JP2016018034A - Imaging device, control method of the same, program and recording medium - Google Patents

Imaging device, control method of the same, program and recording medium Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanism that performs focus adjustments during a consecutive shooting, and can reduce a change in time between exposures during the consecutive shooting, in imaging devices provided with image pick-up elements having focus detection pixels.SOLUTION: An imaging device 100 comprises an image pick-up element 107 that has a focus detection pixel photoelectrically converting a flux of light passing through a pair of pupil areas different in an area of an exit pupil of an imaging optical system and outputting an image signal, and an imaging pixel photoelectrically converting a flux of light passing through the exit pupil of the imaging optical system and outputting an image signal. Time adjustment means 121d between-exposures is configured to, when performing a consecutively photograph of making sequential exposures of the image pick-up element 107, adjust a time between actual exposures on the basis of a detection result of focus detection means 121a performing a focus detection by use of an image signal of the focus detection pixel and an exposure condition set by exposure processing means 121c.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばデジタル一眼レフカメラ等の撮像光学系を有する撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus having an imaging optical system such as a digital single-lens reflex camera.

一眼レフカメラ等では、駆動可能なメインミラー及びサブミラーからなるミラー部を有し、ミラーダウン時には撮像光学系を通過した被写体光束が位相差検出方式のAFユニット及び光学ファインダに入射し、ミラーアップ時には被写体光束が撮像面へ入射する。   A single-lens reflex camera or the like has a mirror part composed of a main mirror and a sub mirror that can be driven. When the mirror is down, the subject light flux that has passed through the imaging optical system enters the phase difference detection AF unit and optical viewfinder, and when the mirror is up Subject light flux enters the imaging surface.

このような一眼レフカメラで連写撮影する場合には、撮像素子へ露光の合間にミラー部のアップダウンを行い、位相差検出方式のAFユニットを用いた位相差AFを行うことが可能である。   In the case of continuous shooting with such a single-lens reflex camera, it is possible to perform phase difference AF using an AF unit of a phase difference detection method by raising and lowering the mirror portion between exposures to the image sensor. .

しかしながら、連写撮影中の位相差AFでは、ミラー部のアップダウン駆動を行い、AFユニットへの露光と撮像素子への露光を行わなければならない。このため、撮像素子の読み出し時間が高速である場合にもミラー部の駆動時間が必要となり、高速な連写撮影が困難である。   However, in phase difference AF during continuous shooting, the mirror unit must be driven up and down to expose the AF unit and the image sensor. For this reason, even when the readout time of the image sensor is high, the drive time of the mirror unit is required, and high-speed continuous shooting is difficult.

上記問題を解決する手段として、焦点検出画素を有する撮像素子を用いて、撮像面で位相差AFを行い、連写撮影する撮像装置が提案されている(特許文献1)。この撮像装置は、撮像光学系の射出瞳における一対の部分領域を通過した被写体光束のそれぞれを受光する一対の画素が水平方向に2以上配列された焦点検出画素列を有する撮像素子を備えている。   As means for solving the above problem, there has been proposed an imaging apparatus that performs continuous shooting by performing phase difference AF on an imaging surface using an imaging element having focus detection pixels (Patent Document 1). This imaging apparatus includes an imaging element having a focus detection pixel row in which a pair of pixels that receive each of the subject light fluxes that have passed through a pair of partial areas in the exit pupil of the imaging optical system are arranged in the horizontal direction. .

そして、連写撮影時には、撮像素子への本露光による焦点検出画素列で生成された信号を用いて位相差AFの演算処理(AF演算)を行い、ピントずれ量(デフォーカス量)を算出する。その後、算出されたデフォーカス量をもとにフォーカスレンズを合焦位置へ移動させることで、ミラー部のアップダウン駆動を行うことなく、連写中に位相差AFをすることができるとしている。   At the time of continuous shooting, a phase difference AF calculation process (AF calculation) is performed using a signal generated by the focus detection pixel array by the main exposure to the image sensor, and a focus shift amount (defocus amount) is calculated. . After that, by moving the focus lens to the in-focus position based on the calculated defocus amount, phase difference AF can be performed during continuous shooting without performing up-down driving of the mirror unit.

特開2009−109631号公報JP 2009-109631 A

しかしながら、上記特許文献1では、撮像素子の焦点検出画素列は、行方向に離散配置されており、被写体条件や撮影条件によってAF演算結果であるデフォーカス量に誤差が生じる。そのため、撮像素子の駆動切換を行い、逐次表示画像であるライブビュー画像でAF動作を行う場合が生じる。その結果、撮影画像である本露光の画像とライブビュー画像による焦点検出方式を使い分けることになり、連写撮影において本露光間の時間が大きく変動してしまう。   However, in Patent Document 1, the focus detection pixel columns of the image sensor are discretely arranged in the row direction, and an error occurs in the defocus amount, which is the AF calculation result, depending on subject conditions and photographing conditions. Therefore, there is a case where the driving of the image sensor is switched and the AF operation is performed on the live view image that is a sequential display image. As a result, the focus detection method based on the main exposure image that is a captured image and the live view image is selectively used, and the time between the main exposures varies greatly in continuous shooting.

そこで、本発明は、焦点検出画素を有する撮像素子を備えた撮像装置において、連写撮影中に焦点調節を行い、かつ連写撮影中の露光間の時間の変動を低減することができる仕組みを提供することを目的とする。   In view of this, the present invention provides a mechanism capable of performing focus adjustment during continuous shooting and reducing fluctuations in time between exposures during continuous shooting in an imaging device including an image sensor having focus detection pixels. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、前記焦点検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、撮影時の露出条件を設定する露出処理手段と、前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定手段と、前記判定手段が連写撮影と判定した場合に、前記焦点検出手段の検出結果及び前記露出処理手段により設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a focus detection pixel that photoelectrically converts light beams passing through different pairs of pupil regions of an exit pupil region of a photographing optical system and outputs a pair of image signals, and the photographing optical An image pickup apparatus including an image pickup device having an image pickup pixel that photoelectrically converts a light beam passing through the exit pupil of a system and outputs an image signal, and performs focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the image pickup device. A focus detection unit that performs the focus adjustment by driving a focus lens based on a detection result of the focus detection unit, an exposure processing unit that sets an exposure condition at the time of photographing, and the image sensor is sequentially exposed. A determination unit that determines whether or not continuous shooting is to be performed, and continuous shooting based on a detection result of the focus detection unit and an exposure condition set by the exposure processing unit when the determination unit determines that continuous shooting is to be performed. When shooting Characterized in that it comprises a exposure between time adjustment unit that performs time adjustment between exposure.

また、本発明は、撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う第1の焦点検出手段と、前記第1の焦点検出手段とは異なる方式で焦点検出を行う第2の焦点検出手段と、前記第1の焦点検出手段又は前記第2の焦点検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、撮影時の露出条件を設定する露出処理手段と、前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定手段と、前記判定手段が連写撮影と判定した場合に、前記第1の焦点検出手段の検出結果及び前記露出処理手段により設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the present invention provides a focus detection pixel that photoelectrically converts light beams passing through different pairs of pupil regions in the exit pupil region of the photographing optical system and outputs a pair of image signals, and the exit pupil of the photographing optical system. An image pickup apparatus including an image pickup device having an image pickup pixel that photoelectrically converts a passing light beam and outputs an image signal, wherein focus detection is performed using an image signal of the focus detection pixel of the image pickup device. A focus lens based on a detection result of the first focus detection means or the second focus detection means, and a second focus detection means for performing focus detection by a method different from the first focus detection means. A focus adjusting means for adjusting the focus by driving, an exposure processing means for setting an exposure condition at the time of shooting, a determining means for determining whether or not continuous shooting for sequentially exposing the image sensor, and the determining means When it is judged as continuous shooting Inter-exposure time adjusting means for adjusting the time between exposures in continuous shooting based on the detection result of the first focus detection means and the exposure condition set by the exposure processing means. .

本発明によれば、焦点検出画素を有する撮像素子を備えた撮像装置において、連写撮影中に焦点調節を行い、かつ連写撮影中の露光間の時間の変動を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in an imaging device provided with the image pick-up element which has a focus detection pixel, focus adjustment can be performed during continuous shooting, and the fluctuation | variation of the time between exposures during continuous shooting can be reduced.

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a system configuration example of a digital camera that is an example of an embodiment of an imaging apparatus of the present invention. 撮像素子(固体撮像素子)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an image pick-up element (solid-state image sensor). (a)は2行×2列の撮像画素の平面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。(A) is a top view of an imaging pixel of 2 rows x 2 columns, (b) is an AA line sectional view of (a). (a)は焦点検出画素を含む2行×2列の画素の平面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。(A) is a top view of the pixel of 2 rows x 2 columns containing a focus detection pixel, (b) is the sectional view on the AA line of (a). (a)は撮像素子の中央近傍の画素に対して、射出瞳面の位置にある結像光学系の絞りによって光束が制限されている様子を示す図、(b)は(a)で撮像素子の中央の焦点検出画素の射出瞳面でのケラレによる重心位置の変化を説明する図である。(A) is a figure which shows a mode that a light beam is restrict | limited by the aperture_diaphragm | restriction of the imaging optical system in the position of an exit pupil surface with respect to the pixel of the center vicinity of an image pick-up element, (b) is an image pick-up element in (a). It is a figure explaining the change of the gravity center position by the vignetting in the exit pupil plane of the focus detection pixel in the center of. (a)は絞りを開放した場合の図5(b)のA−A線断面でのA像画素、B像画素及び撮像画素の感度分布を示す図、(b)は絞りが絞られている場合の図5(b)のA−A線断面でのA像画素、B像画素及び撮像画素の感度分布を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing sensitivity distributions of the A image pixel, the B image pixel, and the imaging pixel in the cross section along the line AA in FIG. 5B when the aperture is opened, and FIG. It is a figure which shows the sensitivity distribution of A image pixel, B image pixel, and imaging pixel in the AA line cross section of FIG.5 (b) in the case. 撮像素子における撮像画素及び焦点検出画素の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the imaging pixel and focus detection pixel in an image sensor. 撮像素子を順次露光する連写撮影時のデジタルカメラの動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the digital camera at the time of the continuous shooting which exposes an image pick-up element sequentially. ライブビュー画像表示中の焦点検出によってAF処理を行う場合の連写撮影時のデジタルカメラの動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the digital camera at the time of continuous shooting in the case of performing AF processing by focus detection during live view image display. ライブビュー画像を用いて焦点検出する場合に、露光間の時間調節を行うときの連写撮影時のデジタルカメラの動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the digital camera at the time of continuous shooting at the time of performing the time adjustment between exposures when performing focus detection using a live view image. 撮影画像で焦点検出する場合に、露光間の時間調節を行うときの連写撮影時のデジタルカメラの動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the digital camera at the time of continuous shooting at the time of performing the time adjustment between exposures when performing focus detection with a picked-up image. デジタルカメラの連写撮影動作を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the continuous shooting imaging | photography operation | movement of a digital camera. 図12のステップS1100でのAF処理(LV_AF処理)を説明するフローチャート図である。FIG. 13 is a flowchart for explaining AF processing (LV_AF processing) in step S1100 of FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、カメラ本体と撮影光学系とが一体的に構成されるデジタルカメラを例示するが、カメラ本体に対して撮影光学系を構成するレンズ鏡筒が交換可能に装着されるデジタルカメラにも適用可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration example of a digital camera which is an example of an embodiment of an imaging apparatus of the present invention. In the present embodiment, a digital camera in which a camera body and a photographing optical system are integrally formed is exemplified. However, a digital camera in which a lens barrel constituting the photographing optical system is mounted on the camera body in a replaceable manner. It can also be applied to cameras.

図1に示すように、本実施形態のデジタルカメラ100は、被写体側から像面側に向けて順番に配置される第1レンズ群101、第2レンズ群103及び第3レンズ群105を有する。第1レンズ群101、第2レンズ群103及び第3レンズ群105は、撮影光学系を構成し、それぞれ不図示のレンズ保持部に保持されて、光軸方向に移動可能になっている。   As shown in FIG. 1, the digital camera 100 of the present embodiment includes a first lens group 101, a second lens group 103, and a third lens group 105 that are arranged in order from the subject side to the image plane side. The first lens group 101, the second lens group 103, and the third lens group 105 constitute a photographing optical system, and are respectively held by a lens holding unit (not shown) so as to be movable in the optical axis direction.

第2レンズ群103の被写体側には、絞り兼シャッタ102が設けられ、絞り兼シャッタ102は、その開口径を調節することにより、撮影時の光量調節を行う。絞り兼シャッタ102及び第2レンズ群103は、一体的に光軸方向に進退移動し、第1レンズ群101の進退動作との連動により、変倍動作(ズーム動作)を行う。   A diaphragm / shutter 102 is provided on the subject side of the second lens group 103, and the diaphragm / shutter 102 adjusts the light amount during photographing by adjusting the aperture diameter. The aperture / shutter 102 and the second lens group 103 integrally move forward and backward in the optical axis direction, and perform a zooming operation in conjunction with the forward and backward movement of the first lens group 101.

撮影光学系を通過した被写体光束は、光学ローパスフィルタ106を介して撮像素子107に結像する。光学ローパスフィルタ106は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。   The subject luminous flux that has passed through the photographing optical system forms an image on the image sensor 107 via the optical low-pass filter 106. The optical low-pass filter 106 is an optical element for reducing false colors and moire in the captured image.

撮像素子107は、CMOSセンサとその周辺回路とを備え、撮像面に結像した被写体像を光電変換して画像信号を出力する。撮像素子107には、横方向m画素及び縦方向n画素の受光ピクセル上に、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された2次元単板カラーセンサが用いられる。   The image sensor 107 includes a CMOS sensor and its peripheral circuits, and photoelectrically converts a subject image formed on the image pickup surface to output an image signal. The image sensor 107 is a two-dimensional single-plate color sensor in which a Bayer array primary color mosaic filter is formed on-chip on light receiving pixels of m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction.

また、後述するように、撮像素子107は、複数の焦点検出画素及び複数の撮像画素を有する。複数の焦点検出画素は、撮影光学系の互いに異なる瞳領域を通過した光束を受光して第1の画素信号を出力する。複数の撮像画素は、撮影光学系の同一の瞳領域を通過した光束を受光して第2の画素信号を出力する。   As will be described later, the image sensor 107 includes a plurality of focus detection pixels and a plurality of imaging pixels. The plurality of focus detection pixels receive light beams that have passed through different pupil regions of the photographing optical system and output a first pixel signal. The plurality of imaging pixels receive a light beam that has passed through the same pupil region of the photographing optical system and output a second pixel signal.

ズームアクチュエータ111は、不図示のカム筒を回転させることで、第1レンズ群101、第2レンズ群103及び第3レンズ群105を光軸方向に進退駆動して、変倍操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ112は、絞り兼シャッタ102の開口径を制御して撮影光量を調節(絞り調節)するとともに、静止画撮影の際に露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ114は、フォーカスレンズとしての第3レンズ群105を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。   The zoom actuator 111 rotates the cam cylinder (not shown) to drive the first lens group 101, the second lens group 103, and the third lens group 105 forward and backward in the optical axis direction, thereby performing a zooming operation. The aperture shutter actuator 112 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 102 to adjust the amount of photographing light (aperture adjustment), and performs exposure time control during still image shooting. The focus actuator 114 performs focus adjustment by driving the third lens group 105 as a focus lens back and forth in the optical axis direction.

電子フラッシュ115は、撮影時の被写体照明用に用いられる。電子フラッシュ115としては、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するLEDを備えた照明装置を用いてもよい。AF補助光手段116は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体または低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させる。   The electronic flash 115 is used for subject illumination during photographing. As the electronic flash 115, a flash illumination device using a xenon tube is suitable, but an illumination device including LEDs that emit light continuously may be used. The AF auxiliary light means 116 projects a mask image having a predetermined aperture pattern onto the object field via the light projection lens, and improves the focus detection capability for a dark subject or a low-contrast subject.

カメラ制御回路121は、カメラ全体の制御を司るCPUの他に、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、及び通信インターフェイス回路などを有する。カメラ制御回路121のROM等に記憶されたプログラムがRAMに展開されて、CPUによりAF、撮影、画像処理、及び記録などの一連の処理が実行される。   The camera control circuit 121 includes a calculation unit, a ROM, a RAM, an A / D converter, a D / A converter, a communication interface circuit, and the like in addition to a CPU that controls the entire camera. A program stored in a ROM or the like of the camera control circuit 121 is expanded in the RAM, and a series of processing such as AF, shooting, image processing, and recording is executed by the CPU.

また、カメラ制御回路121は、焦点検出手段121a、コントラスト評価値生成手段121b、露出処理手段121c、及び露光間時間調節手段121d有する。焦点検出手段121aは、本発明の第1の焦点検出手段の一例に相当し、コントラスト評価値生成手段121bは、本発明の第2の焦点検出手段の一例に相当する。   The camera control circuit 121 includes a focus detection unit 121a, a contrast evaluation value generation unit 121b, an exposure processing unit 121c, and an inter-exposure time adjustment unit 121d. The focus detection unit 121a corresponds to an example of the first focus detection unit of the present invention, and the contrast evaluation value generation unit 121b corresponds to an example of the second focus detection unit of the present invention.

焦点検出手段121aは、撮像素子107の焦点検出画素を用いて焦点検出する。なお、焦点検出手段121aよる焦点検出方法の詳細については、後述する。コントラスト評価値生成手段121bは、撮像素子107からの撮像信号に対してγ処理や各種フィルタ処理によって高周波成分の信号を抽出することで、コントラスト評価値を生成する。露出処理手段121cは、撮像素子107から得られる画像信号を基に本露光で設定する露出条件である絞り値、デジタルゲイン(ISO感度)、シャッタスピード等を設定する処理を行う。露光間時間調節手段121dは、焦点検出手段121による焦点検出結果及び露出処理手段121cにより設定された露出条件に基づいて、露光間の時間調節を行う。   The focus detection unit 121 a performs focus detection using the focus detection pixels of the image sensor 107. Details of the focus detection method by the focus detection means 121a will be described later. The contrast evaluation value generation unit 121b generates a contrast evaluation value by extracting a high-frequency component signal from the imaging signal from the imaging element 107 by γ processing and various filter processing. The exposure processing unit 121c performs processing for setting an aperture value, a digital gain (ISO sensitivity), a shutter speed, and the like, which are exposure conditions set in the main exposure based on the image signal obtained from the image sensor 107. The inter-exposure time adjustment unit 121d adjusts the time between exposures based on the focus detection result by the focus detection unit 121 and the exposure condition set by the exposure processing unit 121c.

電子フラッシュ制御回路122は、撮影動作に同期して電子フラッシュ115を発光制御する。補助光駆動回路123は、焦点検出動作に同期して、AF補助光手段116を発光制御する。撮像素子駆動回路124は、撮像素子107の撮像動作を制御するとともに、撮像素子107から出力された画像信号をA/D変換してカメラ制御回路121に送信する。画像処理回路125は、撮像素子107から得られた画像信号に対して、γ変換、カラー補間、及びJPEG圧縮などの画像処理を行う。   The electronic flash control circuit 122 controls the light emission of the electronic flash 115 in synchronization with the photographing operation. The auxiliary light drive circuit 123 controls the AF auxiliary light unit 116 to emit light in synchronization with the focus detection operation. The image sensor driving circuit 124 controls the image capturing operation of the image sensor 107 and A / D converts the image signal output from the image sensor 107 and transmits the image signal to the camera control circuit 121. The image processing circuit 125 performs image processing such as γ conversion, color interpolation, and JPEG compression on the image signal obtained from the image sensor 107.

フォーカス駆動回路126は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ114を駆動制御し、第3レンズ群105を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。シャッタ駆動回路128は、絞りシャッタアクチュエータ112を駆動制御して、絞り兼シャッタ102の開口を制御する。ズーム駆動回路129は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ111を駆動する。   The focus drive circuit 126 controls the focus actuator 114 based on the focus detection result, and adjusts the focus by driving the third lens group 105 back and forth in the optical axis direction. The shutter drive circuit 128 controls the aperture shutter actuator 112 to control the aperture of the aperture / shutter 102. The zoom drive circuit 129 drives the zoom actuator 111 according to the zoom operation of the photographer.

表示器131は、LCD等で構成され、ライブビュー表示を行うとともに、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。操作スイッチ群132は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮影モード選択スイッチなどにより構成される。フラッシュメモリ133は、着脱可能とされて、撮影済み画像を記録する。   The display 131 is composed of an LCD or the like and performs live view display, and also displays information related to the shooting mode of the camera, a preview image before shooting and a confirmation image after shooting, a focus state display image at the time of focus detection, and the like. To do. The operation switch group 132 includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The flash memory 133 is detachable and records captured images.

図2は、撮像素子107の構成例を示すブロック図である。なお、図2では、画像信号の読み出し動作の説明に必要な最低限の構成を示し、画素リセット信号などの図示は省略している。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the image sensor 107. Note that FIG. 2 shows the minimum configuration necessary for the description of the image signal readout operation, and the pixel reset signal and the like are not shown.

図2において、光電変換部201(PDmn)は、フォトダイオード、画素アンプ、リセット用のスイッチなどで構成されている。光電変換部201(PDmn)のmは、X方向アドレスであり、m=0、1、…、m−1である。また、nは、Y方向アドレスであり、n=0、1、…、n−1である。本実施形態の撮像素子107は、m×nの光電変換部201を2次元上に配置して構成されている。なお、光電変換部201(PDmn)のm,nの符号は、説明の便宜上、図の左上の光電変換部201(PD00)周辺のみに付している。   In FIG. 2, the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) includes a photodiode, a pixel amplifier, a reset switch, and the like. M of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) is an X-direction address, and m = 0, 1,. N is a Y-direction address, and n = 0, 1,..., N−1. The image sensor 107 of the present embodiment is configured by arranging m × n photoelectric conversion units 201 in two dimensions. In addition, the code | symbol of m of the photoelectric conversion part 201 (PDmn) is attached | subjected only to the photoelectric conversion part 201 (PD00) periphery of the upper left of a figure for convenience of explanation.

スイッチ202は、光電変換部201(PDmn)の出力を選択するスイッチであり、垂直走査回路208により、一行ごとに選択される。ラインメモリ(MEM)203は、光電変換部201(PDmn)の出力を一時的に記憶するメモリであり、垂直走査回路208により選択された、一行分の光電変換部201(PDmn)の出力を記憶する。ラインメモリ203としては、通常、コンデンサが用いられる。   The switch 202 is a switch that selects the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn), and is selected for each row by the vertical scanning circuit 208. The line memory (MEM) 203 is a memory that temporarily stores the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn), and stores the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) for one row selected by the vertical scanning circuit 208. To do. As the line memory 203, a capacitor is usually used.

スイッチ204は、信号HRSTにより制御され、水平出力線に接続されて、水平出力線を所定の電位VHRSTにリセットする。スイッチ205(H0〜Hm−1)は、ラインメモリ203に記憶された光電変換部201(PDmn)の出力を水平出力線に順次出力する。スイッチ205(H0〜Hm−1)を後述する水平走査回路206で順次走査することにより、一行分の光電変換部201(PDmn)の出力が読み出される。   The switch 204 is controlled by the signal HRST, is connected to the horizontal output line, and resets the horizontal output line to a predetermined potential VHRST. The switch 205 (H0 to Hm-1) sequentially outputs the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) stored in the line memory 203 to the horizontal output line. By sequentially scanning the switch 205 (H0 to Hm-1) by a horizontal scanning circuit 206 described later, the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) for one row is read.

水平走査回路206は、ラインメモリ203に記憶された光電変換部201(PDmn)の出力を順次操作して、水平出力線に出力させる。信号PHSTは、水平走査回路206のデータ入力、PH1,PH2はシフトクロック入力であり、PH1=Hでデータがセットされ、PH2でデータがラッチされる。シフトクロック入力PH1,PH2にシフトクロックを入力することにより、信号PHSTを順次シフトさせて、スイッチ205(H0〜Hm−1)を順次オンさせることができる。信号SKIPは、間引き読み出し時に設定を行わせる制御入力信号である。信号SKIPをHレベルに設定することにより、水平走査回路206を所定間隔でスキップさせることが可能になる。増幅器AMP207は、水平出力線の信号を増幅して端子VOUTに出力する。   The horizontal scanning circuit 206 sequentially operates the output of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) stored in the line memory 203 and outputs it to the horizontal output line. The signal PHST is a data input of the horizontal scanning circuit 206, PH1 and PH2 are shift clock inputs, data is set when PH1 = H, and data is latched at PH2. By inputting the shift clock to the shift clock inputs PH1 and PH2, the signal PHST can be sequentially shifted and the switches 205 (H0 to Hm-1) can be sequentially turned on. The signal SKIP is a control input signal for performing setting during thinning readout. By setting the signal SKIP to H level, the horizontal scanning circuit 206 can be skipped at predetermined intervals. The amplifier AMP207 amplifies the signal on the horizontal output line and outputs it to the terminal VOUT.

垂直走査回路208は、順次走査して、制御信号V0〜Vn−1を出力することにより、光電変換部201(PDmn)の選択スイッチ202を選択することができる。制御信号V0〜Vn−1は、水平走査回路206の場合と同様に、データ入力である信号PVST、シフトクロックPV1、PV2、及び間引き読み設定を行う信号SKIPにより制御される。なお、垂直走査回路208の動作の詳細は、水平走査回路206と同様であるため、その説明は省略する。   The vertical scanning circuit 208 can select the selection switch 202 of the photoelectric conversion unit 201 (PDmn) by sequentially scanning and outputting the control signals V0 to Vn-1. As in the case of the horizontal scanning circuit 206, the control signals V0 to Vn-1 are controlled by a signal PVST, shift clocks PV1 and PV2, which are data inputs, and a signal SKIP for performing thinning-out reading settings. Note that the details of the operation of the vertical scanning circuit 208 are the same as those of the horizontal scanning circuit 206, and thus description thereof is omitted.

次に、焦点検出画素による位相差検出方法について説明する。図3乃至図6は、撮像素子107の撮像画素と焦点検出画素の構造について説明する図である。本実施形態では、2×2の4画素のうち、対角2画素にG(緑色)の分光感度を有する画素を配置し、他の2画素にR(赤色)とB(青色)の分光感度を有する画素を各1個配置したベイヤー配列を採用する。そして、ベイヤー配列の間に、後述する構造を有する焦点検出画素が所定の規則で分散配置されている。   Next, a phase difference detection method using focus detection pixels will be described. 3 to 6 are diagrams for describing the structures of the imaging pixels and the focus detection pixels of the imaging element 107. In this embodiment, out of 4 pixels of 2 × 2, pixels having G (green) spectral sensitivity are arranged in two diagonal pixels, and R (red) and B (blue) spectral sensitivity are arranged in the other two pixels. A Bayer array in which one pixel having each of the above is arranged is employed. In addition, focus detection pixels having a structure to be described later are distributed and arranged according to a predetermined rule between the Bayer arrays.

図3(a)は、2行×2列の撮像画素の平面図である。周知のように、ベイヤー配列では、対角方向にG(Green)画素が配置され、他の2画素にR(Red)とB(Blue)の画素が配置されている。そして、この2行×2列の構造が繰り返し配置される。   FIG. 3A is a plan view of 2 × 2 imaging pixels. As is well known, in the Bayer array, G (Green) pixels are arranged in a diagonal direction, and R (Red) and B (Blue) pixels are arranged in the other two pixels. The 2 rows × 2 columns structure is repeatedly arranged.

図3(b)は、図3(a)のA−A線断面図である。図3(b)において、MLは、各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、CFRは、Rのカラーフィルタ、CFGは、Gのカラーフィルタである。PDは、CMOSセンサの光電変換部を模式的に示したものであり、CLは、CMOSセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。TLは、撮影光学系を模式的に示したものである。   FIG.3 (b) is the sectional view on the AA line of Fig.3 (a). In FIG. 3B, ML is an on-chip microlens disposed on the forefront of each pixel, CFR is an R color filter, and CFG is a G color filter. PD schematically shows a photoelectric conversion unit of the CMOS sensor, and CL is a wiring layer for forming signal lines for transmitting various signals in the CMOS sensor. TL schematically shows a photographing optical system.

撮像画素のオンチップマイクロレンズMLと光電変換部PDは、撮影光学系TLを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系TLの射出瞳EPと光電変換部PDは、マイクロレンズMLにより共役関係にあり、かつ光電変換部PDの有効面積は大面積であるように設計される。また、図3(b)では、G画素の入射光束について説明したが、R画素及びB画素も同一の構造を有する。従って、RGBの各々の撮像画素に対応した射出瞳EPは大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込むことで画像信号のS/Nを向上させている。   The on-chip microlens ML and the photoelectric conversion unit PD of the imaging pixel are configured to capture the light flux that has passed through the photographing optical system TL as effectively as possible. In other words, the exit pupil EP of the photographic optical system TL and the photoelectric conversion unit PD are designed to have a conjugate relationship by the microlens ML, and the effective area of the photoelectric conversion unit PD is large. In FIG. 3B, the incident light beam of the G pixel has been described, but the R pixel and the B pixel also have the same structure. Accordingly, the exit pupil EP corresponding to each of the RGB imaging pixels has a large diameter, and the S / N of the image signal is improved by efficiently capturing the light flux from the subject.

図4は、撮影光学系の水平方向(図4の左右方向)に瞳分割を行うための焦点検出画素の配置と構造を説明する図である。ここで、水平方向とは、撮影光学系の光軸が水平となるようにカメラを構えたとき、光軸に直交し、かつ水平方向に延びる直線に沿った方向を指す。   FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement and structure of focus detection pixels for performing pupil division in the horizontal direction (left-right direction in FIG. 4) of the photographing optical system. Here, the horizontal direction refers to a direction along a straight line that is orthogonal to the optical axis and extends in the horizontal direction when the camera is held so that the optical axis of the photographing optical system is horizontal.

図4(a)は、焦点検出画素を含む2行×2列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、G画素で輝度情報の主成分を取得する。人間の画像認識特性は、輝度情報に敏感であるため、G画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方、R画素及びB画素は、色情報(色差情報)を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感である。このため、色情報を取得する画素は、多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで、本実施形態では、2行×2列の画素のうち、G画素は撮像画素として残し、RとBの画素を焦点検出画素に置き換える。これを、図4(a)においてSAおよびSBでそれぞれ示している。   FIG. 4A is a plan view of pixels of 2 rows × 2 columns including focus detection pixels. When obtaining an image signal for recording or viewing, the main component of luminance information is acquired by G pixels. Since human image recognition characteristics are sensitive to luminance information, image quality degradation is easily recognized when G pixels are lost. On the other hand, the R pixel and the B pixel are pixels that acquire color information (color difference information), but human visual characteristics are insensitive to color information. For this reason, it is difficult for pixels for obtaining color information to recognize image quality degradation even if some defects occur. Therefore, in the present embodiment, among the pixels of 2 rows × 2 columns, the G pixel is left as an imaging pixel, and the R and B pixels are replaced with focus detection pixels. This is indicated by SA and SB in FIG.

図4(b)は、図4(a)のA−A線断面図である。図4(b)に示す焦点検出画素のマイクロレンズMLと光電変換部PDは、図3(b)に示す撮像画素と同一構造である。本実施形態では、焦点検出画素は、B画素の画素位置にG画素のカラーフィルタCFG(Green)を配置して構成されている。また、撮像素子107で瞳分割を行うため、配線層CLの開口部はマイクロレンズMLの中心線に対して一方向に偏倚している。   FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The micro lens ML and the photoelectric conversion unit PD of the focus detection pixel illustrated in FIG. 4B have the same structure as the imaging pixel illustrated in FIG. In the present embodiment, the focus detection pixel is configured by arranging a color filter CFG (Green) of G pixel at the pixel position of B pixel. Further, since pupil division is performed by the image sensor 107, the opening of the wiring layer CL is deviated in one direction with respect to the center line of the microlens ML.

具体的には、画素SAの開口部OPHAは、右側に偏倚しているため、撮影光学系TLの左側の射出瞳EPHAを通過した光束を受光する。同様に、画素SBの開口部OPHBは、左側に偏倚しているため、撮影光学系TLの右側の射出瞳EPHBを通過した光束を受光する。画素SAを水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をA像とする。また、画素SBも水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をB像とする。   Specifically, since the opening OPHA of the pixel SA is biased to the right side, the light beam that has passed through the left exit pupil EPHA of the imaging optical system TL is received. Similarly, since the opening OPHB of the pixel SB is biased to the left side, the light beam that has passed through the right exit pupil EPHB of the imaging optical system TL is received. The pixels SA are regularly arranged in the horizontal direction, and a subject image acquired by these pixel groups is defined as an A image. The pixels SB are also regularly arranged in the horizontal direction, and the subject image acquired by these pixel groups is defined as a B image.

そして、A像とB像の相対位置を検出し、像のズレ量に対して変換係数を乗じることにより、被写体像のピントずれ量(デフォーカス量)を算出することができる。   Then, by detecting the relative positions of the A image and the B image and multiplying the shift amount of the image by a conversion coefficient, the focus shift amount (defocus amount) of the subject image can be calculated.

次に、像ズレ量からデフォーカス量を算出するための変換係数を得る方法について説明する。変換係数は、結像光学系の口径情報および焦点検出画素の感度分布に基づいて算出される。撮像素子107(イメージセンサ)には、撮影レンズTLのレンズ保持枠や絞り102などのいくつかの構成部材によって制限された光束が入射する。   Next, a method for obtaining a conversion coefficient for calculating the defocus amount from the image shift amount will be described. The conversion coefficient is calculated based on the aperture information of the imaging optical system and the sensitivity distribution of the focus detection pixels. The image sensor 107 (image sensor) receives a light beam limited by several constituent members such as the lens holding frame of the photographing lens TL and the diaphragm 102.

図5及び図6は、撮影光学系のケラレにより焦点検出用の光束が制限されている様子を示す図である。図5(a)は、撮像素子107の中央近傍の画素に対して、射出瞳面501の位置にある結像光学系の絞り102によって光束が制限されている様子を示す図である。   FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams illustrating a state in which the focus detection light beam is limited by the vignetting of the photographing optical system. FIG. 5A is a diagram showing a state in which the light beam is restricted by the stop 102 of the imaging optical system at the position of the exit pupil plane 501 with respect to the pixel near the center of the image sensor 107.

図5(a)において、実線で示す撮像素子107aは、予定結像面位置における撮像素子である。位置506は、予定結像面位置における撮像素子107a上での光軸505の位置である。光束507,508は、それぞれ絞り102が絞られることで、絞り102により制限された場合の光束である。光束509,510は、それぞれ絞り102が開放されることで、絞り102により制限されていない場合の光束である。光束511,512は、それぞれ光束507,508に対する焦点検出用光束である。重心位置515,516は、それぞれ焦点検出用光束511,512の重心位置である。   In FIG. 5A, an image sensor 107a indicated by a solid line is an image sensor at the planned image plane position. The position 506 is the position of the optical axis 505 on the image sensor 107a at the planned imaging plane position. Light beams 507 and 508 are light beams when the diaphragm 102 is restricted by the diaphragm 102, respectively. The luminous fluxes 509 and 510 are luminous fluxes that are not limited by the diaphragm 102 when the diaphragm 102 is opened. Light beams 511 and 512 are focus detection light beams for the light beams 507 and 508, respectively. The barycentric positions 515 and 516 are barycentric positions of the focus detection light beams 511 and 512, respectively.

同様に、光束513,514は、それぞれ光束509,510に対する焦点検出用光束である。重心位置517,518は、それぞれ焦点検出用光束513,514の重心位置である。530はイメージセンサに最も近い側にあるレンズ保持枠、531は被写体に最も近い側にあるレンズ保持枠である。   Similarly, light beams 513 and 514 are focus detection light beams for light beams 509 and 510, respectively. The gravity center positions 517 and 518 are the gravity center positions of the focus detection light beams 513 and 514, respectively. Reference numeral 530 denotes a lens holding frame on the side closest to the image sensor, and 531 denotes a lens holding frame on the side closest to the subject.

図5(b)は、図5(a)の破線で示す撮像素子107bの中央の焦点検出画素の射出瞳面501でのケラレによる重心位置の変化を説明する図である。図5(b)において、瞳領域523,524は、それぞれ撮像素子107bの中央の画素に対して絞り102により制限された光束507,508、及び絞り102により制限されていない光束509,510の瞳領域を示す。入射角特性525,526は、それぞれ焦点検出画素SA,SBの入射角特性を示す。   FIG. 5B is a diagram for explaining a change in the center of gravity due to vignetting on the exit pupil plane 501 of the focus detection pixel at the center of the image sensor 107b indicated by the broken line in FIG. In FIG. 5B, pupil areas 523 and 524 are pupils of light beams 507 and 508 restricted by the diaphragm 102 with respect to the central pixel of the image sensor 107b, and light beams 509 and 510 not restricted by the diaphragm 102, respectively. Indicates the area. Incident angle characteristics 525 and 526 indicate the incident angle characteristics of the focus detection pixels SA and SB, respectively.

焦点検出画素SA,SBには、瞳領域523,524の内側を透過した光束が入射角特性525,526で示される感度分布で入射する。このため、瞳領域523,524の内側を透過した焦点検出用光束の分布重心をそれぞれ求めることで、焦点検出用光束が絞り102により制限されている場合と、絞り102により制限されていない場合との重心間隔を算出することができる。   Light beams that have passed through the inside of the pupil regions 523 and 524 are incident on the focus detection pixels SA and SB with a sensitivity distribution indicated by the incident angle characteristics 525 and 526. Therefore, by obtaining the distribution centroids of the focus detection light fluxes that have passed through the inside of the pupil regions 523 and 524, the focus detection light flux is restricted by the stop 102, and the focus detection light flux is not restricted by the stop 102. Can be calculated.

そして、算出した重心間隔から、それぞれの基線長を求めることができる。焦点検出画素の感度分布情報及び結像光学系の口径情報を測定及び計算から求めて予めメモリ等に記憶しておくことで、像ズレ量からデフォーカス量を算出するための変換係数を求めることができる。   And each base line length can be calculated | required from the calculated center-of-gravity space | interval. Obtaining the conversion coefficient for calculating the defocus amount from the image shift amount by obtaining the sensitivity distribution information of the focus detection pixel and the aperture information of the imaging optical system from the measurement and calculation and storing them in a memory in advance. Can do.

図5(a)において、デフォーカス量519をDEFとし、撮像素子107aから射出瞳面501までの距離520をLとする。また、焦点検出用光束が絞り102により制限されている場合と制限されていない場合の基線長(重心間隔)をそれぞれG1(重心位置515,516間距離),G2(重心位置517,518間距離)とする。また、像ズレ量521,522をそれぞれPRED1、PRED2とし、像ズレ量521,522のそれぞれをデフォーカス量DEFに変換する変換係数をK1,K2とする。   In FIG. 5A, the defocus amount 519 is DEF, and the distance 520 from the image sensor 107a to the exit pupil plane 501 is L. In addition, the base lengths (center-of-gravity distances) when the focus detection light beam is restricted by the diaphragm 102 and when it is not restricted are G1 (distance between centroid positions 515 and 516) and G2 (distance between centroid positions 517 and 518), respectively. ). In addition, the image shift amounts 521 and 522 are set to PRED1 and PRED2, respectively, and conversion coefficients for converting the image shift amounts 521 and 522 to the defocus amount DEF are set to K1 and K2, respectively.

このとき、次式(1)によりデフォーカス量DEFを求めることができる。   At this time, the defocus amount DEF can be obtained by the following equation (1).

DEF=K1×PRED1=K2×PRED2 …(1)
また、像ずれ量521,522をデフォーカス量DEFに変換する変換係数K1,K2は、それぞれ次式(2),(3)により求められる。
DEF = K1 × PRED1 = K2 × PRED2 (1)
Also, conversion coefficients K1 and K2 for converting the image shift amounts 521 and 522 into the defocus amount DEF are obtained by the following equations (2) and (3), respectively.

K1=L/G1 …(2)
K2=L/G2 …(3)
ここで、K1<K2である。このため、絞り102が開放されている場合と絞り102が絞られている場合とを比較すると、像ズレ量を算出する際に像ズレ量に同等の誤差が発生し、絞り102が絞られている場合のほうがデフォーカス量として、K2/K1倍の誤差が発生する。
K1 = L / G1 (2)
K2 = L / G2 (3)
Here, K1 <K2. Therefore, comparing the case where the aperture 102 is opened and the case where the aperture 102 is stopped, an error equivalent to the image misalignment amount occurs when the image misalignment amount is calculated, and the aperture 102 is reduced. In the case where there is an error, an error of K2 / K1 times occurs as the defocus amount.

図6(a)は、絞り102を開放した場合の図5(b)のA−A線断面におけるA像画素530、B像画素531及び撮像画素532の感度分布を示す図である。図6(b)は、絞り102が絞られている場合の図5(b)のA−A線断面におけるA像画素530、B像画素531及び撮像画素532の感度分布を示す図である。   FIG. 6A is a diagram illustrating sensitivity distributions of the A image pixel 530, the B image pixel 531, and the imaging pixel 532 in the cross section along the line AA in FIG. 5B when the diaphragm 102 is opened. FIG. 6B is a diagram illustrating sensitivity distributions of the A image pixel 530, the B image pixel 531, and the imaging pixel 532 in the cross section along the line AA in FIG.

図6において、横軸は光入射角度を示し、縦軸は感度分布を示す。図6(a)及び図6(b)を比較すると、図6(a)に示す絞り開放の方が基線長G1が長く、また、感度を持つ入射角度幅が広くなる。基線長と、デフォーカス量に対するA像及びB像の像ズレ量とは比例関係にあるため、基線長が長くなると、デフォーカス量に対する像ズレ量の敏感度が高くなる。また、感度を持つ入射角度幅が大きくなると、デフォーカス量に対するA像、B像のボケ量、像ケラレが大きくなる。一般的に、焦点検出画素による像信号としては、デフォーカス量に対して像ずれ量の敏感度が高く、ボケ量および像ケラレが小さい像信号が望まれる。   In FIG. 6, the horizontal axis indicates the light incident angle, and the vertical axis indicates the sensitivity distribution. Comparing FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b), the base length G1 is longer and the incident angle width with sensitivity is wider when the aperture is opened as shown in FIG. 6 (a). Since the base line length is proportional to the image shift amounts of the A and B images with respect to the defocus amount, the sensitivity of the image shift amount to the defocus amount increases as the base line length increases. Further, when the incident angle width having sensitivity is increased, the blur amount and image vignetting of the A image and the B image with respect to the defocus amount are increased. In general, as an image signal by a focus detection pixel, an image signal having a high sensitivity of an image shift amount with respect to a defocus amount and a small blur amount and image vignetting is desired.

図7は、撮像素子107における撮像画素及び焦点検出画素の配置例を示す図である。図7において、画素G,GA,GBは、緑のカラーフィルタ(緑フィルタ)を有し、画素Rは、赤のカラーフィルタ(赤フィルタ)を有し、画素Bは、青のカラーフィルタ(青フィルタ)を有する。   FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement example of imaging pixels and focus detection pixels in the imaging element 107. In FIG. 7, pixels G, GA, GB have a green color filter (green filter), pixel R has a red color filter (red filter), and pixel B has a blue color filter (blue filter). Filter).

また、焦点検出画素SAは、画素部の開口を水平方向に偏倚させて形成され、焦点検出画素SBに対する水平方向の像ズレ量を検出するための基準画素群である。焦点検出画素SBは、画素の開口部を焦点検出画素SAとは逆方向に偏倚させて形成され、焦点検出画素SAとの水平方向の像ズレ量を検出するための参照画素群である。焦点検出画素SA,SBの白抜き部分は、偏倚した画素の開口位置を示している。焦点検出画素SA,SBは、AFライン1からAFライン4に配置されている。   The focus detection pixel SA is a reference pixel group that is formed by biasing the opening of the pixel portion in the horizontal direction and detects the image shift amount in the horizontal direction with respect to the focus detection pixel SB. The focus detection pixel SB is a reference pixel group that is formed by biasing an opening of a pixel in a direction opposite to the focus detection pixel SA, and for detecting an image shift amount in the horizontal direction with respect to the focus detection pixel SA. The white portions of the focus detection pixels SA and SB indicate the opening positions of the biased pixels. The focus detection pixels SA and SB are arranged from the AF line 1 to the AF line 4.

合焦位置近傍の焦点状態を高精度に検出するには、焦点検出画素を密に配置する必要がある。一方、焦点検出画素の位置における画像信号(画素信号)は、周辺の撮像画素の出力信号、及び焦点検出画素の出力信号を用いて補間処理により生成する必要がある。このため、画質劣化の影響を考慮すると、焦点検出画素を疎に配置することが望まれる。   In order to detect the focus state near the in-focus position with high accuracy, it is necessary to arrange the focus detection pixels densely. On the other hand, the image signal (pixel signal) at the position of the focus detection pixel needs to be generated by interpolation processing using the output signal of the surrounding imaging pixels and the output signal of the focus detection pixel. For this reason, when the influence of image quality degradation is taken into consideration, it is desirable to arrange focus detection pixels sparsely.

図7(a)において、焦点検出画素SA,SBは、画質劣化の影響を考慮して、欠損による画質劣化が認識され難いB画素の位置に配置している。一方、図7(b)において、焦点検出画素SA,SBは、周辺に同色の撮像画素が多く配置されるため、焦点検出画素の位置における画像信号の補間処理が、比較的容易となるG画素の位置に配置している。本実施形態では、焦点検出画素から得られる信号を用いて、焦点検出処理、及び焦点検出結果の補正処理を行うが、その際の焦点検出画素の配置は、図7(a)及び図7(b)に示す2つの例に限らない。   In FIG. 7A, the focus detection pixels SA and SB are arranged at the position of the B pixel where the image quality deterioration due to the defect is difficult to be recognized in consideration of the influence of the image quality deterioration. On the other hand, in FIG. 7B, since the focus detection pixels SA and SB are provided with a large number of imaging pixels of the same color in the periphery, the G pixel that makes it relatively easy to perform interpolation of the image signal at the position of the focus detection pixel It is arranged at the position. In the present embodiment, the focus detection process and the correction process of the focus detection result are performed using the signal obtained from the focus detection pixel. The arrangement of the focus detection pixels at that time is shown in FIGS. It is not limited to the two examples shown in b).

次に、撮像画素を用いたコントラスト検出方式による焦点検出方法について説明する。カメラ制御回路121のコントラスト評価値生成手段121bにより生成されるコントラスト評価値は、撮像素子107からの出力信号に基づいて生成される画像の鮮鋭度(コントラストの大きさ)を表す値である。ピントが合った画像の鮮鋭度は高く、ぼけた画像の鮮鋭度は低いので、コントラスト評価値を撮像光学系の焦点状態を表す値として利用することができる。ただし、前述した焦点検出画素による位相差検出方式のようにデフォーカス量がわからないため、コントラスト評価値がピーク値となるフォーカス位置を探索する必要がある。   Next, a focus detection method using a contrast detection method using imaging pixels will be described. The contrast evaluation value generated by the contrast evaluation value generation unit 121b of the camera control circuit 121 is a value representing the sharpness (contrast magnitude) of the image generated based on the output signal from the image sensor 107. Since the sharpness of the focused image is high and the sharpness of the blurred image is low, the contrast evaluation value can be used as a value representing the focus state of the imaging optical system. However, since the defocus amount is not known as in the phase difference detection method using the focus detection pixels described above, it is necessary to search for the focus position where the contrast evaluation value becomes the peak value.

図8乃至図11を参照して、デジタルカメラ100の連写撮影時の動作例について説明する。図8乃至図11では、レリーズスイッチ(SW2)オン、撮像素子107、AF処理、フォーカスレンズ(第3レンズ群)105の各項目に分けて動作シーケンスを示している。また、撮影者が不図示のレリーズホタンを半押し等してレリーズスイッチ(SW1)がオンすると、AF処理を行い、さらにレリーズホタンを全押し等してレリーズスイッチ(SW2)がオンした時点を立下り信号で示し、開始位置としている。本実施形態では、開始位置以降、本露光の蓄積、読み出しを1回行った後、2回目の連写撮影動作から説明する。   With reference to FIGS. 8 to 11, an example of operation of the digital camera 100 during continuous shooting will be described. 8 to 11 show the operation sequence for each item of the release switch (SW2) ON, the image sensor 107, AF processing, and the focus lens (third lens group) 105. Further, when the photographer presses a release button (not shown) halfway to turn on the release switch (SW1), AF processing is performed, and when the release button (SW2) is turned on by further pressing the release button, a falling signal is generated. This is shown as the start position. In the present embodiment, the second continuous shooting operation will be described after accumulating and reading the main exposure once after the start position.

図8は、デジタルカメラ100の撮像素子107を順次露光する連写撮影時の動作シーケンスを示す図である。撮像素子107は、本露光である蓄積を行い、撮像画素の読み出しを開始し、並行して焦点検出画素の読み出しを行う。焦点検出画素は、前述したように、撮像画素範囲に対して像高限定された範囲に配置されているため、焦点検出画素の読み出しは、撮像画素の読み出しより先に完了する。また、焦点検出に用いる測距範囲は、前コマの連写撮影の撮像画像又はライブビュー画像から設定する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an operation sequence during continuous shooting in which the image sensor 107 of the digital camera 100 is sequentially exposed. The image sensor 107 performs accumulation that is the main exposure, starts reading of the imaging pixels, and reads the focus detection pixels in parallel. As described above, since the focus detection pixels are arranged in a range in which the image height is limited with respect to the imaging pixel range, the readout of the focus detection pixels is completed before the readout of the imaging pixels. The distance measurement range used for focus detection is set from a captured image or live view image of continuous shooting of the previous frame.

焦点検出画素の読み出し完了し、測距範囲を設定した後、AF演算を行う。そして、焦点検出画素に対して相関演算を行い、算出した像ずれ量からデフォーカス量を求め、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスアクチュエータ114によってフォーカスレンズ105を合焦位置へ移動させる。   After completing the readout of the focus detection pixels and setting the distance measurement range, AF calculation is performed. Then, correlation calculation is performed on the focus detection pixels, a defocus amount is obtained from the calculated image shift amount, and the focus lens 105 is moved to the in-focus position by the focus actuator 114 based on the calculated defocus amount.

フォーカスレンズ105を合焦位置へ移動させた後、本露光である蓄積を開始し、前述の連写撮影の動作シーケンスを再度繰り返す。   After the focus lens 105 is moved to the in-focus position, accumulation as main exposure is started, and the above-described continuous shooting operation sequence is repeated again.

以上の連写撮影シーケンスにより、撮影画像を用いて焦点検出と焦点調節を行うことで、本露光間の時間を短縮することができ、高速な連写撮影動作が可能となる。   By performing the focus detection and the focus adjustment using the captured image by the continuous shooting sequence described above, the time between the main exposures can be shortened, and a high-speed continuous shooting operation can be performed.

ただし、撮影画像では、絞り値、ISO感度等の露出条件が撮影用に最適化されるため、焦点検出に適した露出条件にはできない。また、前述のように、絞り値が絞られている場合には、デフォーカス量の誤差が大きくなってしまう。しかし、ライブビュー画像では、焦点検出に適した露出条件にすることが可能であるため、例えば絞りを開放にした状態で焦点検出が可能になる。   However, in the captured image, the exposure conditions such as the aperture value and ISO sensitivity are optimized for shooting, so that the exposure conditions suitable for focus detection cannot be obtained. Further, as described above, when the aperture value is reduced, the error of the defocus amount becomes large. However, in the live view image, since it is possible to set an exposure condition suitable for focus detection, for example, focus detection can be performed with the aperture opened.

これにより、撮影画像による焦点検出に比べてライブビュー画像による焦点検出の方が焦点検出可能となる範囲を拡げることが可能にある。   As a result, it is possible to expand the range in which the focus detection by the live view image can detect the focus compared to the focus detection by the captured image.

次に、図9を参照して、ライブビュー画像表示中の焦点検出によってAF処理を行う場合の連写撮影時のデジタルカメラ100の動作シーケンスについて説明する。   Next, an operation sequence of the digital camera 100 at the time of continuous shooting when the AF process is performed by focus detection during live view image display will be described with reference to FIG.

図9は、ライブビュー画像から焦点検出を行い、焦点調節する場合を示している。本露光による蓄積後、焦点検出画素の読み出しによるAF演算結果からデフォーカス量を算出し、デフォーカス量をもとに所定位置へフォーカスレンズを移動させる。ここでの所定位置は、コントラスト検出方式での焦点検出を可能とするため、合焦位置ではなく、所定のデフォーカス位置である。   FIG. 9 shows a case where focus detection is performed from a live view image to adjust the focus. After accumulation by the main exposure, the defocus amount is calculated from the AF calculation result obtained by reading out the focus detection pixels, and the focus lens is moved to a predetermined position based on the defocus amount. The predetermined position here is not a focus position but a predetermined defocus position in order to enable focus detection by a contrast detection method.

具体的には、許容錯乱円δ及び絞り値Fで示す値Fδをデフォーカス量の指標とした場合に、2.2×Fδ以上の値となるようにデフォーカス位置を設定する。そして、フォーカスレンズ105を所定位置へ移動させた後、ライブビュー画像の表示状態となり、ライブビュー画像から焦点検出画素の読み出しによるAF演算を行う。   Specifically, the defocus position is set so as to be a value of 2.2 × Fδ or more when the permissible circle of confusion δ and the value Fδ indicated by the aperture value F are used as an index of the defocus amount. After the focus lens 105 is moved to a predetermined position, a live view image is displayed, and AF calculation is performed by reading out focus detection pixels from the live view image.

AF演算後のデフォーカス量が所定の誤差以下(例えば1Fδ以下)で合焦可能である場合には、焦点検出画素による位相差検出方式によるAF方式を用いてフォーカスレンズ105を合焦位置へ移動させ、次の本露光による蓄積を行う。AF演算後のデフォーカス量が所定の誤差を超える場合には、コントラスト検出方式を用いて焦点検出を行う。   When the defocus amount after the AF calculation can be focused with a predetermined error or less (for example, 1Fδ or less), the focus lens 105 is moved to the in-focus position using an AF method based on a phase difference detection method using focus detection pixels. And accumulation by the next main exposure is performed. When the defocus amount after the AF calculation exceeds a predetermined error, focus detection is performed using a contrast detection method.

そして、フォーカスレンズ105を駆動しながら、コントラスト評価値を複数取得し、ピーク値を検出する。合焦判定は、コントラスト評価値が大きい上位3点または4点を用い、それらの評価値と対応するフォーカスレンズ105の位置から補間計算行うことで、合焦となるフォーカスレンズ105の位置を算出し、その位置へフォーカスレンズ105を移動させる。   Then, while driving the focus lens 105, a plurality of contrast evaluation values are acquired and a peak value is detected. The focus determination uses the top three or four points with the largest contrast evaluation values, and performs interpolation calculation from the positions of the focus lens 105 corresponding to those evaluation values, thereby calculating the position of the focus lens 105 that is in focus. The focus lens 105 is moved to that position.

このように、ライブビュー画像を利用して焦点検出を行うことで、撮影画像の焦点検出画素を読出してAF演算した結果、合焦できない場合でも、AF可能な撮影条件を拡大することができる。   As described above, by performing focus detection using the live view image, it is possible to expand the AF-capable shooting conditions even when focusing is not possible as a result of reading out the focus detection pixels of the captured image and performing AF calculation.

ただし、位相差検出方式とコントラスト検出方式とでは、焦点調節に要する時間が異なる。具体的には、コントラスト検出方式は、位相差検出方式に比べて焦点調節時間が長い。そのため、被写体条件(明るさ、コントラスト)や撮影条件(絞り値、ISO感度)によってAF方式による焦点調節時間が異なることで、連写撮影の露光間の時間が変動してしまう。   However, the time required for focus adjustment differs between the phase difference detection method and the contrast detection method. Specifically, the contrast detection method has a longer focus adjustment time than the phase difference detection method. For this reason, the time between exposures in continuous shooting varies because the AF adjustment time varies depending on the subject conditions (brightness, contrast) and shooting conditions (aperture value, ISO sensitivity).

そこで、本実施形態では、露光間時間調節手段121dを用いて、露光間に待機時間を設けている。具体的には、位相差検出方式が可能な範囲(絞り値が所定値(例えばF11)以内)、ISO感度が所定値(例えばISO1600)以内、明るさが所定値(例えばEv6)以内の上限値近傍である場合には、露光間に待機時間を設ける。   Therefore, in this embodiment, a standby time is provided between exposures using the inter-exposure time adjusting unit 121d. Specifically, an upper limit value in which a phase difference detection method is possible (aperture value is within a predetermined value (for example, F11)), ISO sensitivity is within a predetermined value (for example, ISO 1600), and brightness is within a predetermined value (for example, Ev6). If it is in the vicinity, a waiting time is provided between exposures.

図10は、ライブビュー画像を用いて焦点検出する場合に、露光間の時間調節を行うときの連写撮影時のデジタルカメラ100の動作シーケンスを示す図である。ライブビュー画像の焦点検出画素を用いた位相差検出方式で、かつ位相差検出方式で合焦可能な範囲の前述した上限値近傍の場合には、露光間時間調節手段121dにより、露光間に待機時間を設ける。そして、待機時間経過後、撮影準備を開始して、本露光による蓄積を行い、再度連写撮影動作を開始する。   FIG. 10 is a diagram illustrating an operation sequence of the digital camera 100 during continuous shooting when performing time adjustment between exposures when focus detection is performed using a live view image. In the case of the phase difference detection method using the focus detection pixels of the live view image and in the vicinity of the above-described upper limit value in the range that can be focused by the phase difference detection method, the inter-exposure time adjustment unit 121d waits between exposures. Provide time. Then, after the standby time elapses, preparation for shooting is started, accumulation by main exposure is performed, and continuous shooting operation is started again.

これにより、被写体条件や撮影条件の変動によりAF方式が異なる範囲では、露光間時間調節手段121dにより待機時間を設けることで、焦点調節時間を一定にすることができ、ライブビュー画像表示する連写撮影時の露光間の時間変動を低減することができる。   As a result, in a range where the AF method varies depending on the subject conditions and photographing conditions, the standby time is provided by the inter-exposure time adjusting unit 121d, so that the focus adjustment time can be made constant, and continuous shooting for displaying live view images is possible. Time variation between exposures during shooting can be reduced.

図11は、撮影画像で焦点検出する場合に、露光間の時間調節を行うときの連写撮影時のデジタルカメラ100の動作シーケンスを示す図である。前述した図10のライブビュー画像の場合と同様に、撮影画像で焦点検出が可能であり、かつ位相差検出方式で合焦可能な範囲の前述した上限値近傍の場合には、露光間時間調節手段121dにより、露光間に待機時間を設ける。そして、待機時間経過後、撮影準備を開始し、本露光による蓄積を行い、再度連写撮影動作を開始する。   FIG. 11 is a diagram illustrating an operation sequence of the digital camera 100 during continuous shooting when performing time adjustment between exposures when focus detection is performed on a captured image. As in the case of the live view image of FIG. 10 described above, the time between exposures can be adjusted in the case where the focus detection can be performed on the captured image and the vicinity of the above-described upper limit of the range that can be focused by the phase difference detection method. A waiting time is provided between exposures by means 121d. Then, after the standby time has elapsed, preparation for shooting is started, accumulation by main exposure is performed, and continuous shooting operation is started again.

これにより、被写体条件や撮影条件の変動によりAF方式が異なる範囲では、露光間時間調節手段121dにより、露光間に待機時間を設けることで、焦点調節時間を一定にすることができ、連写撮影時の露光間の時間変動を低減することができる。   As a result, in a range where the AF method varies depending on the subject condition and photographing conditions, the inter-exposure time adjusting unit 121d can provide a standby time between exposures, thereby making the focus adjustment time constant, and continuous shooting. Time variation between exposures can be reduced.

次に、図12を参照して、デジタルカメラ100の連写撮影動作について説明する。図12での各処理は、カメラ制御回路121のROM等に格納されたプログラムがRAMに展開されて、CPUにより実行される。   Next, the continuous shooting operation of the digital camera 100 will be described with reference to FIG. Each process in FIG. 12 is executed by the CPU after the program stored in the ROM or the like of the camera control circuit 121 is expanded in the RAM.

図12において、ステップS1001では、カメラ制御回路121は、撮影者が不図示のレリーズボタンを半押し等してレリーズスイッチ(SW1)オンすると、AF動作を行う。具体的には、カメラ制御回路121は、ライブビュー画像中の焦点検出画素の読み出しによる位相差検出方式のAF動作を行い、フォーカスレンズ105を合焦位置へ移動させて、ステップS1002へ進む。   In FIG. 12, in step S1001, the camera control circuit 121 performs an AF operation when the photographer turns on the release switch (SW1) by half-pressing a release button (not shown). Specifically, the camera control circuit 121 performs a phase difference detection AF operation by reading out focus detection pixels in the live view image, moves the focus lens 105 to the in-focus position, and proceeds to step S1002.

ステップS1002では、カメラ制御回路121は、撮影者がレリーズホタンを全押し等してレリーズスイッチ(SW2)がオンすると、ステップS1003へ進む。   In step S1002, when the photographer fully presses the release button and the release switch (SW2) is turned on, the camera control circuit 121 proceeds to step S1003.

ステップS1003では、カメラ制御回路121は、露出条件設定等の撮影準備を行い、ステップS1004へ進む。   In step S1003, the camera control circuit 121 performs shooting preparation such as exposure condition setting, and the process advances to step S1004.

ステップS1004では、カメラ制御回路121は、撮像素子107で撮影画像取得のため本露光である蓄積を行い、ステップS1005へ進む。   In step S <b> 1004, the camera control circuit 121 performs accumulation as main exposure for acquiring a captured image by the image sensor 107, and the process proceeds to step S <b> 1005.

ステップS1005では、カメラ制御回路121は、撮像画素及び焦点検出画素の読み出しを開始し、ステップS1006、ステップS1007、及びステップS1008へ進む。   In step S1005, the camera control circuit 121 starts reading the imaging pixels and the focus detection pixels, and proceeds to step S1006, step S1007, and step S1008.

ステップS1006では、カメラ制御回路121は、焦点検出画素の読み出しが完了したかどうかを判定し、完了した場合は、ステップS1009へ進む。   In step S1006, the camera control circuit 121 determines whether reading of the focus detection pixel is completed. If completed, the process proceeds to step S1009.

ステップS1009では、カメラ制御回路121は、焦点検出画素を用いた位相差検出方式のAF演算を行い、デフォーカス量を算出して、ステップS1010へ進む。   In step S1009, the camera control circuit 121 performs a phase difference detection type AF calculation using focus detection pixels, calculates a defocus amount, and proceeds to step S1010.

ステップS1010では、カメラ制御回路121は、ステップS1009でのAF演算結果であるデフォーカス量の信頼性を判定し、合焦可能である場合は、ステップS1011へ進み、合焦可能でない場合は、ステップS1100へ進む。   In step S1010, the camera control circuit 121 determines the reliability of the defocus amount, which is the AF calculation result in step S1009. If the focus is possible, the process proceeds to step S1011. The process proceeds to S1100.

ステップS1100では、カメラ制御回路121は、ライブビュー画像表示時のAF処理(LV_AF処理)を行い、ステップS1016に進む。なお、ここでのAF処理(LV_AF処理)の詳細については、図13を用いて後述する。   In step S1100, the camera control circuit 121 performs AF processing (LV_AF processing) during live view image display, and the process proceeds to step S1016. Details of the AF processing (LV_AF processing) here will be described later with reference to FIG.

一方、ステップS1007では、カメラ制御回路121は、レリーズスイッチ(SW2)がオン状態であるか否かを判定する。そして、カメラ制御回路121は、レリーズスイッチ(SW2)のオン状態が維持されている場合は、連写撮影であると判定してステップS1014に進み、レリーズスイッチ(SW2)がオフ状態であれば、すべての処理を終了する。   On the other hand, in step S1007, the camera control circuit 121 determines whether the release switch (SW2) is on. If the release switch (SW2) is on, the camera control circuit 121 determines that continuous shooting is in progress and proceeds to step S1014. If the release switch (SW2) is off, End all processing.

ステップS1014では、カメラ制御回路121は、撮影画像の読み出しが完了したかどうかを判定し、完了した場合は、ステップS1015へ進む。   In step S1014, the camera control circuit 121 determines whether reading of the captured image is completed. If completed, the process proceeds to step S1015.

ステップS1015では、カメラ制御回路121は、撮像素子107の撮影準備処理を行い、ステップS1016へ進む。   In step S1015, the camera control circuit 121 performs shooting preparation processing for the image sensor 107, and the process proceeds to step S1016.

また、ステップS1008では、カメラ制御回路121は、前回の撮影画像又はライブビュー画像から露出処理を行い、撮影条件を決めるため絞り値、ISO感度、シャッタスピード等を設定し、ステップS1011へ進む。   In step S1008, the camera control circuit 121 performs exposure processing from the previous captured image or live view image, sets an aperture value, ISO sensitivity, shutter speed, and the like to determine shooting conditions, and proceeds to step S1011.

ステップS1011では、カメラ制御回路121は、露光間時間調節手段121dにより露光間の時間調節を行うための待機時間を設定する。具体的には、カメラ制御回路121は、ステップS1008での露出処理結果とステップS1010でのAF演算結果の信頼性から焦点検出可能な撮影条件範囲(絞り値、ISO感度、被写体の明るさ等)の上限値であるかどうかを判定する。そして、カメラ制御回路121は、焦点検出可能な撮影条件範囲の上限値以下であり、かつ上限値近傍である場合は、露光間の時間調節を行うため、待機時間を設定し、ステップS1012へ進む。   In step S1011, the camera control circuit 121 sets a standby time for adjusting the time between exposures by the inter-exposure time adjusting unit 121d. Specifically, the camera control circuit 121 detects a shooting condition range (aperture value, ISO sensitivity, subject brightness, etc.) that allows focus detection based on the reliability of the exposure processing result in step S1008 and the AF calculation result in step S1010. It is determined whether it is the upper limit value. The camera control circuit 121 sets a standby time in order to adjust the time between exposures when it is equal to or less than the upper limit value of the photographing condition range in which focus detection is possible, and proceeds to step S1012. .

ステップS1012では、カメラ制御回路121は、ステップS1009で算出したデフォーカス量をもとにフォーカスレンズ105を駆動し、ステップS1011で露光間時間調節手段121dにより設定した待機時間を待機して、ステップS1013へ進む。   In step S1012, the camera control circuit 121 drives the focus lens 105 based on the defocus amount calculated in step S1009, and waits for the standby time set by the inter-exposure time adjusting unit 121d in step S1011. Proceed to

ステップS1013では、カメラ制御回路121は、ステップS1011での露出処理結果をもとに絞り駆動を行い、ステップS1016へ進む。   In step S1013, the camera control circuit 121 performs aperture driving based on the exposure processing result in step S1011 and proceeds to step S1016.

ステップS1016では、カメラ制御回路121は、撮影準備完了したかどうかを判定し、完了していない場合は、ステップS1015へ戻り、完了している場合は、ステップS1004へ戻り、再度、本露光による蓄積を再度開始する。   In step S1016, the camera control circuit 121 determines whether or not preparation for shooting has been completed. If not completed, the process returns to step S1015. If completed, the process returns to step S1004, and accumulation by main exposure is performed again. Start again.

次に、図13を参照して、図12のステップS1100でのAF処理(LV_AF処理)について説明する。   Next, the AF process (LV_AF process) in step S1100 of FIG. 12 will be described with reference to FIG.

図13において、ステップS1101では、撮像素子(センサ)107の駆動を逐次画像表示であるライブビュー画像表示への切り替えを行い、ステップS1102へ進む。   In FIG. 13, in step S1101, the driving of the image sensor (sensor) 107 is switched to live view image display, which is sequential image display, and the process proceeds to step S1102.

ステップS1102では、カメラ制御回路121は、ステップS1009で算出したデフォーカス量をもとにフォーカスレンズ105をAF開始位置である所定のデフォーカス位置へ移動させ、ステップS1103へ進む。   In step S1102, the camera control circuit 121 moves the focus lens 105 to a predetermined defocus position that is an AF start position based on the defocus amount calculated in step S1009, and the process proceeds to step S1103.

ステップS1103では、カメラ制御回路121は、撮像素子107の駆動切り替えが完了してライブビュー画像表示が可能であるかどうかを判定し、撮像素子107の駆動切り替えが完了した場合は、ステップS1104へ進む。   In step S1103, the camera control circuit 121 determines whether or not the drive switching of the image sensor 107 is completed and the live view image display is possible. If the drive switching of the image sensor 107 is completed, the process proceeds to step S1104. .

ステップS1104では、カメラ制御回路121は、フォーカスレンズ105を一定の速度で駆動するスキャン駆動を開始し、ステップS1105へ進む。   In step S1104, the camera control circuit 121 starts scan driving for driving the focus lens 105 at a constant speed, and proceeds to step S1105.

ステップS1105では、カメラ制御回路121は、撮像素子107のライブビュー画像表示の駆動をして蓄積、読み出しを逐次行い、ステップS1106及びステップS1107へ進む。   In step S1105, the camera control circuit 121 drives the live view image display of the image sensor 107, sequentially performs accumulation and readout, and proceeds to step S1106 and step S1107.

ステップS1106では、カメラ制御回路121は、焦点検出画素を用いた位相差検出方式のAF演算を行い、デフォーカス量を算出して、ステップS1108へ進む。   In step S1106, the camera control circuit 121 performs a phase difference detection type AF calculation using focus detection pixels to calculate a defocus amount, and the process advances to step S1108.

ステップS1108では、カメラ制御回路121は、ステップS1106で算出したデフォーカス量によって合焦可能であるかどうかを判定し、合焦可能である場合は、ステップS1110へ進み、合焦可能ではない場合は、ステップS1109へ進む。   In step S1108, the camera control circuit 121 determines whether focusing is possible based on the defocus amount calculated in step S1106. If focusing is possible, the process proceeds to step S1110. The process proceeds to step S1109.

ステップS1110では、カメラ制御回路121は、カメラ制御回路121は、図12のステップS1011と同様に、露光間時間調節手段121dにより露光間の時間調節を行うための待機時間を設定し、ステップS1112に進む。   In step S1110, the camera control circuit 121 sets a standby time for adjusting the time between exposures by the inter-exposure time adjusting unit 121d, as in step S1011 of FIG. move on.

一方、ステップS1107では、カメラ制御回路121は、ステップS1106の焦点検出画素によるAF演算と並行して、撮像画素によるコントラスト評価値を生成し、ステップS1109へ進む。   On the other hand, in step S1107, the camera control circuit 121 generates a contrast evaluation value by the imaging pixel in parallel with the AF calculation by the focus detection pixel in step S1106, and the process proceeds to step S1109.

ステップS1109では、カメラ制御回路121は、ステップS1107で生成したコントラスト評価値がピーク値を取得したかどうかを判定する。そして、カメラ制御回路121は、コントラスト評価値がピーク値を取得していない場合は、ステップS1104へ戻ってスキャン駆動を継続する。また、カメラ制御回路121は、コントラスト評価値がピーク値を取得した場合は、コントラスト評価値のピーク値と近傍の3点により合焦となるフォーカスレンズ位置(合焦位置)を算出する合焦判定を行い、ステップS1111へ進む。   In step S1109, the camera control circuit 121 determines whether the contrast evaluation value generated in step S1107 has acquired a peak value. If the contrast evaluation value has not acquired a peak value, the camera control circuit 121 returns to step S1104 and continues scan driving. Further, when the contrast evaluation value obtains a peak value, the camera control circuit 121 calculates a focus lens position (in-focus position) that is in focus based on the peak value of the contrast evaluation value and three points nearby. And proceed to step S1111.

ステップS1111では、カメラ制御回路121は、フォーカスレンズ105の駆動を停止し、ステップS1112へ進む。   In step S <b> 1111, the camera control circuit 121 stops driving the focus lens 105 and proceeds to step S <b> 1112.

ステップS1112では、カメラ制御回路121は、合焦位置へフォーカスレンズ105を移動させ、図12のメインフローに戻る。   In step S1112, the camera control circuit 121 moves the focus lens 105 to the in-focus position and returns to the main flow in FIG.

以上説明したように、本実施形態では、焦点検出画素および撮像画素を含む撮像素子を備えた撮像装置において、連写撮影の時間を維持し、露出処理を行うことができる。このため、連写撮影中に焦点調節を行い、かつ連射撮影中の本露光間の時間の変動を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, in the imaging apparatus including the imaging element including the focus detection pixel and the imaging pixel, the continuous shooting time can be maintained and the exposure process can be performed. For this reason, it is possible to perform focus adjustment during continuous shooting and to reduce time fluctuation between main exposures during continuous shooting.

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。ネットワーク又は各種記憶媒体を介して取得したソフトウェア(プログラム)をパーソナルコンピュータ(CPU,プロセッサ)にて実行することでも実現できる。   The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed. It can also be realized by executing software (program) acquired via a network or various storage media on a personal computer (CPU, processor).

100 デジタルカメラ
105 フォーカスレンズ
107 撮像素子
121 カメラ制御回路
121a 焦点検出手段
121b コントラスト評価値生成手段
121c 露出処理手段
121d 露光間時間調節手段
126 フォーカス駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Digital camera 105 Focus lens 107 Image pick-up element 121 Camera control circuit 121a Focus detection means 121b Contrast evaluation value generation means 121c Exposure processing means 121d Inter-exposure time adjustment means 126 Focus drive circuit

Claims (17)

撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、
撮影時の露出条件を設定する露出処理手段と、
前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が連写撮影と判定した場合に、前記焦点検出手段の検出結果及び前記露出処理手段により設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
Focus detection pixels that photoelectrically convert light beams that pass through different pairs of pupil areas in the exit pupil area of the imaging optical system and output a pair of image signals, and photoelectric conversion of light beams that pass through the exit pupil of the imaging optical system An image pickup apparatus including an image pickup element having an image pickup pixel that outputs an image signal,
Focus detection means for performing focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the image sensor;
A focus adjusting means for adjusting the focus by driving a focus lens based on the detection result of the focus detecting means;
Exposure processing means for setting exposure conditions at the time of shooting;
Determining means for determining whether or not continuous shooting for sequentially exposing the image sensor;
Inter-exposure time adjustment that adjusts the time between exposures during continuous shooting based on the detection result of the focus detection unit and the exposure condition set by the exposure processing unit when the determination unit determines that continuous shooting is performed. And an imaging device.
前記露光間時間調節手段は、前記焦点検出手段によって撮影画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjustment means adjusts the time between exposures when the result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the photographed image by the focus detection means is in focus. The imaging apparatus according to claim 1. 前記露光間時間調節手段は、前記焦点検出手段によって撮影画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件の絞り値があらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means is capable of focusing on a result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the photographed image by the focus detection means, and an aperture of an exposure condition set by the exposure processing means The imaging apparatus according to claim 1, wherein the time adjustment between the exposures is performed when the value is within a predetermined range. 前記露光間時間調節手段は、前記焦点検出手段によって撮影画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件のISO感度があらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means is capable of focusing a result of focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the photographed image by the focus detecting means, and ISO of an exposure condition set by the exposure processing means. The imaging apparatus according to claim 1, wherein time adjustment between the exposures is performed when the sensitivity is a value in a predetermined range. 前記露光間時間調節手段は、前記焦点検出手段によって撮影画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件の被写体の明るさがあらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means is capable of focusing a result of focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the photographed image by the focus detection means, and an object with an exposure condition set by the exposure processing means The imaging apparatus according to claim 1, wherein the time adjustment between the exposures is performed when the brightness of the light falls within a predetermined range. 撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う第1の焦点検出手段と、
前記第1の焦点検出手段とは異なる方式で焦点検出を行う第2の焦点検出手段と、
前記第1の焦点検出手段又は前記第2の焦点検出手段の検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、
撮影時の露出条件を設定する露出処理手段と、
前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が連写撮影と判定した場合に、前記第1の焦点検出手段の検出結果及び前記露出処理手段により設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
Focus detection pixels that photoelectrically convert light beams that pass through different pairs of pupil areas in the exit pupil area of the imaging optical system and output a pair of image signals, and photoelectric conversion of light beams that pass through the exit pupil of the imaging optical system An image pickup apparatus including an image pickup element having an image pickup pixel that outputs an image signal,
First focus detection means for performing focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the image sensor;
Second focus detection means for performing focus detection in a manner different from the first focus detection means;
Focus adjusting means for adjusting the focus by driving a focus lens based on the detection result of the first focus detecting means or the second focus detecting means;
Exposure processing means for setting exposure conditions at the time of shooting;
Determining means for determining whether or not continuous shooting for sequentially exposing the image sensor;
Exposure that adjusts the time between exposures in continuous shooting based on the detection result of the first focus detection unit and the exposure condition set by the exposure processing unit when the determination unit determines that continuous shooting is performed. An imaging apparatus comprising: an inter-time adjusting means.
前記第1の焦点検出手段は、撮影画像又はライブビュー画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 6, wherein the first focus detection unit performs focus detection using an image signal of the focus detection pixel of a captured image or a live view image. 前記露光間時間調節手段は、前記第1の焦点検出手段によってライブビュー画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能である場合に、露光間時間調節を行うことを特徴する請求項6に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means adjusts the inter-exposure time when the result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the live view image by the first focus detection means is in focus. The imaging apparatus according to claim 6. 前記露光間時間調節手段は、前記第1の焦点検出手段によってライブビュー画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件の絞り値があらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means can focus the result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the live view image by the first focus detection means, and is set by the exposure processing means The imaging apparatus according to claim 6, wherein time adjustment between the exposures is performed when an aperture value of an exposure condition is within a predetermined range. 前記露光間時間調節手段は、前記第1の焦点検出手段によってライブビュー画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件のISO感度があらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means can focus the result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the live view image by the first focus detection means, and is set by the exposure processing means The imaging apparatus according to claim 6, wherein time adjustment between the exposures is performed when the ISO sensitivity of the exposure condition is a value in a predetermined range. 前記露光間時間調節手段は、前記第1の焦点検出手段によってライブビュー画像の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出した結果が合焦可能であり、かつ前記露出処理手段により設定された露出条件の明るさがあらかじめ定めた範囲の値である場合に、前記露光間の時間調節を行うことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   The inter-exposure time adjusting means can focus the result of focus detection using the image signal of the focus detection pixel of the live view image by the first focus detection means, and is set by the exposure processing means The imaging apparatus according to claim 6, wherein the time between exposures is adjusted when the brightness of the exposure condition is a value in a predetermined range. 撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出ステップと、
前記焦点検出ステップでの検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、
撮影時の露出条件を設定する露出処理ステップと、
前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで連写撮影と判定された場合に、前記焦点検出ステップでの検出結果及び前記露出処理ステップで設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
Focus detection pixels that photoelectrically convert light beams that pass through different pairs of pupil areas in the exit pupil area of the imaging optical system and output a pair of image signals, and photoelectric conversion of light beams that pass through the exit pupil of the imaging optical system A method for controlling an image pickup apparatus including an image pickup element having an image pickup pixel that outputs an image signal,
A focus detection step of performing focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the image sensor;
A focus adjustment step of performing focus adjustment by driving a focus lens based on the detection result in the focus detection step;
An exposure processing step for setting exposure conditions during shooting,
A determination step of determining whether or not continuous shooting for sequentially exposing the image sensor;
When the continuous shooting is determined in the determination step, the time interval between exposures in the continuous shooting is adjusted based on the detection result in the focus detection step and the exposure condition set in the exposure processing step. A method for controlling the imaging apparatus, comprising: a time adjustment step.
撮影光学系の射出瞳の領域の異なる対の瞳領域を通過する光束を光電変換して対の像信号を出力する焦点検出画素、及び前記撮影光学系の前記射出瞳を通過する光束を光電変換して像信号を出力する撮像画素を有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記撮像素子の前記焦点検出画素の像信号を用いて焦点検出を行う第1の焦点検出ステップと、
前記第1の焦点検出ステップとは異なる方式で焦点検出を行う第2の焦点検出ステップと、
前記第1の焦点検出ステップ又は前記第2の焦点検出ステップでの検出結果に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う焦点調節ステップと、
撮影時の露出条件を設定する露出処理ステップと、
前記撮像素子を順次露光する連写撮影か否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで連写撮影と判定された場合に、前記第1の焦点検出ステップでの検出結果及び前記露出処理ステップで設定された露出条件に基づいて連写撮影時の露光間の時間調節を行う露光間時間調節ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
Focus detection pixels that photoelectrically convert light beams that pass through different pairs of pupil areas in the exit pupil area of the imaging optical system and output a pair of image signals, and photoelectric conversion of light beams that pass through the exit pupil of the imaging optical system A method for controlling an image pickup apparatus including an image pickup element having an image pickup pixel that outputs an image signal,
A first focus detection step of performing focus detection using an image signal of the focus detection pixel of the image sensor;
A second focus detection step for performing focus detection in a manner different from the first focus detection step;
A focus adjustment step of performing focus adjustment by driving a focus lens based on a detection result in the first focus detection step or the second focus detection step;
An exposure processing step for setting exposure conditions during shooting,
A determination step of determining whether or not continuous shooting for sequentially exposing the image sensor;
When it is determined in the determination step that continuous shooting is performed, time adjustment between exposures in continuous shooting is performed based on the detection result in the first focus detection step and the exposure condition set in the exposure processing step. And an inter-exposure time adjustment step to be performed.
請求項12に記載の撮像装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。   A program for causing a computer to execute each step of the method for controlling an imaging apparatus according to claim 12. 請求項13に記載の撮像装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。   A program for causing a computer to execute each step of the control method for an imaging apparatus according to claim 13. 請求項14に記載のプログラムを格納した、ことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium, wherein the program according to claim 14 is stored. 請求項15に記載のプログラムを格納した、ことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 15.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019197156A (en) * 2018-05-10 2019-11-14 キヤノン株式会社 Imaging device and control method for the same

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