JP2015034859A - Automatic focus adjustment lens device and photographing device - Google Patents

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翔平 菊池
Shohei Kikuchi
翔平 菊池
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic focus adjustment lens device using an image-surface phase difference sensor capable of automatic focus adjustment even in a large defocus state, without influencing on a video signal, in automatic focus adjustment in moving image photography and to provide a photographing system.SOLUTION: A lens device includes a focus group, a first diaphragm, a branching optical system branching a subject luminous flux through the focus group and the first diaphragm into an imaging luminous flux and a focus detection luminous flux, a sensor for imaging receiving the imaging luminous flux, the imaging-surface phase difference sensor acquiring the video signal and a phase difference signal from the focusing detection luminous flux, a second diaphragm arranged between the branching optical system and the image-surface phase difference sensor, means for acquiring a position where the automatic focus adjustment is performed in a photographed image, and control means for acquiring a focusing state by using the phase difference signal from the image-surface phase difference sensor and controlling the drive of the focus group and the second diaphragm, based on the focusing state. The control means controls the opening shape of the second diaphragm, based on the information of the position where the automatic focus adjustment is performed.

Description

本発明は、撮像用の光束と合焦検出用の光束を分離し、合焦検出用の光束をもとに自動焦点調節を行う自動焦点調節レンズ装置および撮影装置に関するものである。   The present invention relates to an automatic focusing lens device and a photographing apparatus that separates a light beam for imaging and a light beam for focus detection and performs automatic focus adjustment based on the light beam for focus detection.

撮像センサにおいて一つの画素に複数の光電変換部を有する構造を持たせることで、撮像センサで位相差信号と映像信号を同時に出力することが可能な撮像面位相差センサが知られている(特許文献1)。撮像面位相差センサは、撮影しながら位相差信号による合焦検出が可能であるので、焦点調節しながら動画撮影を行うことができる。また、同時に取得された映像信号を用いて、コントラスト値を利用した自動焦点調節も可能である。   An imaging surface phase difference sensor is known that allows a phase difference signal and a video signal to be output simultaneously by the imaging sensor by providing a structure having a plurality of photoelectric conversion units in one pixel in the imaging sensor (patent) Reference 1). Since the imaging surface phase difference sensor can detect focus by using a phase difference signal while photographing, moving image photographing can be performed while adjusting the focus. In addition, automatic focus adjustment using a contrast value can be performed using video signals acquired at the same time.

しかし、この撮像面位相差センサは、デフォーカスした状態では映像信号がボケるだけでなく、自動焦点調節に利用するための位相差信号もボケてしまう。そのため、大デフォーカス時には位相差信号のコントラストが大きく低下し、デフォーカス量を算出できない場合や合焦精度が低下するという問題がある。   However, this imaging surface phase difference sensor not only blurs the video signal in the defocused state, but also blurs the phase difference signal for use in automatic focus adjustment. For this reason, there is a problem that the contrast of the phase difference signal is greatly reduced at the time of large defocus, and the defocus amount cannot be calculated or the focusing accuracy is lowered.

この問題に対して、特許文献2では、撮像光学系に光束の一部を遮光する手段を設けることによって、撮像面位相差センサを利用した大デフォーカスの検出も可能な焦点検出装置が開示されている。   With respect to this problem, Patent Document 2 discloses a focus detection device that can detect a large defocus using an imaging surface phase difference sensor by providing means for shielding a part of a light beam in an imaging optical system. ing.

特開2001−083407号公報JP 2001-083407 A 特開2001−124984号公報JP 2001-124984 A

前述した遮光する手段を設けることで、大デフォーカスの検出は可能となる。しかしながら、この遮光する手段を開口絞りと同一面、ないし、瞳共役の関係にある面以外に配置すると、軸外画素が受光する光束において、遮光する手段による口径食が発生し、合焦精度の低下につながる。特許文献2では、開口絞りと同一面に遮光する手段を配置しているため、位相差信号だけでなく、映像信号に利用される撮像光束も同様に絞られ、映像信号の光量や被写界深度に影響を与える。よって、連続的に映像を取得する動画撮影には不向きである。   By providing the above-described light shielding means, large defocus can be detected. However, if this light shielding means is arranged on the same plane as the aperture stop or other than the plane having a pupil conjugate relationship, vignetting occurs due to the light shielding means in the light beam received by the off-axis pixel, and focusing accuracy is improved. Leading to a decline. In Patent Document 2, since a means for shielding light is arranged on the same surface as the aperture stop, not only the phase difference signal but also the imaging light beam used for the video signal is similarly stopped, and the light amount of the video signal and the object field are reduced. Affects depth. Therefore, it is not suitable for moving image shooting in which images are continuously acquired.

一方、瞳共役の関係にある別の面に遮光する手段を設ける場合は、一次結像面を挟んだ二次結像光学系にする必要があり、レンズ枚数の増加や、全長の増加につながる。   On the other hand, when a means for shielding light is provided on another surface having a pupil conjugate relationship, it is necessary to use a secondary imaging optical system sandwiching the primary imaging surface, which leads to an increase in the number of lenses and an increase in the total length. .

そこで、本発明の目的は、動画撮影における自動焦点調節時に映像信号に影響することなく、大デフォーカスにおいても自動焦点調節可能な撮像面位相差センサを利用した自動焦点調節レンズ装置および撮影システムを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an automatic focusing lens device and an imaging system using an imaging surface phase difference sensor capable of automatic focusing even in large defocus without affecting the video signal during automatic focusing in moving image shooting. Is to provide.

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、フォーカスレンズ群と、第一の絞りと、該フォーカスレンズ群及び該第一の絞りを介した被写体からの光束を撮像光束と合焦検出用の光束とに分岐する分岐光学系と、前記撮像光束を受光する撮像用センサと、前記合焦検出用の光束から映像信号と位相差信号を取得する撮像面位相差センサと、前記分岐光学系と前記撮像面位相差センサとの間に配置された第二の絞りと、撮影する画像内での自動焦点調節を行う位置を取得する手段と、前記撮像面位相差センサから得られる位相差信号を用いて合焦状態を取得し、前記合焦状態に基づいて前記フォーカスレンズ群及び前記第二の絞りの駆動を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記自動焦点調節を行う位置の情報に基づいて、前記第二の絞りの開口形状を制御する、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a lens apparatus according to the present invention includes a focus lens group, a first diaphragm, and a focus detection of a light beam from a subject through the focus lens group and the first diaphragm with an imaging light beam. A branching optical system for branching into a luminous flux for imaging, an imaging sensor for receiving the imaging luminous flux, an imaging surface phase difference sensor for obtaining a video signal and a phase difference signal from the focusing detection luminous flux, and the branching optics A second aperture disposed between a system and the imaging plane phase difference sensor, means for obtaining a position for performing automatic focus adjustment in an image to be captured, and a phase difference obtained from the imaging plane phase difference sensor Control means for acquiring a focus state using a signal and controlling driving of the focus lens group and the second diaphragm based on the focus state, and the control means includes the automatic focus adjustment. Based on location information Controlling said second throttle opening shape, characterized in that.

本発明によれば動画撮影における自動焦点調節時に映像信号に影響することなく、大デフォーカスにおいても自動焦点調節可能な撮像面位相差センサを利用した自動焦点調節レンズ装置および撮影システムを提供することができる。   According to the present invention, there is provided an automatic focusing lens device and an imaging system using an imaging surface phase difference sensor capable of automatic focusing even in large defocus without affecting a video signal during automatic focusing in moving image shooting. Can do.

撮像面位相差センサの画素構造である。It is a pixel structure of an imaging surface phase difference sensor. 軸上画素の各光電変換部を第一の絞りの射出瞳面上に投影した概略図である。It is the schematic which projected each photoelectric conversion part of the pixel on an axis | shaft on the exit pupil plane of a 1st aperture_diaphragm | restriction. 軸上画素の各光電変換部を射出瞳面上に投影した際の射出瞳面の図である。It is a figure of the exit pupil surface at the time of projecting each photoelectric conversion part of an on-axis pixel on an exit pupil surface. 小デフォーカス時に各光電変換部から得られる2つの輝度信号の例である。It is an example of two brightness | luminance signals obtained from each photoelectric conversion part at the time of small defocusing. 大デフォーカス時に各光電変換部から得られるボケた2つの輝度信号の例である。It is an example of two brightness | luminance signals obtained from each photoelectric conversion part at the time of a large defocus. 本発明の自動焦点調整レンズ装置の実施例1の構成図である。It is a block diagram of Example 1 of the automatic focusing lens device of the present invention. 大デフォーカス時に、自動焦点調節エリアに対して第二の絞りを適切に偏心させない際の自動焦点調節に利用される光束を示す図である。It is a figure which shows the light beam utilized for automatic focus adjustment at the time of large defocusing when the 2nd aperture is not decentered appropriately with respect to the automatic focus adjustment area. 自動焦点調節エリアに対して第二の絞りを適切に偏心させない際の各光電変換部からの2つの輝度信号の例である。It is an example of two brightness | luminance signals from each photoelectric conversion part at the time of not decentering a 2nd aperture_diaphragm | restriction appropriately with respect to an automatic focus adjustment area. 実施例1の自動焦点調節フローである。2 is an automatic focus adjustment flow according to the first embodiment. 大デフォーカス時に、自動焦点調節エリアに対して第二の絞りを適切に偏心させた際の自動焦点調節に利用される光束を示す図である。It is a figure which shows the light beam utilized for the automatic focus adjustment at the time of large defocusing when the second aperture is appropriately decentered with respect to the automatic focus adjustment area. 第二の絞りが絞られた状態でも演算信頼性が低い場合の自動焦点調節フローである。This is an automatic focus adjustment flow in the case where the operation reliability is low even when the second aperture is stopped. 本発明の自動焦点調節レンズ装置の実施例2の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of Example 2 of the automatic focusing lens device of the present invention. 口径食により射出瞳面が欠けている場合の自動焦点調整に利用される光束の図である。It is a figure of the light beam utilized for automatic focus adjustment when the exit pupil plane is missing due to vignetting. 第二の絞りを調整することによって口径食の影響を低減可能であることを示す図である。It is a figure which shows that the influence of a vignetting can be reduced by adjusting a 2nd aperture_diaphragm | restriction. 実施例2の自動焦点調節フローである。6 is an automatic focus adjustment flow according to the second embodiment. 実施例3の撮像面位相差センサで利用するセンサレイアウトである。10 is a sensor layout used in the imaging surface phase difference sensor according to the third embodiment. 実施例3の自動焦点調節フローである。10 is an automatic focus adjustment flow according to the third embodiment. 実施例4において、測距方向に対する2枚の絞り部材の配置を示す図である。In Example 4, it is a figure which shows arrangement | positioning of the two aperture members with respect to a ranging direction. 実施例4において、大デフォーカス時に、自動焦点調節エリアに対して第二の絞りを適切に偏心させた際の概略図である。In Example 4, it is the schematic at the time of decentering appropriately the 2nd aperture_diaphragm | restriction with respect to an auto-focusing area at the time of large defocusing. 本発明の自動焦点調節レンズ装置の実施例5の構造図である。FIG. 10 is a structural diagram of Embodiment 5 of the automatic focusing lens device of the present invention. 実施例5の自動焦点調節フローである。10 is an automatic focus adjustment flow according to a fifth embodiment.

本発明で用いる撮像面位相差センサの位相差検出の原理と、位相差検出に利用する光束へのFナンバーの変化の影響について説明する。   The principle of phase difference detection of the imaging surface phase difference sensor used in the present invention and the influence of the change in F number on the light beam used for phase difference detection will be described.

図1(A)に撮像面位相差センサの1画素の簡単な構造図について示す。1つの画素に1つのマイクロレンズ101、2つの光電変換部102a、102bを有する。図1(B)は本実施例で用いるセンサのレイアウトである。ベイヤー配列RGGBの各画素の光電変換部が2つに分割されたレイアウトとなっている。   FIG. 1A shows a simple structural diagram of one pixel of the imaging surface phase difference sensor. One pixel has one microlens 101 and two photoelectric conversion units 102a and 102b. FIG. 1B shows the layout of the sensor used in this embodiment. The photoelectric conversion unit of each pixel of the Bayer array RGGB is divided into two.

図2は軸上の画素の各光電変換部102a、102bを射出瞳103面に対して射影を行った図である。光電変換部102aは射出瞳103面上の104Rに射影されるように設計されている。つまり、104Rから光電変換部102aに射出される光束を受光し、輝度信号を出力することになる。同様に、光電変換部102bは射出瞳面104Lからの光束を受光し、輝度信号として出力するようにセンサ設計されている。また、軸外画素に関してもそれぞれの光電変換部は射出瞳103面上の104L、104Rに射影されるように設計されている。   FIG. 2 is a diagram in which the photoelectric conversion units 102a and 102b of the pixels on the axis are projected onto the exit pupil 103 plane. The photoelectric conversion unit 102a is designed to be projected onto 104R on the exit pupil 103 plane. That is, the light beam emitted from 104R to the photoelectric conversion unit 102a is received and a luminance signal is output. Similarly, the photoelectric conversion unit 102b is designed to receive a light beam from the exit pupil plane 104L and output it as a luminance signal. In addition, regarding the off-axis pixels, the respective photoelectric conversion units are designed to be projected onto 104L and 104R on the exit pupil 103 plane.

図3は図2の射出瞳103面の全域を示した図である。2つの射影された光電変換部104L,104Rは射出瞳103面上で異なる位置に感度を有するように瞳分割している。そのため、各光電変換部102a、102bを別々の輝度信号として扱うことで位相差信号として取得することができる。ここでは各感度を楕円上に示したが、形状はこれに限定されず、他の形状として半円状、矩形状などであっても良い。   FIG. 3 is a diagram showing the entire area of the exit pupil 103 surface of FIG. The two projected photoelectric conversion units 104L and 104R divide the pupil so as to have sensitivity at different positions on the exit pupil 103 plane. Therefore, each photoelectric conversion unit 102a, 102b can be acquired as a phase difference signal by treating it as a separate luminance signal. Here, each sensitivity is shown on an ellipse, but the shape is not limited to this, and other shapes may be a semicircular shape, a rectangular shape, or the like.

撮像面位相差センサから映像信号を得るためには画素内にある2つの光電変換部102a、102bの輝度信号を加算する。これにより、第一の絞りの射出瞳103全体からの光束による出力信号(輝度信号)となる。   In order to obtain a video signal from the imaging surface phase difference sensor, the luminance signals of the two photoelectric conversion units 102a and 102b in the pixel are added. As a result, an output signal (luminance signal) is generated by the light flux from the entire exit pupil 103 of the first diaphragm.

図4は輝度信号の例である。この2つの輝度信号から相関演算の手法を用いて矢印で図示される位相差量を算出する。   FIG. 4 is an example of a luminance signal. From these two luminance signals, a phase difference amount indicated by an arrow is calculated using a correlation calculation method.

この相関演算処理の具体的な操作を簡単に示す。片方の輝度信号を固定し、もう一方の輝度信号を画素位置に対してシフトさせていく。各シフト量に対して、2つの輝度信号の重なり面積を求める。このとき、重なり面積が最大となるシフト量が位相差量として算出される。   A specific operation of this correlation calculation process will be briefly described. One luminance signal is fixed, and the other luminance signal is shifted with respect to the pixel position. For each shift amount, the overlapping area of the two luminance signals is obtained. At this time, the shift amount that maximizes the overlapping area is calculated as the phase difference amount.

続いて、自動焦点調節を行うために利用される光束のFナンバーに対する変化について説明する。   Next, a change with respect to the F number of a light beam used for performing automatic focus adjustment will be described.

この撮像面位相差センサを利用した自動焦点調節は、映像信号を取得する機能を兼ねるため、焦点調節に利用する2つの光束の和は射出瞳全体の光束に等しい。そのため、レンズのFナンバーにより焦点調節に利用する光束が変化する。Fナンバーが小さい場合、各光電変換部が受光する2つの光束の重心間の距離である基線長(瞳分割間の距離)が長くなる。一方、Fナンバーが大きい場合、基線長は短くなる。従って、所定のデフォーカス量に対し、Fナンバーが小さい場合は大きい場合よりも位相差量が大きくなるため、合焦精度が高くなる。   Since the automatic focus adjustment using this imaging surface phase difference sensor also has a function of acquiring a video signal, the sum of two light beams used for focus adjustment is equal to the light beam of the entire exit pupil. Therefore, the light beam used for focus adjustment changes depending on the F number of the lens. When the F number is small, the baseline length (distance between pupil divisions), which is the distance between the centers of gravity of the two light beams received by each photoelectric conversion unit, becomes long. On the other hand, when the F number is large, the baseline length is shortened. Therefore, when the F number is small with respect to the predetermined defocus amount, the phase difference amount is larger than when the F number is large, so that the focusing accuracy is high.

しかし、Fナンバーが小さい場合、デフォーカスによって映像信号だけでなく、輝度信号もボケてしまう(映像信号のコントラストが下がる)。位相差量が小さい場合は図4のようにほとんど像がシフトしただけの輝度信号を得られるが、位相差量が大きい場合は像がボケてしまう結果、図5のようななだらかな信号となる。このように低周波成分のみの信号となってしまうと、正確な位相差量の検出が困難となる。
次に、本発明の具体的な実施例について以下に図を用いて詳細に説明する。
However, when the F number is small, not only the video signal but also the luminance signal is blurred due to defocusing (the contrast of the video signal is lowered). When the amount of phase difference is small, a luminance signal whose image is almost shifted as shown in FIG. 4 can be obtained. However, when the amount of phase difference is large, the image is blurred, resulting in a gentle signal as shown in FIG. . Thus, if it becomes a signal of only a low frequency component, it will become difficult to detect an accurate phase difference amount.
Next, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図6は本発明の自動焦点調節レンズ装置100の実施例1の構成図であって、カメラ装置200が接続された撮影装置としての概略構成図を示す。物体側から順にフォーカスレンズ群1aと、第一の絞り1bと、分岐光学系1cとを有する。分岐光学系1cで分岐された第一の光束は、レンズ装置100に接続されたカメラ装置200の撮像用センサ1dによって映像が撮影される。分岐光学系1cで分岐された第二の光束の像面側には第二の絞り1eと、第二の光束の像面の位置に撮像面位相差センサ1fが配置されている。また、フォーカスレンズ群を制御するフォーカス制御手段1gと、位相差信号からデフォーカス量を算出する演算手段1hと、第一の絞りFナンバーの検出手段1iと、を有する。さらに、自動焦点調節に必要な各種値を記憶させている記憶手段1jと、第二の絞りの制御手段1kと、自動焦点調節エリア取得手段1lを有する。   FIG. 6 is a configuration diagram of Embodiment 1 of the automatic focusing lens device 100 of the present invention, and shows a schematic configuration diagram as an imaging device to which a camera device 200 is connected. A focus lens group 1a, a first aperture stop 1b, and a branching optical system 1c are sequentially provided from the object side. The first light beam branched by the branching optical system 1 c is imaged by the imaging sensor 1 d of the camera device 200 connected to the lens device 100. On the image plane side of the second light beam branched by the branching optical system 1c, a second diaphragm 1e and an imaging surface phase difference sensor 1f are arranged at the position of the image surface of the second light beam. Further, it includes a focus control unit 1g for controlling the focus lens group, a calculation unit 1h for calculating a defocus amount from the phase difference signal, and a first diaphragm F number detection unit 1i. Furthermore, it has a storage means 1j for storing various values necessary for automatic focus adjustment, a second aperture control means 1k, and an automatic focus adjustment area acquisition means 1l.

第二の絞り1eは第一の絞り1bと瞳共役の関係にない。そのため、第二の絞り1eは、絞りの「開口状態」を変更する機能を有し、すなわち、開口部の大きさを変更する機能と開口の位置を光軸位置に対して偏心させる機能とを合わせ持つ。   The second diaphragm 1e is not in a pupil conjugate relationship with the first diaphragm 1b. Therefore, the second diaphragm 1e has a function of changing the “opening state” of the diaphragm, that is, a function of changing the size of the opening and a function of decentering the position of the opening with respect to the optical axis position. Have both.

図7は、第二の絞り1eが光軸を中心に対称となる形状で絞る場合に、第二の絞り1eを絞った際の軸外画素が受光する光束を示す図である。図7(A)に第二の絞り1eの位置と光路図、図7(B)に自動焦点調節エリア105、図7(C)には第一の絞り1bの射出瞳103面での光束を示す。図7(C)の白色は光束が通過されることを示し、黒色は光束が遮断されることを示す。図7(C)より、受光する光束の光量が104Lと104Rとで異なるので、位相差出力信号は図8のように、各光電変換部102a、102bから出力される信号は互いに(図中に矢印で示した)レベルが異なる。各光電変換部102a、102bで受光される光量のバランスが崩れると、相関演算の精度が低下するので、合焦精度の低下につながる。   FIG. 7 is a diagram showing a light beam received by an off-axis pixel when the second stop 1e is stopped when the second stop 1e is stopped in a symmetric shape about the optical axis. FIG. 7A shows the position and optical path of the second stop 1e, FIG. 7B shows the automatic focus adjustment area 105, and FIG. 7C shows the light flux on the exit pupil 103 surface of the first stop 1b. Show. The white color in FIG. 7C indicates that the light beam is passed, and the black color indicates that the light beam is blocked. As shown in FIG. 7C, the light amount of the received light beam differs between 104L and 104R. Therefore, as shown in FIG. 8, the phase difference output signals are the signals output from the photoelectric conversion units 102a and 102b as shown in FIG. Different levels (indicated by arrows). If the balance of the amount of light received by each of the photoelectric conversion units 102a and 102b is lost, the accuracy of the correlation calculation decreases, leading to a decrease in focusing accuracy.

図9は本実施例の焦点調節フローである。通常時は第二の絞り1eを開放した状態で、撮像側と同じFナンバーの光束を撮像面位相差センサ1fで受光し、撮像面位相差センサ1fからの位相差信号に基づき演算手段1hで合焦状態を演算し、該合焦状態に基づきフォーカス制御手段1gを制御して自動焦点調節を行う。大デフォーカス状態など、位相差量を算出不能な場合や演算の信頼性が低い場合は、第二の絞り1eを絞って、自動焦点調節を行う。以下、図9に示した焦点調整フローを参照しながら、詳細に説明する。   FIG. 9 is a focus adjustment flow of this embodiment. Normally, with the second diaphragm 1e opened, a light beam having the same F number as that on the imaging side is received by the imaging surface phase difference sensor 1f, and based on the phase difference signal from the imaging surface phase difference sensor 1f, the calculation means 1h The in-focus state is calculated, and the focus control unit 1g is controlled based on the in-focus state to perform automatic focus adjustment. When the phase difference amount cannot be calculated or the calculation reliability is low, such as in a large defocus state, automatic focusing is performed by reducing the second aperture 1e. Hereinafter, it will be described in detail with reference to the focus adjustment flow shown in FIG.

まず、ステップS101で自動焦点調節モードか確認する。自動焦点調節モードである場合は、S102にて、第二の絞り1eを開放状態(焦点調節に利用する光束を絞らない状態)にする。   First, in step S101, it is confirmed whether or not the automatic focus adjustment mode. In the automatic focus adjustment mode, in S102, the second diaphragm 1e is opened (the light beam used for focus adjustment is not focused).

S103では、撮像面位相差センサ1f内(撮像された画像内)のどの位置にある被写体に対して合焦情報を取得するかを特定するための自動焦点調節エリアを自動焦点調節エリア取得手段1lから取得する。自動焦点調節エリア取得手段1lとしては、例えば、撮影画面内の所定のエリア或いは位置を指定できる手段(マウス、ジョイスティック等のポインティングデバイス、又は、画面内の座標値を直接入力する手段)等を使用することが考えられる。   In S103, an automatic focus adjustment area acquisition unit 1l is used as an automatic focus adjustment area for specifying which position in the imaging plane phase difference sensor 1f (within the captured image) the focus information is to be acquired. Get from. As the automatic focus adjustment area acquisition means 11, for example, a means (pointing device such as a mouse or a joystick or a means for directly inputting a coordinate value in the screen) that can designate a predetermined area or position in the shooting screen is used. It is possible to do.

S104において撮像面位相差センサにおいて被写体の光量が閾値を超えているかを判断する。超えている場合はS105に続き、超えていない場合はS101のステップに戻る。光量の閾値は、予め記憶手段1jにて焦点調節可能な最も低い光量を記憶させておく。   In S104, it is determined in the imaging surface phase difference sensor whether the amount of light of the subject exceeds the threshold value. When it exceeds, it continues to S105, and when it does not exceed, it returns to the step of S101. As the light amount threshold value, the lowest light amount that can be focused by the storage unit 1j is stored in advance.

続くS105では、第一の絞りのFナンバーの検出手段1iにて第一の絞り1bのFナンバーを取得する。   In subsequent S105, the F number of the first diaphragm 1b is acquired by the F number detection means 1i of the first diaphragm.

S106では自動焦点調節エリアに基づいた輝度信号に対して相関演算を行い、位相差量、演算の信頼性値を算出する。S107ではその演算の信頼性値が記憶手段1jに記憶されている閾値と比較を行う。演算の信頼性値は輝度信号のコントラスト値をもとに算出する。コントラスト値を信頼性値に含めることによって、大ボケ状態かを判断することが可能となり、大デフォーカスによって精度が低下した状態での焦点調節を行わない。   In S106, a correlation calculation is performed on the luminance signal based on the autofocus area, and a phase difference amount and a calculation reliability value are calculated. In S107, the reliability value of the calculation is compared with the threshold value stored in the storage unit 1j. The calculation reliability value is calculated based on the contrast value of the luminance signal. By including the contrast value in the reliability value, it is possible to determine whether the state is a large blur, and focus adjustment is not performed in a state where the accuracy is reduced due to a large defocus.

ここでは信頼性値の算出において輝度信号のコントラスト値のみを挙げたが、ノイズ量などその他の要素を含めて、信頼性値としても良い。   Here, only the contrast value of the luminance signal is listed in the calculation of the reliability value, but the reliability value may be included including other elements such as the amount of noise.

S107において信頼性が高いと判断した場合は第二の絞り1eを作動させず、撮像側と同じFナンバーで自動焦点調節を行うS108〜S111となる。S108では第一の絞り1bのFナンバーをもとに記憶手段1jに記憶されている基線長の値を読み出す。S109では基線長、位相差量からデフォーカス量を算出する。S110では記憶手段1jにおいてフォーカス敏感度を読み出す。フォーカス敏感度とはフォーカスレンズ群1aを光軸方向にある一定距離駆動させた際の焦点位置のズレ量である。S111ではこのフォーカス敏感度とデフォーカス量よりフォーカス繰り出し量を算出する。算出したフォーカス繰り出し量を基にS119にて駆動し、自動焦点調節フローの1サイクルが終了する。   If it is determined in S107 that the reliability is high, the second aperture stop 1e is not operated, and automatic focus adjustment is performed with the same F number as that on the imaging side. In S108, the baseline length value stored in the storage means 1j is read based on the F number of the first aperture stop 1b. In S109, the defocus amount is calculated from the base line length and the phase difference amount. In S110, the focus sensitivity is read in the storage unit 1j. The focus sensitivity is a shift amount of the focus position when the focus lens group 1a is driven at a certain distance in the optical axis direction. In S111, the focus feed-out amount is calculated from the focus sensitivity and the defocus amount. Based on the calculated focus feed amount, driving is performed in S119, and one cycle of the automatic focus adjustment flow is completed.

一方、S107において信頼性が低いと判定した場合は、S112において第二の絞り1eを絞る。このときの第二の絞り1eのFナンバーをF0(ここではF/8)とする。このF0は記憶手段1jにて記憶されている。   On the other hand, if it is determined in S107 that the reliability is low, the second diaphragm 1e is narrowed in S112. The F number of the second aperture stop 1e at this time is F0 (here, F / 8). This F0 is stored in the storage means 1j.

FナンバーF0は、信頼性を向上させるため、コントラストを上昇させるよう適切に設定する必要がある。従って、必要なコントラスト値を得る上で許容可能な錯乱円径をδ、自動焦点調節の動作保証すべきデフォーカス端の絶対値をDとすると、次式を満足することが望ましい。
F0≧D/δ ・・・(1)
The F number F0 needs to be set appropriately to increase the contrast in order to improve the reliability. Therefore, it is desirable to satisfy the following expression, where δ is the diameter of the circle of confusion that is acceptable for obtaining the necessary contrast value, and D is the absolute value of the defocus end that should guarantee the operation of automatic focusing.
F0 ≧ D / δ (1)

本参考例では、撮像面位相差センサ1fとして例えば2/3型CCDを使用し、画素ピッチが0.005mmに対し、δを4画素に相当する0.020mmとする。また、Dを0.1mmとする。(1)式は、
F0≧5 ・・・(2)
となり、F/5より大きなFナンバーが必要となる。
In this reference example, for example, a 2/3 type CCD is used as the imaging surface phase difference sensor 1f, and δ is set to 0.020 mm corresponding to 4 pixels with respect to a pixel pitch of 0.005 mm. Further, D is set to 0.1 mm. Equation (1) is
F0 ≧ 5 (2)
Therefore, an F number larger than F / 5 is required.

一方、位相差演算の精度を低下させないためには、FナンバーF0を適切に設定しエアリーディスク径が大きくなり過ぎないようにする必要がある。従って、Fナンバーの閾値をF0、撮像面位相差センサ1fの感度中心波長をλ、必要な演算精度を得るために必要な分解能εとすると、次式を満足することが望ましい。
F0≦ε/(1.22×λ) ・・・(3)
On the other hand, in order not to reduce the accuracy of the phase difference calculation, it is necessary to appropriately set the F number F0 so that the Airy disk diameter does not become too large. Accordingly, it is desirable that the following equation is satisfied, where the F number threshold is F0, the sensitivity center wavelength of the imaging surface phase difference sensor 1f is λ, and the resolution ε is necessary to obtain the required calculation accuracy.
F0 ≦ ε / (1.22 × λ) (3)

本参考例では、撮像面位相差センサ1fとして例えば2/3型CCDを使用し、感度中心波長を5.5×10-4mmとする。また、画素ピッチが0.005mmに対し、εを4画素に相当する0.020mmとする。(3)式は、
F0≦30 ・・・(4)
となり、F/30より小さなFナンバーが必要となる。
In this reference example, for example, a 2/3 type CCD is used as the imaging surface phase difference sensor 1f, and the sensitivity center wavelength is set to 5.5 × 10 −4 mm. Further, for a pixel pitch of 0.005 mm, ε is 0.020 mm corresponding to 4 pixels. Equation (3) is
F0 ≦ 30 (4)
Therefore, an F number smaller than F / 30 is required.

上記(1)(3)式を纏めると、
D/δ≦F0≦ε/(1.22×λ) ・・・(5)
となり、(5)式を満足する範囲でFナンバーを絞ることで、信頼性の向上と所望の演算精度を得ることの両立が可能となる。
Summarizing the above formulas (1) and (3),
D / δ ≦ F0 ≦ ε / (1.22 × λ) (5)
Thus, by reducing the F number within a range that satisfies the expression (5), it is possible to achieve both improvement in reliability and desired calculation accuracy.

また、図10は本実施形態において自動焦点調節エリア105が軸外の場合の自動合焦エリアと焦点調節光束の対応図である。図10(A)に第二の絞り1eの位置と光路図、図10(B)に自動焦点調節エリア106、図10(C)には第一の絞り1bの射出瞳103面での光束を示す。本発明の第二の絞り1eは、光軸に対して非対称に開口部を形成することができる機構を有する。形成される開口部を偏心させる位置は、記憶手段1jに自動焦点調節エリア106に対応するテーブルとして予め記憶させておく。このテーブルでは、自動焦点調節エリアの中央の画素が受光する光束が射出瞳103面の中央にくるように偏心量が設定されている。   FIG. 10 is a correspondence diagram between the automatic focusing area and the focusing light flux when the automatic focusing area 105 is off-axis in the present embodiment. FIG. 10A shows the position and optical path of the second stop 1e, FIG. 10B shows the automatic focus adjustment area 106, and FIG. 10C shows the light flux on the exit pupil 103 surface of the first stop 1b. Show. The second diaphragm 1e of the present invention has a mechanism capable of forming an opening asymmetrically with respect to the optical axis. The position where the formed opening is decentered is stored in advance in the storage unit 1 j as a table corresponding to the automatic focus adjustment area 106. In this table, the amount of eccentricity is set so that the light beam received by the pixel at the center of the automatic focus adjustment area is at the center of the exit pupil 103 surface.

続くS113では絞られた2つの輝度信号に対して相関演算を行い、位相差量、演算の信頼性値を算出する。第二の絞り1eが光束を遮光しているので、第二の絞りのFナンバーをもとに記憶手段1jから基線長を読み出す。続いて、S115〜S117はS109〜S111と同様で、フォーカス繰り出し量が算出される。第二の絞り1eが開放の場合であったS108からのフローでは算出したフォーカス繰り出し量に従い、そのまま駆動させたが、第二の絞り1eが絞られたS112からのフローではS118のステップが追加される。その理由はレンズには一般的に収差が存在し、同じフォーカス位置でもFナンバーによってベストピント位置が移動するためである。S108からのフローでは撮像側のFナンバーと同じなので、ピント位置は移動しない。一方、S112からのフローでは撮像側の光学系のFナンバーと異なるので、S118において算出したフォーカス駆動量(合焦位置)に補正量を加味させる処理を行う。   In subsequent S113, a correlation calculation is performed on the two reduced luminance signals, and a phase difference amount and a calculation reliability value are calculated. Since the second diaphragm 1e blocks the light beam, the base line length is read from the storage means 1j based on the F number of the second diaphragm. Subsequently, S115 to S117 are the same as S109 to S111, and the focus extension amount is calculated. In the flow from S108 when the second aperture stop 1e is opened, the drive is performed as it is according to the calculated focus feed amount. However, in the flow from S112 where the second aperture stop 1e is stopped, a step S118 is added. The This is because the lens generally has aberration, and the best focus position moves depending on the F number even at the same focus position. Since the flow from S108 is the same as the F-number on the imaging side, the focus position does not move. On the other hand, since the flow from S112 is different from the F-number of the optical system on the imaging side, processing for adding the correction amount to the focus drive amount (focus position) calculated in S118 is performed.

図11はS113において第二の絞り1eを絞った状態の相関演算で算出した信頼性値が閾値よりも低い場合についてのフローである。S113−2で、さらに第二の絞り1eのFナンバーを増加させる。続くS113−3にて被写体の光量が閾値を下回ってないかを判断したのちに、S113−4にて再び相関演算を行う。信頼性値が閾値を超えている場合はS114のフローに戻り、閾値を下回っている場合はS113−2に戻る。また、被写体の光量が不足した場合はS113−6にて、第二の絞りのFナンバーを1/3段分減少させ、被写体の光量の調整を行う。ここでは、1/3段としたが、1/2段や1段などでも良い。   FIG. 11 is a flow when the reliability value calculated by the correlation calculation in the state where the second diaphragm 1e is narrowed in S113 is lower than the threshold value. In S113-2, the F number of the second aperture stop 1e is further increased. In S113-3, after determining whether or not the light amount of the subject is below the threshold value, the correlation calculation is performed again in S113-4. If the reliability value exceeds the threshold value, the process returns to S114. If the reliability value is less than the threshold value, the process returns to S113-2. If the amount of light of the subject is insufficient, in step S113-6, the F number of the second aperture is decreased by 1/3 step to adjust the amount of light of the subject. Here, the 1/3 stage is used, but a 1/2 stage or 1 stage may be used.

また、本実施例に示したフローでは被写体が低コントラストの場合、自動焦点調節が行えない。そこで、自動焦点調節を行うために、低コントラストの被写体を撮影している場合、信頼性値の閾値を変化させて自動焦点調節を行っても良い。低コントラストの被写体であることを判断するために、第二の絞りのFナンバーを変化させて得られる輝度信号のコントラスト値を比較するステップを挿入する。異なるFナンバーでもコントラスト値が変化しない場合は、被写体が低コントラストであることを判断することが可能となる。また、閾値を緩めることによって、低コントラスト状態でも自動焦点調節を行うことが可能となる。   Further, in the flow shown in the present embodiment, automatic focus adjustment cannot be performed when the subject has a low contrast. Therefore, in order to perform automatic focus adjustment, when shooting a low-contrast subject, automatic focus adjustment may be performed by changing the threshold value of the reliability value. In order to determine that the subject is a low-contrast object, a step of comparing the contrast value of the luminance signal obtained by changing the F number of the second aperture is inserted. If the contrast value does not change even with different F-numbers, it can be determined that the subject has low contrast. In addition, by reducing the threshold value, it is possible to perform automatic focus adjustment even in a low contrast state.

また、本実施例では、円形に光束を絞っているが、実際にはこれに限定されず、四角形や六角形などの多角形でも良い。さらに、メカニカルな絞りだけでなく、液晶素子を利用した絞りやエレクトロクロミック素子を利用しても良い。   In this embodiment, the light beam is focused in a circular shape. However, the present invention is not limited to this, and may be a polygon such as a quadrangle or a hexagon. Furthermore, not only a mechanical aperture but also an aperture using a liquid crystal element or an electrochromic element may be used.

以上の実施例1に示すように、撮像光束に影響なく、自動焦点調節エリアによらず、合焦検出用光束のみ絞ることが可能となる。従って、大デフォーカス状態に対しても検出精度が落ちない、または検出不能にならない自動焦点調節が可能となる。また、自動焦点調節エリアが軸上、軸外に関わらず、合焦精度が落ちない自動焦点調節レンズ装置および撮影システムを提供することができる。   As shown in the first embodiment, only the focus detection light beam can be focused without affecting the imaging light beam and regardless of the automatic focus adjustment area. Accordingly, it is possible to perform automatic focus adjustment that does not cause the detection accuracy to deteriorate or become undetectable even in a large defocus state. Further, it is possible to provide an automatic focusing lens device and an imaging system in which focusing accuracy does not deteriorate regardless of whether the automatic focusing area is on-axis or off-axis.

実施例2の構成図は図12である。構成として実施例1とは、ズーム部1m、フォーカスレンズ位置検出手段1n、ズーム位置検出手段1oを有する点で異なる。また、記憶手段1jにズーム状態および、フォーカス状態および、Fナンバーに応じた各画素での口径食情報と、各光電変換部での光量の差に対する閾値と、口径食によるベストピント位置のずれの補正データと、を備えることを特徴とする。   FIG. 12 is a configuration diagram of the second embodiment. The configuration differs from the first embodiment in that it includes a zoom unit 1m, a focus lens position detection unit 1n, and a zoom position detection unit 1o. In addition, the storage means 1j stores the vignetting information in each pixel according to the zoom state, the focus state, and the F number, the threshold value for the difference in the amount of light in each photoelectric conversion unit, and the shift in the best focus position due to vignetting. Correction data.

口径食とは、ある画角において光線の一部がレンズ枠などに遮られて有効光束が減少する現象である。図13(A)に口径食が発生した場合の第二の絞り1eの位置と光路図、図13(B)には第一の絞り1bの射出瞳103面での光束を示す。   The vignetting is a phenomenon in which a part of the light beam is blocked by a lens frame or the like at a certain angle of view and the effective luminous flux is reduced. FIG. 13A shows the position and optical path of the second diaphragm 1e when vignetting occurs, and FIG. 13B shows the light flux on the exit pupil 103 surface of the first diaphragm 1b.

図13(B)は、口径食により、撮像面位相差センサ1fの各光電変換部での光量バランスが崩れることを示す図である。光量バランスの崩れにより、所定の画面位置で信頼性値の低い位相差量を算出する場合や、位相差検出が不能な場合がある。   FIG. 13B is a diagram showing that the light quantity balance in each photoelectric conversion unit of the imaging surface phase difference sensor 1f is lost due to vignetting. There are cases where a phase difference amount having a low reliability value is calculated at a predetermined screen position due to a loss of light amount balance, or phase difference detection is impossible.

そこで、本実施例では口径食が位相差検出に影響を及ぼすズーム、フォーカス、Fナンバーの場合は、第二の絞り1eを絞り、口径食の影響を低減させる。図14(A)に口径食が発生した場合の第二の絞り1eの位置と光路図、図14(B)には第一の絞り1bの射出瞳103面での光束を示す。   Therefore, in the present embodiment, in the case of zoom, focus, and F number where vignetting affects phase difference detection, the second diaphragm 1e is stopped to reduce the influence of vignetting. FIG. 14A shows the position and optical path of the second diaphragm 1e when vignetting occurs, and FIG. 14B shows the light flux on the exit pupil 103 surface of the first diaphragm 1b.

図15の本実施例のフローに基づいて説明する。実施例1と異なる点は、S105はS205に、S108はS208、S110はS210、S116はS216、S118はS218に変更されている。また、S205−1,S211−1が挿入されている。   Description will be made based on the flow of the present embodiment in FIG. The difference from the first embodiment is that S105 is changed to S205, S108 is changed to S208, S110 is changed to S210, S116 is changed to S216, and S118 is changed to S218. Also, S205-1 and S211-1 are inserted.

S205では口径食情報やフォーカス敏感度の情報を参照するために、ズーム・フォーカス位置を読み取る。さらに、ズーム・フォーカス。Fナンバー・自動焦点調節エリアから口径食情報を読み出す。続くS205−1では各光電変換部における光量の差と閾値を比較する。閾値を超えない場合、第二の絞り1eは開放状態のままS106にて相関演算を行う。一方、閾値を超える場合、口径食が位相差検出に大きな影響を与えないFナンバーとなるように、S112にて第二の絞り1eを絞り、続くS113で相関演算を行う。閾値は位相差検出において大きな影響を与える光量の差として記憶している。   In S205, the zoom / focus position is read in order to refer to vignetting information and focus sensitivity information. In addition, zoom focus. Read out vignetting information from F number / automatic focus adjustment area. In subsequent S205-1, a difference in light amount in each photoelectric conversion unit is compared with a threshold value. If the threshold value is not exceeded, the correlation calculation is performed in S106 while the second aperture stop 1e remains open. On the other hand, if the threshold value is exceeded, the second diaphragm 1e is squeezed in S112 so that vignetting has an F number that does not significantly affect the phase difference detection, and the correlation calculation is performed in S113. The threshold value is stored as a light amount difference that has a great influence on phase difference detection.

また、S208では微小の口径食により基線長が変化するので、ズーム・フォーカス位置の情報が必要となる。S210、S216のフォーカス敏感度は、ズーム・フォーカス位置により、異なる値となるので、実施例1と異なるステップとなる。   In S208, since the baseline length changes due to minute vignetting, information on the zoom / focus position is required. Since the focus sensitivities in S210 and S216 differ depending on the zoom / focus position, the steps are different from those in the first embodiment.

口径食が発生している場合、算出されたフォーカス繰り出し量ではベストピントにならない。そのため、S211−1,S218において記憶手段1jから口径食によるベストピント位置のずれの補正データを参照、加味し、フォーカスを駆動させる。   When vignetting occurs, the calculated focus feed amount does not achieve the best focus. For this reason, in S211-1 and S218, the focus is driven by referring to and taking into account the correction data for the shift of the best focus position due to vignetting from the storage means 1j.

実施例1と同様に、第二の絞り1eを絞った状態の相関演算で算出した信頼性値が閾値よりも低い場合のフローを示していないが、低い場合にはさらに第二の絞り1eのFナンバーを増加させ、再びS113〜S119のフローを行っても良い。また、第二の絞り1eを絞った際に光量が不十分であった場合には、第二の絞り1eのFナンバーを減少させるフローを行っても良い。   Similarly to the first embodiment, the flow in the case where the reliability value calculated by the correlation calculation in the state in which the second aperture 1e is reduced is lower than the threshold is not shown. The F number may be increased and the flow of S113 to S119 may be performed again. If the amount of light is insufficient when the second aperture stop 1e is stopped, a flow for decreasing the F number of the second aperture stop 1e may be performed.

以上の実施例2に示すように、実施例1の効果に加えて、口径食を有するズームレンズに適した自動焦点調節が可能となる。   As shown in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, automatic focus adjustment suitable for a zoom lens having vignetting is possible.

実施例3は実施例2と構成の概略は変わらないが、本実施例においては、分岐光学系1cと撮像面位相差センサ1fに特徴を有する。分岐光学系1cは赤外領域の波長の光束のみを撮像面位相差センサ1fに分岐し、撮像用センサ1d側には可視光領域の波長の光束を分岐させる。また、撮像面位相差センサ1f側には赤外領域の光束のみ分岐されるため、撮像面位相差センサ1fは図16に示すように、赤外領域に感度を有する画素を有し、各画素に対して異なる波長透過特性に制御するカラーフィルターなどは持たない。また、記憶手段1jに各ズーム、フォーカスの状態での色収差によるベストピント位置のずれの補正値を記憶させることを特徴とする。   Although the outline of the configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment, the present embodiment is characterized by the branching optical system 1c and the imaging plane phase difference sensor 1f. The branching optical system 1c branches only the light beam having the wavelength in the infrared region to the imaging surface phase difference sensor 1f, and branches the light beam having the wavelength in the visible light region on the imaging sensor 1d side. Further, since only the light beam in the infrared region is branched to the imaging surface phase difference sensor 1f side, the imaging surface phase difference sensor 1f has pixels having sensitivity in the infrared region as shown in FIG. However, it does not have a color filter or the like for controlling the wavelength transmission characteristics to be different. In addition, the storage unit 1j stores a correction value for a shift in the best focus position due to chromatic aberration in each zoom and focus state.

図17に自動焦点調節フローを示す。実施例2と比較すると、S311−1,318が異なり、色収差によるベストピント位置のずれの補正を行う。この理由はレンズには一般的に色収差が存在し、波長によりベストピント位置が異なるためである。本実施例では撮像用センサ1dはRGBで取得される一方、撮像面位相差センサ1fは赤外領域の光束を受光して、自動焦点調節を行う。色収差による補正を行わない場合、映像信号では受光されない赤外領域の波長のベストピント位置となる。そこで、S311−1,318にて算出したフォーカス駆動量に対して、色収差によるベストピント位置のずれ量を補正し、撮像信号に合わせた自動焦点調節を行う。   FIG. 17 shows an automatic focusing flow. Compared with the second embodiment, steps S311-1 and 318 are different, and the shift of the best focus position due to chromatic aberration is corrected. This is because the lens generally has chromatic aberration, and the best focus position varies depending on the wavelength. In this embodiment, the imaging sensor 1d is acquired in RGB, while the imaging surface phase difference sensor 1f receives a light beam in the infrared region and performs automatic focus adjustment. When correction by chromatic aberration is not performed, the best focus position of the wavelength in the infrared region that is not received by the video signal. Therefore, the amount of shift in the best focus position due to chromatic aberration is corrected with respect to the focus drive amount calculated in S311-1 and 318, and automatic focus adjustment is performed in accordance with the imaging signal.

以上の実施例3は、実施例1,2の効果に加えて、分岐光学系1cで可視光を反射しないので、撮像用センサ1dへの可視光の透過率への影響を低減する。   In the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, visible light is not reflected by the branching optical system 1c, so that the influence on the transmittance of visible light to the imaging sensor 1d is reduced.

実施例4の構成は、実施例2と変わらず、自動焦点調節フローも変わらない。実施例2と異なる点は第二の絞り1eである。第二の絞り1eは2枚の部材で構成され、図18のように配置される。撮像面位相差センサ1fの瞳分割方向(ここでは水平方向)に対して、第二の絞り1eは瞳分割方向(水平方向)に可動な構成を有し、瞳分割方向における開口部の位置及び大きさを制御する機構を有する。図19(A)は自動焦点調節エリア105が軸外である場合の第二の絞り1eの駆動後の様子、図19(B)は第一の絞り1bの射出瞳103面において、自動焦点調節エリア105の中央の画素が受光する光束通過領域を示した図である。記憶手段1jには自動焦点調節エリア(瞳分割方向(水平方向)の座標)、ズーム、フォーカス、Fナンバーに対して2枚の部材の駆動量が記憶されている。駆動量は、2枚の絞りが形成する射出瞳103面における開口の中心が、自動焦点調節エリアの中央画素の受光する光束の中心と一致するように記憶されている。また、瞳分割方向のFナンバーは、実施例1と同様に、(5)式に従う。   The configuration of the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment, and the automatic focus adjustment flow is not changed. A difference from the second embodiment is a second diaphragm 1e. The second diaphragm 1e is composed of two members and is arranged as shown in FIG. The second aperture stop 1e is movable in the pupil division direction (horizontal direction) with respect to the pupil division direction (here horizontal direction) of the imaging plane phase difference sensor 1f, and the position of the opening in the pupil division direction and A mechanism for controlling the size is provided. FIG. 19A shows a state after driving the second diaphragm 1e when the automatic focusing area 105 is off-axis, and FIG. 19B shows automatic focusing on the exit pupil 103 surface of the first diaphragm 1b. FIG. 6 is a diagram showing a light beam passage region received by a central pixel of an area 105. The storage means 1j stores driving amounts of two members for an automatic focus adjustment area (coordinates in the pupil division direction (horizontal direction)), zoom, focus, and F number. The driving amount is stored so that the center of the aperture on the exit pupil 103 surface formed by the two stops coincides with the center of the light beam received by the central pixel in the automatic focus adjustment area. Further, the F number in the pupil division direction follows the equation (5) as in the first embodiment.

実施例1〜3では大デフォーカス時に、第二の絞り1eにおいて瞳分割方向と、瞳分割方向に対して垂直方向にも、同じFナンバーに制御していた。しかし、2つの瞳分割方向の輝度信号のコントラスト値は各光電変換部の瞳分割方向の光束のFナンバーに大きく影響を受ける。本実施例では、第二の絞り1eの絞り部材を2枚に制限し、必要な光束のみ制御する機構としている。   In the first to third embodiments, at the time of large defocus, the same F number is controlled in the second diaphragm 1e in the pupil division direction and also in the direction perpendicular to the pupil division direction. However, the contrast value of the luminance signal in the two pupil division directions is greatly influenced by the F number of the light beam in the pupil division direction of each photoelectric conversion unit. In the present embodiment, the number of diaphragm members of the second diaphragm 1e is limited to two, and only a necessary light beam is controlled.

以上の実施例4に示すように、実施例1,2の効果に加えて、第二の絞り1eを駆動させた際に光量の有効活用が可能となる。また、第二の絞り1eの形状は単純なプレート形状で達成可能で、駆動方向が一方向であるため、絞り部材の精度や駆動精度による合焦精度の低下を防ぐことができる。   As shown in the fourth embodiment described above, in addition to the effects of the first and second embodiments, the light amount can be effectively utilized when the second diaphragm 1e is driven. Further, the shape of the second aperture stop 1e can be achieved with a simple plate shape, and since the drive direction is one direction, it is possible to prevent a reduction in focusing accuracy due to the accuracy of the aperture member and the drive accuracy.

第5の実施例は自動焦点調節方法として2つのモードを備えることを特徴とする。第1のモードは位相差信号を利用した自動焦点調節だけで自動焦点調節を行う。第2のモードは位相差信号による自動焦点調節を行った後、映像信号のコントラスト値を利用した自動焦点調節を行う。   The fifth embodiment is characterized by having two modes as an automatic focusing method. In the first mode, automatic focusing is performed only by automatic focusing using a phase difference signal. In the second mode, automatic focus adjustment using a contrast value of a video signal is performed after performing automatic focus adjustment using a phase difference signal.

第5の実施例の構成図は図20である。第4の実施例との違いは合焦モード切り替え手段1pを備える点である。この合焦モード切り替え手段1pによって、撮影者は合焦モードを切り替えることができる。また、撮影者が設定した撮影モードによって、合焦モードを自動で切り替えても良い。   FIG. 20 is a block diagram of the fifth embodiment. The difference from the fourth embodiment is that a focusing mode switching means 1p is provided. The photographer can switch the focus mode by the focus mode switching means 1p. Further, the focusing mode may be automatically switched according to the shooting mode set by the photographer.

本実施例の合焦フローについて図21に示す。実施例2,4と異なる点としてはS504に合焦モードを取得するステップが挿入される。合焦モードが位相差による自動焦点調節のみ、つまり第1のモードの場合は、実施例2,4のフローと変わらない。第2のモードである場合、第二の絞り1eを開放にするS505と、撮像面位相差センサ1fで取得される映像信号のコントラスト値をもとに自動焦点調節を行うS506が挿入される。   FIG. 21 shows the focusing flow of this embodiment. As a difference from the second and fourth embodiments, a step of acquiring a focusing mode is inserted in S504. When the focusing mode is only the automatic focus adjustment based on the phase difference, that is, the first mode, the flow is not different from the flow in the second and fourth embodiments. In the case of the second mode, S505 for opening the second aperture stop 1e and S506 for performing automatic focus adjustment based on the contrast value of the video signal acquired by the imaging surface phase difference sensor 1f are inserted.

S506のコントラスト値を利用した自動焦点調節の方法を簡単に説明する。フォーカスレンズ群1aをウォブリングさせ、撮像面位相差センサ1fにて得られる自動焦点調節エリア105内の映像信号のコントラスト値が最も高くなる位置を検出する。その検出位置に対応するフォーカス駆動量を基に、自動焦点調節を行う。   The automatic focusing method using the contrast value in S506 will be briefly described. The focus lens group 1a is wobbled, and the position where the contrast value of the video signal in the automatic focus adjustment area 105 obtained by the imaging surface phase difference sensor 1f is the highest is detected. Automatic focus adjustment is performed based on the focus drive amount corresponding to the detected position.

ここではウォブリングさせる群として、フォーカスレンズ群1aの例を挙げたが、これに限定されず、他のレンズ群であってもよい。特に、分岐光学系1cと撮像面位相差センサ1fの間に配置されるレンズ群をウォブリングさせることで、映像に影響を与えずにコントラスト値による自動焦点調節が可能となる。   Here, an example of the focus lens group 1a is given as the group to be wobbled, but the present invention is not limited to this, and another lens group may be used. In particular, by wobbling a lens group disposed between the branching optical system 1c and the imaging surface phase difference sensor 1f, automatic focus adjustment based on a contrast value can be performed without affecting an image.

また、本実施例のフローでは示していないが、複数回の位相差による自動焦点調節を行った後に、コントラスト値を利用した自動焦点調節を行うフローとしても良い。その場合、フォーカスレンズの駆動量が予め記憶されている所定の閾値よりも下回った場合などとすれば良い。   Further, although not shown in the flow of the present embodiment, a flow of performing automatic focus adjustment using a contrast value after performing automatic focus adjustment by a plurality of phase differences may be used. In this case, the focus lens drive amount may be less than a predetermined threshold stored in advance.

以上の実施例5に示すように、実施例1,2,4の効果に加えて、撮影者がコントラスト値を利用した自動焦点調節を利用するかしないかを選択することが可能となる。コントラスト値を利用した自動焦点調節においては、合焦速度は遅いが、合焦精度は最も高い。そのため、本実施例では、撮影者が合焦速度を優先した第1のモードと精度を優先した第2のモードの2種類合焦モードを、撮影シーンに合わせて自由に選択することが可能となる。   As shown in the fifth embodiment, in addition to the effects of the first, second, and fourth embodiments, the photographer can select whether or not to use the automatic focus adjustment using the contrast value. In the automatic focus adjustment using the contrast value, the focusing speed is slow, but the focusing accuracy is the highest. Therefore, in this embodiment, the photographer can freely select two types of focusing modes, the first mode giving priority to the focusing speed and the second mode giving priority to the accuracy, according to the shooting scene. Become.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

101 マイクロレンズ
102a,b 光電変換部
105 自動焦点調節エリア
1a フォーカスレンズ
1b 第一の絞り
1c 分岐光学系
1d 撮像用センサ
1e 第二の絞り
1f 撮像面位相差センサ
1g フォーカスレンズ制御手段
1h 演算手段
1l 自動焦点調節エリア取得手段
101 Microlens 102a, b Photoelectric conversion unit 105 Automatic focus adjustment area 1a Focus lens 1b First aperture 1c Branching optical system 1d Imaging sensor 1e Second aperture 1f Imaging surface phase difference sensor 1g Focus lens control unit 1h Calculation unit 1l Automatic focus adjustment area acquisition means

Claims (11)

フォーカスレンズ群と、
第一の絞りと、
該フォーカスレンズ群及び該第一の絞りを介した被写体からの光束を、撮像光束と合焦検出用の光束とに分岐する分岐光学系と、
前記撮像光束を受光するための撮像用センサと、
前記合焦検出用の光束から映像信号と位相差信号を取得する撮像面位相差センサと、
前記分岐光学系と前記撮像面位相差センサとの間に配置された第二の絞りと、
撮影する画像内での自動焦点調節を行う位置を取得する手段と、 前記撮像面位相差センサから得られる位相差信号を用いて合焦状態を取得し、前記合焦状態に基づいて前記フォーカスレンズ群及び前記第二の絞りの駆動を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記自動焦点調節を行う位置の情報に基づいて、前記第二の絞りの開口状態を制御する、
ことを特徴とするレンズ装置。
A focus lens group;
The first aperture,
A branching optical system for branching the light beam from the subject through the focus lens group and the first diaphragm into an imaging light beam and a focus detection light beam;
An imaging sensor for receiving the imaging luminous flux;
An imaging surface phase difference sensor that acquires a video signal and a phase difference signal from the light beam for focus detection;
A second diaphragm disposed between the branch optical system and the imaging surface phase difference sensor;
Means for acquiring a position for performing automatic focus adjustment in an image to be captured; and a focus state is acquired using a phase difference signal obtained from the imaging surface phase difference sensor, and the focus lens is based on the focus state. Control means for controlling the drive of the group and the second aperture;
Have
The control means controls an opening state of the second diaphragm based on information on a position where the automatic focus adjustment is performed.
A lens device.
前記制御手段は、前記自動焦点調節を行う位置の画素が受光する光束の中心が前記第一の絞りの射出瞳面の中心を通過するように、前記第二の絞りの開口状態を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。   The control means controls the aperture state of the second diaphragm so that the center of the light beam received by the pixel at the position where the automatic focus adjustment is performed passes through the center of the exit pupil plane of the first diaphragm. The lens device according to claim 1. 前記制御手段は、前記撮像面位相差センサで得られた信号に基づく演算により、位相差量と、前記演算の信頼性値と、を取得し、該信頼性値を基に前記第二の絞りの開口状態を制御する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ装置。   The control means obtains a phase difference amount and a reliability value of the calculation by calculation based on a signal obtained by the imaging surface phase difference sensor, and the second diaphragm based on the reliability value. The lens apparatus according to claim 1, wherein an opening state of the lens is controlled. 前記信頼性値は、前記撮像面位相差センサで得られた信号のコントラストである、ことを特徴とする請求項3に記載のレンズ装置。   The lens apparatus according to claim 3, wherein the reliability value is a contrast of a signal obtained by the imaging surface phase difference sensor. 前記制御手段は、位相差信号に基づき演算された合焦状態に基づく前記フォーカスレンズ群の合焦位置を、前記第一の絞りによる前記撮像光束に対する光学系のFナンバーと、前記第一の絞り及び前記第二の絞りによる前記合焦検出用の光束に対する光学系のFナンバーとの関係に応じて、補正する、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレンズ装置。   The control means determines a focus position of the focus lens group based on a focus state calculated based on a phase difference signal, an F number of an optical system for the imaging light flux by the first diaphragm, and the first diaphragm. 5. The lens apparatus according to claim 1, wherein correction is performed in accordance with a relationship between the F-number of the optical system with respect to the light beam for focus detection by the second diaphragm. . 前記第二の絞りは、前記撮像面位相差センサの瞳分割方向の成分を有する方向に可動な2枚の部材で構成される、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレンズ装置。   The said 2nd aperture_diaphragm | restriction is comprised with two members movable in the direction which has a component of the pupil division direction of the said imaging surface phase difference sensor, The one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. The lens device described. 前記制御手段は、前記自動焦点調節を行う位置の画素が受光する光束の中心が前記第一の絞りの射出瞳面の中心を通過するように、光軸に対して非対称な開口を形成するよう前記第二の絞りの駆動量を制御する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のレンズ装置。   The control means forms an opening that is asymmetric with respect to the optical axis so that the center of the light beam received by the pixel at the position where the automatic focus adjustment is performed passes through the center of the exit pupil plane of the first diaphragm. The lens apparatus according to claim 1, wherein a driving amount of the second diaphragm is controlled. 前記第二の絞りによって形成される開口は1つである、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のレンズ装置。   The lens apparatus according to claim 1, wherein the number of openings formed by the second diaphragm is one. 前記制御手段は、前記撮像面位相差センサにて得られた位相差信号に基づき前記フォーカスレンズ群を駆動して焦点調節をした後に、前記撮像面位相差センサにて得られた映像信号のコントラスト値を用いて前記フォーカスレンズ群を駆動する焦点調節を行う、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のレンズ装置。   The control means drives the focus lens group based on the phase difference signal obtained by the imaging surface phase difference sensor to adjust the focus, and then contrasts the video signal obtained by the imaging surface phase difference sensor. The lens apparatus according to claim 1, wherein focus adjustment for driving the focus lens group is performed using a value. 前記制御手段は、前記撮像面位相差センサにて得られた映像信号のコントラスト値を用いて自動焦点調節を行う際には、前記第二の絞りを開放状態とする、ことを特徴とする請求項9に記載のレンズ装置。   The control means sets the second diaphragm to an open state when performing automatic focus adjustment using a contrast value of a video signal obtained by the imaging surface phase difference sensor. Item 10. The lens device according to Item 9. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のレンズ装置と、前記レンズ装置に接続され、前記撮像手段を有するカメラ装置とを備えたことを特徴とする撮影装置。   An imaging apparatus comprising: the lens apparatus according to claim 1; and a camera apparatus connected to the lens apparatus and having the imaging unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015198879A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 ソニー株式会社 Image pickup apparatus, focus control method, and program
JP2016161678A (en) * 2015-02-27 2016-09-05 キヤノン株式会社 Lens device, imaging apparatus, imaging system, and program
WO2022176416A1 (en) * 2021-02-19 2022-08-25 富士フイルム株式会社 Focus control device, lens device, and imaging device

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