, the phase difference detection method using the first focus detection unit and the contrast detection method using the second focus detection unit generally have advantages and disadvantages as described below. is there.
位相差検出方式による焦点検出方式の長所は、合焦に用いられる受光素子の画素数が数百画素程度であり、撮像素子に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ことである。また、撮影レンズの被写体に対するピントの方向とズレ量をダイレクトに算出することができる。このため、１回〜数回の演算にてピントを算出し、直接合焦点に撮影レンズを駆動することが可能で、コントラスト検出方式による焦点検出よりも高速に合焦することができる。一方、その短所は、撮像素子とは別の受光素子を用い、また、焦点検出用の光学系を用いてピントを算出するため、受光素子の画素数に依存したズレや焦点検出用光学系のメカ誤差等の様々の誤差を含むことである。このため、撮像結果のピントは、必ずしも正確なものではない。一方、コントラスト検出方式による焦点検出の長所は、撮像素子そのものの出力信号から焦点検出を行うため、合焦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等のばらつきによるピントへの影響を打ち消すことができることである。一方その短所は、撮影レンズの被写体に対するピントの方向がわからないため、撮影レンズの駆動範囲が大きくなることである。また、その撮影レンズの駆動時には微小ステップで駆動しながら撮像を行い画像のコントラスト値より焦点ズレを検出するため、撮像タイミングとの関係から位相差検出方式に比べて駆動速度を高めることができない。また、コントラスト値のピークを見つけるために、必ず合焦の位置を行き過ぎる必要がある。このようにコントラスト検出方式では、正確な検出が可能であるが、焦点検出を行って合焦に至るまでに時間がかかる。 The advantage of the focus detection method based on the phase difference detection method is that the number of pixels of the light receiving element used for focusing is about several hundred pixels, and it is overwhelmingly smaller than the image sensor, so that it does not take time to read data. . Further, it is possible to directly calculate the focus direction and the shift amount with respect to the subject of the photographing lens. For this reason, it is possible to calculate the focus by one to several calculations, and to directly drive the photographing lens to the in-focus point, and it is possible to focus faster than the focus detection by the contrast detection method. On the other hand, its disadvantage is that it uses a light receiving element different from the image sensor and calculates the focus using the focus detection optical system. It includes various errors such as mechanical errors. For this reason, the focus of the imaging result is not necessarily accurate. On the other hand, the advantage of focus detection by the contrast detection method is that focus detection is performed from the output signal of the image sensor itself, so that there is little deviation between the in-focus result and the actual captured image. It is possible to cancel the influence on the focus. On the other hand, the disadvantage is that the driving range of the photographic lens is increased because the direction of focus of the photographic lens with respect to the subject is unknown. In addition, when the photographic lens is driven, imaging is performed while driving in minute steps, and the focus shift is detected from the contrast value of the image. Therefore, the driving speed cannot be increased compared to the phase difference detection method because of the relationship with the imaging timing. In addition, in order to find the peak of the contrast value, it is necessary to go too far from the in-focus position. As described above, in the contrast detection method, accurate detection is possible, but it takes time to perform focus detection and achieve focusing.
したがって、上述した３つの合焦方法は、それぞれ以下のような特徴を有する。まず、第一の焦点検出手段のみで焦点検出し撮影レンズ駆動を行う方法（第一の方法）では、第一と第二の焦点検出手段との組み合わせ、または、第二の焦点検出手段のみによる焦点検出に比べて合焦時間が速い。しかし、測距視野の範囲は、ケラレが発生しない領域に限定されるため、観察者の選択できる測距視野の範囲は狭くなる。 Therefore, each of the three focusing methods described above has the following characteristics. First, in the method (first method) in which focus detection is performed only by the first focus detection means and the photographing lens is driven, the combination of the first and second focus detection means or only the second focus detection means is used. Focusing time is faster than focus detection. However, since the range of the distance measuring field is limited to an area where vignetting does not occur, the range of the distance measuring field that can be selected by the observer becomes narrower.
第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段を組み合わせて焦点検出を行う方法（第二の方法）は、観察者の選択した第一の測距視野にケラレが発生した場合に行われる。具体的には第二の方法は、ケラレの割合が所定値以下の場合、または、所定値を超えていても第一の測距視野に隣接しかつ第一の測距視野の像高以下である第二の測距視野が同一の被写体を見ている場合に行われる。このとき、第一の焦点検出手段にて撮影レンズの駆動を行った後、第二の焦点検出手段にて合焦動作を行う。このように本実施例の第二の方法によれば、ケラレが発生した場合でも、合焦精度の向上と合焦時間の短縮を図ることができる。 A method of performing focus detection by combining the first focus detection unit and the second focus detection unit (second method) is performed when vignetting occurs in the first distance measuring field selected by the observer. Specifically, in the second method, when the vignetting ratio is equal to or less than a predetermined value, or even if the ratio exceeds the predetermined value, it is adjacent to the first distance measuring field and less than or equal to the image height of the first distance measuring field. This is performed when a second distance measuring field is looking at the same subject. At this time, after the photographing lens is driven by the first focus detection means, a focusing operation is performed by the second focus detection means. As described above, according to the second method of this embodiment, it is possible to improve the focusing accuracy and shorten the focusing time even when vignetting occurs.
第二の焦点検出手段でのみ焦点検出を行う方法（第三の方法）は、第一の測距視野にケラレが所定値以上発生し、かつ、第二の測距視野が同一の被写体を見ていない、または、第二の測距視野にケラレが所定値以上発生している場合に行われる。このとき、第一の焦点検出手段による焦点検出が行えないと判断され、第二の焦点検出手段による焦点検出が行われる。第三の方法では、第一の焦点検出手段のみ、または、第一と第二の焦点検出手段の組み合わせにより焦点検出を行う場合に比べて合焦時間は劣る。しかし、ケラレが大きく発生しても合焦精度が高い焦点検出が可能である。 A method (third method) in which focus detection is performed only by the second focus detection means is for viewing an object in which vignetting occurs at a predetermined value or more in the first distance measuring field and the second distance measuring field is the same. This is performed when there is no vignetting in the second distance measuring field or more than a predetermined value. At this time, it is determined that focus detection by the first focus detection means cannot be performed, and focus detection by the second focus detection means is performed. In the third method, the focusing time is inferior as compared with the case where focus detection is performed by only the first focus detection means or a combination of the first and second focus detection means. However, even if a large amount of vignetting occurs, focus detection with high focusing accuracy is possible.
次に、図１０を参照して、本実施例の焦点検出装置（撮像装置）における焦点検出フローを説明する。まずステップ１（図では「Ｓ」と略す）において、観察者は、被写界内での複数の測距視野４００ａ〜４００ｋ（図８（ａ））の中から任意の一つの測距視野（第一の測距視野）、例えば測距視野４００ｃを選択する。この選択は、測距視野選択手段（不図示）である選択スイッチにより実行される。ステップ２において、レリーズＳＷ１２２の第一ストローク操作（以下、ＳＷ１操作という）を行うと、カメラの焦点検出動作が開始される。ステップ３では、測光装置１１１に被写体の測光を行わせ、その結果を取り込み、露光時のシャッタースピードや絞り値、感度等を設定する。ステップ３では、測光装置１１１によって被写***置の検出も行われる。
具体的には、測光装置１１１は、被写界内の複数の色の光強度分布から被写体の色を認識し、被写体の位置を検出する。ステップ４では、位相差焦点検出装置１１０の受光素子２０６の中で、ステップ１にて選ばれた測距視野４００ｃに対応する対の受光素子列の蓄積を行って像信号を出力する。ステップ５では、像信号の出力から得られた結果に基づき、相関演算部１１７において、上述の相関演算による相関演算値Ｕｍｉｎ１が算出される。
Next, with reference to FIG. 10, a focus detection flow in the focus detection apparatus (imaging apparatus) of the present embodiment will be described. First, in step 1 (abbreviated as “S” in the figure), the observer can select any one of the distance measuring fields 400a to 400k (FIG. 8A) in the object field (FIG. 8A). The first distance measuring field), for example, the distance measuring field 400c is selected. This selection is executed by a selection switch which is a distance measuring field selection means (not shown). In step 2, when the first stroke operation (hereinafter referred to as SW1 operation) of the release SW 122 is performed, the focus detection operation of the camera is started. In step 3, the photometry device 111 performs photometry of the subject, captures the result, and sets the shutter speed, aperture value, sensitivity, and the like at the time of exposure. In step 3, the subject position is also detected by the photometric device 111.
Specifically, the photometric device 111 recognizes the color of the subject from the light intensity distributions of a plurality of colors in the object scene, and detects the position of the subject. In step 4, a pair of light receiving element arrays corresponding to the distance measuring field 400c selected in step 1 is accumulated in the light receiving elements 206 of the phase difference focus detection apparatus 110, and an image signal is output. In step 5, based on the result obtained from the output of the image signal, the correlation calculation unit 117 calculates a correlation calculation value Umin1 by the above-described correlation calculation.
次にステップ６に進み、相関演算部１１７は、相関演算値Ｕｍｉｎ１の算出結果に基づいて、撮影レンズ１０１によるケラレが発生しているか否かを判定する。具体的には、相関演算部１１７は、算出された相関演算値Ｕｍｉｎ１が、Ｕｍｉｎ１＜Ｌ１の条件を満たすか否かを判定する。ケラレが第一の方法による焦点検出に影響のない第一の所定値Ｌ１以下であれば、ケラレが発生していないと判定してステップ７に進む。ステップ７では、ピント制御部１１８からレンズ駆動制御部１２０へ相関演算値Ｕｍｉｎ１に基づいた撮影レンズ駆動信号が送られ、撮影レンズ１０１が第一の焦点検出手段（第一の方法）による合焦動作のために駆動される。撮影レンズ１０１の駆動が終了すると、ステップ８で、ファインダー内画像表示装置１１２（測距視野位置表示装置）と光学部材１０８による測距視野位置表示手段により、第一の焦点検出手段による合焦を行ったことを観察者に知らせる。例えば、図８（ａ）の測距視野４００ｃと同じ四角いマークを赤色に表示させる合焦表示１を行い、第一の方法による焦点検出が終了する。 Next, the process proceeds to step 6, where the correlation calculation unit 117 determines whether vignetting has occurred due to the photographing lens 101 based on the calculation result of the correlation calculation value Umin1. Specifically, the correlation calculation unit 117 determines whether or not the calculated correlation calculation value Umin1 satisfies the condition of Umin1 <L1. If the vignetting is equal to or less than the first predetermined value L1 that does not affect the focus detection by the first method, it is determined that no vignetting has occurred and the process proceeds to step 7. In step 7, a photographing lens drive signal based on the correlation calculation value Umin1 is sent from the focus control unit 118 to the lens drive control unit 120, and the photographing lens 101 is in focus operation by the first focus detection means (first method). Driven for. When the driving of the photographic lens 101 is completed, in step 8, the in-finder image display device 112 (ranging visual field position display device) and the distance measuring visual field position display means by the optical member 108 are used to focus the first focus detecting means. Inform the observer of what has been done. For example, the focus display 1 for displaying the same square mark as the distance measuring field 400c in FIG. 8A in red is performed, and the focus detection by the first method is completed.
一方、ステップ６でＵｍｉｎ１＜Ｌ１の条件を満たさない場合、すなわち相関演算部１１７が相関演算値Ｕｍｉｎ１に基づいてケラレが発生していると判定した場合には、ステップ９へ進む。ステップ９では、相関演算部１１７は、ケラレがＬ１≦Ｕｍｉｎ１＜Ｌ２の条件を満たすか否かを判定する。この条件が満たされる場合、ケラレが発生しているものの撮影レンズ１０１の駆動方向が算出可能であると判定され、第二の方法による焦点検出を行うためにステップ１０へ進む。ステップ１０では、クイックリターン機構によりメインミラー１０４、サブミラー１０５の退避が行われる。ステップ１１では、これらの退避と同時にＥＶＦへの切換えが行われ、ファインダー内画像表示装置１１２と光学部材１０８の測距視野位置表示手段によって、観察者に被写界の表示が行われる。次にステップ１２にて、相関演算値Ｕｍｉｎ１に基づいた撮影レンズ駆動信号がピント制御部１１８からレンズ駆動制御部１２０へ送られ、第一の焦点検出手段により撮影レンズ１０１が駆動される。同時に、第二の焦点検出手段によるコントラスト検出が行われ（ステップ１３）、信号評価部１１５によりコントラスト評価値が算出される。ステップ１４において、コントラスト評価値に基づいて撮影レンズ１０１の駆動を継続しながらコントラスト値を評価し続け、合焦動作が行われる。合焦動作が完了すると、ステップ１５において、測距視野４００ｃと同じ四角いマークを青色で表示する（合焦表示２）。これは、第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段の組み合わせ（第二の方法）にて焦点検出が行われたことを観察者に知らせるための表示であり、これにより第二の方法による焦点検出が終了する。 On the other hand, if the condition of Umin1 <L1 is not satisfied in step 6, that is, if the correlation calculation unit 117 determines that vignetting has occurred based on the correlation calculation value Umin1, the process proceeds to step 9. In step 9, the correlation calculation unit 117 determines whether the vignetting satisfies the condition of L1 ≦ Umin1 <L2. If this condition is satisfied, it is determined that the driving direction of the photographing lens 101 can be calculated although vignetting has occurred, and the process proceeds to step 10 to perform focus detection by the second method. In step 10, the main mirror 104 and the sub mirror 105 are retracted by the quick return mechanism. In step 11, simultaneously with these retreats, switching to EVF is performed, and the object field is displayed to the observer by the viewfinder image display device 112 and the distance measuring visual field position display means of the optical member 108. Next, at step 12, a photographing lens drive signal based on the correlation calculation value Umin1 is sent from the focus control unit 118 to the lens drive control unit 120, and the photographing lens 101 is driven by the first focus detection means. At the same time, contrast detection is performed by the second focus detection means (step 13), and a contrast evaluation value is calculated by the signal evaluation unit 115. In step 14, the contrast value is continuously evaluated based on the contrast evaluation value while continuing to drive the photographing lens 101, and a focusing operation is performed. When the focusing operation is completed, in step 15, the same square mark as the distance measuring field 400c is displayed in blue (focusing display 2). This is a display for informing the observer that focus detection has been performed by the combination of the first focus detection means and the second focus detection means (second method), and thereby the second method. The focus detection by is completed.
一方、ステップ９において、相関演算部１１７がＬ１≦Ｕｍｉｎ１＜Ｌ２の条件を満たしていないと判定した場合、ステップ１６に進む。ステップ１６では、ステップ３にて被写***置検出手段である測光装置１１１より得られた被写***置の情報に基づいて、隣接測距視野が同一被写体であるか否かが判定される。具体的には、測距視野４００ｃに隣接している測距視野で、かつ、測距視野４００ｃより像高が低い測距視野である図８（ａ）の測距視野４００ｄが、測距視野４００ｃと同一被写体を見ているか否かが判定される。図８（ａ）に示されるように、測距視野４００ｃと測距視野４００ｄに人物の同一被写体があり同一被写体を見ていると判定された場合には、ステップ１７に進む。ステップ１７では、測距視野４００ｄの第一の焦点検出手段での受光素子の蓄積が行われ、ステップ１８にて測距視野４００ｄの相関演算値Ｕｍｉｎ２がステップ５と同様に算出される。 On the other hand, if the correlation calculation unit 117 determines in step 9 that the condition of L1 ≦ Umin1 <L2 is not satisfied, the process proceeds to step 16. In step 16, based on the subject position information obtained from the photometric device 111, which is the subject position detecting means in step 3, it is determined whether or not the adjacent distance measuring fields are the same subject. Specifically, the distance measuring field 400d in FIG. 8A, which is a distance measuring field adjacent to the distance measuring field 400c and has a lower image height than the distance measuring field 400c, is the distance measuring field. It is determined whether or not the same subject as 400c is viewed. As shown in FIG. 8A, if it is determined that there is the same subject of the person in the distance measuring field 400c and the distance measuring field 400d, the process proceeds to step 17. In step 17, the light receiving elements are accumulated in the first focus detection means in the distance measuring field 400 d, and the correlation calculation value Umin2 of the distance measuring field 400 d is calculated in step 18 in the same manner as in step 5.
ステップ１９において、相関演算値Ｕｍｉｎ２がＵｍｉｎ＜Ｌ２の条件を満たす場合、ステップ１０〜ステップ１５と同様のフローが実施される。この場合、ステップ１２において、測距視野４００ｄにおける第一の焦点検出手段による相関演算値Ｕｍｉｎ２に基づいて、撮影レンズ１０１が駆動される。このように本実施例では、制御手段としてのピント制御部１１８は、測距視野４００ｃ（第一の測距視野）におけるケラレ量が所定値以上（Ｕｍｉｎ１≧Ｌ１）の場合において、以下の条件を満たすか否かを判定する。すなわち、被写***置検出手段により第一の測距視野およびこれに隣接して第一の測距視野の像高以下である第二の測距視野（測距視野４００ｃ）にて同一の被写体が検出されており、かつ、第二の測距視野のケラレ量が第二の所定値Ｌ２より小さいかを判定する。この条件を満たすとき、制御手段は、第二の測距視野における第一の焦点検出手段による焦点検出と、第一の測距視野における第二の焦点検出手段による焦点検出とを組み合わせて撮影レンズ１０１の合焦動作を行う。 In step 19, when the correlation calculation value Umin2 satisfies the condition of Umin <L2, the same flow as in steps 10 to 15 is performed. In this case, in step 12, the photographing lens 101 is driven based on the correlation calculation value Umin2 by the first focus detection means in the distance measuring field 400d. As described above, in this embodiment, the focus control unit 118 as the control unit satisfies the following conditions when the amount of vignetting in the distance measuring field 400c (first distance measuring field) is equal to or greater than a predetermined value (Umin1 ≧ L1). It is determined whether or not it is satisfied. In other words, the same subject is detected by the subject position detection means in the first distance measuring field and the second distance measuring field adjacent to the first distance measuring field (the distance measuring field 400c) which is equal to or less than the image height of the first distance measuring field. It is determined whether the vignetting amount of the second distance measuring field is smaller than the second predetermined value L2. When this condition is satisfied, the control means combines the focus detection by the first focus detection means in the second distance measuring field with the focus detection by the second focus detection means in the first distance measurement field. 101 focusing operation is performed.
一方、ステップ１６において、測距視野４００ｃと測距視野４００ｄが図８（ｂ）に示されるように同一被写体を見ていない場合、ステップ２０に進む。また、測距視野４００ｃと測距視野４００ｄが図８（ａ）に示されるように同一被写体を見ている場合でも、測距視野４００ｄにケラレが発生し、相関演算値Ｕｍｉｎ２がＵｍｉｎ＜Ｌ２の条件を満たしていない場合には、ステップ１９からステップ２０へ進む。ステップ２０、２１では、ステップ１０、１１と同様に、ミラーの退避とＥＶＦへの切換えがそれぞれ行われる。ステップ２２、ステップ２３では、第二の焦点検出手法手段によるコントラスト検出を行いながら撮影レンズ１０１を駆動をして、コントラスト評価値による合焦動作が実施される。そしてステップ２４において、図８（ｂ）のように四角いマークを緑色で表示する等により、第二の焦点検出手段のみで合焦動作が行われたことを観察者に知らせ（合焦表示３）、第三の方法による焦点検出が終了する。 On the other hand, in step 16, if the distance measuring field 400c and the distance measuring field 400d do not see the same subject as shown in FIG. 8B, the process proceeds to step 20. Further, even when the distance measuring field 400c and the distance measuring field 400d are viewing the same subject as shown in FIG. 8A, vignetting occurs in the distance measuring field 400d, and the correlation calculation value Umin2 satisfies Umin <L2. If the condition is not satisfied, the process proceeds from step 19 to step 20. In steps 20 and 21, as in steps 10 and 11, mirror retraction and switching to EVF are performed, respectively. In steps 22 and 23, the photographing lens 101 is driven while performing contrast detection by the second focus detection method means, and a focusing operation based on the contrast evaluation value is performed. In step 24, the observer is informed that the focusing operation has been performed only by the second focus detection means by displaying a square mark in green as shown in FIG. 8B (focusing display 3). The focus detection by the third method ends.
このように本実施例では、測距視野位置表示手段により、第一の焦点検出手段のみで焦点検出した場合には四角いマークを赤色で表示させる（合焦表示１）。また、第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段の組み合わせで焦点検出した場合には四角いマークを青色で表示させる（合焦表示２）。また、第二の焦点検出手段のみで焦点検出した場合には四角いマークを緑色で表示させる（合焦表示３）このため、焦点検出に用いられた焦点検出手段を観察者に知らせることができる。また、本実施例では色を変えて観察者へ焦点検出手段を知らせているが、四角いマークを十字マークや丸マークに変えて情報を表示するようにしても良い。 As described above, in this embodiment, when the focus detection is performed only by the first focus detection unit by the distance measuring visual field position display unit, the square mark is displayed in red (in-focus display 1). Further, when the focus is detected by the combination of the first focus detection means and the second focus detection means, a square mark is displayed in blue (focusing display 2). Further, when focus detection is performed only by the second focus detection means, a square mark is displayed in green (in-focus display 3). Therefore, the observer can be notified of the focus detection means used for focus detection. In this embodiment, the color is changed to notify the observer of the focus detection means, but information may be displayed by changing the square mark to a cross mark or a circle mark.
また、本実施例では、焦点検出手段の選択を観察者が選択した測距視野位置に応じて自動で切換えているが、これに限定されるものではない。観察者自らが第一の方法、第二の方法、および、第三の方法について、合焦時間を優先するか、または、合焦範囲を優先するか等、撮影用途に応じて不図示の回転ダイヤル等により切換えられるように構成してもよい。これは本実施例における焦点検出手段選択方法となる。 In this embodiment, the selection of the focus detection means is automatically switched according to the distance measuring visual field position selected by the observer, but the present invention is not limited to this. Rotation (not shown) depending on the shooting application, such as whether the observer gives priority to the focusing time or focusing range for the first method, the second method, and the third method. You may comprise so that it can switch by a dial etc. This is the focus detection means selection method in this embodiment.
例えば具体的には、前もって撮影レンズ１０１が装着されたときに全測距点にて相関演算を実施し、撮影レンズ１０１によるケラレを検出し、焦点検出手段選択方法によって、観察者が用途に応じて切換え可能な第一のモード〜第三のモードを用意する。 For example, specifically, when the photographing lens 101 is mounted in advance, correlation calculation is performed at all the distance measuring points, vignetting by the photographing lens 101 is detected, and the observer selects the focus detection unit according to the application. The first mode to the third mode that can be switched are prepared.
ここで、第一のモードは第一の焦点検出手段にて焦点検出を行う測距視野の範囲を選べるモードであり、例えば、動く被写体など速い焦点検出が必要な場合に選択される。第二のモードは、第一の焦点検出手段のみの焦点検出、または、第一の焦点検出手段と第二の焦点検出手段との組み合わせによる焦点検出のいずれかを用いて焦点検出を行う測距視野の範囲を選べるモードである。第二のモードは、例えば、できるだけ広い範囲で測距視野を選びたいが合焦時間をあまり遅くならないようにしたい場合に有効である。第三のモードは、第二のモードに加えて、第二の焦点検出手段のみで焦点検出を行う測距視野の範囲も選択可能なモードである。第三のモードは、前述した動作フローによる制御と等しい。選択される測距視野の範囲によっては合焦時間が長くなるため、風景や物撮りなどで用いる場合に適している。 Here, the first mode is a mode in which the range of the distance measurement visual field in which focus detection is performed by the first focus detection means can be selected. For example, the first mode is selected when fast focus detection is necessary, such as a moving subject. The second mode is a distance measurement that performs focus detection using either focus detection of only the first focus detection means or focus detection by a combination of the first focus detection means and the second focus detection means. In this mode, the range of the field of view can be selected. The second mode is effective, for example, when it is desired to select a distance measuring field in as wide a range as possible but not to slow down the focusing time. The third mode is a mode in which, in addition to the second mode, a range of a distance measuring field in which focus detection is performed only by the second focus detection means can be selected. The third mode is equivalent to the control by the operation flow described above. Depending on the range of the range-finding field to be selected, the focusing time becomes longer, so it is suitable for use in landscapes and object photography.
例えば、前述の動作フローにおける構成と同様の測距視野を有するカメラ（撮像装置）において、あるＦナンバーの撮影レンズが装着された場合、全測距視野４００ａ〜４００ｋにて位相差検出による相関演算を実施する。その相関演算結果より、ケラレが発生せず第一の焦点検出が可能な測距視野が図９（ａ）における実線の四角いマークで示される測距視野４００ａ、４００ｄ、４００ｅ、４００ｉ、４００ｊであるとする。同様に、ケラレの発生具合により、第一の焦点検出手段のみの焦点検出、または、第一および第二の焦点検出手段の組み合わせによる焦点検出が可能な測距視野を、図９（ｂ）における測距視野４００ａ、４００ｃ〜４００ｆ、４００ｈ〜４００ｋであるとする。残りの測距視野４００ｂ、４００ｇは、第二の測距視野でのみ焦点検出が可能であるとする。この場合、被写***置検出手段により隣接する測距視野の第一の焦点検出手段と組み合わせた焦点検出方法は行えないものとする。すなわち、観察者が第一のモードを選択した場合、図９（ａ）の実線の四角いマークの測距視野４００ａ、４００ｄ、４００ｅ、４００ｉ、４００ｊが選択可能となる。また観察者が第二のモードを選択した場合、図９（ｂ）における実線の四角いマークの測距視野４００ａ、４００ｃ〜４００ｆ、４００ｈ〜４００ｋが選択可能となる。観察者が第三のモードを選択した場合、図８（ａ）に示される全ての測距視野４００ａ〜４００ｋが選択可能となる。 For example, in a camera (imaging device) having a distance measuring field similar to the configuration in the above-described operation flow, when a photographing lens of a certain F number is attached, correlation calculation by phase difference detection in all the distance measuring fields 400a to 400k. To implement. From the correlation calculation result, the distance measuring fields 400a, 400d, 400e, 400i, and 400j indicated by the solid square marks in FIG. And Similarly, in FIG. 9B, a distance measuring field in which focus detection by only the first focus detection unit or focus detection by a combination of the first and second focus detection units can be performed depending on the occurrence of vignetting. It is assumed that the distance measuring fields 400a, 400c to 400f, and 400h to 400k. It is assumed that focus detection is possible for the remaining distance measuring fields 400b and 400g only in the second distance measuring field. In this case, the focus detection method combined with the first focus detection means of the adjacent distance measuring field by the subject position detection means cannot be performed. That is, when the observer selects the first mode, the distance measuring fields 400a, 400d, 400e, 400i, and 400j of the solid square marks in FIG. 9A can be selected. In addition, when the observer selects the second mode, it is possible to select the ranging visual fields 400a, 400c to 400f, and 400h to 400k of the solid square marks in FIG. 9B. When the observer selects the third mode, all the distance measuring fields 400a to 400k shown in FIG. 8A can be selected.
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。 The embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited to the matters described as the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
１０１ 撮影レンズ
１１０ 位相差焦点検出装置
１１４ 高周波信号抽出部
１１５ 信号評価部
１１７ 相関演算部
１１８ ピント制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Shooting lens 110 Phase difference focus detection apparatus 114 High frequency signal extraction part 115 Signal evaluation part 117 Correlation calculation part 118 Focus control part
Claims (5)
コントラスト検出方式により焦点検出を行う第二の焦点検出手段と、
前記第一の焦点検出手段の測距視野と撮影レンズを通過する光束との位置関係に応じて発生するケラレ量を、該第一の焦点検出手段からの２像の出力値を用いて検出するケラレ検出手段と、
前記ケラレ検出手段により検出された前記ケラレ量が所定値より小さい場合には前記第一の焦点検出手段で焦点検出を行い、該ケラレ量が該所定値以上である場合には前記第二の焦点検出手段で焦点検出を行って前記撮影レンズの合焦動作を行うように制御する制御手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。 First focus detection means for performing focus detection by a phase difference detection method;
A second focus detection means for performing focus detection by a contrast detection method;
The amount of vignetting generated according to the positional relationship between the distance measuring field of the first focus detection means and the light beam passing through the photographing lens is detected using the output values of the two images from the first focus detection means. Vignetting detection means;
When the amount of vignetting detected by the vignetting detection unit is smaller than a predetermined value, focus detection is performed by the first focus detection unit, and when the amount of vignetting is greater than the predetermined value, the second focus is detected. And a control means for controlling the focus of the photographic lens by performing focus detection by the detection means.
前記被写界内の複数の測距視野の中から第一の測距視野を選択する測距視野選択手段と、を更に有し、
前記制御手段は、前記第一の測距視野におけるケラレ量が前記所定値以上である場合において、前記被写***置検出手段により該第一の測距視野および該第一の測距視野に隣接して該第一の測距視野の像高以下である第二の測距視野にて同一の被写体が検出されており、かつ、該第二の測距視野のケラレ量が第二の所定値より小さいとき、該第二の測距視野における前記第一の焦点検出手段による焦点検出と、該第一の測距視野における前記第二の焦点検出手段による焦点検出とを組み合わせて前記撮影レンズの前記合焦動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。 Subject position detection means for detecting the position of the subject in the field;
A distance measuring field selecting means for selecting a first distance measuring field from a plurality of distance measuring fields in the object field;
When the amount of vignetting in the first distance measuring field is greater than or equal to the predetermined value, the control means is adjacent to the first distance measuring field and the first distance measuring field by the subject position detecting means. The same subject is detected in the second distance measuring field that is less than or equal to the image height of the first distance measuring field, and the amount of vignetting in the second distance measuring field is smaller than the second predetermined value. When the focus detection by the first focus detection means in the second distance measurement field and the focus detection by the second focus detection means in the first distance measurement field are combined, The focus detection apparatus according to claim 1, wherein a focus operation is performed.
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