JP2010128205A - Imaging apparatus - Google Patents

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Yosuke Kusaka
洋介 日下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus achieving quick focus adjustment so that a photographer can surely keep capturing a subject on an observation optical system until imaging. <P>SOLUTION: While a main mirror 205 (beam splitter, half mirror) is inserted in an imaging optical path, a sub mirror 217 (deflection mirror, total reflection mirror) is inserted in the imaging optical path to detect a focusing state by a focus detection sensor 207, and also the sub mirror 217 is retracted to the outside of the imaging optical path to detect the focusing state by a focus detecting pixel column of an imaging device 212. By adjusting the focusing state coarsely or finely by driving a focusing lens 210 or the imaging device 212 according to the result of the focusing state detected by the focus detection sensor 207 and the focus detecting pixel column of the imaging device 212, focusing is rapidly and accurately performed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、焦点調節手段を備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus including a focus adjustment unit.

例えば特許文献1に開示されているような撮像装置が知られている。その撮像装置においては、撮影光学系から到来する光束がメインミラー(ハーフミラー)で分岐される。分岐された一方の光束は、観察光学系(ビューファインダー)に導かれることによって、目視による撮影光学系の焦点調節状態を観察可能にする。分岐された他方の光束であるメインミラーを透過した光束は、サブミラー(全反射ミラー)で偏向されて瞳分割位相差検出方式の焦点検出手段に導かれ、該焦点検出手段により撮影光学系の焦点調節状態が検出され、該検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調節(粗調節)が行われる。その後、メインミラーとサブミラーを撮影光路から退避し、撮影光学系の予定焦点面に配置された撮像素子が撮影光学系により形成された像を撮像し、画像信号が得られる。該画像信号に基づいて画像の鮮鋭度検出(コントラスト検出)が行われ、該鮮鋭度に基づいて撮影光学系の焦点調節状態が検出される。該検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調節(微調節)が行われ、最終的に撮像素子が撮影光学系により形成された像を撮像し、得られた画像信号が記憶される。
特開2006−106173号公報
For example, an imaging apparatus as disclosed in Patent Document 1 is known. In the imaging apparatus, a light beam coming from the photographing optical system is branched by a main mirror (half mirror). One of the branched light beams is guided to an observation optical system (viewfinder) so that the focus adjustment state of the photographing optical system can be observed visually. The light beam that has passed through the main mirror, which is the other branched light beam, is deflected by the sub-mirror (total reflection mirror) and guided to the focus detection means of the pupil division phase difference detection method, and the focus detection means performs the focus of the photographing optical system. An adjustment state is detected, and focus adjustment (coarse adjustment) of the photographing optical system is performed based on the detection result. Thereafter, the main mirror and the sub mirror are withdrawn from the photographing optical path, and an image formed by the photographing optical system is picked up by the image pickup element arranged on the planned focal plane of the photographing optical system, and an image signal is obtained. Image sharpness detection (contrast detection) is performed based on the image signal, and the focus adjustment state of the photographing optical system is detected based on the sharpness. Based on the detection result, focus adjustment (fine adjustment) of the photographic optical system is performed. Finally, the image pickup device picks up an image formed by the photographic optical system, and the obtained image signal is stored.
JP 2006-106173 A

しかしながら、上述した特許文献1に記載の撮像装置においては、焦点調節状態検出結果により焦点調節をした後に、メインミラーとサブミラーを共に撮影光路から退避して焦点調節を行っている。したがって、メインミラーおよびサブミラーが共に撮影光路から退避されてから実際に撮像が行われるまでの時間(ブラックアウト時間)が長く、撮影者が確実にビューファインダーに被写体を捕捉し続けることが困難であるとともに、迅速な焦点調節動作を行うことができなかった。   However, in the imaging apparatus described in Patent Document 1 described above, after performing focus adjustment based on the focus adjustment state detection result, the main mirror and the sub mirror are both retracted from the imaging optical path to perform focus adjustment. Therefore, it takes a long time (blackout time) from when the main mirror and the sub mirror are both retracted from the photographing optical path until the actual imaging is performed, and it is difficult for the photographer to keep capturing the subject in the viewfinder reliably. At the same time, quick focus adjustment operation could not be performed.

請求項1の発明による撮像装置は、撮像光学系により形成される像に対応した画像データを生成するための信号を出力する撮像画素と、像の焦点状態を検出するための信号を出力する焦点検出画素とが配置された撮像素子と、撮像光学系と撮像素子との間の撮影光路内に配置されると共に、撮像光学系から到来する光束を撮影光路に沿って通過する第1光束と撮影光路外に分岐する第2光束とに分離するビームスプリッタと、第2光束により形成される像を観察する観察光学系と、撮影光路内への挿入および撮影光路外への退避が可能に配置されると共に、撮影光路内へ挿入されたときに第1光束を撮影光路外に偏向させる偏向ミラーと、偏向ミラーにより撮影光路外に偏向された第1光束を受光して、第1光束により形成される像の焦点状態を瞳分割型位相差検出方式によって検出する第1焦点検出手段と、撮影光路に沿って到来する第1光束により形成される像の焦点状態を、焦点検出画素から出力される信号に基づき検出する第2焦点検出手段と、第1焦点検出手段および第2焦点検出手段による焦点状態の検出を、偏向ミラーの配置状態に応じて個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項13の発明による撮像装置は、撮像光学系により形成される像に対応した画像データを生成するための信号を出力する撮像画素と、像の焦点状態を検出するための信号を出力する焦点検出画素とが配置された撮像素子と、撮像光学系と撮像素子との間の撮影光路内に配置されると共に、撮像光学系から到来する光束を撮影光路に沿って通過する第1光束と撮影光路外に分岐する第2光束とに分離するビームスプリッタと、第2光束により形成される像を観察する観察光学系と、第1光束を撮影光路外に偏向させる偏向ミラーと、偏向ミラーにより偏向された第1光束を受光し、該第1光束により形成される像の焦点状態を瞳分割型位相差検出方式によって検出する第1焦点検出手段と、撮影光路に沿って到来する第1光束により形成される像の焦点状態を、焦点検出画素から出力される信号に基づき検出する第2焦点検出手段と、ビームスプリッタの撮影光路内への挿入および撮影光路外への退避を行うビームスプリッタ駆動手段と、偏向ミラーの撮影光路内への挿入および撮影光路外への退避を行う偏向ミラー駆動手段と、ビームスプリッタを撮影光路内へ挿入した状態で、偏向ミラーを撮影光路内へ挿入し、かつ、撮影光路外へ退避するように、ビームスプリッタ駆動手段および偏向ミラー駆動手段を制御すると共に、第1焦点検出手段および第2焦点検出手段による焦点状態の検出を、ビームスプリッタおよび偏向ミラーの配置状態に応じて個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
An image pickup apparatus according to a first aspect of the present invention includes an image pickup pixel that outputs a signal for generating image data corresponding to an image formed by an image pickup optical system, and a focus that outputs a signal for detecting a focus state of the image. An imaging device in which a detection pixel is arranged, and a first light beam that is arranged in a photographing optical path between the imaging optical system and the imaging device and that passes a light flux coming from the imaging optical system along the photographing optical path. A beam splitter that divides the light beam into a second light beam that branches off the optical path, an observation optical system that observes an image formed by the second light beam, and an insertion into the photographing optical path and a retraction out of the photographing optical path are arranged. And a deflection mirror that deflects the first light beam out of the photographing optical path when inserted into the photographing optical path, and the first light beam deflected out of the photographing optical path by the deflection mirror, and is formed by the first light flux. The focus of the image Based on a signal output from the focus detection pixel, the first focus detection means for detecting the image by the pupil division type phase difference detection method and the focus state of the image formed by the first light flux coming along the photographing optical path The second focus detection means, and a control means for individually controlling the detection of the focus state by the first focus detection means and the second focus detection means according to the arrangement state of the deflection mirrors.
An image pickup apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is an image pickup pixel that outputs a signal for generating image data corresponding to an image formed by an image pickup optical system, and a focus that outputs a signal for detecting the focus state of the image. An imaging device in which a detection pixel is arranged, and a first light beam that is arranged in a photographing optical path between the imaging optical system and the imaging device and that passes a light flux coming from the imaging optical system along the photographing optical path. A beam splitter that splits into a second light beam that branches off the optical path, an observation optical system that observes an image formed by the second light beam, a deflection mirror that deflects the first light beam outside the imaging optical path, and a deflection by the deflection mirror A first focus detecting means for receiving the first light flux and detecting a focus state of an image formed by the first light flux by a pupil division type phase difference detection method; and a first light flux arriving along the photographing optical path. Formed Second focus detection means for detecting the focus state of the image based on a signal output from the focus detection pixel, beam splitter driving means for inserting the beam splitter into the imaging optical path and withdrawing out of the imaging optical path, A deflection mirror driving means for inserting the deflection mirror into the imaging optical path and retracting the imaging mirror out of the imaging optical path, and the deflection mirror inserted into the imaging optical path with the beam splitter inserted into the imaging optical path. The beam splitter driving unit and the deflecting mirror driving unit are controlled so as to retract to the outside, and the focus state is detected by the first focus detecting unit and the second focus detecting unit according to the arrangement state of the beam splitter and the deflecting mirror. And a control means for individually controlling.

本発明によれば、撮影の直前まで撮影者が確実に観察光学系に被写体を捕捉し続けることが可能で、かつ迅速な焦点調節が可能な撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus that enables a photographer to reliably keep capturing an object in the observation optical system immediately before photographing and that can perform quick focus adjustment.

本発明に係る撮像装置の一実施の形態として、レンズ交換式デジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。図1は一実施の形態としてのデジタルスチルカメラ201の構成を示す断面図である。デジタルスチルカメラ201は交換レンズ202とカメラボディ203から構成され、交換レンズ202がマウント部204を介してカメラボディ203に装着される。カメラボディ203にはマウント部204を介して種々の撮影光学系(撮像光学系)を有する交換レンズ202が装着可能である。   An embodiment of an image pickup apparatus according to the present invention will be described by taking a lens interchangeable digital still camera as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a digital still camera 201 as an embodiment. The digital still camera 201 includes an interchangeable lens 202 and a camera body 203, and the interchangeable lens 202 is attached to the camera body 203 via a mount unit 204. An interchangeable lens 202 having various photographing optical systems (imaging optical systems) can be attached to the camera body 203 via a mount unit 204.

交換レンズ202はレンズ209、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210、絞り211、レンズ駆動制御装置206などを備えている。レンズ駆動制御装置206は不図示のマイクロコンピューター、メモリー、駆動制御回路などから構成され、ズーミング用レンズ208のズーミング、フォーカシング用レンズ210の焦点調節、絞り211の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210および絞り211の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置214との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。絞り211は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。   The interchangeable lens 202 includes a lens 209, a zooming lens 208, a focusing lens 210, an aperture 211, a lens drive control device 206, and the like. The lens drive control device 206 includes a microcomputer (not shown), a memory, a drive control circuit, etc., and includes zoom control of the zooming lens 208, focus adjustment of the focusing lens 210, drive control for adjusting the aperture diameter of the aperture 211, In addition to detecting the states of the zooming lens 208, the focusing lens 210, and the aperture 211, the lens information is transmitted and the camera information is received through communication with a body drive control device 214 described later. The aperture 211 forms an aperture having a variable aperture diameter at the center of the optical axis in order to adjust the amount of light and the amount of blur.

レンズ駆動制御装置206は絞り駆動手段231を介して絞り211の開口径調節を行い、ズーム駆動手段232を介してズーミング用レンズ208を駆動してズーミングを行い、フォーカスレンズ駆動手段233を介してフォーカシング用レンズ210を駆動して焦点調節を行う。   The lens drive control device 206 adjusts the aperture diameter of the aperture 211 via the aperture drive unit 231, drives the zooming lens 208 via the zoom drive unit 232, performs zooming, and performs focusing via the focus lens drive unit 233. The lens 210 is driven to adjust the focus.

フォーカスレンズ駆動手段233はモータと減速機構(ギアおよびヘリコイドなどから構成される)からなり、高速でフォーカシング用レンズ210を駆動して焦点調節を行う。   The focus lens driving unit 233 includes a motor and a speed reduction mechanism (consisting of a gear, a helicoid, and the like), and performs focusing by driving the focusing lens 210 at a high speed.

レンズ駆動制御装置206は、焦点調節状態、ズーミング状態、開口径調節状態、絞り開放F値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ208とフォーカシング用レンズ210との位置、および絞り211の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。レンズ駆動制御装置206は、マウント部204に設けられた電気接点213を介してレンズ情報をボディ駆動制御装置214に送信する。   The lens drive control device 206 updates the lens information according to the focus adjustment state, zooming state, aperture diameter adjustment state, aperture opening F value, and the like. Specifically, the positions of the zooming lens 208 and the focusing lens 210 and the aperture value of the aperture 211 are detected, and lens information is calculated according to these lens positions and aperture values, or prepared in advance. Lens information corresponding to the lens position and aperture value is selected from the lookup table. The lens drive control device 206 transmits lens information to the body drive control device 214 via an electrical contact 213 provided on the mount unit 204.

レンズ駆動制御装置206はボディ駆動制御装置214から受信した焦点調節情報(デフォーカス量)に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカスレンズ駆動手段233を介してフォーカシング用レンズ210を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置206は受信した絞り値に応じて絞り211を駆動する。   The lens drive control device 206 calculates a lens drive amount based on the focus adjustment information (defocus amount) received from the body drive control device 214, and the focusing lens 210 via the focus lens drive means 233 according to the lens drive amount. To the in-focus position. Further, the lens drive control device 206 drives the diaphragm 211 in accordance with the received diaphragm value.

カメラボディ203は撮影光路中に挿入/退避可能なメインミラー205(ビームスプリッタ、ハーフミラー)およびサブミラー217(偏向ミラー、全反射ミラー)、光学ファインダー216(観察光学系、ビューファインダー)、撮像素子212、焦点検出センサー207、ボディ駆動制御装置214およびそれに付随する回路などを備えている。   A camera body 203 includes a main mirror 205 (beam splitter, half mirror) and sub mirror 217 (deflection mirror, total reflection mirror), an optical finder 216 (observation optical system, view finder), and an image sensor 212 that can be inserted / retracted in the photographing optical path. , A focus detection sensor 207, a body drive control device 214, and a circuit associated therewith.

交換レンズ202よりマウント部204の開口を通して到来する被写体からの光束は撮影光路中に挿入されたメインミラー205により、ペンタプリズムおよび接眼レンズなどからなる光学ファインダー216に分岐して導かれ、撮影者はこの光学フィンダー216を通して被写体を光学的に観察することができる。   The light flux from the subject coming from the interchangeable lens 202 through the opening of the mount unit 204 is branched and guided to the optical finder 216 including a pentaprism and an eyepiece by the main mirror 205 inserted in the photographing optical path. The subject can be optically observed through the optical finder 216.

一方メインミラー205を透過した被写体からの光束は、撮影光路中に挿入されたサブミラー217により偏向され、焦点検出センサー207に導かれる。焦点検出センサー207は再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置の構成を有しており、焦点検出センサー207の出力信号がボディ駆動制御装置214により処理されて、位相差検出方式により被写体像の焦点調節状態が検出される。この焦点検出センサー207については詳細を後述する。   On the other hand, the light beam from the subject that has passed through the main mirror 205 is deflected by the sub-mirror 217 inserted in the photographing optical path and guided to the focus detection sensor 207. The focus detection sensor 207 has a configuration of a focus detection device of a re-imaging pupil division type phase difference detection method, and an output signal of the focus detection sensor 207 is processed by the body drive control device 214, and the phase difference detection method is used. The focus adjustment state of the subject image is detected. Details of the focus detection sensor 207 will be described later.

メインミラー205およびサブミラー217の撮影光路中への挿入/退避は、ボディ駆動制御装置214の指示に基づき、ミラー駆動手段234により独立して行われる。   Insertion / retraction of the main mirror 205 and the sub mirror 217 into the photographing optical path is performed independently by the mirror driving means 234 based on an instruction from the body drive control device 214.

撮像素子212には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれており、焦点検出画素の出力信号がボディ駆動制御装置214により処理されて、再結像瞳分割型位相差検出方式により被写体像の焦点調節状態が検出される。この撮像素子212については詳細を後述する。   The imaging element 212 has two-dimensionally arranged imaging pixels, and a focus detection pixel is incorporated in a portion corresponding to the focus detection position, and an output signal of the focus detection pixel is processed by the body drive control device 214. Thus, the focus adjustment state of the subject image is detected by the re-imaging pupil division type phase difference detection method. Details of the image sensor 212 will be described later.

撮像素子212は交換レンズの光軸方向に所定の可動範囲内で移動可能に支持されており、ボディ駆動制御装置214の指示に基づき、撮像素子駆動手段235により光軸方向に駆動され、これにより高精度な焦点調節を行うことができる。   The imaging element 212 is supported so as to be movable within a predetermined movable range in the optical axis direction of the interchangeable lens, and is driven in the optical axis direction by the imaging element driving means 235 based on an instruction from the body drive control device 214, thereby High-precision focus adjustment can be performed.

撮像素子駆動手段235はモータと減速機構(ギアおよびヘリコイドなどから構成される)や圧電アクチュエータからなり、フォーカスレンズ駆動手段233に比較して高精度な焦点調節が可能となるように構成されているが、その可動範囲はフォーカスレンズ駆動手段233の可動範囲より狭くなっている。   The image sensor driving means 235 is composed of a motor, a speed reduction mechanism (consisting of gears and helicoids) and a piezoelectric actuator, and is configured to enable high-precision focus adjustment compared to the focus lens driving means 233. However, the movable range is narrower than the movable range of the focus lens driving means 233.

この明細書では、焦点検出センサー207による焦点検出結果に基づく焦点調節を、「専用AF(Autofocus)」と呼ぶ。一方、撮像素子212の焦点検出用画素列による焦点検出結果に基づく焦点調節を、撮像素子による焦点調節として「撮像素子AF」と呼ぶ。   In this specification, the focus adjustment based on the focus detection result by the focus detection sensor 207 is referred to as “dedicated AF (Autofocus)”. On the other hand, focus adjustment based on the focus detection result by the focus detection pixel array of the image sensor 212 is referred to as “image sensor AF” as focus adjustment by the image sensor.

ボディ駆動制御装置214は、マイクロコンピューター、メモリー、タイマー、駆動制御回路などから構成され、撮像素子212の駆動制御と画像信号および焦点検出信号の読み出しおよび焦点検出センサー207の駆動制御および焦点検出信号の読み出しと焦点検出信号に基づく焦点検出演算、および焦点検出結果に基づくフォーカシング用レンズ210または撮像素子212の駆動による焦点調節を繰り返し行うとともに、画像信号の処理と記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置214は電気接点213を介してレンズ駆動制御装置206と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の送信を行う。   The body drive control device 214 includes a microcomputer, a memory, a timer, a drive control circuit, and the like. The body drive control device 214 controls the drive of the image sensor 212, reads out the image signal and the focus detection signal, drives the focus detection sensor 207, and controls the focus detection signal. The focus detection calculation based on the readout and focus detection signal, and the focus adjustment by driving the focusing lens 210 or the image sensor 212 based on the focus detection result are repeatedly performed, and image signal processing and recording, camera operation control, and the like are performed. The body drive control device 214 communicates with the lens drive control device 206 via the electrical contact 213 to receive lens information and send camera information (defocus amount, aperture value, etc.).

外部操作手段220は、撮影者が焦点検出エリアや後述するAFモードを選択する手段であって、選択された焦点検出エリアと選択されたAFモードに応じてボディ駆動制御装置214は焦点調節動作を切り換える。   The external operation means 220 is a means for the photographer to select a focus detection area and an AF mode, which will be described later, and the body drive control device 214 performs a focus adjustment operation according to the selected focus detection area and the selected AF mode. Switch.

外部操作手段221は第1段階操作状態と第2段階操作状態を有し、撮影者が焦点調節動作の起動を指示する第1段階操作(半押し)を経て、撮影動作を指示する第2段階操作(全押し)に至る。   The external operation means 221 has a first stage operation state and a second stage operation state, and a second stage in which the photographer instructs the photographing operation through a first stage operation (half-press) instructing the start of the focus adjustment operation. It leads to operation (full press).

ボディ駆動制御装置214は外部操作手段221の操作状態に応じて焦点調節動作/撮影動作を制御する。ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212および焦点検出センサー207からの出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送る。また、ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212からの画像信号を処理して画像データを生成し、メモリーカード219に格納するとともに、その画像データに基づく画像を液晶表示素子215に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置214は、レンズ駆動制御装置206へ絞り制御情報を送って絞り211の開口制御を行う。   The body drive control device 214 controls the focus adjustment operation / shooting operation according to the operation state of the external operation means 221. The body drive control device 214 calculates a defocus amount based on output signals from the image sensor 212 and the focus detection sensor 207, and sends the defocus amount to the lens drive control device 206. The body drive control device 214 processes image signals from the image sensor 212 to generate image data, stores the image data in the memory card 219, and causes the liquid crystal display element 215 to display an image based on the image data. Further, the body drive control device 214 sends aperture control information to the lens drive control device 206 to control the aperture of the aperture 211.

図2は、交換レンズ202の撮影画面上における焦点検出位置を示す図であり、後述する撮像素子212上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域である焦点検出エリアをP0(太線)で示し、焦点検出センサー207のサンプリングする領域をP1、P2、P3で示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央および左右の3箇所に焦点検出エリアP1、P2、P3が配置され、撮影画面100上に格子状に焦点検出エリアP0が配置される。また焦点検出エリアP0の一部は焦点検出エリアP1、P2、P3に重畳して配置される。   FIG. 2 is a diagram showing a focus detection position on the shooting screen of the interchangeable lens 202, and a focus detection pixel array on the imaging element 212 described later is a focus that is an area where an image is sampled on the shooting screen when focus detection is performed. The detection area is indicated by P0 (thick line), and the areas to be sampled by the focus detection sensor 207 are indicated by P1, P2, and P3. In this example, focus detection areas P 1, P 2, and P 3 are arranged at the center and three left and right positions on the rectangular shooting screen 100, and the focus detection areas P 0 are arranged on the shooting screen 100 in a grid pattern. A part of the focus detection area P0 is arranged so as to overlap the focus detection areas P1, P2, and P3.

撮像素子212上の焦点検出画素列の出力信号を用いて焦点検出を行う場合には、格子状に配置された焦点検出エリアP0の一部に対応した出力信号を用いて焦点検出が行われる。例えば焦点検出エリアP1に重畳した部分の焦点検出エリアP0の出力信号を用いて焦点検出を行う。   When focus detection is performed using the output signal of the focus detection pixel array on the image sensor 212, focus detection is performed using an output signal corresponding to a part of the focus detection area P0 arranged in a grid pattern. For example, focus detection is performed using the output signal of the focus detection area P0 in a portion superimposed on the focus detection area P1.

図3は撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、図2の領域101に対応した撮像素子212の部分の拡大図である。撮像素子212には撮像画素310が二次元正方格子状(緑画素、赤画素、青画素からなるベイヤー配列)に稠密に配列されるとともに、焦点検出エリアに対応する位置には焦点検出用の焦点検出画素313、314が直線上に交互に配列される。焦点検出画素313、314はそれぞれ撮像画素310の青画素と緑画素が配置されるべき位置に配置される。   FIG. 3 is a front view showing a detailed configuration of the image sensor 212, and is an enlarged view of a part of the image sensor 212 corresponding to the region 101 of FIG. In the imaging device 212, the imaging pixels 310 are densely arranged in a two-dimensional square lattice pattern (Bayer arrangement including green pixels, red pixels, and blue pixels), and a focus detection focus is provided at a position corresponding to the focus detection area. The detection pixels 313 and 314 are alternately arranged on a straight line. The focus detection pixels 313 and 314 are disposed at positions where the blue pixel and the green pixel of the imaging pixel 310 are to be disposed, respectively.

なお図3は垂直方向の焦点検出エリアに対応する焦点検出画素配置を示しているが、水平方向の焦点検出エリアに対応する焦点検出画素配置は、図3を90度回転したものと等しい。   3 shows the focus detection pixel arrangement corresponding to the focus detection area in the vertical direction, the focus detection pixel arrangement corresponding to the focus detection area in the horizontal direction is equivalent to that obtained by rotating FIG. 3 by 90 degrees.

撮像画素310は、図4に示すようにマイクロレンズ10、光電変換部11、および色フィルター(不図示)から構成される。色フィルターは赤(R)、緑(G)、青(B)の3種類からなり、それぞれの分光感度は図6に示す特性になっている。撮像素子212には、各色フィルターを備えた撮像画素310である赤画素、緑画素、青画素がベイヤー配列されている。   As illustrated in FIG. 4, the imaging pixel 310 includes a microlens 10, a photoelectric conversion unit 11, and a color filter (not shown). There are three types of color filters, red (R), green (G), and blue (B), and the respective spectral sensitivities have the characteristics shown in FIG. In the imaging device 212, a red pixel, a green pixel, and a blue pixel, which are imaging pixels 310 having respective color filters, are arranged in a Bayer array.

図5は、図3に示した焦点検出画素配列における焦点検出画素の構成を示す図であって、焦点検出画素313は、図5(a)に示すようにマイクロレンズ10と光電変換部13とから構成され、光電変換部13の形状は矩形である。また、焦点検出画素314は、図5(b)に示すようにマイクロレンズ10と光電変換部14とから構成され、光電変換部14の形状は矩形である。仮に、焦点検出画素313のマイクロレンズ10と焦点検出画素314のマイクロレンズ10とを重ね合わせて図示すると、光電変換部13と14とが垂直方向に並ぶような位置関係になる。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the focus detection pixels in the focus detection pixel array shown in FIG. 3, and the focus detection pixel 313 includes the microlens 10, the photoelectric conversion unit 13, and the like as shown in FIG. The photoelectric conversion unit 13 has a rectangular shape. Further, the focus detection pixel 314 includes the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 14 as illustrated in FIG. 5B, and the photoelectric conversion unit 14 has a rectangular shape. If the microlens 10 of the focus detection pixel 313 and the microlens 10 of the focus detection pixel 314 are overlapped and illustrated, the photoelectric conversion units 13 and 14 are in a positional relationship in the vertical direction.

なお図5(a)、(b)は垂直方向の焦点検出エリアに対応する焦点検出画素配列における焦点検出画素の構成を示しているが、水平方向の焦点検出エリアに対応する焦点検出画素配列における焦点検出画素の構成は、図5(a)、(b)を90度回転したものとなる。   5A and 5B show the configuration of the focus detection pixels in the focus detection pixel array corresponding to the focus detection area in the vertical direction, but in the focus detection pixel array corresponding to the focus detection area in the horizontal direction. The configuration of the focus detection pixel is obtained by rotating FIGS. 5A and 5B by 90 degrees.

焦点検出画素313、314には光量をかせぐために色フィルターが設けられておらず、その分光特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度と、赤外カットフィルター(不図示)の分光特性とを総合した分光特性(図7参照)となる。つまり、図6に示す緑画素、赤画素および青画素の分光特性を加算したような分光特性となり、その感度の光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の感度の光波長領域を包括している。   The focus detection pixels 313 and 314 are not provided with a color filter to increase the amount of light, and the spectral characteristics of the focus detection pixels 313 and 314 include the spectral sensitivity of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristics of an infrared cut filter (not shown). Spectral characteristics (see FIG. 7). That is, the spectral characteristics are obtained by adding the spectral characteristics of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel shown in FIG. 6, and the light wavelength region of the sensitivity includes the light wavelength regions of the sensitivity of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel. ing.

焦点検出用の焦点検出画素313、314は、撮像画素310の青画素と緑画素が配置されるべき列に配置されている。焦点検出用の焦点検出画素313、314が、撮像画素310の青画素と緑画素が配置されるべき列に配置されているのは、焦点検出画素の位置における撮像用の画像信号を求めるための補間処理において補間誤差が生じた場合に、人間の視覚特性上、赤画素の補間誤差に比較して青画素の補間誤差が目立たないためである。   The focus detection pixels 313 and 314 for focus detection are arranged in a column where the blue pixel and the green pixel of the imaging pixel 310 should be arranged. The focus detection pixels 313 and 314 for focus detection are arranged in the column where the blue pixel and the green pixel of the imaging pixel 310 are to be arranged in order to obtain an image signal for imaging at the position of the focus detection pixel. This is because when an interpolation error occurs in the interpolation process, the blue pixel interpolation error is less conspicuous than the red pixel interpolation error due to human visual characteristics.

撮像画素310の光電変換部11は、マイクロレンズ10によって最も明るい交換レンズの射出瞳径(例えばF1.0)を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。また、焦点検出画素313、314の光電変換部13、14は、マイクロレンズ10によって最も明るい交換レンズの射出瞳径(例えばF1.0)を通過する光束の略半分ずつを受光するような形状に設計される。   The photoelectric conversion unit 11 of the imaging pixel 310 is designed so as to receive all the light beams that pass through the exit pupil diameter (for example, F1.0) of the brightest interchangeable lens by the microlens 10. In addition, the photoelectric conversion units 13 and 14 of the focus detection pixels 313 and 314 are shaped so that the microlens 10 receives approximately half of the luminous flux that passes through the exit pupil diameter (for example, F1.0) of the brightest interchangeable lens. Designed.

図8は撮像画素310の断面図である。撮像画素310では撮像用の光電変換部11の前方にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部11の形状が前方に投影される。光電変換部11は半導体回路基板29上に形成される。なお、不図示の色フィルターはマイクロレンズ10と光電変換部11の中間に配置される。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the imaging pixel 310. In the imaging pixel 310, the microlens 10 is disposed in front of the photoelectric conversion unit 11 for imaging, and the shape of the photoelectric conversion unit 11 is projected forward by the microlens 10. The photoelectric conversion unit 11 is formed on the semiconductor circuit substrate 29. A color filter (not shown) is arranged between the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 11.

図9(a)は図5(a)に示した焦点検出画素313の断面図である。図2における画面中央の焦点検出エリア101に対応して配置された焦点検出画素313において、光電変換部13の前方(図9(a)においては左方)にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部13の形状が前方に投影される。光電変換部13は半導体回路基板29上に形成されるとともに、その前方にマイクロレンズ10が半導体イメージセンサーの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。   FIG. 9A is a cross-sectional view of the focus detection pixel 313 shown in FIG. In the focus detection pixel 313 arranged corresponding to the focus detection area 101 in the center of the screen in FIG. 2, the microlens 10 is arranged in front of the photoelectric conversion unit 13 (leftward in FIG. 9A). 10, the shape of the photoelectric conversion unit 13 is projected forward. The photoelectric conversion unit 13 is formed on the semiconductor circuit substrate 29, and the microlens 10 is integrally and fixedly formed in front of the photoelectric conversion unit 13 by a semiconductor image sensor manufacturing process.

図9(b)は図5(b)に示した焦点検出画素314の断面図である。図2における画面中央の焦点検出エリア101に対応して配置された焦点検出画素314において、光電変換部14の前方(図9(b)においては左方)にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部14の形状が前方に投影される。光電変換部14は半導体回路基板29上に形成されるとともに、その前方にマイクロレンズ10が半導体イメージセンサーの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。   FIG. 9B is a cross-sectional view of the focus detection pixel 314 shown in FIG. In the focus detection pixel 314 arranged corresponding to the focus detection area 101 in the center of the screen in FIG. 2, the microlens 10 is arranged in front of the photoelectric conversion unit 14 (leftward in FIG. 9B). 10, the shape of the photoelectric conversion unit 14 is projected forward. The photoelectric conversion unit 14 is formed on the semiconductor circuit substrate 29, and the microlens 10 is integrally and fixedly formed in front of the photoelectric conversion unit 14 by a semiconductor image sensor manufacturing process.

図10は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお、焦点検出画素の部分は拡大して示す。図10において、射出瞳90は、交換レンズ202(図1参照)の予定結像面に配置されたマイクロレンズ10から前方へ距離dの位置に設定される。この距離dは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。符号91は交換レンズの光軸、符号10a〜10dはマイクロレンズ、符号13a、13b、14a、14bは光電変換部、符号313a、313b、314a、314bは焦点検出画素、符号73,74、83,84は焦点検出光束である。   FIG. 10 shows a configuration of a pupil division type phase difference detection type focus detection optical system using a microlens. The focus detection pixel portion is shown in an enlarged manner. In FIG. 10, the exit pupil 90 is set at a position of a distance d forward from the microlens 10 disposed on the planned imaging plane of the interchangeable lens 202 (see FIG. 1). This distance d is a distance determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and is referred to as a distance measuring pupil distance in this specification. Reference numeral 91 is an optical axis of the interchangeable lens, reference numerals 10a to 10d are microlenses, reference numerals 13a, 13b, 14a, and 14b are photoelectric conversion units, reference numerals 313a, 313b, 314a, and 314b are focus detection pixels, reference numerals 73, 74, 83, and Reference numeral 84 denotes a focus detection light beam.

また、符号93は、マイクロレンズ10a、10cにより投影された光電変換部13a、13bの領域であり、この明細書では測距瞳と呼ぶ。図10では、説明を解りやすくするために楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部13a、13bの形状が拡大投影された形状になる。同様に、符号94は、マイクロレンズ10b、10dにより投影された光電変換部14a、14bの領域であり、測距瞳である。図10では、説明を解りやすくするために楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部14a、14bの形状が拡大投影された形状になる。   Reference numeral 93 denotes an area of the photoelectric conversion units 13a and 13b projected by the micro lenses 10a and 10c, and is referred to as a distance measuring pupil in this specification. In FIG. 10, an elliptical region is illustrated for easy understanding, but in reality, the shape of the photoelectric conversion units 13 a and 13 b is an enlarged projection shape. Similarly, reference numeral 94 denotes an area of the photoelectric conversion units 14a and 14b projected by the microlenses 10b and 10d, which is a distance measuring pupil. In FIG. 10, an elliptical region is shown for easy understanding, but the shape of the photoelectric conversion units 14a and 14b is actually a magnified shape.

図10では、交換レンズの光軸91に隣接する4つの焦点検出画素313a、313b、314a、314bを模式的に例示しているが、焦点検出エリア101のその他の焦点検出画素においても、また画面周辺部の焦点検出エリア102、103の焦点検出画素においても、光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳93、94を通って各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳93と94との並び方向、すなわち一対の光電変換部13aと14a(または13bと14b)との並び方向と一致させる。   In FIG. 10, four focus detection pixels 313a, 313b, 314a, and 314b adjacent to the optical axis 91 of the interchangeable lens are schematically illustrated, but the other focus detection pixels in the focus detection area 101 may also be displayed on the screen. Also in the focus detection pixels in the focus detection areas 102 and 103 in the peripheral portion, the photoelectric conversion unit is configured to receive the light flux that arrives at each microlens through the corresponding distance measurement pupils 93 and 94, respectively. The arrangement direction of the focus detection pixels is made to coincide with the arrangement direction of the pair of distance measuring pupils 93 and 94, that is, the arrangement direction of the pair of photoelectric conversion units 13a and 14a (or 13b and 14b).

マイクロレンズ10a〜10dは交換レンズ202(図1参照)の予定結像面近傍に配置されており、マイクロレンズ10a〜10dによりその背後(図10においては右方)に配置された光電変換部13a、13b、14a、14bの形状がマイクロレンズ10a〜10cから測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳93,94を形成する。すなわち、マイクロレンズから測距瞳距離dにある射出瞳90上で各焦点検出画素の光電変換部の投影形状(測距瞳93,94)が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素の光電変換部の投影方向が決定されている。   The microlenses 10a to 10d are disposed in the vicinity of the planned image plane of the interchangeable lens 202 (see FIG. 1), and the photoelectric conversion unit 13a disposed behind (by the right in FIG. 10) the microlenses 10a to 10d. , 13b, 14a, and 14b are projected onto the exit pupil 90 separated from the microlenses 10a to 10c by the distance measurement pupil distance d, and the projection shapes form the distance measurement pupils 93 and 94. That is, the microlens in each focus detection pixel is matched with the projection shape (ranging pupils 93 and 94) of the photoelectric conversion unit of each focus detection pixel on the exit pupil 90 at the distance pupil distance d from the microlens. The relative positional relationship of the photoelectric conversion units is determined, and thereby the projection direction of the photoelectric conversion unit of each focus detection pixel is determined.

光電変換部13aは、測距瞳93を通過してマイクロレンズ10aに到来する光束73によりマイクロレンズ10a上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部13bは、測距瞳93を通過してマイクロレンズ10cに到来する光束83によりマイクロレンズ10c上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部14aは、測距瞳94を通過してマイクロレンズ10bに到来する光束74によりマイクロレンズ10b上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部14bは、測距瞳94を通過してマイクロレンズ10dに到来する光束84によりマイクロレンズ10d上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   The photoelectric conversion unit 13a outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10a by the light flux 73 that passes through the distance measuring pupil 93 and arrives at the microlens 10a. Similarly, the photoelectric conversion unit 13b outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10c by the light beam 83 that passes through the distance measuring pupil 93 and arrives at the microlens 10c. Further, the photoelectric conversion unit 14a outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10b by the light flux 74 that passes through the distance measuring pupil 94 and arrives at the microlens 10b. Similarly, the photoelectric conversion unit 14b outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10d by the light beam 84 that passes through the distance measuring pupil 94 and arrives at the microlens 10d.

上述した2種類の焦点検出画素を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳93および測距瞳94に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳93と測距瞳94をそれぞれ通過する焦点検出用光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、瞳分割型位相差検出方式による一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面(マイクロレンズアレイの位置に対応)に対する現在の結像面(撮影画面上の焦点検出位置に対応する結像面)の偏差(デフォーカス量)が算出される。   A large number of the two types of focus detection pixels described above are arranged in a straight line, and the output of the photoelectric conversion unit of each pixel is grouped into a distance measurement pupil 93 and an output group corresponding to the distance measurement pupil 94, thereby measuring the distance measurement pupil 93 and the measurement pupil 93. Information on the intensity distribution of the pair of images formed on the pixel array by the focus detection light beams that respectively pass through the distance pupil 94 is obtained. By applying an image shift detection calculation process (correlation calculation process, phase difference detection process) described later to this information, the image shift amount of a pair of images by the pupil division type phase difference detection method is detected. Furthermore, by performing a conversion operation according to the center of gravity distance between the pair of distance measuring pupils, the current image plane (corresponding to the position of the microlens array) is used to detect the focus on the shooting screen. The deviation (defocus amount) of the imaging plane corresponding to the position is calculated.

図11により、再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出センサー207の構成および焦点検出動作について説明する。図11は図2に示した焦点検出エリアP1、P2、P3に対応した3つの再結像光学系ユニットからなる焦点検出センサー207の構成を図2の上方向から見た図である。図11において、符号91は交換レンズの光軸、符号110,120はコンデンサレンズ、符号111、121は絞りマスク、112,113、122,123は絞りマアスク開口、符号114、115、124,125は再結像レンズ、符号116、126は焦点検出用の撮像素子(CCD)である。   The configuration and focus detection operation of the focus detection sensor 207 of the re-imaging pupil division type phase difference detection method will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a view of the configuration of the focus detection sensor 207 including three re-imaging optical system units corresponding to the focus detection areas P1, P2, and P3 shown in FIG. 2, as viewed from above in FIG. In FIG. 11, reference numeral 91 is an optical axis of the interchangeable lens, reference numerals 110 and 120 are condenser lenses, reference numerals 111 and 121 are aperture masks, 112, 113, 122, and 123 are aperture mask openings, and reference numerals 114, 115, 124, and 125 are Re-imaging lenses 116 and 126 are focus detection image sensors (CCDs).

また、符号132,133、142,143は焦点検出光束である。射出瞳90は交換レンズの予定結像面から前方へ距離dの位置に設定される。ここで、距離dは、コンデンサレンズ110,120の焦点距離と、コンデンサレンズ110,120と絞り開口112,113、122,123との間の距離などに応じて決まる距離であって、以下では測距瞳距離と呼ぶ。この測距瞳距離dは図10における距離dと略等しく設定される。符号192は、コンデンサレンズ110,120により投影された絞り開口112,122の領域であり、以下では測距瞳と呼ぶ。同様に、符号193は、コンデンサレンズ110,120により投影された絞り開口113,123の領域であり、以下では測距瞳と呼ぶ。コンデンサレンズ110、絞りマスク111、絞りマスク開口112,113、再結像レンズ114、115およびイメージセンサー116が、一つの位置で焦点検出を行う再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出ユニットを構成する。   Reference numerals 132, 133, 142, and 143 denote focus detection light beams. The exit pupil 90 is set at a position of a distance d forward from the planned imaging plane of the interchangeable lens. Here, the distance d is a distance determined according to the focal length of the condenser lenses 110 and 120 and the distance between the condenser lenses 110 and 120 and the aperture openings 112, 113, 122, and 123. This is called the pupillary distance. This distance measuring pupil distance d is set to be approximately equal to the distance d in FIG. Reference numeral 192 denotes a region of the aperture openings 112 and 122 projected by the condenser lenses 110 and 120, and is hereinafter referred to as a distance measuring pupil. Similarly, reference numeral 193 denotes a region of the aperture openings 113 and 123 projected by the condenser lenses 110 and 120, and is hereinafter referred to as a distance measuring pupil. The condenser lens 110, the diaphragm mask 111, the diaphragm mask apertures 112 and 113, the re-imaging lenses 114 and 115, and the image sensor 116 perform focus detection at one position, and a re-imaging pupil division type phase difference detection type focus detection unit. Configure.

図11においては、交換レンズの光軸91上にある焦点検出ユニットと交換レンズの光軸91上に無い焦点検出ユニットとを模式的に例示している。複数の焦点検出ユニットを組み合わせることによって、図2に示す3箇所の焦点検出エリアP1、P2、P3において再結像瞳分割型位相差検出方式で焦点検出を行う焦点検出装置を実現することができる。   FIG. 11 schematically illustrates a focus detection unit that is on the optical axis 91 of the interchangeable lens and a focus detection unit that is not on the optical axis 91 of the interchangeable lens. By combining a plurality of focus detection units, it is possible to realize a focus detection device that performs focus detection by the re-imaging pupil division type phase difference detection method in the three focus detection areas P1, P2, and P3 shown in FIG. .

コンデンサレンズ110からなる焦点検出ユニットは、交換レンズの予定結像面近傍に配置されたコンデンサレンズ110、その背後(図11においては右方)に配置された撮像素子116、コンデンサレンズ110と撮像素子116との間に配置され、予定結像面近傍に結像された1次像を撮像素子116上に再結像する一対の再結像レンズ114、115、一対の再結像レンズの近傍(図11では左方)に配置された一対の絞りマスク開口112、113を有する絞りマスク111から構成される。   The focus detection unit including the condenser lens 110 includes a condenser lens 110 disposed in the vicinity of a planned imaging plane of the interchangeable lens, an imaging element 116 disposed behind (on the right side in FIG. 11), the condenser lens 110 and the imaging element. 116 and a pair of re-imaging lenses 114 and 115 for re-imaging a primary image formed in the vicinity of a predetermined imaging plane on the image sensor 116, in the vicinity of the pair of re-imaging lenses ( The aperture mask 111 has a pair of aperture mask openings 112 and 113 arranged on the left side in FIG.

撮像素子116は、複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサであり、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の並び方向(すなわち、絞り開口の並び方向)と一致させる。この撮像素子116からは、撮像素子116上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報が出力され、この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、再結像瞳分割型位相差検出方式による一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面の偏差(デフォーカス量)が算出される。   The image sensor 116 is a line sensor in which a plurality of photoelectric conversion units are densely arranged along a straight line, and the arrangement direction of the photoelectric conversion units is the alignment direction of a pair of distance measurement pupils (that is, the alignment direction of the aperture openings). Match. Information corresponding to the intensity distribution of the pair of images re-imaged on the image sensor 116 is output from the image sensor 116, and an image shift detection calculation process (correlation calculation process, phase difference) described later is performed on this information. By performing the detection process, the image shift amount of the pair of images by the re-imaging pupil division type phase difference detection method is detected. Further, the deviation (defocus amount) of the current imaging plane with respect to the planned imaging plane is calculated by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient.

撮像素子116は再結像レンズ114、115により予定結像面上に投影されており、デフォーカス量(像ズレ量)の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ(再結像瞳分割型位相差検出方式の場合は予定結像面上に投影された光電変換部の配列ピッチ)により決まる。   The image sensor 116 is projected onto the planned imaging plane by the re-imaging lenses 114 and 115, and the detection accuracy of the defocus amount (image deviation amount) is determined by the detection pitch of the image deviation amount (re-imaging pupil division type position). In the case of the phase difference detection method, it is determined by the arrangement pitch of the photoelectric conversion units projected on the planned imaging plane.

コンデンサレンズ110は、絞りマスク111の絞りマスク開口112、113を射出瞳90上に領域192、193として投影している。領域192,193を測距瞳と呼ぶ。すなわち、撮像素子116上に再結像される一対の像は射出瞳90上の一対の測距瞳192,193を通過する光束によって形成される。射出瞳90上の一対の測距瞳192,193を通過する光束132、133を焦点検出用光束と呼ぶ。   The condenser lens 110 projects the aperture mask openings 112 and 113 of the aperture mask 111 as regions 192 and 193 on the exit pupil 90. Regions 192 and 193 are called distance measurement pupils. That is, a pair of images re-imaged on the image sensor 116 is formed by a light beam that passes through the pair of distance measuring pupils 192 and 193 on the exit pupil 90. The light beams 132 and 133 that pass through the pair of distance measuring pupils 192 and 193 on the exit pupil 90 are referred to as focus detection light beams.

図12は射出瞳90上における撮像素子AFの測距瞳93、94と専用AFの測距瞳192、193を比較した図である。なお、この場合の撮像素子AFにおける焦点検出画素配列方向は図2における水平方向であり、一対の測距瞳の並び方向を専用AFの一対の測距瞳の並び方向に揃えている。   FIG. 12 is a diagram comparing the distance measurement pupils 93 and 94 of the image sensor AF on the exit pupil 90 with the distance measurement pupils 192 and 193 of the dedicated AF. Note that the focus detection pixel array direction in the image sensor AF in this case is the horizontal direction in FIG. 2, and the alignment direction of the pair of distance measurement pupils is aligned with the alignment direction of the pair of distance measurement pupils of the dedicated AF.

図12において撮像素子AFの測距瞳93、94は開口F1.0を含むように設定されている。一方、専用AFの測距瞳192、193は開口F5.6内に入るように設定されている。これは全ての交換レンズの開放F値がF5.6より明るい交換レンズシステムにおいて、どの交換レンズを使用した場合にも焦点検出光束のケラレがないようにするためである。   In FIG. 12, the distance measuring pupils 93 and 94 of the image sensor AF are set so as to include the aperture F1.0. On the other hand, the distance measuring pupils 192 and 193 of the dedicated AF are set so as to enter the opening F5.6. This is to prevent the vignetting of the focus detection light beam when any interchangeable lens is used in an interchangeable lens system in which the open F values of all the interchangeable lenses are brighter than F5.6.

瞳分割型位相差検出方式においては、一対の測距瞳を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像のズレ量(光軸に対して垂直な方向でのズレ量)を検出し、該像ズレ量を光軸方向のデフォーカス量に変換することにより焦点検出を行っている。   In the pupil division type phase difference detection method, a shift amount of a pair of images (a shift amount in a direction perpendicular to the optical axis) formed by a pair of focus detection light beams passing through a pair of distance measuring pupils is detected, Focus detection is performed by converting the image shift amount into a defocus amount in the optical axis direction.

専用AFではお互いの重心間隔が狭い一対の測距瞳192、193を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像のズレ量に応じて焦点検出を行うため、小さな像ズレ量で大きなデフォーカス量の検出することができる。   In dedicated AF, focus detection is performed according to the shift amount of a pair of images formed by a pair of focus detection light beams that pass through a pair of distance measuring pupils 192 and 193 having a narrow center-of-gravity distance between each other. The amount can be detected.

一方、撮像素子AFではお互いの重心間隔が広い一対の測距瞳93、94を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像のズレ量に応じて焦点検出を行うため、デフォーカス量の検出精度が向上する。   On the other hand, in the image sensor AF, since the focus detection is performed according to the shift amount of the pair of images formed by the pair of focus detection light beams that pass through the pair of distance measuring pupils 93 and 94 having a large center-to-center distance, detection of the defocus amount is performed. Accuracy is improved.

また、予定結像面上における像の検出ピッチに関しては、撮像素子AFの検出ピッチは画素ピッチの2倍のピッチであり、専用AFの検出ピッチは撮像素子のピッチを再結像レンズによって予定結像面に投影した場合のピッチとなる。撮像素子AFの検出ピッチを専用AFの検出ピッチより小さくしておくことにより、さらに撮像素子AFのデフォーカス量の検出精度が向上する。   In addition, regarding the detection pitch of the image on the planned imaging plane, the detection pitch of the image sensor AF is twice the pixel pitch, and the detection pitch of the dedicated AF is determined by the re-imaging lens. This is the pitch when projected onto the image plane. By making the detection pitch of the image sensor AF smaller than the detection pitch of the dedicated AF, the detection accuracy of the defocus amount of the image sensor AF is further improved.

図13は、本実施の形態のデジタルスチルカメラ201の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置214は、ステップS10において、撮影者により外部操作手段221が操作されて第1段階操作状態となることにより、AF開始が指示されると、ステップS20において、外部操作手段220で設定されたAFモードに応じて、ステップS100のワンショットAFモード、ステップS300のコンティニュアスAFモード、ステップS500の高精度AFモード、ステップS700の高速連写AFモードに分岐する。   FIG. 13 is a flowchart showing the imaging operation of the digital still camera 201 of the present embodiment. In step S10, when the external operation means 221 is operated by the photographer to enter the first stage operation state in step S10, the body drive control device 214 is set by the external operation means 220 in step S20. In accordance with the AF mode thus set, the process branches to the one-shot AF mode in step S100, the continuous AF mode in step S300, the high-precision AF mode in step S500, and the high-speed continuous shooting AF mode in step S700.

ワンショットAFモードとは一旦合焦を検出した後は焦点調節動作をロックするAFモードであり、コンティニュアスAFモードとは合焦に関わらず常時迅速な焦点調節動作を継続するAFモードであり、高精度AFモードとは合焦に関わらず常時高精度な焦点調節動作を継続するAFモードであり、高速連写モードとは高速連写に適した焦点調節動作を行うAFモードである。   The one-shot AF mode is an AF mode that locks the focus adjustment operation once focus is detected, and the continuous AF mode is an AF mode that always continues quick focus adjustment operation regardless of the focus. The high-precision AF mode is an AF mode in which high-precision continuous focus adjustment operation is continued regardless of the focus, and the high-speed continuous shooting mode is an AF mode in which a focus adjustment operation suitable for high-speed continuous shooting is performed.

ワンショットAFモードに分岐した場合は、図14のステップS100から動作を開始する。ステップS110においてメインミラー205とサブミラー217が撮影光路外に退避されていた場合には、メインミラー205とサブミラー217を撮影光路に挿入する。ステップS120において、撮像素子212の位置をリセットし、撮像素子212を撮像素子駆動手段235による可動範囲の中央に位置させる。ステップS130において専用AFの焦点検出エリア(AFエリア)からデータを読み出す。なおAFエリアは撮影者により予め外部操作手段220により選択されている。   When branching to the one-shot AF mode, the operation starts from step S100 in FIG. If the main mirror 205 and the sub mirror 217 are retracted from the photographing optical path in step S110, the main mirror 205 and the sub mirror 217 are inserted into the photographing optical path. In step S <b> 120, the position of the image sensor 212 is reset, and the image sensor 212 is positioned at the center of the movable range by the image sensor driving means 235. In step S130, data is read from the focus detection area (AF area) of the dedicated AF. The AF area is previously selected by the photographer by the external operation means 220.

ステップS140において専用AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS150において像ズレ量をデフォーカス量に変換する。ステップS140およびS150の詳細は後述する。   In step S140, an image shift amount is calculated based on the data read from the AF area of the dedicated AF. In step S150, the image shift amount is converted into a defocus amount. Details of steps S140 and S150 will be described later.

ステップS160では算出されたデフォーカス量に基づき、合焦近傍か否かを判定し、合焦近傍でない場合はステップS170に進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置(レンズCPU)206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させる。その後、ステップS130へ戻って上述した動作を繰り返す。合焦近傍と判定された場合は、ステップS180でサブミラー217のみを撮影光路から退避し、図15の状態となる。   In step S160, based on the calculated defocus amount, it is determined whether or not the focus is close to the focus. If the focus is not close, the process proceeds to step S170, and the defocus amount is transmitted to the lens drive control device (lens CPU) 206. The focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position. Then, it returns to step S130 and repeats the operation | movement mentioned above. If it is determined that the focus is close, only the sub mirror 217 is retracted from the imaging optical path in step S180, and the state shown in FIG. 15 is obtained.

ステップS190において撮像素子AFのAFエリア(撮影者が選択したAFエリアであって、専用AFのAFエリアと合致しているAFエリア)からデータを読み出す。ステップS200において撮像素子AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS210において像ズレ量をデフォーカス量に変換する。ステップS200およびS210の詳細は後述する。   In step S190, data is read out from the AF area of the image sensor AF (the AF area selected by the photographer and coincides with the AF area of the dedicated AF). In step S200, an image shift amount is calculated based on the data read from the AF area of the image sensor AF. In step S210, the image shift amount is converted into a defocus amount. Details of steps S200 and S210 will be described later.

ステップS220では算出されたデフォーカス量に基づき、合焦か否かを判定し、合焦でない場合はステップS230に進み、デフォーカス量が撮像素子212の可動範囲内であるか判定し、可動範囲内にない場合にはステップS240でサブミラー217を撮影光路に挿入し、ステップS130へ戻って上述した動作を繰り返す。可動範囲内にある場合にはステップS250で撮像素子212をデフォーカス量に応じて光軸方向に移動させる。   In step S220, based on the calculated defocus amount, it is determined whether or not it is in focus. If not in focus, the process proceeds to step S230 to determine whether the defocus amount is within the movable range of the image sensor 212. If not, the sub mirror 217 is inserted into the photographing optical path in step S240, and the process returns to step S130 to repeat the above-described operation. If within the movable range, the image sensor 212 is moved in the optical axis direction in accordance with the defocus amount in step S250.

図16はフォーカシング用レンズ210の可動範囲と撮像素子212の可動範囲を模式的に示した図であって、フォーカシング用レンズ210の可動範囲は撮影距離の至近から無限遠(∞)まであり(図16(a))、撮像素子212の可動範囲はフォーカシング用レンズ210の可動範囲より狭い(図16(b))。   FIG. 16 is a diagram schematically showing the movable range of the focusing lens 210 and the movable range of the image sensor 212. The movable range of the focusing lens 210 ranges from the closest shooting distance to infinity (∞) (FIG. 16). 16 (a)), the movable range of the image sensor 212 is narrower than the movable range of the focusing lens 210 (FIG. 16B).

専用AFの焦点調節によりフォーカシング用レンズ210が駆動されて合焦近傍内に入った段階でのレンズ位置が撮像素子210の可動範囲の中央(リセット位置)になっており、撮像素子AFで検出されたデフォーカス量に応じて撮像素子212が可動範囲内で移動されることになる。撮像素子212の現在位置Cpに対して検出されたデフォーカス量に基づく撮像素子212の移動位置(合焦位置)が可動範囲内に入る場合(図16(c))には撮像素子212をデフォーカス量に応じて移動させる。撮像素子212の現在位置Cpに対して検出されたデフォーカス量に基づく撮像素子212の移動位置(合焦位置)が可動範囲内に入らない場合(図16(d))には撮像素子212を移動させずに、専用AFによる焦点調節を行う。   When the focusing lens 210 is driven by the focus adjustment of the dedicated AF and enters the vicinity of the focus, the lens position is the center (reset position) of the movable range of the image sensor 210 and is detected by the image sensor AF. The image sensor 212 is moved within the movable range in accordance with the defocus amount. When the moving position (focus position) of the image sensor 212 based on the defocus amount detected with respect to the current position Cp of the image sensor 212 falls within the movable range (FIG. 16C), the image sensor 212 is deselected. Move according to the focus amount. When the movement position (focus position) of the image sensor 212 based on the defocus amount detected with respect to the current position Cp of the image sensor 212 does not fall within the movable range (FIG. 16D), the image sensor 212 is moved. Focus adjustment by dedicated AF without moving.

図14において、ステップS220で合焦と判定された場合は、ステップS260で撮影者により外部操作手段221が第2段階操作状態となり、シャッタレリーズが指示されるのを待機する。シャッターレリーズの指示に応じて、ステップS270で、メインミラー205を撮影光路から退避させるとともに、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者または自動により設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、ステップS280で撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314から画像データを読み出す。   In FIG. 14, if it is determined in step S220 that the subject is in focus, in step S260, the photographer takes the external operation means 221 into the second stage operation state, and waits for an instruction for shutter release. In response to the shutter release instruction, in step S270, the main mirror 205 is retracted from the photographing optical path, and an aperture adjustment command is transmitted to the lens drive control device 206, so that the aperture value of the interchangeable lens 202 is controlled by the control F value (shooter or F value set automatically). When the aperture control is completed, the image sensor 212 is caused to perform an image capturing operation in step S280, and image data is read from the image capturing pixel 310 and all focus detection pixels 313 and 314 of the image capturing element 212.

ステップS290において、画像データに対し所定の処理(例えば焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて補間)を行い、次にその画像データをメモリーカード219に記憶し、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S290, the image data is subjected to predetermined processing (for example, pixel data at each pixel position in the focus detection pixel row is interpolated based on data of imaging pixels around the focus detection pixel), and then the image data is stored in the memory. It memorize | stores in the card | curd 219, returns to step S110, and repeats the operation | movement mentioned above.

なお上記フローにおいては、ステップS230においてデフォーカス量が撮像素子の可動範囲外であった場合にはステップS240を経てステップS130に戻って、専用AFによる焦点調節を行っているが、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させた後ステップ190に戻り、撮像素子AFによる焦点調節を継続するようにしてもよい。このようにすれば、サブミラー217の挿入退避を省略することができるので、迅速な焦点調節動作を達成することができる。   In the above flow, when the defocus amount is outside the movable range of the image sensor in step S230, the process returns to step S130 through step S240, and the focus adjustment by the dedicated AF is performed. After transmitting to the lens drive control device 206 and driving the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 to the in-focus position, the process may return to step 190 to continue the focus adjustment by the image sensor AF. In this way, the insertion and withdrawal of the sub mirror 217 can be omitted, so that a quick focus adjustment operation can be achieved.

ワンショットAFモードでは、メインミラー205とサブミラー217を撮影光路に挿入した状態で、専用AFにより焦点検出を行って第1段階の焦点調節(粗調節)を行った後、サブミラー217を撮影光路から退避して撮像素子AFにより焦点検出を行って第2段階の焦点調節(微調節)を行う。撮影者により焦点検出動作の開始が指示された時点で大きくデフォーカスした状態にあっても、確実に焦点検出して迅速に合焦近傍状態にすることができ、最終的には高い精度で合焦を達成できるとともに、撮影者は、シャッターレリーズを行うまで光学ファインダーにより被写体像を捕捉し続けることができる。   In the one-shot AF mode, after the main mirror 205 and the sub mirror 217 are inserted into the photographing optical path, focus detection is performed by the dedicated AF to perform the first stage focus adjustment (coarse adjustment), and then the sub mirror 217 is moved from the photographing optical path. The second stage of focus adjustment (fine adjustment) is performed by retracting and performing focus detection by the image sensor AF. Even when the photographer is instructed to start the focus detection operation, even when the focus is greatly defocused, it is possible to reliably detect the focus and quickly bring it into the in-focus state. In addition to achieving focus, the photographer can continue to capture the subject image with the optical viewfinder until shutter release.

コンティニュアスAFモードに分岐した場合は、図17のステップS300から動作を開始する。ステップS310において撮像素子212の位置をリセットし、撮像素子212を撮像素子駆動手段235による可動範囲の中央に位置させる。ステップS320においてメインミラー205とサブミラー217が撮影光路外に退避されていた場合には、メインミラー205とサブミラー217を撮影光路に挿入する。   When branching to the continuous AF mode, the operation starts from step S300 in FIG. In step S <b> 310, the position of the image sensor 212 is reset, and the image sensor 212 is positioned at the center of the movable range by the image sensor driving means 235. If the main mirror 205 and the sub mirror 217 are retracted from the photographing optical path in step S320, the main mirror 205 and the sub mirror 217 are inserted into the photographing optical path.

ステップS330において専用AFのAFエリアからデータを読み出す。なおAFエリアは撮影者により予め外部操作手段220により選択されている。ステップS340において専用AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS350において像ズレ量をデフォーカス量に変換する。ステップS340およびS350の詳細は後述する。   In step S330, data is read from the AF area of the dedicated AF. The AF area is previously selected by the photographer by the external operation means 220. In step S340, an image shift amount is calculated based on the data read from the AF area of the dedicated AF. In step S350, the image shift amount is converted into a defocus amount. Details of steps S340 and S350 will be described later.

ステップS360では、算出されたデフォーカス量をレンズ駆動制御装置(レンズCPU)206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210(撮影光学系)を合焦位置に駆動させる。   In step S360, the calculated defocus amount is transmitted to the lens drive control device (lens CPU) 206, and the focusing lens 210 (imaging optical system) of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position.

ステップS370では、撮影者により外部操作手段221が第2段階操作状態となり、シャッターレリーズが指示されているかを判定し、シャッターレリーズの指示がない場合にはステップS330へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S370, it is determined whether the photographer has placed the external operation means 221 in the second stage operation state and the shutter release is instructed. If there is no shutter release instruction, the process returns to step S330 to repeat the above-described operation.

シャッターレリーズの指示があった場合には、ステップS380でメインミラー205とサブミラー217を撮影光路から退避させるとともに、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者または自動により設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、ステップS390で撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314から画像データを読み出す。   If there is an instruction for shutter release, in step S380, the main mirror 205 and the sub mirror 217 are retracted from the photographing optical path, and an aperture adjustment command is transmitted to the lens drive control unit 206 to control the aperture value of the interchangeable lens 202. Value (F value set by the photographer or automatically). When the aperture control is finished, the image sensor 212 is caused to perform an image capturing operation in step S390, and image data is read from the image capture pixel 310 and all focus detection pixels 313 and 314 of the image capture element 212.

ステップS400において、画像データに対し所定の処理(例えば焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて補間)を行い、次にその画像データをメモリーカード219に記憶し、ステップS320へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S400, predetermined processing is performed on the image data (for example, pixel data at each pixel position in the focus detection pixel row is interpolated based on data of imaging pixels around the focus detection pixel), and then the image data is stored in the memory. It memorize | stores in the card | curd 219, returns to step S320, and repeats the operation | movement mentioned above.

コンティニュアスAFモードではメインミラー205とサブミラー217を撮影光路に挿入した状態で常時専用AFにより焦点検出を行って焦点調節を行う。したがって、被写体の移動が高速でデフォーカス量が大きく急変する場合や、撮影者による構図変更が頻繁に行われデフォーカス量が大きく急変する場合においても確実にデフォーカス量の急変に迅速に追従して焦点調節を行うことができるとともに、撮影者は、シャッターレリーズを行うまで光学ファインダーにより被写体像を捕捉し続けることができる。   In the continuous AF mode, focus adjustment is performed by always performing focus detection by dedicated AF while the main mirror 205 and the sub mirror 217 are inserted in the photographing optical path. Therefore, even when the subject moves at high speed and the defocus amount changes greatly, or when the composition is frequently changed by the photographer and the defocus amount changes greatly, the defocus amount suddenly changes without fail. Thus, the photographer can continue to capture the subject image with the optical viewfinder until the shutter is released.

高精度AFモードに分岐した場合は、図18のステップS500から動作を開始する。ステップS510においてサブミラー217が撮影光路に挿入されていた場合には、サブミラー217を撮影光路外に退避する。ステップS520においてメインミラー205が撮影光路外に退避されていた場合には、メインミラー205を撮影光路に挿入する。ステップS530において撮像素子212の位置をリセットし、撮像素子212を撮像素子駆動手段235による可動範囲の中央に位置させる。   When branching to the high-precision AF mode, the operation starts from step S500 in FIG. If the sub mirror 217 has been inserted into the photographing optical path in step S510, the sub mirror 217 is retracted out of the photographing optical path. If the main mirror 205 has been retracted outside the imaging optical path in step S520, the main mirror 205 is inserted into the imaging optical path. In step S530, the position of the image sensor 212 is reset, and the image sensor 212 is positioned at the center of the movable range by the image sensor driving means 235.

ステップS540において撮像素子AFのAFエリア(撮影者が選択したAFエリア)からデータを読み出す。ステップS550において撮像素子AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS560において像ズレ量をデフォーカス量に変換する。   In step S540, data is read out from the AF area (AF area selected by the photographer) of the image sensor AF. In step S550, an image shift amount is calculated based on the data read from the AF area of the image sensor AF. In step S560, the image shift amount is converted into a defocus amount.

ステップS570においてデフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させる。ステップS580において撮像素子AFのAFエリア(撮影者が選択したAFエリア)からデータを読み出す。ステップS590において撮像素子AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS540、S550、S590、S600の詳細は後述する。   In step S570, the defocus amount is transmitted to the lens drive control device 206, and the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position. In step S580, data is read from the AF area of the image sensor AF (the AF area selected by the photographer). In step S590, an image shift amount is calculated based on the data read from the AF area of the image sensor AF. Details of steps S540, S550, S590, and S600 will be described later.

ステップS610では算出されたデフォーカス量が撮像素子212の可動範囲内であるか判定し、可動範囲内にない場合にはステップS570へ戻って上述した動作を繰り返す。可動範囲内にある場合にはステップS620で撮像素子212をデフォーカス量に応じて光軸方向に移動させる。   In step S610, it is determined whether the calculated defocus amount is within the movable range of the image sensor 212. If the defocus amount is not within the movable range, the process returns to step S570 and the above-described operation is repeated. If it is within the movable range, in step S620, the image sensor 212 is moved in the optical axis direction according to the defocus amount.

ステップS630では、撮影者により外部操作手段221が第2段階操作状態となり、シャッターレリーズが指示されているかを判定し、シャッターレリーズの指示がない場合にはステップS540またはステップS580へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S630, the photographer moves the external operation means 221 to the second stage operation state, and determines whether the shutter release is instructed. If there is no shutter release instruction, the process returns to step S540 or step S580 to perform the above-described operation. repeat.

シャッターレリーズの指示があった場合には、ステップS640でメインミラー205を撮影光路から退避させるとともに、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者または自動により設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、ステップS650で撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314から画像データを読み出す。   If there is an instruction for shutter release, in step S640, the main mirror 205 is retracted from the imaging optical path, and an aperture adjustment command is transmitted to the lens drive control unit 206, and the aperture value of the interchangeable lens 202 is controlled to an F value (imaging). Or F value set automatically or automatically). When the aperture control is completed, in step S650, the image sensor 212 is caused to perform an imaging operation, and image data is read from the image pickup pixel 310 and all the focus detection pixels 313 and 314 of the image pickup element 212.

ステップS660において、画像データに対し所定の処理(例えば焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて補間)を行い、次にその画像データをメモリーカード219に記憶し、ステップ520へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S660, predetermined processing is performed on the image data (for example, pixel data at each pixel position in the focus detection pixel row is interpolated based on data of imaging pixels around the focus detection pixel), and then the image data is stored in the memory. The data is stored in the card 219, and the process returns to step 520 to repeat the above-described operation.

高精度AFモードではメインミラー205を撮影光路に挿入し、サブミラー217を撮影光路から退避した状態で撮像素子AFにより焦点検出を行い、検出されたデフォーカス量が撮像素子212の可動範囲外である場合には、フォーカシング用レンズ210を移動させて第1段階の焦点調節(粗調節)を行った後、検出されたデフォーカス量が撮像素子212の可動範囲内である場合には、撮像素子212の移動による第2段階の焦点調節(微調節)を行う。したがって、被写体が光軸方向にわずかに動く場合や、手持ち撮影などで被写体とカメラの相対的位置がわずかに変化する場合においても、迅速かつ高精度な合焦状態を常に達成することができるとともに、撮影者は、シャッターレリーズを行うまで光学ファインダーにより被写体像を捕捉し続けることができる。   In the high-precision AF mode, the main mirror 205 is inserted into the imaging optical path, and the focus detection is performed by the imaging element AF with the sub mirror 217 retracted from the imaging optical path, and the detected defocus amount is outside the movable range of the imaging element 212. In this case, after the focusing lens 210 is moved and the first-stage focus adjustment (coarse adjustment) is performed, when the detected defocus amount is within the movable range of the image sensor 212, the image sensor 212. The second stage of focus adjustment (fine adjustment) is performed by moving. Therefore, even when the subject moves slightly in the optical axis direction, or when the relative position of the subject and the camera changes slightly due to handheld shooting, it is possible to always achieve a quick and highly accurate in-focus state. The photographer can continue to capture the subject image with the optical viewfinder until the shutter is released.

高速連写AFモードに分岐した場合は、図19のステップS700から動作を開始する。ステップS710においてメインミラー205とサブミラー217が撮影光路に挿入されていた場合には、メインミラー205とサブミラー217を撮影光路外に退避し、図20の状態となる。ステップS720において撮像素子212の位置をリセットし、撮像素子212を撮像素子駆動手段235による可動範囲の中央に位置させる。   When branched to the high-speed continuous shooting AF mode, the operation starts from step S700 of FIG. If the main mirror 205 and the sub mirror 217 are inserted in the photographing optical path in step S710, the main mirror 205 and the sub mirror 217 are retracted outside the photographing optical path, and the state shown in FIG. In step S720, the position of the image sensor 212 is reset, and the image sensor 212 is positioned at the center of the movable range by the image sensor driving means 235.

ステップS730では、交換レンズ202の絞り値を固定したまま撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314から画像データを読み出す。ステップS740ではその画像データに基づく画像を液晶表示素子215に表示させる。   In step S730, the imaging device 212 performs an imaging operation while fixing the aperture value of the interchangeable lens 202, and image data is read from the imaging pixel 310 and all the focus detection pixels 313 and 314 of the imaging device 212. In step S740, an image based on the image data is displayed on the liquid crystal display element 215.

ステップS750では、撮影者により外部操作手段221が第2段階操作状態となり、シャッターレリーズが指示されているかを判定し、シャッターレリーズの指示がない場合にはステップ770に進む。   In step S750, the photographer determines whether the external operation means 221 is in the second stage operation state and the shutter release is instructed. If there is no shutter release instruction, the process proceeds to step 770.

シャッターレリーズの指示があった場合には、ステップS760において、画像データに対し所定の処理(例えば焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて補間)を行い、次にその画像データをメモリーカード219に記憶し、ステップS770に進む。   If there is an instruction for shutter release, in step S760, predetermined processing is performed on the image data (for example, pixel data at each pixel position in the focus detection pixel row is interpolated based on data of imaging pixels around the focus detection pixel). Then, the image data is stored in the memory card 219, and the process proceeds to step S770.

ステップS770において、撮像時に画像データといっしょに読み出された焦点検出画素のデータのうち、選択されたAFエリアに対応する焦点検出画素のデータに基づいて像ズレ量を算出する。ステップS780において像ズレ量をデフォーカス量に変換する。ステップS770およびS780の詳細は後述する。   In step S770, an image shift amount is calculated based on the focus detection pixel data corresponding to the selected AF area among the focus detection pixel data read out together with the image data at the time of imaging. In step S780, the image shift amount is converted into a defocus amount. Details of steps S770 and S780 will be described later.

ステップS790では算出されたデフォーカス量が撮像素子212の可動範囲内であるか判定し、可動範囲内にある場合にはステップS800で撮像素子212をデフォーカス量に応じて光軸方向に移動させ、ステップS730に戻って上述した動作を繰り返す。可動範囲内にない場合にはステップS800でデフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させ、ステップS730へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S790, it is determined whether the calculated defocus amount is within the movable range of the image sensor 212. If the defocus amount is within the movable range, the image sensor 212 is moved in the optical axis direction according to the defocus amount in step S800. Returning to step S730, the above-described operation is repeated. If it is not within the movable range, the defocus amount is transmitted to the lens drive controller 206 in step S800, the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position, and the process returns to step S730 to repeat the above-described operation. .

高速連写AFモードではメインミラー205とサブミラー217を撮影光路から退避した状態で撮像動作と同時に読み出される焦点検出画素データに基づいて焦点検出を行い、検出されたデフォーカス量に応じて常時迅速かつ高精度な焦点調節を行う。したがって、焦点検出専用のデータ読み出しを行う時間を短縮でき、メインミラー205とサブミラー217の撮影光路への挿入退避を行う時間も短縮できるので高速連写が可能になるとともに、撮影者は、被写体像を液晶表示素子215において常時捕捉し続けることができる。   In the high-speed continuous shooting AF mode, focus detection is performed based on focus detection pixel data read simultaneously with the imaging operation with the main mirror 205 and the sub-mirror 217 retracted from the imaging optical path, and always and quickly according to the detected defocus amount. Perform high-precision focus adjustment. Accordingly, it is possible to shorten the time for reading data dedicated to focus detection, and to shorten the time for inserting and retracting the main mirror 205 and the sub mirror 217 into the photographing optical path. Can be continuously captured by the liquid crystal display element 215.

なお、簡便のため、図14、図17、図18、図19のフローには不図示であるが、デフォーカス量の算出が不能(すなわち、焦点検出不能)であった場合には、レンズ駆動制御装置206へ指令を送信し、フォーカシング用レンズ210を至近と無限遠(∞)の間で走査駆動させながら焦点検出を行う。   For the sake of simplicity, although not shown in the flowcharts of FIGS. 14, 17, 18, and 19, when the defocus amount cannot be calculated (that is, the focus cannot be detected), lens driving is performed. A command is transmitted to the control device 206, and focus detection is performed while the focusing lens 210 is driven to scan between the closest distance and infinity (∞).

図14のステップS140、S150、S200、S210、図17のステップS340、S350、図18のステップS540、S550、S590、S600、図19のステップS770、S780における像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)の詳細について以下説明する。以下の説明においては、専用AFの出力信号(データ列)と撮像素子AFの出力信号(データ列)を区別せずに取り扱う。   Image shift detection calculation processing (correlation calculation processing, step S140, S150, S200, S210 in FIG. 14, steps S340, S350 in FIG. 17, steps S540, S550, S590, S600 in FIG. 18, steps S770, S780 in FIG. Details of the phase difference detection process will be described below. In the following description, the output signal (data string) of the dedicated AF and the output signal (data string) of the image sensor AF are handled without distinction.

データ列は、一対の像の一方に対応する基準データ列と、もう一方に対応する副データ列からなる。例えば、専用AFの場合は、図11において再結像レンズ114により撮像素子116上に形成された像に相当するデータが基準データ列を構成し、再結像レンズ125により撮像素子126上に形成された像に相当するデータが副データ列を構成する。また、撮像素子AFの場合は、焦点検出画素313の配列の出力が基準データ列となり、焦点検出画素314の配列の出力が副データ列となる。   The data string is composed of a reference data string corresponding to one of the pair of images and a sub data string corresponding to the other. For example, in the case of dedicated AF, data corresponding to an image formed on the image sensor 116 by the re-imaging lens 114 in FIG. 11 forms a reference data string, and is formed on the image sensor 126 by the re-image lens 125. Data corresponding to the formed image constitutes a sub data string. In the case of the image sensor AF, the output of the array of focus detection pixels 313 is a reference data string, and the output of the array of focus detection pixels 314 is a sub data string.

基準データ列(A1 ,但しn=0〜N)が固定され、該基準データ列に対し副データ列(A2 ,但しn=(−m)〜(N+m))が相対的にデータ列のデータ間隔(データピッチ)だけ順次シフトされ、各シフトにおける相関量が数式1により計算される。
C(k)=Σ|A1−A2(n+k)| (1)
ただし、Σ演算はnについて0〜Nまでの積算を行う。また、シフト量kは整数であり、式(1)の演算はk=(−m)〜(+m)の範囲で行われる。式(1)の演算結果は、図21(a)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量(図21(a)ではk=kj=2)において相関量C(k)が極小(小さいほど相関度が高い)になる。
The reference data string (A1 n , where n = 0 to N) is fixed, and the sub data string (A2 n , where n = (− m) to (N + m)) is relatively data with respect to the reference data string The data is sequentially shifted by the data interval (data pitch) of the column, and the correlation amount at each shift is calculated by Equation 1.
C (k) = Σ | A1 n −A2 (n + k) | (1)
However, in the Σ operation, n is integrated from 0 to N. Further, the shift amount k is an integer, and the calculation of Expression (1) is performed in the range of k = (− m) to (+ m). As shown in FIG. 21A, the calculation result of Expression (1) shows that the correlation amount C (k) is minimal in the shift amount where the correlation between the pair of data is high (k = kj = 2 in FIG. 21A). (The smaller the value, the higher the degree of correlation).

以下の式(2)〜式(5)による3点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値C(x)を与えるシフト量xを求める。
x=kj+D/SLOP (2)
C(x)= C(kj)-|D| (3)
D={C(kj-1)-C(kj+1)}/2 (4)
SLOP=MAX{C(kj+1)-C(kj),C(kj-1)-C(kj)} (5)
The shift amount x that gives the minimum value C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained by using the three-point interpolation method according to the following equations (2) to (5).
x = kj + D / SLOP (2)
C (x) = C (kj)-| D | (3)
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2 (4)
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)} (5)

式(2)で算出されたずらし量xの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。図13(b)に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値C(x)の値が大きくなる。したがって、C(x)が所定の閾値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量xをキャンセルする。
あるいは、C(x)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるSLOPでC(x)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量xをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるSLOPが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量xをキャンセルする。
Whether or not the shift amount x calculated by Expression (2) is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 13B, when the degree of correlation between the pair of data is low, the value of the minimal value C (x) of the interpolated correlation amount is large. Therefore, when C (x) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the calculated shift amount has low reliability, and the calculated shift amount x is canceled.
Alternatively, in order to normalize C (x) with the contrast of data, when the value obtained by dividing C (x) by SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value, the reliability of the calculated shift amount Is determined to be low, and the calculated shift amount x is canceled. Alternatively, when SLOP that is a value proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount x is canceled.

図13(c)に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲kmin〜kmaxの間で相関量C(k)の落ち込みがない場合は、極小値C(x)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 As shown in FIG. 13C, when the correlation between the pair of data is low and there is no drop in the correlation amount C (k) between the shift ranges k min to k max , the minimum value C (x) is obtained. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.

算出されたずらし量xの信頼性があると判定された場合は、式(6)により像ズレ量shftに換算される。
shft=PY・(x−X0) (6)
式(6)において、PYは検出ピッチ(専用AFの場合は撮像素子116を再結像レンズ114,115により予定焦点面に投影した場合の投影倍率が掛けられた撮像素子116のピッチ、撮像素子AFの場合は焦点検出画素313または314同士の実際のピッチであってすなわち画素ピッチの2倍)であり、X0はオフセット量である。X0は専用AFの場合には予定焦点面に合焦面が合致した場合に、像ズレ量が0となるように定められたオフセット量である。撮像素子AFの場合はX0=−0.5となり、この量は焦点検出画素313と焦点検出画素314が半分の検出ピッチ分ずれて配置されていることを補正するためのオフセット量である。
When it is determined that the calculated shift amount x is reliable, the image shift amount shft is converted by the equation (6).
shft = PY · (x−X0) (6)
In Expression (6), PY is the detection pitch (in the case of dedicated AF, the pitch of the image sensor 116 multiplied by the projection magnification when the image sensor 116 is projected onto the planned focal plane by the re-imaging lenses 114 and 115, and the image sensor. In the case of AF, it is the actual pitch between the focus detection pixels 313 or 314, that is, twice the pixel pitch), and X0 is an offset amount. In the case of dedicated AF, X0 is an offset amount determined so that the image shift amount becomes 0 when the focal plane matches the planned focal plane. In the case of the image sensor AF, X0 = −0.5, and this amount is an offset amount for correcting that the focus detection pixel 313 and the focus detection pixel 314 are arranged with a shift of a half detection pitch.

式(6)で算出された像ズレ量に所定の変換係数qを乗じてデフォーカス量defへ変換する。
def=q・shft (7)
変換係数qは専用AFの場合と撮像素子AFでは異なる値となる。専用AFの場合は図12において一対の測距瞳192,193の重心間隔を開口F値相当の値に変換した値となる。撮像素子AFの場合は使用されている交換レンズの開放F値に応じて変換係数qの値が変化し、交換レンズの開放F値の開口を2等分した2つの半円の重心間の距離を開口F値相当の値に変換した値となる。
The image shift amount calculated by Expression (6) is multiplied by a predetermined conversion coefficient q to be converted into a defocus amount def.
def = q · shft (7)
The conversion coefficient q is a different value between the dedicated AF and the image sensor AF. In the case of the dedicated AF, in FIG. 12, the distance between the center of gravity of the pair of distance measuring pupils 192 and 193 is converted to a value corresponding to the aperture F value. In the case of the image sensor AF, the value of the conversion coefficient q changes according to the open F value of the interchangeable lens used, and the distance between the centers of gravity of two semicircles obtained by dividing the aperture of the open F value of the interchangeable lens into two equal parts. Is converted to a value corresponding to the aperture F value.

撮像素子AFの場合は一対の測距瞳93,94が交換レンズの絞り開口によりけられて一対の像の光量バランスが崩れる場合があるので、光量バランス崩れに対して像ズレ検出精度を維持できる次式(8)のような相関演算式を式(1)の代わりに用いてもよい。
C(k)=Σ|A1・A2(n+1+k)−A2(n+k)・A1(n+1)
ただしΣ演算はn=0〜(N−1)の範囲で総和を取る。
《発明の他の実施の形態》
In the case of the image sensor AF, the pair of distance measuring pupils 93 and 94 may be displaced by the aperture opening of the interchangeable lens and the light amount balance of the pair of images may be lost. A correlation calculation expression such as the following expression (8) may be used instead of expression (1).
C (k) = Σ | A1 n · A2 (n + 1 + k) −A2 (n + k) · A1 (n + 1) |
However, the Σ operation takes the sum in the range of n = 0 to (N−1).
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専用AFおよび撮像素子AFにおける焦点検出エリアの配置は図2に限定されることはなく、その他の位置・方向に焦点検出エリアを配置することも可能である。   The arrangement of the focus detection areas in the dedicated AF and the image sensor AF is not limited to that shown in FIG. 2, and the focus detection areas can be arranged in other positions and directions.

上述した実施例においては、レンズ駆動制御装置206はフォーカスレンズ駆動手段233を介してフォーカシング用レンズ210を駆動して焦点調節を行っているが、図22に示すようにフォーカシング用レンズ210の駆動手段を高速用(第1駆動手段233A)と通常用(第2駆動手段233B)の2系統設け、デフォーカス量に応じて使い分けても良い。   In the above-described embodiment, the lens drive control device 206 performs the focus adjustment by driving the focusing lens 210 via the focus lens driving unit 233, but as shown in FIG. 22, the driving unit for the focusing lens 210 is driven. May be used in accordance with the defocus amount by providing two systems for high speed (first driving means 233A) and normal (second driving means 233B).

図23はレンズ駆動制御装置206の動作フローチャートであって、ステップS2000でボディ駆動制御装置214からのデフォーカス量の受信を待機する。デフォーカス量を受信するとステップS2010でデフォーカス量の絶対値が所定閾値以内であるか判定し、所定閾値以上である場合は第1駆動手段233Aにより高速にフォーカシング用レンズ210(撮影光学系)を駆動して移動し、所定閾値以内である場合は第2駆動手段233Bにより通常速度でフォーカシング用レンズ210(撮影光学系)を駆動して移動し、ステップS2000に戻る。   FIG. 23 is an operation flowchart of the lens drive control device 206. In step S2000, the lens drive control device 206 waits for reception of a defocus amount from the body drive control device 214. When the defocus amount is received, it is determined in step S2010 whether or not the absolute value of the defocus amount is within a predetermined threshold value. If it is within the predetermined threshold, the second driving means 233B drives and moves the focusing lens 210 (shooting optical system) at a normal speed, and the process returns to step S2000.

第1駆動手段233Aおよび第2駆動手段233Bは、それぞれ、モータと減速機構(ギアおよびヘリコイドなどから構成される)によりフォーカシング用レンズ210に接続されている。第1駆動手段233Aに用いられているモータは第2駆動手段233Bに用いられているモータより高速で動作し、第1駆動手段233Aに用いられている減速機構の減速比は第2駆動手段233Bに用いられている減速機構の減速比より小さいので、より高速にモータでフォーカシング用レンズ210を駆動できるが、フォーカシング用レンズ210の停止精度は低下している。   The first driving means 233A and the second driving means 233B are connected to the focusing lens 210 by a motor and a speed reduction mechanism (consisting of gears, helicoids, etc.), respectively. The motor used for the first drive means 233A operates at a higher speed than the motor used for the second drive means 233B, and the reduction ratio of the reduction mechanism used for the first drive means 233A is the second drive means 233B. Therefore, although the focusing lens 210 can be driven by the motor at a higher speed, the stopping accuracy of the focusing lens 210 is lowered.

なおフォーカシング用レンズ210を2つのフォーカシング用レンズに分割し、それぞれのレンズを別々に第1駆動手段233Aと第2駆動手段233Bとで駆動するようにしても良い。   The focusing lens 210 may be divided into two focusing lenses, and each lens may be separately driven by the first driving means 233A and the second driving means 233B.

上述した実施例においては、ボディ駆動制御装置214は撮像素子駆動手段235を介して撮像素子212を光軸方向に移動して焦点調節を行っているが、図24に示すように撮像素子212の駆動手段を高精度用(第1駆動手段235A)と超高精度用(第2駆動手段235B)の2系統設け、デフォーカス量に応じて使い分けても良い。   In the embodiment described above, the body drive control device 214 performs focus adjustment by moving the image sensor 212 in the optical axis direction via the image sensor drive means 235, but as shown in FIG. Two driving means may be provided, one for high accuracy (first driving means 235A) and the other for ultra high accuracy (second driving means 235B), depending on the defocus amount.

図25はボディ駆動制御装置214の動作フローチャートであって、図18に示した高精度AFモードの動作におけるスッテプS610からステップS620の部分を置換するものである。   FIG. 25 is an operation flowchart of the body drive control device 214, which replaces the steps S610 to S620 in the high-precision AF mode operation shown in FIG.

ステップS611では算出されたデフォーカス量が第1撮像素子駆動手段の可動範囲内であるか判定し、可動範囲内にない場合にはステップS570へ戻る。   In step S611, it is determined whether the calculated defocus amount is within the movable range of the first image sensor driving unit. If not, the process returns to step S570.

第1撮像素子駆動手段の可動範囲内にある場合には、ステップS612において算出されたデフォーカス量が第2撮像素子駆動手段の可動範囲内(ただし、第2撮像素子駆動手段の可動範囲<第1撮像素子駆動手段の可動範囲)であるか判定し、可動範囲内にない場合には撮像素子212をデフォーカス量に応じて第1撮像素子駆動手段により光軸方向に高精度で移動させ、ステップS630に進む。   If it is within the movable range of the first image sensor driving means, the defocus amount calculated in step S612 is within the movable range of the second image sensor driving means (however, the movable range of the second image sensor driving means <the first If the image pickup element 212 is not within the movable range, the image pickup element 212 is moved with high accuracy in the optical axis direction by the first image pickup element drive means according to the defocus amount, Proceed to step S630.

算出されたデフォーカス量が第2撮像素子駆動手段の可動範囲内である場合は、撮像素子212をデフォーカス量に応じて第2撮像素子駆動手段により光軸方向に超高精度で移動させ、ステップS630に進む。   When the calculated defocus amount is within the movable range of the second image sensor driving unit, the image sensor 212 is moved in the optical axis direction by the second image sensor driving unit with very high accuracy according to the defocus amount, Proceed to step S630.

上述した実施例においては、専用AFによる焦点検出と撮像素子AFによる焦点検出を切換える際にサブミラー217を撮影光路に挿入/退避する必要があった。   In the embodiment described above, it is necessary to insert / withdraw the sub mirror 217 in the photographing optical path when switching between focus detection by the dedicated AF and focus detection by the image sensor AF.

図26に示す実施形態の撮像装置の構成においては、サブミラー217Aをハーフミラーとすることで、専用AFによる焦点検出と撮像素子AFによる焦点検出を同時に行うことができる。   In the configuration of the imaging apparatus of the embodiment shown in FIG. 26, the sub-mirror 217A is a half mirror, so that focus detection by the dedicated AF and focus detection by the imaging element AF can be performed simultaneously.

図27は、図26の実施形態におけるボディ駆動制御装置214のひとつのAFモードである「パラレルAFモード」(専用AFによる焦点検出と撮像素子AFによる焦点検出を同時に行って焦点調節を行うAFモード)における動作フローチャートである。   FIG. 27 shows a “parallel AF mode” which is one AF mode of the body drive control device 214 in the embodiment of FIG. 26 (an AF mode in which focus detection is performed simultaneously with focus detection by dedicated AF and focus detection by image sensor AF). Is an operation flowchart in FIG.

パラレルAFモードの場合は、図27のステップS900から動作を開始する。ステップS910において、メインミラー205およびサブミラー217Aが撮影光路外に退避されていた場合には、メインミラー205およびサブミラー217Aを撮影光路に挿入する。ステップS920において、撮像素子212の位置をリセットし、撮像素子212を撮像素子駆動手段235による可動範囲の中央に位置させる。   In the parallel AF mode, the operation starts from step S900 in FIG. In step S910, when the main mirror 205 and the sub mirror 217A are retracted from the photographing optical path, the main mirror 205 and the sub mirror 217A are inserted into the photographing optical path. In step S920, the position of the image sensor 212 is reset, and the image sensor 212 is positioned at the center of the movable range by the image sensor driving means 235.

ステップS930において、専用AFおよび撮像素子AFのAFエリア(撮影者が選択したAFエリア)からデータを読み出す。ステップS940において、専用AFおよび撮像素子AFのAFエリアから読み出されたデータに基づいてそれぞれの像ズレ量を算出する。ステップS950において、専用AFおよび撮像素子AFの像ズレ量をデフォーカス量に変換する。   In step S930, data is read from the dedicated AF and the AF area of the image sensor AF (the AF area selected by the photographer). In step S940, the image shift amounts are calculated based on the data read from the AF areas of the dedicated AF and the image sensor AF. In step S950, the image shift amounts of the dedicated AF and the image sensor AF are converted into defocus amounts.

ステップS960では、算出された撮像素子AFのデフォーカス量が撮像素子の可動範囲内であるか判定し、可動範囲内にない場合にはステップS970において専用AFのデフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させ、ステップS930に戻り上述の処理を繰り返す。算出されたデフォーカス量が撮像素子の可動範囲内である場合には、ステップS980で撮像素子212を撮像素子AFのデフォーカス量に応じて光軸方向に移動させる。   In step S960, it is determined whether the calculated defocus amount of the image sensor AF is within the movable range of the image sensor. If not, the defocus amount of the dedicated AF is determined in step S970. , The focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position, and the process returns to step S930 to repeat the above-described processing. If the calculated defocus amount is within the movable range of the image sensor, the image sensor 212 is moved in the optical axis direction according to the defocus amount of the image sensor AF in step S980.

ステップS990では、撮影者により外部操作手段221が第2段階操作状態となり、シャッターレリーズが指示されているかを判定し、シャッターレリーズの指示がない場合にはステップS930へ戻って上述した動作を繰り返す。シャッターレリーズの指示があった場合には、ステップS1000でメインミラー205とサブミラー217Aを撮影光路から退避させるとともに、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者または自動により設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、ステップS1010で撮像素子212に撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310および全ての焦点検出画素313,314から画像データを読み出す。   In step S990, it is determined whether the photographer has put the external operation means 221 in the second stage operation state and the shutter release is instructed. If there is no shutter release instruction, the process returns to step S930 and the above-described operation is repeated. When the shutter release instruction is given, in step S1000, the main mirror 205 and the sub mirror 217A are retracted from the photographing optical path, and an aperture adjustment command is transmitted to the lens drive controller 206 to control the aperture value of the interchangeable lens 202. Value (F value set by the photographer or automatically). When the aperture control is finished, in step S1010, the imaging device 212 performs an imaging operation, and image data is read from the imaging pixel 310 and all the focus detection pixels 313 and 314 of the imaging device 212.

ステップS1020において、画像データに対し所定の処理(例えば焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて補間)を行い、次にその画像データをメモリーカード219に記憶し、ステップS930へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S1020, predetermined processing is performed on the image data (for example, pixel data at each pixel position in the focus detection pixel row is interpolated based on data of imaging pixels around the focus detection pixel), and then the image data is stored in the memory. It memorize | stores in the card | curd 219, returns to step S930, and repeats the operation | movement mentioned above.

パラレルAFモードでは、メインミラー205を撮影光路に挿入した状態で、サブミラー217Aの撮影光路への挿入/退避を行うことなしに常時専用AFと撮像素子AFとで同時に焦点検出できる。したがって、被写体の高速移動や構図変更などによりデフォーカス状態が大きく急変した場合にも迅速に追従して焦点調節動作を継続することが可能であると同時に、被写体の微小移動や手ブレなどによりデフォーカス状態がわずかに変化した場合にも高精度に追従して焦点調節動作を継続することが可能であるとともに、撮影者は、シャッターレリーズを行うまで光学ファインダーにより被写体像を捕捉し続けることができる。   In the parallel AF mode, the focus detection can be performed simultaneously with the dedicated AF and the image sensor AF without inserting / withdrawing the sub mirror 217A into / from the imaging optical path with the main mirror 205 inserted in the imaging optical path. Therefore, even when the defocus state changes drastically due to high-speed movement of the subject or composition change, the focus adjustment operation can be continued quickly, and at the same time, defocusing due to minute movement of the subject, camera shake, etc. Even when the focus state changes slightly, the focus adjustment operation can be continued with high accuracy, and the photographer can continue to capture the subject image with the optical viewfinder until the shutter release is performed. .

また、上述した実施例においては、撮像画素はRGBのベイヤー配列として説明を行ったが、例えば補色フィルター配列のようなベイヤー配列以外の画素配列であっても構わない。   In the above-described embodiments, the image pickup pixels are described as an RGB Bayer array. However, for example, a pixel array other than the Bayer array such as a complementary color filter array may be used.

また、上述した一実施の形態の図5に示す焦点検出画素313、314では、光電変換部の形状を矩形にした例を示したが、焦点検出画素の光電変換部の形状はこれらに限定されず、他の形状であってもよい。例えば焦点検出画素の光電変換部の形状を半円形や楕円や多角形にすることも可能である。   Further, in the focus detection pixels 313 and 314 shown in FIG. 5 of the embodiment described above, an example in which the shape of the photoelectric conversion unit is rectangular is shown, but the shape of the photoelectric conversion unit of the focus detection pixel is limited to these. Alternatively, other shapes may be used. For example, the shape of the photoelectric conversion unit of the focus detection pixel can be a semicircle, an ellipse, or a polygon.

また、上述した一実施の形態の図5、図9に示す焦点検出画素313、314では、光電変換部13,14の形状をマイクロレンズ10により前方に投影することにより測距瞳が形成されているが、図28(a)、(b)のように焦点検出画素313、314を構成することも可能である。図28(a)、(b)において光電変換部30の直前に遮光マスク33、34を設け、遮光マスク33,34に設けられた開口部43、44の形状をマイクロレンズ10により前方に投影することにより射出瞳上に一対の測距瞳を形成する。この場合光電変換部33は開口部43,44を通過した光束を受光することになる。   Further, in the focus detection pixels 313 and 314 shown in FIGS. 5 and 9 of the above-described embodiment, a distance measuring pupil is formed by projecting the shape of the photoelectric conversion units 13 and 14 forward by the microlens 10. However, it is also possible to configure the focus detection pixels 313 and 314 as shown in FIGS. 28A and 28B, light shielding masks 33 and 34 are provided immediately before the photoelectric conversion unit 30, and the shapes of the openings 43 and 44 provided in the light shielding masks 33 and 34 are projected forward by the microlens 10. Thus, a pair of distance measuring pupils are formed on the exit pupil. In this case, the photoelectric conversion unit 33 receives the light flux that has passed through the openings 43 and 44.

図3に示す撮像素子212では、焦点検出画素313、314がひとつの画素内にひとつの光電変換部を備えた例を示したが、ひとつの画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図29は、図3の撮像素子212に対応した撮像素子212Aの一部分の拡大図であり、焦点検出画素311はひとつの画素内に一対の光電変換部を備える。図に示す焦点検出画素311は、図3に示す焦点検出画素313と焦点検出画素314のペアに相当した機能を果たす。   In the imaging device 212 illustrated in FIG. 3, the focus detection pixels 313 and 314 are provided with one photoelectric conversion unit in one pixel, but a pair of photoelectric conversion units is provided in one pixel. Also good. FIG. 29 is an enlarged view of a part of the image sensor 212A corresponding to the image sensor 212 of FIG. 3, and the focus detection pixel 311 includes a pair of photoelectric conversion units in one pixel. The focus detection pixel 311 shown in the drawing performs a function corresponding to the pair of the focus detection pixel 313 and the focus detection pixel 314 shown in FIG.

焦点検出画素311は、図30に示すようにマイクロレンズ10と一対の光電変換部13,14から構成される。焦点検出画素311には光量をかせぐために色フィルターは配置されておらず、その分光特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度と、赤外カットフィルター(不図示)の分光特性とを総合した分光特性(図7参照)となる。つまり、図6に示す緑画素、赤画素および青画素の分光特性を加算したような分光特性となり、その感度の光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の感度の光波長領域を包括している。   The focus detection pixel 311 includes a microlens 10 and a pair of photoelectric conversion units 13 and 14 as shown in FIG. The focus detection pixel 311 is not provided with a color filter in order to increase the amount of light, and its spectral characteristic is a spectral that combines the spectral sensitivity of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristic of an infrared cut filter (not shown). Characteristics (see FIG. 7). That is, the spectral characteristics are obtained by adding the spectral characteristics of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel shown in FIG. 6, and the light wavelength region of the sensitivity includes the light wavelength regions of the sensitivity of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel. ing.

図31は、図30に示す撮像素子212Aの焦点検出画素による瞳分割型位相差検出方式の焦点検出動作を説明するための図である。図31において、射出瞳90は、交換レンズの予定結像面に配置されたマイクロレンズの前方へ距離dの位置に設定される。ここで、距離dは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部の間の距離などに応じて決まる測距瞳距離である。符号91は交換レンズの光軸、符号50、60はマイクロレンズ、符号53,54,63,64は焦点検出画素の光電変換部、符号73,74、83,84は焦点検出用光束である。光電変換部は、各焦点検出画素において、(53,54)、(63,64)という対をなしている。   FIG. 31 is a diagram for explaining the focus detection operation of the pupil division type phase difference detection method by the focus detection pixels of the image sensor 212A shown in FIG. In FIG. 31, the exit pupil 90 is set at a position of a distance d ahead of the microlens arranged on the planned imaging plane of the interchangeable lens. Here, the distance d is a distance measurement pupil distance determined according to the curvature, refractive index, distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the like. Reference numeral 91 is an optical axis of the interchangeable lens, reference numerals 50 and 60 are microlenses, reference numerals 53, 54, 63, and 64 are photoelectric conversion units of focus detection pixels, and reference numerals 73, 74, 83, and 84 are focus detection light beams. The photoelectric conversion units are paired (53, 54) and (63, 64) in each focus detection pixel.

さらに、符号93はマイクロレンズ50、60により投影された光電変換部53,63の領域であり、測距瞳である。同様に、符号94はマイクロレンズ50、60により投影された光電変換部54,64の領域であり、測距瞳である。図31では、光軸91上にある焦点検出画素(マイクロレンズ50と一対の光電変換部53、54からなる)と、隣接する焦点検出画素(マイクロレンズ60と一対の光電変換部63、64からなる)を模式的に例示している。撮像面上の周辺に配置された焦点検出画素においても、一対の光電変換部はそれぞれ一対の測距瞳93、94を通って各マイクロレンズに到来する光束を受光する。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳の並び方向と一致させる。   Reference numeral 93 denotes an area of the photoelectric conversion units 53 and 63 projected by the microlenses 50 and 60, which is a distance measuring pupil. Similarly, reference numeral 94 denotes an area of the photoelectric conversion units 54 and 64 projected by the microlenses 50 and 60, which is a distance measuring pupil. In FIG. 31, a focus detection pixel (consisting of a microlens 50 and a pair of photoelectric conversion units 53 and 54) on the optical axis 91 and an adjacent focus detection pixel (a microlens 60 and a pair of photoelectric conversion units 63 and 64). Schematically). Also in the focus detection pixels arranged in the periphery on the imaging surface, the pair of photoelectric conversion units receives the light flux that arrives at each microlens through the pair of distance measuring pupils 93 and 94, respectively. The arrangement direction of the focus detection pixels is made to coincide with the arrangement direction of the pair of distance measurement pupils.

マイクロレンズ50、60は撮影光学系の予定結像面近傍に配置されており、光軸91上に配置されたマイクロレンズ50によって、その背後(図31においては右方)に配置された一対の光電変換部53、54の形状がマイクロレンズ50、60から測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳93,94を形成する。また、マイクロレンズ50に隣接して配置されたマイクロレンズ60によって、その背後(図31においては右方)に配置された一対の光電変換部63、64の形状が測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳93,94を形成する。すなわち、マイクロレンズから測距瞳距離dにある射出瞳90上で各焦点検出画素の光電変換部の投影形状(測距瞳93,94)が一致するように、各画素のマイクロレンズと光電変換部の位置関係が決定されている。   The microlenses 50 and 60 are disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the photographing optical system, and are paired behind (to the right in FIG. 31) by the microlens 50 disposed on the optical axis 91. The shapes of the photoelectric conversion units 53 and 54 are projected onto the exit pupil 90 separated from the microlenses 50 and 60 by the distance measurement pupil distance d, and the projection shapes form the distance measurement pupils 93 and 94. In addition, the microlens 60 disposed adjacent to the microlens 50 causes the pair of photoelectric conversion units 63 and 64 disposed behind (to the right in FIG. 31) to be separated by the distance measurement pupil distance d. The projected image is projected onto the exit pupil 90, and the projection shape forms distance measuring pupils 93 and 94. That is, the microlens of each pixel and the photoelectric conversion so that the projection shape (ranging pupils 93 and 94) of the photoelectric conversion unit of each focus detection pixel matches on the exit pupil 90 at the distance pupil distance d from the microlens. The positional relationship of the parts has been determined.

光電変換部53は、測距瞳93を通過してマイクロレンズ50へ到来する焦点検出光束73によってマイクロレンズ50上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部54は、測距瞳94を通過してマイクロレンズ50へ到来する焦点検出光束74によってマイクロレンズ50上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部63は、測距瞳93を通過してマイクロレンズ60へ到来する焦点検出光束83によってマイクロレンズ60上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部64は、測距瞳94を通過してマイクロレンズ60へ到来する焦点検出光束84によってマイクロレンズ60上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   The photoelectric conversion unit 53 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 50 by the focus detection light flux 73 that passes through the distance measuring pupil 93 and arrives at the microlens 50. Further, the photoelectric conversion unit 54 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 50 by the focus detection light beam 74 that passes through the distance measuring pupil 94 and arrives at the microlens 50. Similarly, the photoelectric conversion unit 63 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 60 by the focus detection light beam 83 that passes through the distance measuring pupil 93 and arrives at the microlens 60. The photoelectric conversion unit 64 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 60 by the focus detection light beam 84 that passes through the distance measuring pupil 94 and arrives at the microlens 60.

このような焦点検出用画素を直線状に多数配置し、各画素の一対の光電変換部の出力を測距瞳93および測距瞳94に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳93と測距瞳94を各々通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して上述の像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に所定の変換処理を施すことによって、予定結像面(マイクロレンズアレイの位置に対応)に対する現在の結像面(撮影画面上の焦点検出位置に対応する結像面)の偏差(デフォーカス量)が算出される。   A large number of such focus detection pixels are arranged in a straight line, and the output of the pair of photoelectric conversion units of each pixel is grouped into an output group corresponding to the distance measurement pupil 93 and the distance measurement pupil 94, whereby the distance measurement pupil 93 and Information on the intensity distribution of the pair of images formed on the focus detection pixel array by the focus detection light fluxes that pass through the distance measuring pupils 94 is obtained. By applying the above-described image shift detection calculation process (correlation calculation process, phase difference detection process) to this information, the image shift amount of a pair of images is detected by a so-called pupil division type phase difference detection method. Further, by applying a predetermined conversion process to the image shift amount, the current image plane (image plane corresponding to the focus detection position on the photographing screen) relative to the planned image plane (corresponding to the position of the microlens array) is changed. A deviation (defocus amount) is calculated.

さらに、図3に示す撮像素子212では、撮像画素と焦点検出画素を稠密正方格子配列に配置した例を示したが、稠密六方格子配列としてもよい。   Furthermore, in the imaging device 212 shown in FIG. 3, the example in which the imaging pixels and the focus detection pixels are arranged in a dense square lattice arrangement is shown, but a dense hexagonal lattice arrangement may be used.

上述した一実施の形態では、撮像素子AFとしてマイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式による焦点検出動作を説明したが、本発明は、これに限定されず、特開2008−15157号公報に開示された偏光素子による瞳分割型位相差検出方式の撮像装置に適用することも可能である。   In the above-described embodiment, the focus detection operation by the pupil division type phase difference detection method using the microlens as the image sensor AF has been described. However, the present invention is not limited to this, and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-15157. It is also possible to apply to the imaging device of the pupil division type phase difference detection method using the polarizing element disclosed in the above.

上述した図1では、2つの焦点調節機構(フォーカシング用レンズを移動させる/撮像素子を移動させる)を使用しているが、どちらか一方のみであっても構わない。   In FIG. 1 described above, two focus adjustment mechanisms (moving the focusing lens / moving the image sensor) are used, but only one of them may be used.

上述した一実施の形態では、撮像素子による焦点調節として瞳分割型位相差検出方式を用いているが、コントラスト方式(山登り方式)を用いても良い。ただし、瞳分割型位相差検出方式を用いる方がコントラスト方式に比して、焦点検出時間および焦点調節時間が短いため好ましい。   In the above-described embodiment, the pupil division type phase difference detection method is used for focus adjustment by the image sensor, but a contrast method (mountain climbing method) may be used. However, it is preferable to use the pupil division type phase difference detection method because the focus detection time and the focus adjustment time are shorter than the contrast method.

上述した一実施の形態では、観察光学系として光学ファインダーを使用しているが、電子ビューファインダーであっても良い。   In the embodiment described above, an optical viewfinder is used as the observation optical system, but an electronic viewfinder may be used.

なお、撮像装置としては、上述したようなカメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルスチルカメラに限定されない。例えばレンズ一体型のデジタルスチルカメラあるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。   Note that the imaging apparatus is not limited to a digital still camera having a configuration in which an interchangeable lens is attached to the camera body as described above. For example, the present invention can be applied to a lens-integrated digital still camera or video camera. Furthermore, the present invention can also be applied to surveillance cameras, robot vision recognition devices, in-vehicle cameras, and the like.

本発明に係る撮像装置の一実施の形態としてのデジタルスチルカメラの構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a digital still camera as an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. 交換レンズの撮影画面上における焦点検出位置を示す図。The figure which shows the focus detection position on the imaging | photography screen of an interchangeable lens. 撮像素子の詳細な構成を示す正面図。The front view which shows the detailed structure of an image pick-up element. 撮像画素の構成を示す図。The figure which shows the structure of an imaging pixel. 焦点検出画素の構成を示す図。The figure which shows the structure of a focus detection pixel. 緑画素、赤画素および青画素の分光特性を示す図。The figure which shows the spectral characteristic of a green pixel, a red pixel, and a blue pixel. 焦点検出画素の分光特性を示す図。The figure which shows the spectral characteristic of a focus detection pixel. 撮像画素の断面図。Sectional drawing of an imaging pixel. 焦点検出画素の断面図。Sectional drawing of a focus detection pixel. マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す図。The figure which shows the structure of the focus detection optical system of the pupil division type phase difference detection system using a micro lens. 再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出センサーの構成を示す図。The figure which shows the structure of the focus detection sensor of a re-imaging pupil division type phase difference detection system. 射出瞳上における撮像素子AFの測距瞳と専用AFの測距瞳を比較した図。The figure which compared the ranging pupil of image pick-up element AF on the exit pupil, and the ranging pupil of exclusive AF. 本発明に係る撮像装置の一実施の形態としてのデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。3 is a flowchart showing an imaging operation of a digital still camera as an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. ワンショットAFモードにおけるデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an imaging operation of a digital still camera in a one-shot AF mode. サブミラーのみを撮影光路から退避したデジタルスチルカメラの構成を示す図。The figure which shows the structure of the digital still camera which retracted | removed only the submirror from the imaging | photography optical path. フォーカシング用レンズの可動範囲と撮像素子の可動範囲を模式的に示した図。The figure which showed typically the movable range of the lens for focusing, and the movable range of an image pick-up element. コンティニュアスAFモードにおけるデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an imaging operation of a digital still camera in a continuous AF mode. 高精度AFモードにおけるデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an imaging operation of a digital still camera in a high-precision AF mode. 高速連写AFモードにおけるデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an imaging operation of a digital still camera in a high-speed continuous shooting AF mode. メインミラーとサブミラーを撮影光路外に退避したデジタルスチルカメラの構成を示す図。The figure which shows the structure of the digital still camera which retracted the main mirror and the submirror out of the imaging | photography optical path. 一対のデータのシフト量kに対する相関量C(k)の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the correlation amount C (k) with respect to the shift amount k of a pair of data. フォーカシング用レンズの駆動手段を高速用と通常用の2系統設けたデジタルスチルカメラの構成を示す図。The figure which shows the structure of the digital still camera which provided the drive means of the lens for focusing for high-speed and two systems for normal. レンズ駆動制御装置の動作フローチャート。The operation | movement flowchart of a lens drive control apparatus. 撮像素子の駆動手段を高精度用と超高精度用の2系統設けたデジタルスチルカメラの構成を示す図。The figure which shows the structure of the digital still camera which provided the drive means of the image pick-up element for two systems for high precision and for super high precision. ボディ駆動制御装置の動作フローチャート。The operation | movement flowchart of a body drive control apparatus. サブミラーをハーフミラーに置き換えたデジタルスチルカメラの構成を示す図。The figure which shows the structure of the digital still camera which replaced the submirror with the half mirror. パラレルAFモードにおけるデジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an imaging operation of a digital still camera in a parallel AF mode. 遮光マスクを設けた焦点検出画素の断面図。Sectional drawing of the focus detection pixel which provided the light shielding mask. 撮像素子の一部分の拡大図。The enlarged view of a part of imaging device. マイクロレンズと一対の光電変換部から構成される焦点検出画素の構成を示す図。The figure which shows the structure of the focus detection pixel comprised from a microlens and a pair of photoelectric conversion part. 撮像素子の焦点検出画素による瞳分割型位相差検出方式の焦点検出動作を説明するための図。The figure for demonstrating the focus detection operation | movement of the pupil division type phase difference detection system by the focus detection pixel of an image sensor.

符号の説明Explanation of symbols

201 デジタルスチルカメラ、202 交換レンズ、203 カメラボディ、204 マウント部、205 メインミラー、206 レンズ駆動制御装置、207 焦点検出センサー、208 ズーミング用レンズ、209 レンズ、210 フォーカシング用レンズ、211 絞り、212 撮像素子、213 電気接点、214 ボディ駆動制御装置、215 液晶表示素子、216 光学ファインダー、217 サブミラー、219 メモリーカード、220および221 外部操作手段、231 絞り駆動手段、232 ズーム駆動手段、233 フォーカスレンズ駆動手段、234 ミラー駆動手段、235 撮像素子駆動手段 201 Digital Still Camera, 202 Interchangeable Lens, 203 Camera Body, 204 Mount Unit, 205 Main Mirror, 206 Lens Drive Control Device, 207 Focus Detection Sensor, 208 Zooming Lens, 209 Lens, 210 Focusing Lens, 211 Aperture, 212 Imaging Element, 213 Electrical contact, 214 Body drive control device, 215 Liquid crystal display element, 216 Optical viewfinder, 217 Sub mirror, 219 Memory card, 220 and 221 External operation means, 231 Aperture drive means, 232 Zoom drive means, 233 Focus lens drive means 234 Mirror drive means, 235 Image sensor drive means

Claims (14)

撮像光学系により形成される像に対応した画像データを生成するための信号を出力する撮像画素と、前記像の焦点状態を検出するための信号を出力する焦点検出画素とが配置された撮像素子と、
前記撮像光学系と前記撮像素子との間の撮影光路内に配置されると共に、前記撮像光学系から到来する光束を前記撮影光路に沿って通過する第1光束と前記撮影光路外に分岐する第2光束とに分離するビームスプリッタと、
前記第2光束により形成される像を観察する観察光学系と、
前記撮影光路内への挿入および前記撮影光路外への退避が可能に配置されると共に、前記撮影光路内へ挿入されたときに前記第1光束を前記撮影光路外に偏向させる偏向ミラーと、
前記偏向ミラーにより前記撮影光路外に偏向された前記第1光束を受光して、前記第1光束により形成される像の焦点状態を瞳分割型位相差検出方式によって検出する第1焦点検出手段と、
前記撮影光路に沿って到来する前記第1光束により形成される像の焦点状態を、前記焦点検出画素から出力される信号に基づき検出する第2焦点検出手段と、
前記第1焦点検出手段および前記第2焦点検出手段による焦点状態の検出を、前記偏向ミラーの配置状態に応じて個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging device in which an imaging pixel that outputs a signal for generating image data corresponding to an image formed by the imaging optical system and a focus detection pixel that outputs a signal for detecting the focus state of the image are arranged When,
A first light beam that is disposed in the imaging optical path between the imaging optical system and the imaging element and branches the light beam coming from the imaging optical system along the imaging optical path and the outside of the imaging optical path. A beam splitter that separates into two light beams;
An observation optical system for observing an image formed by the second light flux;
A deflecting mirror that is arranged so as to be able to be inserted into the photographing optical path and retracted out of the photographing optical path, and deflects the first light beam out of the photographing optical path when inserted into the photographing optical path;
First focus detection means for receiving the first light beam deflected out of the photographing optical path by the deflection mirror and detecting a focus state of an image formed by the first light beam by a pupil division type phase difference detection method; ,
Second focus detection means for detecting a focus state of an image formed by the first light flux coming along the photographing optical path based on a signal output from the focus detection pixel;
An imaging apparatus comprising: control means for individually controlling detection of a focus state by the first focus detection means and the second focus detection means in accordance with an arrangement state of the deflection mirror.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記偏向ミラーが前記撮影光路に挿入された状態において、前記第1焦点検出手段による前記焦点状態の検出を実行し、ついで、前記偏向ミラーが前記撮影光路外へ退避された状態において、前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出が実行されるように、前記第1焦点検出手段および前記第2焦点検出手段を制御することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The control means performs the detection of the focus state by the first focus detection means in a state where the deflection mirror is inserted in the photographing optical path, and then the state in which the deflection mirror is retracted out of the photographing optical path. In the imaging apparatus, the first focus detection unit and the second focus detection unit are controlled so that the focus state is detected by the second focus detection unit.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記偏向ミラーが常時前記撮影光路中に挿入された状態において、前記第1焦点検出手段による前記焦点状態の検出のみが実行されるように制御することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control so that only the focus state is detected by the first focus detection unit in a state where the deflection mirror is always inserted in the photographing optical path.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記偏向ミラーが常時前記撮影光路外へ退避された状態において、前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出のみが実行されるように制御することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control so that only the focus state is detected by the second focus detection unit in a state where the deflecting mirror is always retracted out of the imaging optical path.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記ビームスプリッタは、前記撮影光路内への挿入および前記撮影光路外への退避が可能に配置され、
前記制御手段は、前記第1焦点検出手段および前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出を、前記ビームスプリッタおよび前記偏向ミラーの配置状態に応じて個別に制御し、前記ビームスプリッタと前記偏向ミラーとが常時撮影光路外へ退避された状態においては、前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出のみが実行されるように制御することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The beam splitter is arranged so that it can be inserted into the imaging optical path and retracted out of the imaging optical path,
The control unit individually controls the detection of the focus state by the first focus detection unit and the second focus detection unit according to the arrangement state of the beam splitter and the deflection mirror, and the beam splitter and the deflection An image pickup apparatus, wherein control is performed such that only the detection of the focus state by the second focus detection means is performed in a state in which the mirror is always retracted from the photographing optical path.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記焦点検出画素は光電変換部と、前記光電変換部に対応して設けられたマイクロレンズとを備えており、
前記光電変換部は、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束を受光するように構成され、
前記第2焦点検出手段は、前記焦点検出画素からの出力信号に基づいて前記一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を算出することにより前記焦点状態を検出することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
The focus detection pixel includes a photoelectric conversion unit, and a microlens provided corresponding to the photoelectric conversion unit,
The photoelectric conversion unit is configured to receive a pair of light beams that pass through a pair of pupil regions of the imaging optical system,
The second focus detection unit detects the focus state by calculating an image shift amount of a pair of images formed by the pair of light beams based on an output signal from the focus detection pixel. Imaging device.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記第1焦点検出手段および前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出結果に基づいて、前記撮像素子上に形成される像が合焦状態になるように焦点調節を行う焦点調節手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
Focus adjusting means for performing focus adjustment so that an image formed on the image sensor is in focus based on the detection result of the focus state by the first focus detecting means and the second focus detecting means. An imaging apparatus comprising:
請求項7に記載の撮像装置において、
前記焦点調節手段は、第1焦点調節手段と、第2焦点調節手段とを備え、
前記第2焦点調節手段は、前記第1焦点調節手段に比して、前記焦点調節の微調整を行うことを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 7,
The focus adjusting means includes a first focus adjusting means and a second focus adjusting means,
The image pickup apparatus, wherein the second focus adjustment unit performs fine adjustment of the focus adjustment as compared with the first focus adjustment unit.
請求項8に記載の撮像装置において、
前記第1焦点調節手段は前記撮像光学系を移動させることにより前記焦点調節を行うとともに、前記第2焦点調節手段は前記撮像素子を移動させることにより前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 8,
The first focus adjustment unit performs the focus adjustment by moving the imaging optical system, and the second focus adjustment unit performs the focus adjustment by moving the imaging element. .
請求項8に記載の撮像装置において、
前記第1焦点調節手段および前記第2焦点調節手段は、前記撮像光学系を移動させることにより前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 8,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first focus adjustment unit and the second focus adjustment unit perform the focus adjustment by moving the imaging optical system.
請求項8に記載の撮像装置において、
前記第1焦点調節手段および前記第2焦点調節手段は、前記撮像素子を移動させることにより前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 8,
The image pickup apparatus, wherein the first focus adjustment unit and the second focus adjustment unit perform the focus adjustment by moving the imaging element.
請求項8〜11に記載の撮像装置において、
前記第1焦点調節手段は、前記第1焦点検出手段による前記焦点状態の検出結果に応じて前記焦点調節を行い、
前記第2焦点調節手段は、前記第2焦点検出手段による前記焦点状態の検出結果に応じて前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to claim 8-11,
The first focus adjustment unit performs the focus adjustment according to the detection result of the focus state by the first focus detection unit,
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the second focus adjustment unit performs the focus adjustment according to a detection result of the focus state by the second focus detection unit.
撮像光学系により形成される像に対応した画像データを生成するための信号を出力する撮像画素と、前記像の焦点状態を検出するための信号を出力する焦点検出画素とが配置された撮像素子と、
前記撮像光学系と前記撮像素子との間の撮影光路内に配置されると共に、前記撮像光学系から到来する光束を前記撮影光路に沿って通過する第1光束と前記撮影光路外に分岐する第2光束とに分離するビームスプリッタと、
前記第2光束により形成される像を観察する観察光学系と、
前記第1光束を前記撮影光路外に偏向させる偏向ミラーと、
前記偏向ミラーにより偏向された前記第1光束を受光し、該第1光束により形成される像の焦点状態を瞳分割型位相差検出方式によって検出する第1焦点検出手段と、
前記撮影光路に沿って到来する前記第1光束により形成される像の焦点状態を、前記焦点検出画素から出力される信号に基づき検出する第2焦点検出手段と、
前記ビームスプリッタの前記撮影光路内への挿入および前記撮影光路外への退避を行うビームスプリッタ駆動手段と、
前記偏向ミラーの前記撮影光路内への挿入および前記撮影光路外への退避を行う偏向ミラー駆動手段と、
前記ビームスプリッタを前記撮影光路内へ挿入した状態で、前記偏向ミラーを前記撮影光路内へ挿入し、かつ、前記撮影光路外へ退避するように、前記ビームスプリッタ駆動手段および前記偏向ミラー駆動手段を制御すると共に、前記第1焦点検出手段および前記第2焦点検出手段による焦点状態の検出を、前記ビームスプリッタおよび前記偏向ミラーの配置状態に応じて個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging device in which an imaging pixel that outputs a signal for generating image data corresponding to an image formed by the imaging optical system and a focus detection pixel that outputs a signal for detecting the focus state of the image are arranged When,
A first light beam that is disposed in the imaging optical path between the imaging optical system and the imaging element and branches the light beam coming from the imaging optical system along the imaging optical path and the outside of the imaging optical path. A beam splitter that separates into two light beams;
An observation optical system for observing an image formed by the second light flux;
A deflecting mirror for deflecting the first light flux out of the photographing optical path;
First focus detection means for receiving the first light beam deflected by the deflection mirror and detecting a focus state of an image formed by the first light beam by a pupil division type phase difference detection method;
Second focus detection means for detecting a focus state of an image formed by the first light flux coming along the photographing optical path based on a signal output from the focus detection pixel;
Beam splitter driving means for inserting the beam splitter into the imaging optical path and retracting the beam splitter out of the imaging optical path;
Deflection mirror driving means for inserting the deflection mirror into the imaging optical path and retracting the imaging mirror from the imaging optical path;
With the beam splitter inserted into the imaging optical path, the beam splitter driving means and the deflection mirror driving means are inserted into the imaging optical path and retracted out of the imaging optical path. And control means for individually controlling the focus state detection by the first focus detection means and the second focus detection means in accordance with the arrangement state of the beam splitter and the deflection mirror. An imaging device.
前記観察光学系は、光学ファインダーおよび電子ビューファインダーの少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 13, wherein the observation optical system includes at least one of an optical viewfinder and an electronic viewfinder.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012063681A (en) * 2010-09-17 2012-03-29 Nikon Corp Focus detecting device and camera
CN102540651A (en) * 2010-12-27 2012-07-04 索尼公司 Image pickup system, image pickup apparatus, and program
JP2013015806A (en) * 2011-06-09 2013-01-24 Nikon Corp Focus detector and imaging apparatus
JP2013171251A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Nikon Corp Focus detection device
WO2014041733A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 ソニー株式会社 Imaging device and focus control method
US9918004B2 (en) 2015-02-06 2018-03-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Camera body capable of driving an image sensor along an optical axis in response to a change in an optical state of an object image

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004109864A (en) * 2002-09-20 2004-04-08 Canon Inc Imaging apparatus and imaging system provided with it
JP2007233035A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Nikon Corp Focusing device and imaging apparatus
JP2008224801A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Nikon Corp Focus detector and imaging apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004109864A (en) * 2002-09-20 2004-04-08 Canon Inc Imaging apparatus and imaging system provided with it
JP2007233035A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Nikon Corp Focusing device and imaging apparatus
JP2008224801A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Nikon Corp Focus detector and imaging apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012063681A (en) * 2010-09-17 2012-03-29 Nikon Corp Focus detecting device and camera
CN102540651A (en) * 2010-12-27 2012-07-04 索尼公司 Image pickup system, image pickup apparatus, and program
JP2012137600A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Sony Corp Imaging system, imaging device, and program
JP2013015806A (en) * 2011-06-09 2013-01-24 Nikon Corp Focus detector and imaging apparatus
JP2013171251A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Nikon Corp Focus detection device
WO2014041733A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-20 ソニー株式会社 Imaging device and focus control method
US9918004B2 (en) 2015-02-06 2018-03-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Camera body capable of driving an image sensor along an optical axis in response to a change in an optical state of an object image

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