JP2007187806A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correct a focal surface corresponding to the change of optical path length caused by inserting/retreating an optical member in/from an optical path with simple constitution. <P>SOLUTION: The imaging apparatus has an imaging device 106 photoelectrically converting a subject image formed by a photographic optical system 102, and a focus detection means 112 performing focus detection by using luminous flux from the photographic optical system. It has the optical member 103 which is a member for splitting the luminous flux from the photographic optical system to luminous flux going toward the imaging device and luminous flux guided to the focus detection means, and which can move to a first position where it is arranged in the optical path of the luminous flux from the photographic optical system and a second position where it is arranged out of the optical path. It has a first mechanism for making a distance from the photographic optical system to the imaging device longer when the optical member moves to the first position than when it moves to the second position. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビームスプリッタ等の光学部材を撮影光学系からの光束の光路に対して移動させることが可能であり、該光学部材により導かれた光束を用いて焦点検出を行うデジタルカメラ等の撮像装置に関する。   The present invention is capable of moving an optical member such as a beam splitter with respect to an optical path of a light beam from a photographing optical system, and imaging an image such as a digital camera that performs focus detection using the light beam guided by the optical member. Relates to the device.

撮影レンズからの光束の一部をハーフミラーやビームスプリッタ等の光学部材を用いて分割し、該分割光束を焦点検出ユニットに導いて、撮影レンズの焦点検出を行うようにした撮像装置が従来提案されている。   Conventionally proposed is an imaging device that splits a part of the light beam from the photographic lens using an optical member such as a half mirror or a beam splitter, and guides the divided light beam to the focus detection unit to detect the focus of the photographic lens. Has been.

特許文献1,2には、撮影レンズからの光路上に、光束の一部を分割するプリズム状の光学部材を設け、該光学部材によって分割された光束を用いて焦点検出を行うカメラが開示されている。これら特許文献1,2で開示されたカメラにおいては、該光学部材によって分割された2つの光束のうち一方を焦点検出センサに導き、他方を被写体画像を取得するための撮像素子に導く。
特開昭63−195630号公報(第3頁右上欄20行〜同頁左下欄7行、第1図等) 特開2003−140246号公報(段落0033〜0034、図1等)
Patent Documents 1 and 2 disclose a camera in which a prism-shaped optical member that divides a part of a light beam is provided on an optical path from a photographing lens, and focus detection is performed using the light beam divided by the optical member. ing. In the cameras disclosed in Patent Documents 1 and 2, one of the two light beams divided by the optical member is guided to a focus detection sensor, and the other is guided to an imaging device for acquiring a subject image.
JP-A-63-195630 (page 3, upper right column, line 20 to same page, lower left column, line 7, line 1, etc.) JP 2003-140246 A (paragraphs 0033 to 0034, FIG. 1, etc.)

上記特許文献1,2に開示されたカメラでは、撮像素子を用いた撮像時においても撮影レンズからの光束の一部を分割して焦点検出センサに導くため、撮像素子に到達する光量が少なくなる。   In the cameras disclosed in Patent Documents 1 and 2, a part of the light beam from the photographing lens is divided and guided to the focus detection sensor even during imaging using the imaging element, so that the amount of light reaching the imaging element is reduced. .

このため、撮像時には、光学部材を光路外に退避させて、撮像素子に入射する光量の減少を回避することが考えられる。   For this reason, at the time of imaging, it is conceivable to retract the optical member out of the optical path to avoid a decrease in the amount of light incident on the imaging device.

しかしながら、光学部材を光路外に退避させると、該光学部材が光路内に挿入されていた状態に比べて、撮影レンズと撮像素子との間の光学光路長が変化する。したがって、この光学光路長の変化分、ピント面を補正する必要がある。   However, when the optical member is retracted out of the optical path, the optical optical path length between the photographing lens and the image sensor changes as compared with the state in which the optical member is inserted into the optical path. Therefore, it is necessary to correct the focus surface by the change in the optical optical path length.

この場合、撮影レンズ内のフォーカスレンズを移動させてピント面を補正することが一般的である。但し、ピント面の補正量とフォーカスレンズの移動量とは同じではなく、また撮影レンズのズーム比が異なるとピント面補正のためのフォーカスレンズの移動量も変わる。   In this case, it is common to correct the focal plane by moving the focus lens in the photographic lens. However, the correction amount of the focus surface and the movement amount of the focus lens are not the same, and if the zoom ratio of the photographing lens is different, the movement amount of the focus lens for correcting the focus surface also changes.

このため、撮影レンズごとおよびズーム比ごとに、ピント面を補正するのに必要なフォーカスレンズ移動量のデータを予めメモリに記憶させておく必要がある。そして、このデータは相当な量になり、メモリにも大きな容量が必要になる。また、フォーカスレンズを記憶された情報に基づいて駆動しても、撮影レンズの個体差等によって補正結果にばらつきが生じる場合があり、高精度なピント補正には不利である。   For this reason, it is necessary to previously store in the memory data on the amount of movement of the focus lens necessary for correcting the focus surface for each photographing lens and each zoom ratio. This data becomes a considerable amount, and the memory also requires a large capacity. Even if the focus lens is driven based on the stored information, the correction result may vary due to individual differences of the photographing lens, which is disadvantageous for high-precision focus correction.

本発明は、光路に対する光学部材の挿入と退避による光学光路長の変化に応じたピント面の補正を、大きなデータ記憶量を必要とせず、またズーム比の変化による影響を受けずに行えるようにした撮像装置および制御方法を提供することを目的の1つとしている。   The present invention enables correction of the focus surface in accordance with the change in the optical path length due to insertion and withdrawal of the optical member with respect to the optical path without requiring a large data storage amount and without being affected by the change in the zoom ratio. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus and a control method.

本発明の一側面としての撮像装置は、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮影光学系からの光束を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、該撮影光学系からの光束を撮像素子に向かう光束と焦点検出手段に導かれる光束とに分離する部材であって、撮影光学系からの光束の光路内に配置される第1の位置と該光路外に配置される第2の位置とに移動可能な光学部材とを有する。そして、光学部材が第1の位置に配置されたときに、第2の位置に配置されたときよりも、撮影光学系から撮像素子までの距離を長くする第1の機構を有することを特徴とする。   An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes an imaging element that photoelectrically converts a subject image formed by a photographing optical system, focus detection means that performs focus detection using a light beam from the photographing optical system, and the photographing optical A member that separates a light beam from the system into a light beam directed to the image sensor and a light beam guided to the focus detection means, the first position disposed in the optical path of the light beam from the photographing optical system, and disposed outside the optical path And an optical member movable to the second position. And when the optical member is arranged at the first position, the optical member has a first mechanism for increasing the distance from the photographing optical system to the image pickup device as compared with the case where the optical member is arranged at the second position. To do.

また、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮影光学系からの光束を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、該撮影光学系からの光束を撮像素子に向かう光束と焦点検出手段に導かれる光束とに分離する部材であって、撮像素子への光路内に配置される第1の位置と該光路外に配置される第2の位置とに移動可能な光学部材とを有する撮像装置の制御方法である。そして、光学部材を第1の位置と第2の位置との間で移動させるステップと、該光学部材の移動に応じて、撮影光学系から撮像素子までの距離を変化させるステップを有する。そして、該距離を変化させるステップにおいて、光学部材が第1の位置に配置されたときに、第2の位置に配置されたときよりも、撮影光学系から撮像素子までの距離を長くすることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an imaging apparatus, comprising: an imaging element that photoelectrically converts a subject image formed by a photographing optical system; and focus detection that performs focus detection using a light beam from the photographing optical system. And a member for separating the light beam from the photographing optical system into a light beam directed to the image sensor and a light beam guided to the focus detection unit, and a first position disposed in the optical path to the image sensor and the optical path It is a control method of an imaging device which has an optical member which can move to the 2nd position arranged outside. Then, the method includes a step of moving the optical member between the first position and the second position, and a step of changing the distance from the imaging optical system to the image sensor in accordance with the movement of the optical member. In the step of changing the distance, when the optical member is disposed at the first position, the distance from the photographing optical system to the image sensor is made longer than when the optical member is disposed at the second position. Features.

本発明によれば、光路に対する光学部材の挿入と退避による光学光路長の変化に応じたピント面の補正を、ズーム比に影響されない撮影光学系と撮像素子との間の距離を直接変化させて行う。このため、撮影レンズごと又はズーム比ごとのフォーカスレンズの移動量を記憶させる必要がなく、ピント面補正を高精度に行うことができる。   According to the present invention, the correction of the focus surface according to the change of the optical optical path length due to the insertion and retraction of the optical member with respect to the optical path can be performed by directly changing the distance between the imaging optical system and the imaging element that is not affected by the zoom ratio. Do. For this reason, it is not necessary to store the movement amount of the focus lens for each photographing lens or each zoom ratio, and the focus surface correction can be performed with high accuracy.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1には、本発明の実施例1であるデジタルスチルカメラ(撮像装置)の構成を示す。図1Aは、撮影前に後述する撮像素子によって取得された被写体画像をディスプレイ107を通じて観察したり、撮影直前に後述する焦点検出センサを用いた焦点調節や測光を含む撮影準備動作を行ったりするときの状態を示している。カメラの背面に設けられたディスプレイ107は、撮影画角とほぼ同じ画角の画像を表示することができ、いわゆる電子ビューファインダ(EVF)の役目を有する。また、図1Bは、撮影時の状態を示している。撮影後は、ディスプレイ107は、撮影された画像を所定時間の間表示して、該撮影画像を確認させる役目を有する。また、単独でいわゆるTV−AFによる焦点調節を行う際にもこの状態となる。   FIG. 1 shows the configuration of a digital still camera (imaging device) that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A illustrates a case where a subject image acquired by an image sensor described later before photographing is observed through the display 107, or a photographing preparation operation including focus adjustment and photometry using a focus detection sensor described later is performed immediately before photographing. Shows the state. A display 107 provided on the back surface of the camera can display an image having an angle of view substantially the same as the shooting angle of view, and has a role of a so-called electronic viewfinder (EVF). FIG. 1B shows a state at the time of photographing. After shooting, the display 107 has a function of displaying the shot image for a predetermined time and confirming the shot image. This state is also obtained when performing focus adjustment by so-called TV-AF alone.

ディスプレイ107は有機EL空間変調素子や液晶空間変調素子、微粒子の電気泳動を利用した空間変調素子などで構成される。これらは、消費電力が小さく、かつ薄型で、カメラの小型化に有効である。   The display 107 is composed of an organic EL spatial modulation element, a liquid crystal spatial modulation element, a spatial modulation element using electrophoresis of fine particles, and the like. These are low in power consumption and thin, and are effective for miniaturization of the camera.

図1において、101はデジタルカメラ本体、102は物体像を形成するための結像光学系(撮影光学系)である。104は結像光学系102の光軸、105a〜105cは結像光学系102を収納するレンズ鏡筒の構成部材である。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a digital camera body, and reference numeral 102 denotes an imaging optical system (shooting optical system) for forming an object image. Reference numeral 104 denotes an optical axis of the imaging optical system 102, and reference numerals 105 a to 105 c denote constituent members of a lens barrel that houses the imaging optical system 102.

結像光学系102は、不図示のアクチュエータと駆動機構とにより、結像位置を光軸104の方向に調節可能である。結像光学系102は、単焦点レンズ、ズームレンズあるいはシフトレンズ等により構成できる。   The imaging optical system 102 can adjust the imaging position in the direction of the optical axis 104 by an actuator (not shown) and a driving mechanism. The imaging optical system 102 can be configured by a single focus lens, a zoom lens, a shift lens, or the like.

なお、本実施例では、レンズ鏡筒が一体に設けられたデジタルカメラについて説明するが、本発明は、種々の特性(Fナンバーや焦点距離など)を持った結像光学系を備える交換レンズの着脱が可能なカメラにも適用することができる。   In this embodiment, a digital camera in which a lens barrel is integrally provided will be described. However, the present invention relates to an interchangeable lens having an imaging optical system having various characteristics (F number, focal length, etc.). It can also be applied to a detachable camera.

103は光分割機能面103aを有する光学部材としてのビームスプリッタである。110はビームスプリッタ103内における光軸である。111はシャッタレリーズボタン(以下、単にレリーズボタンという)、108は画像データを格納する記録メディアであり、半導体メモリ、光ディスク等が用いられる。   Reference numeral 103 denotes a beam splitter as an optical member having a light dividing function surface 103a. Reference numeral 110 denotes an optical axis in the beam splitter 103. Reference numeral 111 denotes a shutter release button (hereinafter simply referred to as a release button), and 108 denotes a recording medium for storing image data, and a semiconductor memory, an optical disk, or the like is used.

109は光学ファインダの接眼レンズ、106は2次元型CCDセンサやCMOSセンサにより構成される撮像素子である。112は受光素子を有する焦点検出センサ、113は光学ローパスフィルタである。   Reference numeral 109 denotes an eyepiece of an optical finder, and reference numeral 106 denotes an imaging device constituted by a two-dimensional CCD sensor or a CMOS sensor. Reference numeral 112 denotes a focus detection sensor having a light receiving element, and reference numeral 113 denotes an optical low-pass filter.

図1Aに示す状態を以下、第1のモードといい、このときのビームスプリッタ103の位置を以下、第1モード位置という。この第1モードでは、ビームスプリッタ103が結像光学系102から撮像素子106に向かう光路(以下、撮影光路という)内に配置される。このため、該撮影光路内の光束の一部は、ビームスプリッタ103内の光分割機能面103aによって焦点検出センサ112に向かうAF用光束と、撮像素子106に向かう画像表示用光束とに分離される。また、光分割機能面103aを通らない光束は、ビームスプリッタ103を透過して撮像素子106に向かう。ビームスプリッタ103および光分割機能面103aの詳細については後述する。   The state shown in FIG. 1A is hereinafter referred to as a first mode, and the position of the beam splitter 103 at this time is hereinafter referred to as a first mode position. In the first mode, the beam splitter 103 is disposed in an optical path (hereinafter referred to as a photographing optical path) from the imaging optical system 102 toward the image sensor 106. Therefore, a part of the light beam in the photographing optical path is separated into an AF light beam directed toward the focus detection sensor 112 and an image display light beam directed toward the image sensor 106 by the light dividing function surface 103a in the beam splitter 103. . Further, the light beam that does not pass through the light splitting function surface 103 a passes through the beam splitter 103 and travels toward the image sensor 106. Details of the beam splitter 103 and the light splitting functional surface 103a will be described later.

一方、図1Bに示す状態を以下、第2のモードといい、このときのビームスプリッタ103の位置を以下、第2モード位置という。この第2モード位置では、ビームスプリッタ103が撮影光路外に配置されている。このため、該結像光学系102からの光束のうち撮像素子106に向かう撮影に有効な光束が、ビームスプリッタ103を通らずに撮像素子106に到達する。   On the other hand, the state shown in FIG. 1B is hereinafter referred to as a second mode, and the position of the beam splitter 103 at this time is hereinafter referred to as a second mode position. In the second mode position, the beam splitter 103 is disposed outside the imaging optical path. For this reason, of the light beams from the imaging optical system 102, a light beam effective for photographing toward the image sensor 106 reaches the image sensor 106 without passing through the beam splitter 103.

撮像素子106での光電変換により蓄積された電荷は、ディスプレイ107への表示画像を生成する際には、一定の割合で間引きされて読み出される。また、撮影時には全ての画素からの蓄積電荷を読み出して、高精細画像の生成に使用される。   The charge accumulated by photoelectric conversion in the image sensor 106 is thinned out and read at a certain rate when a display image on the display 107 is generated. At the time of shooting, the accumulated charges from all the pixels are read out and used to generate a high-definition image.

図2には、本実施例のデジタルカメラの電気的構成を示している。まず、物体像の撮影、記録に関する部分から説明する。   FIG. 2 shows an electrical configuration of the digital camera of this embodiment. First, a description will be given of the part relating to the photographing and recording of object images.

カメラは、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、結像光学系102および撮像素子106を含む。画像処理系は、A/D変換器130、RGB画像処理回路131およびYC処理回路132を含む。   The camera has an imaging system, an image processing system, a recording / reproducing system, and a control system. The imaging system includes an imaging optical system 102 and an imaging element 106. The image processing system includes an A / D converter 130, an RGB image processing circuit 131, and a YC processing circuit 132.

また、記録再生系は、記録処理回路133および再生処理回路134を含む。制御系は、カメラシステム制御回路135、操作検出回路136および撮像素子駆動回路137を含む。   The recording / reproducing system includes a recording processing circuit 133 and a reproduction processing circuit 134. The control system includes a camera system control circuit 135, an operation detection circuit 136, and an image sensor driving circuit 137.

138はパーソナルコンピュータ等の外部装置に接続して、データの送受信をするための規格化された接続端子である。これらの電気回路は、不図示の二次電池や燃料電池等の電源からの電力によって駆動される。   A standardized connection terminal 138 is connected to an external device such as a personal computer to transmit and receive data. These electric circuits are driven by electric power from a power source such as a secondary battery or a fuel cell (not shown).

撮像系は、物体からの光束を結像光学系102を介して撮像素子106の受光面に結像させる光学処理系である。この撮像系は、結像光学系102の不図示の絞りとメカニカルシャッタを調節して、適切な光量の物体光束で撮像素子106を露光する。   The imaging system is an optical processing system that forms an image of a light beam from an object on the light receiving surface of the imaging element 106 via the imaging optical system 102. This imaging system adjusts a diaphragm and a mechanical shutter (not shown) of the imaging optical system 102 to expose the imaging element 106 with an object light beam having an appropriate amount of light.

撮像素子106は、例えば、正方画素が長辺方向に3264個、短辺方向に2448個並べられた、合計約800万個の画素を有する。各画素には、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のいずれかのカラーフィルタが配置され、4つの画素が一組となった所謂ベイヤー配列を形成している。   The image sensor 106 has, for example, a total of about 8 million pixels in which 3264 square pixels are arranged in the long side direction and 2448 in the short side direction. Each pixel is provided with a color filter of any one of R (red), G (green), and B (blue) to form a so-called Bayer array in which four pixels are combined.

ベイヤー配列では、観察者が画像を見たときに強く感じやすいGの画素をRやBの画素よりも多く配置することで、総合的な画像性能を上げている。   In the Bayer array, the overall image performance is improved by arranging more G pixels that are easily felt when an observer views the image than the R and B pixels.

一般に、この方式の撮像素子を用いる画像処理では、輝度信号の多くの部分をGから生成し、色信号はR,G,Bから生成する。   In general, in image processing using this type of image sensor, a large portion of a luminance signal is generated from G, and a color signal is generated from R, G, and B.

撮像素子106から読み出された画像信号は、A/D変換器130を介して画像処理系に供給される。   The image signal read from the image sensor 106 is supplied to the image processing system via the A / D converter 130.

A/D変換器130は、各画素から読み出された信号(蓄積電荷)をその振幅に応じた、例えば12ビットのデジタル信号に変換して出力する。そして、これ以降の信号処理はデジタル処理にて実行される。   The A / D converter 130 converts the signal (accumulated charge) read from each pixel into, for example, a 12-bit digital signal corresponding to the amplitude and outputs the digital signal. The subsequent signal processing is executed by digital processing.

画像処理系は、R,G,Bのデジタル信号から所望の形式の画像信号を得る。この画像処理系は、R、G,Bの色信号を輝度信号Yおよび色差信号(R−Y)、(B−Y)にて表わされるYC信号などに変換する。   The image processing system obtains an image signal of a desired format from R, G, B digital signals. This image processing system converts R, G, and B color signals into a luminance signal Y and YC signals represented by color difference signals (RY) and (BY).

RGB画像処理回路131は、A/D変換器130を介して撮像素子106から受けた3264×2448画素分の信号を処理する。RGB画像処理回路131は、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路を有し、さらに補間演算による高解像度化を行う補間演算回路を有する。   The RGB image processing circuit 131 processes a signal for 3264 × 2448 pixels received from the image sensor 106 via the A / D converter 130. The RGB image processing circuit 131 includes a white balance circuit and a gamma correction circuit, and further includes an interpolation calculation circuit that performs high resolution by interpolation calculation.

YC処理回路132は、輝度信号Yおよび色差信号(R−Y),(B−Y)を生成する。YC処理回路132は、低域輝度信号YLを生成する低域輝度信号発生回路、高域輝度信号YHを生成する高域輝度信号発生回路および色差信号(R−Y),(B−Y)を生成する色差信号発生回路で構成されている。輝度信号Yは、低域輝度信号YLと高域輝度信号YHを合成することによって形成される。   The YC processing circuit 132 generates a luminance signal Y and color difference signals (R−Y) and (B−Y). The YC processing circuit 132 includes a low-frequency luminance signal generation circuit that generates a low-frequency luminance signal YL, a high-frequency luminance signal generation circuit that generates a high-frequency luminance signal YH, and color difference signals (RY) and (BY). It consists of a color difference signal generation circuit to be generated. The luminance signal Y is formed by combining the low-frequency luminance signal YL and the high-frequency luminance signal YH.

記録再生系は、前述した記録メディアへの画像信号の出力と、ディスプレイ107への画像信号の出力とを行う。記録処理回路133は、記録メディアに対する画像信号の書き込み処理および読み出し処理を行う。再生処理回路134は、記録メディアから読み出した画像信号を再生して、ディスプレイ107に出力する。   The recording / reproducing system outputs the image signal to the above-described recording medium and outputs the image signal to the display 107. The recording processing circuit 133 performs image signal writing processing and reading processing on the recording medium. The reproduction processing circuit 134 reproduces the image signal read from the recording medium and outputs it to the display 107.

また、記録処理回路133は、静止画像および動画像を表わすYC信号を所定の圧縮形式にて圧縮したり、圧縮データを読み出す際に伸張したりする圧縮伸張回路を有する。圧縮伸張回路は、信号処理のためのフレームメモリなどを含み、このフレームメモリに画像処理系からのYC信号を1画像毎に蓄積する。そして、該YC信号を複数のブロック毎に読み出して圧縮符号化する。圧縮符号化は、例えばブロック毎の画像信号を2次元直交変換、正規化およびハフマン符号化することにより行なわれる。   The recording processing circuit 133 includes a compression / expansion circuit that compresses YC signals representing still images and moving images in a predetermined compression format, and expands the compressed data when reading the compressed data. The compression / decompression circuit includes a frame memory for signal processing and the like, and accumulates YC signals from the image processing system for each image in the frame memory. Then, the YC signal is read and compressed and encoded for each of a plurality of blocks. The compression coding is performed by, for example, performing two-dimensional orthogonal transformation, normalization, and Huffman coding on the image signal for each block.

再生処理回路134は、輝度信号Yおよび色差信号(R−Y),(B−Y)をマトリックス変換して、例えばRGB信号に変換する回路である。再生処理回路134によって変換された信号はディスプレイ107に出力される。これにより、可視画像が表示再生される。   The reproduction processing circuit 134 is a circuit that performs matrix conversion of the luminance signal Y and the color difference signals (R−Y) and (B−Y), for example, into RGB signals. The signal converted by the reproduction processing circuit 134 is output to the display 107. Thereby, the visible image is displayed and reproduced.

制御系は、レリーズボタン111等の各種操作部材の操作を検出する操作検出回路136を有する。また、その検出信号に応じて各部を制御し、撮影の際のタイミング信号などを生成して出力するカメラシステム制御回路135を含む。さらに、カメラシステム制御回路135の制御の下に撮像素子106を駆動するための駆動信号を生成する撮像素子駆動回路137や、光学ファインダ内の情報表示装置やカメラの外面に設けられた情報表示装置を制御する情報表示回路142を含む。   The control system includes an operation detection circuit 136 that detects operations of various operation members such as the release button 111. In addition, a camera system control circuit 135 that controls each unit in accordance with the detection signal and generates and outputs a timing signal at the time of shooting is included. Furthermore, an image sensor drive circuit 137 that generates a drive signal for driving the image sensor 106 under the control of the camera system control circuit 135, an information display device in the optical viewfinder, and an information display device provided on the outer surface of the camera Includes an information display circuit 142 for controlling.

制御系は、操作部材の操作に応じて、撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、レリーズボタン111の操作を検出して、撮像素子106の駆動、RGB画像処理回路131の動作、記録処理回路133の圧縮処理などを制御する。さらに、制御系は、情報表示回路142によって光学ファインダ内の情報表示装置に設けられた各セグメントの状態を制御する。   The control system controls the imaging system, the image processing system, and the recording / reproducing system according to the operation of the operation member. For example, the operation of the release button 111 is detected to control the driving of the image sensor 106, the operation of the RGB image processing circuit 131, the compression processing of the recording processing circuit 133, and the like. Further, the control system controls the state of each segment provided in the information display device in the optical viewfinder by the information display circuit 142.

カメラシステム制御回路135には、さらにAF制御回路140とレンズシステム制御回路141が接続されている。これらはカメラシステム制御回路135を中心にして各々の処理に必要とするデータを相互に通信している。   An AF control circuit 140 and a lens system control circuit 141 are further connected to the camera system control circuit 135. These communicate with each other data necessary for each processing, centering on the camera system control circuit 135.

第1のモードにおいて、AF制御回路140は、撮影画面上の所定位置に対応して設けられた焦点検出センサ112からの信号出力を得て焦点検出信号を生成する。焦点検出信号は、結像光学系102からの光束によって形成された複数の像の位相差を示す信号であり、該位相差は結像光学系102の結像状態を示す。位相差が所定値であるときは結像光学系102は合焦状態にあり、位相差が該所定値以外の場合は結像光学系102はデフォーカス状態にある。   In the first mode, the AF control circuit 140 obtains a signal output from the focus detection sensor 112 provided corresponding to a predetermined position on the shooting screen and generates a focus detection signal. The focus detection signal is a signal indicating a phase difference between a plurality of images formed by a light beam from the imaging optical system 102, and the phase difference indicates an imaging state of the imaging optical system 102. When the phase difference is a predetermined value, the imaging optical system 102 is in a focused state, and when the phase difference is other than the predetermined value, the imaging optical system 102 is in a defocused state.

AF制御回路140は、デフォーカスが検出されると、これを結像光学系102に含まれるフォーカシングレンズ(図3,4参照)の駆動量に変換する。そして、該駆動量の情報をカメラシステム制御回路135を介してレンズシステム制御回路141に送信する。このAFを、以下、位相差AFという。   When the defocus is detected, the AF control circuit 140 converts this into a driving amount of a focusing lens (see FIGS. 3 and 4) included in the imaging optical system 102. Then, the drive amount information is transmitted to the lens system control circuit 141 via the camera system control circuit 135. This AF is hereinafter referred to as phase difference AF.

また、本実施例では、位相差AFに続いて又は単独で、撮像素子106上でのコントラストを評価し、結像光学系102の結像状態を検出するTV−AFも使用することができる。位相差AFに続いてTV−AFを行う場合は、ビームスプリッタ103を第1モード位置に配置したまま、撮像素子106からの間引き読み出しによる表示用画像の信号を利用する。具体的には、フォーカシングレンズを駆動しながら撮像素子106上での像のコントラスト評価値を生成し、最もコントラストの高い位置を合焦位置と判断する。本実施例では、位相差AFによる所定の合焦範囲へのフォーカシングレンズの駆動後、TV−AFによる高精度なピント合わせを行う。   In the present embodiment, a TV-AF that evaluates the contrast on the image sensor 106 and detects the imaging state of the imaging optical system 102 can be used following or independently of the phase difference AF. When performing the TV-AF following the phase difference AF, a display image signal obtained by thinning out reading from the image sensor 106 is used while the beam splitter 103 is disposed at the first mode position. Specifically, the contrast evaluation value of the image on the image sensor 106 is generated while driving the focusing lens, and the position with the highest contrast is determined as the in-focus position. In this embodiment, after the focusing lens is driven to a predetermined focusing range by phase difference AF, high-precision focusing is performed by TV-AF.

このように、位相差AFとTV−AFとを併用することにより、位相差AFの結果からTV−AFでのフォーカシングレンズの駆動すべき方向が予め判別できるので、全体としてのAF動作の高速化と高精度化の両立ができる。   In this way, by using phase difference AF and TV-AF together, the direction in which the focusing lens in TV-AF should be driven can be determined in advance from the result of phase difference AF, so that the speed of AF operation as a whole is increased. And high accuracy.

なお、コントラストが低い被写体等に対しては位相差AFによる検出精度が低下するが、このような場合でもTV−AFを用いれば、確実な焦点調節を行える場合がある。このような場合には、撮影者が最初からTV−AFモードを選択することもできる。この場合、ビームスプリッタ103を第2モード位置に移動させてTV−AFを行う。   Note that the detection accuracy by phase difference AF is lowered for a subject with low contrast, but even in such a case, there is a case where reliable focus adjustment can be performed by using TV-AF. In such a case, the photographer can select the TV-AF mode from the beginning. In this case, the beam splitter 103 is moved to the second mode position to perform TV-AF.

また、移動する物体に対しては、レリーズボタン111が押し下げられてから実際の撮像制御が開始されるまでのタイムラグを勘案し、適切なレンズ位置を予測してフォーカシングレンズの駆動量を指示する。物体の輝度が低く、十分な焦点検出精度が得られないと判定されるときには、不図示のフラッシュユニット、白色LED又は蛍光管によって物体を照明し、輝度を補う。   For a moving object, the driving amount of the focusing lens is instructed by predicting an appropriate lens position in consideration of a time lag from when the release button 111 is pressed down until the actual imaging control is started. When it is determined that the brightness of the object is low and sufficient focus detection accuracy cannot be obtained, the object is illuminated by a flash unit, a white LED or a fluorescent tube (not shown) to compensate for the brightness.

レンズシステム制御回路141は、AF制御回路140からフォーカシングレンズの駆動量の情報を受信すると、不図示の駆動機構によって結像光学系102内のフォーカシングレンズを光軸104の方向に移動させ、物体にピントを合わせる。   When the lens system control circuit 141 receives the information on the driving amount of the focusing lens from the AF control circuit 140, the lens system control circuit 141 moves the focusing lens in the imaging optical system 102 in the direction of the optical axis 104 by an unillustrated driving mechanism, Adjust the focus.

一連のピント調節動作の結果、AF制御回路140によって物体にピントが合ったことが検出されると、この情報はカメラシステム制御回路135に伝えられる。   As a result of a series of focus adjustment operations, when the AF control circuit 140 detects that the object is in focus, this information is transmitted to the camera system control circuit 135.

このとき、レリーズボタン111が2段目まで操作されると、後述する駆動機構によってビームスプリッタ103が駆動され、第1のモードからビームスプリッタ103が撮影光路から退避する第2のモードへと切り換わる。これにより、被写体像は、ビームスプリッタ103を透過しない光束によって形成される。そして、前述した撮像系、画像処理系および記録再生系による撮影制御が行われる。   At this time, when the release button 111 is operated up to the second stage, the beam splitter 103 is driven by a driving mechanism described later, and the first mode is switched to the second mode in which the beam splitter 103 is retracted from the imaging optical path. . Thereby, the subject image is formed by a light beam that does not pass through the beam splitter 103. Then, photographing control is performed by the above-described imaging system, image processing system, and recording / reproducing system.

ビームスプリッタ103が撮影光路上に配置される第1のモードとビームスプリッタ103が撮影光路上に配置されない第2のモードとで、ビームスプリッタ103を移動させるだけでは、撮影光路の空間光路長(空気換算光路長ともいう)が変動し、ピント面の位置が変動する。しかし、本実施例では、後述する方法によってモードが切り換えられても、空間光路長が変化しないようにしている。   By simply moving the beam splitter 103 between the first mode in which the beam splitter 103 is disposed on the imaging optical path and the second mode in which the beam splitter 103 is not disposed on the imaging optical path, the spatial optical path length (air (Also referred to as the converted optical path length) changes, and the position of the focus surface changes. However, in this embodiment, the spatial optical path length is not changed even when the mode is switched by a method described later.

空間光路長が変動しないため、像の変動状況をディスプレイ107で確認することが可能となる。このため、撮影が開始される直前までコマ落ちすることなく、撮影者が撮影像の確認を行うことができる。したがって、高速な焦点検出動作を損ねることなく、短いレリーズタイムラグを実現できる。   Since the spatial optical path length does not vary, it is possible to check the image variation state on the display 107. For this reason, the photographer can confirm the photographed image without dropping frames until immediately before the photographing is started. Therefore, a short release time lag can be realized without impairing the high-speed focus detection operation.

図3には、本実施例のデジタルカメラ101におけるレンズ鏡筒105の第1のモードでの構成を示している。また、図4には、第2のモードでのレンズ鏡筒105の構成を示している。さらに、図5には、ビームスプリッタ103の詳細な構成を示している。以下、これらの図を用いてビームスプリッタ103とその周辺部分について詳しく説明する。   FIG. 3 shows the configuration of the lens barrel 105 in the first mode in the digital camera 101 of this embodiment. FIG. 4 shows the configuration of the lens barrel 105 in the second mode. Further, FIG. 5 shows a detailed configuration of the beam splitter 103. Hereinafter, the beam splitter 103 and its peripheral part will be described in detail with reference to these drawings.

ビームスプリッタ103は、結像光学系102を構成するレンズ102aの後端と撮像素子106との間に配置されている。レンズ102aはフォーカシングレンズであり、光軸104の方向に移動することで、ピント調節を行う。   The beam splitter 103 is disposed between the rear end of the lens 102 a constituting the imaging optical system 102 and the image sensor 106. The lens 102 a is a focusing lens, and performs focus adjustment by moving in the direction of the optical axis 104.

レンズ鏡筒105は、鏡筒構成部材105a,105b,105cにより構成されている。該レンズ鏡筒105は、不図示の駆動機構によって光軸104に沿った方向に伸縮する。これにより、結像光学系102を構成するレンズ間の間隔が変動し、ズーム比を変化させることができる。鏡筒構成部材(以下、基準鏡筒という)105cは、結像光学系102のカメラ本体101に対する位置を決めるための基準部材となっている。   The lens barrel 105 includes barrel constituent members 105a, 105b, and 105c. The lens barrel 105 is expanded and contracted in a direction along the optical axis 104 by a driving mechanism (not shown). Thereby, the interval between the lenses constituting the imaging optical system 102 varies, and the zoom ratio can be changed. A lens barrel constituent member (hereinafter referred to as a reference lens barrel) 105c is a reference member for determining the position of the imaging optical system 102 with respect to the camera body 101.

撮像素子106は、不図示の固定地板に対して位置決めされている。120は該固定地板に対してビームスプリッタ103を撮影光路中に挿入および退避動作させるための駆動機構の一部を構成する回転鏡筒である。ビームスプリッタ103の移動に連動させて回転鏡筒120を回転させることにより、結像光学系102の基準部材である基準鏡筒105cを光軸方向に移動させることができる。   The image sensor 106 is positioned with respect to a fixed ground plate (not shown). Reference numeral 120 denotes a rotating lens barrel that constitutes a part of a driving mechanism for inserting and retracting the beam splitter 103 into the imaging optical path with respect to the fixed base plate. By rotating the rotating barrel 120 in conjunction with the movement of the beam splitter 103, the reference barrel 105c, which is the reference member of the imaging optical system 102, can be moved in the optical axis direction.

次に、図5(a),(b)を用いてビームスプリッタ103について説明する。図5(a)は、ビームスプリッタ103を分解して示しており、図5(b)は完成したビームスプリッタ103を示している。   Next, the beam splitter 103 will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows the beam splitter 103 in an exploded state, and FIG. 5B shows the completed beam splitter 103.

ビームスプリッタ103は、透明体により構成される2つのプリズム103−1,103−2を光分割機能面103aで貼り合せて作られる。ビームスプリッタ103の光入射面は、プリズム103−1の面103−1bとプリズム103−2の面103−2bとで構成されている。また、ビームスプリッタ103を透過して撮像素子106に向かう直進光に対する射出面は、プリズム103−1の面103−1dとプリズム103−2の面103−2dとで構成されている。   The beam splitter 103 is made by bonding two prisms 103-1 and 103-2 made of a transparent body with a light splitting functional surface 103a. The light incident surface of the beam splitter 103 includes a surface 103-1b of the prism 103-1 and a surface 103-2b of the prism 103-2. In addition, the exit surface for the straight traveling light that passes through the beam splitter 103 and travels toward the image sensor 106 is composed of a surface 103-1d of the prism 103-1 and a surface 103-2d of the prism 103-2.

プリズム103−1,103−2はいずれも、複屈折率の小さなプラスチック材料の開環メタセシス重合体ポリマー(HROP;屈折率1.53)で形成されている。また、第1のプリズム103−1の面103−1bと面103−1d、および第2のプリズム103−2の面103−2bと面103−2dは、それぞれ互いに平行で間隔が等しい。   Each of the prisms 103-1 and 103-2 is made of a ring-opening metathesis polymer polymer (HROP; refractive index 1.53) made of a plastic material having a small birefringence. Further, the surfaces 103-1b and 103-1d of the first prism 103-1, and the surfaces 103-2b and 103-2d of the second prism 103-2 are parallel to each other and spaced apart from each other.

さらに、第1のプリズム103−1の面103−1aが面103−1bおよび面103−1dに対してなす2つの角度は、第2のプリズム103−2の面103−2aが面103−1dおよび面103−1bに対してなす2つの角度とそれぞれ等しい。このため、第1のプリズム103−1と第2のプリズム103−2とを面103−1a,103−2aで接合する(接合後の面を103aと記す)と、接合されたビームスプリッタ103は、光分割機能面103aを除いて、光学的に平行平板と同様の特性を示す。したがって、入射面103bのうちどの領域に光束が入射しても同一の波面で透過するため、入射位置に関わらず収差変化が生じない。   Further, two angles formed by the surface 103-1a of the first prism 103-1 with respect to the surface 103-1b and the surface 103-1d are such that the surface 103-2a of the second prism 103-2 is the surface 103-1d. And two angles formed with respect to the surface 103-1b. Therefore, when the first prism 103-1 and the second prism 103-2 are joined by the surfaces 103-1 a and 103-2 a (the surface after joining is denoted by 103 a), the joined beam splitter 103 is Except for the light splitting functional surface 103a, it exhibits the same characteristics as the optically parallel plate. Therefore, no matter which region of the incident surface 103b the light beam enters, it passes through the same wavefront, so that no change in aberration occurs regardless of the incident position.

ビームスプリッタ103の面103aに光束分離機能を持たせるために、第2のプリズム103−2の面103−2a上には誘電体多層膜が形成されている。そして、第2のプリズム103−2は、インデックスマッチングをとった光学用接着剤を用いて第1のプリズム103−1と貼り合わされる。   A dielectric multilayer film is formed on the surface 103-2a of the second prism 103-2 so that the surface 103a of the beam splitter 103 has a light beam separating function. And the 2nd prism 103-2 is bonded together with the 1st prism 103-1, using the optical adhesive agent which took the index matching.

誘電体多層膜は、光の吸収をほとんど無視できる程に小さくできるので、光分割機能面103aにおいて、入射光は撮像素子106と焦点検出センサ112の何れかの方向に分かれる。すなわち、光分割機能面103aは、所定波長域の入射光のうちの一部を反射し、他を透過する。   Since the dielectric multilayer film can reduce light absorption so that it can be almost ignored, the incident light is divided in either direction of the image sensor 106 and the focus detection sensor 112 on the light splitting functional surface 103a. That is, the light splitting functional surface 103a reflects a part of incident light in a predetermined wavelength region and transmits the other part.

以上により、形成された光分割機能面103−aの光学特性を図6に示す。波長400nmから1000nmまでの分光透過率特性は、500nm付近に極小値を持つ谷型である。一方、分光反射率特性は、500nm付近に極大値を持つ山型である。ここで、450nmから650nmまでの可視域では、分光透過率特性はおよそ45%で一定している。カラー画像を撮影するカメラでは、撮像素子106の感度域を視感度域に合致させるので、光分割機能面103−aは、撮像素子106の感度波長域でフラットな分光反射率特性を有すると言える。   The optical characteristics of the light splitting functional surface 103-a thus formed are shown in FIG. The spectral transmittance characteristics from a wavelength of 400 nm to 1000 nm are valley-shaped having a minimum value near 500 nm. On the other hand, the spectral reflectance characteristic is a mountain shape having a maximum value in the vicinity of 500 nm. Here, in the visible region from 450 nm to 650 nm, the spectral transmittance characteristic is constant at approximately 45%. In a camera that captures a color image, the sensitivity region of the image sensor 106 is matched with the visibility region, so that the light splitting functional surface 103-a has a flat spectral reflectance characteristic in the sensitivity wavelength region of the image sensor 106. .

また、ビームスプリッタ103の入射面103bおよび第2のプリズム103−2の上端に形成されたAF射出面103cには、反射防止コートARが形成されている。反射防止コートは、レンズ母材に屈折率の異なる薄膜をSiO、TiO、ZnOなどにより1/4波長厚(例えば、0.1〜0.3μm)で積層形成することにより、表面反射率を低く抑えることができる。反射防止コートの特性を図7に示す。 Further, an antireflection coating AR is formed on the entrance surface 103b of the beam splitter 103 and the AF exit surface 103c formed on the upper end of the second prism 103-2. The antireflection coating is formed by laminating a thin film having a different refractive index on the lens base material with SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 or the like at a quarter wavelength thickness (for example, 0.1 to 0.3 μm), thereby reflecting the surface. The rate can be kept low. The characteristics of the antireflection coating are shown in FIG.

さらに、ビームスプリッタ103の射出面103dには、赤外(IR)カットフィルタ膜IRCが形成されている。このフィルタ膜IRCによって、可視領域波長のみを撮像素子106に導くことができ、色再現性の良いカメラを構築することができる。   Further, an infrared (IR) cut filter film IRC is formed on the exit surface 103 d of the beam splitter 103. With this filter film IRC, only the visible region wavelength can be guided to the image sensor 106, and a camera with good color reproducibility can be constructed.

一方、ビームスプリッタ103の入射面103bから内部に入射した光束のうち光分割機能面103aで反射した光束は、ビームスプリッタ103の入射面103bで内面反射(内部全反射)し、AF射出面103cから射出して焦点検出センサ112へ導かれる。   On the other hand, the light beam reflected by the light splitting function surface 103a among the light beams incident inside from the incident surface 103b of the beam splitter 103 is internally reflected (total internal reflection) by the incident surface 103b of the beam splitter 103, and is reflected from the AF exit surface 103c. The light is emitted and guided to the focus detection sensor 112.

焦点検出センサ112に到達する光束は、IRカットフィルタ膜IRCを通過しないため、赤外光を含む。このため、該光束は、IRカットフィルタ膜を透過した光に比べて輝度が高くなり、暗いシーンでのAF性能を向上させることができる。   Since the light beam reaching the focus detection sensor 112 does not pass through the IR cut filter film IRC, it includes infrared light. For this reason, the luminous flux has higher luminance than the light transmitted through the IR cut filter film, and the AF performance in a dark scene can be improved.

光分割機能面103aでの可視領域波長の分光反射率特性はおよそ55%で、赤外領域波長では30%程度であるので、十分な光量により高精度な焦点検出が可能である。   Since the spectral reflectance characteristic of the visible region wavelength on the light splitting function surface 103a is about 55% and about 30% in the infrared region wavelength, high-precision focus detection is possible with a sufficient amount of light.

次に焦点検出センサ112について説明する。図8には、焦点検出センサ112の焦点検出視野を示している。   Next, the focus detection sensor 112 will be described. FIG. 8 shows a focus detection field of the focus detection sensor 112.

図8において、120は撮影範囲(観察範囲)としてのファインダ視野、121−1〜121−9は焦点検出視野である。   In FIG. 8, reference numeral 120 denotes a finder field as an imaging range (observation range), and 121-1 to 121-9 denote focus detection fields.

焦点検出視野は、基本的にファインダ視野120の中央付近に設定すると使い勝手が良い。   If the focus detection field is basically set near the center of the finder field 120, it is easy to use.

縦方向に延びる画素列によって構成された焦点検出視野は、縦方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば横線に対する焦点検出が可能である。一方、横方向に延びる画素列によって構成された焦点検出視野は、横方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば縦線に対する焦点検出が可能である。   Since the focus detection visual field formed by the pixel columns extending in the vertical direction is sensitive to the luminance distribution in the vertical direction, for example, focus detection can be performed on horizontal lines. On the other hand, since the focus detection visual field formed by the pixel rows extending in the horizontal direction is sensitive to the luminance distribution in the horizontal direction, for example, focus detection for vertical lines is possible.

実際の焦点検出センサ112は、図9のように構成される。図9は焦点検出センサ112を該センサの光軸方向から見たときの図である。112−1〜112−9は焦点検出視野121−1〜121−9を構成する画素列である。   The actual focus detection sensor 112 is configured as shown in FIG. FIG. 9 is a view of the focus detection sensor 112 when viewed from the optical axis direction of the sensor. Reference numerals 112-1 to 112-9 denote pixel columns constituting the focus detection visual fields 121-1 to 121-9.

図10は焦点検出センサ112の焦点検出視野(例えば、112−1)の画素部の断面図である。図11(a)は焦点検出センサ112の1画素の光電変換部を表す平面図、図11(b)は焦点検出センサ112の1画素の平面図である。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the pixel portion of the focus detection field of view (for example, 112-1) of the focus detection sensor 112. 11A is a plan view showing a photoelectric conversion unit of one pixel of the focus detection sensor 112, and FIG. 11B is a plan view of one pixel of the focus detection sensor 112.

図10において、光は上方から焦点検出センサ112に入射し、図11(a),(b)においては、紙面に垂直な上方から焦点検出センサ112に入射する。焦点検出センサ112はオンチップ型マイクロレンズを有するCMOS型のセンサで、このマイクロレンズの働きで焦点検出光束のFナンバーを規定できる。   In FIG. 10, light enters the focus detection sensor 112 from above, and in FIGS. 11A and 11B, the light enters the focus detection sensor 112 from above perpendicular to the paper surface. The focus detection sensor 112 is a CMOS type sensor having an on-chip type microlens, and the F number of the focus detection light beam can be defined by the action of the microlens.

図10において、151はシリコン基板、152Aと152Bは埋め込みフォトダイオードの光電変換部である。154はアルミニウムあるいは銅により形成された遮光性を有する第1配線層である。155はアルミニウムあるいは銅を用いた第2配線層である。156はシリコン酸化膜、疎水性多孔質シリカ、シリコン酸化窒化膜あるいはシリコン窒化膜などによる層間絶縁膜とパッシベーション膜である。158はマイクロレンズ、157は第2配線層155からマイクロレンズ158までの距離を高精度に設定するための平坦化層である。第1配線層154と第2配線層155は離散的に設けられた開口を備えた金属膜であって、開口以外は可視光を通さない。   In FIG. 10, reference numeral 151 denotes a silicon substrate, and 152A and 152B denote photoelectric conversion portions of embedded photodiodes. Reference numeral 154 denotes a light-shielding first wiring layer made of aluminum or copper. Reference numeral 155 denotes a second wiring layer using aluminum or copper. Reference numeral 156 denotes an interlayer insulating film and a passivation film made of silicon oxide film, hydrophobic porous silica, silicon oxynitride film, or silicon nitride film. Reference numeral 158 denotes a microlens, and 157 denotes a flattening layer for setting the distance from the second wiring layer 155 to the microlens 158 with high accuracy. The first wiring layer 154 and the second wiring layer 155 are metal films having openings provided discretely and do not transmit visible light except for the openings.

第1配線層154と第2配線層155は焦点検出センサ112を動作させる電気的な機能と受光光束の角度特性を制御する光学的な機能を併せ持っている。   The first wiring layer 154 and the second wiring layer 155 have both an electrical function for operating the focus detection sensor 112 and an optical function for controlling the angle characteristics of the received light flux.

平坦化層157は熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をスピンコートした後にキュアしたり、樹脂フィルムを接着したりするといった手法で形成される。   The flattening layer 157 is formed by a method of curing a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin after spin coating or adhering a resin film.

光電変換部152A,152Bは、図11(a)に示すように、ジグザグ形に形成されており、その両端部にはそれぞれ回路部159A,159Bが接続されている。回路部159A,159B内には、転送スイッチとして働く転送用MOSトランジスタや、リセット電位を供給するリセット用MOSトランジスタが設けられている。また、ソースフォロワアンプMOSトランジスタや、選択的にソースフォロワアンプMOSトランジスタから信号を出力させるための選択用MOSトランジスタ等も設けられている。   As shown in FIG. 11A, the photoelectric conversion units 152A and 152B are formed in a zigzag shape, and circuit portions 159A and 159B are connected to both ends thereof. In the circuit portions 159A and 159B, a transfer MOS transistor serving as a transfer switch and a reset MOS transistor for supplying a reset potential are provided. A source follower amplifier MOS transistor, a selection MOS transistor for selectively outputting a signal from the source follower amplifier MOS transistor, and the like are also provided.

光電変換部152の上には、図11(b)に示すように、1画素に対して5個のマイクロレンズ158がジグザグ形に連なって設けられている。   On the photoelectric conversion unit 152, as shown in FIG. 11B, five microlenses 158 are provided in a zigzag manner for one pixel.

ここで、マイクロレンズ158は、樹脂、SiO、TiO、Siなどで形成されている。マイクロレンズ158は、単に集光のためだけではなく、結像のためにも使用されるので、軸対称型の球面レンズあるいは軸対称型の非球面レンズにより構成されている。 Here, the microlens 158 is formed of resin, SiO 2 , TiO 2 , Si 3 N 4 or the like. Since the microlens 158 is used not only for condensing but also for imaging, the microlens 158 is configured by an axially symmetric spherical lens or an axially symmetric aspherical lens.

マイクロレンズ158は、対称軸160を持つ形状であるために、平面的に見ると円形であるが、一画素に複数のマイクロレンズ158を設けたことによって、画素ピッチを小さくしながらも1画素の受光面積を大きくすることができる。したがって、低輝度の物体に対しても十分な焦点検出出力が得られる。また、半円筒型等、対称軸を持たない形状はレンズとしての結像作用がないので、焦点検出センサ112には適当ではない。   Since the microlens 158 has a shape having the symmetry axis 160, the microlens 158 is circular when viewed in a plan view. However, by providing a plurality of microlenses 158 in one pixel, the pixel pitch can be reduced while reducing the pixel pitch. The light receiving area can be increased. Therefore, a sufficient focus detection output can be obtained even for a low-luminance object. Further, a shape that does not have an axis of symmetry, such as a semi-cylindrical type, is not suitable for the focus detection sensor 112 because there is no image forming action as a lens.

なお、マイクロレンズ158での光の表面反射を抑制するために、マイクロレンズ158の表面には、低屈折率の薄膜や可視光の波長以下の微細構造(所謂Sub-Wavelength Structure)を形成してもよい。   In addition, in order to suppress the surface reflection of light at the microlens 158, a thin film having a low refractive index or a fine structure (so-called sub-wavelength structure) below the wavelength of visible light is formed on the surface of the microlens 158. Also good.

ビームスプリッタ103を射出した光束は、焦点検出センサ112のマイクロレンズ158に入射する。このうち第2配線層155に設けられた開口155Aと第1配線層154に設けられた開口154Aを通り抜けた成分が光電変換部152Aに入射する。また、第2配線層155に設けられた開口155Aと第1配線層154に設けられた開口154Bを通り抜けた成分が光電変換部152Bに入射する。それぞれの光電変換部152A,152Bに入射した光束は、電気信号に変換される。   The light beam emitted from the beam splitter 103 enters the microlens 158 of the focus detection sensor 112. Among these components, the component passing through the opening 155A provided in the second wiring layer 155 and the opening 154A provided in the first wiring layer 154 enters the photoelectric conversion unit 152A. In addition, a component passing through the opening 155A provided in the second wiring layer 155 and the opening 154B provided in the first wiring layer 154 enters the photoelectric conversion unit 152B. The light beams incident on the photoelectric conversion units 152A and 152B are converted into electric signals.

開口を形成するための遮光層と第1配線層154および第2配線層155を兼用したので、開口のための遮光層を特別に設ける必要がなく、焦点検出センサ112の構成を簡略化することができる。   Since the light shielding layer for forming the opening is also used as the first wiring layer 154 and the second wiring layer 155, there is no need to provide a light shielding layer for the opening, and the configuration of the focus detection sensor 112 is simplified. Can do.

図12と図13はそれぞれ、図11に示した画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す平面図と斜視図である。   FIGS. 12 and 13 are a plan view and a perspective view, respectively, showing a state in which the pixels shown in FIG. 11 are connected to form a pixel row for use in focus detection.

図12では、光電変換部152A,152Bとマイクロレンズ158との位置関係がわかるように、両端のマイクロレンズ158の図示を省略し、光電変換部152A,152Bが見えるようにしている。   In FIG. 12, illustration of the microlenses 158 at both ends is omitted so that the photoelectric conversion units 152A and 152B can be seen so that the positional relationship between the photoelectric conversion units 152A and 152B and the microlens 158 can be understood.

また、図13では、構成要素のうち、光電変換部152A,152B、第1配線層154、第2配線層155およびマイクロレンズ158を抜き出して、上下方向に分解して示している。また、1画素の境界を分かりやすくするため、第1配線層154上と第2配線層155上に光電変換部のジグザグの形状を射影して破線で示している。   In FIG. 13, the photoelectric conversion units 152A and 152B, the first wiring layer 154, the second wiring layer 155, and the microlens 158 are extracted from the constituent elements and are shown in the vertical direction. Further, in order to make the boundary of one pixel easy to understand, the zigzag shape of the photoelectric conversion unit is projected on the first wiring layer 154 and the second wiring layer 155 and indicated by a broken line.

図12において、ハッチングを付した5個のマイクロレンズ158aが1画素を構成する。このような画素が横方向に多数連なって図9に示した画素列112−1〜112−9を形成している。   In FIG. 12, five microlenses 158a with hatching constitute one pixel. A large number of such pixels are arranged in the horizontal direction to form the pixel columns 112-1 to 112-9 shown in FIG.

ジグザグに並んだマイクロレンズ158が隣接する画素のマイクロレンズ158との間を埋めるため、画素列上にはマイクロレンズ158が密に配置されることになる。したがって、マイクロレンズ158に入射せずに利用されない光束は、ほとんど無視できる程度に少ない。   Since the microlenses 158 arranged in a zigzag form a space between the adjacent microlenses 158, the microlenses 158 are densely arranged on the pixel array. Therefore, the amount of light that is not used without entering the microlens 158 is small enough to be ignored.

また、マイクロレンズ158がジグザグに並んでいることによって、ナイキスト周波数付近の画素の周波数レスポンスを下げることができる。この結果、ナイキスト周波数以上の高い空間周波数成分を含む物体像が投影されても、折り返し歪みを生じ難く、後述する焦点検出センサ112の出力信号波形間の位相差検出を高精度で行える。   In addition, since the microlenses 158 are arranged in a zigzag manner, the frequency response of pixels near the Nyquist frequency can be lowered. As a result, even if an object image including a spatial frequency component higher than the Nyquist frequency is projected, aliasing distortion hardly occurs, and phase difference detection between output signal waveforms of the focus detection sensor 112 described later can be performed with high accuracy.

さらに、画素列の周囲には、光電変換部152A,152B上に配置されず、光電変換に寄与しないマイクロレンズ158bが形成されている。これは、できるだけ均一にマイクロレンズ158を配置した方がマイクロレンズ158を精度良く製作できるためである。   Further, a micro lens 158b that is not disposed on the photoelectric conversion units 152A and 152B and does not contribute to photoelectric conversion is formed around the pixel column. This is because the microlens 158 can be manufactured with high accuracy by arranging the microlenses 158 as uniformly as possible.

図13に示した第1配線層154は、菱形様の多数の開口154A,154Bを有している。これらの開口154A,154Bは、平面図である図14に示すように、マイクロレンズ158の各々に対応して一対ずつ設けられ、マイクロレンズ158の焦点位置の近傍に形成されている。   The first wiring layer 154 shown in FIG. 13 has a large number of rhombus-like openings 154A and 154B. As shown in FIG. 14 which is a plan view, the openings 154A and 154B are provided in pairs corresponding to each of the microlenses 158, and are formed in the vicinity of the focal position of the microlens 158.

このような構成により、開口154A,154Bがマイクロレンズ158によって結像光学系102の射出瞳上に逆投影される。このため、画素が取り込む光束の受光角度特性を開口154A,154Bの形状によって決めることが可能となる。   With such a configuration, the openings 154A and 154B are back-projected onto the exit pupil of the imaging optical system 102 by the microlens 158. For this reason, it is possible to determine the light receiving angle characteristic of the light beam taken in by the pixel depending on the shapes of the openings 154A and 154B.

第2配線層155に設けられた開口155Aは、第1配線層の開口154A,154B以外の開口に光が入射するのを防ぐための絞りである。この結果、開口154A,154Bに入射した光束だけがそれぞれ光電変換部152A,152Bに入射する。   The opening 155A provided in the second wiring layer 155 is a stop for preventing light from entering the openings other than the openings 154A and 154B of the first wiring layer. As a result, only the light beams incident on the openings 154A and 154B enter the photoelectric conversion units 152A and 152B, respectively.

ここで、焦点検出センサ112の各画素列から出力される出力信号に不均一を生じさせないために、1つの焦点検出視野を形成する画素列については開口154A,154Bの形状は一定である。   Here, in order not to cause nonuniformity in the output signal output from each pixel row of the focus detection sensor 112, the shapes of the openings 154A and 154B are constant for the pixel row forming one focus detection field.

図15および図16は、図9に示した焦点検出視野112−1の部分断面図である。各マイクロレンズ158は第1配線層154の開口154A,154Bを結像光学系102の射出瞳に逆投影する。したがって、図15に示すように光束132Aが開口154Aを通過するということは、光束132Aが第1配線層154の開口154Aの逆投影像から射出することと等価である。   15 and 16 are partial cross-sectional views of the focus detection visual field 112-1 shown in FIG. Each microlens 158 back-projects the openings 154A and 154B of the first wiring layer 154 onto the exit pupil of the imaging optical system 102. Accordingly, as shown in FIG. 15, the passage of the light beam 132A through the opening 154A is equivalent to the emission of the light beam 132A from the back-projected image of the opening 154A of the first wiring layer 154.

同様に図16に示すように光束132Bが開口154Bを通過できるということは、光束132Bが第1配線層154の開口154Bの逆投影像から射出してくるということと等価である。   Similarly, as shown in FIG. 16, the fact that the light beam 132B can pass through the opening 154B is equivalent to the light beam 132B being emitted from the back projection image of the opening 154B of the first wiring layer 154.

したがって、開口154A,154Bの逆投影像以外から焦点検出センサ112に入射した光線は、必ず第1配線層154か第2配線層155によって阻止されて光電変換部152A,152Bまで到達できず、光電変換されることはない。   Therefore, light rays incident on the focus detection sensor 112 from other than the back-projected images of the openings 154A and 154B are always blocked by the first wiring layer 154 or the second wiring layer 155 and cannot reach the photoelectric conversion units 152A and 152B. There is no conversion.

1つの焦点検出視野を構成する画素列について、光電変換部152Aからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部152Bからの出力信号を配列して得た出力信号波形との間には、以下のような関係がある。すなわち、これらの間には、焦点検出視野上に結像光学系102によって形成された物体像の結像状態に応じて、相対的に横シフトした状態が観測される。   An output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152A and an output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152B for a pixel row constituting one focus detection field of view. There is the following relationship between them. That is, a relatively laterally shifted state is observed between them depending on the imaging state of the object image formed by the imaging optical system 102 on the focus detection field.

これは、結像光学系102の射出瞳上で光束の通過する領域が、光電変換部152Aからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部152Bからの出力信号を配列して得た出力信号波形とでは異なるためである。   This is because the region through which the light beam passes on the exit pupil of the imaging optical system 102 arranges the output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152A and the output signal from the photoelectric conversion unit 152B. This is because the output signal waveform obtained in this way is different.

前ピンおよび後ピンでは、出力信号波形のシフト方向が逆になり、相関演算などの手法を用いてこの位相差(シフト量)を方向を含めて検出するのが焦点検出の原理である。   The shift direction of the output signal waveform is reversed between the front pin and the rear pin, and the principle of focus detection is to detect this phase difference (shift amount) including the direction using a technique such as correlation calculation.

図17および図18には、AF制御回路140に入力された焦点検出センサ112の出力信号波形を示している。横軸は画素の並びを、縦軸は出力値を表している。図17は物体像にピントが合っていない状態での出力信号波形、図18は物体像にピントが合った状態での出力信号波形である。   17 and 18 show output signal waveforms of the focus detection sensor 112 input to the AF control circuit 140. FIG. The horizontal axis represents the pixel arrangement, and the vertical axis represents the output value. FIG. 17 shows an output signal waveform when the object image is not in focus, and FIG. 18 shows an output signal waveform when the object image is in focus.

このように、まず一組の信号の同一性を判定することで合焦検知を行うことができる。さらに、相関演算を用いた公知の手法、例えば特公平5−88445号公報にて開示されている手法を用いて位相差を検出することにより、デフォーカス量を求めることができる。   In this way, focus detection can be performed by first determining the identity of a set of signals. Furthermore, the defocus amount can be obtained by detecting the phase difference using a known method using correlation calculation, for example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-88445.

得られたデフォーカス量を結像光学系102のフォーカシングレンズ102aを駆動すべき量に換算すれば、自動焦点調節が可能である。フォーカシングレンズ102aを駆動すべき量が予め分かるので、通常、合焦位置までのレンズ駆動は1回で済み、極めて高速な焦点調節ができる。   If the obtained defocus amount is converted into an amount to drive the focusing lens 102a of the imaging optical system 102, automatic focus adjustment is possible. Since the amount by which the focusing lens 102a is to be driven is known in advance, the lens is normally driven only once up to the in-focus position, and extremely fast focus adjustment can be performed.

ここで焦点検出光束について説明する。焦点検出センサ112では、焦点検出視野毎に受光角度特性を制御することによって、焦点検出視野毎に焦点検出光束のFナンバー(Fno)が異なる。結像光学系102の射出瞳上で光束の通過する領域の大きさは、中央の焦点検出視野112−1で大きく、周辺の焦点検出視野(例えば、112−4)では小さい。   Here, the focus detection light beam will be described. In the focus detection sensor 112, the F-number (Fno) of the focus detection light beam is different for each focus detection field by controlling the light receiving angle characteristic for each focus detection field. The size of the region through which the light beam passes on the exit pupil of the imaging optical system 102 is large in the central focus detection field 112-1 and small in the peripheral focus detection field (for example, 112-4).

図19は、撮像素子106によって撮像された物体の輝度を示す。図19(a)はFno2.8での像、(b)はFno4での像、(c)はFno8での像である。像中の影になった部分は、光分割機能面103aを透過した光束によって形成された像部分である。   FIG. 19 shows the luminance of an object imaged by the image sensor 106. FIG. 19A shows an image at Fno 2.8, FIG. 19B shows an image at Fno 4, and FIG. 19C shows an image at Fno 8. The shaded portion in the image is an image portion formed by the light beam that has passed through the light splitting functional surface 103a.

図19に示すように、光分割機能面103aのエッジ部での輝度むらの広がりがFnoによって異なる。但し、分光特性は、像高やFnoによらず概略同じである。このため、ディスプレイ107への再生処理の際は、Fnoに対応した適正な輝度補正パラメータを予め記憶しておき、Fno情報に基づいて図2で示したカメラシステム制御回路135にて再生処理をコントロールする。これにより、違和感のない再生画像を表示できる。輝度補正パラメータは、光分割機能面を通過した光束と通過しなかった光束の光量差(輝度差)に応じた情報である。   As shown in FIG. 19, the spread of luminance unevenness at the edge portion of the light splitting functional surface 103a differs depending on Fno. However, the spectral characteristics are substantially the same regardless of the image height and Fno. Therefore, at the time of playback processing on the display 107, appropriate brightness correction parameters corresponding to Fno are stored in advance, and the playback processing is controlled by the camera system control circuit 135 shown in FIG. 2 based on the Fno information. To do. As a result, it is possible to display a reproduced image without a sense of incongruity. The luminance correction parameter is information corresponding to the light amount difference (luminance difference) between the light beam that has passed through the light splitting function surface and the light beam that has not passed.

図19で示したような輝度むらの状態は、ビームスプリッタ103の製造方法や各光学面の膜特性によっても異なる特性を示す。しかし、製造工程時などで予め初期データとして各Fnoでの輝度むら情報を測定し、記憶しておくことによって、輝度むら補正パラメータの個体差を吸収することも可能となる。   The state of uneven brightness as shown in FIG. 19 shows different characteristics depending on the manufacturing method of the beam splitter 103 and the film characteristics of each optical surface. However, by measuring and storing the luminance unevenness information for each Fno as initial data in advance during the manufacturing process or the like, individual differences in the luminance unevenness correction parameters can be absorbed.

図20には、ビームスプリッタ103の駆動機構(第2の機構)と、基準鏡筒105cの駆動機構(第1の機構)とを示している。基準鏡筒105cの駆動機構は、ビームスプリッタ103の駆動機構によって駆動され、該ビームスプリッタ103の移動に連動する。   FIG. 20 shows a drive mechanism (second mechanism) for the beam splitter 103 and a drive mechanism (first mechanism) for the reference barrel 105c. The drive mechanism of the reference barrel 105 c is driven by the drive mechanism of the beam splitter 103 and interlocks with the movement of the beam splitter 103.

(a)は撮影準備状態(第1モード)での結像光学系102側から見た正面図であり、(b)はそのときの側面図である。また、(c)は撮影状態(第2モード)での正面図であり、(d)はそのときの側面図である。   (A) is the front view seen from the imaging optical system 102 side in imaging | photography preparation state (1st mode), (b) is a side view at that time. Further, (c) is a front view in a photographing state (second mode), and (d) is a side view at that time.

ビームスプリッタ103と焦点検出用センサ112とは接着剤により接合されており、スプリッタ保持枠201によりこれらが保持されている。基準鏡筒105cは、回転鏡筒200の内側に配置されており、基準鏡筒105cの外周面にはカムピン204が形成されている。また、固定鏡筒200の周壁面には、該カムピン204が係合するカム溝部206が形成されている。   The beam splitter 103 and the focus detection sensor 112 are joined by an adhesive, and these are held by the splitter holding frame 201. The reference barrel 105c is disposed inside the rotary barrel 200, and a cam pin 204 is formed on the outer peripheral surface of the reference barrel 105c. A cam groove portion 206 that engages with the cam pin 204 is formed on the peripheral wall surface of the fixed barrel 200.

202はスプリッタ保持枠201を図中の上下方向(カメラの上下方向)にガイドするガイド棒である。203は回転鏡筒200の後端部に形成された保持枠駆動ピンである。この保持枠駆動ピン203は、スプリッタ保持枠201から水平方向に延出した腕部に係合している。   Reference numeral 202 denotes a guide bar for guiding the splitter holding frame 201 in the vertical direction (the vertical direction of the camera) in the drawing. Reference numeral 203 denotes a holding frame drive pin formed at the rear end of the rotary lens barrel 200. The holding frame driving pin 203 is engaged with an arm portion extending in the horizontal direction from the splitter holding frame 201.

したがって、回転鏡筒200をアクチュエータ(例えば、図2に示したマイクロステッピングモータ250)によって回転させると、スプリッタ保持枠201が上下方向に駆動され、ビームスプリッタ103が第1モード位置と第2モード位置との間で移動する。ここで、回転鏡筒200は、ビームスプリッタ103の駆動機構の一部材として設けられたものであるが、本実施例では、この回転鏡筒200によって基準鏡筒105cをも駆動する。すなわち、回転鏡筒200が回転すると、該回転鏡筒200に形成されたカム溝部206が基準鏡筒105cに設けられたカムピン204に対して移動し、基準鏡筒105cが光軸104の方向に駆動される。   Therefore, when the rotary lens barrel 200 is rotated by an actuator (for example, the microstepping motor 250 shown in FIG. 2), the splitter holding frame 201 is driven in the vertical direction, and the beam splitter 103 is moved to the first mode position and the second mode position. Move between. Here, the rotary lens barrel 200 is provided as a member of the drive mechanism of the beam splitter 103. In this embodiment, the reference lens barrel 105c is also driven by the rotary lens barrel 200. That is, when the rotating lens barrel 200 rotates, the cam groove 206 formed in the rotating lens barrel 200 moves with respect to the cam pin 204 provided in the reference lens barrel 105c, and the reference lens barrel 105c moves in the direction of the optical axis 104. Driven.

205は第1モード位置においてスプリッタ保持枠201の腕部に当接することにより、ビームスプリッタ103の撮影光路上での上下方向位置を決めるためのストッパである。該ストッパ205は、不図示の固定地板に形成されている。   Reference numeral 205 denotes a stopper for determining the vertical position of the beam splitter 103 on the photographing optical path by contacting the arm portion of the splitter holding frame 201 in the first mode position. The stopper 205 is formed on a fixed ground plate (not shown).

図20(a),(b)に示す撮影準備状態は、図20(c),(d)に示す撮影状態から回転鏡筒200を図中にて時計回り方向に回転させることで設定される。回転鏡筒200が時計回り方向に回転すると、保持枠駆動ピン203がスプリッタ保持枠201を下動させる。これにより、ビームスプリッタ103が第1モード位置である撮影光路上の位置に挿入される。このとき、スプリッタ保持枠201の腕部の下端面がストッパ205に当接することで、ビームスプリッタ103は上下方向において正確に位置決めされるため、焦点検出センサ112による焦点検出を精度良く行うことができる。   The shooting preparation state shown in FIGS. 20A and 20B is set by rotating the rotating barrel 200 in the clockwise direction from the shooting state shown in FIGS. 20C and 20D. . When the rotary lens barrel 200 rotates in the clockwise direction, the holding frame driving pin 203 moves the splitter holding frame 201 downward. Thereby, the beam splitter 103 is inserted into a position on the photographing optical path which is the first mode position. At this time, since the lower end surface of the arm portion of the splitter holding frame 201 abuts against the stopper 205, the beam splitter 103 is accurately positioned in the vertical direction, so that the focus detection by the focus detection sensor 112 can be accurately performed. .

このとき、カムピン204とカム溝部206との係合によって、基準鏡筒105cは、撮影状態での光軸方向位置よりも距離dだけ撮像素子106から遠い位置に移動する。これにより、撮影状態に比べて、結像光学系102の位置が全体的に被写体方向に移動し、結像光学系102(フォーカシングレンズ102aの像側レンズ面)から撮像素子106までの距離、すなわち空間光路長がdだけ長くなる。   At this time, due to the engagement of the cam pin 204 and the cam groove portion 206, the reference barrel 105c moves to a position farther from the image sensor 106 by a distance d than the position in the optical axis direction in the photographing state. As a result, the position of the imaging optical system 102 moves in the direction of the subject as a whole compared to the shooting state, and the distance from the imaging optical system 102 (the image side lens surface of the focusing lens 102a) to the image sensor 106, that is, The spatial optical path length is increased by d.

一方、図20(c),(d)に示す撮影状態は、図20(a),(b)に示す撮影準備状態から回転鏡筒200を図中にて反時計回り方向に回転させることで設定される。回転鏡筒200が反時計回り方向に回転すると、保持枠駆動ピン203がスプリッタ保持枠201を上動させる。これにより、ビームスプリッタ103が第2モード位置である撮影光路外の位置に退避する。   On the other hand, the imaging state shown in FIGS. 20C and 20D is obtained by rotating the rotating barrel 200 counterclockwise in the drawing from the imaging preparation state shown in FIGS. 20A and 20B. Is set. When the rotary lens barrel 200 rotates counterclockwise, the holding frame driving pin 203 moves the splitter holding frame 201 upward. As a result, the beam splitter 103 retracts to a position outside the imaging optical path that is the second mode position.

このとき、カムピン204とカム溝部206との係合によって、基準鏡筒105cは、撮影準備状態での光軸方向位置よりも距離dだけ撮像素子106に近い位置に移動する。これにより、撮影準備状態に比べて、結像光学系102の位置が全体的に撮像素子方向に移動し、結像光学系102(フォーカシングレンズ102aの像側レンズ面)から撮像素子106までの距離、すなわち空間光路長がdだけ短くなる。   At this time, due to the engagement between the cam pin 204 and the cam groove 206, the reference barrel 105c moves to a position closer to the image sensor 106 by a distance d than the position in the optical axis direction in the photographing preparation state. As a result, the position of the imaging optical system 102 moves in the direction of the imaging element as a whole compared to the imaging preparation state, and the distance from the imaging optical system 102 (the image side lens surface of the focusing lens 102a) to the imaging element 106. That is, the spatial optical path length is shortened by d.

ここで、距離dは、ビームスプリッタ103を撮影光路内に挿入したときと撮影光路外に退避させたときとでの空間光路長の差分に相当する。   Here, the distance d corresponds to the difference in the spatial optical path length between when the beam splitter 103 is inserted into the imaging optical path and when it is retracted outside the imaging optical path.

以上のような構成を採用することにより、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とでの空間光路長の変動(d)、つまりはピント面位置の変動を確実に補正することができる。このため、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とで、結像光学系102の撮像素子106上でのピント状態を同等とすることができる。したがって、ビームスプリッタ103の移動によるピント状態の変化を回避することができる。   By adopting the above configuration, it is possible to reliably correct the variation (d) in the spatial optical path length between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103, that is, the variation in the focus surface position. For this reason, the focus state on the image sensor 106 of the imaging optical system 102 can be made equal between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103. Therefore, a change in focus state due to the movement of the beam splitter 103 can be avoided.

また、本実施例では、このピント面位置を補正するために、結像光学系102の全体を動かすため、仮に結像光学系102のズーム比が変動しても、結像光学系102の移動量を変化させる必要はない。したがって、ズーム比に応じた結像光学系102の移動量制御を行う必要がない。さらに、本実施例では、ビームスプリッタ103の駆動機構によって結像光学系全体の駆動を行う駆動機構を動作させる。これらにより、きわめて簡単な構成によってピント面位置の補正を行うことができる。   Further, in this embodiment, since the entire imaging optical system 102 is moved to correct the focus surface position, even if the zoom ratio of the imaging optical system 102 fluctuates, the imaging optical system 102 moves. There is no need to change the amount. Therefore, it is not necessary to control the movement amount of the imaging optical system 102 according to the zoom ratio. Further, in this embodiment, the drive mechanism that drives the entire imaging optical system is operated by the drive mechanism of the beam splitter 103. Accordingly, it is possible to correct the focus surface position with a very simple configuration.

図21は、本実施例のカメラの動作シーケンスを示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、カメラの電源オンによりスタートし、カメラシステム制御回路135によるコンピュータプログラムに従った制御下で行われる。そして、電源オフで終了する。   FIG. 21 is a flowchart showing the operation sequence of the camera of this embodiment. The operation shown in this flowchart starts when the camera is turned on, and is performed under the control of the camera system control circuit 135 according to the computer program. Then, the process ends when the power is turned off.

ステップ(図では、Sと記す)1001では、撮影者によるAFモードの選択を判別する。撮影モードが通常AFモードである場合は、ステップ1002に進む。   In step (denoted as S in the figure) 1001, it is determined whether the photographer has selected the AF mode. If the shooting mode is the normal AF mode, the process proceeds to step 1002.

ステップ1002では、まず位相差AFのための焦点検出センサ112による焦点検出を行うために、回転鏡筒200を回転させて、ビームスプリッタ103および結像光学系120(基準鏡筒105c)を図20(a),(b)で示した位置に移動させる。そして、ステップ1003に進む。また、ステップ1001で、AFモードがTV−AFモードである場合は、ステップ1011に進む。   In step 1002, first, in order to perform focus detection by the focus detection sensor 112 for phase difference AF, the rotating lens barrel 200 is rotated, and the beam splitter 103 and the imaging optical system 120 (reference lens barrel 105c) are moved to FIG. Move to the position shown in (a), (b). Then, the process proceeds to Step 1003. If the AF mode is the TV-AF mode in step 1001, the process proceeds to step 1011.

通常AFモードでは、ステップ1003で、撮像素子106を駆動して被写体像を光電変換させる。そして、RGB処理回路131やYC処理回路132に各種処理を行わせて画像データをディスプレイ107に出力する。これにより、撮影者は、被写体像をディスプレイ107を通じて確認できる。   In the normal AF mode, in step 1003, the image sensor 106 is driven to photoelectrically convert the subject image. Then, the RGB processing circuit 131 and the YC processing circuit 132 perform various processes and output image data to the display 107. Thereby, the photographer can check the subject image through the display 107.

また、これら一連の処理の中で、被写体の明るさに応じてレンズ鏡筒105内の絞りを調節したり、撮像素子106の信号のゲイン調節を行ったりして、ディスプレイ107に適切な明るさの被写体像を表示する。   In addition, in the series of processes, the aperture in the lens barrel 105 is adjusted according to the brightness of the subject, or the gain of the signal of the image sensor 106 is adjusted to obtain an appropriate brightness for the display 107. The subject image is displayed.

ステップ1004では、レリーズボタン111の半押し(1段目)操作SW1が行われたか否かを判別する。行われていない場合はステップ1003に戻る。1段目操作SW1が行われた場合は、ステップ1005に進む。   In step 1004, it is determined whether or not the half-press (first stage) operation SW1 of the release button 111 has been performed. If not, the process returns to step 1003. If the first stage operation SW1 has been performed, the process proceeds to step 1005.

ステップ1005では、焦点検出センサ112に、ビームスプリッタ103を介して入射した光束によって形成された被写体像を光電変換させる。そして、焦点検出センサ112からの出力に基づいて、前述した方法によりデフォーカス量および該デフォーカス量に対応したフォーカシングレンズ102aの駆動量および駆動方向を算出する。すなわち、本ステップと次のステップ1006とにより位相差AFを行う。   In step 1005, the focus detection sensor 112 performs photoelectric conversion on the subject image formed by the light beam incident through the beam splitter 103. Based on the output from the focus detection sensor 112, the defocus amount and the drive amount and drive direction of the focusing lens 102a corresponding to the defocus amount are calculated by the method described above. That is, the phase difference AF is performed in this step and the next step 1006.

ステップ1006では、算出された駆動方向に算出された駆動量だけフォーカシングレンズ102aを駆動し、ピント合わせを行う。これにより、結像光学系102が被写体に対して概ね合焦する。   In step 1006, the focusing lens 102a is driven by the calculated driving amount in the calculated driving direction to perform focusing. Thereby, the imaging optical system 102 is substantially focused on the subject.

ステップ1007では、再度焦点検出センサ112に、ビームスプリッタ103を介して入射した光束によって形成された被写体像を光電変換させる。そして、焦点検出センサ112からの出力に基づいてピントが合っているか否かを確認する。ピントが合っている場合は、音や光を発して合焦を撮影者に知らせるとともに、ステップ1008に進む。   In step 1007, the focus detection sensor 112 again photoelectrically converts the subject image formed by the light beam incident through the beam splitter 103. Then, based on the output from the focus detection sensor 112, it is confirmed whether or not focus is achieved. If the subject is in focus, a sound or light is emitted to notify the photographer of the in-focus state, and the process proceeds to step 1008.

なお、本フローには示していないが、仮にここでピントが合っていないと判別された場合には、そのデフォーカス検出結果に基づいて再びフォーカシングレンズ102aを駆動する。そして、再び合焦確認を行う。複数回この動作を繰り返しても合焦確認ができない場合は、合焦が不能であることを表示し、TV−AFに切り換える。   Although not shown in this flow, if it is determined that the subject is out of focus, the focusing lens 102a is driven again based on the defocus detection result. Then, focus confirmation is performed again. If in-focus confirmation cannot be performed even after repeating this operation a plurality of times, it is displayed that the in-focus state is impossible, and the mode is switched to TV-AF.

ステップ1008では、レリーズボタン111の全押し(2段目)操作SW2が行われたか否かを判別する。行われていない場合はステップ1004に戻る。2段目操作SW2が行われた場合は、ステップ1009に進む。   In step 1008, it is determined whether or not the fully-pressed (second stage) operation SW2 of the release button 111 has been performed. If not, the process returns to step 1004. If the second-stage operation SW2 has been performed, the process proceeds to step 1009.

ステップ1009では、ビームスプリッタ103および結像光学系120(基準鏡筒105c)を図20(c),(d)で示した位置に移動させる。そして、ステップ1010に進む。   In step 1009, the beam splitter 103 and the imaging optical system 120 (reference barrel 105c) are moved to the positions shown in FIGS. 20 (c) and 20 (d). Then, the process proceeds to Step 1010.

ステップ1010では、撮像素子106の露光(撮影)を行う。ここで、本ステップでの露光は、撮像素子106に蓄積されている電荷をリセットし、その後被写体の明るさに応じた蓄積時間の経過後に撮像素子106の受光面をシャッタで遮光し、蓄積された電荷を読み出す動作である。また、ステップ1010では、撮影画像データを記録メディア108に記録する。   In step 1010, the image sensor 106 is exposed (photographed). Here, in the exposure in this step, the charge accumulated in the image sensor 106 is reset, and after the accumulation time corresponding to the brightness of the subject elapses, the light receiving surface of the image sensor 106 is shielded by the shutter and accumulated. This is an operation of reading out the charged charges. In step 1010, the captured image data is recorded on the recording medium 108.

そしてこの露光が終了した後、本フローには図示していないが、レリーズボタン111の1段目および2段目操作SW1,SW2が継続されている場合は、ステップ1010に留まり、その間に撮影した画像をディスプレイ107に再生し続ける。レリーズボタン111の操作が解除された場合には、再びシャッタを開けてステップ1001に戻る。   After the exposure is completed, although not shown in the present flow, if the first and second step operations SW1 and SW2 of the release button 111 are continued, the process stays at step 1010 and is taken during that time. Continue to play the image on the display 107. When the operation of the release button 111 is released, the shutter is opened again and the process returns to step 1001.

なお、本フローチャートでは、ピントが合っていることが確認されないとステップ1008に進まない流れになっているが、これに限らず、ピントが合っていない状態でもステップ1008に進むことができる構成にしてもよい。すなわち、ピントが合っていない状態でも、レリーズボタン111の2段目操作SW2に応じた露光を行うことができるようにしてもよい。   In this flowchart, the flow does not advance to step 1008 unless it is confirmed that the subject is in focus. However, the present invention is not limited to this. Also good. That is, it is possible to perform exposure according to the second-stage operation SW2 of the release button 111 even when the focus is not achieved.

次に、ステップ1001で、撮影者がTV−AFモードを選択した場合について説明する。   Next, a case where the photographer selects the TV-AF mode in step 1001 will be described.

ステップ1011では、ビームスプリッタ103および結像光学系120(基準鏡筒105c)を図20(c),(d)で示した位置に移動させる。   In Step 1011, the beam splitter 103 and the imaging optical system 120 (reference barrel 105c) are moved to the positions shown in FIGS. 20 (c) and 20 (d).

ステップ1012では、ステップ1003と同様に、撮像素子106を駆動して被写体像を光電変換させる。そして、RGB処理回路131やYC処理回路132に各種処理を行わせて画像データをディスプレイ107に出力する。   In step 1012, as in step 1003, the image sensor 106 is driven to photoelectrically convert the subject image. Then, the RGB processing circuit 131 and the YC processing circuit 132 perform various processes and output image data to the display 107.

ステップ1013では、レリーズボタン111の1段目操作SW1が行われたか否かを判別し、行われていない場合はステップ1012に戻る。また、1段目操作SW1が行われた場合は、ステップ1014に進む。   In step 1013, it is determined whether or not the first-stage operation SW1 of the release button 111 has been performed. If not, the process returns to step 1012. If the first stage operation SW1 has been performed, the process proceeds to step 1014.

ステップ1014では、フォーカシングレンズ102aを所定駆動量ずつステップ駆動して、コントラスト評価値を算出し、その結果に基づいてフォーカシングレンズ102aを合焦位置に到達させる。   In step 1014, the focusing lens 102a is step-driven by a predetermined driving amount to calculate a contrast evaluation value, and based on the result, the focusing lens 102a reaches the in-focus position.

本フローでは、レリーズボタン111の1段目操作SW1が行われなければTV−AFが行われないようになっているが、1段目操作SW1が行われなくても随時TV−AFを行って、いわゆる大ぼけ状態の発生を回避してもよい。これにより、その後のTV−AFの高速化が図れる。   In this flow, TV-AF is not performed unless the first-stage operation SW1 of the release button 111 is performed. However, even if the first-stage operation SW1 is not performed, TV-AF is performed at any time. The occurrence of a so-called blurred state may be avoided. As a result, the subsequent TV-AF can be speeded up.

ステップ1015では、コントラスト評価値がピークであること(合焦位置であること)を確認して、音や光によって撮影者に合焦を知らせる。   In step 1015, it is confirmed that the contrast evaluation value is at a peak (in-focus position), and the photographer is notified of the focus by sound or light.

ステップ1016では、レリーズボタン111の2段目操作SW2が行われたか否かを判別する。行われていない場合はステップ1013に戻る。2段目操作SW2が行われた場合は、ステップ1010に進み、撮像素子106の露光および撮影画像の記録を行う。   In step 1016, it is determined whether or not the second-stage operation SW2 of the release button 111 has been performed. If not, the process returns to step 1013. When the second-stage operation SW2 is performed, the process proceeds to step 1010, where the image sensor 106 is exposed and a captured image is recorded.

このように、本実施例では、通常は焦点調節を高速化するために焦点検出センサ112を用いた位相差AFを行うが、被写体の状態や高精度な焦点調節を必要とする場合には、TV−AFも選択できる。   As described above, in the present embodiment, the phase difference AF using the focus detection sensor 112 is usually performed in order to speed up the focus adjustment. However, in the case where the state of the subject or high-precision focus adjustment is required, TV-AF can also be selected.

また、本実施例によれば、ビームスプリッタ103の撮影光路に対する挿入駆動および退避駆動に連動して、すなわちほぼ同時にピント面位置の補正駆動(結像光学系102全体の光軸方向駆動)を行う。このため、ビームスプリッタ103の退避直後の撮影や挿入直後の焦点検出動作が可能となり、スムーズな撮影を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the focus surface position correction drive (drive in the entire optical axis direction of the entire imaging optical system 102) is performed in conjunction with the insertion drive and the retraction drive of the beam splitter 103 with respect to the imaging optical path. . For this reason, it is possible to perform imaging immediately after retracting the beam splitter 103 and focus detection operation immediately after insertion, and smooth imaging can be performed.

図22Aおよび図22Bには、本発明の実施例2であるデジタルカメラのレンズ鏡筒部分の断面を示している。本実施例において、実施例1と同じ構成要素には実施例1と同じ符号を付して説明に代える。図22Aは撮影準備状態を示し、図22Bは撮影状態を示す。   22A and 22B show a cross section of a lens barrel portion of a digital camera that is Embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description is omitted. 22A shows a shooting preparation state, and FIG. 22B shows a shooting state.

ビームスプリッタ103は、撮影準備状態(第1のモード)では、結像光学系102を構成するフォーカシングレンズ102aと撮像素子106との間に位置する。   In the imaging preparation state (first mode), the beam splitter 103 is positioned between the focusing lens 102a constituting the imaging optical system 102 and the image sensor 106.

撮像素子106は、不図示の固定地板に対して光軸104の方向に移動可能に支持されている。そして、ビームスプリッタ103を撮影光路に対して挿入および退避させる駆動機構(これについては後述する)に連動して、撮像素子106も光軸方向に移動する。   The image sensor 106 is supported so as to be movable in the direction of the optical axis 104 with respect to a fixed ground plate (not shown). The image sensor 106 also moves in the optical axis direction in conjunction with a drive mechanism (which will be described later) for inserting and retracting the beam splitter 103 with respect to the imaging optical path.

この際、撮像素子106の移動量は、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とでの空間光路長の変動量(d)に一致するため、ピント面位置の変動を確実に補正することができる。このため、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とで、結像光学系102の撮像素子106上でのピント状態を同等とすることができ、ビームスプリッタ103の移動によるピント状態の変化を回避することができる。   At this time, the amount of movement of the image sensor 106 matches the amount of variation (d) in the spatial optical path length between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103, so that the variation in focus surface position can be reliably corrected. . For this reason, the focusing state on the image sensor 106 of the imaging optical system 102 can be made equal between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103, and the change of the focusing state due to the movement of the beam splitter 103 is avoided. be able to.

図23には、ビームスプリッタ103の駆動機構(第2の機構)と、撮像素子106の駆動機構(第1の機構)とを示している。撮像素子106の駆動機構は、ビームスプリッタ103の駆動機構によって駆動され、該ビームスプリッタ103の移動に連動する。(a)は撮影準備状態(第1モード)での結像光学系102側から見た正面図であり、(b)はそのときの側面図である。また、(c)は撮影状態(第2モード)での正面図であり、(d)はそのときの側面図である。   FIG. 23 shows a drive mechanism (second mechanism) for the beam splitter 103 and a drive mechanism (first mechanism) for the image sensor 106. The drive mechanism of the image sensor 106 is driven by the drive mechanism of the beam splitter 103 and interlocks with the movement of the beam splitter 103. (A) is the front view seen from the imaging optical system 102 side in imaging | photography preparation state (1st mode), (b) is a side view at that time. Further, (c) is a front view in a photographing state (second mode), and (d) is a side view at that time.

ビームスプリッタ103と焦点検出用センサ112とは接着剤により接合されており、スプリッタ保持枠301によりこれらが保持されている。   The beam splitter 103 and the focus detection sensor 112 are joined by an adhesive, and these are held by a splitter holding frame 301.

302はスプリッタ保持枠301を上下方向にガイドするガイド棒、303はスプリッタ保持枠301を上下方向に駆動するアクチュエータとしてのマイクロステッピングモータである。304はマイクロステッピングモータ303の出力軸と一体のリードスクリューである。スプリッタ保持枠301に形成されたラックがリードスクリューに係合している。   Reference numeral 302 denotes a guide rod that guides the splitter holding frame 301 in the vertical direction, and 303 denotes a microstepping motor as an actuator that drives the splitter holding frame 301 in the vertical direction. A lead screw 304 is integrated with the output shaft of the microstepping motor 303. A rack formed on the splitter holding frame 301 is engaged with the lead screw.

マイクロステッピングモータ303にパルス信号を入力すると、リードスクリュー304が回転し、スプリッタ保持枠301がガイド棒302に沿って上下方向に移動する。このため、ビームスプリッタ103の面ぶれを抑えながら、ビームスプリッタ103を上下動させることができる。また、入力するパルス数を所定数とすることで、スプリッタ保持枠301の上下方向の位置を制御でき、ビームスプリッタ103を正確に第1モード位置と第2モード位置に移動させることができる。   When a pulse signal is input to the microstepping motor 303, the lead screw 304 rotates and the splitter holding frame 301 moves up and down along the guide bar 302. For this reason, it is possible to move the beam splitter 103 up and down while suppressing the shake of the beam splitter 103. Also, by setting the number of input pulses to a predetermined number, the vertical position of the splitter holding frame 301 can be controlled, and the beam splitter 103 can be accurately moved to the first mode position and the second mode position.

なお、第1モード位置と第2モード位置とでマイクロステッピングモータ303に通電してビームスプリッタ103の位置を保持することができる。また、マイクロステッピングモータ303のコギングトルクとリードスクリュー304での摩擦とを適切に設定することで、通電を停止した状態でビームスプリッタ103の位置を保持することもできる。   Note that the position of the beam splitter 103 can be held by energizing the microstepping motor 303 at the first mode position and the second mode position. In addition, by appropriately setting the cogging torque of the microstepping motor 303 and the friction with the lead screw 304, the position of the beam splitter 103 can be held in a state where energization is stopped.

308は撮像素子106を保持する撮像素子保持枠であり、ガイド棒305a,305bにより光軸方向にガイドされる。306a,306bはAF時における撮像素子106の光軸方向位置を決めるストッパである。   Reference numeral 308 denotes an image sensor holding frame that holds the image sensor 106, and is guided in the optical axis direction by guide rods 305a and 305b. 306a and 306b are stoppers that determine the position of the image sensor 106 in the optical axis direction during AF.

図23(a),(b)に示す撮影準備状態は、図23(c),(d)に示す撮影状態からマイクロステッピングモータ303に所定数のパルス信号を入力することにより、ビームスプリッタ103を第1モード位置まで下動させることで設定される。   In the imaging preparation state shown in FIGS. 23A and 23B, a predetermined number of pulse signals are input to the microstepping motor 303 from the imaging state shown in FIGS. It is set by moving it down to the first mode position.

ここで、スプリッタ保持枠301における撮像素子側の面には、カム301aが形成されている。一方、撮像素子保持枠308におけるビームスプリッタ側の面には、該カム301aに当接可能なフォロア308aが形成されている。なお、撮像素子106は、ガイド棒305a,305bの周囲に配置されたバネ307a,307bによって、ビームスプリッタ側に付勢されている。   Here, a cam 301 a is formed on the surface of the splitter holding frame 301 on the image sensor side. On the other hand, a follower 308a capable of contacting the cam 301a is formed on the surface of the image sensor holding frame 308 on the beam splitter side. Note that the image sensor 106 is biased toward the beam splitter by springs 307a and 307b disposed around the guide rods 305a and 305b.

このため、スプリッタ保持枠301が下動すると、カム301aがフォロア308aに当接し、バネ307a,307bの付勢力に抗して撮像素子保持枠308を後方(図の右方向)に押す。撮像素子106は、上述したピント面位置の補正のための移動量だけ後方に移動する。これにより、撮影状態よりも、距離dだけ結像光学系102(フォーカシングレンズ102aの像側レンズ面)から撮像素子106までの距離、すなわち空間光路長が長くなる。なお、撮像素子保持枠308の背面がストッパ308aに当接することで、撮像素子106の傾きが防止され、かつ正確な距離dの後方移動が保証される。   For this reason, when the splitter holding frame 301 moves downward, the cam 301a abuts on the follower 308a and pushes the image sensor holding frame 308 backward (rightward in the figure) against the urging force of the springs 307a and 307b. The image sensor 106 moves backward by the amount of movement for correcting the focus surface position described above. As a result, the distance from the imaging optical system 102 (the image side lens surface of the focusing lens 102a) to the image sensor 106, that is, the spatial optical path length, is longer than the shooting state by the distance d. Note that the back surface of the image sensor holding frame 308 abuts against the stopper 308a, so that the image sensor 106 is prevented from being tilted and accurate rearward movement of the distance d is guaranteed.

一方、図23(c),(d)に示す撮影準備状態は、図23(a),(b)に示した撮影準備状態からマイクロステッピングモータ303に所定数のパルス信号を逆転入力することにより、ビームスプリッタ103を第2モード位置まで上動させることで設定される。   On the other hand, in the imaging preparation state shown in FIGS. 23C and 23D, a predetermined number of pulse signals are reversely input to the microstepping motor 303 from the imaging preparation state shown in FIGS. 23A and 23B. This is set by moving the beam splitter 103 up to the second mode position.

スプリッタ保持枠301が上動すると、カム301aがフォロア308aから離脱し、バネ307a,307bの付勢力によって撮像素子保持枠308が前方(図の左方向)に押される。撮像素子106は、上述したピント面位置の補正のための移動量だけ前方に移動する。これにより、撮影準備状態よりも、距離dだけ結像光学系102(フォーカシングレンズ102aの像側レンズ面)から撮像素子106までの距離、すなわち空間光路長が短くなる。なお、撮像素子保持枠308の前面が、ガイド棒305a,305bの端部に当接することで、撮像素子106の傾きが防止され、かつ正確な距離dの前方移動が保証される。   When the splitter holding frame 301 moves up, the cam 301a is detached from the follower 308a, and the image sensor holding frame 308 is pushed forward (leftward in the figure) by the urging force of the springs 307a and 307b. The image sensor 106 moves forward by an amount of movement for correcting the focus surface position described above. As a result, the distance from the imaging optical system 102 (the image side lens surface of the focusing lens 102a) to the image sensor 106, that is, the spatial optical path length, is shortened by a distance d as compared with the imaging preparation state. The front surface of the image sensor holding frame 308 is in contact with the ends of the guide rods 305a and 305b, so that the tilt of the image sensor 106 is prevented and accurate forward movement of the distance d is guaranteed.

以上のような構成を採用することにより、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とでの空間光路長の変動(d)、つまりはピント面位置の変動を確実に補正することができる。このため、ビームスプリッタ103の挿入状態と退避状態とで、結像光学系102の撮像素子106上でのピント状態を同等とすることができる。したがって、ビームスプリッタ103の移動によるピント状態の変化を回避することができる。   By adopting the above configuration, it is possible to reliably correct the variation (d) in the spatial optical path length between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103, that is, the variation in the focus surface position. For this reason, the focus state on the image sensor 106 of the imaging optical system 102 can be made equal between the insertion state and the retracted state of the beam splitter 103. Therefore, a change in focus state due to the movement of the beam splitter 103 can be avoided.

また、本実施例では、このピント面位置を補正するために、撮像素子106を動かすため、仮に結像光学系102のズーム比が変動しても、撮像素子106の移動量を変化させる必要はない。したがって、ズーム比に応じた撮像素子106の移動量制御を行う必要がない。さらに、本実施例では、ビームスプリッタ103の駆動機構によって撮像素子106の駆動を行う駆動機構を動作させる。これらにより、きわめて簡単な構成によってピント面位置の補正を行うことができる。   In this embodiment, the image pickup device 106 is moved to correct the focus surface position. Therefore, even if the zoom ratio of the imaging optical system 102 fluctuates, it is necessary to change the moving amount of the image pickup device 106. Absent. Therefore, it is not necessary to control the movement amount of the image sensor 106 according to the zoom ratio. Further, in this embodiment, the driving mechanism for driving the image sensor 106 is operated by the driving mechanism for the beam splitter 103. Accordingly, it is possible to correct the focus surface position with a very simple configuration.

なお、上記各実施例では、デジタルスチルカメラを例にして説明を続けてきたが、本発明は、ビデオカメラや、監視カメラ、Webカメラ、携帯電話用のカメラ等、他の撮像装置にも適用することができる。   In each of the above embodiments, the description has been continued by taking a digital still camera as an example. However, the present invention is also applicable to other imaging devices such as a video camera, a surveillance camera, a web camera, and a mobile phone camera. can do.

本発明の実施例1であるデジタルカメラ(ビームスプリッタ挿入状態)の断面図。1 is a cross-sectional view of a digital camera (beam splitter inserted state) that is Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1であるデジタルカメラ(ビームスプリッタ退避状態)の断面図。1 is a cross-sectional view of a digital camera (beam splitter retracted state) that is Embodiment 1 of the present invention. 実施例1のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a digital camera according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のデジタルカメラにおけるレンズ鏡筒部(ビームスプリッタ挿入状態)の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a lens barrel portion (beam splitter inserted state) in the digital camera of Embodiment 1. 実施例1のデジタルカメラにおけるレンズ鏡筒部(ビームスプリッタ退避状態)の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a lens barrel portion (beam splitter retracted state) in the digital camera of Embodiment 1. 実施例1のデジタルカメラに用いられるビームスプリッタの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a beam splitter used in the digital camera of Embodiment 1. 実施例1のビームスプリッタにおける光分割機能面の光学特性を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating optical characteristics of a light splitting function surface in the beam splitter according to the first embodiment. 実施例1のビームスプリッタにおける反射防止コートの光学特性を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating optical characteristics of an antireflection coating in the beam splitter according to the first embodiment. 実施例1のデジタルカメラにおける焦点検出センサの焦点検出視野を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a focus detection field of the focus detection sensor in the digital camera according to the first embodiment. 実施例1のデジタルカメラにおける焦点検出センサの焦点検出面の平面図。2 is a plan view of a focus detection surface of a focus detection sensor in the digital camera of Embodiment 1. FIG. 実施例1のデジタルカメラにおける焦点検出センサの画素部の断面図。2 is a cross-sectional view of a pixel portion of a focus detection sensor in the digital camera of Embodiment 1. FIG. 図10の焦点検出センサの1画素の光電変換部を表す平面図と該1画素の平面図。The top view showing the photoelectric conversion part of 1 pixel of the focus detection sensor of FIG. 10, and the top view of this 1 pixel. 図10の焦点検出センサの各画素を連結した画素列を表す平面図。The top view showing the pixel row | line | column which connected each pixel of the focus detection sensor of FIG. 図10の焦点検出センサの各画素を連結した画素列を表す斜視図。FIG. 11 is a perspective view illustrating a pixel row in which pixels of the focus detection sensor in FIG. 10 are connected. 図10の焦点検出センサの第1配線層の開口を示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing an opening of a first wiring layer of the focus detection sensor of FIG. 10. 図10の焦点検出センサの焦点検出視野の部分断面図。FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a focus detection visual field of the focus detection sensor of FIG. 10. 図10の焦点検出センサの焦点検出視野の部分断面図。FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a focus detection visual field of the focus detection sensor of FIG. 10. 図10の焦点検出センサの出力信号波形を表す図。The figure showing the output signal waveform of the focus detection sensor of FIG. 図10の焦点検出センサの出力信号波形を表す図。The figure showing the output signal waveform of the focus detection sensor of FIG. 実施例1での輝度むらの様子を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a state of luminance unevenness in the first embodiment. 実施例1における連動駆動機構を説明する正面図および側面図。The front view and side view explaining the interlocking drive mechanism in Example 1. FIG. 実施例1のデジタルカメラにおける動作シーケンスを示すフローチャート。3 is a flowchart showing an operation sequence in the digital camera of Embodiment 1. 本発明の実施例2であるデジタルカメラのレンズ鏡筒部の断面図。Sectional drawing of the lens-barrel part of the digital camera which is Example 2 of this invention. 本発明の実施例2であるデジタルカメラのレンズ鏡筒部の断面図。Sectional drawing of the lens-barrel part of the digital camera which is Example 2 of this invention. 実施例2における連動駆動機構を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining an interlocking drive mechanism in Embodiment 2.

符号の説明Explanation of symbols

102 結像光学系
103 ビームスプリッタ
105 レンズ鏡筒
106 撮像素子
112 焦点検出用センサ
113 光学ローパスフィルタ
200 回転鏡筒
201,301 スプリッタ保持枠
204 カムピン
206 カム
301a カム
303 マイクロステッピングモータ
304 リードスクリュウ
308 撮像素子保持枠
308a フォロア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Imaging optical system 103 Beam splitter 105 Lens barrel 106 Image pick-up element 112 Focus detection sensor 113 Optical low-pass filter 200 Rotating barrel 201, 301 Splitter holding frame 204 Cam pin 206 Cam 301a Cam 303 Micro stepping motor 304 Lead screw 308 Imaging element Holding frame 308a Follower

Claims (5)

撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮影光学系からの光束を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記撮影光学系からの光束を前記撮像素子に向かう光束と前記焦点検出手段に導かれる光束とに分離する部材であって、前記撮影光学系からの光束の光路内に配置される第1の位置と該光路外に配置される第2の位置とに移動可能な光学部材と、
前記光学部材が前記第1の位置に配置されたときに、前記第2の位置に配置されたときよりも、前記撮影光学系から前記撮像素子までの距離を長くする第1の機構とを有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the photographing optical system;
Focus detection means for performing focus detection using a light beam from the photographing optical system;
A member that separates a light beam from the photographing optical system into a light beam directed to the imaging element and a light beam guided to the focus detection unit, and is a first position disposed in an optical path of the light beam from the photographing optical system And an optical member movable to a second position disposed outside the optical path;
A first mechanism that increases the distance from the imaging optical system to the imaging element when the optical member is disposed at the first position, compared to when the optical member is disposed at the second position; An imaging apparatus characterized by that.
該撮像装置は、撮影光学系を備えており、
前記第1の機構は、前記撮影光学系の位置を変化させることにより前記距離を変化させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The imaging apparatus includes a photographing optical system,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first mechanism changes the distance by changing a position of the photographing optical system.
前記第1の機構は、前記撮像素子の位置を変化させることにより前記距離を変化させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first mechanism changes the distance by changing a position of the imaging element. 前記光学部材を前記第1の位置と前記第2の位置との間で移動させる第2の機構を有し、
前記第1の機構は前記第2の機構によって駆動されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の撮像装置。
A second mechanism for moving the optical member between the first position and the second position;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first mechanism is driven by the second mechanism.
撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮影光学系からの光束を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、前記撮影光学系からの光束を前記撮像素子に向かう光束と前記焦点検出手段に導かれる光束とに分離する部材であって、前記撮像素子への光路内に配置される第1の位置と該光路外に配置される第2の位置とに移動可能な光学部材とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記光学部材を前記第1の位置と前記第2の位置との間で移動させるステップと、
該光学部材の移動に応じて、前記撮影光学系から前記撮像素子までの距離を変化させるステップとを有し、
前記距離を変化させるステップにおいて、前記光学部材が前記第1の位置に配置されたときに、前記第2の位置に配置されたときよりも、前記撮影光学系から前記撮像素子までの距離を長くすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the photographing optical system, a focus detection unit that performs focus detection using a light beam from the photographing optical system, and a light beam that directs the light beam from the photographing optical system to the image sensor. And a light beam guided to the focus detection means, and is movable to a first position arranged in the optical path to the image sensor and a second position arranged outside the optical path A method for controlling an imaging apparatus having an optical member,
Moving the optical member between the first position and the second position;
Changing the distance from the imaging optical system to the image sensor in accordance with the movement of the optical member,
In the step of changing the distance, when the optical member is arranged at the first position, the distance from the imaging optical system to the imaging element is made longer than when the optical member is arranged at the second position. An image pickup apparatus control method comprising:
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