JP2015049473A - Focus adjustment device and imaging device - Google Patents

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JP2013182970A
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朗 木下
Akira Kinoshita
朗 木下
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株式会社ニコン
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus adjustment device that enables a focus state of an optical system to be appropriately adjusted.SOLUTION: A focus adjustment device comprises: an imaging part 22 that captures an image by an optical system having a focus adjustment lens 32, and outputs an image signal corresponding to the captured image; a phase difference detection part 21 that detects the amount of displacement of an imaging plane by the optical system to thereby detect a focus state of the optical system; a contrast detection part 21 that calculates an evaluation value about a contrast of an image by the optical system on the basis of the image signal to thereby detect a focus state of the optical system; and a drive control part 21 that controls a drive of the focus adjustment lens 32 in an optical axis direction. After the drive control part 21 starts the drive control of causing the focus adjustment lens 32 to be driven to a target position on the basis of a focus detection result by the contrast detection part 21, the drive control part 21 causes the focus adjustment lens 32 to be driven to an in-focus position on the basis of a focus detection result obtained by phase difference detection means 21.

Description

本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a focus adjustment device and an imaging device.
従来より、バックラッシュの影響を軽減するために、焦点調節レンズを駆動させながら、コントラスト検出方式による焦点評価値の算出と、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出とを行い、コントラスト検出方式により算出した焦点評価値と、位相差検出方式により算出したデフォーカス量とに基づいて、コントラスト検出方式により検出された焦点評価値のピーク位置に対応するデフォーカス量を目標デフォーカス量として算出し、算出した目標デフォーカス量に基づいて、焦点調節レンズの駆動制御を行う技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, in order to reduce the effect of backlash, while the focus adjustment lens is driven, the focus evaluation value is calculated by the contrast detection method and the defocus amount is calculated by the phase difference detection method. Based on the calculated focus evaluation value and the defocus amount calculated by the phase difference detection method, the defocus amount corresponding to the peak position of the focus evaluation value detected by the contrast detection method is calculated as the target defocus amount, A technique for performing drive control of a focus adjustment lens based on a calculated target defocus amount is known (see, for example, Patent Document 1).
特開2009−47808号公報JP 2009-47808 A
しかしながら、従来技術は、光学系の焦点状態を検出する際に、コントラスト検出方式により合焦位置を検出できる速度で、焦点調節レンズを駆動させるために、光学系の焦点調節に時間がかかってしまう場合があった。   However, in the conventional technique, when the focus state of the optical system is detected, it takes time to adjust the focus of the optical system because the focus adjustment lens is driven at a speed at which the focus position can be detected by the contrast detection method. There was a case.
本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態を適切に調節することができる焦点調節装置を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a focus adjustment device capable of appropriately adjusting the focus state of an optical system.
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。   The present invention solves the above problems by the following means.
[1]本発明に係る焦点調節装置は、焦点調節レンズを有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部と、前記焦点調節レンズの光軸方向における駆動を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて前記焦点調節レンズを目標位置まで駆動させる駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させることを特徴とする。   [1] A focus adjustment apparatus according to the present invention captures an image by an optical system having a focus adjustment lens and outputs an image signal corresponding to the captured image, and an image plane shift amount by the optical system. By detecting the phase difference detection unit that detects the focus state of the optical system, and calculating an evaluation value related to the contrast of the image by the optical system based on the image signal, the focus state of the optical system is calculated. A contrast detection unit for detecting, and a drive control unit for controlling driving of the focus adjustment lens in the optical axis direction. The drive control unit controls the focus adjustment lens based on a focus detection result by the contrast detection unit. After starting the drive control to drive to the target position, the focus adjustment lens is driven to the in-focus position based on the focus detection result obtained by the phase difference detection means. And features.
[2]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズを第1駆動範囲において第1駆動速度で駆動させながら、前記コントラスト検出部に焦点検出を行わせる第1探索駆動と、前記焦点調節レンズを前記第1駆動範囲とは異なる第2駆動範囲において、前記第1駆動速度とは異なる第2駆動速度で駆動させながら、前記コントラスト検出部に焦点検出を行わせる第2探索駆動とが実行可能であるように構成することができる。   [2] In the invention related to the focus adjustment apparatus, the drive control unit causes the contrast detection unit to perform focus detection while driving the focus adjustment lens at a first drive speed in a first drive range. Driving and driving the focus adjusting lens in a second driving range different from the first driving range at a second driving speed different from the first driving speed, and causing the contrast detection unit to perform focus detection. It can be configured such that two search driving can be performed.
[3]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第2探索駆動における前記第2駆動範囲は、前記第1探索駆動における前記第1駆動範囲よりも広い範囲であり、かつ、前記第2探索駆動における前記第2駆動速度は、前記第1探索駆動における前記第1駆動速度よりも速い速度であるように構成することができる。   [3] In the invention related to the focus adjustment apparatus, the second drive range in the second search drive is wider than the first drive range in the first search drive, and the second search drive. The second drive speed in can be configured to be faster than the first drive speed in the first search drive.
[4]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記第2探索駆動を実行した場合には、前記第2探索駆動を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させるように構成することができる。   [4] In the invention related to the focus adjustment apparatus, when the drive control unit executes the second search drive, the focus obtained by the phase difference detection unit after starting the second search drive. Based on the detection result, the focusing lens can be driven to the in-focus position.
[5]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第1探索駆動を行う場合には、前記焦点調節レンズのガタ詰め駆動を行うように構成することができる。   [5] In the invention related to the focus adjustment apparatus, when the first search drive is performed, the focus adjustment lens can be configured to perform backlash drive.
[6]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部に、前記光学系の焦点状態を検出させる場合において、前記焦点調節レンズの駆動速度が合焦位置の検出に適した速度を超える場合には、前記駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させるように構成することができる。   [6] In the invention according to the focus adjustment device, the drive control unit may cause the contrast detection unit to detect the focus state of the optical system while driving the focus adjustment lens. When the driving speed exceeds a speed suitable for detection of the in-focus position, the focus adjustment lens is moved to the in-focus position based on the focus detection result obtained by the phase difference detection means after starting the driving control. It can be configured to drive up to.
[7]上記焦点調節装置に係る発明において、前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズの駆動可能範囲の全域において前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部に前記光学系の焦点状態を検出させる場合には、前記駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させるように構成することができる。   [7] In the invention relating to the focus adjustment device, the drive control unit may cause the contrast detection unit to change the focus state of the optical system while driving the focus adjustment lens over the entire driveable range of the focus adjustment lens. In the case of detection, the focus adjustment lens can be driven to the in-focus position based on the focus detection result obtained by the phase difference detection means after starting the drive control.
[8]本発明に係る撮像装置は、上記焦点調節装置を備えることを特徴とする。   [8] An imaging apparatus according to the present invention includes the above-described focus adjustment apparatus.
本発明によれば、光学系の焦点状態を適切に調節することができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately adjust the focus state of the optical system.
図1は、本実施形態に係るカメラを示す要部構成図である。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a camera according to the present embodiment. 図2は、フォーカスレンズ32の駆動伝達機構のガタ量Gを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the play amount G of the drive transmission mechanism of the focus lens 32. 図3は、図1に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the focus detection position on the imaging surface of the imaging device shown in FIG. 図4は、図3のIV部を拡大して焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。FIG. 4 is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222a and 222b by enlarging the IV part of FIG. 図5(A)は、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図5(B)は、焦点検出画素222aの一つを拡大して示す正面図、図5(C)は、焦点検出画素222bの一つを拡大して示す正面図、図5(D)は、撮像画素221の一つを拡大して示す断面図、図5(E)は、焦点検出画素222aの一つを拡大して示す断面図、図5(F)は、焦点検出画素222bの一つを拡大して示す断面図である。5A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221, FIG. 5B is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels 222a, and FIG. FIG. 5D is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 5E is one of the focus detection pixels 222a. FIG. 5F is an enlarged sectional view showing one of the focus detection pixels 222b. 図6は、図4のVI-VI線に沿う断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 図7は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the camera according to the present embodiment. 図8は、第1探索駆動における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the focus lens position and the focus evaluation value and the relationship between the focus lens position and time in the first search drive. 図9は、第2探索駆動における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the focus lens position and the focus evaluation value and the relationship between the focus lens position and time in the second search drive.
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ1を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ1(以下、単にカメラ1という。)は、カメラ本体2とレンズ鏡筒3から構成され、これらカメラ本体2とレンズ鏡筒3はマウント部4により着脱可能に結合されている。   FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a digital camera 1 according to an embodiment of the present invention. A digital camera 1 according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as a camera 1) includes a camera body 2 and a lens barrel 3, and the camera body 2 and the lens barrel 3 are detachably coupled by a mount unit 4. Yes.
レンズ鏡筒3は、カメラ本体2に着脱可能な交換レンズである。図1に示すように、レンズ鏡筒3には、レンズ31,32,33、および絞り34を含む撮影光学系が内蔵されている。   The lens barrel 3 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body 2. As shown in FIG. 1, the lens barrel 3 includes a photographic optical system including lenses 31, 32, 33 and a diaphragm 34.
レンズ32は、フォーカスレンズであり、光軸L1方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ32は、レンズ鏡筒3の光軸L1に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ35によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ36によってその位置が調節される。   The lens 32 is a focus lens, and can adjust the focal length of the photographing optical system by moving in the direction of the optical axis L1. The focus lens 32 is provided so as to be movable along the optical axis L1 of the lens barrel 3, and its position is adjusted by the focus lens drive motor 36 while its position is detected by the encoder 35.
フォーカスレンズ駆動モータ36は、通常、機械的な駆動伝達機構から構成され、このような駆動伝達機構は、たとえば、図2に示すように、第1の駆動機構500および第2の駆動機構600からなり、第1の駆動機構500が駆動することにより、これに伴い、フォーカスレンズ32側の第2の駆動機構600を駆動させ、これにより、フォーカスレンズ32を、至近側あるいは無限遠側に移動させるような構成を備えている。そして、このような駆動機構においては、通常、歯車の噛み合わせ部の円滑な動作の観点より、ガタ量Gが設けられている。   The focus lens drive motor 36 is usually composed of a mechanical drive transmission mechanism, and such a drive transmission mechanism includes, for example, a first drive mechanism 500 and a second drive mechanism 600 as shown in FIG. Accordingly, when the first drive mechanism 500 is driven, the second drive mechanism 600 on the focus lens 32 side is driven accordingly, and thereby the focus lens 32 is moved to the close side or the infinity side. It has such a configuration. And in such a drive mechanism, the backlash amount G is normally provided from a viewpoint of the smooth operation | movement of the meshing part of a gearwheel.
絞り34は、上記撮影光学系を通過して撮像素子22に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸L1を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り34による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部21からレンズ制御部37を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体2に設けられた操作部28によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部21からレンズ制御部37に入力される。絞り34の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部37で現在の開口径が認識される。   The diaphragm 34 is configured such that the aperture diameter around the optical axis L1 can be adjusted in order to limit the amount of light flux that passes through the photographing optical system and reaches the image sensor 22 and to adjust the blur amount. The adjustment of the aperture diameter by the diaphragm 34 is performed, for example, by sending an appropriate aperture diameter calculated in the automatic exposure mode from the camera control unit 21 via the lens control unit 37. Further, the set aperture diameter is input from the camera control unit 21 to the lens control unit 37 by a manual operation by the operation unit 28 provided in the camera body 2. The aperture diameter of the aperture 34 is detected by an aperture sensor (not shown), and the lens controller 37 recognizes the current aperture diameter.
一方、カメラ本体2には、上記撮影光学系からの光束L1を受光する撮像素子22が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター23が設けられている。撮像素子22はCCDやCMOSなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部21に送出する。カメラ制御部21に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路25に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ(EVF)26に表示されるとともに、操作部28に備えられたレリーズボタン(不図示)が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ24に記録される。なお、カメラメモリ24は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子22の構造の詳細は後述する。   On the other hand, the camera body 2 is provided with an imaging element 22 that receives the light beam L1 from the photographing optical system on a planned focal plane of the photographing optical system, and a shutter 23 is provided on the front surface thereof. The image sensor 22 is composed of a device such as a CCD or CMOS, converts the received optical signal into an electrical signal, and sends it to the camera control unit 21. The captured image information sent to the camera control unit 21 is sequentially sent to the liquid crystal drive circuit 25 and displayed on the electronic viewfinder (EVF) 26 of the observation optical system, and a release button ( When (not shown) is fully pressed, the photographed image information is recorded in the camera memory 24 which is a recording medium. The camera memory 24 can be either a removable card type memory or a built-in memory. Details of the structure of the image sensor 22 will be described later.
カメラ本体2には、撮像素子22で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ(EVF)26と、これを駆動する液晶駆動回路25と、接眼レンズ27とを備えている。液晶駆動回路25は、撮像素子22で撮像され、カメラ制御部21へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ26を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ27を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸L2による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体2の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。   The camera body 2 is provided with an observation optical system for observing an image picked up by the image pickup device 22. The observation optical system of the present embodiment includes an electronic viewfinder (EVF) 26 composed of a liquid crystal display element, a liquid crystal driving circuit 25 that drives the electronic viewfinder (EVF) 26, and an eyepiece lens 27. The liquid crystal drive circuit 25 reads the captured image information captured by the image sensor 22 and sent to the camera control unit 21, and drives the electronic viewfinder 26 based on the read image information. Thereby, the user can observe the current captured image through the eyepiece lens 27. Note that, instead of or in addition to the observation optical system using the optical axis L2, a liquid crystal display may be provided on the back surface of the camera body 2, and a photographed image may be displayed on the liquid crystal display.
カメラ本体2にはカメラ制御部21が設けられている。カメラ制御部21は、マウント部4に設けられた電気信号接点部41によりレンズ制御部37と電気的に接続され、このレンズ制御部37からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部37へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部21は、上述したように撮像素子22から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ26の液晶駆動回路25やメモリ24に出力する。また、カメラ制御部21は、撮像素子22からの画像情報の補正やレンズ鏡筒3の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ1全体の制御を司る。   A camera control unit 21 is provided in the camera body 2. The camera control unit 21 is electrically connected to the lens control unit 37 through an electric signal contact unit 41 provided in the mount unit 4, receives lens information from the lens control unit 37, and defocuses to the lens control unit 37. Send information such as volume and aperture diameter. The camera control unit 21 reads out the pixel output from the image sensor 22 as described above, generates image information by performing predetermined information processing on the read out pixel output as necessary, and generates the generated image information. Is output to the liquid crystal driving circuit 25 and the memory 24 of the electronic viewfinder 26. The camera control unit 21 controls the entire camera 1 such as correction of image information from the image sensor 22 and detection of a focus adjustment state and an aperture adjustment state of the lens barrel 3.
また、カメラ制御部21は、上記に加えて、撮像素子22から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。   In addition to the above, the camera control unit 21 detects the focus state of the photographic optical system by the phase detection method and the focus state of the photographic optical system by the contrast detection method based on the pixel data read from the image sensor 22. I do. A specific focus state detection method will be described later.
操作部28は、シャッターレリーズボタンなどの入力スイッチであり、オートフォーカスモード/マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部28により設定された各種モードはカメラ制御部21へ送出され、当該カメラ制御部21によりカメラ1全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでONとなる第1スイッチSW1と、ボタンの全押しでONとなる第2スイッチSW2とを含む。   The operation unit 28 is an input switch such as a shutter release button, and can switch between an auto focus mode and a manual focus mode. Various modes set by the operation unit 28 are sent to the camera control unit 21, and the operation of the entire camera 1 is controlled by the camera control unit 21. The shutter release button includes a first switch SW1 that is turned on when the button is half-pressed and a second switch SW2 that is turned on when the button is fully pressed.
次に、本実施形態に係る撮像素子22について説明する。   Next, the image sensor 22 according to the present embodiment will be described.
図3は、撮像素子22の撮像面を示す正面図、図4は、図3のIV部分を拡大して焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。   FIG. 3 is a front view showing the imaging surface of the imaging device 22, and FIG. 4 is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222a and 222b by enlarging the IV portion of FIG.
本実施形態の撮像素子22は、図4に示すように、複数の撮像画素221が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Gと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Rと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Bがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する4つの画素群223(稠密正方格子配列)において一方の対角線上に2つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が1つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群223を単位として、当該画素群223を撮像素子22の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子22が構成されている。   As shown in FIG. 4, the imaging element 22 of the present embodiment includes a green pixel G having a color filter in which a plurality of imaging pixels 221 are two-dimensionally arranged on the plane of the imaging surface and transmit a green wavelength region. A red pixel R having a color filter that transmits a red wavelength region and a blue pixel B having a color filter that transmits a blue wavelength region are arranged in a so-called Bayer Arrangement. That is, in four adjacent pixel groups 223 (dense square lattice arrangement), two green pixels are arranged on one diagonal line, and one red pixel and one blue pixel are arranged on the other diagonal line. The image sensor 22 is configured by repeatedly arranging the pixel group 223 on the imaging surface of the image sensor 22 in a two-dimensional manner with the Bayer array pixel group 223 as a unit.
なお、単位画素群223の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ(緑:G、イエロー:Ye、マゼンタ:Mg,シアン:Cy)の配列を採用することもできる。   The unit pixel group 223 may be arranged in a dense hexagonal lattice arrangement other than the dense square lattice shown in the figure. Further, the configuration and arrangement of the color filters are not limited to this, and an arrangement of complementary color filters (green: G, yellow: Ye, magenta: Mg, cyan: Cy) can also be adopted.
図5(A)は、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図5(D)は断面図である。一つの撮像画素221は、マイクロレンズ2211と、光電変換部2212と、図示しないカラーフィルタから構成され、図5(D)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2212が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2211が形成されている。光電変換部2212は、マイクロレンズ2211により撮影光学系の射出瞳(たとえばF1.0)を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。   FIG. 5A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 5D is a cross-sectional view. One imaging pixel 221 includes a micro lens 2211, a photoelectric conversion unit 2212, and a color filter (not shown), and is formed on the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the imaging element 22 as shown in the cross-sectional view of FIG. A photoelectric conversion portion 2212 is built, and a microlens 2211 is formed on the surface thereof. The photoelectric conversion unit 2212 is configured to receive an imaging light beam that passes through an exit pupil (for example, F1.0) of the photographing optical system by the micro lens 2211, and receives the imaging light beam.
また、撮像素子22の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の3箇所には、上述した撮像画素221に代えて焦点検出画素222a,222bが配列された焦点検出画素列22a,22b,22cが設けられている。そして、図4に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素222aおよび222bが、互いに隣接して交互に、横一列(22a,22c,22c)に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素222aおよび222bは、ベイヤー配列された撮像画素221の緑画素Gと青画素Bとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。   In addition, focus detection pixel rows 22a, 22b, and 22c in which focus detection pixels 222a and 222b are arranged in place of the above-described imaging pixels 221 at the center of the image pickup surface of the image pickup element 22 and three positions that are symmetrical from the center. Is provided. As shown in FIG. 4, one focus detection pixel column includes a plurality of focus detection pixels 222 a and 222 b that are alternately arranged adjacent to each other in a horizontal row (22 a, 22 c, 22 c). Yes. In the present embodiment, the focus detection pixels 222a and 222b are densely arranged without providing a gap at the position of the green pixel G and the blue pixel B of the image pickup pixel 221 arranged in the Bayer array.
なお、図3に示す焦点検出画素列22a〜22cの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列22a〜22cの中から、撮影者が操作部28を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。   Note that the positions of the focus detection pixel rows 22a to 22c illustrated in FIG. 3 are not limited to the illustrated positions, and may be any one or two, or may be arranged at four or more positions. it can. In actual focus detection, a photographer manually operates the operation unit 28 from among a plurality of focus detection pixel rows 22a to 22c, and selects a desired focus detection pixel row as a focus detection area. You can also
図5(B)は、焦点検出画素222aの一つを拡大して示す正面図、図5(E)は、焦点検出画素222aの断面図である。また、図5(C)は、焦点検出画素222bの一つを拡大して示す正面図、図5(F)は、焦点検出画素222bの断面図である。焦点検出画素222aは、図5(B)に示すように、マイクロレンズ2221aと、半円形状の光電変換部2222aとから構成され、図5(E)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222aが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221aが形成されている。また、焦点検出画素222bは、図5(C)に示すように、マイクロレンズ2221bと、光電変換部2222bとから構成され、図5(F)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222bが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221bが形成されている。そして、これら焦点検出画素222aおよび222bは、図4に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図3に示す焦点検出画素列22a〜22cを構成する。   FIG. 5B is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels 222a, and FIG. 5E is a cross-sectional view of the focus detection pixel 222a. FIG. 5C is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels 222b, and FIG. 5F is a cross-sectional view of the focus detection pixel 222b. As shown in FIG. 5B, the focus detection pixel 222a includes a micro lens 2221a and a semicircular photoelectric conversion unit 2222a. As shown in the cross-sectional view of FIG. A photoelectric conversion portion 2222a is formed on the surface of the semiconductor circuit substrate 2213, and a micro lens 2221a is formed on the surface. The focus detection pixel 222b includes a microlens 2221b and a photoelectric conversion unit 2222b as shown in FIG. 5C, and the semiconductor of the image sensor 22 as shown in the cross-sectional view of FIG. A photoelectric conversion unit 2222b is formed on the surface of the circuit board 2213, and a microlens 2221b is formed on the surface. These focus detection pixels 222a and 222b are alternately arranged adjacent to each other in a horizontal row as shown in FIG. 4, thereby forming focus detection pixel rows 22a to 22c shown in FIG.
なお、焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bは、マイクロレンズ2221a,2221bにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域(たとえばF2.8)を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素222a,222bにはカラーフィルタは設けられておらず、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特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素221と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。   The photoelectric conversion units 2222a and 2222b of the focus detection pixels 222a and 222b have such a shape that the microlenses 2221a and 2221b receive a light beam that passes through a predetermined region (eg, F2.8) of the exit pupil of the photographing optical system. Is done. Further, the focus detection pixels 222a and 222b are not provided with color filters, and their spectral characteristics are the total of the spectral characteristics of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristics of an infrared cut filter (not shown). ing. However, it may be configured to include one of the same color filters as the imaging pixel 221, for example, a green filter.
また、図5(B)、図5(C)に示す焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bは半円形状としたが、光電変換部2222a,2222bの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。   In addition, although the photoelectric conversion units 2222a and 2222b of the focus detection pixels 222a and 222b illustrated in FIGS. 5B and 5C have a semicircular shape, the shape of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b is not limited thereto. Other shapes such as an elliptical shape, a rectangular shape, and a polygonal shape can also be used.
ここで、上述した焦点検出画素222a,222bの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。   Here, a so-called phase difference detection method for detecting the focus state of the photographing optical system based on the pixel outputs of the focus detection pixels 222a and 222b described above will be described.
図6は、図4のVI-VI線に沿う断面図であり、撮影光軸L1近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2が、射出瞳350の測距瞳351,352から照射される光束AB1−1,AB2−1,AB1−2,AB2−2をそれぞれ受光していることを示している。なお、図6においては、複数の焦点検出画素222a,222bのうち、撮影光軸L1近傍に位置するもののみを例示して示したが、図5に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳351,352から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4. The focus detection pixels 222 a-1, 222 b-1, 222 a-2, and 222 b-2 that are arranged in the vicinity of the photographing optical axis L 1 It shows that light beams AB1-1, AB2-1, AB1-2, and AB2-2 irradiated from the distance measuring pupils 351 and 352 of the exit pupil 350 are received. 6 illustrates only the focus detection pixels 222a and 222b that are located in the vicinity of the photographing optical axis L1, but other focus detection pixels other than the focus detection pixels illustrated in FIG. 5 are illustrated. In the same manner, the light beams emitted from the pair of distance measuring pupils 351 and 352 are respectively received.
ここで、射出瞳350とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bの前方の距離Dの位置に設定された像である。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距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Dを測距瞳距離と称する。また、測距瞳351,352とは、焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bにより、それぞれ投影された光電変換部2222a,2222bの像をいう。   Here, the exit pupil 350 is an image set at a distance D in front of the microlenses 2221a and 2221b of the focus detection pixels 222a and 222b arranged on the planned focal plane of the photographing optical system. The distance D is a value uniquely determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the distance D is referred to as a distance measurement pupil distance. The distance measurement pupils 351 and 352 are images of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b respectively projected by the micro lenses 2221a and 2221b of the focus detection pixels 222a and 222b.
なお、図6において焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2の配列方向は一対の測距瞳351,352の並び方向と一致している。   In FIG. 6, the arrangement direction of the focus detection pixels 222 a-1, 222 b-1, 222 a-2, and 222 b-2 coincides with the arrangement direction of the pair of distance measuring pupils 351 and 352.
また、図6に示すように、焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2のマイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2の背後に配置された各光電変換部2222a−1,2222b−1,2222a−2,2222b−2の形状が、各マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2から測距距離Dだけ離れた射出瞳350上に投影され、その投影形状は測距瞳351,352を形成する。   Further, as shown in FIG. 6, the microlenses 2221a-1, 2221b-1, 2221a-2, and 2221b-2 of the focus detection pixels 222a-1, 222b-1, 222a-2, and 222b-2 are photographic optical systems. Near the planned focal plane. The shapes of the photoelectric conversion units 2222a-1, 2222b-1, 2222a-2, 2222b-2 arranged behind the micro lenses 2221a-1, 2221b-1, 2221a-2, 2221b-2 are the same as Projected onto the exit pupil 350 that is separated from the lenses 2221 a-1, 2221 b-1, 2221 a-2, and 2221 b-2 by a distance measurement distance D, and the projection shape forms distance measurement pupils 351 and 352.
すなわち、測距距離Dにある射出瞳350上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状(測距瞳351,352)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における光電変換部の投影方向が決定されている。   That is, the microlens and the photoelectric conversion unit in each focus detection pixel so that the projection shapes (distance measurement pupils 351 and 352) of the focus detection pixels coincide on the exit pupil 350 at the distance D. Is determined, and the projection direction of the photoelectric conversion unit in each focus detection pixel is thereby determined.
図6に示すように、焦点検出画素222a−1の光電変換部2222a−1は、測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−1に向う光束AB1−1によりマイクロレンズ2221a−1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、焦点検出画素222a−2の光電変換部2222a−2は測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−2に向う光束AB1−2によりマイクロレンズ2221a−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   As shown in FIG. 6, the photoelectric conversion unit 2222a-1 of the focus detection pixel 222a-1 is formed on the microlens 2221a-1 by the light beam AB1-1 that passes through the distance measuring pupil 351 and goes to the microlens 2221a-1. A signal corresponding to the intensity of the image to be output is output. Similarly, the photoelectric conversion unit 2222a-2 of the focus detection pixel 222a-2 passes through the distance measuring pupil 351, and the intensity of the image formed on the microlens 2221a-2 by the light beam AB1-2 toward the microlens 2221a-2. The signal corresponding to is output.
また、焦点検出画素222b−1の光電変換部2222b−1は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−1に向う光束AB2−1によりマイクロレンズ2221b−1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、焦点検出画素222b−2の光電変換部2222b−2は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−2に向う光束AB2−2によりマイクロレンズ2221b−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   Further, the photoelectric conversion unit 2222b-1 of the focus detection pixel 222b-1 passes through the distance measuring pupil 352, and the intensity of the image formed on the microlens 2221b-1 by the light beam AB2-1 directed to the microlens 2221b-1. Output the corresponding signal. Similarly, the photoelectric conversion unit 2222b-2 of the focus detection pixel 222b-2 passes through the distance measuring pupil 352, and the intensity of the image formed on the microlens 2221b-2 by the light beam AB2-2 toward the microlens 2221b-2. The signal corresponding to is output.
そして、上述した2種類の焦点検出画素222a,222bを、図4に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bの出力を、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれを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データが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出する。   Then, a plurality of the above-described two types of focus detection pixels 222a and 222b are arranged in a straight line as shown in FIG. Of the pair of images formed on the focus detection pixel array by the focus detection light fluxes passing through each of the distance measurement pupil 351 and the distance measurement pupil 352. Data on the distribution is obtained. The intensity distribution data is subjected to an image shift detection calculation process such as a correlation calculation process or a phase difference detection process to detect an image shift amount by a so-called phase difference detection method.
そして、得られた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施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面(予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。)の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。   Then, a conversion calculation is performed on the obtained image shift amount according to the center-of-gravity interval of the pair of distance measuring pupils, thereby obtaining a focal plane corresponding to the current focal plane (the position corresponding to the position of the microlens array on the planned focal plane) The deviation of the focal plane in the detection area), that is, the defocus amount can be obtained.
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算、および、デフォーカス量の演算はカメラ制御部21により実行される。   Note that the calculation of the image shift amount and the calculation of the defocus amount by the phase difference detection method are executed by the camera control unit 21.
また、本実施形態では、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させる合焦駆動が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、算出したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ32を駆動させながら、デフォーカス量の算出を繰り返し、新たにデフォーカス量が算出された場合には、新たに算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ32を駆動させる。そして、新たに算出されたデフォーカス量(すなわち、光学系の像面位置と被写体の像面位置とのずれ量)が所定の合焦範囲内となり、光学系の焦点状態が合焦状態にあると判断された場合に、フォーカスレンズ32が合焦位置まで駆動したものと判断し、フォーカスレンズ32の駆動を終了する。   In the present embodiment, focusing drive for driving the focus lens 32 to the in-focus position is performed based on the calculated defocus amount. Specifically, the camera control unit 21 repeatedly calculates the defocus amount while driving the focus lens 32 based on the calculated defocus amount, and when a new defocus amount is calculated, The focus lens 32 is driven based on the calculated defocus amount. Then, the newly calculated defocus amount (that is, the shift amount between the image plane position of the optical system and the image plane position of the subject) is within a predetermined focus range, and the focus state of the optical system is in focus. If it is determined that the focus lens 32 has been driven to the in-focus position, the drive of the focus lens 32 is terminated.
また、カメラ制御部21は、撮像素子22の撮像画素221の出力に基づいて、光学系の焦点状態を検出する、コントラスト検出方式による焦点検出を行う。具体的には、カメラ制御部21は、撮像素子22の撮像画素221の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子22の撮像画素221からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる2つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。   The camera control unit 21 performs focus detection by a contrast detection method that detects the focus state of the optical system based on the output of the imaging pixel 221 of the imaging element 22. Specifically, the camera control unit 21 reads the output of the imaging pixel 221 of the imaging element 22 and calculates a focus evaluation value based on the read pixel output. This focus evaluation value can be obtained, for example, by extracting a high-frequency component of an image output from the imaging pixel 221 of the imaging element 22 using a high-frequency transmission filter. It can also be obtained by extracting high-frequency components using two high-frequency transmission filters having different cutoff frequencies.
そして、カメラ制御部21は、レンズ制御部37に制御信号を送出してフォーカスレンズ32を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ32の位置を合焦位置として求めることで、光学系の焦点状態を検出することができる。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ32を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、2回上昇した後、さらに、2回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。   Then, the camera control unit 21 sends a control signal to the lens control unit 37 to drive the focus lens 32 at a predetermined sampling interval (distance) to obtain a focus evaluation value at each position, and the focus evaluation value is maximum. The focus state of the optical system can be detected by obtaining the position of the focus lens 32 as the in-focus position. Note that this in-focus position is obtained when, for example, when the focus evaluation value is calculated while driving the focus lens 32, the focus evaluation value rises twice and then moves down twice. Can be obtained by performing an operation such as interpolation using the focus evaluation value.
なお、本実施形態においては、位相差検出方式による焦点検出と、コントラスト検出方式による焦点検出とを適切に組み合わせることで、焦点検出結果に基づいて、光学系の焦点状態を適切に調節することができる。本実施形態に係る光学系の焦点状態の調節方法の詳細については、後述する。   In the present embodiment, the focus state of the optical system can be appropriately adjusted based on the focus detection result by appropriately combining focus detection by the phase difference detection method and focus detection by the contrast detection method. it can. Details of the method for adjusting the focus state of the optical system according to the present embodiment will be described later.
次に、図7を参照して、第1実施形態に係るカメラ1の動作例を説明する。図7は、第1実施形態に係るカメラ1の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、たとえば、シャッターレリーズボタンの半押し操作が行われることにより開始される。   Next, an operation example of the camera 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the camera 1 according to the first embodiment. The following operation is started, for example, when a half-press operation of the shutter release button is performed.
まず、ステップS101では、カメラ制御部21により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子22により、撮影光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部21により、撮像素子22の3つの焦点検出画素列22a〜22cを構成する各焦点検出画素222a,222bから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部21は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、3つの焦点検出画素列22a〜22cに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部21は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行われる。   First, in step S101, the camera control unit 21 starts a defocus amount calculation process using a phase difference detection method. In the present embodiment, the defocus amount calculation process by the phase difference detection method is performed as follows. That is, first, the image sensor 22 receives a light beam from the photographing optical system, and the camera control unit 21 performs focus detection pixels 222a and 222b constituting the three focus detection pixel rows 22a to 22c of the image sensor 22. A pair of image data corresponding to the pair of images is read out. In this case, when a specific focus detection position is selected by a manual operation of the photographer, only data from focus detection pixels corresponding to the focus detection position may be read. Then, the camera control unit 21 performs image shift detection calculation processing (correlation calculation processing) based on the read pair of image data, and images at the focus detection positions corresponding to the three focus detection pixel rows 22a to 22c. The shift amount is calculated, and the image shift amount is converted into a defocus amount. Further, the camera control unit 21 evaluates the reliability of the calculated defocus amount. Note that the reliability of the defocus amount is evaluated based on, for example, the degree of coincidence and contrast of a pair of image data.
そして、ステップS102では、カメラ制御部21により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行われる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップS103に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップS108に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップS108に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。   In step S102, the camera control unit 21 determines whether the defocus amount can be calculated by the phase difference detection method. If the defocus amount can be calculated, it is determined that distance measurement is possible, and the process proceeds to step S103. On the other hand, if the defocus amount cannot be calculated, it is determined that distance measurement is impossible, and the process proceeds to step S108. In the present embodiment, even when the defocus amount can be calculated, if the reliability of the calculated defocus amount is low, it is treated that the defocus amount cannot be calculated, and the process proceeds to step S108. Let's go ahead. In the present embodiment, for example, when the subject has a low contrast, the subject is an ultra-low brightness subject, or the subject is an ultra-high brightness subject, it is determined that the reliability of the defocus amount is low. .
ステップS103では、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたと判定されているため、カメラ制御部21により、ステップS101で算出されたデフォーカス量に基づいて、合焦駆動が行われる。すなわち、カメラ制御部21は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部37を介して、フォーカスレンズ駆動モータ36に送出する。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ36は、カメラ制御部21により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させる。なお、本実施形態では、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させている間も、デフォーカス量の算出が繰り返し行われ、新たなデフォーカス量が算出された場合には、カメラ制御部21は、新たなデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を駆動させる。   In step S103, since it is determined that the defocus amount can be calculated by the phase difference detection method, the camera control unit 21 performs focusing drive based on the defocus amount calculated in step S101. That is, the camera control unit 21 calculates the lens driving amount necessary to drive the focus lens 32 to the in-focus position from the defocus amount calculated by the phase difference detection method, and calculates the calculated lens driving amount. It is sent to the focus lens drive motor 36 via the lens control unit 37. Thereby, the focus lens drive motor 36 drives the focus lens 32 to the in-focus position based on the lens drive amount calculated by the camera control unit 21. In the present embodiment, the defocus amount calculation is repeatedly performed while the focus lens 32 is driven to the in-focus position, and when a new defocus amount is calculated, the camera control unit 21 The focus lens 32 is driven based on the new defocus amount.
そして、ステップS104では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32が合焦位置まで駆動されたか否かの判定が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、合焦駆動時においてもデフォーカス量を繰り返し算出しており、新たに算出されたデフォーカス量が所定値以下となった場合に、フォーカスレンズ32が合焦位置まで駆動したと判断することができる。合焦位置までのフォーカスレンズ32の駆動が完了した場合(ステップS104=Yes)は、ステップS105に進み、フォーカスレンズ32の合焦駆動を終了して、合焦表示が行われる。一方、合焦していないと判定された場合には、ステップS103に戻り、フォーカスレンズ32が合焦位置に駆動されるまで、合焦駆動が行われる。   In step S104, the camera control unit 21 determines whether or not the focus lens 32 has been driven to the in-focus position. For example, the camera control unit 21 repeatedly calculates the defocus amount even during in-focus driving, and when the newly calculated defocus amount becomes a predetermined value or less, the focus lens 32 reaches the in-focus position. It can be determined that it has been driven. When the drive of the focus lens 32 to the in-focus position is completed (step S104 = Yes), the process proceeds to step S105, the focus lens 32 is driven to be in focus, and the focus display is performed. On the other hand, if it is determined that the subject is not in focus, the process returns to step S103, and focus drive is performed until the focus lens 32 is driven to the focus position.
ステップS106では、シャッターレリーズボタンが全押し(第2スイッチSW2のオン)されたか否かの判断が行われる。シャッターレリーズボタンが全押しされていない場合には、ステップS102に戻り、シャッターレリーズボタンが全押しされるまで、ステップS102〜S106を繰り返す。そして、シャッターレリーズボタンが全押しされた場合は、ステップS107に進む。   In step S106, it is determined whether or not the shutter release button has been fully pressed (second switch SW2 is turned on). If the shutter release button is not fully pressed, the process returns to step S102, and steps S102 to S106 are repeated until the shutter release button is fully pressed. If the shutter release button is fully pressed, the process proceeds to step S107.
ステップS107では、撮像素子22により、画像の撮像が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、撮像素子22からの画像信号の読み出しモードを、画像撮影用の読み出しモードに変更し、画像撮影用の読み出しモードにおいて撮像素子22から読み出した画像信号に基づいて、撮像画像を撮像する。たとえば、カメラ制御部21は、焦点検出時に、撮像素子22からの画像信号を間引いて読み出していた場合には、画像撮影用の読み出しモードに変更することで、撮像素子22の全ての撮像画素221から画像信号を読み出し、撮像素子22の全ての撮像画素221から読み出した画像信号に基づいて、撮像画像の撮像を行う。   In step S <b> 107, an image is captured by the image sensor 22. Specifically, the camera control unit 21 changes the read mode of the image signal from the image sensor 22 to the read mode for image shooting, and based on the image signal read from the image sensor 22 in the read mode for image shooting. The captured image is captured. For example, when the camera control unit 21 reads out the image signal from the image sensor 22 at the time of focus detection, the camera control unit 21 changes to a read mode for image capturing, thereby changing all the imaging pixels 221 of the image sensor 22. The image signal is read out from the image sensor, and the captured image is captured based on the image signal read out from all the imaging pixels 221 of the image sensor 22.
また、ステップS102において、デフォーカス量を算出することができなかった場合には、ステップS108に進む。ステップS108では、カメラ制御部21により、第1探索駆動が実行される。ここで、図8は、第1探索駆動における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。   If the defocus amount cannot be calculated in step S102, the process proceeds to step S108. In step S108, the camera controller 21 performs the first search drive. Here, FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the focus lens position and the focus evaluation value and the relationship between the focus lens position and time in the first search drive.
第1探索駆動とは、フォーカスレンズ32を、所定の第1駆動範囲(たとえば、現在のフォーカスレンズ位置の近傍)において、合焦位置を適切に検出することができる第1駆動速度で駆動させながら、それぞれのフォーカスレンズ位置で得られた画像信号に基づいて、コントラスト検出方式により焦点評価値を算出することで、複数のフォーカスレンズ位置で得られた焦点評価値に基づいて、焦点評価値のピーク位置を探索する動作である。なお、第1探索駆動における第1駆動速度とは、合焦位置を適切に検出することができる速度であれば、特に限定されず、たとえば、サンプルリング間隔が焦点深度の2倍となる、フォーカスレンズ32の駆動速度とすることができる。   In the first search drive, the focus lens 32 is driven at a first drive speed at which a focus position can be appropriately detected in a predetermined first drive range (for example, in the vicinity of the current focus lens position). Based on the image signal obtained at each focus lens position, the focus evaluation value is calculated by the contrast detection method, so that the focus evaluation value peaks based on the focus evaluation values obtained at a plurality of focus lens positions. This is an operation for searching for a position. Note that the first drive speed in the first search drive is not particularly limited as long as it is a speed at which the in-focus position can be appropriately detected. For example, the focus at which the sampling interval is twice the depth of focus. The driving speed of the lens 32 can be set.
すなわち、焦点評価値のサンプリング間隔は、フォーカスレンズ32の駆動速度が速くなるほど大きくなり、フォーカスレンズ32の駆動速度が所定速度を越えた場合には、焦点評価値のサンプリング間隔が大きくなり過ぎてしまい、合焦位置を適切に検出することができなくなってしまう。これは、焦点評価値のサンプリング間隔が大きくなるほど、合焦位置のばらつきが大きくなり合焦精度が低下する場合があるためである。そのため、第1探索駆動では、コントラスト検出方式による焦点検出において、フォーカスレンズ32を駆動させた際の像面の移動速度が、合焦位置を適切に検出することができる第1駆動速度となるように、フォーカスレンズ32を駆動させる。これにより、第1探索駆動で検出された焦点評価値のピーク位置を、合焦位置として検出することができる。   That is, the sampling interval for the focus evaluation value increases as the driving speed of the focus lens 32 increases, and when the driving speed of the focus lens 32 exceeds a predetermined speed, the sampling interval for the focus evaluation value becomes too large. The in-focus position cannot be detected properly. This is because as the sampling interval of the focus evaluation value increases, the variation of the focus position increases and the focus accuracy may decrease. Therefore, in the first search drive, in the focus detection by the contrast detection method, the moving speed of the image plane when the focus lens 32 is driven becomes the first drive speed that can appropriately detect the in-focus position. Then, the focus lens 32 is driven. Thereby, the peak position of the focus evaluation value detected by the first search drive can be detected as the in-focus position.
たとえば、図8に示す第1探索駆動の動作例では、時刻tにおいて、レンズ位置Pから、至近側から無限遠側に、フォーカスレンズ32を、合焦位置を適切に検出することができる第1駆動速度で駆動させており、これにより、各フォーカスレンズ位置で焦点評価値C〜Cをそれぞれ算出する。そして、第1探索駆動では、算出した焦点評価値C〜Cに基づいて、たとえば3点内挿法などにより、焦点評価値C〜Cのピーク位置Pを求めることで、焦点評価値のピーク位置Pを合焦位置として検出することができる。 For example, in the first search drive operation example shown in FIG. 8, at the time t 0 , the focus lens 32 can be appropriately detected from the lens position P 0 to the infinity side from the close side. The lens is driven at the first driving speed, and thereby the focus evaluation values C 1 to C 7 are calculated at the respective focus lens positions. Then, in the first search drive, based on the focus evaluation value C 1 -C 7 calculated, for example, by the three-point interpolation method, by obtaining the peak position P 2 of the focus evaluation value C 1 -C 7, focus the peak position P 2 of the evaluation value can be detected as a focus position.
なお、第1探索駆動においては、図8に示すように、焦点評価値のピーク位置(合焦位置)Pを検出するために、フォーカスレンズ32を合焦位置Pを超えた位置Pまで駆動させており、その後、フォーカスレンズ32を合焦位置Pに移動させるために、レンズ位置Pにおいて、フォーカスレンズ32の駆動方向を反転させている。しかしながら、図2に示すガタ量Gの影響により、フォーカスレンズ32の駆動方向を反転させることで、フォーカスレンズ32のレンズ位置がガタ量Gに応じた移動量だけ合焦位置からずれてしまう場合がある。そこで、第1探索駆動では、このようなガタ量Gの影響を除外するために、フォーカスレンズ32を、レンズ位置Pから、焦点評価値のピーク位置Pを超えるレンズ位置Pまで駆動させるガタ詰め駆動が行われる。 In the first search drive, as shown in FIG. 8, in order to detect the peak position of the focus evaluation value (focus position) P 2, the position P 1 of the focus lens 32 beyond the focus position P 2 and it is driven to, then, in order to move the focus lens 32 to the focus position P 2, the lens position P 1, and by reversing the driving direction of the focus lens 32. However, by reversing the driving direction of the focus lens 32 due to the influence of the backlash amount G shown in FIG. 2, the lens position of the focus lens 32 may be shifted from the in-focus position by a movement amount corresponding to the backlash amount G. is there. Therefore, in the first search drive, in order to exclude the influence of such backlash amount G, the focus lens 32, a lens position P 1, is driven to the lens position P 3 in excess of the peak position P 2 of the focus evaluation value The backlash driving is performed.
そして、ステップS109では、カメラ制御部21により、ステップS108の第1探索駆動により、第1探索範囲において、焦点評価値のピーク位置が検出できたか否かの判断が行われる。第1探索駆動により焦点評価値のピーク位置が検出できた場合には、ステップS103に進み、検出された焦点評価値のピーク位置である合焦位置に、フォーカスレンズ32を駆動させる合焦駆動が行われる。   In step S109, the camera control unit 21 determines whether or not the peak position of the focus evaluation value has been detected in the first search range by the first search drive in step S108. When the peak position of the focus evaluation value can be detected by the first search drive, the process proceeds to step S103, and the focus drive for driving the focus lens 32 to the focus position that is the peak position of the detected focus evaluation value is performed. Done.
たとえば、図8に示す例では、フォーカスレンズ32がレンズ位置Pまで移動した時刻tにおいて、焦点評価値のピークが検出できたと判断され(ステップS109=Yes)、時刻t〜tにおいてガタ詰め駆動が行われた後に、合焦位置Pまでフォーカスレンズ32を駆動する合焦駆動が行われる(ステップS103)。 For example, in the example shown in FIG. 8, it is determined that the peak of the focus evaluation value has been detected at time t 1 when the focus lens 32 has moved to the lens position P 1 (step S109 = Yes), and at time t 1 to t 2 . after play elimination driving is performed, focusing drive for driving the focus lens 32 to the in-focus position P 2 is performed (step S103).
一方、ステップS109で、第1探索駆動により焦点評価値のピーク位置(合焦位置)が検出できないと判断された場合には、ステップS110に進む。ステップS110では、カメラ制御部21により、第2探索駆動が実行される。ここで、図9は、第2探索駆動における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。   On the other hand, if it is determined in step S109 that the peak position (focus position) of the focus evaluation value cannot be detected by the first search drive, the process proceeds to step S110. In step S110, the camera control unit 21 executes the second search drive. Here, FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the focus lens position and the focus evaluation value and the relationship between the focus lens position and time in the second search drive.
第2探索駆動とは、フォーカスレンズ32を、第1探索駆動における第1駆動範囲よりも広い第2駆動範囲(たとえば、フォーカスレンズ32の駆動可能範囲の全域)において、第1探索駆動における第1駆動速度よりも速い第2駆動速度で駆動させながら、各フォーカスレンズ位置で得られた画像信号に基づいて、コントラスト検出方式により、焦点評価値を算出することで、複数のフォーカスレンズ位置で得られた焦点評価値に基づいて、焦点評価値のピーク位置を探索する動作である。   The second search drive is the first search drive in the first search drive in the second drive range that is larger than the first drive range in the first search drive (for example, the entire driveable range of the focus lens 32). It is obtained at a plurality of focus lens positions by calculating a focus evaluation value by a contrast detection method based on an image signal obtained at each focus lens position while driving at a second drive speed faster than the drive speed. This is an operation of searching for the peak position of the focus evaluation value based on the focus evaluation value.
また、第2探索駆動における第2駆動速度は、大まかな焦点評価値のピーク位置を検出することができる速度、たとえば、第1駆動速度の3倍の速度とすることができる。このように、第2探索駆動における第2駆動速度は、第1探索駆動における第1駆動速度よりも速い速度であるため、第2探索駆動では、図8に示す第1探索駆動と比べて、焦点検出に要する時間を短縮することができる。   Further, the second drive speed in the second search drive can be set to a speed at which a rough peak position of the focus evaluation value can be detected, for example, three times the first drive speed. Thus, since the second drive speed in the second search drive is faster than the first drive speed in the first search drive, in the second search drive, compared to the first search drive shown in FIG. The time required for focus detection can be shortened.
たとえば、図9に示す例において、カメラ制御部21は、時刻tにおいて、レンズ位置Pから、至近側から無限遠側に、フォーカスレンズ32を、第1駆動速度よりも速い第2駆動速度で駆動させており、これにより、それぞれのフォーカスレンズ位置で、焦点評価値C’〜C’を算出する。そして、カメラ制御部21は、算出した焦点評価値C’〜C’に基づいて、たとえば3点内挿法などにより、焦点評価値C’〜C’がピークとなる位置P’を、焦点評価値のピーク位置として検出する。図9に示すように、第2探索駆動では、図8に示す第1探索駆動と比べると、フォーカスレンズ32の駆動速度が速いために、焦点評価値のピーク位置を検出する時間は短くなる。 For example, in the example shown in FIG. 9, the camera control unit 21 moves the focus lens 32 from the lens position P 0 to the infinity side at the time t 0 at a second drive speed that is faster than the first drive speed. Thus, the focus evaluation values C 1 ′ to C 3 ′ are calculated at the respective focus lens positions. Then, the camera control unit 21 uses the calculated focus evaluation values C 1 ′ to C 3 ′, for example, a position P 2 at which the focus evaluation values C 1 ′ to C 3 ′ peak by a three-point interpolation method or the like. 'Is detected as the peak position of the focus evaluation value. As shown in FIG. 9, in the second search drive, the time for detecting the peak position of the focus evaluation value is shorter because the drive speed of the focus lens 32 is faster than in the first search drive shown in FIG.
なお、上述したように、焦点評価値のサンプリング間隔は、フォーカスレンズ32の駆動速度が速くなるほど大きくなり、フォーカスレンズ32の駆動速度が所定速度を越えた場合には、焦点評価値のサンプリング間隔が大きくなり過ぎてしまうため、第2探索駆動では、大まかな焦点評価値のピーク位置(合焦位置)しか検出できない場合がある。しかしながら、本実施形態では、後述するように、第2探索駆動を行った後に、位相差検出方式による焦点検出を行うことで、合焦位置を適切に検出することが可能となる。   As described above, the focus evaluation value sampling interval increases as the drive speed of the focus lens 32 increases, and when the drive speed of the focus lens 32 exceeds a predetermined speed, the focus evaluation value sampling interval increases. Since it becomes too large, only the peak position (focus position) of the rough focus evaluation value may be detected in the second search drive. However, in the present embodiment, as will be described later, it is possible to appropriately detect the in-focus position by performing focus detection by the phase difference detection method after performing the second search drive.
すなわち、たとえば図9に示す例において、焦点評価値が実際にピークとなる合焦位置はPであり、検出された焦点評価値のピーク位置P’とは異なる位置となっている。このように、第2探索駆動では、フォーカスレンズ32の第2駆動速度が速く、焦点評価値のサンプリング間隔が大き過ぎるために、焦点評価値のピーク位置P’が、実際のピーク位置(合焦位置)Pよりも少し外れた位置に検出される場合がある。しかしながら、本実施形態では、焦点評価値のピーク位置P’までフォーカスレンズ32を駆動した後に、焦点評価値のピーク位置P’において、位相差検出方式による焦点検出を行い(後述するステップS113)、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置Pまで駆動する。以下に、第2探索駆動後の処理について説明する。 That is, for example, in the example shown in FIG. 9, the focus position where the focus evaluation value is actually the peak is P 3, and has a position different from the peak position P 2 'of the detected focus evaluation value. Thus, in the second search drive faster second driving speed of the focus lens 32 is, due to the sampling interval of the focus evaluation value is too large, the peak position P 2 of the focus evaluation value ', the actual peak position (if in some cases than the focus position) P 3 is detected slightly deviating positions. However, in the present embodiment, 'after driving the focus lens 32 to the peak position P 2 of the focus evaluation value' peak position P 2 of the focus evaluation value in performs focus detection by a phase difference detection method (described later step S113 ), based on the defocus amount calculated by the phase difference detection method, and drives the focus lens 32 to the in-focus position P 3. Hereinafter, processing after the second search drive will be described.
まず、ステップS111では、カメラ制御部21により、ステップS110の第2探索駆動により、焦点評価値のピーク位置が検出できたか否かの判断が行われる。第2探索駆動において、フォーカスレンズ32を第2駆動範囲の全域で駆動させた場合でも、焦点評価値のピーク位置が検出できない場合には、第2探索駆動により焦点評価値のピーク位置が検出できないと判断し、ステップS115に進み、カメラ制御部21により、合焦不能の旨の表示が行われる。一方、第2探索駆動により焦点評価値のピーク位置を検出できた場合には、ステップS112に進み、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32が、第2探索駆動により検出された焦点評価値のピーク位置まで駆動される。   First, in step S111, the camera control unit 21 determines whether or not the peak position of the focus evaluation value has been detected by the second search drive in step S110. In the second search drive, even when the focus lens 32 is driven in the entire second drive range, if the peak position of the focus evaluation value cannot be detected, the peak position of the focus evaluation value cannot be detected by the second search drive. In step S115, the camera control unit 21 displays that the in-focus state cannot be obtained. On the other hand, when the peak position of the focus evaluation value can be detected by the second search drive, the process proceeds to step S112, and the focus control value peak detected by the focus lens 32 is detected by the second search drive by the camera control unit 21. Driven to position.
そして、フォーカスレンズ32を、第2探索駆動により検出された焦点評価値のピーク位置まで駆動する処理が完了すると、ステップS113に進み、カメラ制御部21により、第2探索駆動により算出した焦点評価値のピーク位置において、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が行わる。なお、本実施形態では、位相差検出方式による焦点検出を行うための画像信号を所定時間分だけ蓄積し、蓄積した画像信号に基づいて、デフォーカス量の算出を行う。これにより、被写体のコントラストが低い場合などでも、デフォーカス量の算出を行うことができる。   When the process of driving the focus lens 32 to the peak position of the focus evaluation value detected by the second search drive is completed, the process proceeds to step S113, and the focus evaluation value calculated by the camera control unit 21 by the second search drive. The defocus amount is calculated by the phase difference detection method at the peak position. In the present embodiment, image signals for focus detection by the phase difference detection method are accumulated for a predetermined time, and the defocus amount is calculated based on the accumulated image signals. Thereby, the defocus amount can be calculated even when the contrast of the subject is low.
そして、ステップS114では、カメラ制御部21により、ステップS113において、デフォーカス量が算出できたか否かの判断が行われる。デフォーカス量が算出できたと判断された場合には、ステップS103に進み、ステップS113で算出されたデフォーカス量に基づいて、合焦駆動が行われる。このように、本実施形態では、第2探索駆動が行われた後に、位相差検出方式により算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の合焦駆動が行われるため、第1探索駆動のようにガタ詰め駆動を行わなくとも、バックラッシュの影響を防止することができる。一方、ステップS114において、デフォーカス量が算出することができないと判断された場合には、ステップS115に進み、合焦不能表示が行われる。   In step S114, the camera control unit 21 determines whether the defocus amount has been calculated in step S113. If it is determined that the defocus amount can be calculated, the process proceeds to step S103, and focusing drive is performed based on the defocus amount calculated in step S113. As described above, in the present embodiment, after the second search driving is performed, the focus lens 32 is driven based on the defocus amount calculated by the phase difference detection method. Thus, the backlash effect can be prevented without performing backlash driving. On the other hand, if it is determined in step S114 that the defocus amount cannot be calculated, the process proceeds to step S115, and an in-focus indication is performed.
たとえば、図9に示す例では、フォーカスレンズ32がレンズ位置Pまで移動した時刻t’において、第2探索駆動により焦点評価値のピーク位置P’が検出できたと判断され(ステップS111=Yes)、時刻t’〜t’において、フォーカスレンズ32が焦点評価値のピーク位置P’まで駆動される(ステップS112)。そして、カメラ制御部21は、時刻t’〜t’において、第2探索駆動による焦点評価値のピーク位置P’で、位相差検出方式の焦点検出に用いる画像信号を蓄積し、蓄積した画像信号に基づいてデフォーカス量を算出する(ステップS113)。そして、デフォーカス量が算出できた場合には(ステップS114=Yes)、カメラ制御部21は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置P’に駆動させる(ステップS103)。 For example, in the example shown in FIG. 9, it is determined that the peak position P 2 ′ of the focus evaluation value can be detected by the second search drive at time t 1 ′ when the focus lens 32 moves to the lens position P 1 (step S111 = Yes) At time t 1 ′ to t 2 ′, the focus lens 32 is driven to the peak position P 2 ′ of the focus evaluation value (step S112). Then, at time t 2 ′ to t 3 ′, the camera control unit 21 accumulates an image signal used for focus detection of the phase difference detection method at the peak position P 2 ′ of the focus evaluation value by the second search drive. A defocus amount is calculated based on the image signal thus obtained (step S113). If the defocus amount can be calculated (step S114 = Yes), the camera control unit 21 moves the focus lens 32 to the in-focus position P 3 ′ based on the defocus amount calculated by the phase difference detection method. (Step S103).
なお、本実施形態では、ステップS102において、デフォーカス量が算出できないと判断された後も、周期的にデフォーカス量の算出が行われ、デフォーカス量が算出できた場合には、デフォーカス量に基づいて合焦駆動を行うことができる。   In this embodiment, even after it is determined in step S102 that the defocus amount cannot be calculated, the defocus amount is periodically calculated. If the defocus amount can be calculated, the defocus amount is calculated. The focusing drive can be performed based on the above.
以上のように、本実施形態では、合焦状態を適切に検出することができる第1駆動速度よりも速い第2駆動速度で、フォーカスレンズ32を駆動させながら、第2探索駆動を行うことで、図8および図9に示すように、光学系の焦点調節に要する時間を短縮することができる。特に、フォーカスレンズ32の駆動可能範囲の大きなレンズ鏡筒3においては、より大きな効果を奏することができる。   As described above, in the present embodiment, the second search drive is performed while the focus lens 32 is driven at the second drive speed higher than the first drive speed at which the in-focus state can be appropriately detected. 8 and 9, the time required for the focus adjustment of the optical system can be shortened. In particular, the lens barrel 3 having a large driveable range of the focus lens 32 can achieve a greater effect.
また、第2探索駆動の後に、位相差検出手段によりデフォーカス量の算出を行い、位相差検出手段により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させることで、フォーカスレンズ32を合焦位置まで適切に駆動させることができるとともに、フォーカスレンズ32の駆動方向の反転による、バックラッシュの影響を防止することができる。その結果、図9に示すように、第2探索駆動では、ガタ詰め駆動が不要となり、その分だけ、焦点調節に要する時間を短縮することができる。特に、マウンドアダプタを介してレンズ鏡筒3を装着した場合には、ガタ量Gが大きくなる傾向があり、このような場合に、位相差検出方式による焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させて、バックラッシュの影響を防止することで、より大きな効果を奏することができる。   In addition, after the second search drive, the defocus amount is calculated by the phase difference detection unit, and the focus lens 32 is driven to the in-focus position based on the defocus amount calculated by the phase difference detection unit. The focus lens 32 can be appropriately driven to the in-focus position, and the influence of backlash due to the reversal of the drive direction of the focus lens 32 can be prevented. As a result, as shown in FIG. 9, in the second search driving, the backlash driving is unnecessary, and the time required for focus adjustment can be shortened accordingly. In particular, when the lens barrel 3 is attached via a mound adapter, the backlash amount G tends to increase. In such a case, the focus lens 32 is adjusted based on the focus detection result by the phase difference detection method. By driving to the in-focus position and preventing the influence of backlash, a greater effect can be achieved.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、探索駆動により焦点評価値のピーク位置が検出された場合には、焦点評価値のピーク位置までフォーカスレンズ32を駆動し、焦点評価値のピーク位置で得られたデフォーカス量に基づいて、合焦位置まで、フォーカスレンズ32を駆動する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、フォーカスレンズ32を焦点評価値のピーク位置まで駆動させている間(たとえば、図9に示す例では、フォーカスレンズ32をレンズ位置PからP’まで移動させている間)に、位相差検出方式による焦点検出を行い、この位相差検出方式におけるデフォーカス量に基づいて、合焦位置までフォーカスレンズ32を駆動させる構成とすることができる。 For example, in the above-described embodiment, when the peak position of the focus evaluation value is detected by search driving, the focus lens 32 is driven to the peak position of the focus evaluation value and the data obtained at the peak position of the focus evaluation value is obtained. Although the configuration in which the focus lens 32 is driven to the in-focus position based on the focus amount is illustrated, the configuration is not limited to this configuration. For example, the focus lens 32 is driven to the peak position of the focus evaluation value. (For example, in the example shown in FIG. 9, while the focus lens 32 is moved from the lens position P 1 to P 2 ′), focus detection is performed by the phase difference detection method, and defocusing in this phase difference detection method is performed. Based on the amount, the focus lens 32 can be driven to the in-focus position.
1…デジタルカメラ
2…カメラ本体
21…カメラ制御部
22…撮像素子
3…レンズ鏡筒
33…フォーカスレンズ
36…フォーカスレンズ駆動モータ
37…レンズ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital camera 2 ... Camera body 21 ... Camera control part 22 ... Imaging device 3 ... Lens barrel 33 ... Focus lens 36 ... Focus lens drive motor 37 ... Lens control part

Claims (8)

  1. 焦点調節レンズを有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
    前記光学系による像面のずれ量を検出することで、前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
    前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部と、
    前記焦点調節レンズの光軸方向における駆動を制御する駆動制御部と、を備え、
    前記駆動制御部は、前記コントラスト検出部による焦点検出結果に基づいて前記焦点調節レンズを目標位置まで駆動させる駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
    An imaging unit that captures an image by an optical system having a focusing lens and outputs an image signal corresponding to the captured image;
    A phase difference detection unit that detects a focus state of the optical system by detecting a shift amount of an image plane by the optical system;
    A contrast detection unit that detects a focus state of the optical system by calculating an evaluation value related to image contrast by the optical system based on the image signal;
    A drive control unit that controls driving of the focus adjustment lens in the optical axis direction,
    The drive control unit starts driving control for driving the focus adjustment lens to a target position based on the focus detection result by the contrast detection unit, and then, based on the focus detection result obtained by the phase difference detection unit, A focus adjustment device that drives the focus adjustment lens to a focus position.
  2. 請求項1に記載の焦点調節装置であって、
    前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズを第1駆動範囲において第1駆動速度で駆動させながら、前記コントラスト検出部に焦点検出を行わせる第1探索駆動と、前記焦点調節レンズを前記第1駆動範囲とは異なる第2駆動範囲において、前記第1駆動速度とは異なる第2駆動速度で駆動させながら、前記コントラスト検出部に焦点検出を行わせる第2探索駆動とが実行可能であることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 1,
    The drive control unit drives the focus adjustment lens at a first drive speed in a first drive range while causing the contrast detection unit to perform focus detection, and drives the focus adjustment lens to the first drive. In a second driving range different from the range, the second search driving for causing the contrast detection unit to perform focus detection while driving at a second driving speed different from the first driving speed can be executed. Focus adjustment device.
  3. 請求項2に記載の焦点調節装置であって、
    前記第2探索駆動における前記第2駆動範囲は、前記第1探索駆動における前記第1駆動範囲よりも広い範囲であり、かつ、前記第2探索駆動における前記第2駆動速度は、前記第1探索駆動における前記第1駆動速度よりも速い速度であることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 2,
    The second drive range in the second search drive is a range wider than the first drive range in the first search drive, and the second drive speed in the second search drive is the first search range. A focus adjusting apparatus having a speed higher than the first driving speed in driving.
  4. 請求項2または3に記載の焦点調節装置であって、
    前記駆動制御部は、前記第2探索駆動を実行した場合には、前記第2探索駆動を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
    The focusing device according to claim 2 or 3,
    When the second search drive is executed, the drive control unit aligns the focus adjustment lens based on the focus detection result obtained by the phase difference detection unit after starting the second search drive. A focus adjustment device that is driven to a focal position.
  5. 請求項4に記載の焦点調節装置であって、
    前記駆動制御部は、前記第1探索駆動を実行する場合には、前記焦点調節レンズのガタ詰め駆動を行うことを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 4,
    The drive control unit, when executing the first search drive, performs a backlash driving of the focus adjustment lens.
  6. 請求項1に記載の焦点調節装置であって、
    前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部に、前記光学系の焦点状態を検出させる場合において、前記焦点調節レンズの駆動速度が合焦位置の検出に適した速度を超える場合には、前記駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 1,
    In the case where the drive control unit drives the focus adjustment lens and causes the contrast detection unit to detect the focus state of the optical system, the drive speed of the focus adjustment lens is a speed suitable for detecting the in-focus position. In the case of exceeding the above, after the drive control is started, the focus adjustment lens is driven to the in-focus position based on the focus detection result obtained by the phase difference detection means.
  7. 請求項1に記載の焦点調節装置であって、
    前記駆動制御部は、前記焦点調節レンズの駆動可能範囲の全域において前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部に前記光学系の焦点状態を検出させる場合には、前記駆動制御を開始した後に、前記位相差検出手段により得られた焦点検出結果に基づいて、前記焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 1,
    The drive control unit starts the drive control when the contrast detection unit detects the focus state of the optical system while driving the focus adjustment lens over the entire driveable range of the focus adjustment lens. A focus adjustment device that drives the focus adjustment lens to a focus position later based on a focus detection result obtained by the phase difference detection means.
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の焦点調節装置を備える撮像装置。   An imaging device comprising the focus adjustment device according to claim 1.
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JP2018045102A (en) * 2016-09-14 2018-03-22 キヤノン株式会社 Focus adjustment device and imaging apparatus

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