JP4972960B2 - Focus adjustment device and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像光学系の焦点調節を行う装置およびその焦点調節装置を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system and an imaging apparatus that includes the focus adjustment apparatus.
位相差検出方式の焦点検出センサーと撮像素子を備え、焦点検出センサーの検出結果に基づき撮像光学系を合焦近傍に駆動した後、撮像素子の出力を用いたコントラスト検出方式で合焦位置を検出し、合焦位置の微調節を行うデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。 A phase difference detection type focus detection sensor and an image sensor are provided. Based on the detection result of the focus detection sensor, the imaging optical system is driven near the focus, and then the focus position is detected by the contrast detection method using the output of the image sensor. A digital camera that finely adjusts the in-focus position is known (for example, see Patent Document 1).
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
しかしながら、上述した従来のカメラでは、コントラスト検出方式と位相差検出方式では、焦点検出の原理が異なるため相性が悪く、それぞれの方式で焦点検出した結果のマッチングが悪い。例えば、位相差検出方式において焦点検出可能な被写体に対してコントラスト検出方式では焦点検出不能になったり、位相差検出方式では高精度に焦点検出可能な被写体がコントラスト検出方式では焦点検出精度が悪化したりする。そのため、位相差検出方式でいったん合焦近傍にレンズ駆動した後にコントラスト検出方式で微調整をしようとしても、撮像光学系がハンチングして合焦点に収束しなかったり、とんでもない位置に撮像光学系を駆動したり、まったく撮像光学系が動かないことがある。 However, in the above-described conventional camera, the contrast detection method and the phase difference detection method are different in compatibility because the principle of focus detection is different, and the matching of the results of focus detection by each method is poor. For example, a subject for which focus detection is possible with the phase difference detection method makes focus detection impossible with the contrast detection method, or a subject for which focus detection can be performed with high accuracy with the phase difference detection method, the focus detection accuracy deteriorates with the contrast detection method. Or Therefore, even if you try to fine-tune the contrast detection method after driving the lens in the vicinity of the focus once with the phase difference detection method, the imaging optical system will not hunt and converge to the focal point, or the imaging optical system will be placed at an outrageous position. The imaging optical system may not move at all.
請求項１の発明の焦点調節装置は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段と、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記一対の再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有し、前記一対の像の像ズレ量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の粗調節を行うとともに、前記撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の微調節を行う焦点調節手段と、を備え、前記撮像兼焦点検出手段は、マイクロレンズと前記マイクロレンズを通過した光束を受光する光電変換部とを有する複数の撮像用画素と、マイクロレンズと前記マイクロレンズを通過した光束を受光する一対の光電変換部とを有する複数の焦点検出用画素と、を同一の基板上に配置した撮像素子を備えることを特徴とする。
請求項６の発明の撮像装置は、撮影光学系による像を撮像して撮像信号を出力する複数の撮像画素と、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束を受光して前記一対の光束による一対の像の像ズレを表す一対の焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とを同一の基板上に有し、前記撮影光学系の予定焦点面に配置された撮像素子と、前記撮像素子の前記複数の撮像画素の前記撮像信号に基づき、画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記撮像素子の前記複数の焦点検出画素の前記一対の焦点検出信号に基づき、前記一対の像の像ズレを検出する第1の位相差式焦点検出手段と、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記一対の再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有し、前記一対の像の像ズレ量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出するする第２の位相差式焦点検出手段と、前記第２の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の粗調節を行うとともに、前記第１の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の微調節を行う焦点調節手段と、を備えることを特徴とする。
The focus adjusting apparatus according to the first aspect of the present invention captures an image formed by the imaging optical system, and an image shift amount of the pair of images formed by the pair of light beams passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. And a pair of re-imaging optical systems for re-imaging an image formed on a predetermined focal plane of the imaging optical system, and the pair And a sensor for detecting a pair of images re-imaged by the re- imaging optical system, and detecting a focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of the pair of images And a focus adjustment unit that performs coarse adjustment of the imaging optical system based on the detection result of the focus detection unit, and performs fine adjustment of the imaging optical system based on the detection result of the imaging and focus detection unit. wherein the imaging and focus detection means A plurality of imaging pixels having a microlens and a photoelectric conversion unit that receives a light beam that has passed through the microlens; and a plurality of pixels that have a microlens and a pair of photoelectric conversion units that receive the light beam that has passed through the microlens. It is characterized by comprising an imaging device in which focus detection pixels are arranged on the same substrate .
An imaging device according to a sixth aspect of the invention receives a plurality of imaging pixels that capture an image by a photographing optical system and outputs an imaging signal, and a pair of light beams that pass through a pair of pupil regions of the imaging optical system, and An imaging device having a plurality of focus detection pixels that output a pair of focus detection signals representing image misalignment of a pair of images by a pair of light beams on the same substrate, and disposed on a predetermined focal plane of the photographing optical system; The image signal generating means for generating an image signal based on the imaging signals of the plurality of imaging pixels of the imaging element, and the pair of focus detection signals based on the pair of focus detection signals of the plurality of focus detection pixels of the imaging element. A first phase difference type focus detection means for detecting image misalignment of the image, a pair of re-imaging optical systems for re-imaging the image formed on the planned focal plane of the imaging optical system, and the pair of re-imaging systems Detect a pair of images re-imaged by the imaging optics A second phase difference type focus detection means for detecting a focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of the pair of images, and the second phase difference type focus detection. together on the basis of the detection result of means performing the coarse adjustment of the imaging optical system, a focus adjustment means for said based on the detection result of the first phase difference focus detection unit performs fine adjustment of the imaging optical system, the It is characterized by providing.
本発明によれば、撮像機能と瞳分割位相差検出方式の焦点検出機能を有する撮像兼焦点検出手段を用いるので、応答性の高い高精度な焦点調節を実現できる。 According to the present invention, since the imaging and focus detection unit having the imaging function and the focus detection function of the pupil division phase difference detection method is used, it is possible to realize focus adjustment with high responsiveness and high accuracy.
本願発明の焦点検出装置とその焦点検出装置を装備した撮像装置として、デジタルスチルカメラを例にあげて説明する。 A digital still camera will be described as an example of the focus detection apparatus of the present invention and an imaging apparatus equipped with the focus detection apparatus.
図１は一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す。デジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、交換レズ２０２はマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
FIG. 1 shows a configuration of a digital still camera according to an embodiment. The
交換レンズ２０２は対物レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御回路２０６を備えている。レンズ駆動制御回路２０６は不図示のＣＰＵと駆動回路を備え、フォーカシング用レンズ２１０と絞り２１１の駆動制御、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出、後述のボディＣＰＵ２１４との通信によりレンズ情報および焦点調節情報の送受信などを行う。
The
一方、カメラボディ２０３はハーフミラー２０５、焦点検出センサー２０７、撮像素子２１２、ボディＣＰＵ２１４、ＬＣＤドライバー２１５、ＬＣＤ２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９、駆動制御回路２２０、外部操作部材２２１などを備えている。
On the other hand, the
ハーフミラー２０５は交換レンズ２０２の光軸上に配置され、光路を反射側と透過側に分離する。ハーフミラー２０５にはハーフミラー機能を実現する反射膜が所定の厚さをもったガラス板の表面に形成されており、裏面には反射防止膜が形成されている。焦点検出センサー２０７はハーフミラー２０５の透過側の交換レンズ２０２の予定焦点面（予定結像面）に配置され、交換レンズ２０２の焦点検出機能を有する。焦点検出センサー２０７には、複数の焦点検出位置で焦点検出を行うために複数組の再結像方式の焦点検出ユニット（不図示）が組込まれている。
The
撮像素子２１２はハーフミラー２０５の反射側の交換レンズ２０２の予定焦点面に配置され、交換レンズ２２０の焦点検出機能と撮像機能を有する。撮像素子２１２には二次元状に撮像用画素が配置されており、その中の複数の焦点検出位置に対応した部分に焦点検出用画素列が組込まれている。
The
この明細書では、焦点検出センサー２０７による焦点検出結果に基づくフォーカシング用レンズ２１０の焦点調節を、焦点検出専用センサーによる焦点調節として“専用ＡＦ”または“再結像方式ＡＦ”と呼ぶ。一方、撮像素子２１２の焦点検出用画素列による焦点検出結果に基づくフォーカシング用レンズ２１０の焦点調節を、撮像素子による焦点調節として“撮像素子ＡＦ”または“マイクロレンズ方式ＡＦ”と呼ぶ。
In this specification, the focus adjustment of the focusing
ボディＣＰＵ２１４は、撮像素子２１２と焦点検出センサー２０７からの出力の読み出し制御、レンズ駆動制御回路２０６との通信（レンズ情報／焦点調節情報の送受信）、交換レンズ２０２の焦点調節時における撮像素子２１２と焦点検出センサー２０７の切り換え制御、交換レンズ２０２の焦点検出および焦点調節調節制御、撮像時の撮像制御、デジタルスチルカメラ全体の動作制御などを行う。ボディＣＰＵ２１４とレンズ駆動制御回路２０６はマウント部２０４に設けられた電気接点部２１３を介してレンズ情報、フォーカシングレンズ駆動のためのデフォーカス量などの各種情報の授受を行う。
The
ＬＣＤ２１６は液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電子ビューファインダー）として機能し、ＬＣＤドライバー２１５はＬＣＤ２１６を駆動して撮像画像や撮像条件などの各種情報を表示する。撮影者はそれらの情報を接眼レンズ２１７を介して視認することができる。メモリカード２１９は画像信号を格納記憶するための画像ストレージである。また、駆動制御回路２２０にはタイマーなどのカメラの制御回路が含まれ、外部操作部材２２１にはシャッターボタンなどのデジタルカメラの種々の操作および設定のために用いる操作部材が含まれる。
The
交換レンズ２０２を通過しハーフミラー２０５で反射され、撮像素子２１２上に形成された被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、その出力はボディＣＰＵ２１４に送られる。一方、交換レンズ２０２を通過し、さらにハーフミラー２０５を透過して焦点検出センサー２０７上に形成された被写体像は、焦点検出センサー２０７に内蔵されたイメージセンサにより光電変換され、その出力はボディＣＰＵ２１４へ送られる。
The subject image that passes through the
ボディＣＰＵ２１４は、撮像素子２１２の焦点検出用画素列の出力および焦点検出センサー２０７の出力に基づいて焦点検出演算を行い、交換レンズ２０２が撮像素子２１２上に形成する像の焦点調節状態すなわちデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御回路２０６へ送る。また、ボディＣＰＵ２１４は撮像用画素の出力に基づき生成した画像信号をメモリカード２１９へ格納するとともに、撮像用画素および焦点検出用画素の出力に基づいて被写界の測光を行い、輝度を演算する。さらに、ボディＣＰＵ２１４は画像信号をＬＣＤドライバー２１５に送り、画像をＬＣＤ２１６に表示させる。さらにまた、ボディＣＰＵ２１４は駆動制御回路２２０からの信号を受けて各種制御の切り換えや起動を行うとともに、外部操作部材２２１の切り換えや操作状態に応じて各種制御の切り換えや起動を行う。
The
レンズ駆動制御回路２０６のＣＰＵ（不図示）は、レンズ情報をフォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態などに応じて変更する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置および絞り２１１の位置をモニターし、モニター情報に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからモニター情報に応じたレンズ情報を選択する。また、レンズ駆動制御回路２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づきフォーカシング用レンズ２１０を合焦点へ駆動する。
A CPU (not shown) of the lens
図１に示す一実施の形態の構成では、撮像素子２１２をハーフミラー２０５の反射側に、透過側に焦点検出センサー２０７をそれぞれ配置したので、次のような効果を得ることができる。すなわち、撮像の都度ハーフミラー２０５を退避する必要がないので撮像におけるレスポンスが速く、シャッターチャンスを確実に捉えることができる。また、ハーフミラー２０５の透過による撮像画像の収差劣化がなく、透過側に比較して高品質な画像を撮像することができる。さらに、撮像中に並行して専用ＡＦで焦点調節が可能である。
In the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, since the
図２は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図である。図２(ａ)に示すように撮像素子２１２は撮像用画素３１０が二次元状に配列されており、図１１（ｂ）Ｐ１１〜Ｐ１５に示す５箇所の焦点検出位置に対応する部分には焦点検出用画素３１１が図のように配列されている。撮像用画素３１０は図２(ｂ)に示すようにマイクロレンズ１０と撮像用の光電変換部１１を備え、焦点検出用画素３１１は図２(ｃ)に示すようにマイクロレンズ１０と焦点検出用の一対の光電変換部１２、１３を備えている。
FIG. 2 is a front view showing a detailed configuration of the
図３は撮像用画素３１０の断面図である。撮像用画素３１０において、撮像用の光電変換部１１の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１１が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図４は焦点検出用画素３１１の断面図である。焦点検出用画素３１１において、焦点検出用の光電変換部１２、１３の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１２、１３が前方に投影される。光電変換部１２、１３は同一の半導体回路基板２９上に形成される。なお、撮像用画素３１０および焦点検出用画素３１１の前方に配置されるマイクロレンズ１０は、交換レンズ２０２の予定焦点面に配置される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図５はマイクロレンズ方式による瞳分割型位相差検出方法を説明する図である。なお、図５では一部の焦点検出用画素３１１（マイクロレンズ５０、６０と二対の光電変換部５２，５３、６２，６３）を示す。９０は交換レンズ２０２の予定焦点面に配置されたマイクロレンズ５０、６０の前方ｄ４の距離に設定した射出瞳である。なお、距離ｄ４はマイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との間の距離などに応じて決まる距離であって、交換レンズ２０２の予定焦点面と射出瞳との間の距離をこの明細書では測距瞳距離と呼ぶ。
FIG. 5 is a diagram for explaining a pupil division type phase difference detection method using a microlens method. FIG. 5 shows some focus detection pixels 311 (
９１は交換レンズ２０２の光軸である。９２はマイクロレンズ５０、６０により投影された光電変換部５２、６２の領域（測距瞳）であり、９３はマイクロレンズ５０、６０により投影された光電変換部５３、６３の領域（測距瞳）である。一対の測距瞳領域９３、９４を通過した被写体からの二対の焦点検出用光束７２，７３、８２，８３は、マイクロレンズ５０、６０を介して二対の光電変換部５２，５３、６２，６３に到達する。
図５では、光軸９１上にある焦点検出用画素３１１（マイクロレンズ５０と一対の光電変換部５２，５３からなる）と、光軸外にある焦点検出用画素３１１（マイクロレンズ６０と一対の光電変換部６２，６３からなる）を模式的に例示しているが、その他の焦点検出用画素３１１においても一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する焦点検出用光束を一対の光電変換部でそれぞれ受光する。なお、焦点検出用画素３１１の配列方向は一対の測距瞳の分割方向と一致させる。
In FIG. 5, a focus detection pixel 311 (consisting of a
マイクロレンズ５０、６０は光学系２０２予定焦点面近傍に配置されており、光軸９１上に配置されたマイクロレンズ５０によりその背後に配置された一対の光電変換部５２、５３の形状がマイクロレンズ５０、６０から投影距離ｄ４だけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２、９３を形成する。
The
一方、光軸９１から離間して配置されたマイクロレンズ６０によりその背後に配置された一対の光電変換部６２、６３の形状が投影距離ｄ４だけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２，９３を形成する。すなわち、測距瞳距離ｄ４にある射出瞳９０上で各画素の光電変換部の投影形状（測距瞳９２、９３）が一致するように各画素の投影方向が決定されている。
On the other hand, the shape of the pair of
光電変換部５２は測距瞳９２を通過し、マイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７２によってマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部５３は測距瞳９３を通過し、マイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７３によってマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
The
一方、光電変換部６２は測距瞳９２を通過し、マイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８２によってマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部６３は測距瞳９３を通過し、マイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８３によってマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
On the other hand, the
このような焦点検出用画素３１１をアレイ状に多数配置し、その背後に配置した一対の光電変換部１２、１３の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３をそれぞれ通過する焦点検出光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。そして、これらの情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（マイクロレンズ方式）で一対の像の像ズレ量を検出することができる。
A large number of such
さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出することができる。なお、デフォーカス量は焦点検出位置ごとに異なる。また、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ、マイクロレンズ方式の場合はマイクロレンズの配列ピッチにより決まる。 Further, the deviation (defocus amount) of the current imaging plane with respect to the planned focal plane can be calculated by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient. Note that the defocus amount differs for each focus detection position. Further, the detection accuracy of the defocus amount (image shift amount) is determined by the detection pitch of the image shift amount, and in the case of the microlens method, the arrangement pitch of the microlenses.
図６は、射出瞳面９０における焦点検出用画素３１１の一対の光電変換部１２、１３の投影領域（測距瞳）の関係を示す正面図である。焦点検出用画素３１１の一対の光電変換部１２、１３をマイクロレンズ１０により射出瞳面９０に投影した測距瞳９２、９３（実線）の外接円９４は、予定焦点面から見た場合に所定の開口Ｆ値となる。この明細書ではこの開口Ｆ値を測距瞳Ｆ値という。一般に、交換レンズ２０２の絞り開口の開放Ｆ値が測距瞳Ｆ値より明るい場合には、焦点検出光束が交換レンズ２０２の絞り開口によって遮光されることがないので、高精度な焦点検出が可能になる。
FIG. 6 is a front view showing the relationship between the projection areas (ranging pupils) of the pair of
交換レンズ２０２の絞り開口に対応する射出瞳の距離が測距瞳距離と一致していない場合は、画面周辺の位置で焦点検出を行う際に、交換レンズ２０２の絞り開口の開放Ｆ値が測距瞳Ｆ値より明るくても画面周辺の画素では焦点検出光束が部分的に遮光されることがあり、焦点検出精度が悪化する。図６において点９５、９６は測距瞳９２、９３の並び方向（ｘ方向）の重心位置であり、予定焦点面上の焦点検出位置からこの重心位置９５，９６を睨む開き角の大きさに応じて像ズレ量をデフォーカス量に変換するために用いられる変換係数の値が決定される。開き角が大きいほど焦点検出精度が上がり、開き角が小さいほどデフォーカス量の検出範囲が広がる。
When the distance of the exit pupil corresponding to the aperture opening of the
なお、図６では図１１（ｂ）の焦点検出位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に対応した測距瞳を示しているが、焦点検出位置Ｐ１４、Ｐ１５に対応する測距瞳は図６を９０度回転したものとなり、測距瞳の外接円（測距瞳Ｆ値）は変化しない。 6 shows the distance measurement pupils corresponding to the focus detection positions P11, P12, and P13 in FIG. 11B, the distance measurement pupils corresponding to the focus detection positions P14 and P15 rotate FIG. 6 by 90 degrees. The circumscribed circle (ranging pupil F value) of the distance measuring pupil does not change.
図７は撮像素子２１２の回路構成を示す。撮像素子２１２は光電変換部から出力信号を読み出すための読出し回路を備えている。２６は撮像用画素３１０の光電変換部（図２、図３の１１に相当）であり、２７、２８は焦点検出用画素３１１の一対の光電変換部（図２、図４の１２、１３に相当）である。垂直転送レジスタ２０は各光電変換部２６、２７、２８に対応して設置された転送ＭＯＳスイッチ２４をオン、オフし、一行の画素ごとに光電変換部２６〜２８の出力を転送ＭＯＳスイッチ２５に転送する。
FIG. 7 shows a circuit configuration of the
水平転送レジスタ２１は転送ＭＯＳスイッチ２５を順次オン、オフし、転送ＭＯＳスイッチ２４から転送された出力を順次増幅アンプ２３へ転送する。増幅アンプ２３は転送ＭＯＳスイッチから転送された出力を増幅して撮像素子２１２の外部へ出力する。これらの光電変換部、転送ＭＯＳスイッチ、レジスタ、増幅アンプは半導体基板２９上に形成される
The horizontal transfer register 21 sequentially turns on and off the
撮像素子２１２をＣＣＤイメージセンサではなくＭＯＳイメージセンサとして構成することによって、製造コストを下げることができる。焦点検出用画素もＭＯＳイメージセンサとして構成されるため、選択された焦点検出位置に対応する焦点検出用画素だけを高速に読み出すことが可能になる。
By configuring the
図８は、図１に対応した焦点検出センサー２０７の詳細な構成を示す。図８により再結像方式による焦点検出方法について説明する。図において、９１は交換レンズ２０２の光軸、１１０、１２０はコンデンサレンズ、１１１、１２１は絞りマスク、１１２，１１３、１２２，１２３は絞り開口、１１４，１１５、１２４，１２５は再結像レンズ、 １１６、１２６は焦点検出用のイメージセンサ（ＣＣＤ）、１３２，１３３、１４２，１４３は焦点検出用光束である。
FIG. 8 shows a detailed configuration of the
１０１は交換レンズ２０２の予定焦点面の前方ｄ５の距離に設定した射出瞳である。距離ｄ５は、コンデンサレンズ１１０、１２０の焦点距離と、コンデンサレンズ１１０、１２０と絞り開口１１２，１１３、１２２，１２３の間の距離などに応じて決まる距離であって、測距瞳距離と呼ぶ。１０２はコンデンサレンズ１１０、１２０により投影された絞り開口１１２、１２２の領域（測距瞳）、１０３はコンデンサレンズ１１０、１２０により投影された絞り開口１１３、１２３の領域（測距瞳）である。コンデンサレンズ１１０、絞りマスク１１１、絞り開口１１２，１１３、再結像レンズ１１４、１１５、イメージセンサ１１６が一つの位置で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割位相差検出の焦点検出ユニットを構成する。
図８では、光軸９１上にある焦点検出ユニットと光軸９１外にある焦点検出ユニットを模式的に例示している。複数の焦点検出ユニットを組み合わせることによって、図１１（ａ）に示すように５箇所の焦点検出位置Ｐ１〜Ｐ５で再結像方式の瞳分割方位相差検出で焦点検出を行う専用ＡＦを実現することができる。光軸９１上の焦点検出ユニットは、交換レンズ２０２の予定焦点面近傍に配置されたコンデンサレンズ１１０、その背後に配置されたイメージサンサー１１６、コンデンサレンズ１１０とイメージサンサー１１６の間に配置されて予定焦点面近傍に結像された１次像をイメージセンサー１１６上に再結像する一対の再結像レンズ１１４、１１５、一対の再結像レンズの近傍（図では前面）に配置された一対の絞り開口１１２、１１３を有する絞りマスク１１を備えている。
FIG. 8 schematically illustrates a focus detection unit on the
イメージセンサー１１６は複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサーであって、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の分割方向（＝絞り開口の並び方向）と一致させる。イメージセンサー１１６上に再結像された一対の像の光強度分布に対応した情報がイメージセンサー１１６から出力され、この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（再結像方式）で一対の像の像ズレ量を検出することができる。そして、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出できる。
The
イメージセンサー１１６は再結像レンズ１１４、１１５により予定焦点面上に投影されており、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ（再結像方式の場合は予定焦点面上に投影された光電変換部の配列ピッチ）により決まる。コンデンサレンズ１１０は絞りマスク１１１の絞り開口１１２、１１３を射出瞳１０１上に領域１０２、１０３として投影している。これらの領域１０２、１０３を測距瞳と呼ぶ。すなわち、イメージセンサ１１６上に再結像される一対の像は射出瞳１０１上の一対の測距瞳１０２，１０３を通過する光束によって形成される。射出瞳１０１上の一対の測距瞳１０２、１０３を通過する光束１３２、１３３を焦点検出用光束と呼ぶ。
The
図９は再結像方式における射出瞳面上の測距瞳を示す図である。一対の絞り開口をコンデンサレンズにより射出瞳面１０１に投影した測距瞳１０２、１０３（実線）の外接円８４は、予定焦点面から見た場合に所定の開口Ｆ値（測距瞳Ｆ値）となる。この再結像方式の測距瞳Ｆ値は図６に示すマイクロレンズ方式の測距瞳Ｆ値より暗く（Ｆ値としては大きく）設定される。
FIG. 9 is a diagram showing a distance measuring pupil on the exit pupil plane in the re-imaging method. A circumscribed
点８５、８６は測距瞳１０２、１０３の並び方向（ｘ方向）の重心位置であり、予定焦点面の焦点検出位置からこの重心位置８５，８６を睨む開き角の大きさに応じて像ズレ量をデフォーカス量に変換するために用いられる変換係数の値が決定される。再結像方式の開き角は図６に示すマイクロレンズ方式の開き角より小さく設定され、大きなデフォーカス量を検出可能としている。なお、図９では図１１（ａ）の焦点検出位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応した測距瞳を示しているが、焦点検出位置Ｐ４、Ｐ５に対応する測距瞳は図９を９０度回転したものとなり、測距瞳の外接円（測距瞳Ｆ値）は変化しない。
図１０は、専用ＡＦで用いる焦点検出センサー２０７のイメージセンサ（ＣＣＤ）の回路構成を示す。３０、３１は１つの焦点検出位置に対応した一対の光電変換部の配列、３２は一対の光電変換部の配列３０、３１からの出力を転送するＣＣＤ転送レジスター、３３はＣＣＤ転送レジスター３２から転送された出力を増幅して外部に出力する増幅アンプである。ＣＣＤイメージセンサー１１７には、図１１（ａ）の５カ所の焦点検出位置に対応して、一対の光電変換部の配列、ＣＣＤ転送レジスター、増幅アンプからなる組が５組形成されている。
FIG. 10 shows a circuit configuration of an image sensor (CCD) of the
各組の光電変換部の電荷蓄積時間制御、出力転送および増幅は完全に独立に動作制御することが可能である。複数の焦点検出位置に対応した光電変換部の動作制御を独立に行えるため、複数の焦点検出位置の輝度が著しく異なっている場合でも、輝度に応じた電荷蓄積時間制御を独立に行うことによって、適切なレベルの出力を得ることができ、すべての焦点検出位置で同時に焦点検出を行う動作に適している。 The charge accumulation time control, output transfer, and amplification of each set of photoelectric conversion units can be controlled completely independently. Since the operation control of the photoelectric conversion unit corresponding to a plurality of focus detection positions can be performed independently, even when the brightness of the plurality of focus detection positions is significantly different, by performing charge accumulation time control according to the brightness independently, An appropriate level of output can be obtained, which is suitable for the operation of performing focus detection at all focus detection positions simultaneously.
図１１は、交換レンズ２０２の予定焦点面上に設定した撮像画面１００内の焦点検出位置を示す。図１１（ａ）は再結像方式の瞳分割型位相差検出の焦点検出センサー２０７が焦点検出を行う際に、撮像画面１００内で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア）を示す。再結像方式では、イメージセンサーの光電変換部の配列が画面１００に投影され、その投影領域が焦点検出エリアとなる。したがって、焦点検出エリアの長さおよび幅とサンプリングピッチは、光電変換部のサイズ、配列長、配列ピッチおよび再結像レンズの投影倍率によって決まる。
FIG. 11 shows the focus detection position in the
図１１（ｂ）はマイクロレンズ方式で焦点検出する際に、撮像画面１００内で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア）を示す。マイクロレンズ方式では、画面１００のマイクロレンズの配列が焦点検出エリアとなり、焦点検出エリアの長さおよび幅とサンプリングピッチはマイクロレンズのサイズ、配列長、配列ピッチによって決まる。
FIG. 11B shows an area (focus detection area) where an image is sampled on the
図１１（ｃ）は再結像方式（専用ＡＦ）とマイクロレンズ方式（撮像素子ＡＦ）の焦点検出エリアを重ね合わせて示したものである。５カ所の焦点検出エリアは互いに重なっている。再結像方式の焦点検出エリアの長さを、マイクロレンズ方式の焦点検出エリアの長さより長く設定することによって、像ズレ演算の際のシフト量を大きく取ることができ、デフォーカス量の検出範囲を広くすることができる。マイクロレンズ方式の場合は、焦点検出エリアを長くすると、焦点検出用画素数を増加する必要があり、撮像時の画像品質が劣化してしまう。 FIG. 11C shows the focus detection areas of the re-imaging method (dedicated AF) and the microlens method (imaging element AF) superimposed. The five focus detection areas overlap each other. By setting the length of the focus detection area of the re-imaging method to be longer than the length of the focus detection area of the microlens method, it is possible to increase the shift amount in the image shift calculation, and the defocus amount detection range Can be widened. In the case of the microlens method, when the focus detection area is lengthened, it is necessary to increase the number of focus detection pixels, and the image quality at the time of imaging is deteriorated.
また、再結像方式（専用ＡＦ）の焦点検出エリアの幅を、マイクロレンズ方式（撮像素子ＡＦ）の焦点検出エリアの幅より広くすることによって、低輝度時の出力低下や電荷蓄積時間の増加に伴うレスポンス低下を防止することができる。マイクロレンズ方式の場合は、焦点検出エリアの幅を広くすると、焦点検出用画素数を増したり焦点検出用画素サイズを大きくする必要があり、撮像時の画像品質が劣化してしまう。 Also, by making the width of the focus detection area of the re-imaging method (dedicated AF) wider than that of the focus detection area of the microlens method (image sensor AF), the output is reduced at low luminance and the charge accumulation time is increased. It is possible to prevent a decrease in response due to. In the case of the microlens method, if the width of the focus detection area is widened, it is necessary to increase the number of focus detection pixels or increase the focus detection pixel size, which degrades the image quality at the time of imaging.
再結像方式（専用ＡＦ）の焦点検出エリアの検出ピッチを、マイクロレンズ方式（撮像素子ＡＦ）の焦点検出エリアの検出ピッチより細かくすることによって、像ズレ量の検出精度（焦点検出精度）を向上させることができる。逆に、焦点検出エリアの検出ピッチを粗くすることによって、低輝度時の出力低下や電荷蓄積時間の増加に伴うレスポンス低下を防止することができるとともに、出力数を縮小し、像ズレ演算時間を短縮することによりレスポンス低下を防止することができる。マイクロレンズ方式（撮像素子ＡＦ）の場合は、焦点検出用画素のピッチを撮像用画素の配列ピッチに揃えたほうが有利であり、焦点検出用画素のピッチを粗くするのは困難である。 By making the detection pitch of the focus detection area of the re-imaging method (dedicated AF) finer than the detection pitch of the focus detection area of the microlens method (imaging device AF), the detection accuracy (focus detection accuracy) of the image shift amount is improved. Can be improved. Conversely, by reducing the detection pitch of the focus detection area, it is possible to prevent a decrease in output due to low brightness and a decrease in response due to an increase in charge accumulation time, while reducing the number of outputs and reducing the image shift calculation time. By shortening, it is possible to prevent a decrease in response. In the case of the microlens method (imaging device AF), it is more advantageous to align the pitch of the focus detection pixels with the arrangement pitch of the imaging pixels, and it is difficult to reduce the pitch of the focus detection pixels.
再結像方式の焦点検出センサー２０７によるＡＦ（専用ＡＦ）と、マイクロレンズ方式によるＡＦ（撮像素子ＡＦ）の特性を表１に整理する。
ＡＦユニットのサイズにおいて、専用ＡＦは、再結像するための空間を必要とするので撮像素子ＡＦより大きく、特に光軸方向の厚さが必要である。これに対し撮像素子ＡＦは、マイクロレンズの直後に光電変換部を配置するので専用ＡＦより小さく、特に光軸方向の厚さを薄くできる。焦点検出輝度範囲において、専用ＡＦは、光電変換部のサイズを大きく設定できるので低輝度から高輝度まで対応できる。これに対し撮像素子ＡＦは、撮像素子中に埋め込むために光電変換部のサイズを大きくできないから、低輝度への対応が難しい。 In the size of the AF unit, the dedicated AF requires a space for re-imaging, and therefore is larger than the image pickup element AF, and particularly requires a thickness in the optical axis direction. On the other hand, the image pickup element AF is smaller than the dedicated AF because the photoelectric conversion unit is arranged immediately after the microlens, and can particularly reduce the thickness in the optical axis direction. In the focus detection luminance range, the dedicated AF can set the size of the photoelectric conversion unit to be large, so that it can cope with low luminance to high luminance. On the other hand, since the image sensor AF cannot be increased in size because it is embedded in the image sensor, it is difficult to cope with low luminance.
デフォーカス量検出範囲において、専用ＡＦは、焦点検出エリア長が長く測距瞳の重心の開き角が小さいので大デフォーカス量を検出でき、デフォーカス量検出範囲が広い。これに対し撮像素子ＡＦは、焦点検出エリア長が短く測距瞳の重心の開き角が大きいのでデフォーカス量検出範囲が狭い。焦点検出精度（デフォーカス量の検出精度）において、専用ＡＦは、予定焦点面上の検出ピッチが粗く測距瞳の重心の開き角が小さいので、撮像素子ＡＦほど高精度にはできない。これに対し撮像素子ＡＦは、予定焦点面上の検出ピッチが細かく測距瞳の重心の開き角が大きいので高精度である。 In the defocus amount detection range, the dedicated AF has a long focus detection area length and a small opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil, so that a large defocus amount can be detected and the defocus amount detection range is wide. On the other hand, the image sensor AF has a short focus detection area length and a large opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil, so that the defocus amount detection range is narrow. In focus detection accuracy (defocus amount detection accuracy), the dedicated AF cannot be as accurate as the image sensor AF because the detection pitch on the planned focal plane is rough and the opening angle of the center of gravity of the distance measurement pupil is small. On the other hand, the image sensor AF is highly accurate because the detection pitch on the planned focal plane is fine and the opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil is large.
マルチＡＦエリア制御（複数の焦点検出位置に対応する光電変換部の群の電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出し）において、専用ＡＦは、各焦点検出位置に対応して光電変換部の群とこの出力を読み出すＣＣＤレジスタを独立に設けているので、電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出しが容易である。これに対し撮像素子ＡＦは、撮像素子の一部として各焦点検出位置に対応する光電変換部の群と読出し回路を設けているので、電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出しが困難である。 In multi-AF area control (independent control of charge accumulation time and independent readout of output of a group of photoelectric conversion units corresponding to a plurality of focus detection positions), the dedicated AF is a group of photoelectric conversion units corresponding to each focus detection position. Since the CCD register for reading out the output is provided independently, independent control of the charge accumulation time and independent reading of the output are easy. On the other hand, the image sensor AF is provided with a group of photoelectric conversion units corresponding to each focus detection position and a readout circuit as a part of the image sensor, so that independent control of the charge accumulation time and independent readout of the output are difficult. .
ＡＦエリアの高密度配置において、専用ＡＦは、各焦点検出位置に対応して再結像光学系を設けなければならないので、焦点検出位置を近接して多数設けるのは困難である。これに対し撮像素子ＡＦは、撮像素子面上での焦点検出用画素を配置するだけで近接した焦点検出位置に対応したＡＦエリアを設定することは容易である。 In a high-density arrangement of AF areas, the dedicated AF has to be provided with a re-imaging optical system corresponding to each focus detection position, so it is difficult to provide a large number of focus detection positions close to each other. On the other hand, it is easy for the image sensor AF to set an AF area corresponding to a close focus detection position only by arranging focus detection pixels on the image sensor surface.
検出ピッチにおいて、専用ＡＦは、低輝度での焦点検出を可能にするために光電変換部のサイズを大きくしているので、撮像素子ＡＦほど検出ピッチを細かくすることができない。これに対し撮像素子ＡＦは、撮像用画素と同じサイズに焦点検出用画素を設定できるので検出ピッチを細かくすることができる。 In the detection pitch, the dedicated AF increases the size of the photoelectric conversion unit in order to enable focus detection with low luminance, and thus the detection pitch cannot be made as fine as that of the image sensor AF. On the other hand, the imaging element AF can set the focus detection pixel to the same size as the imaging pixel, so that the detection pitch can be made fine.
ピンポイント検出（極めて小さな像部分での焦点検出、例：人物の目の部分）において、専用ＡＦは、光電変換部のサイズが大きく、像ズレ検出を行うのに十分な光電変換部の数を確保すると、ある程度の大きさを持つ領域が必要なのでピンポイント検出には向いていない。これに対し撮像素子ＡＦは、焦点検出用画素のサイズが小さく、像ズレ検出を行うのに十分な光電変換部の数を確保しても領域を小さくできるので、ピンポイント検出に向いている。 In pinpoint detection (focus detection in an extremely small image portion, for example, a human eye portion), the dedicated AF has a large photoelectric conversion unit size and the number of photoelectric conversion units sufficient to detect image misalignment. If secured, an area having a certain size is required, so it is not suitable for pinpoint detection. On the other hand, the image sensor AF is suitable for pinpoint detection because the size of the focus detection pixel is small, and the area can be reduced even if the number of photoelectric conversion units sufficient to detect image shift is secured.
撮像との連動において、専用ＡＦは、撮像素子とは別個に構成されているので、撮像素子上のデフォーカス量を算出するためには相対的な配置誤差のオフセット調整（機械的またはソフト的）が必要である。これに対し撮像素子ＡＦは、撮像素子上に焦点検出用画素が設けられているのでオフセット調整が不要である。 In conjunction with imaging, the dedicated AF is configured separately from the imaging device, so that relative placement error offset adjustment (mechanical or software) is used to calculate the defocus amount on the imaging device. is required. On the other hand, the image sensor AF does not require offset adjustment because the focus detection pixels are provided on the image sensor.
被写体移動への対応において、専用ＡＦは、複数のＡＦエリアで同時に独立して焦点検出を行うことができるので、撮像画面１００内を時間の経過に応じて移動するような被写体に対しても確実に焦点検出することができる。これに対し撮像素子ＡＦは、複数のＡＦエリアの焦点検出を同時に行うことが専用ＡＦに比較して難しいので、移動する被写体に対しては向いていない。
In response to movement of the subject, the dedicated AF can perform focus detection independently in a plurality of AF areas at the same time, so it is reliable even for a subject that moves within the
図１２は、図１に示すデジタルスチルカメラ（撮像装置）の動作を示すフローチャートである。ボディＣＰＵ２１４は、カメラの電源が投入されるとこの動作を繰り返し実行する。ステップ１００においてカメラに電源が投入されると撮像動作を開始し、ステップ１１０へ進む。ステップ１１０で専用ＡＦの全ＡＦエリアで焦点検出動作を行い、データを読み出す。続くステップ１２０で各ＡＦエリアに対応した一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理を行い、像ズレ量を演算する。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the digital still camera (imaging device) shown in FIG. The
図１３は像ズレ量検出動作を示すフローチャートである。ステップ３００において像ズレ量検出の動作を開始し、続くステップ３１０で定められたシフト範囲で一対のデータに相関シフト演算を施す。ステップ３２０では３点内挿演算が適応できる極小点があるか調べ、極小点がない場合は、ステップ３６０で像ズレ検出不能（焦点検出不能）と判定してステップ３７０からリターンする。
FIG. 13 is a flowchart showing an image shift amount detection operation. In
一方、ステップ３２０で極小点があった場合はステップ３３０へ進み、一番相関が高い相関量の近傍で最大相関量を内挿する。ステップ３４０では最大相関量の信頼性を判定し、信頼性がない場合はステップ３６０で像ズレ検出不能（焦点検出不能）と判定してステップ３７０からリターンする。ステップ３４０で信頼性ありと判定された場合はステップ３５０へ進み、最大相関量を与えるシフト量を像ズレ量としてステップ３７０からリターンする。
On the other hand, if there is a minimum point in step 320, the process proceeds to step 330, and the maximum correlation amount is interpolated in the vicinity of the correlation amount having the highest correlation. In
図１２のステップ１３０において各ＡＦエリアに対応した像ズレ量をデフォーカス量に変換する。図１４は像ズレ量をデフォーカス量へ変換する動作を示すフローチャートである。ステップ４００においてデフォーカス量変換の動作を開始してステップ４１０へ進み、像ズレ量が検出不能であるか調べ、不能場合はステップ４５０からリターンする。
In
ステップ４１０で像ズレ量が検出可能と判断された場合はステップ４２０へ進み、像ズレ量に所定の変換係数（再結像方式の場合とマイクロレンズ方式の場合で異なる）を乗じてデフォーカス量を算出する。ステップ４３０において像ズレ量が専用ＡＦで算出されたものか否かを判定し、専用ＡＦでなく撮像素子ＡＦの場合はステップ４５０からリターンする。一方、専用ＡＦで算出されたものである場合はステップ４４０へ進み、算出されたデフォーカス量にオフセット量を加えてステップ４５０からリターンする。
If it is determined in step 410 that the image shift amount can be detected, the process proceeds to step 420, where the defocus amount is obtained by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient (differing between the re-imaging method and the micro lens method). Is calculated. In step 430, it is determined whether or not the image shift amount is calculated by the dedicated AF. If the image sensor AF is not the dedicated AF, the process returns from
ここで、オフセット量は専用ＡＦと撮像素子ＡＦの差であって、予め測定して記憶されたオフセット量を用いるか、あるいは専用ＡＦで合焦させた後に撮像素子ＡＦで焦点検出を行って検出されたデフォーカス量をオフセット量とし、それ以後の専用ＡＦにおいてオフセット量としてフィードバックする。 Here, the offset amount is the difference between the dedicated AF and the image sensor AF, and is detected by using an offset amount measured and stored in advance or by performing focus detection with the image sensor AF after focusing with the dedicated AF. The defocus amount thus set is used as an offset amount, and is fed back as an offset amount in the subsequent dedicated AF.
ふたたび図２に戻り説明を続ける。ステップ１４０において各ＡＦエリアのデフォーカス量に基づき、どのＡＦエリアで被写体を捕捉しているかを判定する。例えば、一般に被写体は撮像画面１００の中で最も至近距離にある物体となる確率が高いので、最も至近側を示すデフォーカス量を算出したＡＦエリアを、被写体捕捉エリアと認定する。
Returning to FIG. 2 again, the explanation will be continued. In
ここで、あるＡＦエリアを例に上げて像ズレ検出演算処理（相関アルゴリズム）について説明する。あるＡＦエリアに対応する一対のデータをそれぞれｅｉ，ｆｉ（ただしｉ＝１〜ｍ）とすると、まず（１）式に示す差分型相関アルゴリズムによって相関量Ｃ（Ｌ）を求める。
Ｃ(Ｌ)＝Σ｜ｅ(ｉ＋Ｌ)−ｆ(ｉ)｜ ・・・（１）
（１）式において、Ｌは整数であり、一対のデータのピッチを単位とした相対的シフト量である。また、Ｌのとる範囲はＬｍｉｎ〜Ｌｍａｘ（図では−５〜＋５）である。さらに、パラメータｉのとる範囲はｐからｑまでであり、１≦ｐ＜ｑ≦ｍの条件を満足するように定められる。さらにまた、ｐとｑの値によって焦点検出領域の大きさが設定される。
Here, an image shift detection calculation process (correlation algorithm) will be described by taking a certain AF area as an example. Assuming that a pair of data corresponding to a certain AF area is ei, fi (where i = 1 to m), first, a correlation amount C (L) is obtained by a differential correlation algorithm expressed by equation (1).
C (L) = Σ | e (i + L) −f (i) | (1)
In the formula (1), L is an integer and is a relative shift amount in units of a pitch of a pair of data. Further, the range of L is Lmin to Lmax (-5 to +5 in the figure). Further, the range of the parameter i is from p to q, and is determined so as to satisfy the condition of 1 ≦ p <q ≦ m. Furthermore, the size of the focus detection area is set by the values of p and q.
（１）式の演算結果は、図１６（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量Ｌ＝ｋj（図１６（ａ）ではｋj＝２）において相関量Ｃ（Ｌ）が最小になる。次に、（２）〜（５）式による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値Ｃ（Ｌ）min＝Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。
ｘ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）、
Ｃ(ｘ)＝ Ｃ(ｋj)−｜Ｄ｜ ・・・（３）、
Ｄ＝｛Ｃ(ｋj-１)-Ｃ(ｋ j＋１)｝／２ ・・・（４）、
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj＋１)-Ｃ(ｋ j)，Ｃ(ｋj-１)−Ｃ(ｋ j)｝ ・・・（５）
また、算出したシフト量ｘに基づいて被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量ＤＥＦを（６）式により求めることができる。
ＤＥＦ＝ＫＸ・ＰＹ・ｘ ・・・（６）
（６）式において、ＰＹは検出ピッチであり、ＫＸは一対の測距瞳の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。
As shown in FIG. 16A, the calculation result of the expression (1) indicates that the correlation amount C (L) is high when the shift amount L = kj (kj = 2 in FIG. 16A) with a high correlation between a pair of data. Be minimized. Next, the shift amount x that gives the minimum value C (L) min = C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained by using the three-point interpolation method according to the equations (2) to (5).
x = kj + D / SLOP (2),
C (x) = C (kj) − | D | (3),
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2 (4),
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)} (5)
Further, the defocus amount DEF with respect to the planned focal plane of the subject image plane can be obtained based on the calculated shift amount x by the equation (6).
DEF = KX · PY · x (6)
In Equation (6), PY is a detection pitch, and KX is a conversion coefficient determined by the size of the opening angle of the center of gravity of the pair of distance measuring pupils.
算出されたデフォーカス量ＤＥＦに信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定する。図１６（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の最小値Ｃ(Ｘ)の値が大きくなる。したがって、Ｃ(Ｘ)が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいは、Ｃ(Ｘ)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ(Ｘ)を徐した値が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたデフォーカス量ＤＥＦの信頼性が低いと判定する。 Whether the calculated defocus amount DEF is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 16B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the value of the interpolated minimum amount C (X) of the correlation amount increases. Therefore, when C (X) is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reliability is low. Alternatively, in order to normalize C (X) with the contrast of data, it is determined that the reliability is low when the value obtained by grading C (X) with SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value. Alternatively, if SLOP that is proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated defocus amount DEF is low.
なお、図１６（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲Ｌmin〜Ｌmaxの間で相関量Ｃ（Ｌ）の落ち込みがない場合は、最小値Ｃ(Ｘ)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 As shown in FIG. 16C, when the correlation between the pair of data is low and there is no drop in the correlation amount C (L) between the shift ranges Lmin to Lmax, the minimum value C (X) is obtained. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.
図１５は、図２のステップ１４０における被写体捕捉ＡＦエリアの認定動作を示すフローチャートである。ステップ５００において被写体捕捉ＡＦエリア認定の動作を開始し、ステップ５１０ですべてのＡＦエリアで焦点検出不能か否か調べる。焦点検出不能な場合は像ズレ量が検出不能であるか調べ、不能な場合はステップ５３０で中央ＡＦエリア（撮像画面１００の中央のＡＦエリア）を便宜的に被写体捕捉ＡＦエリアと認定し、ステップ５４０からリターンする。
FIG. 15 is a flowchart showing the subject capture AF area recognition operation in
一方、ステップ５１０で焦点検出が可能な場合ステップ５２０へ進み、ＡＦエリアが少なくとも１つ以上あると判断された場合は、最至近を示すデフォーカス量を算出したＡＦエリアを被写体捕捉ＡＦエリアと認定し、ステップ５４０からリターンする。
On the other hand, if focus detection is possible in
図１２に戻り、ステップ１５０で被写体捕捉ＡＦエリアのデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか調べる。所定値は専用ＡＦにおける合焦近傍か否かを判定するために予め定められた値であり、所定値以内の場合は合焦近傍にあるとみなされる。なお、すべてのＡＦエリアで焦点検出不能（像ズレ検出不能）な場合はステップ１７０へ進む。合焦近傍にないと判定した場合はステップ１６０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御回路２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置に駆動させ、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。
Returning to FIG. 12, it is checked in step 150 whether the absolute value of the defocus amount in the subject capturing AF area is within a predetermined value. The predetermined value is a value determined in advance for determining whether or not the focus is close to the dedicated AF. If the predetermined value is within the predetermined value, the focus is considered to be close to the focus. If focus detection is not possible (image shift detection is impossible) in all AF areas, the process proceeds to step 170. If it is determined that the lens is not in focus, the process proceeds to step 160, the defocus amount is transmitted to the lens
一方、合焦近傍にあると判定した場合はステップ１７０へ進み、シャッターレリーズがなされたか否かを判定し、なされていないと判定された場合はステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップ１８０へ進み、認定された被写体捕捉ＡＦエリアに対応した撮像素子ＡＦの焦点検出用画素からデータを読み出す。続くステップ１９０で被写体捕捉ＡＦエリアに対応した一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理を行い、像ズレ量を演算する。
On the other hand, if it is determined that it is in the vicinity of the in-focus state, the process proceeds to step 170 to determine whether or not the shutter release has been performed. If it is determined that the shutter release has not been performed, the process returns to step 110 and the above operation is repeated. If it is determined that the shutter release has been performed, the process proceeds to step 180, and data is read from the focus detection pixels of the image sensor AF corresponding to the certified subject capturing AF area. In the
ステップ２００において被写体捕捉ＡＦエリアに対応した像ズレ量をデフォーカス量に変換する。続くステップ２１０では被写体捕捉ＡＦエリアのデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか調べる。所定値は撮像素子ＡＦおいて合焦か否かを判定するために定められた値（専用ＡＦに対して定められた合焦近傍か否かを判定するための上記所定値よりも小さい値）であり、所定値以内の場合は合焦状態にあるとみなされステップ２３０へ進む。なお、すべての被写体捕捉ＡＦエリアで焦点検出不能（像ズレ検出不能）な場合はステップ２３０へ進む。
In
合焦でないと判定した場合はステップ２２０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御回路２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を合焦位置に駆動させ、ステップ２３０へ進む。ステップ２３０では撮像素子の撮像用画素から画像信号を読み出し、続くステップ２４０で画像信号をメモリーカード２１９に保存し、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。
If it is determined that it is not in focus, the process proceeds to step 220, the defocus amount is transmitted to the lens
表２に、デジタルカメラ内の再結像方式を用いた焦点検出センサ（専用ＡＦ）とマイクロレンズ方式を用いた撮像素子（撮像素子ＡＦ）の配置例を比較して示す。
配置例（１）は図１に示す配置であり、撮像光学系の光路中に固定ハーフミラーを配置し、反射側に撮像素子ＡＦを配置し、透過側に専用ＡＦを配置したものである。この配置例の特徴は、ハーフミラーが固定されており、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像素子はハーフミラーの反射光で撮像するので、ハーフミラーを構成するガラスを透過することによる画像劣化がない。さらに、撮像素子の撮像動作と平行して専用ＡＦを動作させて焦点調節を行うこともできる。 Arrangement example (1) is the arrangement shown in FIG. 1, in which a fixed half mirror is arranged in the optical path of the imaging optical system, imaging element AF is arranged on the reflection side, and dedicated AF is arranged on the transmission side. The feature of this arrangement example is that the half mirror is fixed and it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, so imaging with a small release time lag can be performed. Further, since the image pickup device picks up an image with the reflected light of the half mirror, there is no image deterioration due to transmission through the glass constituting the half mirror. Furthermore, the focus adjustment can be performed by operating the dedicated AF in parallel with the imaging operation of the imaging device.
配置例（２）は図１８に示す配置例であり、撮像光学系の光路中に固定ハーフミラーを配置し、配置例（１）とは逆に反射側に専用ＡＦを配置するとともに、透過側に撮像素子ＡＦを配置したものである。図１８において、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。この配置例の特徴は、ハーフミラーが固定されており、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、光軸方向に撮像素子が配置されるので、カメラボディ２０３の光軸方向の厚みを薄くすることができ、コンパクトなカメラボディ２０３を提供することができる。さらに、撮像素子の撮像動作と平行して専用ＡＦを動作させて焦点調節を行うこともできる。
Arrangement example (2) is an arrangement example shown in FIG. 18, in which a fixed half mirror is arranged in the optical path of the imaging optical system, and in contrast to arrangement example (1), a dedicated AF is arranged on the reflection side, and the transmission side is arranged. The image pickup element AF is arranged in FIG. In FIG. 18, the same components as those shown in FIG. The feature of this arrangement example is that the half mirror is fixed and it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, so imaging with a small release time lag can be performed. In addition, since the imaging element is arranged in the optical axis direction, the thickness of the
配置例（３）は図１９に示す配置例であり、撮像光学系の光路中にメインミラー２３０（可動式ハーフミラー）を配置し、反射側の光路に配置されたペンタプリズム２３２と接眼レンズ２１７により構成される光学ファインダーに反射光を導くものである。図１９において、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
Arrangement example (3) is the arrangement example shown in FIG. 19, in which main mirror 230 (movable half mirror) is arranged in the optical path of the imaging optical system, and
メインミラー２３０を透過した光束は背後に配置されたサブミラー２３１（可動式全反射ミラー）で反射され、撮像光路外に配置された焦点検出専用センサ２０７に導かれ、焦点検出専用センサ２０７により焦点検出が行われる。撮像指示があるとメインミラー２３０とサブミラー２３１が撮像光路から待避し、撮像素子が光束を受光し、撮像素子による焦点検出と撮像が行われる。この配置例の特徴は、撮像時にミラーが撮像光路から待避し、撮像素子が直接撮像光束を受光するので、高品質な画像を得ることができる。また、光束を専用ＡＦと撮像素子ＡＦに分割しないので、低輝度時の光量確保に有利である。
The light beam transmitted through the
配置例（４）は図２０に示す配置例であり、外光式測距装置２４０（反射光受光式アクティブＡＦ、像ズレ検出式パッシブＡＦ、超音波または光波によるＴＩＭＥ ＯＦ ＦＬＩＧＨＴ方式のアクティブＡＦなど）を専用ＡＦとして用いた配置例である。図２０において、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。撮像素子ＡＦ２１２は常時交換レンズ２０２からの光束を受光する。
Arrangement example (4) is the arrangement example shown in FIG. 20, such as external light rangefinder 240 (reflected light receiving active AF, image shift detection passive AF, TIME OF LIGHT type active AF using ultrasonic waves or light waves, etc. ) Is used as a dedicated AF. In FIG. 20, the same components as those shown in FIG. The
レリーズ以前は専用ＡＦにより焦点調節を行い、レリーズ以後は撮像素子ＡＦで焦点調節を行ってから撮像することにより、低輝度時、大デフォーカス時およびマルチＡＦエリア動作時も焦点検出可能になるとともに、撮像時に高精度な合焦を達成することができる。この配置例の特徴は、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像時に撮像光路中に余計な光学要素がなく、撮像素子が直接撮像光束を受光するので、高品質な画像を得ることができる。さらに、光束を専用ＡＦと撮像素子ＡＦに分割しないので、低輝度時の光量確保に有利である。さらにまた、撮像素子で撮像動作と平行して専用ＡＦを動作させて焦点調節を行うこともできる。 Prior to the release, focus adjustment is performed using dedicated AF, and after release, the focus is adjusted using the image sensor AF, and then imaging is performed, so that focus detection can be performed even at low brightness, during large defocusing, and during multi-AF area operation. In addition, high-precision focusing can be achieved during imaging. The feature of this arrangement example is that it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, and imaging with a small release time lag can be performed. In addition, there is no extra optical element in the imaging optical path during imaging, and the imaging element directly receives the imaging light beam, so that a high quality image can be obtained. Furthermore, since the luminous flux is not divided into the dedicated AF and the image sensor AF, it is advantageous for securing the light quantity at low luminance. Furthermore, the focus adjustment can be performed by operating the dedicated AF in parallel with the imaging operation by the imaging device.
表３は専用ＡＦと撮像素子ＡＦの仕様設定の比較表である。
測距瞳距離（１）において、一般的にデフォーカス量が大きい長焦点レンズではその射出瞳距離も長くなる。交換レンズの射出瞳距離と測距瞳距離は揃っていたほうが、焦点検出光束のケラレに対して有利なので、専用ＡＦは大デフォーカス検出を重点にして測距瞳距離を長くする。撮像素子ＡＦはデフォーカス量の小さな短焦点レンズの焦点検出用に測距瞳距離を短くする。また、測距瞳距離（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦの測距瞳距離を揃えることにより、測距瞳距離の違いが焦点検出結果に与える影響（焦点検出光束のケラレによって生じる焦点検出精度の悪化）の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the distance measuring pupil distance (1), in the case of a long focus lens that generally has a large defocus amount, the exit pupil distance also becomes long. Since it is more advantageous for the vignetting of the focus detection light beam when the exit pupil distance and the distance measurement pupil distance of the interchangeable lens are aligned, the dedicated AF increases the distance detection pupil distance with an emphasis on large defocus detection. The image sensor AF shortens the distance measuring pupil distance for focus detection of a short focus lens with a small defocus amount. Further, by aligning the distance measurement pupil distances of the dedicated AF and the image sensor AF at the distance measurement pupil distance (2), the influence of the difference in distance measurement pupil distance on the focus detection result (focus detection caused by vignetting of the focus detection light beam). The degree of deterioration in accuracy) can be made uniform, and similar results can be obtained using either type of AF.
測距瞳Ｆ値（１）において、専用ＡＦの測距瞳Ｆ値を大きくし、開放Ｆ値が大きい暗いレンズのまで対応できるとともに、大デフォーカス量まで検出できるように暗くする。一方、撮像素子ＡＦの測距瞳Ｆ値を小さくし、開放Ｆ値が小さい明るいレンズの高精度焦点検出用に明るくするとともに、合焦近傍のみの小デフォーカス量の検出に適合させる。 In the distance measuring pupil F value (1), the distance measuring pupil F value of the dedicated AF is increased so that it can cope with a dark lens having a large open F value, and is darkened so that a large defocus amount can be detected. On the other hand, the distance-measuring pupil F value of the image sensor AF is reduced to make it brighter for high-precision focus detection of a bright lens having a small open F value, and adapted to detection of a small defocus amount only in the vicinity of the in-focus state.
また、測距瞳Ｆ値（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦの測距瞳Ｆ値を揃えることによって、撮像画面１００において交換レンズ２０２の光軸から専用ＡＦの焦点検出位置と撮像素子ＡＦの焦点検出位置までの距離が等しい場合に、測距瞳Ｆ値の違いが焦点検出結果に与える影響（焦点検出光束のケラレによって生じる焦点検出精度の悪化）の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。
Further, by aligning the distance detection pupil F values of the dedicated AF and the image pickup element AF with the distance measurement pupil F value (2), the focus detection position of the dedicated AF and the image pickup element AF from the optical axis of the
さらに、測距瞳Ｆ値（３）において、専用ＡＦの測距瞳Ｆ値を小さくして明るくし、低輝度の検出能力を向上させる。一方、撮像素子ＡＦの測距瞳Ｆ値を大きくして暗くし、超高輝度の焦点検出能力（極端に短い電荷蓄積時間の制御）に適合させる。 Further, in the distance measurement pupil F value (3), the distance detection pupil F value of the dedicated AF is made smaller and brighter, and the detection capability of low luminance is improved. On the other hand, the distance-measuring pupil F value of the image sensor AF is increased and darkened, and is adapted to the super-high brightness focus detection capability (control of extremely short charge accumulation time).
測距瞳重心間隔（１）において、専用ＡＦの測距瞳重心間隔（開き角）を小さくして大デフォーカス量まで検出できるようにし、撮像素子ＡＦの測距瞳重心間隔（開き角）を大きくして、合焦近傍での高精度な焦点検出を行う。また、測距瞳重心間隔（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦの測距瞳重心間隔（開き角）を揃えることによって、測距瞳重心間隔（開き角）の違いが焦点検出結果に与える影響の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the distance measuring pupil center of gravity (1), the distance AF center of gravity (opening angle) of the dedicated AF is reduced so that a large defocus amount can be detected. The focus detection is performed with high accuracy near the in-focus position. Further, in the distance measurement pupil center of gravity interval (2), the distance detection pupil center of gravity interval (opening angle) of the dedicated AF and the image sensor AF is made uniform so that the difference in distance detection pupil center of gravity (opening angle) is given to the focus detection result. The degree of influence can be made uniform, and the same result can be obtained using either type of AF.
ＡＦエリア位置（１）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦエリアの位置を揃えることによって、同じＡＦエリアに対して状況に応じて２つの方式を切換えて仕様することができる。また、ＡＦエリア位置（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦエリアの位置を異ならせることにより、より撮像画面１００内により多くのＡＦエリアを配置することができる。例えば、撮像画面１００の中心付近に撮像素子ＡＦによって密にＡＦエリアを設定し、撮像画面１００の周辺は専用ＡＦのＡＦエリアを疎に配置する。
By aligning the positions of the dedicated AF and the AF area of the image sensor AF at the AF area position (1), it is possible to switch between the two methods depending on the situation for the same AF area. In addition, in the AF area position (2), it is possible to arrange more AF areas in the
ＡＦエリア数（１）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦでＡＦエリアの位置とＡＦエリアの数を揃えることによって、すべてのＡＦエリアに対して状況に応じて２つの方式を切換えて使用することができる。また、ＡＦエリア数（２）において、専用ＡＦはマルチＡＦエリアの焦点検出に特化してＡＦエリアの数を多くし、撮像素子ＡＦは少数のＡＦエリアにして、１点のＡＦエリアの高精度焦点検出に特化する。 In the number of AF areas (1), by using the dedicated AF and the image sensor AF to align the position of the AF area and the number of AF areas, it is possible to switch between the two methods depending on the situation for all the AF areas. it can. In addition, in the number of AF areas (2), the dedicated AF specializes in the focus detection of the multi-AF area and increases the number of AF areas, and the image sensor AF has a small number of AF areas, and the high precision of one AF area. Specialize in focus detection.
検出ピッチ（１）において、専用ＡＦは検出ピッチ（サンプリングピッチ）を粗くすることによって、大デフォーカス量検出をするためにＡＦエリア長を長くしてもデータ数が増大せず、よって演算時間の増大を防止し、レスポンスの低下を防ぐ。撮像素子ＡＦは高精度な像ズレ検出を行うために、検出ピッチを細かくする。また、検出ピッチ（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦの検出ピッチを揃えることによって、検出ピッチの違いが焦点検出結果に与える影響（像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等）の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the detection pitch (1), the dedicated AF makes the detection pitch (sampling pitch) coarse so that the number of data does not increase even if the AF area length is increased in order to detect a large defocus amount. Prevents an increase and prevents a decrease in response. The image sensor AF makes the detection pitch finer in order to detect image displacement with high accuracy. In addition, in the detection pitch (2), by aligning the detection pitches of the dedicated AF and the image sensor AF, the extent of the influence of the difference in detection pitch on the focus detection result (image shift detection error, subject pattern selectivity, etc.) The same result can be obtained by using either type of AF.
ＡＦエリアの長さ（１）において、専用ＡＦはＡＦエリアの長さを長くして大デフォーカス量検出のための像ずらし範囲を確保するとともに、被写体の捕捉性を高め、撮像素子ＡＦはＡＦエリアの長さを短くして、合焦近傍の像ズラシ量が少ない状況に対応させるとともに、ピンポイントの焦点検出を可能にする。また、ＡＦエリアの長さ（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦエリアの長さを揃えることによって、ＡＦエリアの長さの違いが焦点検出結果に与える影響（像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等）の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the AF area length (1), the dedicated AF increases the length of the AF area to secure an image shift range for detecting a large defocus amount and enhances the capture of the subject. The length of the area is shortened to cope with a situation where the amount of image shift near the in-focus state is small, and pinpoint focus detection is enabled. Further, in the AF area length (2), by adjusting the lengths of the AF areas of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the difference in the AF area length on the focus detection result (image shift detection error, The degree of selectivity of the subject pattern, etc. can be made uniform, and the same result can be obtained using either type of AF.
ＡＦエリアの幅（１）において、専用ＡＦはＡＦエリアの幅を広くして低輝度時の光量を確保し、撮像素子ＡＦはＡＦエリアの幅を狭くして、より細かな被写体パターンまで検出可能とする。また、ＡＦエリアの幅（２）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦエリアの幅を揃えることによって、ＡＦエリアの幅の違いが焦点検出結果に与える影響（像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等）の程度を揃えることができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the AF area width (1), the dedicated AF increases the width of the AF area to secure light intensity at low luminance, and the image sensor AF can detect even finer subject patterns by reducing the width of the AF area. And Further, in the width (2) of the AF area, by aligning the widths of the AF areas of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the difference in the width of the AF area on the focus detection result (image shift detection error, subject pattern The degree of selectivity and the like can be made uniform, and similar results can be obtained using either type of AF.
色分解フィルタ（１）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦには色分解フィルタを用いないことによって、色分解フィルタが焦点検出結果に与える影響（被写体パターンの選択性等）をなくすことができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 In the color separation filter (1), by not using the color separation filter for the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the color separation filter on the focus detection result (subject pattern selectivity, etc.) can be eliminated. Similar results can be obtained even if the AF of this type is used.
また、色分解フィルタ（２）において、専用ＡＦの光電変換部には色分解フィルタ（ＲＧＢの色フィルタ）を配置せずに低輝度時の光量を確保するとともに、撮像素子ＡＦの焦点検出用画素には色分解フィルタを配置して、焦点検出用画素の位置の画像信号を周囲の撮像用画素の出力から補間する際に色フィルタ付き焦点検出用画素の出力も用いて画像品質を向上させるとともに、色別に焦点検出を行うことによって色相の変化はあっても輝度変化がない被写体に対しても焦点検出ができるようにする。 Further, in the color separation filter (2), a dedicated AF photoelectric conversion unit is not provided with a color separation filter (RGB color filter), and a light quantity at low luminance is secured, and a focus detection pixel of the image sensor AF. The color separation filter is arranged to improve the image quality by using the output of the focus detection pixel with color filter when interpolating the image signal at the position of the focus detection pixel from the output of the surrounding imaging pixels. By performing focus detection for each color, focus detection can be performed even for a subject that has a change in hue but no change in luminance.
赤外カット波長（１）において、専用ＡＦと撮像素子ＡＦの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長を揃えることにより、被写体から到来する光束に含まれる赤外成分が焦点検出結果に与える影響（赤外収差）をなくすことができ、どちらの方式のＡＦを用いても同じような結果を得ることができる。 At the infrared cut wavelength (1), by aligning the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the infrared component included in the light beam coming from the subject on the focus detection result (Infrared aberration) can be eliminated, and a similar result can be obtained using either type of AF.
赤外カット波長（２）において、専用ＡＦの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長をＡＦ補助光（低輝度時に光量アップのために被写体に照射される。発光エネルギーの大きな長波長（赤〜赤外）の光が用いられる）を含むようにして、低輝度時の焦点検出性能を確保するとともに、撮像素子ＡＦの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長は撮像用の画素の赤外カット特性に合わせ、赤外収差の誤差を防止し、焦点検出用画素の出力を画像信号としても使用可能にする。 In the infrared cut wavelength (2), the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the dedicated AF is irradiated with AF auxiliary light (the subject is irradiated to increase the light amount at low luminance. A long wavelength (red Infrared light is used to ensure focus detection performance at low luminance, and the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the image sensor AF is the infrared cut of the imaging pixel. In accordance with the characteristics, an error of infrared aberration is prevented, and the output of the focus detection pixel can be used as an image signal.
図１７は焦点検出動作を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートでは焦点調節の粗調節において専用ＡＦを用いるとともに、微調節において撮像素子ＡＦを用いているが、一般的にこの焦点検出動作を示すと図１７に示すフローチャートになる。ステップ９００において電源がＯＮされる。ステップ９１０では状況に応じて専用ＡＦと撮像素子ＡＦの切り換え判定を行う。ステップ９１０で専用ＡＦを用いると判定された場合はステップ９２０へ進み、専用ＡＦを用いて焦点調節を行った後、ステップ９１０へ戻る。ステップ９１０で撮像素子ＡＦを用いると判定された場合はステップ９３０へ進み、撮像素子ＡＦを用いて焦点調節を行った後、ステップ９１０へ戻る。
FIG. 17 is a flowchart showing the focus detection operation. In the flowchart shown in FIG. 12, the dedicated AF is used in the coarse adjustment of the focus adjustment and the image sensor AF is used in the fine adjustment. Generally, this focus detection operation is a flowchart shown in FIG. In
ステップ９１０における切換え判定は、撮像装置の焦点調節動作が全体として最適に行われるように、専用ＡＦ（再結像方式）と撮像素子ＡＦ（マイクロレンズ方式）の特質を生かして切り換えるようにする。例えば表４に示す判定項目（判定条件）に基づいて行われる。
シャッターレリーズ（撮像指令）の有無において、シャッターボタンのレリーズ操作以前は次の要求が高いので専用ＡＦを用いる。（１）構図変更などにより大きくボケている被写体に対しても焦点調節を行う。（２）複数の物体が撮像画面１００内にある場合でも、被写体である可能性の高い物体に対して焦点調節を行う。（３）精度よりレスポンスを重視した焦点調節を行う。（４）低輝度時でも焦点調節が可能である。一方、シャッターボタンのレリーズ操作以後は、撮像直前の高精度な焦点調節を達成するという要求が高いので撮像素子ＡＦを用いる。
In the presence or absence of shutter release (imaging command), the following requirements are high before the shutter button release operation, so dedicated AF is used. (1) Focus adjustment is also performed on a subject that is greatly blurred due to composition change or the like. (2) Even when there are a plurality of objects in the
デフォーカス量において、デフォーカス量が大きい状態では、大きなデフォーカス量の検出もできる専用ＡＦを用いてレンズを合焦近傍まで焦点調節させ、合焦近傍になってデフォーカス量が小さくなると、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦに切り換える。 When the defocus amount is large, when the focus is adjusted to near the focus using the dedicated AF that can detect a large defocus amount. Switching to the image sensor AF capable of accurate focus adjustment.
連写と単写（１）において、撮像装置が連続撮影（短時間のインターバルで連続的に撮影を行う）中には、被写体が移動している可能性が高いので、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、単独撮影（１回のレリーズ操作で１回の撮影を行う）中には、静止被写体を撮像している状況が多いので、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In continuous shooting and single shooting (1), the subject is likely to move during continuous shooting (continuous shooting at short intervals). A dedicated AF capable of responsive focus adjustment is used, and there are many situations where a still subject is imaged during single shooting (one shooting is performed by one release operation). An image sensor AF capable of accurate focus adjustment is used.
連写と単写（２）において、表２の（３）のシステムを用いる場合には、専用ＡＦを用いると焦点検出動作と撮像動作を行うためにミラーの挿入と待避を行わなければならず、高速な連続撮影ができない。そこで、連続撮影中には焦点検出と撮像を行う際にミラー動作が不要な撮像素子ＡＦを用い、単独撮影中には低輝度や大デフォーカスに有利な専用ＡＦを用いる。 In continuous shooting and single shooting (2), when the system of (3) in Table 2 is used, if dedicated AF is used, a mirror must be inserted and retracted in order to perform focus detection and imaging operations. High-speed continuous shooting is not possible. Therefore, an image sensor AF that does not require a mirror operation is used during focus detection and imaging during continuous shooting, and a dedicated AF that is advantageous for low luminance and large defocusing is used during single shooting.
動画と静止画（１）において、撮像装置が動画撮影（ビデオ撮影）中あるいは動画撮影モードの場合には、撮影対象が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、静止画撮影（スチル撮影）中あるいはスチル撮影モードの場合には、撮影対象が静止被写体である可能性が高いので、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In moving images and still images (1), when the imaging device is in moving image shooting (video shooting) or in moving image shooting mode, the shooting target is likely to be a moving subject. Using dedicated AF that can be adjusted, and during still image shooting (still shooting) or in the still shooting mode, there is a high possibility that the shooting target is a stationary subject. Possible image sensor AF is used.
動画と静止画（２）において、表２の（３）のシステムを用いる場合には、専用ＡＦを用いると焦点検出動作と撮像動作を行うためにミラーの挿入と待避を行わなければならず、動画撮影ができない。そこで、動画撮影（ビデオ撮影）中あるいは動画撮影モードの場合には、ミラー動作が不要な撮像素子ＡＦを用い、静止画撮影（スチル撮影）中あるいはスチル撮影モードの場合には、低輝度や大デフォーカスに有利な専用ＡＦを用いる。 In the case of using the system of (3) in Table 2 for moving images and still images (2), if dedicated AF is used, a mirror must be inserted and retracted in order to perform a focus detection operation and an imaging operation. I cannot shoot movies. Therefore, an image sensor AF that does not require a mirror operation is used during movie shooting (video shooting) or movie shooting mode, and low brightness or high brightness during still image shooting (still shooting) or still shooting mode. A dedicated AF advantageous for defocusing is used.
輝度において、被写界の輝度が所定値より低い場合には、低輝度に強い専用ＡＦを用い、輝度が所定値より高い場合には高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。なお、被写界の輝度は撮像素子２１２の出力に基づいてボディＣＰＵ２１４で演算するが、もちろん専用の測光素子と測光回路を設けて被写界の輝度を検出するようにしてもよい。
When the luminance of the object scene is lower than a predetermined value, the dedicated AF that is strong against low luminance is used, and when the luminance is higher than the predetermined value, the image sensor AF capable of high-precision focus adjustment is used. The luminance of the object scene is calculated by the
被写体の移動と静止において、焦点検出結果（デフォーカス量）の時系列的な変化から、被写体が移動しているのか静止しているのかを判定することができる。そこで、被写体が移動していると判定された場合には、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、被写体が移動していると判定された場合には、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 Whether the subject is moving or stationary can be determined from the time-series change in the focus detection result (defocus amount) in the movement and stationary of the subject. Therefore, when it is determined that the subject is moving, a dedicated AF capable of high-response focus adjustment with respect to the moving subject is used, and when it is determined that the subject is moving, a stationary subject In contrast, an image sensor AF capable of highly accurate focus adjustment is used.
ＡＦエリアモードにおいて、ＡＦエリアモード選択操作部材（不図示）によって複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行わせるマルチＡＦエリアモードが選択されている場合には、複数の焦点検出位置で同時に焦点検出が容易で高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、１つの焦点検出位置で焦点検出を行わせるシングルＡＦエリアモードが選択されている場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In the AF area mode, when the multi-AF area mode in which focus detection is performed simultaneously at a plurality of focus detection positions by an AF area mode selection operation member (not shown), focus detection is simultaneously performed at the plurality of focus detection positions. An image sensor capable of high-precision focus adjustment when a single AF area mode that performs focus detection at one focus detection position is selected using a dedicated AF that is easy to perform and has high response focus adjustment Use AF.
ＡＦエリア位置（１）において、撮像画面１００の周辺のＡＦエリアが選択されている場合には、レンズの収差により画面周辺では高い画質が望めないので、焦点調節に精度よりもレスポンスを重視して専用ＡＦを選択し、画面中央のＡＦエリアが選択されている場合には、画質を最大にするために、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを選択する。
When an AF area around the
ＡＦエリア位置（２）において、専用ＡＦのＡＦエリア位置と撮像素子ＡＦのＡＦエリア位置とが別個の位置にある場合には、ユーザーが撮像画面１００内で指定した位置に最も近い位置にあるＡＦエリアのＡＦ方式（専用ＡＦ／撮像素子ＡＦ）を用いる。
In the AF area position (2), when the AF area position of the dedicated AF and the AF area position of the image sensor AF are at different positions, the AF that is closest to the position designated by the user in the
ＡＦモードにおいて、ＡＦモード選択操作部材（不図示）によって移動被写体への合焦を継続させるためにいったん合焦後も焦点調節動作を継続するコンティニュアスＡＦモードが選択されている場合には、移動被写体に対しての焦点調節性能が高くかつ高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、いったん合焦後は焦点調節動作をロックすることによって、静止被写体に対して安定かつ確実な焦点検出を行わせるワンショットＡＦモードが選択されている場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In the AF mode, when the continuous AF mode in which the focus adjustment operation is continued once after focusing is selected in order to continue focusing on the moving subject by an AF mode selection operation member (not shown), Focus detection performance is stable and stable for stationary subjects by using a dedicated AF that has high focus adjustment performance for moving subjects and enables highly responsive focus adjustment. When the one-shot AF mode for performing the above is selected, an image sensor AF capable of high-precision focus adjustment is used.
ＡＦ補助光の有無において、低輝度時に被写体に対してＡＦ補助光を照射して焦点検出を行わせる場合には、より低輝度に強い専用ＡＦを用い、ＡＦ補助光を照射しないで焦点検出を行う場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In the presence or absence of AF auxiliary light, when focus detection is performed by irradiating the subject with AF auxiliary light at low luminance, focus detection is performed without irradiating AF auxiliary light using dedicated AF that is stronger in lower luminance. When performing, an image sensor AF capable of highly accurate focus adjustment is used.
ＡＦとＭＦにおいて、焦点検出結果に応じてレンズを駆動することによって、自動的に焦点調節を行うＡＦモード（自動焦点調節モード）が選択されている場合には、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用ＡＦを用い、専用ＡＦの焦点検出結果に応じたピント表示を行い、その表示に応じてユーザーが手動でレンズの焦点調節を行うＭＦモード（手動焦点調節モード；自動焦点調節禁止モード）が選択されている場合には、クリティカルで高精度な焦点検出が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 In AF and MF, when an AF mode (automatic focus adjustment mode) in which focus is automatically adjusted by driving a lens according to a focus detection result is selected, a high response to a moving subject is obtained. MF mode (manual focus adjustment mode; automatic focus adjustment) where the focus is adjusted according to the focus detection result of the dedicated AF, and the user manually adjusts the focus of the lens according to the display. When the prohibit mode is selected, an image sensor AF capable of critical and highly accurate focus detection is used.
表示において、焦点調節動作に平行して電子ビューファインダーで画像表示を行う際（表２の（１）、（２）および（４）のシステム）、縮小の表示倍率が選択された場合は焦点調節動作のレスポンスを重視して専用ＡＦを用い、拡大の表示倍率が選択された場合は合焦精度を重視して撮像素子ＡＦを用いる。なお、画像の表示倍率を選択するための操作部材を設け、拡大または縮小の表示倍率を選択可能とすればよい。 In display, when an image is displayed on the electronic viewfinder in parallel with the focus adjustment operation (systems (1), (2), and (4) in Table 2), the focus adjustment is performed when a reduction display magnification is selected. The dedicated AF is used with emphasis on the response of the operation, and when the enlargement display magnification is selected, the imaging element AF is used with emphasis on the focusing accuracy. An operation member for selecting the image display magnification may be provided so that the enlargement or reduction display magnification can be selected.
レンズ開放Ｆ値において、装着された交換レンズの絞り開放Ｆ値が暗い場合は、焦点検出光束がけられることによって焦点検出精度が低下することを防止するために、測距瞳Ｆ値が暗い専用ＡＦを用い、装着された交換レンズの絞り開放Ｆ値が明るい場合は、測距瞳Ｆ値が明るく高精度な焦点検出が可能な撮像素子ＡＦを用いる。なお、交換レンズの絞り開放Ｆ値などの情報は、レンズ駆動制御回路２０６からボディＣＰＵ２１４へ伝送される。
In the lens open F value, when the aperture open F value of the mounted interchangeable lens is dark, a dedicated AF with a dark ranging pupil F value is used to prevent the focus detection accuracy from being lowered due to the focus detection light beam being lost. When the aperture F value of the mounted interchangeable lens is bright, the imaging element AF is used that has a bright distance-measuring pupil F value and enables high-precision focus detection. Note that information such as the full aperture F value of the interchangeable lens is transmitted from the lens
レンズ焦点距離において、装着された交換レンズの焦点距離が長い場合は、測距瞳距離が長くデフォーカス量の検出範囲が広い専用ＡＦを用い、装着された交換レンズの焦点距離が短い場合は、測距瞳距離が短く焦点検出精度が高い撮像素子ＡＦを用いる。なお、交換レンズの焦点距離などの情報は、レンズ駆動制御回路２０６からボディＣＰＵ２１４へ伝送される。
If the focal length of the mounted interchangeable lens is long at the lens focal length, use a dedicated AF with a long distance pupil distance and a wide defocus detection range, and if the mounted interchangeable lens has a short focal length, An image sensor AF having a short distance pupil distance and high focus detection accuracy is used. Information such as the focal length of the interchangeable lens is transmitted from the lens
交換レンズの絞り制御Ｆ値において、撮像時の絞りＦ値（制御Ｆ値）が暗い場合には、焦点深度が深くために高い焦点調節精度は不要なので、焦点調節動作のレスポンスを重視して専用ＡＦを用い、制御Ｆ値が明るい場合は、高い焦点検出精度が要求されるので撮像素子ＡＦを用いる。なお、交換レンズの絞り制御Ｆ値は、ボディＣＰＵ２１４における露出制御演算により求められる。
In the interchangeable lens aperture control F value, when the aperture F value at the time of imaging (control F value) is dark, high focus adjustment accuracy is unnecessary because the depth of focus is deep. When AF is used and the control F value is bright, the imaging element AF is used because high focus detection accuracy is required. Note that the aperture control F value of the interchangeable lens is obtained by exposure control calculation in the
シャッター速度において、撮像時のシャッター速度（露光時間）が速い（長い）場合には、被写界が暗いので焦点調節動作のレスポンスを確保するために専用ＡＦを用い、撮像時のシャッター速度（露光時間）が遅い（短い）場合には、焦点調節精度を重視して撮像素子ＡＦを用いる。なお、シャッター速度はボディＣＰＵ２１４の露出制御演算により求められる。
When the shutter speed (exposure time) at the time of imaging is fast (long) at the shutter speed, the subject field is dark, so the dedicated AF is used to ensure the response of the focus adjustment operation, and the shutter speed (exposure at the time of imaging) When the time is slow (short), the image sensor AF is used with emphasis on focus adjustment accuracy. The shutter speed is obtained by the exposure control calculation of the
感度において、撮像時の感度（撮像素子の撮像用画素出力の増幅度）が高い場合には、被写界が暗いので焦点調節動作のレスポンスを確保するために専用ＡＦを用い、撮像時の感度が低い場合には、焦点調節精度を重視して撮像素子ＡＦを用いる。なお、撮像感度は感度設定操作部材（不図示）により設定され、設定された撮像感度に応じて撮像素子の撮像用画素出力の増幅度を選択する。 If the sensitivity at the time of imaging (amplification of the imaging pixel output of the imaging device) is high, the subject field is dark, so dedicated AF is used to ensure the response of the focus adjustment operation, and the sensitivity at the time of imaging Is low, the image sensor AF is used with emphasis on focus adjustment accuracy. The imaging sensitivity is set by a sensitivity setting operation member (not shown), and the amplification degree of the imaging pixel output of the imaging device is selected according to the set imaging sensitivity.
ストロボ（被写体照明）の有無において、撮像時に被写体に対して照明光を照射して撮像を行わせるストロボ撮影時には、より低輝度に強い専用ＡＦを用い、照明光を照射しないで撮像を行う場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。また、ストロボ撮影の許可または禁止を設定するストロボ撮影選択部材によってストロボ撮影が禁止されている場合は撮像素子ＡＦを用い、許可されている場合は専用ＡＦを用いる。 When shooting with a strobe (subject illumination) and using a dedicated AF that is more robust to lower brightness and shooting without illuminating illumination when shooting with a strobe that illuminates the subject with illumination light. Uses an image sensor AF capable of high-precision focus adjustment. Further, when the flash photography is prohibited by the flash photography selection member for setting the permission or prohibition of the flash photography, the image sensor AF is used, and when the flash photography is permitted, the dedicated AF is used.
セルフタイマー撮影において、撮影モード選択操作部材（不図示）によって撮像指示から所定時間後に撮像を実行するセルフタイマー撮影モードが選択されている場合は、被写体が静止被写体である可能性が高いので、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用い、セルフタイマー撮影モードが選択されていない場合は、被写体が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体の焦点調節に適した専用ＡＦを用いる。 In self-timer shooting, if the self-timer shooting mode for executing imaging after a predetermined time from the shooting instruction is selected by a shooting mode selection operation member (not shown), there is a high possibility that the subject is a stationary subject. When the image sensor AF capable of accurate focus adjustment is used and the self-timer shooting mode is not selected, there is a high possibility that the subject is a moving subject, and therefore dedicated AF suitable for focus adjustment of the moving subject is used.
手持ち撮影と固定撮影において、三脚などを使用した固定撮影時には、被写体が静止被写体である可能性が高いので、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用い、手持ち撮影時には、被写体が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体の焦点調節に適した専用ＡＦを用いる。なお、撮像装置が固定されているか否かは、三脚の取付けを検知したり、撮像装置に内蔵した角速度センサーや加速度センサーの出力に応じて判定する。 In hand-held shooting and fixed shooting, it is highly possible that the subject is a stationary subject when using a tripod, etc., so use the image sensor AF that allows highly precise focus adjustment. Therefore, a dedicated AF suitable for adjusting the focus of the moving subject is used. Note that whether or not the imaging device is fixed is determined according to the attachment of a tripod or the output of an angular velocity sensor or an acceleration sensor built in the imaging device.
撮影モードにおいて、撮影対象に合わせて撮像時の撮像条件（絞り値、シャッター速度、感度）をセットで設定する撮影モードにおいて、撮影モード選択操作部材（不図示）により移動被写体を撮像するのに適したスポーツモードが選択された場合には、移動被写体の焦点調節に適した専用ＡＦを用い、静止被写体を撮像するのに適したポートレートモードが選択された場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子ＡＦを用いる。 Suitable for shooting moving subjects with a shooting mode selection operation member (not shown) in shooting mode in which shooting conditions (aperture value, shutter speed, sensitivity) are set as a set in the shooting mode. When a sport mode is selected, dedicated AF suitable for adjusting the focus of a moving subject is used. When a portrait mode suitable for capturing a still subject is selected, high-precision focus adjustment is performed. Possible image sensor AF is used.
表５は専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦアルゴリズムパラメータの比較表である。
デフォーカス量の検出範囲において、（１）式の像ズラシ限界（ｐ，ｑ）によりデフォーカス量の検出範囲が決まる。専用ＡＦでは広い範囲まで検出可能にするために、ｐをより小さくｑをより大きくする。撮像素子ＡＦは合焦近傍で使用されるので、ｐを大きくｑを小さくして像ズラシ範囲を狭め、検出範囲を狭くして演算時間を短縮する。 In the defocus amount detection range, the defocus amount detection range is determined by the image shift limit (p, q) in equation (1). In the dedicated AF, p is made smaller and q is made larger in order to enable detection over a wide range. Since the image sensor AF is used near the in-focus position, p is increased and q is decreased to narrow the image shift range, and the detection range is narrowed to shorten the calculation time.
像ズレ検出不能判定のしきい値において、（３）の最小相関量Ｃ（ｘ）がしきい値以上の場合に信頼性がないと判定するが、このしきい値を専用ＡＦより撮像素子ＡＦの方が厳しくなるように設定する。つまり、専用ＡＦに対するしきい値を撮像素子ＡＦに対するしきい値よりも大きい値にする。このようにすればより高精度な焦点検出を行うことができる。なお、最小相関量Ｃ（ｘ）の値は相関演算に使用するデータ数にも依存するので、最小相関量Ｃ（ｘ）の値は相関演算に使用するデータ数で規格化して用いる。（５）式のパラメータＳＬＯＰがしきい値以下の場合の信頼性がないと判定するが、このしきい値を専用ＡＦより撮像素子ＡＦのほうが厳しくなるように設定する。このようにすればより高精度な焦点検出を行うことができる。なお、パラメータＳＬＯＰの値は相関演算に使用するデータ数にも依存するので、パラメータＳＬＯＰの値は相関演算に使用するデータ数で規格化して用いる。 When the minimum correlation amount C (x) in (3) is equal to or greater than the threshold value in the threshold value for determining the image displacement detection failure, the threshold value is determined to be unreliable. Set to be more severe. That is, the threshold value for the dedicated AF is set larger than the threshold value for the image sensor AF. In this way, more accurate focus detection can be performed. Since the value of the minimum correlation amount C (x) depends on the number of data used for the correlation calculation, the value of the minimum correlation amount C (x) is normalized by the number of data used for the correlation calculation. Although it is determined that there is no reliability when the parameter SLOP in the equation (5) is less than or equal to the threshold value, this threshold value is set so that the image sensor AF is more severe than the dedicated AF. In this way, more accurate focus detection can be performed. Since the value of the parameter SLOP also depends on the number of data used for the correlation calculation, the value of the parameter SLOP is standardized by the number of data used for the correlation calculation.
合焦認定幅において、合焦認定幅とは図１２に示すフローチャートのステップ１５０とステップ２１０で合焦とみなされるデフォーカス量の範囲であり、専用ＡＦの場合はこの幅を広めに設定して迅速に合焦近傍にレンズを駆動してシャッターレリーズを受付可能にし、撮像素子ＡＦの場合は撮像時に高精度の合焦が達成されるように合焦認定幅を狭くする。 In the in-focus recognition range, the in-focus detection range is a range of defocus amounts that are regarded as in-focus in step 150 and step 210 of the flowchart shown in FIG. 12, and in the case of dedicated AF, this range is set wider. The lens is quickly driven near the in-focus state so that the shutter release can be received. In the case of the image sensor AF, the in-focus recognition width is narrowed so that high-precision in-focus is achieved at the time of imaging.
合焦エリアにおいて、合焦エリアとは図１２に示すフローチャートのステップ１４０の被写体補足エリアの認定のことであり、専用ＡＦの場合は複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行うことに適しているので、焦点検出の初期段階において専用ＡＦにより複数のＡＦエリアで焦点検出を行い、得られた複数のデフォーカス量に所定のアルゴリズムを施して、被写体を捕捉していると思われるＡＦエリアを認定する。撮像素子ＡＦの場合は、複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行うことに適していないので、専用ＡＦにより選択されたＡＦエリアにおいて高精度な焦点検出を行う。
In the in-focus area, the in-focus area is recognition of the subject supplement area in
オフセット量において、オフセット量とは図１４に示すステップ４４０で説明したように、算出されたデフォーカス量に対する微調整量である。撮像素子ＡＦの場合は、焦点検出用画素と撮像用画素が同一の撮像素子基板上に配置されているために、検出されたデフォーカス量は直接撮像素子上の像の焦点調節状態に対応している。専用ＡＦの場合は撮像素子と別個なユニットとしてカメラボディ内に組み込まれているために、最終的に撮像素子上で合焦を達成するためには、オフセット量を加えることが必要となる。
In the offset amount, the offset amount is a fine adjustment amount with respect to the calculated defocus amount as described in
なお、撮像素子ＡＦと専用ＡＦの測距Ｆ値が異なっている場合は、撮影光学系の光学特性（球面収差等）によって撮像素子ＡＦと専用ＡＦの合焦位置が変化し、結果的にオフセット量も変化する。このような場合には、オフセット量をレンズ情報に含まれる光学特性データに基づいて変更する。 If the distance measurement F values of the image sensor AF and the dedicated AF are different, the focusing position of the image sensor AF and the dedicated AF changes depending on the optical characteristics (spherical aberration, etc.) of the photographing optical system, resulting in an offset. The amount also changes. In such a case, the offset amount is changed based on the optical characteristic data included in the lens information.
また、同様に、交換レンズの開放Ｆ値が撮像素子ＡＦまたは専用ＡＦの測距Ｆ値より暗い場合には焦点検出光束にケラレが生じ、撮像素子ＡＦと専用ＡＦの合焦位置が変化し、結果的にオフセット量も変化する。このような場合には、オフセット量をレンズ情報に含まれる開放Ｆ値に基づいて変更する。 Similarly, when the open F value of the interchangeable lens is darker than the distance measurement F value of the image sensor AF or the dedicated AF, vignetting occurs in the focus detection light beam, and the focus position of the image sensor AF and the dedicated AF changes, As a result, the offset amount also changes. In such a case, the offset amount is changed based on the open F value included in the lens information.
さらに、定期的に同一の被写体に対して専用ＡＦと撮像素子ＡＦで同時に焦点検出を行い、算出された両者のデフォーカス量の差を新たなオフセット量として更新するようにしてもよい。このようにすれば、撮像素子ＡＦや専用ＡＦの位置が湿度や温度などの環境に応じて変化したり、光束切替手段であるサブミラー等の可動部材の機械的磨耗等により経時的にで変化する場合にも対応できる。 Furthermore, it is also possible to periodically detect the focus on the same subject simultaneously with the dedicated AF and the image sensor AF, and update the calculated difference between the defocus amounts as a new offset amount. In this way, the positions of the image sensor AF and the dedicated AF change according to the environment such as humidity and temperature, or change with time due to mechanical wear of a movable member such as a sub-mirror that is a light beam switching means. Can also handle cases.
表５においては、焦点調節の初期段階において専用ＡＦを用い、焦点調節の最終段階で撮像素子ＡＦを用いる際に、焦点調節動作が全体として高レスポンスと高精度で行われるように専用ＡＦと撮像素子ＡＦのＡＦアルゴリズムパラメータを異ならせている。専用ＡＦと撮像素子ＡＦの焦点検出位置が異なる場合は、どの焦点検出位置（ＡＦエリア）を選択しても、焦点検出性能が大きく変化しないように、表５で示したパラメータを揃えておく。 In Table 5, when the dedicated AF is used in the initial stage of focus adjustment and the image sensor AF is used in the final stage of focus adjustment, the dedicated AF and imaging are performed so that the focus adjustment operation is performed with high response and high accuracy as a whole. The AF algorithm parameters of the element AF are made different. When the focus detection positions of the dedicated AF and the image sensor AF are different, the parameters shown in Table 5 are aligned so that the focus detection performance does not change greatly regardless of which focus detection position (AF area) is selected.
その他の変形例について説明する。ハーフミラーにおいて、図１および図１８に示すハーフミラーはガラス板に半透膜を形成したものに限定されず、光を分割する光分割手段であればかまわない。例えば、二つの三角プリズムブロックを斜面部で張り合わせ、張り合わせ面にハーフミラー機能を有する多層膜を形成するようにしてもよい。このようにすればガラス板の場合に生ずる裏面反射を防止でき、焦点検出性能、画像品質が向上する。また、薄膜上のペリクルミラーによりハーフミラーを構成してもよい。このようにすればガラス板の場合に生ずる裏面反射を防止でき、焦点検出性能、画像品質が向上する。 Other modifications will be described. In the half mirror, the half mirror shown in FIG. 1 and FIG. 18 is not limited to a glass plate formed with a semipermeable membrane, and any light splitting means for splitting light may be used. For example, two triangular prism blocks may be bonded to each other at an inclined surface, and a multilayer film having a half mirror function may be formed on the bonded surface. In this way, back surface reflection that occurs in the case of a glass plate can be prevented, and focus detection performance and image quality are improved. Moreover, you may comprise a half mirror by the pellicle mirror on a thin film. In this way, back surface reflection that occurs in the case of a glass plate can be prevented, and focus detection performance and image quality are improved.
さらに、光量を分割する代わりに、波長分割を行う分光ミラーを採用してもよい。例えば撮像素子ＡＦが可視光を受光し、専用ＡＦが赤外光を受光するような分光ミラーを利用することができる。このようにすれば、撮像時の光量をかせぐことができる。入射光を円偏光フィルターを配置し、円偏光フィルターを通過した光のうち特定の方向に偏光した光を選択的に透過または反射する偏光ハーフミラーを用いてもよい。このようにすれば、多層膜によってハーフミラーを形成する場合に生ずる、波長による透過率および反射率の変動を防止することができる。 Furthermore, instead of dividing the amount of light, a spectral mirror that performs wavelength division may be employed. For example, a spectroscopic mirror in which the imaging element AF receives visible light and the dedicated AF receives infrared light can be used. In this way, the amount of light during imaging can be earned. A polarizing half mirror may be used in which a circular polarizing filter is disposed for incident light, and light that has been polarized in a specific direction out of light that has passed through the circular polarizing filter is selectively transmitted or reflected. By doing so, it is possible to prevent fluctuations in transmittance and reflectance due to wavelength, which are caused when a half mirror is formed of a multilayer film.
撮像兼焦点検出装置において、撮像兼焦点検出装置は交換レンズ＋カメラボディから構成されるデジタルスチルカメラに限定されない。レンズ一体型のデジタルスチルカメラやビデオカメラにも適用できる。携帯電話等に内蔵される小型カメラモジュール等にも適用できる。 In the imaging and focus detection apparatus, the imaging and focus detection apparatus is not limited to a digital still camera including an interchangeable lens and a camera body. It can also be applied to lens-integrated digital still cameras and video cameras. The present invention can also be applied to a small camera module built in a mobile phone or the like.
以上説明したように、一実施の形態によれば、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段と、撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを設け、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにした。撮像兼焦点検出手段が位相差方式の焦点検出機能を備えているので、撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能を用いる場合でも応答性の高い焦点調節を実現することができ、移動被写体に対しても高精度な焦点調節を行うことができる。 As described above, according to an embodiment, a pair of images formed by a pair of light fluxes that capture an image formed by the imaging optical system and pass through a pair of pupil regions of the imaging optical system. An imaging and focus detection means for detecting the focus adjustment state of the imaging optical system based on the amount of deviation and a focus detection means for detecting the focus adjustment state of the imaging optical system are provided, and detection by the imaging and focus detection means and the focus detection means Based on the results, the focus of the imaging optical system was adjusted. Since the imaging and focus detection unit has a phase difference type focus detection function, even when the focus detection function of the imaging and focus detection unit is used, highly responsive focus adjustment can be realized, and the moving subject can be controlled. Can adjust the focus with high precision.
また、一実施の形態によれば、撮像光学系を透過した被写体からの光束を、撮像兼焦点検出手段へ反射するとともに焦点検出手段へ透過する光束分割手段を備えたので、光束分割手段を固定にして撮像の際に撮影光学系の光路から待避する必要がなく、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像兼焦点検出手段は光束分割手段の反射光で撮像するので、光束分割手段を透過することによる画像劣化がない。さらに、撮像兼焦点検出手段の撮像動作と平行して焦点検出手段を動作させて焦点調節を行うこともできる。 In addition, according to the embodiment, the light beam splitting unit is fixed because the light beam splitting unit that reflects the light beam from the subject that has passed through the imaging optical system to the imaging and focus detection unit and transmits the light beam to the focus detection unit is provided. Thus, it is not necessary to evacuate from the optical path of the photographic optical system at the time of imaging, and imaging with a small release time lag can be performed. Further, since the image pickup and focus detection means picks up an image with the reflected light of the light beam splitting means, there is no image deterioration due to transmission through the light beam splitting means. Further, the focus adjustment can be performed by operating the focus detection means in parallel with the imaging operation of the imaging and focus detection means.
一実施の形態によれば、撮像光学系を透過した被写体からの光束を、撮像兼焦点検出手段へ透過するとともに焦点検出手段へ反射する光束分割手段を備えたので、光束分割手段を固定にして撮像の際に撮像光学系の光路から待避する必要がなく、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像光学系の光軸方向に撮像兼焦点検出手段が配置されるので、撮像装置の光軸方向の厚みを薄くすることができ、コンパクトなカメラボディを提供することができる。さらに、撮像兼焦点検出手段の撮像動作と平行して焦点検出手段を動作させて焦点調節を行うこともできる。 According to one embodiment, since the light beam from the subject that has passed through the imaging optical system is provided with the light beam splitting unit that transmits to the imaging and focus detection unit and reflects to the focus detection unit, the beam splitting unit is fixed. There is no need to evacuate from the optical path of the imaging optical system during imaging, and imaging with a small release time lag can be performed. Further, since the imaging and focus detection means is arranged in the optical axis direction of the imaging optical system, the thickness of the imaging apparatus in the optical axis direction can be reduced, and a compact camera body can be provided. Further, the focus adjustment can be performed by operating the focus detection means in parallel with the imaging operation of the imaging and focus detection means.
一実施の形態によれば、撮像光学系の光路に対して挿入と退避可能に配置される光路切換手段であって、退避状態で撮像光学系を透過した被写体からの光束を撮像兼焦点検出手段へ導き、挿入状態で撮像光学系を透過した被写体からの光束を焦点検出手段へ反射させる光路切換手段を備えた。撮像時には光路切換手段を撮像光路から待避させ、撮像兼焦点検出手段が直接、被写体からの撮像光束を受光するので、高品質な画像を得ることができる。また、被写体からの光束を撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とに分割しないので、低輝度時の光量確保に有利である。 According to one embodiment, the optical path switching means is disposed so as to be able to be inserted into and retracted from the optical path of the imaging optical system, and the imaging and focus detection means detects the light beam from the subject that has passed through the imaging optical system in the retracted state. And an optical path switching unit that reflects the light beam from the subject that has passed through the imaging optical system in the inserted state to the focus detection unit. At the time of imaging, the optical path switching means is retracted from the imaging optical path, and the imaging and focus detection means directly receives the imaging light flux from the subject, so that a high quality image can be obtained. Further, since the light flux from the subject is not divided into the imaging / focus detection means and the focus detection means, it is advantageous for securing the light quantity at low luminance.
一実施の形態によれば、撮像兼焦点検出手段は撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を備え、また、焦点検出用画素は１個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有するようにした。撮像兼焦点検出手段の焦点検出方式をマイクロレンズ方式で実現するため、撮像兼焦点検出手段をコンパクトに構成できるとともに、最終的に撮像面と同一な面上で焦点検出ができるため、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段との位置合わせ誤差や、撮像兼焦点検出手段自身の配置誤差を除去した上で、高精度な焦点検出を行うことができる。 According to one embodiment, the image pickup and focus detection means includes an image pickup element in which an image pickup pixel and a focus detection pixel are arranged on the same substrate, and the focus detection pixel is a pair for one microlens. It was made to have a photoelectric conversion part. Since the focus detection method of the image pickup and focus detection means is realized by the microlens method, the image pickup and focus detection means can be configured compactly, and finally the focus detection can be performed on the same surface as the image pickup surface. It is possible to perform focus detection with high accuracy after removing an alignment error between the detection means and the focus detection means and an arrangement error of the imaging and focus detection means itself.
一実施の形態によれば、焦点検出手段を、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する、いわゆる位相差検出方式とした。焦点検出手段の位相差検出方式による焦点検出機能と、撮像兼焦点検出手段の位相差検出方式による焦点検出機能とを状況に応じて切り換えて用いる場合でも、同じ原理すなわち位相差検出方式に基づく焦点検出を行うので、焦点検出結果の著しい相違がなく、円滑で自然な切り換えが可能である。
また、焦点検出手段の焦点検出機能と撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能とが同じ位相差検出方式であるから、位相差検出方式の構成や位相差検出アルゴリズムの各種パラメータをそれぞれの焦点検出機能が使用される状況に応じて設定することによって、互いの焦点検出機能の性能を補完することができ、焦点検出機能を状況に応じて切り換え、全体として焦点検出のパフォーマンスを向上させることができる。
さらに、焦点検出手段の焦点検出機能と撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能とが同じ位相差検出方式を用いるので、位相差検出方式の構成や位相差検出アルゴリズムの各種パラメータを揃えることによって、焦点検出結果の一致性を向上させ、切り換え時の不自然な動作を防止することができる。
さらにまた、焦点検出子手段の位相差検出方式を再結像方式、撮像兼焦点検出手段の焦点検出方式をマイクロレンズ方式で実現するため、それぞれの方式の長所を生かして全体として最適な焦点検出システムを実現することができる。
According to one embodiment, the focus detection unit detects a focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of the pair of images formed by the pair of light beams passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. The so-called phase difference detection method was adopted. Even when the focus detection function based on the phase difference detection method of the focus detection means and the focus detection function based on the phase difference detection method of the imaging and focus detection means are switched according to the situation, the focus based on the same principle, that is, the phase difference detection method Since detection is performed, there is no significant difference in focus detection results, and smooth and natural switching is possible.
In addition, since the focus detection function of the focus detection means and the focus detection function of the imaging and focus detection means are the same phase difference detection method, the configuration of the phase difference detection method and various parameters of the phase difference detection algorithm are used for each focus detection function. By setting according to the situation in which the lens is used, the performance of the focus detection function can be complemented, and the focus detection function can be switched according to the situation to improve the focus detection performance as a whole.
In addition, since the focus detection function of the focus detection unit and the focus detection function of the imaging and focus detection unit use the same phase difference detection method, the focus difference can be obtained by aligning the configuration of the phase difference detection method and various parameters of the phase difference detection algorithm. It is possible to improve the coincidence of the detection results and prevent an unnatural operation at the time of switching.
Furthermore, the phase difference detection method of the focus detector means is realized by the re-imaging method, and the focus detection method of the imaging and focus detection means is realized by the microlens method, so that the best focus detection as a whole by taking advantage of each method. A system can be realized.
一実施の形態によれば、撮像光学系の焦点調節に際して、焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて撮像光学系の粗調節を行うとともに、撮像兼焦点検出手段の焦点検出結果に基づいて撮像光学系の微調節を行うようにしたので、焦点検出手段の検出結果に基づく応答性の高い焦点調節と、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づく高精度な焦点調節を実現でき、意図する被写体に素早く正確にピントを合わせることができる。 According to the embodiment, when the focus of the imaging optical system is adjusted, the imaging optical system is roughly adjusted based on the focus detection result of the focus detection unit, and the imaging optical is based on the focus detection result of the imaging and focus detection unit. Since the system is finely adjusted, it is possible to achieve highly responsive focus adjustment based on the detection result of the focus detection means and highly accurate focus adjustment based on the detection result of the imaging and focus detection means. You can focus quickly and accurately.
一実施の形態によれば、撮像光学系の焦点調節に際して、撮影動作が開始されるまでは焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたので、焦点検出手段の検出結果に基づく応答性の高い焦点調節と、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づく高精度な焦点調節を実現でき、意図する被写体に素早く正確にピントを合わせることができる。 According to one embodiment, when adjusting the focus of the imaging optical system, the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the focus detection unit until the imaging operation is started, and after the imaging operation is started Since the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the imaging and focus detection means, the focus adjustment with high responsiveness based on the detection result of the focus detection means and the detection result of the imaging and focus detection means are used. High-precision focus adjustment can be realized, and the intended subject can be focused quickly and accurately.
一実施の形態によれば、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段と、被写体までの距離を検出する測距手段とを設け、撮像兼焦点検出手段と測距手段による検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにした。撮像兼焦点検出手段が位相差方式の焦点検出機能を備えているので、撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能を用いる場合でも応答性の高い焦点調節を実現することができ、移動被写体に対しても高精度な焦点調節を行うことができる。 According to one embodiment, an image formed by the imaging optical system is captured and imaged based on an image shift amount of the pair of images formed by the pair of light beams passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. An imaging and focus detection means for detecting the focus adjustment state of the optical system and a distance measuring means for detecting the distance to the subject are provided, and the focus of the imaging optical system is based on the detection results of the imaging and focus detection means and the distance measurement means. Adjustment was made. Since the imaging and focus detection unit has a phase difference type focus detection function, even when the focus detection function of the imaging and focus detection unit is used, highly responsive focus adjustment can be realized, and the moving subject can be controlled. Can adjust the focus with high precision.
一実施の形態によれば、撮影光学系の焦点調節に際して測距手段の検出結果に基づいて撮像光学系の粗調節を行うとともに、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の微調節を行うようにしたので、測距手段の検出結果に基づく応答性の高い焦点調節と、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づく高精度な焦点調節を実現でき、意図する被写体に素早く正確にピントを合わせることができる。 According to an embodiment, when adjusting the focus of the imaging optical system, coarse adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the distance measuring unit, and fine adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the imaging and focus detection unit. Because adjustment is performed, it is possible to achieve highly responsive focus adjustment based on the detection result of the distance measuring means and high-precision focus adjustment based on the detection result of the imaging and focus detection means, and quickly and accurately on the intended subject. You can focus.
一実施の形態によれば、撮影光学系の焦点調節に際して、撮影動作が開始されるまでは測距手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたので、測距手段の検出結果に基づく応答性の高い焦点調節と、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づく高精度な焦点調節を実現でき、意図する被写体に素早く正確にピントを合わせることができる。 According to one embodiment, when adjusting the focus of the imaging optical system, the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the distance measuring means until the imaging operation is started, and after the imaging operation is started Since the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the imaging and focus detection means, the focus adjustment with high responsiveness based on the detection result of the distance measuring means and the detection result of the imaging and focus detection means High-precision focus adjustment can be realized, and the intended subject can be focused quickly and accurately.
１０，５０，６０・・マイクロレンズ、１２，１３，５２，５３，６２，６３・・光電変換部、２９・・半導体回路基板、２０５・・ハーフミラー、２０６・・レンズ駆動制御回路、２０７・・焦点検出センサー、２０２・・交換レンズ、２１０・・フォーカシングレンズ、２１２・・撮像素子、２１４・・ボディＣＰＵ、２３１・・サブミラー、２４０・・外光式測距装置、３１０・・撮像用画素、３１１・・焦点検出用画素
10, 50, 60... Micro lens, 12, 13, 52, 53, 62, 63 .. photoelectric conversion unit, 29 .. semiconductor circuit board, 205 .. half mirror, 206 .. lens drive control circuit, 207. ..
Claims (10)
前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記一対の再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有し、前記一対の像の像ズレ量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の粗調節を行うとともに、前記撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の微調節を行う焦点調節手段と、を備え、
前記撮像兼焦点検出手段は、マイクロレンズと前記マイクロレンズを通過した光束を受光する光電変換部とを有する複数の撮像用画素と、マイクロレンズと前記マイクロレンズを通過した光束を受光する一対の光電変換部とを有する複数の焦点検出用画素と、を同一の基板上に配置した撮像素子を備えることを特徴とする焦点調節装置。 A focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions of the imaging optical system while capturing an image formed by the imaging optical system Imaging and focus detection means for detecting
A pair of re-imaging optical systems that re-image an image formed on a predetermined focal plane of the imaging optical system; and an image sensor that detects a pair of images re-imaged by the pair of re-imaging optical systems; Focus detection means for detecting a focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of the pair of images ,
Focus adjustment means for performing rough adjustment of the imaging optical system based on the detection result of the focus detection means, and for performing fine adjustment of the imaging optical system based on the detection result of the imaging and focus detection means ,
The imaging and focus detection means includes a plurality of imaging pixels having a microlens and a photoelectric conversion unit that receives a light beam that has passed through the microlens, and a pair of photoelectric sensors that receive the microlens and the light beam that has passed through the microlens. A focus adjustment apparatus comprising: an imaging device having a plurality of focus detection pixels each having a conversion unit arranged on the same substrate .
前記撮像光学系を通過した光束を、前記撮像兼焦点検出手段及び前記焦点検出手段に分割する光束分割手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。 The focus adjustment apparatus according to claim 1,
A focus adjustment apparatus comprising: a light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through the imaging optical system into the imaging and focus detection unit and the focus detection unit .
前記光束分割手段は、前記撮像光学系を通過した光束のうち、一部を反射し、他部を透過する、裏面反射を防止したハーフミラーを含むことを特徴とする焦点調節装置。 The focusing apparatus according to claim 2, wherein
The focus adjustment device, wherein the light beam splitting unit includes a half mirror that reflects a part of the light beam that has passed through the imaging optical system and transmits the other part and prevents back surface reflection .
前記撮像光学系の光路に対して挿入と退避可能に配置される光路切換手段であって、退避状態で前記撮像光学系を透過した光束を前記撮像兼焦点検出手段へ導き、挿入状態で前記撮像光学系を透過した光束を前記焦点検出手段へ反射させる光路切換手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。 The focus adjustment apparatus according to claim 1,
An optical path switching means arranged so as to be able to be inserted and retracted with respect to the optical path of the imaging optical system, guiding a light beam transmitted through the imaging optical system in the retracted state to the imaging and focus detecting means, and capturing the image in the inserted state focusing device according to claim Rukoto comprises an optical path switching means for reflecting the light beam transmitted through the optical system to the focal point detection unit.
前記撮像素子の前記複数の撮像画素の前記撮像信号に基づき、画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記撮像素子の前記複数の焦点検出画素の前記一対の焦点検出信号に基づき、前記一対の像の像ズレを検出する第1の位相差式焦点検出手段と、
前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記一対の再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有し、前記一対の像の像ズレ量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出するする第２の位相差式焦点検出手段と、
前記第２の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の粗調節を行うとともに、前記第１の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づいて前記撮像光学系の微調節を行う焦点調節手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。 A plurality of imaging pixels that capture an image by an imaging optical system and output an imaging signal, and a pair of light beams that pass through a pair of pupil regions of the imaging optical system, and an image shift of the pair of images by the pair of light beams A plurality of focus detection pixels that output a pair of focus detection signals representing the same on the same substrate, and an image sensor disposed on a planned focal plane of the imaging optical system;
Image signal generating means for generating an image signal based on the imaging signals of the plurality of imaging pixels of the imaging element;
First phase difference type focus detection means for detecting an image shift of the pair of images based on the pair of focus detection signals of the plurality of focus detection pixels of the image sensor;
A pair of re-imaging optical systems that re-image an image formed on a predetermined focal plane of the imaging optical system; and an image sensor that detects a pair of images re-imaged by the pair of re-imaging optical systems; A second phase difference type focus detection means for detecting a focus adjustment state of the imaging optical system based on an image shift amount of the pair of images;
It performs coarse adjustment of the imaging optical system based on a detection result of the second phase difference focus detection means, fine of the imaging optical system based on the detection result of the first phase difference focus detection means An imaging apparatus comprising: a focus adjustment unit that performs adjustment.
撮影動作を開始させる操作部材と、
前記画像信号生成手段の前記画像信号を記録媒体に記録する記録手段と、
前記操作部材による操作前には前記焦点調節手段に前記第２の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づく前記撮像光学系の粗調節を行わせ、前記操作部材による操作後に前記焦点調節手段に前記第１の位相差式焦点検出手段の検出結果に基づく前記撮像光学系の微調節を行わせると共に、前記焦点調節手段による前記微調節の後に、前記記録手段に前記画像信号を前記記録媒体に記録させる制御手段と、を更に備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 6 ,
An operation member for starting a photographing operation;
Recording means for recording the image signal of the image signal generating means on a recording medium;
Before the operation by the operation member, the focus adjustment unit performs coarse adjustment of the imaging optical system based on the detection result of the second phase difference type focus detection unit, and after the operation by the operation member, the focus adjustment unit The image pickup optical system is finely adjusted based on the detection result of the first phase difference type focus detection means, and after the fine adjustment by the focus adjustment means, the recording means outputs the image signal to the recording medium. An image pickup apparatus further comprising a control unit for recording .
前記撮像光学系を通過した光束を、前記撮像素子及び前記イメージセンサーに分割する光束分割手段を更に備えることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 6 or 7,
An image pickup apparatus, further comprising a light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through the imaging optical system into the image sensor and the image sensor .
前記光束分割手段は、前記撮像光学系を通過した光束のうち、一部を反射し、他部を透過する、裏面反射を防止したハーフミラーを含むことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 8 ,
The light beam splitting means includes a half mirror that reflects a part of the light beam that has passed through the imaging optical system and transmits the other part, preventing back-surface reflection .
前記撮像光学系の光路に対して挿入と退避可能に配置される光路切換手段であって、退避状態で前記撮像光学系を透過した光束を前記撮像素子へ導き、挿入状態で前記撮像光学系を透過した光束を前記イメージセンサーへ反射させる光路切換手段を備えることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 6 or 7,
An optical path switching means arranged so as to be able to be inserted and retracted with respect to the optical path of the imaging optical system, guiding a light beam that has passed through the imaging optical system in the retracted state to the imaging element, and the imaging optical system in the inserted state. An imaging apparatus comprising: an optical path switching unit that reflects a transmitted light beam to the image sensor .
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