JP2009025454A - Optical equipment - Google Patents

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誠 高宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form an AF image for obtaining excellent focus detection performance by a phase difference detection system and to improve the detecting accuracy of the AF image. <P>SOLUTION: Optical equipment has: a deflecting optical means 40 deflecting at least one of first luminous flux 1 and second luminous flux 2 respectively passing through a first area 41a and a second area 41b in the exit pupil of an optical system 10 and reaching a photoelectric conversion element 6 in a different direction from the separating direction of the first and second areas relative to the other luminous flux; and a focus detection means detecting the focus state of the optical system based on a signal obtained from the photoelectric conversion element in accordance with a first image 7a and a second image 7b formed with the first and second luminous fluxes. The focus detection means changes the tilt angle θ1 of a photoelectric conversion area in which signals in accordance with the first and second images are respectively fetched out of the photoelectric conversion element based on information on the optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、いわゆる位相差検出方式で焦点検出を行うために光電変換素子上に複数の像を形成する光学機器に関する。   The present invention relates to an optical apparatus that forms a plurality of images on a photoelectric conversion element in order to perform focus detection by a so-called phase difference detection method.

一眼レフレックスカメラにおいては、TTL(Through the Taking Lens)位相差検出方式によるAFが一般的に採用されている。該位相差検出方式では、撮像レンズを介して取り込まれた被写体からの光束が、可動ミラーより反射されてフィルム又は撮像素子の受光面と等価な面(一次結像面)上に導かれる。該等価面に導かれた光束は、セパレータレンズを含む二次結像光学系によって2つに分離(瞳分離又は瞳分割)されてAF用の一対のラインセンサ上に導かれる。そして、該一対のラインセンサ上の2像のずれ(位相差)を検出することによって、撮像レンズ中のフォーカスレンズの合焦位置からのずれ量を求める。   In a single-lens reflex camera, AF based on a TTL (Through the Taking Lens) phase difference detection method is generally employed. In the phase difference detection method, the light beam from the subject captured through the imaging lens is reflected by the movable mirror and guided onto a surface equivalent to the light receiving surface of the film or the imaging device (primary imaging surface). The light beam guided to the equivalent surface is separated into two (pupil separation or pupil division) by a secondary imaging optical system including a separator lens and guided onto a pair of AF line sensors. Then, by detecting a shift (phase difference) between the two images on the pair of line sensors, a shift amount from the in-focus position of the focus lens in the imaging lens is obtained.

ところで、デジタルカメラは、被写体像を光電変換する光電変換素子としての撮像素子を有している。この撮像素子の一部をAF用センサ領域として用いれば、AF専用のラインセンサや撮像レンズとは別の二次結像光学系を設ける必要がない。   By the way, the digital camera has an image sensor as a photoelectric conversion element that photoelectrically converts a subject image. If a part of this image sensor is used as the AF sensor area, it is not necessary to provide a secondary imaging optical system separate from the AF dedicated line sensor and the imaging lens.

このため、撮像素子の一部をAF用センサ領域とし、該領域に撮像光学系内に設けられたスプリットイメージプリズムによって分離された2つの光束を導くようにした焦点検出システムが提案されている(特許文献1参照)。   For this reason, a focus detection system has been proposed in which a part of the image sensor is used as an AF sensor area, and two light beams separated by a split image prism provided in the image pickup optical system are guided to the area. Patent Document 1).

また、ホログラフィック光学素子を1次結像面より物体側に配置することにより、TTL位相差方式のAFを実現する構成も提案されている(特許文献2参照)。
特開2004−46132(段落0015〜0041、図4〜7等) 特開平4−147207(第3頁左下欄5行〜4頁右上欄7行、第3図等)
In addition, a configuration has been proposed in which TTL phase difference AF is realized by disposing a holographic optical element on the object side from the primary imaging plane (see Patent Document 2).
JP-A-2004-46132 (paragraphs 0015 to 0041, FIGS. 4 to 7 etc.) JP-A-4-147207 (page 3, lower left column, line 5 to page 4, upper right column, line 7, line 3, etc.)

しかしながら、特許文献1にて提案されたスプリットイメージプリズムを用いる方法では、TTL位相差検出方式とは異なり、スピリットイメージプリズムの境界線上での像の連続性が必要となる。例えば、スプリットイメージプリズムの境界線上の像の形状が直線でなければ、合焦状態であっても非合焦であると判断してしまう等、焦点検出を行う上で制約があり、TTL位相差検出方式と同等の焦点検出性能が得られない。   However, unlike the TTL phase difference detection method, the method using the split image prism proposed in Patent Document 1 requires image continuity on the boundary line of the spirit image prism. For example, if the shape of the image on the boundary line of the split image prism is not a straight line, even if it is in focus, it is determined that the image is out of focus. Focus detection performance equivalent to the detection method cannot be obtained.

また、特許文献2にて提案されたホログラフィック光学素子を用いる方法は、原理的にはTTL位相差検出方式と同様である。しかし、焦点状態を判断する上で重要となる瞳分離方向の2つの像(AF像)を形成する際に、色分散が大きなホログラフィック光学素子を使用している。このため、焦点検出精度を得る上で重要な位相差像同士の入射角度の差が波長により大きくずれ、焦点検出を行う上で現実的ではない。   Further, the method using the holographic optical element proposed in Patent Document 2 is in principle the same as the TTL phase difference detection method. However, a holographic optical element having a large chromatic dispersion is used when forming two images (AF images) in the pupil separation direction, which is important in determining the focus state. For this reason, the difference in incident angle between phase difference images, which is important for obtaining focus detection accuracy, deviates greatly depending on the wavelength, which is not practical for focus detection.

本発明は、位相差検出方式による良好な焦点検出性能を得るためのAF像を形成でき、かつ該AF像の検出精度を向上させることができる光学機器を提供する。   The present invention provides an optical apparatus capable of forming an AF image for obtaining good focus detection performance by a phase difference detection method and improving the detection accuracy of the AF image.

本発明の一側面としての光学機器は、光学系の射出瞳における第1の領域及び第2の領域をそれぞれ通過して光電変換素子に到達する第1の光束及び第2の光束のうち少なくとも一方の光束を、他方の光束に対して第1及び第2の領域の分離方向とは異なる方向に偏向させる偏向光学手段と、第1及び第2の光束により形成された第1の像及び第2の像に応じて光電変換素子から得られた信号に基づいて、該光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを有する。そして、焦点検出手段は、該光学系に関する情報に基づいて、光電変換素子のうち第1及び第2の像に応じた信号をそれぞれ取り込む光電変換領域の傾き角度を変化させることを特徴とする。   An optical apparatus according to one aspect of the present invention includes at least one of a first light flux and a second light flux that respectively pass through a first region and a second region in an exit pupil of an optical system and reach a photoelectric conversion element. Deflecting optical means for deflecting the light beam in the direction different from the separation direction of the first and second regions with respect to the other light beam, and the first and second images formed by the first and second light beams. And a focus detection means for detecting the focus state of the optical system based on a signal obtained from the photoelectric conversion element in accordance with the image. The focus detection unit is characterized in that the inclination angle of the photoelectric conversion region that takes in signals corresponding to the first and second images of the photoelectric conversion element is changed based on information about the optical system.

本発明によれば、いわゆる瞳分離によって第1及び第2の光束のうち少なくとも一方を瞳分離方向とは異なる方向に偏向させることで、収差の少ないAF像を光電変換素子上の異なる領域に形成することができる。しかも、光電変換素子のうちAF像に応じた信号を取り込む領域の傾き角度を、光学系に関する情報に基づいて変化させることにより、光電変換素子上にAF像が斜めに形成される場合でも、高い焦点検出性能を得ることができる。   According to the present invention, at least one of the first and second light beams is deflected in a direction different from the pupil separation direction by so-called pupil separation, thereby forming an AF image with less aberration in different regions on the photoelectric conversion element. can do. In addition, even when the AF image is formed obliquely on the photoelectric conversion element by changing the inclination angle of the region in which the signal corresponding to the AF image in the photoelectric conversion element is captured based on the information about the optical system, it is high. Focus detection performance can be obtained.

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本出願人が先に提案した光学機器(特開2006−71950号公報参照)について、図9A〜図11Cを用いて簡単に説明する。この光学機器は、TTL位相差検出方式による焦点検出に適し、かつAF像同士の実質的な入射角度の差の波長によるずれを少なくすることができる。   First, the optical apparatus previously proposed by the present applicant (see JP-A-2006-71950) will be briefly described with reference to FIGS. 9A to 11C. This optical apparatus is suitable for focus detection by the TTL phase difference detection method, and can reduce a shift due to a wavelength of a substantial difference in incident angle between AF images.

図9Aは、該光学機器における被写体の記録用画像を取得するための撮像状態を示し、図9Bは、該光学機器におけるオートフォーカス(AF)を行うための焦点検出状態を示す。なお、ここでの説明及び後述する実施例の説明では、光学機器は、撮像装置であるレンズ一体型デジタルカメラであるとする。ただし、光学機器は、撮像装置に着脱可能に装着されるレンズ装置であってもよい。   FIG. 9A shows an imaging state for acquiring a recording image of a subject in the optical device, and FIG. 9B shows a focus detection state for performing autofocus (AF) in the optical device. In the description here and the embodiments described later, it is assumed that the optical device is a lens-integrated digital camera that is an imaging device. However, the optical device may be a lens device that is detachably attached to the imaging device.

これらの図において、110は撮像光学系であり、被写体側(図の左側)から順に、第1レンズユニットI、第2レンズユニットII及び第3レンズユニットIIIを有するズーム光学系である。   In these figures, reference numeral 110 denotes an imaging optical system, which is a zoom optical system having a first lens unit I, a second lens unit II, and a third lens unit III in order from the subject side (left side in the figure).

140は偏向光学手段としての光偏向ユニットであり、撮像光学系110の光路上の内部空間、具体的には第1レンズユニットIと第2レンズユニットIIとの間の空間に対して挿入及び退避可能である。この空間は、撮像光学系110の射出瞳の位置又はこれに近接した位置である。   Reference numeral 140 denotes a light deflection unit as deflection optical means, which is inserted into and retracted from an internal space on the optical path of the imaging optical system 110, specifically, a space between the first lens unit I and the second lens unit II. Is possible. This space is the position of the exit pupil of the imaging optical system 110 or a position close thereto.

101は撮像光学系110の入射光束(図には、撮像光学系110の瞳中心を通る光束のみ示す)である。   Reference numeral 101 denotes an incident light beam of the imaging optical system 110 (only a light beam passing through the center of the pupil of the imaging optical system 110 is shown in the figure).

図10には、光偏向ユニット140を撮像光学系110の前側(被写体側)から見た様子を示している。光偏向ユニット140には、遮光マスク142によって2つの分離された瞳(第1の領域及び第2の領域)141a,141bが形成されている。また、各分離瞳の部分には、入射した光束を偏向させる偏向光学素子と、該偏向光学素子への光束の入射角を制限する光制限素子とが設けられている。   FIG. 10 shows a state in which the light deflection unit 140 is viewed from the front side (subject side) of the imaging optical system 110. In the light deflection unit 140, two separated pupils (first region and second region) 141a and 141b are formed by the light shielding mask 142. Each separation pupil is provided with a deflection optical element that deflects the incident light beam and a light limiting element that restricts the incident angle of the light beam on the deflection optical element.

分離瞳141a,141bに設けられた偏向光学素子はそれぞれ、図中の矢印方向、すなわち互いに逆方向に光束を偏向する作用を有する。この偏向方向は、瞳分離方向とは異なる方向であり、具体的には、瞳分離方向に対して直交する方向である。   Each of the deflecting optical elements provided in the separation pupils 141a and 141b has a function of deflecting the light beam in the direction of the arrow in the drawing, that is, in the opposite directions. This deflection direction is a direction different from the pupil separation direction, and specifically, a direction orthogonal to the pupil separation direction.

これにより、図9Bに示すように、分離瞳141aを通過して撮像素子106に到達する光束(第1の光束)101aは光電変換素子としての撮像素子106の上側にAF像(第1の像:以下、A像ともいう)を形成する。また、分離瞳141bを通過して撮像素子106に到達する光束(第2の光束)101bは撮像素子6の下側にAF像(第2の像:以下、B像ともいう)を形成する。   As a result, as shown in FIG. 9B, a light beam (first light beam) 101a that passes through the separation pupil 141a and reaches the image sensor 106 is an AF image (first image) on the upper side of the image sensor 106 as a photoelectric conversion element. : Hereinafter also referred to as A image). A light beam (second light beam) 101b that passes through the separation pupil 141b and reaches the image sensor 106 forms an AF image (second image: hereinafter also referred to as a B image) on the lower side of the image sensor 6.

なお、本明細書において使用する「直交」、「平行」、「一致(同一)」はそれぞれ、厳密な直交、平行、一致だけでなく、光学的又は焦点検出性能上、直交、平行及び一致とみなせる場合まで含む意味である。   Note that “orthogonal”, “parallel”, and “match (identical)” used in this specification are not only strictly orthogonal, parallel, and coincide, but are also orthogonal, parallel, and coincidence in terms of optical or focus detection performance. It means to include even when it can be considered.

次に、A像とB像を撮像素子106により検出する動作について説明する。図11Aは、撮像素子106上においてA像,B像を光電変換するAF像検出エリア(像信号を取り込むための光電変換領域)161a,161bを示す。また、図11Bには、AF像検出エリア161a,161bを拡大して示している。   Next, an operation for detecting the A image and the B image by the image sensor 106 will be described. FIG. 11A shows AF image detection areas (photoelectric conversion areas for capturing image signals) 161a and 161b for photoelectrically converting the A and B images on the image sensor 106. FIG. 11B shows the AF image detection areas 161a and 161b in an enlarged manner.

各AF像検出エリア(各光電変換領域)では、図11Cに示すように上下方向(撮像素子106の短辺方向)に2列で配列された複数の画素を含む画素ブロック(画素列)161a1,161b1が、左右方向(撮像素子106の長辺方向)に複数並んでいる。上下方向は、瞳分離方向に直交する方向である。左右方向は、瞳分離方向(に平行な方向)である。図11Cには、1つの画素ブロック中のカラーフィルタの配置も示している。Rは赤、Gは緑、Bは青を示す。   In each AF image detection area (each photoelectric conversion area), as shown in FIG. 11C, a pixel block (pixel column) 161a1, including a plurality of pixels arranged in two columns in the vertical direction (the short side direction of the image sensor 106). A plurality of 161b1 are arranged in the left-right direction (long-side direction of the image sensor 106). The vertical direction is a direction orthogonal to the pupil separation direction. The left-right direction is the pupil separation direction (direction parallel to). FIG. 11C also shows the arrangement of color filters in one pixel block. R represents red, G represents green, and B represents blue.

図11Cに示した画素ブロック161a1,161b1をAF像検出における単位画素として単一の像情報を生成するように加算処理すると、上下方向のAF像情報は色情報も含めて平均化処理される。しかし、左右方向の単位画素はもともとの撮像素子106の分解能に対応する2画素分のエリアであるため、色分散の影響を抑えつつも、AF像のずれ量を検出する上で十分な解像度を確保することができる。   When the pixel blocks 161a1 and 161b1 shown in FIG. 11C are added so as to generate single image information as unit pixels in AF image detection, the AF image information in the vertical direction is averaged including color information. However, since the unit pixel in the left-right direction is an area for two pixels corresponding to the resolution of the original image sensor 106, the resolution sufficient for detecting the shift amount of the AF image is suppressed while suppressing the influence of chromatic dispersion. Can be secured.

以上のようにして得られた対のAF像(A像,B像)の光強度分布のずれ量に対して自己相関処理を行うことにより、撮像光学系110のピントずれ量(デフォーカス量)を検出することが可能となる。   By performing autocorrelation processing on the deviation amount of the light intensity distribution of the paired AF images (A image and B image) obtained as described above, the focus deviation amount (defocus amount) of the imaging optical system 110 is obtained. Can be detected.

図12には、図9Bに示した焦点検出状態における分離瞳141a,141bを通過した光束によりAF像検出エリア161a,161b上に形成されたAF像(A像,B像)107a,107bの例を示す。ここでは、撮像素子106をその受光面に対向する側(前側)から見たときのAF像であって、本来は倒立像であるものを上下反転させた(光軸を中心に180度回転させた)像を示している。   FIG. 12 shows an example of AF images (A image, B image) 107a and 107b formed on the AF image detection areas 161a and 161b by the light beams that have passed through the separation pupils 141a and 141b in the focus detection state shown in FIG. 9B. Indicates. Here, an AF image when the image sensor 106 is viewed from the side facing the light receiving surface (front side), which is an inverted image, is inverted upside down (rotated 180 degrees around the optical axis). It shows an image.

本構成においては、前ピン状態であれば下側のAF像(A像)107aが左方向に、上側のAF像(B像)107bが右方向にずれる。また、後ピン状態であれば、これらAF像107a,107bのずれ方向が逆となる。   In this configuration, in the front pin state, the lower AF image (A image) 107a is shifted to the left, and the upper AF image (B image) 107b is shifted to the right. Further, in the rear pin state, the shift directions of the AF images 107a and 107b are reversed.

分離瞳141a,141bを通過した光束により形成されるAF像が、該分離瞳(光偏向ユニット140)よりも像側においてテレセントリックな光学系により形成されたものであれば、ピントがずれた場合にA像とB像とが水平方向に移動する。しかし、像側においてテレセントリックな光学系により形成されたものでないならば、ピントがずれた場合にA像とB像とが斜め方向に移動する。   If the AF image formed by the light beam that has passed through the separation pupils 141a and 141b is formed by a telecentric optical system on the image side of the separation pupil (light deflection unit 140), the focus is shifted. The A and B images move in the horizontal direction. However, if it is not formed by a telecentric optical system on the image side, the A image and the B image move in an oblique direction when the image is out of focus.

図13A〜図13Fは、被写体像の傾きとAF像のずれ方向を説明する図である。   13A to 13F are diagrams illustrating the inclination of the subject image and the shift direction of the AF image.

図13Aは、前ピン状態でのA像とB像の様子を示す。図13Cは、合焦状態でのA像とB像の様子を示す。また、図13Eは、後ピン状態でのA像とB像の様子を示す。被写体像としては、同一距離の被写体の像であって、右斜めに倒れた像a1,b1、垂直像a2,b2、左に倒れた像a3,b3を想定し、それぞれA像(a1〜a3)及びB像(b1〜b3)としてピントずれに応じて移動する。   FIG. 13A shows a state of the A image and the B image in the front pin state. FIG. 13C shows a state of the A image and the B image in the focused state. FIG. 13E shows the state of the A and B images in the rear pin state. As subject images, assuming images of subjects at the same distance, tilted to the right, images a1 and b1, vertical images a2 and b2, and images a3 and b3 tilted to the left, A images (a1 to a3), respectively. ) And B images (b1 to b3) according to the focus shift.

図13Bは、前ピン状態でのAF像検出エリア161a,161b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。また、図13Dは、合焦状態でのAF像検出エリア161a,161b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。さらに、図13Fは、後ピン状態でのAF像検出エリア161a,161b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。   FIG. 13B shows the states of the A image (a1 to a3) and the B image (b1 to b3) in the AF image detection areas 161a and 161b in the front pin state. FIG. 13D shows the states of the A image (a1 to a3) and the B image (b1 to b3) in the AF image detection areas 161a and 161b in the focused state. Further, FIG. 13F shows the states of the A image (a1 to a3) and the B image (b1 to b3) in the AF image detection areas 161a and 161b in the rear pin state.

これらの図から分かるように、被写体像が垂直像a2,b2である場合は、ピントずれによる撮像素子106上での横方向の像ずれ量(位相差)SとAF像検出エリア161a,161b内での像ずれ量Sとが一致する。しかし、被写体像が斜めの像a1,b1,a3,b3である場合は、ピントずれによる撮像素子106上での横方向の像ずれ量Sに対してAF像検出エリア161a,161b内での像ずれ量(S′,S″)が異なる。例えば、右斜めに倒れた像a1,b1では、ピントずれによる撮像素子106上での横方向の像ずれ量SよりもAF像検出エリア161a,161b内での像ずれ量S′が小さくなる。また、右斜めに倒れた像a3,b3では、ピントずれによる撮像素子106上での横方向の像ずれ量SよりもAF像検出エリア161a,161b内での像ずれ量S″が大きくなる。   As can be seen from these figures, when the subject images are the vertical images a2 and b2, the lateral image shift amount (phase difference) S on the image sensor 106 due to the focus shift and the AF image detection areas 161a and 161b. The image shift amount S in FIG. However, when the subject image is an oblique image a1, b1, a3, b3, the image in the AF image detection areas 161a, 161b with respect to the lateral image shift amount S on the image sensor 106 due to focus shift. The shift amounts (S ′, S ″) are different. For example, in the images a1 and b1 tilted diagonally to the right, the AF image detection areas 161a and 161b are more than the horizontal image shift amount S on the image sensor 106 due to the focus shift. In the images a3 and b3 tilted obliquely to the right, the AF image detection areas 161a and 161b are smaller than the lateral image shift amount S on the image sensor 106 due to the focus shift. The image shift amount S ″ in the image increases.

つまり、同じピントずれ状態でもAF像の倒れやその方向によってAF像検出エリア161a,161bで検出される像ずれ量が異なり、この結果、焦点検出誤差が発生する可能性がある。以下に説明する実施例では、図13A〜図13Fで示した被写体像(AF像)が斜めの像である場合に生じる焦点検出誤差を抑えるための方法について説明する。   In other words, even in the same out-of-focus state, the amount of image shift detected in the AF image detection areas 161a and 161b differs depending on the tilt and direction of the AF image, and as a result, a focus detection error may occur. In the embodiment described below, a method for suppressing a focus detection error that occurs when the subject image (AF image) shown in FIGS. 13A to 13F is an oblique image will be described.

図1A及び図1Bには、本発明の実施例である光学機器のワイド端での焦点検出状態における構成を示している。図1Aは、該光学機器の側面断面を、図1Bは、該光学機器の水平断面を示している。   1A and 1B show a configuration in a focus detection state at the wide end of an optical apparatus that is an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a side cross section of the optical device, and FIG. 1B shows a horizontal cross section of the optical device.

10は撮像光学系であり、被写体側(図の左側)から順に、第1レンズユニットI、第2レンズユニットII及び第3レンズユニットIIIを有するズーム光学系である。各レンズユニットを図の下側に示した矢印のように移動させてレンズ面間隔を変化させることによって、ワイド端とテレ端と間で焦点距離を変化させることができる。   Reference numeral 10 denotes an imaging optical system, which is a zoom optical system having a first lens unit I, a second lens unit II, and a third lens unit III in order from the subject side (left side in the figure). The focal length can be changed between the wide end and the tele end by moving each lens unit as indicated by an arrow shown on the lower side of the figure to change the distance between the lens surfaces.

60は主にデジタルカメラで生じる偽色やモアレの現象を緩和させる機能を持つ光学ローパスフィルタ(LPF)である。6は撮像光学系10により形成された被写体像を光電変換する光電変換素子としての撮像素子である。該撮像素子6からの出力に基づいて画像信号が生成され、該画像信号は、不図示の半導体メモリ、光ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録される。   Reference numeral 60 denotes an optical low-pass filter (LPF) having a function of alleviating the phenomenon of false color and moire mainly generated in a digital camera. Reference numeral 6 denotes an imaging element as a photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion on a subject image formed by the imaging optical system 10. An image signal is generated based on the output from the image sensor 6, and the image signal is recorded on a recording medium such as a semiconductor memory (not shown), an optical disk, or a magnetic tape.

40は光偏向ユニットであり、撮像光学系10の光路上の内部空間、具体的には第1レンズユニットIと第2レンズユニットIIとの間の空間に対して挿入及び退避可能である。この空間は、撮像光学系10の射出瞳の位置又はこれに近接した位置である。また、光偏向ユニット40は、ズーム(変倍)時に第2レンズユニットIIとともに光軸方向に移動する。   Reference numeral 40 denotes an optical deflection unit that can be inserted into and retracted from an internal space on the optical path of the imaging optical system 10, specifically, a space between the first lens unit I and the second lens unit II. This space is the position of the exit pupil of the imaging optical system 10 or a position close thereto. The light deflection unit 40 moves in the optical axis direction together with the second lens unit II during zooming (magnification).

30は主にオートフォーカス(AF)において、撮像光学系10の焦点状態(デフォーカス量)を演算(検出する)焦点出手段や、合焦のためのフォーカスレンズ駆動量を演算するフォーカス制御手段として機能するコントローラである。   Reference numeral 30 denotes a focusing unit that calculates (detects) a focus state (defocus amount) of the imaging optical system 10 and a focus control unit that calculates a focus lens drive amount for focusing mainly in autofocus (AF). It is a functioning controller.

図2には、光偏向ユニット40を撮像光学系10の前側(被写体側)から見て示している。光偏向ユニット40には、遮光マスク42によって2つの分離された瞳(第1及び第2の領域)41a,41bが形成されている。また、各分離瞳の部分には、入射した光束を偏向させる偏向光学素子と該偏向光学素子への光束の入射角を制限する光制限素子とが設けられている。   FIG. 2 shows the light deflection unit 40 as viewed from the front side (subject side) of the imaging optical system 10. In the light deflection unit 40, two separated pupils (first and second regions) 41a and 41b are formed by a light shielding mask. Each separation pupil is provided with a deflection optical element that deflects the incident light beam and a light limiting element that restricts the incident angle of the light beam on the deflection optical element.

図1Bから分かるように、光偏向ユニット40では水平方向に2つの分離瞳41a,41bが形成されている。また、図1A及び図2から分かるように、偏向光学素子43a,43bはそれぞれ、図中の矢印方向、すなわち互いに逆方向に光束を偏向する作用を有する。具体的には、偏向光学素子43aは、入射した光束(第1の光束)1aを図中に矢印で示すように上側に偏向させ、偏向光学素子43bは、入射した光束(第2の光束)1bを図中に矢印で示すように下側に偏向する。この偏向方向である上下方向は、瞳分離方向とは異なる方向であり、具体的には、瞳分離方向に対して直交する方向である。   As can be seen from FIG. 1B, in the light deflection unit 40, two separation pupils 41a and 41b are formed in the horizontal direction. Further, as can be seen from FIGS. 1A and 2, the deflecting optical elements 43a and 43b each have a function of deflecting the light beam in the direction of the arrow in the drawing, that is, in the opposite directions. Specifically, the deflection optical element 43a deflects the incident light beam (first light beam) 1a upward as indicated by an arrow in the figure, and the deflection optical element 43b performs the incident light beam (second light beam). 1b is deflected downward as indicated by an arrow in the figure. The vertical direction that is the deflection direction is a direction different from the pupil separation direction, and specifically, is a direction orthogonal to the pupil separation direction.

偏向光学素子としては、鋸歯又は三角プリズム形状が、図2中の矢印で示す方向に連続的に並んだいわゆるブレーズ形状のプリズムシート(リニア型ブレーズドプリズムシート)を用いることができ、これらの屈折の条件に応じて光束の偏向角度が決まる。このような偏向光学素子では、図中の矢印で示す、すなわちブレーズ方向に光束が偏向される。したがって、分離瞳41a,41bに設けられた2つの偏向光学素子でブレーズ方向を逆向きにすることによって、これらに入射する第1の光束と第2の光束とを互いに反対方向に偏向させることができる。   As the deflection optical element, a so-called blazed prism sheet (linear blazed prism sheet) in which sawtooth or triangular prism shapes are continuously arranged in the direction indicated by the arrow in FIG. 2 can be used. The deflection angle of the light beam is determined according to the above conditions. In such a deflection optical element, the light beam is deflected in the blaze direction indicated by the arrow in the drawing. Therefore, by reversing the blaze direction with the two deflecting optical elements provided in the separation pupils 41a and 41b, the first light beam and the second light beam incident thereon can be deflected in opposite directions. it can.

なお、鋸歯又は三角プリズム形状のピッチは、第1及び第2の光束に対する回折の影響が少ないように、例えば、0.5mmとするのが好ましい。   The pitch of the sawtooth or triangular prism shape is preferably 0.5 mm, for example, so that the influence of diffraction on the first and second light beams is small.

また、偏向光学素子としては、光の回折現象を利用して入射光束を偏向させることができるリニア型ブレーズド回折格子を用いてもよい。この場合、偏向角度は回折条件の式によって決まり、分散方向が屈折の条件とは逆になる。   Further, as the deflecting optical element, a linear blazed diffraction grating capable of deflecting an incident light beam using a light diffraction phenomenon may be used. In this case, the deflection angle is determined by the diffraction condition formula, and the dispersion direction is opposite to the refraction condition.

1は撮像光学系10の入射光束(図には、撮像光学系10の瞳中心を通る光束のみ示す)である。   Reference numeral 1 denotes an incident light beam of the imaging optical system 10 (only a light beam passing through the pupil center of the imaging optical system 10 is shown in the figure).

このような構成により、図1Aに示すように、分離瞳41aを通過して撮像素子6に到達する光束(第1の光束)1aは、撮像素子6の上側にAF像(第1の像:以下、A像ともいう)を形成する。また、分離瞳41bを通過して撮像素子6に到達する光束(第2の光束)1bは、撮像素子6の下側にAF像(第2の像:以下、B像ともいう)を形成する。   With such a configuration, as shown in FIG. 1A, a light beam (first light beam) 1a that passes through the separation pupil 41a and reaches the image sensor 6 is placed on the upper side of the image sensor 6 with an AF image (first image: (Hereinafter also referred to as A image). A light beam (second light beam) 1b that passes through the separation pupil 41b and reaches the image sensor 6 forms an AF image (second image: hereinafter also referred to as a B image) on the lower side of the image sensor 6. .

一方、図1Bに示すように、水平断面において、分離瞳41a,41bを通過した光束1a,1bは撮像素子6の水平方向中央付近にA像及びB像を形成する。   On the other hand, as shown in FIG. 1B, the light beams 1 a and 1 b that have passed through the separation pupils 41 a and 41 b form an A image and a B image near the center in the horizontal direction of the image sensor 6 in the horizontal section.

図1Bで示す光束1a,1bは、撮像素子6の受光面に入射するときに、該受光面の法線に対して水平方向で角度をなす。このため、ピントずれに応じて水平方向での像ずれ(A像及びB像のずれ、つまりは位相差)が生じる。また、図1Aに示すように、光束1a,1bが撮像素子6の受光面に入射するときに、該受光面の法線に対して垂直方向で角度をなすことで、ピントずれによって垂直方向にも像ずれが生じる。   The light beams 1a and 1b shown in FIG. 1B form an angle in the horizontal direction with respect to the normal line of the light receiving surface when incident on the light receiving surface of the image sensor 6. For this reason, an image shift in the horizontal direction (shift between the A image and the B image, that is, a phase difference) occurs according to the focus shift. Further, as shown in FIG. 1A, when the light beams 1a and 1b are incident on the light receiving surface of the image pickup device 6, an angle is formed in the vertical direction with respect to the normal line of the light receiving surface, so Also, image displacement occurs.

次に、本実施例において、A像とB像を撮像素子6により検出する動作について説明する。   Next, in this embodiment, an operation for detecting the A image and the B image by the image sensor 6 will be described.

図3Aには、ワイド端における撮像素子6上でのAF像検出エリア(像信号を取り込むための光電変換領域)を示す。AF像検出エリア61a,61bはそれぞれ、A像,B像を光電変換し、該A像,B像に応じた信号(像信号)を出力する。また、図3Bには、AF像検出エリア61a,61bを拡大して示している。   FIG. 3A shows an AF image detection area (photoelectric conversion area for capturing an image signal) on the image sensor 6 at the wide end. The AF image detection areas 61a and 61b photoelectrically convert the A and B images, respectively, and output signals (image signals) corresponding to the A and B images. FIG. 3B shows the AF image detection areas 61a and 61b in an enlarged manner.

各AF像検出エリア(各光電変換領域)では、図3Cに示すように上下方向(撮像素子6の短辺方向)に2列で配列された複数の画素を含む画素ブロック(画素列)61a1,61b1が、左右方向(撮像素子6の長辺方向)に複数並んでいる。上下方向は、瞳分離方向に直交する方向である。また、左右方向は、瞳分離方向(に平行な方向)である。   In each AF image detection area (each photoelectric conversion region), as shown in FIG. 3C, pixel blocks (pixel columns) 61a1, including a plurality of pixels arranged in two columns in the vertical direction (the short side direction of the image sensor 6). A plurality of 61b1 are arranged in the left-right direction (long-side direction of the image sensor 6). The vertical direction is a direction orthogonal to the pupil separation direction. The left-right direction is the pupil separation direction (a direction parallel to the pupil separation direction).

図3Cには、1つの画素ブロック中のカラーフィルタの配置も示している。Rは赤、Gは緑、Bは青を示す。   FIG. 3C also shows the arrangement of color filters in one pixel block. R represents red, G represents green, and B represents blue.

ここで、本実施例では、図3Aに示すように、AF像検出エリア61a,61bに水平方向に対する傾き角度θ1を持たせている。この傾き角度θ1を持たせるため、本実施例では、各AF像検出エリアに含まれる複数の画素ブロック(画素列)のうち少なくとも一部の画素ブロックを他の画素ブロックに対して瞳分離方向とは異なる方向である垂直方向(上下方向)にシフトさせている。   Here, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, the AF image detection areas 61a and 61b have an inclination angle θ1 with respect to the horizontal direction. In order to have this inclination angle θ1, in this embodiment, at least a part of the plurality of pixel blocks (pixel columns) included in each AF image detection area is set to the pupil separation direction with respect to the other pixel blocks. Are shifted in different directions in the vertical direction (up and down direction).

実際には、画素ブロック61a1,61b1の垂直方向の段差(シフト量)を撮像素子6の単位画素の整数倍にする必要がある。このため、水平方向に並んだ画素ブロックを複数個ずつ束ねて複数の画素ブロック群を構成し、画素ブロック群ごとに垂直方向にシフトさせている。   Actually, the vertical step (shift amount) of the pixel blocks 61 a 1 and 61 b 1 needs to be an integral multiple of the unit pixel of the image sensor 6. Therefore, a plurality of pixel blocks arranged in the horizontal direction are bundled to form a plurality of pixel block groups, and each pixel block group is shifted in the vertical direction.

傾き角度θ1は、ピントずれ(焦点状態の変化)に伴うAF像(A像,B像)のずれ方向(変位方向)の角度に一致させる。このため、コントローラ30によって、撮像光学系10に関する情報に基づいてAF像のずれ方向の角度を求め、該求めたずれ方向の角度に一致するように傾き角度θ1を決定する。そして、傾き角度θ1が得られるように、上記画素ブロック群ごとの垂直方向のシフト量を設定する。撮像光学系10に関する情報は、撮像光学系10のレンズユニットの構成や、各レンズユニットの位置、焦点距離等を含む。   The tilt angle θ1 is made to coincide with the angle of the shift direction (displacement direction) of the AF image (A image, B image) accompanying the focus shift (change in focus state). For this reason, the controller 30 obtains the angle of the shift direction of the AF image based on the information related to the imaging optical system 10, and determines the tilt angle θ1 so as to coincide with the obtained angle of the shift direction. Then, the shift amount in the vertical direction for each pixel block group is set so that the tilt angle θ1 is obtained. The information regarding the imaging optical system 10 includes the configuration of the lens unit of the imaging optical system 10, the position of each lens unit, the focal length, and the like.

そして、図3Cに示した画素ブロック61a1,61b1をAF像検出における単位画素として単一の像情報(像信号)を生成するように加算処理すると、上下方向のAF像情報は色情報も含めて平均化処理される。しかし、左右方向の単位画素はもともとの撮像素子6の分解能に対応する2画素分のエリアであるため、色分散の影響を抑えつつも、AF像のずれ量を検出する上で十分な解像度を確保することができる。   When the pixel blocks 61a1 and 61b1 shown in FIG. 3C are added so as to generate single image information (image signal) as unit pixels in AF image detection, the AF image information in the vertical direction includes color information. Averaged. However, since the unit pixel in the left-right direction is an area for two pixels corresponding to the resolution of the original image sensor 6, a sufficient resolution for detecting the shift amount of the AF image can be obtained while suppressing the influence of chromatic dispersion. Can be secured.

以上のようにして得られた対のAF像(A像,B像)の光強度分布のずれ量に対して、コントローラ30によって自己相関処理を行うことにより、撮像光学系10のピントずれ量(デフォーカス量)を検出することが可能となる。   By performing autocorrelation processing by the controller 30 on the deviation amount of the light intensity distribution of the paired AF images (A image and B image) obtained as described above, the focus deviation amount of the imaging optical system 10 ( (Defocus amount) can be detected.

図4A〜図4Fには、本実施例における被写体像の傾きとAF像のずれ方向を示している。   4A to 4F show the inclination of the subject image and the shift direction of the AF image in the present embodiment.

図4Aは、前ピン状態でのA像とB像の様子を示す。図4Cは、合焦状態でのA像とB像の様子を示す。また、図4Eは、後ピン状態でのA像とB像の様子を示す。被写体像としては、同一距離の被写体の像であって、右斜めに倒れた像a1,b1、垂直像a2,b2、左に倒れた像a3,b3を想定し、それぞれA像(a1〜a3)及びB像(b1〜b3)としてピントずれに応じて移動する。   FIG. 4A shows the state of the A and B images in the front pin state. FIG. 4C shows a state of the A image and the B image in the focused state. FIG. 4E shows the state of the A and B images in the rear pin state. As subject images, assuming images of subjects at the same distance, tilted to the right, images a1 and b1, vertical images a2 and b2, and images a3 and b3 tilted to the left, A images (a1 to a3), respectively. ) And B images (b1 to b3) according to the focus shift.

図4Bは、前ピン状態でのAF像検出エリア61a,61b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。また、図4Dは、合焦状態でのAF像検出エリア61a,61b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。さらに、図4Fは、後ピン状態でのAF像検出エリア61a,61b内のA像(a1〜a3)とB像(b1〜b3)の様子を示す。   FIG. 4B shows a state of A images (a1 to a3) and B images (b1 to b3) in the AF image detection areas 61a and 61b in the front pin state. FIG. 4D shows the states of the A image (a1 to a3) and the B image (b1 to b3) in the AF image detection areas 61a and 61b in the focused state. Furthermore, FIG. 4F shows a state of A images (a1 to a3) and B images (b1 to b3) in the AF image detection areas 61a and 61b in the rear pin state.

これらの図から分かるように、被写体像がa1〜a3,b1〜b3のいずれの場合でも、ピントずれによる撮像素子6上(光電変換素子上)での横方向の像ずれ量(位相差)SとAF像検出エリア61a,61b内での像ずれ量Sとが一致する。   As can be seen from these figures, in any case where the subject image is a1 to a3 or b1 to b3, the lateral image shift amount (phase difference) S on the image sensor 6 (photoelectric conversion element) due to the focus shift. And the image shift amount S in the AF image detection areas 61a and 61b coincide with each other.

このように、AF像検出エリア61a,61bの傾き角度θ1を、ピントずれに伴う像ずれ方向の角度と一致させることにより、焦点検出精度を向上させることができる。   Thus, the focus detection accuracy can be improved by matching the inclination angle θ1 of the AF image detection areas 61a and 61b with the angle in the image shift direction accompanying the focus shift.

図5A及び図5Bには、ワイド端での多点焦点検出の様子を示している。図5Aは、多点焦点検出における焦点検出エリア(小さな矩形枠)を示し、図5Bは、分離瞳41a,41bを通過した光束により形成されたAF像(A像,B像)7a,7bの例を示す。ここでは、撮像素子6をその受光面に対向する側(前側)から見たときのAF像であって、本来は倒立像であるものを上下反転させた(光軸を中心に180度回転させた)像を示している。   5A and 5B show how multipoint focus detection is performed at the wide end. FIG. 5A shows a focus detection area (small rectangular frame) in multipoint focus detection, and FIG. 5B shows AF images (A and B images) 7a and 7b formed by light beams that have passed through the separation pupils 41a and 41b. An example is shown. Here, an AF image when the image sensor 6 is viewed from the side facing the light receiving surface (front side), which is an inverted image, is inverted vertically (rotated 180 degrees around the optical axis). It shows an image.

図5Aに示す複数の焦点検出エリアの中から撮影者によって画面中心から外れた周辺の焦点検出エリア(「select」で示す焦点検出エリア)が選択された場合について説明する。コントローラ30は、焦点検出エリア「select」上のA像「select−a」とB像「select−b」に応じた像信号を取り込むための撮像素子6上のAF像検出エリアの位置とその傾き角度θ1を、撮像光学系10に関する情報に基づいて算出する。   A case will be described in which a peripheral focus detection area (focus detection area indicated by “select”) out of the center of the screen is selected by the photographer from among a plurality of focus detection areas shown in FIG. 5A. The controller 30 detects the position and inclination of the AF image detection area on the image sensor 6 for capturing image signals corresponding to the A image “select-a” and the B image “select-b” on the focus detection area “select”. The angle θ1 is calculated based on information regarding the imaging optical system 10.

次に、算出されたAF像検出エリアからの像信号を取り込んで、前述した方法でピントずれ量(デフォーカス量)を算出する。   Next, an image signal from the calculated AF image detection area is taken in, and the focus shift amount (defocus amount) is calculated by the method described above.

以上により、画面中心部の焦点検出エリアだけでなく、周辺部の焦点検出エリアに対しても、精度良くTTL位相差検出方式による焦点検出を行うことができる。   As described above, not only the focus detection area at the center of the screen but also the focus detection area at the peripheral part can be accurately detected by the TTL phase difference detection method.

図6A及び図6Bには、本実施例の光学機器のテレ端での焦点検出状態の構成を示している。図6Aは、該光学機器の側面断面を示し、図6Bは、該光学機器の水平断面を示す。   6A and 6B show the configuration of the focus detection state at the tele end of the optical apparatus of the present embodiment. FIG. 6A shows a side cross-section of the optical instrument, and FIG. 6B shows a horizontal cross-section of the optical instrument.

図6Bに示す光束1a,1bは、撮像素子6の受光面に入射するときに、該受光面の法線に対して水平方向にて角度をなすため、ピントずれによって水平方向での像ずれが発生する。しかし、図6Aに示すように、光束1a,1bが撮像素子6の受光面に入射するときに該受光面の法線に対してなす角度が、垂直方向において図1B(ワイド端)のときとは逆向きの角度となる。このため、ピントずれによる垂直方向での像ずれが、ワイド端とは逆の方向に発生する。   The light beams 1a and 1b shown in FIG. 6B make an angle in the horizontal direction with respect to the normal line of the light receiving surface when incident on the light receiving surface of the image sensor 6, so that the image shift in the horizontal direction is caused by the focus shift. appear. However, as shown in FIG. 6A, when the light beams 1a and 1b are incident on the light receiving surface of the image sensor 6, the angle formed with respect to the normal to the light receiving surface is as shown in FIG. 1B (wide end) in the vertical direction. Is the opposite angle. For this reason, the image shift in the vertical direction due to the focus shift occurs in the direction opposite to the wide end.

図7Aには、テレ端でのAF像検出エリアを示す。図3Aに示したワイド端と同様に、AF像検出エリアの傾き角度θ2は、AF像のずれ方向の角度に一致させる。このため、コントローラ30によって、撮像光学系10に関する情報に基づいてAF像のずれ方向の角度を求め、該求めたずれ方向の角度に一致するように傾き角度θ2を決定する。そして、傾き角度θ2が得られるように、図7Bに示すように、前述した画素ブロック群ごとの垂直方向のシフト量を設定する。   FIG. 7A shows an AF image detection area at the tele end. Similar to the wide end shown in FIG. 3A, the tilt angle θ2 of the AF image detection area is made to coincide with the angle of the shift direction of the AF image. For this reason, the controller 30 obtains the angle of the AF image displacement direction based on the information related to the imaging optical system 10, and determines the tilt angle θ2 so as to coincide with the obtained displacement direction angle. Then, as shown in FIG. 7B, the vertical shift amount for each pixel block group described above is set so that the tilt angle θ2 is obtained.

そして、図3Cに示した画素ブロック61a1,61b1をAF像検出における単位画素として単一の像情報を生成するように加算処理することにより、AF像のずれ量を検出することができる。   Then, the amount of shift of the AF image can be detected by performing addition processing so that the pixel blocks 61a1 and 61b1 shown in FIG. 3C are used as unit pixels in AF image detection to generate single image information.

図8A及び図8Bには、テレ端での多点焦点検出の様子を示している。図8Aは、多点焦点検出における焦点検出エリア(小さな矩形枠)を示し、図8Bは、分離瞳41a,41bを通過した光束により形成されたAF像(A像,B像)7a,7bの例を示す。   8A and 8B show how multipoint focus detection is performed at the tele end. FIG. 8A shows a focus detection area (small rectangular frame) in multipoint focus detection, and FIG. 8B shows AF images (A and B images) 7a and 7b formed by light beams that have passed through the separation pupils 41a and 41b. An example is shown.

図8Aに示す複数の焦点検出エリアの中から撮影者によって画面中心部の焦点検出エリア(「select」で示す焦点検出エリア)が選択された場合について説明する。コントーラ30は、この焦点検出エリア「select」上のA像「select−a」とB像「select−b」に応じた像信号を取り込むための撮像素子6上のAF像検出エリアの位置とその傾き角度θ2を、撮像光学系10に関する情報に基づいて算出する。   A case will be described in which a photographer selects a focus detection area (focus detection area indicated by “select”) at the center of the screen from a plurality of focus detection areas shown in FIG. 8A. The controller 30 detects the position of the AF image detection area on the image sensor 6 for capturing image signals corresponding to the A image “select-a” and the B image “select-b” on the focus detection area “select”, and the position thereof. The tilt angle θ2 is calculated based on information regarding the imaging optical system 10.

次に、算出されたAF像検出エリアからの像信号を取り込んで、前述した方法でピントずれ量(デフォーカス量)を算出する。   Next, an image signal from the calculated AF image detection area is taken in, and the focus shift amount (defocus amount) is calculated by the method described above.

以上により、画面中心部の焦点検出エリアを含む任意の焦点検出エリアに対して、精度良くTTL位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。   As described above, the TTL phase difference detection type focus detection can be accurately performed on an arbitrary focus detection area including the focus detection area at the center of the screen.

また、コントローラ30は、撮像光学系のズーム位置に対応した画素ブロック61a,61bのアドレスを演算するとともに、検出したピントずれ量に基づいて、撮像光学系10に含まれるフォーカスレンズの合焦位置を算出する。そして、不図示のアクチュエータを介して該フォーカスレンズを駆動する。こうして、全ズーム領域におけるTTL位相差検出方式のAFが可能となる。この際、撮像素子6から対のAF像情報(像信号)が得られるため、フォーカスレンズの駆動方向及び駆動量を定量的に算出することができる。   The controller 30 calculates the addresses of the pixel blocks 61a and 61b corresponding to the zoom position of the imaging optical system, and determines the focus position of the focus lens included in the imaging optical system 10 based on the detected amount of focus deviation. calculate. Then, the focus lens is driven via an actuator (not shown). In this way, TTL phase difference detection AF in the entire zoom region is possible. At this time, since the paired AF image information (image signal) is obtained from the image sensor 6, the drive direction and drive amount of the focus lens can be quantitatively calculated.

以上説明したように、本実施例によれば、撮像素子6のうちAF像に応じた信号を取り込む光電変換領域の傾き角度θ1,θ2を、撮像光学系10に関する情報に基づいて変化させる。これにより、撮像素子6上にAF像が斜めに形成される場合でも、高い焦点検出性能を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the inclination angles θ <b> 1 and θ <b> 2 of the photoelectric conversion region that captures a signal corresponding to the AF image in the image sensor 6 are changed based on the information related to the imaging optical system 10. Thereby, even when an AF image is formed obliquely on the image sensor 6, high focus detection performance can be obtained.

また、本実施例によれば、従来のような二次結像型のAF専用センサやこれに付随するセパレートレンズ等の二次結像光学系などが不要となる。このため、光学機器の構成を簡略化することができる。さらに言えば、二次結像光学系を有する場合、撮像光学系と該二次結像光学系との相対位置(光軸位置)のずれがAF性能の劣化を招くが、本実施例ではそのような構成による不安要素が少なく、安定したAF性能が得られる。   In addition, according to the present embodiment, a secondary imaging optical sensor such as a conventional secondary imaging AF dedicated sensor and a secondary imaging optical system such as a separate lens associated therewith are not required. For this reason, the configuration of the optical apparatus can be simplified. Furthermore, in the case of having a secondary imaging optical system, the displacement of the relative position (optical axis position) between the imaging optical system and the secondary imaging optical system causes the AF performance to deteriorate. There are few anxiety factors by such a structure, and stable AF performance is obtained.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、上記実施例では、第1及び第2の光束の両方を偏向させる場合について説明したが、いずれか一方の光束のみを他方の光束に対して偏向させるようにしてもよい。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where both the first and second light beams are deflected has been described. However, only one of the light beams may be deflected with respect to the other light beam.

本発明の実施例である光学機器のワイド端での構成を示す側面断面図。1 is a side cross-sectional view showing a configuration at a wide end of an optical apparatus that is an embodiment of the present invention. 実施例の光学機器のワイド端での構成を示す水平断面図。The horizontal sectional view which shows the structure in the wide end of the optical apparatus of an Example. 実施例に用いられる光偏向ユニットの模式図。The schematic diagram of the optical deflection | deviation unit used for an Example. 実施例のワイド端における撮像素子上のAF像検出エリアを示す図。The figure which shows the AF image detection area on the image pick-up element in the wide end of an Example. 図3Aに示すAF像検出エリアの拡大図。FIG. 3B is an enlarged view of the AF image detection area shown in FIG. 3A. 図3Aに示すAF像検出エリアを構成する画素ブロックを示す図。The figure which shows the pixel block which comprises the AF image detection area shown to FIG. 3A. 実施例のワイド端及び前ピン状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining the inclination of the subject image and the shift amount of the AF image in the wide end and the front pin state of the embodiment. 図4Aに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。FIG. 4B is a diagram showing the amount of shift of the AF image in the AF image detection area in the state shown in FIG. 4A. 実施例のワイド端及び合焦状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining the inclination of the subject image and the amount of shift of the AF image in the wide end and the focused state according to the embodiment. 図4Cに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。FIG. 4B is a diagram showing the amount of AF image shift within the AF image detection area in the state shown in FIG. 4C. 実施例のワイド端及び後ピン状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining the inclination of the subject image and the shift amount of the AF image in the wide end and rear pin states according to the embodiment. 図4Eに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。FIG. 4B is a diagram showing an AF image shift amount in an AF image detection area in the state shown in FIG. 4E. 実施例のワイド端での多点焦点検出を説明する図。The figure explaining the multipoint focus detection in the wide end of an Example. 実施例のワイド端での多点焦点検出を説明する図。The figure explaining the multipoint focus detection in the wide end of an Example. 本発明の実施例である光学機器のテレ端での構成を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows the structure in the tele end of the optical apparatus which is an Example of this invention. 実施例の光学機器のテレ端での構成を示す水平断面図。The horizontal sectional view which shows the structure in the tele end of the optical apparatus of an Example. 実施例のテレ端における撮像素子上のAF像検出エリアを示す図。The figure which shows the AF image detection area on the image pick-up element in the tele end of an Example. 図7Aに示すAF像検出エリアの拡大図。FIG. 7B is an enlarged view of the AF image detection area shown in FIG. 7A. 実施例のテレ端での多点焦点検出を説明する図。The figure explaining the multipoint focus detection in the tele end of an Example. 実施例のテレ端での多点焦点検出を説明する図。The figure explaining the multipoint focus detection in the tele end of an Example. 実施例の基礎となる技術を適用した光学機器の構成(撮像状態)を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows the structure (imaging state) of the optical apparatus to which the technique used as the foundation of an Example is applied. 図9Aに示した光学機器の構成(焦点検出状態)を示す側面断面図。FIG. 9B is a side sectional view showing the configuration (focus detection state) of the optical apparatus shown in FIG. 9A. 図9Aの光学機器に用いられる光偏向ユニットの模式図。FIG. 9B is a schematic diagram of an optical deflection unit used in the optical apparatus of FIG. 9A. 図9Aの光学機器における撮像素子上のAF像検出エリアを示す図。The figure which shows the AF image detection area on the image pick-up element in the optical apparatus of FIG. 9A. 図11Aに示すAF像検出エリアの拡大図。FIG. 11B is an enlarged view of the AF image detection area shown in FIG. 11A. 図11Aに示すAF像検出エリアを構成する画素ブロックを示す図。The figure which shows the pixel block which comprises the AF image detection area shown to FIG. 11A. 図9Aに示す光学機器における分離瞳により形成されたAF像の例を示す図。FIG. 9B is a diagram showing an example of an AF image formed by a separation pupil in the optical apparatus shown in FIG. 9A. 図9Aに示す光学機器における前ピン状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 9B is a view for explaining the inclination of the subject image and the shift amount of the AF image in the front pin state in the optical apparatus shown in FIG. 9A. 図13Aに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。The figure which shows the deviation | shift amount of AF image in the AF image detection area in the state shown to FIG. 13A. 図9Aに示す光学機器における合焦状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 9B is a view for explaining the inclination of the subject image and the shift amount of the AF image in the focused state in the optical apparatus shown in FIG. 9A. 図13Cに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。The figure which shows the deviation | shift amount of AF image within the AF image detection area in the state shown to FIG. 13C. 図9Aに示す光学機器における後ピン状態での被写体像の傾きとAF像のずれ量を説明する図。FIG. 9B is a diagram for explaining the inclination of the subject image and the shift amount of the AF image in the rear pin state in the optical apparatus shown in FIG. 9A. 図13Eに示す状態でのAF像検出エリア内でのAF像のずれ量を示す図。The figure which shows the deviation | shift amount of AF image within the AF image detection area in the state shown to FIG. 13E.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b 光束
6,106 撮像素子
7a,7b,107a,107b AF像
10,110 撮影光学系
40,140 光偏向ユニット
41a,41b,141a,141b 分離瞳
61a,61b,161a,161b AF像検出エリア
1a, 1b Luminous flux 6, 106 Image sensor 7a, 7b, 107a, 107b AF image 10, 110 Imaging optical system 40, 140 Optical deflection unit 41a, 41b, 141a, 141b Separating pupil 61a, 61b, 161a, 161b AF image detection area

Claims (3)

光学系の射出瞳における第1の領域及び第2の領域をそれぞれ通過して光電変換素子に到達する第1の光束及び第2の光束のうち少なくとも一方の光束を、他方の光束に対して前記第1及び第2の領域の分離方向とは異なる方向に偏向させる偏向光学手段と、
前記第1及び第2の光束により形成された第1の像及び第2の像に応じて前記光電変換素子から得られた信号に基づいて、前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを有し、
前記焦点検出手段は、前記光学系に関する情報に基づいて、前記光電変換素子のうち前記第1及び第2の像に応じた信号をそれぞれ取り込む光電変換領域の傾き角度を変化させることを特徴とする光学機器。
At least one of the first light beam and the second light beam that passes through the first region and the second region in the exit pupil of the optical system and reaches the photoelectric conversion element is compared with the other light beam. Deflection optical means for deflecting in a direction different from the separation direction of the first and second regions;
Focus detection means for detecting a focus state of the optical system based on a signal obtained from the photoelectric conversion element in accordance with the first image and the second image formed by the first and second light beams; Have
The focus detection unit is configured to change an inclination angle of a photoelectric conversion region that takes in signals corresponding to the first and second images of the photoelectric conversion element based on information about the optical system. Optical equipment.
前記焦点検出手段は、前記光学系に関する情報に基づいて、前記光学系の焦点状態の変化に伴う前記光電変換素子上での第1及び第2の像の変位方向の角度を求め、前記光電変換領域の傾き角度を前記変位方向の角度に一致させることを特徴とする請求項1に記載の光学機器。   The focus detection unit obtains an angle in a displacement direction of the first and second images on the photoelectric conversion element according to a change in a focus state of the optical system based on information on the optical system, and the photoelectric conversion The optical apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle of the region is matched with an angle in the displacement direction. 前記各光電変換領域は、それぞれ前記分離方向に配列された複数の画素により構成される複数の画素列を含み、
前記焦点検出手段は、前記複数の画素列のうち少なくとも一部の画素列を他の画素列に対して前記分離方向とは異なる方向にシフトさせることにより前記傾き角度を変化させることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学機器。
Each of the photoelectric conversion regions includes a plurality of pixel columns each composed of a plurality of pixels arranged in the separation direction,
The focus detection unit changes the tilt angle by shifting at least some of the plurality of pixel columns in a direction different from the separation direction with respect to other pixel columns. The optical apparatus according to claim 1 or 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013183320A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-12 リコーイメージング株式会社 Focus detecting optical system
CN113225473A (en) * 2020-02-05 2021-08-06 浙江大华技术股份有限公司 Method, apparatus, device and medium for auto-focusing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013183320A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-12 リコーイメージング株式会社 Focus detecting optical system
CN113225473A (en) * 2020-02-05 2021-08-06 浙江大华技术股份有限公司 Method, apparatus, device and medium for auto-focusing
CN113225473B (en) * 2020-02-05 2022-07-08 浙江大华技术股份有限公司 Method, apparatus, device and medium for auto-focusing

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