JP2018005161A - Control device, image capturing device, control method, program, and storage medium - Google Patents

Control device, image capturing device, control method, program, and storage medium Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device that enables highly accurate focus detection.SOLUTION: A control device (50) includes: acquisition means (50a) for acquiring first and second signals corresponding to light rays passing through different pupil regions of an image capturing optical system; correlation operation means (50b) for computing an amount of correlation between the first and second signals; noise computation means (50c) for computing the correlation noise between the first and second signals; and determination means (50d) configured to determine reliability of the amount of correlation using criteria corresponding to the correlation noise.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera.

特許文献1には、撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、各画素にマイクロレンズが形成された2次元の撮像素子を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う焦点検出装置が開示されている。この焦点検出装置では、撮像素子を構成する各画素の光電変換部(PD)が複数に分割されており、分割されたPDがマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の互いに異なる領域を通過した光束を受光するように構成されている。この撮影レンズの瞳の互いに異なる領域を通過した光束を受光したPDの1対の出力信号に対して、ずれ量である位相差を算出するための相関演算を行い、その位相差に基づいてデフォーカス量を算出することができる。   Patent Document 1 discloses a focus detection apparatus that performs pupil division focus detection using a two-dimensional image sensor in which a microlens is formed in each pixel as one of methods for detecting the focus state of a photographing lens. Has been. In this focus detection apparatus, the photoelectric conversion unit (PD) of each pixel constituting the image sensor is divided into a plurality of light beams, and the divided PD passes through different regions of the pupil of the photographing lens via the microlens. Is configured to receive light. A correlation calculation is performed on a pair of output signals of PDs that receive light beams that have passed through different areas of the pupil of the photographic lens to calculate a phase difference that is a deviation amount. The amount of focus can be calculated.

特許文献2には、同一マイクロレンズ内の一方の光電変換部(PD)の電荷量を読み出した後、同一マイクロレンズ内の全てのPDの電荷の加算値(加算電荷量)を読み出す撮像装置が開示されている。この撮像装置は、全てのPDの加算電荷量と一方のPDの電荷量との差分から他方のPDの電荷量を生成することにより、撮像用画像信号の特性を保持しながら焦点検出を行う。   Patent Document 2 discloses an imaging apparatus that reads the charge amount of one photoelectric conversion unit (PD) in the same microlens, and then reads the addition value (addition charge amount) of all the PDs in the same microlens. It is disclosed. This imaging device performs focus detection while maintaining the characteristics of the image signal for imaging by generating the charge amount of the other PD from the difference between the added charge amount of all the PDs and the charge amount of one PD.

特開2008−52009号公報JP 2008-52009 A 特開2014−182360号公報JP 2014-182360 A

しかしながら、特許文献2に開示された撮像装置において、一方のPDと他方のPDのそれぞれの電荷量に対応する画素信号の間には、互いに相関があるノイズ(相関ノイズ)が含まれている。このような相関ノイズが含まれた画素信号に基づいて焦点検出を行うと、高精度な焦点検出を行うことができない。   However, in the imaging device disclosed in Patent Document 2, noise (correlation noise) having a correlation with each other is included between pixel signals corresponding to respective charge amounts of one PD and the other PD. If focus detection is performed based on a pixel signal including such correlation noise, high-precision focus detection cannot be performed.

そこで本発明は、高精度な焦点検出を行うことが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。   Therefore, the present invention provides a control device, an imaging device, a control method, a program, and a storage medium that can perform focus detection with high accuracy.

本発明の一側面としての制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得する取得手段と、前記第1信号と前記2信号との相関量を演算する相関演算手段と、前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するノイズ算出手段と、前記相関ノイズに応じた基準を用いて前記相関量に関する信頼性を判定する判定手段とを有する。   The control device according to one aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires a first signal and a second signal corresponding to light beams that pass through different pupil regions of the imaging optical system, and the first signal and the two signals. Correlation calculation means for calculating a correlation amount; noise calculation means for calculating correlation noise between the first signal and the second signal; and determining reliability related to the correlation amount using a criterion corresponding to the correlation noise. Determination means.

本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する第1光電変換部および第2光電変換部を有する撮像素子と、前記制御装置とを有する。   An imaging apparatus as another aspect of the present invention includes an imaging device having a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit that receive light beams passing through different pupil regions of an imaging optical system, and the control device. .

本発明の他の側面としての制御方法は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得するステップと、前記第1信号と前記2信号との相関量を演算するステップと、前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するステップと、前記相関ノイズに応じて前記相関量の信頼性を判定するステップとを有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method comprising: obtaining a first signal and a second signal corresponding to light beams passing through different pupil regions of an imaging optical system; and the first signal and the second signal. Calculating a correlation amount; calculating correlation noise between the first signal and the second signal; and determining reliability of the correlation amount according to the correlation noise.

本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。   A program according to another aspect of the present invention causes a computer to execute the control method.

本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。   A storage medium according to another aspect of the present invention stores the program.

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。   Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.

本発明によれば、高精度な焦点検出を行うことが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a control device, an imaging device, a control method, a program, and a storage medium capable of performing focus detection with high accuracy.

各実施形態における撮像装置のブロック図である。It is a block diagram of the imaging device in each embodiment. 各実施形態における撮像素子の画素の回路図である。It is a circuit diagram of a pixel of an image sensor in each embodiment. 各実施形態における撮像素子の画素配列図である。It is a pixel array diagram of an image sensor in each embodiment. 各実施形態における撮像素子の構成図である。It is a block diagram of the image pick-up element in each embodiment. 各実施形態における撮像装置の読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the read-out operation | movement of the imaging device in each embodiment. 各実施形態における撮像光学系の射出瞳面と撮像素子の光電変換部との共役関係の説明図である。It is explanatory drawing of the conjugate relationship of the exit pupil plane of the imaging optical system in each embodiment, and the photoelectric conversion part of an image pick-up element. 各実施形態における焦点検出領域の説明図である。It is explanatory drawing of the focus detection area | region in each embodiment. 各実施形態における焦点検出領域内に配置されたAF信号対の説明図である。It is explanatory drawing of the AF signal pair arrange | positioned in the focus detection area | region in each embodiment. 各実施形態における焦点調節動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus adjustment operation | movement in each embodiment. 第1の実施形態におけるデフォーカス量の算出サブルーチンのフローチャートである。6 is a flowchart of a defocus amount calculation subroutine according to the first embodiment. 各実施形態におけるノイズ量の算出サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the noise amount calculation subroutine in each embodiment. 第2の実施形態におけるデフォーカス量の算出サブルーチンのフローチャートである。10 is a flowchart of a defocus amount calculation subroutine according to the second embodiment. 比較例の構成および動作の説明図である。It is explanatory drawing of a structure and operation | movement of a comparative example.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図11を参照して、比較例の構成、動作、およびそれに伴う問題点について説明する。図11は、比較例の構成および動作の説明図である。具体的には、比較例として、1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部(PD)を有し、このようなマイクロレンズが2次元状に配列されている撮像素子を用いて位相差検出方式による焦点検出を行う場合の問題点について説明する。例えば、1つのマイクロレンズに関してPDが2つに分割されている場合、一方のPDの電荷量に対応する画素信号をA像、他方のPDの電荷量に対応する画素信号をB像、および、全てのPDの加算値(加算電荷量)に対応する画素信号をA+B像とする。   First, with reference to FIG. 11, the configuration and operation of the comparative example and the problems associated therewith will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram of the configuration and operation of the comparative example. Specifically, as a comparative example, phase difference detection is performed using an imaging device that has a plurality of photoelectric conversion units (PDs) for one microlens and in which such microlenses are arranged two-dimensionally. A problem in the case of performing focus detection by the method will be described. For example, when the PD is divided into two for one microlens, the pixel signal corresponding to the charge amount of one PD is an A image, the pixel signal corresponding to the charge amount of the other PD is a B image, and A pixel signal corresponding to an added value (added charge amount) of all PDs is defined as an A + B image.

撮像装置(例えば特許文献2に開示されている撮像装置)は、A像を読み出した後にA+B像を読み出し、A+B像からA像を減算することでB像を生成して、焦点検出の演算を行う。A像とB像とを互いに独立に読み出して焦点検出の演算を行うこともできるが、画像(撮影画像)を生成するためにA+B像も必要となる。その際、A像とB像とを加算してA+B像を生成すると、A像とB像とがそれぞれランダムノイズを含むため、A像とB像とを加算することによりA+B像のランダムノイズ量が大きくなってしまう。ランダムノイズ量が大きくなると画質が低下するため、A像とA+B像とを独立に読み出すように構成することが好ましい。   The imaging device (for example, the imaging device disclosed in Patent Document 2) reads the A image, reads the A + B image, generates the B image by subtracting the A image from the A + B image, and performs the focus detection calculation. Do. Although it is possible to read out the A image and the B image independently of each other and perform a focus detection calculation, an A + B image is also required to generate an image (photographed image). At this time, if an A + B image is generated by adding the A image and the B image, the A image and the B image each include random noise. Therefore, the random noise amount of the A + B image is obtained by adding the A image and the B image. Will become bigger. Since the image quality deteriorates when the amount of random noise increases, it is preferable that the A image and the A + B image are read out independently.

焦点状態の検出は、A像とB像とのずれ量を相関演算から算出し、像ずれ量をフォーカスレンズのデフォーカス量と対応付けることにより行われる。図11(a)は、比較例における撮像素子の画素配列図である。図11(a)において、1000は1つのマイクロレンズ(同一マイクロレンズ)、1001はA像用PD(第1光電変換部)、1002はB像用PD(第2光電変換部)をそれぞれ示している。図11(a)に示されるように、比較例の撮像素子は、1つのマイクロレンズ1000に対して複数の光電変換部(A像用PD1001、B像用PD1002)を有し、マイクロレンズ1000が2次元状に配列されている。   The detection of the focus state is performed by calculating the shift amount between the A image and the B image from the correlation calculation and associating the image shift amount with the defocus amount of the focus lens. FIG. 11A is a pixel array diagram of the image sensor in the comparative example. In FIG. 11A, 1000 indicates one microlens (same microlens), 1001 indicates an A image PD (first photoelectric conversion unit), and 1002 indicates a B image PD (second photoelectric conversion unit). Yes. As shown in FIG. 11A, the imaging device of the comparative example has a plurality of photoelectric conversion units (A image PD 1001 and B image PD 1002) for one micro lens 1000, and the micro lens 1000 They are arranged in two dimensions.

水平方向に配列された画素(画素列)のそれぞれのA像信号およびB像信号をA(n)、B(n)とする。ここで、B像信号B(n)は、上述したように、A+B像信号からA像信号A(n)を減算して生成される。相関演算に用いられる相関量COR(k)は、以下の式(1)のように算出される。   Let A (n) and B (n) be the A and B image signals of the pixels (pixel columns) arranged in the horizontal direction. Here, as described above, the B image signal B (n) is generated by subtracting the A image signal A (n) from the A + B image signal. The correlation amount COR (k) used for the correlation calculation is calculated as in the following equation (1).

式(1)において、kは相関演算の際のシフト量であり、−kmax以上かつkmax以下の整数である。その後、A像信号とB像信号との相関が最大となる場合(すなわち、相関量CORが最小となる場合)のシフト量kの値を求める。ここで、シフト量kは、整数で算出すると分解能が粗くなるため、適宜補間処理、所謂サブピクセル演算を行う。この差異、第1列のPDの電荷に対応するA像信号をS[A(l)]、A+B像信号をS[A+B(l)]とする。また、A像を読み出した際に画素データに重畳される読み出し回路に起因するランダムノイズをN[A(l)]、A+B像を読み出した際に画素データに重畳される読み出し回路に起因するランダムノイズをN[A+B(l)]とする。上述した手法に従ってB像を生成すると、B像は以下の式(2)のように表される。   In Expression (1), k is a shift amount in the correlation calculation, and is an integer greater than or equal to −kmax and less than or equal to kmax. Thereafter, the value of the shift amount k when the correlation between the A image signal and the B image signal is maximized (that is, when the correlation amount COR is minimized) is obtained. Here, since the resolution becomes coarse when the shift amount k is calculated as an integer, interpolation processing, so-called sub-pixel calculation is appropriately performed. This difference, the A image signal corresponding to the charge of the PD in the first column is S [A (l)], and the A + B image signal is S [A + B (l)]. Further, N [A (l)] is a random noise caused by the readout circuit superimposed on the pixel data when the A image is read out, and a random noise caused by the readout circuit superimposed on the pixel data when the A + B image is read out. Let the noise be N [A + B (l)]. When a B image is generated according to the above-described method, the B image is expressed as the following Expression (2).

B像=(A+B)像−A像
=(S[A+B(l)]+N[A+B(l)])−(S[A(l)]+N[A(l)])
=S[A+B(l)]−S[A(l)]+N[A+B(l)]−N[A(l)] … (2)
このとき、0以外のシフト量=sの場合における相関量COR(s)は、以下の式(3)のように表される。
B image = (A + B) image−A image = (S [A + B (l)] + N [A + B (l)]) − (S [A (l)] + N [A (l)])
= S [A + B (l)]-S [A (l)] + N [A + B (l)]-N [A (l)] (2)
At this time, the correlation amount COR (s) when the shift amount other than 0 = s is expressed as the following equation (3).

COR(s)=Σ|A(i−s)−B(i+s)|
=Σ|{S[A(i−s)]+N[A(i−s)]}−{S[A+B(i+s)]−S[A(i+s)]+N[A+B(i+s)]−N[A(i+s)]}|
=Σ|S[A(i−s)]+S[A(i+s)]−S[A+B(i+s)]+N[A(i−s)]+N[A(i+s)]−N[A+B(i+s)]| … (3)
また、シフト量=0の場合における相関量COR(0)は、以下の式(4)のように表される。
COR (s) = Σ | A (is) −B (i + s) |
= Σ | {S [A (is)] + N [A (is)]}-{S [A + B (i + s)] − S [A (i + s)] + N [A + B (i + s)] − N [ A (i + s)]} |
= Σ | S [A (is)] + S [A (i + s)]-S [A + B (i + s)] + N [A (is)] + N [A (i + s)]-N [A + B (i + s) ] (3)
Further, the correlation amount COR (0) when the shift amount = 0 is expressed as the following equation (4).

COR(0)=Σ|A(i)−B(i)|
=Σ|S[A(i)]+S[A(i)]−S[A+B(i)]+N[A(i)]+N[A(i)]−N[A+B(i)]|
=Σ|2×S[A(i)]−S[A+B(i)]+2×N[A(i)]−N[A+B(i)]| … (4)
ここで、0以外のシフト量=sおよびシフト量=0の場合における相関量CORに重畳されるランダムノイズ量Noise(S)、Noise(0)は、それぞれ、以下の式(5)、(6)のように表される。
COR (0) = Σ | A (i) −B (i) |
= Σ | S [A (i)] + S [A (i)] − S [A + B (i)] + N [A (i)] + N [A (i)] − N [A + B (i)] |
= Σ | 2 × S [A (i)] − S [A + B (i)] + 2 × N [A (i)] − N [A + B (i)] | (4)
Here, the random noise amounts Noise (S) and Noise (0) superimposed on the correlation amount COR when the shift amount other than 0 = s and the shift amount = 0 are respectively expressed by the following equations (5), (6 ).

Noise(S)=Σ|N[A(i−s)]+N[A(i+s)]−N[A+B(i+s)]| … (5)
Noise(0)=Σ|2×N[A(i)]−N[A+B(i)]| … (6)
N[A(i−s)]、N[A(i+s)]、N[A+B(i+s)]は、互いに相関のないランダムノイズである。このため、ランダムノイズ量Noise(s)は、図11(b)に示されるように、シフト量=0以外で略一定の値になる。一方、ランダムノイズ量Noise(0)に関し、N[A(i)]とN[A+B(i)]は互いに相関のないランダムノイズである。しかし、N[A(i)]が2倍となり、積分されるため、ランダムノイズ量Noise(0)はランダムノイズ量Noise(s)よりも大きくなる。このため、図11(b)に示されるように、シフト量=0の場合にのみランダムノイズに起因する相関量が大きくなる。このように、A+B像とA像とからB像を生成して相関演算を行う場合、A像に重畳されるランダムノイズ量の符号が反転したランダムノイズ量がB像に重畳される。このため、シフト量=0の場合にΣ|2×N[A(i)]|のノイズ量が相関値に重畳され、局所的にピークが発生してしまう。
Noise (S) = Σ | N [A (is)] + N [A (i + s)] − N [A + B (i + s)] | (5)
Noise (0) = Σ | 2 × N [A (i)] − N [A + B (i)] | (6)
N [A (is)], N [A (i + s)], and N [A + B (i + s)] are random noises that are not correlated with each other. For this reason, the random noise amount Noise (s) becomes a substantially constant value except for the shift amount = 0 as shown in FIG. 11B. On the other hand, regarding the random noise amount Noise (0), N [A (i)] and N [A + B (i)] are random noises that are not correlated with each other. However, since N [A (i)] is doubled and integrated, the random noise amount Noise (0) is larger than the random noise amount Noise (s). For this reason, as shown in FIG. 11B, the correlation amount due to random noise increases only when the shift amount = 0. As described above, when a B image is generated from the A + B image and the A image and the correlation calculation is performed, the random noise amount obtained by inverting the sign of the random noise amount superimposed on the A image is superimposed on the B image. For this reason, when the shift amount = 0, the noise amount of Σ | 2 × N [A (i)] | is superimposed on the correlation value, and a peak occurs locally.

A像信号とB像信号のコントラストが低い被写体の撮影や、低輝度環境下で撮影する場合、信号Sに対するノイズNが相対的に大きくなり、相関量CORにおいてはノイズが支配的になる。ノイズの影響がなければ、合焦の際にはシフト量=0の場合に相関量CORが最小となり(図11(c)の点H)、この点(点H)を検出することにより焦点検出が適切に行われる。しかし、相関量CORの成分としてノイズが支配的になると、図11(d)に示されるように、シフト量=0の場合に相関量CORが大きくなる(相関が低くなる)結果が得られる(点I)。その結果、相関値P(h)が最小となる複数の点(点J、点K)が発生し、それらの点(点J、点K)を合焦位置のシフト量であると認識し、結果的に誤った焦点検出やハンチングの要因となる。   When shooting a subject with low contrast between the A image signal and the B image signal or shooting in a low-luminance environment, the noise N with respect to the signal S becomes relatively large, and the noise becomes dominant in the correlation amount COR. If there is no influence of noise, the amount of correlation COR is minimized when the amount of shift is 0 at the time of focusing (point H in FIG. 11 (c)), and focus detection is performed by detecting this point (point H). Is done appropriately. However, when noise becomes dominant as a component of the correlation amount COR, as shown in FIG. 11D, a result is obtained in which the correlation amount COR increases (correlation decreases) when the shift amount = 0. Point I). As a result, a plurality of points (point J, point K) having a minimum correlation value P (h) are generated, and these points (point J, point K) are recognized as the shift amount of the in-focus position, As a result, erroneous focus detection and hunting are caused.

上述のA像とB像で負の相関のあるノイズが発生した場合と同様に、A像とB像との間で正の相関のあるノイズが発生した場合にも課題が生じる。例えば、画素ごとの感度の不均一性は、画素ごとの透過率のムラや、読み出し回路などで生じ、A像とA+B像との間でノイズの発生源を共有する。この際、A像とA+B像との間において、出力信号量に比例するノイズ成分を有する。   Similar to the case where noise having a negative correlation is generated between the A image and the B image, a problem arises when noise having a positive correlation is generated between the A image and the B image. For example, the non-uniformity of sensitivity for each pixel occurs due to non-uniform transmittance for each pixel or a readout circuit, and shares a noise generation source between the A image and the A + B image. At this time, there is a noise component proportional to the output signal amount between the A image and the A + B image.

上述と同様に、第l列のPDの電荷に対応するA像信号をS[A(l)]、画素間の出力差を生じるノイズ成分をN[A(l)]と表す。この際、A像とA+B像で正の相関のあるノイズ以外にノイズが生じない場合で、A+B像信号S[A+B(l)]を、g×S[A(l)](g≧1)のように表すと、N[A+B(l)]は、g×N[A(l)]と表すことができる。   Similarly to the above, the A image signal corresponding to the charge of the PD in the l-th column is represented as S [A (l)], and the noise component causing the output difference between the pixels is represented as N [A (l)]. At this time, in the case where no noise other than the positively correlated noise is generated between the A image and the A + B image, the A + B image signal S [A + B (l)] is expressed as g × S [A (l)] (g ≧ 1). N [A + B (l)] can be expressed as g × N [A (l)].

この際に得られるB像は、以下の式(7)のように表すことができる。   The B image obtained at this time can be expressed as the following formula (7).

B像=(S[A+B(l)]+N[A+B(l)])−(S[A(l)]+N[A(l)])
=(g−1)(S[A(l)]+N[A(l)]) … (7)
同様に相関量の演算を行うと、シフト量=Sおよびシフト量=0の場合のノイズ量はそれぞれ、以下の式(8)、(9)のように表される。
B image = (S [A + B (l)] + N [A + B (l)]) − (S [A (l)] + N [A (l)])
= (G-1) (S [A (l)] + N [A (l)]) (7)
Similarly, when the correlation amount is calculated, the noise amounts when the shift amount = S and the shift amount = 0 are expressed as the following equations (8) and (9), respectively.

Noise(S)=Σ|N[A(i‐s)]−(g−1)×N[A(i+s)]| … (8)
Noise(0)=Σ|(2−g)×N[A(i)]| … (9)
N[A(i‐s)]、N[A(i+s)]は、互いに相関のないノイズであって、N[A(l)]と同じバラつきを有するノイズである。このため、N[A(i‐s)]−(g−1)×N[A(i+s)]は、N[A(l)]より大きなばらつきを有するノイズとなる。このばらつきを式(8)で積算するNoise(S)に対して、Noise(0)は、N[A(l)]のばらつきの積算値であるため、小さくなる頻度が高くなる。
Noise (S) = Σ | N [A (is)] − (g−1) × N [A (i + s)] | (8)
Noise (0) = Σ | (2-g) × N [A (i)] | (9)
N [A (is)] and N [A (i + s)] are noises having no correlation with each other and having the same variation as N [A (l)]. For this reason, N [A (is)] − (g−1) × N [A (i + s)] becomes noise having a larger variation than N [A (l)]. In contrast to Noise (S) in which this variation is integrated by Expression (8), Noise (0) is an integrated value of the variation of N [A (l)], and therefore, the frequency of reduction becomes high.

図11(c)を参照して説明したように、相関量CORの極小値を算出することにより、デフォーカス状態を検出する。このため、ノイズによるシフト量=0の相関量が小さくなることは、検出精度の低下につながる。正の相関のあるノイズが信号量に比例して発生するため、低コントラストで一様に明るい被写体などで、ノイズによる極小値が、本来の被写体信号による極小値に影響を与え、検出精度を損ねる場合がある。また、被写体のパターンが一様である場合、本来、焦点検出は不可能である。しかし、ノイズ成分のみで極小値が発生するため、合焦していると誤って判定する可能性がある。   As described with reference to FIG. 11C, the defocus state is detected by calculating the minimum value of the correlation amount COR. For this reason, a decrease in the correlation amount of the shift amount = 0 due to noise leads to a decrease in detection accuracy. Since positively correlated noise is generated in proportion to the amount of signal, the minimum value due to noise affects the minimum value due to the original subject signal in low contrast, uniformly bright subjects, etc., and the detection accuracy is impaired. There is a case. In addition, when the pattern of the subject is uniform, focus detection is essentially impossible. However, since a local minimum value is generated only by noise components, there is a possibility that it is erroneously determined that the subject is in focus.

そこで本発明の各実施形態は、低コントラストの被写体撮影や低輝度環境下で撮影する場合でも、ノイズの影響を適切に把握し、高精度な焦点検出結果を利用して焦点調節を行うことが可能な撮像装置を提供する。以下、各実施形態について説明する。   Therefore, each embodiment of the present invention can appropriately grasp the influence of noise and perform focus adjustment using a highly accurate focus detection result even when shooting a low-contrast subject or in a low-brightness environment. A possible imaging device is provided. Each embodiment will be described below.

(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の実施形態1における撮像装置について説明する。図1は、本実施形態における撮像装置10のブロック図である。撮像装置10は、撮像素子を有するカメラ100(撮像装置本体)と、カメラ100に着脱可能な撮影レンズ300(交換レンズ、レンズ装置)とを備えて構成されるカメラシステムである。ただし本実施形態はこれに限定されるものではなく、カメラ100と撮影レンズ300とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus 10 in the present embodiment. The imaging device 10 is a camera system that includes a camera 100 (imaging device main body) having an imaging element and a photographing lens 300 (an interchangeable lens or a lens device) that can be attached to and detached from the camera 100. However, the present embodiment is not limited to this, and can also be applied to an imaging apparatus in which the camera 100 and the photographing lens 300 are integrally configured.

まず、カメラ100の構成について説明する。カメラ100は、複数種類の撮影レンズ300(および、製造番号が異なる同一種類の撮影レンズ)が装着可能である。またカメラ100は、焦点距離や開放Fナンバーが異なる撮影レンズまたはズーム機能を備える撮影レンズなども装着可能であり、同種、異種の撮影レンズにかかわらず交換可能に構成されている。   First, the configuration of the camera 100 will be described. The camera 100 can be mounted with a plurality of types of photographing lenses 300 (and the same type of photographing lenses having different serial numbers). The camera 100 can also be equipped with a photographic lens having a different focal length or open F number or a photographic lens having a zoom function, and is configured to be interchangeable regardless of the same or different photographic lens.

カメラ100において、撮影レンズ300を通過した光束は、カメラマウント106を通過し、メインミラー130により上方へ反射されて光学ファインダ104に入射する。光学ファインダ104により、撮影者は被写体を光学像として観察しながら撮影することができる。光学ファインダ104は、表示部54の一部の機能、例えば、合焦表示、手振れ警告表示、絞り値表示、および、露出補正表示などの機能を有する。   In the camera 100, the light beam that has passed through the photographing lens 300 passes through the camera mount 106, is reflected upward by the main mirror 130, and enters the optical viewfinder 104. The optical viewfinder 104 allows the photographer to take a picture while observing the subject as an optical image. The optical viewfinder 104 has some functions of the display unit 54, such as a focus display, a camera shake warning display, an aperture value display, and an exposure correction display.

メインミラー130は半透過性のハーフミラーで構成され、メインミラー130に入射する光束のうち一部はハーフミラーを通過し、サブミラー131で下方へ反射されて焦点検出装置105へ入射する。焦点検出装置105は、2次結像光学系からなる位相差検出方式AF機構を採用しており、得られた光学像を電気信号に変換しAF部42(オートフォーカス部)へ送る。AF部42は、この電気信号から位相差検出演算を行う。システム制御回路50は、AF部42の演算結果に基づいて、撮影レンズ300に設けられた後述のフォーカス制御部342に対して、焦点調節処理などの制御を行う。本実施形態において、AF部42は、焦点検出結果の補正をも行う。AF部42は、位相差演算手段として機能する。   The main mirror 130 is composed of a semi-transmissive half mirror, and part of the light beam incident on the main mirror 130 passes through the half mirror, is reflected downward by the sub mirror 131, and enters the focus detection device 105. The focus detection apparatus 105 employs a phase difference detection AF mechanism composed of a secondary imaging optical system, converts the obtained optical image into an electrical signal, and sends it to the AF section 42 (autofocus section). The AF unit 42 performs a phase difference detection calculation from this electric signal. Based on the calculation result of the AF unit 42, the system control circuit 50 controls a focus control unit 342, which will be described later, provided in the taking lens 300, such as a focus adjustment process. In the present embodiment, the AF unit 42 also corrects the focus detection result. The AF unit 42 functions as a phase difference calculation unit.

一方、撮影レンズ300の焦点調節処理が終了し、静止画撮影、電子ファインダ表示、動画撮影を行う場合、不図示のクイックリターン機構によりメインミラー130とサブミラー131とを撮影光束外に退避させる。このような構成により、撮影レンズ300を通過した光束は、露光量を制御するためのシャッタ12を介して、光学像を電気信号に変換する撮像素子14に入射する。これらの撮影動作終了後、メインミラー130およびサブミラー131は図1に示されるような位置(撮影光束内)に戻る。   On the other hand, when the focus adjustment processing of the taking lens 300 is completed and still image shooting, electronic viewfinder display, and moving image shooting are performed, the main mirror 130 and the sub mirror 131 are retracted out of the shooting light beam by a quick return mechanism (not shown). With such a configuration, the light beam that has passed through the photographic lens 300 enters the image sensor 14 that converts an optical image into an electrical signal via the shutter 12 for controlling the exposure amount. After completion of these photographing operations, the main mirror 130 and the sub mirror 131 return to positions (in the photographing light beam) as shown in FIG.

撮像素子14により光電変換された電気信号はA/D変換器16へ送られ、アナログ信号出力がデジタル信号(画像データ)に変換される。タイミング発生回路18は、撮像素子14、A/D変換器16、および、D/A変換器26にクロック信号や制御信号を供給し、メモリ制御回路22およびシステム制御回路50により制御される。画像処理回路20は、A/D変換器16からの画像データまたはメモリ制御回路22からの画像データに対して、所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また画像処理回路20は、画像データを用いて所定の演算処理を行う。   The electrical signal photoelectrically converted by the image sensor 14 is sent to the A / D converter 16, and the analog signal output is converted into a digital signal (image data). The timing generation circuit 18 supplies a clock signal and a control signal to the image sensor 14, the A / D converter 16, and the D / A converter 26, and is controlled by the memory control circuit 22 and the system control circuit 50. The image processing circuit 20 performs predetermined pixel interpolation processing and color conversion processing on the image data from the A / D converter 16 or the image data from the memory control circuit 22. The image processing circuit 20 performs predetermined arithmetic processing using the image data.

撮像素子14は、焦点検出装置の一部を構成し、クイックリターン機構によりメインミラー130およびサブミラー131が撮影光束外に退避した状態においても位相差検出方式AFを行うことができる。得られた画像データのうち、焦点検出に対応する画像データは、画像処理回路20で焦点検出用画像データに変換される。その後、システム制御回路50を介してAF部42へ送られ、撮影レンズ300の焦点合わせが行われる。システム制御回路50は、画像処理回路20による撮像素子14の画像データを演算した演算結果に基づいて、撮影レンズ300のフォーカス制御部342に対して焦点合わせを行う所謂コントラスト方式AFも可能である。このような構成により、電子ファインダ観察や動画撮影の際において、メインミラー130およびサブミラー131が撮影光束外に退避するが、撮像素子14による位相差検出方式AFとコントラスト方式AFとの両者を併用して焦点調節を行うことができる。特に、位相差検出方式AFを行うため、高速な焦点合わせが可能である。   The image sensor 14 constitutes a part of the focus detection device, and can perform the phase difference detection AF even in a state where the main mirror 130 and the sub mirror 131 are retracted out of the imaging light beam by the quick return mechanism. Of the obtained image data, image data corresponding to focus detection is converted into focus detection image data by the image processing circuit 20. Thereafter, the image is sent to the AF unit 42 via the system control circuit 50, and the photographing lens 300 is focused. The system control circuit 50 can also perform so-called contrast AF that performs focusing on the focus control unit 342 of the photographing lens 300 based on the calculation result obtained by calculating the image data of the image sensor 14 by the image processing circuit 20. With such a configuration, the main mirror 130 and the sub mirror 131 are retracted out of the imaging light beam during electronic viewfinder observation and moving image shooting. However, both the phase difference detection method AF and the contrast method AF using the image sensor 14 are used together. Focus adjustment. In particular, since phase difference detection AF is performed, high-speed focusing is possible.

このように本実施形態のカメラ100は、メインミラー130およびサブミラー131が撮影光路内にある通常の静止画撮影では、焦点検出装置105による位相差検出方式AFを用いる。一方、カメラ100は、メインミラー130およびサブミラー131が撮影光束外へ退避する電子ファインダ観察や動画撮影の際には、撮像素子14による位相差検出方式AFとコントラスト方式AFとを併用するように構成されている。従って、静止画撮影、電子ファインダ、または、動画撮影のいずれの撮影においても焦点調節が可能である。   As described above, the camera 100 according to the present embodiment uses the phase difference detection method AF by the focus detection device 105 in normal still image shooting in which the main mirror 130 and the sub mirror 131 are in the shooting optical path. On the other hand, the camera 100 is configured to use both the phase difference detection method AF using the image sensor 14 and the contrast method AF at the time of electronic viewfinder observation and moving image shooting in which the main mirror 130 and the sub mirror 131 are retracted outside the imaging light beam. Has been. Accordingly, focus adjustment can be performed in any of still image shooting, electronic viewfinder, and moving image shooting.

メモリ制御回路22は、A/D変換器16、タイミング発生回路18、画像処理回路20、画像表示メモリ24、D/A変換器26、メモリ30、および、圧縮伸長回路32を制御する。A/D変換器16のデータは、画像処理回路20およびメモリ制御回路22を介して、または直接メモリ制御回路22を介して、画像表示メモリ24またはメモリ30に書き込まれる。画像表示部28は、液晶モニタなどから構成され、画像表示メモリ24に書き込まれた表示用の画像データを、D/A変換器26を介して画像表示部28により表示する。画像表示部28を用いて撮像した画像データを逐次表示することにより、電子ファインダ機能を実現することができる。画像表示部28は、システム制御回路50の指示に基づいて任意に表示をON/OFFすることが可能であり、表示をOFFにした場合にはカメラ100の電力消費を低減することができる。   The memory control circuit 22 controls the A / D converter 16, the timing generation circuit 18, the image processing circuit 20, the image display memory 24, the D / A converter 26, the memory 30, and the compression / decompression circuit 32. Data of the A / D converter 16 is written into the image display memory 24 or the memory 30 through the image processing circuit 20 and the memory control circuit 22 or directly through the memory control circuit 22. The image display unit 28 is composed of a liquid crystal monitor and the like, and the display image data written in the image display memory 24 is displayed on the image display unit 28 via the D / A converter 26. The electronic viewfinder function can be realized by sequentially displaying the image data captured using the image display unit 28. The image display unit 28 can arbitrarily turn on / off the display based on an instruction from the system control circuit 50. When the display is turned off, the power consumption of the camera 100 can be reduced.

メモリ30は、撮影した静止画像や動画像を記憶する記憶手段であり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を記憶するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ30に対して行うことができる。また、メモリ30はシステム制御回路50の作業領域としても使用可能である。圧縮伸長回路32は、適応離散コサイン変換(ADCT)などにより画像データを圧縮伸長する機能を有し、メモリ30に記憶された画像を読み込んで圧縮処理または伸長処理を行い、処理後の画像データをメモリ30に書き込む。   The memory 30 is a storage unit that stores captured still images and moving images, and has a storage capacity sufficient to store a predetermined number of still images and moving images for a predetermined time. Thereby, even in the case of continuous shooting or panoramic shooting, a large amount of image writing can be performed on the memory 30 at high speed. The memory 30 can also be used as a work area for the system control circuit 50. The compression / decompression circuit 32 has a function of compressing / decompressing image data by adaptive discrete cosine transform (ADCT) or the like. The compression / decompression circuit 32 reads an image stored in the memory 30 and performs compression processing or decompression processing. Write to memory 30.

シャッタ制御部36は、測光部46からの測光情報に基づいて、撮影レンズ300の絞り312を制御する絞り制御部344と連携しながら、シャッタ12を制御する。インターフェース部38(I/F部)およびコネクタ122は、カメラ100と撮影レンズ300とを電気的に接続する。これらは、カメラ100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、および、データ信号などを伝達すると共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。また、電気通信のみならず、光通信や音声通信などを伝達する構成としてもよい。測光部46は、AE処理を行う。撮影レンズ300を通過した光束を、カメラマウント106、メインミラー130、および、不図示の測光用レンズを介して、測光部46に入射させることにより、画像の露出状態を測定することができる。また、測光部46は、フラッシュ48と連携することにより、調光処理機能も有する。システム制御回路50は、画像処理回路20による撮像素子14の画像データを演算した演算結果に基づいて、シャッタ制御部36と撮影レンズ300の絞り制御部344とに対してAE制御を行うことも可能である。フラッシュ48は、AF補助光の投光機能およびフラッシュ調光機能も有する。   The shutter control unit 36 controls the shutter 12 based on the photometric information from the photometric unit 46 in cooperation with the aperture control unit 344 that controls the aperture 312 of the photographing lens 300. The interface unit 38 (I / F unit) and the connector 122 electrically connect the camera 100 and the photographing lens 300. These devices have functions of transmitting control signals, status signals, data signals, and the like between the camera 100 and the photographing lens 300 and supplying currents of various voltages. Moreover, it is good also as a structure which transmits not only electrical communication but optical communication, audio | voice communication, etc. The photometry unit 46 performs AE processing. By exposing the light beam that has passed through the photographing lens 300 to the photometry unit 46 via the camera mount 106, the main mirror 130, and a photometric lens (not shown), the exposure state of the image can be measured. The photometry unit 46 also has a light control processing function in cooperation with the flash 48. The system control circuit 50 can also perform AE control on the shutter control unit 36 and the aperture control unit 344 of the photographic lens 300 based on the calculation result obtained by calculating the image data of the image sensor 14 by the image processing circuit 20. It is. The flash 48 also has an AF auxiliary light projecting function and a flash light control function.

システム制御回路50は、カメラ100の全体を制御する制御装置である。本実施形態において、システム制御回路50は、取得手段50a、相関演算手段50b、ノイズ算出手段50c、および、判定手段50dを有する。取得手段50aは、撮像光学系(撮影レンズ300)の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得する。相関演算手段50bは、第1信号と第2信号との相関量を演算する。ノイズ算出手段50cは、第1信号と第2信号との相関ノイズを算出する。判定手段50dは、相関ノイズに応じた基準を用いて相関量に関する信頼性を判定する。   The system control circuit 50 is a control device that controls the entire camera 100. In the present embodiment, the system control circuit 50 includes an acquisition unit 50a, a correlation calculation unit 50b, a noise calculation unit 50c, and a determination unit 50d. The acquisition unit 50a acquires a first signal and a second signal corresponding to light beams that pass through different pupil regions of the imaging optical system (imaging lens 300). The correlation calculating means 50b calculates the correlation amount between the first signal and the second signal. The noise calculating unit 50c calculates correlation noise between the first signal and the second signal. The determination unit 50d determines the reliability related to the correlation amount using a reference according to the correlation noise.

メモリ52は、システム制御回路50の動作用の定数、変数、および、プログラムなどを記憶する。表示部54は、システム制御回路50によるプログラムの実行に応じて、文字、画像、または、音声などを用いて動作状態やメッセージなどを表示する液晶表示装置である。表示部54は、カメラ100の操作部近辺の視認し易い位置に単数または複数設置され、例えばLCDおよびLEDなどの組み合わせにより構成される。表示部54の表示内容のうち、LCDなどに表示する内容としては、記録枚数や残撮影可能枚数などの撮影枚数に関する情報や、シャッタスピード、絞り値、露出補正、および、フラッシュなどの撮影条件に関する情報がある。またLCDには、電池残量や日付・時刻なども表示される。また表示部54は、前述のように、その一部の機能が光学ファインダ104に設けられている。   The memory 52 stores constants, variables, programs, and the like for operating the system control circuit 50. The display unit 54 is a liquid crystal display device that displays an operation state, a message, or the like using characters, images, sounds, or the like according to execution of a program by the system control circuit 50. One or a plurality of the display units 54 are installed at a position near the operation unit of the camera 100 that is easy to visually recognize, and are configured by a combination of, for example, an LCD and an LED. Among the contents displayed on the display unit 54, the contents displayed on the LCD and the like are information on the number of shots such as the number of shots and the number of remaining shots, and shooting conditions such as shutter speed, aperture value, exposure correction, and flash. There is information. The LCD also displays the remaining battery level, date / time, and the like. Further, as described above, the display unit 54 is provided with a part of its functions in the optical viewfinder 104.

不揮発性メモリ56は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROMである。60、62、64、66、68、および、70は、システム制御回路50の各種の動作指示を入力するための操作部であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置などの単数または複数の組み合わせにより構成される。   The nonvolatile memory 56 is an electrically erasable / recordable memory, such as an EEPROM. Reference numerals 60, 62, 64, 66, 68, and 70 are operation units for inputting various operation instructions of the system control circuit 50, such as switches, dials, touch panels, pointing by line-of-sight detection, voice recognition devices, and the like. Consists of one or more combinations.

モードダイアルスイッチ60は、電源オフ、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、再生モード、PC接続モードなどの各機能モードを切り替え設定するために用いられる。シャッタースイッチ62(SW1)は、不図示のシャッタボタンが半押しされるとONとなり、AF処理、AE処理、AWB処理、EF処理などの動作開始を指示する。シャッタースイッチ64(SW2)は、シャッタボタンが全押しされるとONとなり、撮影に関する一連の処理の動作開始を指示する。撮影に関する処理とは、露光処理、現像処理、および、記録処理などを含む。露光処理の際には、撮像素子14から読み出された信号がA/D変換器16およびメモリ制御回路22を介してメモリ30に画像データとして書き込まれる。現像処理の際には、画像処理回路20やメモリ制御回路22による演算を用いた現像を行う。記録処理の際には、メモリ30から画像データを読み出し、圧縮伸長回路32で圧縮を行い、記録媒体150または記録媒体160に画像データとして書き込む。   The mode dial switch 60 is used to switch and set each function mode such as power-off, auto shooting mode, manual shooting mode, playback mode, and PC connection mode. The shutter switch 62 (SW1) is turned on when a shutter button (not shown) is half-pressed, and instructs to start operations such as AF processing, AE processing, AWB processing, and EF processing. The shutter switch 64 (SW2) is turned on when the shutter button is fully pressed, and instructs the start of a series of processing related to photographing. Processing related to photographing includes exposure processing, development processing, recording processing, and the like. During the exposure process, a signal read from the image sensor 14 is written as image data into the memory 30 via the A / D converter 16 and the memory control circuit 22. At the time of development processing, development using calculation by the image processing circuit 20 and the memory control circuit 22 is performed. In the recording process, image data is read from the memory 30, compressed by the compression / decompression circuit 32, and written as image data on the recording medium 150 or the recording medium 160.

画像表示ON/OFFスイッチ66は、画像表示部28のON/OFFを設定するために用いられる。この機能により、光学ファインダ104を用いて撮影を行う際に、液晶モニタなどからなる画像表示部28への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることができる。クイックレビューON/OFFスイッチ68は、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定するために用いられる。操作部70は、各種ボタンやタッチパネルなどからなる。各種ボタンには、メニューボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン、および、露出補正ボタンなどがある。   The image display ON / OFF switch 66 is used to set ON / OFF of the image display unit 28. With this function, when photographing using the optical viewfinder 104, power supply can be saved by cutting off the current supply to the image display unit 28 such as a liquid crystal monitor. The quick review ON / OFF switch 68 is used to set a quick review function for automatically reproducing image data taken immediately after photographing. The operation unit 70 includes various buttons and a touch panel. The various buttons include a menu button, a flash setting button, a single shooting / continuous shooting / self-timer switching button, and an exposure correction button.

電源制御部80は、電池検出回路、DC/DCコンバータ、および、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路などを備えて構成されている。電源制御部80は、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果およびシステム制御回路50の指示に基づいてDC/DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体150、160を含む各部へ供給する。コネクタ82、84は、アルカリ電池やリチウム電池などの一次電池、NiCd電池やNiMH電池やリチウムイオン電池などの二次電池、および、ACアダプタなどからなる電源部86をカメラ100と接続する。   The power control unit 80 includes a battery detection circuit, a DC / DC converter, a switch circuit that switches a block to be energized, and the like. The power supply control unit 80 detects the presence / absence of a battery, the type of battery, and the remaining battery level, controls the DC / DC converter based on the detection result and an instruction from the system control circuit 50, and requires a necessary voltage. The period is supplied to each unit including the recording media 150 and 160. The connectors 82 and 84 connect the camera 100 to a power supply unit 86 including a primary battery such as an alkaline battery or a lithium battery, a secondary battery such as a NiCd battery, a NiMH battery, or a lithium ion battery, and an AC adapter.

インターフェース90、94(I/F部)は、メモリカードやハードディスクなどの記録媒体との接続機能を有する。コネクタ92、96は、メモリカードやハードディスクなどの記録媒体と物理的接続を行う。記録媒体着脱検知部98は、コネクタ92、96に記録媒体150、160がそれぞれ装着されているか否かを検知する。なお本実施形態では、記録媒体150、160を取り付けるインターフェースおよびコネクタを2系統持つものとして説明しているが、インターフェースおよびコネクタは、単数または複数のいずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインターフェースおよびコネクタを組み合わせて備える構成としてもよい。また、インターフェースおよびコネクタにLANカードなどの各種通信カードを接続することにより、コンピュータやプリンタなどの他の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことができる。   The interfaces 90 and 94 (I / F unit) have a connection function with a recording medium such as a memory card or a hard disk. The connectors 92 and 96 make a physical connection with a recording medium such as a memory card or a hard disk. The recording medium attachment / detachment detection unit 98 detects whether or not the recording media 150 and 160 are attached to the connectors 92 and 96, respectively. Although the present embodiment has been described as having two systems of interfaces and connectors to which the recording media 150 and 160 are attached, the interfaces and connectors may have a single system or a plurality of systems. Moreover, it is good also as a structure provided with combining the interface and connector of a different standard. Further, by connecting various communication cards such as a LAN card to the interface and the connector, image data and management information attached to the image data can be transferred to and from other peripheral devices such as a computer and a printer.

通信部110は、有線通信または無線通信などの各種通信機能を有する。コネクタ112は、通信部110によりカメラ100を他の機器と接続し、無線通信の場合はアンテナである。記録媒体150、160は、メモリカードやハードディスクなどである。記録媒体150、160は、半導体メモリや磁気ディスクなどから構成される記録部152、162、カメラ100とのインターフェース154、164(I/F部)、カメラ100と接続を行うコネクタ156、166を備えている。   The communication unit 110 has various communication functions such as wired communication and wireless communication. The connector 112 connects the camera 100 to other devices via the communication unit 110, and is an antenna in the case of wireless communication. The recording media 150 and 160 are a memory card or a hard disk. The recording media 150 and 160 include recording units 152 and 162 each including a semiconductor memory or a magnetic disk, interfaces 154 and 164 (I / F units) with the camera 100, and connectors 156 and 166 that connect with the camera 100. ing.

次に、撮影レンズ300について説明する。撮影レンズ300は、カメラ100に着脱可能に構成される。レンズマウント306は、撮影レンズ300をカメラ100と機械的に結合し、カメラマウント106を介してカメラ100に交換可能に取り付けられる。カメラマウント106およびレンズマウント306は、撮影レンズ300をカメラ100と電気的に接続するコネクタ122およびコネクタ322の機能を有する。レンズ311は、被写体の焦点合わせを行うフォーカスレンズを含む。絞り312は、撮影光束の光量を制御する。   Next, the photographing lens 300 will be described. The taking lens 300 is configured to be detachable from the camera 100. The lens mount 306 mechanically couples the taking lens 300 with the camera 100 and is exchangeably attached to the camera 100 via the camera mount 106. The camera mount 106 and the lens mount 306 have functions of a connector 122 and a connector 322 that electrically connect the photographing lens 300 to the camera 100. The lens 311 includes a focus lens that focuses the subject. The diaphragm 312 controls the light amount of the photographing light flux.

コネクタ322およびインターフェース部338(I/F部)は、撮影レンズ300をカメラ100のコネクタ122と電気的に接続する。コネクタ322は、カメラ100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、および、データ信号などを伝達すると共に、各種電圧の電流を供給する機能も有する。コネクタ322は、電気通信のみならず、光通信や音声通信などを伝達する構成としてもよい。ズーム制御部340は、レンズ311のズーミング(ズームレンズの動作)を制御する。フォーカス制御部342は、レンズ311のフォーカスレンズの動作を制御する。撮影レンズ300がズーム機能のない単焦点レンズである場合、ズーム制御部340はなくてもよい。絞り制御部344は、測光部46からの測光情報に基づいて、シャッタ12を制御するシャッタ制御部36と連携しながら、絞り312を制御する。絞り制御部344および絞り312は、絞り開口調節手段を構成する。   The connector 322 and the interface unit 338 (I / F unit) electrically connect the photographing lens 300 to the connector 122 of the camera 100. The connector 322 transmits a control signal, a status signal, a data signal, and the like between the camera 100 and the photographing lens 300, and also has a function of supplying currents of various voltages. The connector 322 may be configured to transmit not only electrical communication but also optical communication and voice communication. The zoom control unit 340 controls zooming of the lens 311 (operation of the zoom lens). The focus control unit 342 controls the operation of the focus lens of the lens 311. When the photographing lens 300 is a single focus lens without a zoom function, the zoom control unit 340 may not be provided. The aperture control unit 344 controls the aperture 312 in cooperation with the shutter control unit 36 that controls the shutter 12 based on the photometry information from the photometry unit 46. The diaphragm control unit 344 and the diaphragm 312 constitute diaphragm aperture adjusting means.

レンズシステム制御部346は、撮影レンズ300の全体を制御する。またレンズシステム制御部346は、撮影レンズ300の動作用の定数、変数、および、プログラムなどを記憶するメモリの機能を有する。不揮発性メモリ348は、撮影レンズ300に固有の番号などの識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離などの機能情報、現在や過去の各設定値などを記憶する。本実施形態において、不揮発性メモリ348は、撮影レンズ300の状態に応じたレンズ枠情報も記憶している。レンズ枠情報は、撮影レンズ300を通過する光束を決定する枠開口の撮像素子14からの距離と枠開口の半径の情報である。絞り312は、撮影レンズ300を通過する光束を決定する枠に含まれ、他にもレンズを保持するレンズ枠部品の開口などが枠に該当する。また、撮影レンズ300を通過する光束を決定する枠は、レンズ311のフォーカス位置やズーム位置に応じて異なるため、レンズ311のフォーカス位置やズーム位置に対応して複数の枠が用意されている。カメラ100が焦点検出を行う際には、レンズ311のフォーカス位置およびズーム位置に対応した最適なレンズ枠情報が選択され、そのレンズ枠情報がコネクタ322を介してカメラ100に送られる。   The lens system control unit 346 controls the entire taking lens 300. The lens system control unit 346 has a memory function for storing constants, variables, programs, and the like for the operation of the photographing lens 300. The non-volatile memory 348 stores identification information such as a number unique to the photographing lens 300, management information, function information such as an open aperture value, a minimum aperture value, and a focal length, and current and past setting values. In the present embodiment, the nonvolatile memory 348 also stores lens frame information corresponding to the state of the taking lens 300. The lens frame information is information on the distance from the imaging element 14 of the frame opening and the radius of the frame opening that determine the light beam passing through the photographing lens 300. The diaphragm 312 is included in a frame that determines a light beam that passes through the photographing lens 300, and an opening of a lens frame component that holds the lens corresponds to the frame. In addition, since the frame for determining the light beam passing through the photographing lens 300 differs depending on the focus position and zoom position of the lens 311, a plurality of frames are prepared corresponding to the focus position and zoom position of the lens 311. When the camera 100 performs focus detection, optimal lens frame information corresponding to the focus position and zoom position of the lens 311 is selected, and the lens frame information is sent to the camera 100 via the connector 322.

次に、図2(a)、図2(b)、図2(c)を参照して、撮像素子14について詳述する。撮像素子14は、焦点検出装置105と同様に、位相差検出方式AFを行う。図2(a)は、撮像素子14の画素200の回路図である。図2(b)は、撮像素子14の画素配列図である。   Next, the image sensor 14 will be described in detail with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c). The image sensor 14 performs the phase difference detection method AF similarly to the focus detection device 105. FIG. 2A is a circuit diagram of the pixel 200 of the image sensor 14. FIG. 2B is a pixel array diagram of the image sensor 14.

画素200は、フォトダイオード(PD)201a、201b、転送スイッチ202a、202b、フローティングディフュージョン領域203、増幅部204、リセットスイッチ205、および、選択スイッチ206を有する。なお、各スイッチはMOSトランジスタなどにより構成され得る。以下、各スイッチは一例としてN型MOSトランジスタであるとして説明するが、各スイッチはP型MOSトランジスタであってもよく、またはその他のスイッチング素子であってもよい。   The pixel 200 includes photodiodes (PD) 201a and 201b, transfer switches 202a and 202b, a floating diffusion region 203, an amplification unit 204, a reset switch 205, and a selection switch 206. Each switch can be composed of a MOS transistor or the like. Hereinafter, each switch is described as an N-type MOS transistor as an example, but each switch may be a P-type MOS transistor or another switching element.

このように、本実施形態における撮像素子14は、1つの画素200内に、2つのフォトダイオードを有する。ただし、各画素200に設けられるフォトダイオードの個数は図2(a)に示される2つに限定されず、3つ以上(例えば、4つ)設けられてもよい。本実施形態において、フォトダイオード201a、201bは、後述するように、焦点検出画素として機能するとともに、撮像画素としても機能する。   As described above, the image sensor 14 according to the present embodiment has two photodiodes in one pixel 200. However, the number of photodiodes provided in each pixel 200 is not limited to the two shown in FIG. 2A, and may be three or more (for example, four). In the present embodiment, the photodiodes 201a and 201b function as focus detection pixels and also function as imaging pixels, as will be described later.

フォトダイオード201a、201bは、図2(b)に示される1つのマイクロレンズ236(同一のマイクロレンズ)を通過した光を受光し、光電変換によりその受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。フォトダイオード201aにより得られる信号をA信号(第1信号)、フォトダイオード201bにより得られる信号をB信号(第2信号)と呼ぶ。このように撮像素子14は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する第1光電変換部(フォトダイオード201a)および第2光電変換部(フォトダイオード201b)を有する。また撮像素子14は、1つのマイクロレンズ236に対して第1光電変換部および第2光電変換部を有し、マイクロレンズ236が2次元状に配列されている。   Photodiodes 201a and 201b receive light that has passed through one microlens 236 (the same microlens) shown in FIG. 2B, and generate photoelectric charges corresponding to the amount of light received by photoelectric conversion. It functions as a part. A signal obtained from the photodiode 201a is referred to as an A signal (first signal), and a signal obtained from the photodiode 201b is referred to as a B signal (second signal). As described above, the imaging device 14 includes the first photoelectric conversion unit (photodiode 201a) and the second photoelectric conversion unit (photodiode 201b) that receive light beams that pass through different pupil regions of the imaging optical system. In addition, the imaging element 14 includes a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit for one microlens 236, and the microlenses 236 are arranged in a two-dimensional manner.

転送スイッチ202aは、フォトダイオード201aとフローティングディフュージョン領域203との間に接続され、転送スイッチ202bはフォトダイオード201bとフローティングディフュージョン領域203との間に接続される。転送スイッチ202a、202bは、それぞれフォトダイオード201a、201bで発生した電荷を共通のフローティングディフュージョン領域203に転送する素子である。転送スイッチ202a、202bは、それぞれ制御信号TX_A、TX_Bにより制御される。   The transfer switch 202a is connected between the photodiode 201a and the floating diffusion region 203, and the transfer switch 202b is connected between the photodiode 201b and the floating diffusion region 203. The transfer switches 202a and 202b are elements that transfer charges generated in the photodiodes 201a and 201b to the common floating diffusion region 203, respectively. The transfer switches 202a and 202b are controlled by control signals TX_A and TX_B, respectively.

フローティングディフュージョン領域203は、フォトダイオード201a、201bから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部204は、ソースフォロワMOSトランジスタである。増幅部204のゲートは、フローティングディフュージョン領域203に接続され、増幅部204のドレインは電源電位VDDを供給する共通電源208に接続される。増幅部204は、フローティングディフュージョン領域203に保持された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画像信号として出力する。リセットスイッチ205は、フローティングディフュージョン領域203と共通電源208との間に接続される。リセットスイッチ205は、制御信号RESによって制御され、フローティングディフュージョン領域203の電位を電源電位VDDにリセットする機能を有する。選択スイッチ206は、増幅部204のソースと垂直出力線207の間に接続される。選択スイッチ206は、制御信号SELによって制御され、増幅部204で増幅された画像信号を垂直出力線207に出力する。   The floating diffusion region 203 functions as a charge-voltage converter that temporarily holds the charges transferred from the photodiodes 201a and 201b and converts the held charges into a voltage signal. The amplifying unit 204 is a source follower MOS transistor. The gate of the amplifying unit 204 is connected to the floating diffusion region 203, and the drain of the amplifying unit 204 is connected to a common power source 208 that supplies the power supply potential VDD. The amplifying unit 204 amplifies the voltage signal based on the charge held in the floating diffusion region 203 and outputs it as an image signal. The reset switch 205 is connected between the floating diffusion region 203 and the common power source 208. The reset switch 205 is controlled by the control signal RES and has a function of resetting the potential of the floating diffusion region 203 to the power supply potential VDD. The selection switch 206 is connected between the source of the amplification unit 204 and the vertical output line 207. The selection switch 206 is controlled by the control signal SEL and outputs the image signal amplified by the amplification unit 204 to the vertical output line 207.

図2(c)は、撮像素子14の構成図である。撮像素子14は、画素アレイ234、垂直走査回路209、電流源負荷210、読み出し回路235、共通出力線228、229、水平走査回路232、および、データ出力部233を有する。   FIG. 2C is a configuration diagram of the image sensor 14. The image sensor 14 includes a pixel array 234, a vertical scanning circuit 209, a current source load 210, a readout circuit 235, common output lines 228 and 229, a horizontal scanning circuit 232, and a data output unit 233.

画素アレイ234は、行列状に配置された複数の画素200を有する。図2(c)では、説明の簡略化のため、水平方向にn画素、垂直方向に4画素を示しているが、画素200の行数および列数は任意である。また、各画素200には複数色のカラーフィルタのうちいずれか1つが設けられている。図2(c)に示される例では、カラーフィルタの色は赤色(R)、緑色(G)、および、青色(B)である。画素200はベイヤー配列に従って配置される。また、本実施形態における撮像素子14は、画素アレイ234の一部が遮光層で遮光された領域(OB)を有する。   The pixel array 234 includes a plurality of pixels 200 arranged in a matrix. In FIG. 2C, for simplification of explanation, n pixels are shown in the horizontal direction and 4 pixels are shown in the vertical direction, but the number of rows and columns of the pixels 200 is arbitrary. Each pixel 200 is provided with any one of a plurality of color filters. In the example shown in FIG. 2C, the colors of the color filters are red (R), green (G), and blue (B). Pixels 200 are arranged according to a Bayer array. Further, the image sensor 14 in the present embodiment has a region (OB) in which a part of the pixel array 234 is shielded from light by the light shielding layer.

垂直走査回路209は、行ごとに設けられた駆動信号線215を介して、各行の画素200に制御信号を出力する。なお図2(c)において、駆動信号線215は、簡略化のため、行ごとに1本ずつ示されているが、実際には行ごとに複数の駆動信号線が接続される。同じ列の画素200は、列ごとに設けられた垂直出力線207に共通接続される。各画素200から出力される信号は、垂直出力線207を介して読み出し回路235に入力され、読み出し回路235で処理される。電流源負荷210は各列の垂直出力線207に接続される。   The vertical scanning circuit 209 outputs a control signal to the pixels 200 in each row via the drive signal line 215 provided for each row. In FIG. 2C, one drive signal line 215 is shown for each row for simplification, but a plurality of drive signal lines are actually connected for each row. The pixels 200 in the same column are commonly connected to a vertical output line 207 provided for each column. A signal output from each pixel 200 is input to the readout circuit 235 via the vertical output line 207 and processed by the readout circuit 235. The current source load 210 is connected to the vertical output line 207 of each column.

水平走査回路232は、制御信号HSR(0)〜HSR(n−1)信号を出力することにより、複数の読み出し回路235の中から信号を出力させる列を順次選択する。選択された行の読み出し回路235は、共通出力線228、229を介してデータ出力部233(出力アンプ部)に処理した信号を出力する。   The horizontal scanning circuit 232 sequentially selects a column from which a signal is output from the plurality of readout circuits 235 by outputting control signals HSR (0) to HSR (n−1) signals. The read circuit 235 for the selected row outputs the processed signal to the data output unit 233 (output amplifier unit) via the common output lines 228 and 229.

次に、読み出し回路235の具体的な回路構成を説明する。読み出し回路235は、クランプ容量211、フィードバック容量214〜216、オペアンプ213、基準電圧源212、および、スイッチ217〜220を有する。また読み出し回路235は、比較器221、Latch_N222、Latch_S223、スイッチ226、227を有する。   Next, a specific circuit configuration of the reading circuit 235 will be described. The read circuit 235 includes a clamp capacitor 211, feedback capacitors 214 to 216, an operational amplifier 213, a reference voltage source 212, and switches 217 to 220. The reading circuit 235 includes a comparator 221, Latch_N 222, Latch_S 223, and switches 226 and 227.

垂直出力線207により読み出し回路235に入力される信号は、クランプ容量211を介してオペアンプ213の反転入力端子に入力される。オペアンプ213の非反転入力端子には、基準電圧源212から基準電圧Vrefが供給される。フィードバック容量214〜216は、オペアンプ213の反転入力端子と出力端子の間に接続される。スイッチ217もオペアンプ213の反転入力端子と出力端子との間に接続され、フィードバック容量214〜216の両端をショートさせる機能を有する。スイッチ217は、制御信号RES_Cにより制御される。スイッチ218〜220は、制御信号GAIN0〜GAIN2により制御される。   A signal input to the readout circuit 235 through the vertical output line 207 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 213 through the clamp capacitor 211. The reference voltage Vref is supplied from the reference voltage source 212 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 213. The feedback capacitors 214 to 216 are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 213. The switch 217 is also connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 213 and has a function of short-circuiting both ends of the feedback capacitors 214 to 216. The switch 217 is controlled by a control signal RES_C. The switches 218 to 220 are controlled by control signals GAIN0 to GAIN2.

比較器221には、オペアンプ213の出力信号と、ランプ信号発生器230から出力されるランプ信号224とが入力される。Latch_N222は、ノイズレベル(N信号)を保持するための記憶素子である。Latch_S223は、A信号およびA信号とB信号が加算されたAB信号の信号レベル(S信号)を保持するための記憶素子である。比較器221の出力信号と、カウンタ231から出力されるカウンタ値225とがLatch_N222とLatch_S223に入力され、それぞれLATEN_N、LATEN_Sにより制御される。Latch_N、Latch_Sの出力端子は、スイッチ222、223を介してそれぞれ共通出力線228、229に接続される。共通出力線228、229は、データ出力部233に接続される。   The comparator 221 receives the output signal of the operational amplifier 213 and the ramp signal 224 output from the ramp signal generator 230. Latch_N 222 is a memory element for holding a noise level (N signal). Latch_S 223 is a storage element for holding the A signal and the signal level (S signal) of the AB signal obtained by adding the A signal and the B signal. The output signal of the comparator 221 and the counter value 225 output from the counter 231 are input to Latch_N 222 and Latch_S 223, and are controlled by LATEN_N and LATEN_S, respectively. The output terminals of Latch_N and Latch_S are connected to common output lines 228 and 229 through switches 222 and 223, respectively. The common output lines 228 and 229 are connected to the data output unit 233.

スイッチ226、227は、水平走査回路232からの制御信号HSR(h)(HSR(0)〜HSR(n−1))信号により制御される。ここで、hは制御信号線が接続されている読み出し回路235の列番号を示す。Latch_N222、Latch_S223に保持された信号は、共通出力線228、229を介して出力され、データ出力部233から外部へ出力される。この動作を水平転送と呼ぶ。   The switches 226 and 227 are controlled by a control signal HSR (h) (HSR (0) to HSR (n−1)) signal from the horizontal scanning circuit 232. Here, h indicates the column number of the readout circuit 235 to which the control signal line is connected. The signals held in Latch_N 222 and Latch_S 223 are output via the common output lines 228 and 229 and output from the data output unit 233 to the outside. This operation is called horizontal transfer.

次に、図3を参照して、撮像装置10の読み出し動作について説明する。図3は、撮像装置10の読み出し動作を示すタイミングチャートである。以下、図3を参照しつつ画像信号の1行分の読み出し動作について説明する。なお、各制御信号がH(High)の場合に各スイッチはオンになり、L(Low)の場合に各スイッチはオフになるものとする。   Next, with reference to FIG. 3, the reading operation of the imaging device 10 will be described. FIG. 3 is a timing chart illustrating the reading operation of the imaging apparatus 10. Hereinafter, the reading operation for one row of the image signal will be described with reference to FIG. Each switch is turned on when each control signal is H (High), and each switch is turned off when it is L (Low).

時刻t1において、制御信号TX_A、TX_BはHになり、転送スイッチ202a、202bがオンになる。このとき、RESはHになっており、フォトダイオード201a、201bに蓄積された電荷は、転送スイッチ202a、202b、リセットスイッチ205を介して共通電源208に転送され、フォトダイオード201a、201bはリセットされる。時刻t2において、制御信号TX_A、TX_BをLとし、フォトダイオード201a、201bへの光電荷の蓄積が開始される。   At time t1, the control signals TX_A and TX_B become H, and the transfer switches 202a and 202b are turned on. At this time, RES is H, and the charges accumulated in the photodiodes 201a and 201b are transferred to the common power source 208 via the transfer switches 202a and 202b and the reset switch 205, and the photodiodes 201a and 201b are reset. The At time t2, the control signals TX_A and TX_B are set to L, and accumulation of photocharges in the photodiodes 201a and 201b is started.

所定の時間だけ光電荷の蓄積を行った後の時刻t3において、選択スイッチ206の制御信号SELがHになり、増幅部204のソースが垂直出力線に接続される。時刻t4において、リセットスイッチ205の制御信号RESをLとすることにより、フローティングディフュージョン領域203のリセットを解除する。このとき、フローティングディフュージョン領域203の電位に応じたリセット信号レベルの電位が増幅部204を介して垂直出力線207に読み出され、読み出し回路235に入力される。   At time t3 after the photocharge is accumulated for a predetermined time, the control signal SEL of the selection switch 206 becomes H, and the source of the amplifying unit 204 is connected to the vertical output line. At time t4, the control signal RES of the reset switch 205 is set to L to release the reset of the floating diffusion region 203. At this time, a reset signal level potential corresponding to the potential of the floating diffusion region 203 is read to the vertical output line 207 via the amplifier 204 and input to the read circuit 235.

その後、時刻t5において、制御信号RES_CがLになると、垂直出力線207に読み出されたリセット信号レベルと基準電圧Vrefとの差分に基づく電圧がオペアンプ213から出力される。撮像装置10は、予め、操作部70にて設定されたISO感度に基づいて、システム制御回路50が制御信号GAIN0〜2のいずれか一つの信号をHにするように設定されている。本実施形態の撮像装置10は、ISO感度100、200、400を備える。ISO感度100〜400に対して、それぞれ制御信号GAIN0〜2がHとなる。これにより、スイッチ218〜219の中で対応するスイッチがオンとなる。オペアンプ213は、入力された電圧をクランプ容量211とフィードバック容量214〜216のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。ここで、オペアンプ213までの回路で発生するランダムノイズ成分も増幅することになり、ISO感度100、200、400において、それぞれ出力される信号のランダムノイズ量が異なる。   Thereafter, when the control signal RES_C becomes L at time t5, a voltage based on the difference between the reset signal level read to the vertical output line 207 and the reference voltage Vref is output from the operational amplifier 213. The imaging apparatus 10 is set so that the system control circuit 50 sets any one of the control signals GAIN 0 to 2 to H based on the ISO sensitivity set in the operation unit 70 in advance. The imaging apparatus 10 of this embodiment includes ISO sensitivities 100, 200, and 400. For the ISO sensitivities 100 to 400, the control signals GAIN 0 to 2 become H, respectively. As a result, the corresponding switch among the switches 218 to 219 is turned on. The operational amplifier 213 amplifies the input voltage with an inverting gain determined by the ratio of any one of the clamp capacitor 211 and the feedback capacitors 214 to 216 and outputs the amplified voltage. Here, the random noise component generated in the circuit up to the operational amplifier 213 is also amplified, and the random noise amount of the output signal is different at ISO sensitivities 100, 200, and 400, respectively.

次に、時刻t6において、ランプ信号発生器230は、時間経過に比例して信号レベルが変化するランプ信号の出力を開始する。同時にカウンタ231は、リセット状態からカウントアップを開始し、LATEN_NがHになる。比較器221は、オペアンプ213の出力信号とランプ信号発生器230が出力するランプ信号とを比較する。入力されたランプ信号の信号レベルが時間の経過とともに大きくなり、その信号レベルがオペアンプ213の出力信号の値を上回った時点で、Latch_N222に出力する信号をLからHに反転させる(時刻t7)。Latch_N222は、LATEN_NがHの状態で、比較器221からの信号がLからHに反転されると、その時にカウンタ231から出力されているカウンタ値を記憶する。この記憶されたカウンタ値がN信号レベルとなる。その後、時刻t8において、ランプ信号の変化が終了し、LATEN_NがLとなる。   Next, at time t6, the ramp signal generator 230 starts outputting a ramp signal whose signal level changes in proportion to the passage of time. At the same time, the counter 231 starts counting up from the reset state, and LATEN_N becomes H. The comparator 221 compares the output signal of the operational amplifier 213 with the ramp signal output from the ramp signal generator 230. When the signal level of the input ramp signal increases with time and the signal level exceeds the value of the output signal of the operational amplifier 213, the signal output to Latch_N 222 is inverted from L to H (time t7). Latch_N 222 stores the counter value output from the counter 231 when the signal from the comparator 221 is inverted from L to H while LATEN_N is H. This stored counter value becomes the N signal level. Thereafter, at time t8, the change of the ramp signal is completed and LATEN_N becomes L.

時刻t9では、制御信号TX_AがHになり、フォトダイオード201aの光電荷がフローティングディフュージョン領域203へ転送される。その後、時刻t10において、制御信号TX_AがLになる。この動作により、フォトダイオード201aに蓄積された電荷は、フローティングディフュージョン領域203へ転送される。そして、その変化に応じた電圧が増幅部204及び垂直出力線207を介して読み出し回路235へ出力される。垂直出力線207に読み出されたリセット信号レベルと基準電圧Vrefとの差分に基づく電圧がオペアンプ213から出力される。オペアンプ213は、入力された電圧をクランプ容量211とフィードバック容量214〜216のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。   At time t9, the control signal TX_A becomes H, and the photocharge of the photodiode 201a is transferred to the floating diffusion region 203. Thereafter, the control signal TX_A becomes L at time t10. By this operation, the charge accumulated in the photodiode 201a is transferred to the floating diffusion region 203. Then, a voltage corresponding to the change is output to the reading circuit 235 via the amplification unit 204 and the vertical output line 207. A voltage based on the difference between the reset signal level read to the vertical output line 207 and the reference voltage Vref is output from the operational amplifier 213. The operational amplifier 213 amplifies the input voltage with an inverting gain determined by the ratio of any one of the clamp capacitor 211 and the feedback capacitors 214 to 216 and outputs the amplified voltage.

次に、時刻t11において、ランプ信号発生器230は、ランプ信号の出力を開始する。同時にカウンタ231は、リセット状態からカウントアップを開始し、LATEN_SがHになる。比較器221は、オペアンプ213の出力信号とランプ信号発生器230が出力するランプ信号とを比較する。ランプ信号の信号レベルがオペアンプ213の出力信号の値を上回った時点で、Latch_S223に出力する信号をLからHに反転させる(時刻t12)。Latch_S223は、LATEN_SがHの状態で、比較器221からの信号がLからHに反転されると、その時にカウンタ231から出力されているカウンタ値を記憶する。この記憶されたカウンタ値がA信号レベルとなる。その後、時刻t13において、ランプ信号の変化が終了し、LATEN_NがLとなる。   Next, at time t11, the ramp signal generator 230 starts outputting the ramp signal. At the same time, the counter 231 starts counting up from the reset state, and LATEN_S becomes H. The comparator 221 compares the output signal of the operational amplifier 213 with the ramp signal output from the ramp signal generator 230. When the signal level of the ramp signal exceeds the value of the output signal of the operational amplifier 213, the signal output to Latch_S223 is inverted from L to H (time t12). Latch_S 223 stores the counter value output from the counter 231 at that time when the signal from the comparator 221 is inverted from L to H while LATEN_S is H. The stored counter value becomes the A signal level. Thereafter, at time t13, the change of the ramp signal is completed, and LATEN_N becomes L.

その後、時刻t14〜t15の間に、水平走査回路232から出力される制御信号HSR(h)が順次LからHになり、Lに戻る。これに伴い、スイッチ226、227がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列のLatch_N222、Latch_S223に保持されたN信号データとA信号データは、共通出力線228、229へそれぞれ読み出され、データ出力部233に入力される。データ出力部233では各列のA信号データとN信号データの差を外部へ出力する。   Thereafter, during time t14 to t15, the control signal HSR (h) output from the horizontal scanning circuit 232 sequentially changes from L to H and returns to L. Along with this, the switches 226 and 227 are turned on from off and then turned off again. The N signal data and the A signal data held in Latch_N 222 and Latch_S 223 of each column are respectively read to the common output lines 228 and 229 and input to the data output unit 233. The data output unit 233 outputs the difference between the A signal data and N signal data of each column to the outside.

時刻t16において、再び制御信号TX_AがHになるとともに制御信号TX_BもHとなる。その後、時刻t17において、制御信号TX_AとTX_BがLになる。この動作により、フォトダイオード201a、201bの双方の光電荷がともにフローティングディフュージョン領域203へ転送される。そして、その変化に応じた電圧が増幅部204及び垂直出力線207を介して読み出し回路235へ出力される。垂直出力線207に読み出されたリセット信号レベルと基準電圧Vrefとの差分に基づく電圧がオペアンプ213から出力される。オペアンプ213は、入力された電圧をクランプ容量211とフィードバック容量214〜216のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。   At time t16, the control signal TX_A becomes H again and the control signal TX_B becomes H again. Thereafter, at time t17, the control signals TX_A and TX_B become L. By this operation, both the photoelectric charges of the photodiodes 201 a and 201 b are transferred to the floating diffusion region 203. Then, a voltage corresponding to the change is output to the reading circuit 235 via the amplification unit 204 and the vertical output line 207. A voltage based on the difference between the reset signal level read to the vertical output line 207 and the reference voltage Vref is output from the operational amplifier 213. The operational amplifier 213 amplifies the input voltage with an inverting gain determined by the ratio of any one of the clamp capacitor 211 and the feedback capacitors 214 to 216 and outputs the amplified voltage.

次に、時刻t18において、ランプ信号発生器230は、ランプ信号の出力を開始する。同時にカウンタ231は、リセット状態からカウントアップを開始し、LATEN_SがHになる。比較器221は、オペアンプ213の出力信号とランプ信号発生器230が出力するランプ信号とを比較する。ランプ信号の信号レベルがオペアンプ213の出力信号の値を上回った時点で、Latch_S223に出力する信号をLからHに反転させる(時刻t19)。Latch_S223はLATEN_SがHの状態で、比較器221からの信号がLからHに反転されると、その時にカウンタ231から出力されているカウンタ値を記憶する。この記憶されたカウンタ値がAB信号レベルとなる。その後時刻t20において、ランプ信号の変化が終了し、LATEN_NがLとなる。   Next, at time t18, the ramp signal generator 230 starts outputting the ramp signal. At the same time, the counter 231 starts counting up from the reset state, and LATEN_S becomes H. The comparator 221 compares the output signal of the operational amplifier 213 with the ramp signal output from the ramp signal generator 230. When the signal level of the ramp signal exceeds the value of the output signal of the operational amplifier 213, the signal output to Latch_S223 is inverted from L to H (time t19). Latch_S 223 stores the counter value output from the counter 231 at that time when the signal from the comparator 221 is inverted from L to H while LATEN_S is H. This stored counter value becomes the AB signal level. Thereafter, at time t20, the change of the ramp signal is completed, and LATEN_N becomes L.

その後、時刻t21〜t22の間に、水平走査回路232から出力される制御信号HSR(h)が順次LからHになり、Lに戻る。これに伴い、スイッチ226、227がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列のLatch_N222、Latch_S223に保持されたN信号データとAB信号データは、共通出力線228、229へそれぞれ読み出され、データ出力部233に入力される。データ出力部233は、各列のAB信号データとN信号データの差を外部へ出力する。   Thereafter, during time t21 to t22, the control signal HSR (h) output from the horizontal scanning circuit 232 sequentially changes from L to H and returns to L. Along with this, the switches 226 and 227 are turned on from off and then turned off again. The N signal data and AB signal data held in Latch_N 222 and Latch_S 223 in each column are read to the common output lines 228 and 229, respectively, and input to the data output unit 233. The data output unit 233 outputs the difference between the AB signal data and the N signal data of each column to the outside.

最後に、時刻t22にて制御信号RES_CがH、時刻t23にて制御信号RESがH、時刻t24にて制御信号SELがLになり、1行分の読み出し動作が完了する。この動作を所定の行数分繰り返すことにより1画面分の像信号を取得する。   Finally, the control signal RES_C is H at time t22, the control signal RES is H at time t23, and the control signal SEL is L at time t24, and the reading operation for one row is completed. By repeating this operation for a predetermined number of rows, an image signal for one screen is acquired.

本実施形態の撮像装置10は、静止画モードと動画モードとを具備する。静止画モードでは、撮像素子14の全行分の画素データを読み出す。動画モードでは、3行周期の行の画素データを読み出し、静止画モードより読み出す行数が少ない構成とする。ただし、静止画モードと動画モードの構成や読み出しは、これに限定されるものではない。以上の動作により、ノイズが除去されたA信号とAB信号とが得られる。A信号は焦点検出信号として用いられ、AB信号は撮影された画像を構成するデータまたは焦点検出信号として用いられる。   The imaging apparatus 10 according to the present embodiment includes a still image mode and a moving image mode. In the still image mode, pixel data for all rows of the image sensor 14 is read. In the moving image mode, pixel data of a row having a three-row cycle is read, and the number of rows to be read is smaller than that in the still image mode. However, the configuration and readout of the still image mode and the moving image mode are not limited to this. With the above operation, an A signal and an AB signal from which noise has been removed are obtained. The A signal is used as a focus detection signal, and the AB signal is used as data constituting the captured image or as a focus detection signal.

本実施形態の撮像素子14は、以下の2種類の読み出しモードを有する。第1の読み出しモードは全画素読み出しモードと称するもので、高精細静止画を撮像するためのモードである。この場合、全画素の信号が読み出される。第2の読み出しモードは、間引き読み出しモードと称するもので、動画記録、またはプレビュー画像の表示のみを行なうためのモードである。この場合に必要な画素数は全画素よりも少ないため、画素群はX方向及びY方向ともに所定比率に間引いた画素のみ読み出す。また、高速に読み出す必要がある場合にも、同様に間引き読み出しモードが用いられる。X方向に間引く際には、信号の加算を行いS/Nの改善を図り、Y方向に対する間引きは、間引かれる行の信号出力を無視する。   The image sensor 14 of the present embodiment has the following two types of readout modes. The first readout mode is called an all-pixel readout mode and is a mode for capturing a high-definition still image. In this case, signals of all pixels are read out. The second readout mode is called a thinning readout mode, and is a mode for performing only moving image recording or preview image display. In this case, since the number of necessary pixels is smaller than that of all the pixels, the pixel group reads out only the pixels thinned out at a predetermined ratio in both the X direction and the Y direction. Also, when it is necessary to read out at high speed, the thinning-out reading mode is similarly used. When thinning out in the X direction, signals are added to improve the S / N ratio, and thinning out in the Y direction ignores the signal output of the thinned out rows.

次に、図4を参照して、撮像光学系(撮影レンズ300)の射出瞳面と撮像素子14の光電変換部との共役関係について説明する。図4(A)、(B)は、本実施形態の撮像装置10において、撮像光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された撮像素子14の光電変換部との共役関係の説明図である。撮像素子14内の光電変換部と撮像光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズによって共役関係となるように設計される。そして撮像光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面と略一致する。一方、本実施形態の撮像光学系は、変倍機能を有するズームレンズである。ただし、光学タイプによっては変倍操作を行うと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図4に示される撮像光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちMiddleの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Zepと仮定して、オンチップマイクロレンズの形状や、像高(X、Y座標)に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。   Next, the conjugate relationship between the exit pupil plane of the imaging optical system (imaging lens 300) and the photoelectric conversion unit of the imaging element 14 will be described with reference to FIG. FIGS. 4A and 4B show the exit pupil plane of the imaging optical system and the photoelectric conversion unit of the image sensor 14 disposed near the center of the image plane, that is, the center of the image plane, in the imaging apparatus 10 of the present embodiment. It is explanatory drawing of a conjugate relationship. The photoelectric conversion unit in the imaging element 14 and the exit pupil plane of the imaging optical system are designed to have a conjugate relationship by an on-chip microlens. The exit pupil of the imaging optical system generally coincides with the surface on which the iris diaphragm for adjusting the light amount is placed. On the other hand, the imaging optical system of the present embodiment is a zoom lens having a zooming function. However, depending on the optical type, when the zooming operation is performed, the distance and size of the exit pupil from the image plane change. The imaging optical system shown in FIG. 4 shows a state where the focal length is between the wide-angle end and the telephoto end, that is, in the middle state. Assuming that this is a standard exit pupil distance Zep, an optimum design of an eccentricity parameter according to the shape of the on-chip microlens and the image height (X, Y coordinates) is made.

図4(A)において、101は第1レンズ群、101bは第1レンズ群を保持する鏡筒部材、103は第3レンズ群、103bは第3レンズ群を保持する鏡筒部材である。102は絞りで、102aは絞り開放時の開口径を規定する開口板、102bは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。なお、撮像光学系を通過する光束の制限部材として作用する鏡筒部材101b、開口板102a、絞り羽根102b、および、鏡筒部材103bは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り102の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述したように像面からの距離をZepとする。   In FIG. 4A, reference numeral 101 denotes a first lens group, 101b denotes a lens barrel member that holds the first lens group, 103 denotes a third lens group, and 103b denotes a lens barrel member that holds the third lens group. Reference numeral 102 denotes an aperture, reference numeral 102a denotes an aperture plate that defines an aperture diameter when the aperture is opened, and reference numeral 102b denotes an aperture blade for adjusting the aperture diameter when the aperture is closed. Note that the lens barrel member 101b, the aperture plate 102a, the aperture blade 102b, and the lens barrel member 103b, which act as a restricting member for the light beam passing through the imaging optical system, show optical virtual images when observed from the image plane. Yes. Further, the synthetic aperture in the vicinity of the stop 102 is defined as the exit pupil of the lens, and the distance from the image plane is Zep as described above.

2110は、被写体像を光電変換するための画素である。画素2110は、像面中央近傍に配置された中央画素である。画素2110(中央画素)は、最下層より、光電変換部2110a、2110b、配線層2110e〜2110g、カラーフィルタ2110h、および、オンチップマイクロレンズ2110iの各部材で構成される。2つの光電変換部は2110a、2110bは、オンチップマイクロレンズ2110iによって撮像光学系の射出瞳面に投影される。換言すると、撮像光学系の射出瞳は、オンチップマイクロレンズ2110iを介して、光電変換部の表面に投影される。   Reference numeral 2110 denotes a pixel for photoelectrically converting the subject image. The pixel 2110 is a central pixel arranged near the center of the image plane. The pixel 2110 (center pixel) is composed of photoelectric conversion units 2110a and 2110b, wiring layers 2110e to 2110g, a color filter 2110h, and an on-chip microlens 2110i from the bottom layer. The two photoelectric conversion units 2110a and 2110b are projected on the exit pupil plane of the imaging optical system by the on-chip microlens 2110i. In other words, the exit pupil of the imaging optical system is projected onto the surface of the photoelectric conversion unit via the on-chip microlens 2110i.

図4(B)は、撮像光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示している。光電変換部2110a、2110bに対する投影像はそれぞれ、EP1a、EP1bである。また本実施形態において、撮像素子14は、2つの光電変換部2110a、2110bのいずれか一方の出力信号と、両方の和の出力信号とを得ることが可能である。両方の和の出力信号は、撮像光学系の略全瞳領域である投影像EP1a、EP1bの両方の領域を通過した光束を光電変換して得られる信号である。投影像EP1aを第1の瞳領域と呼び、投影像EP1bを第2の瞳領域と呼ぶ。   FIG. 4B shows a projected image of the photoelectric conversion unit on the exit pupil plane of the imaging optical system. Projected images on the photoelectric conversion units 2110a and 2110b are EP1a and EP1b, respectively. In the present embodiment, the image sensor 14 can obtain an output signal of one of the two photoelectric conversion units 2110a and 2110b and an output signal of the sum of both. The sum output signal of both is a signal obtained by photoelectrically converting a light beam that has passed through both regions of the projection images EP1a and EP1b, which are substantially the entire pupil region of the imaging optical system. The projection image EP1a is called a first pupil region, and the projection image EP1b is called a second pupil region.

図4(A)において、撮像光学系を通過する光束CLa、CLbの最外部をLで示すと、光束Lは、絞りの開口板102aで規制されており、投影像EP1a、EP1bは撮像光学系でケラレがほぼ発生していない。図4(B)において、図4(A)の光束LをTLとして示している。TLで示す円の内部に、光電変換部2110a、2110bの投影像EP1a、EP1bの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Lは、絞りの開口板102aでのみ制限されているため、TLは102aと言い換えることができる。この際、像面中央では各投影像EP1a、EP1bのケラレ状態は光軸に関して対称となり、光電変換部2110a、2110bが受光する光量は等しい。   In FIG. 4A, when L indicates the outermost part of the light beams CLa and CLb passing through the imaging optical system, the light beam L is regulated by the aperture plate 102a of the diaphragm, and the projection images EP1a and EP1b are the imaging optical system. There is almost no vignetting. In FIG. 4B, the light beam L in FIG. 4A is shown as TL. Since most of the projected images EP1a and EP1b of the photoelectric conversion units 2110a and 2110b are included in the circle indicated by TL, it can be seen that almost no vignetting has occurred. Since the light beam L is limited only by the aperture plate 102a of the diaphragm, TL can be restated as 102a. At this time, the vignetting state of the projection images EP1a and EP1b is symmetric with respect to the optical axis at the center of the image plane, and the light amounts received by the photoelectric conversion units 2110a and 2110b are equal.

以上のように、撮像素子14は、撮像機能だけではなく焦点検出機能も有する。また撮像素子14は、射出瞳を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式AFを行うことが可能である。   As described above, the imaging element 14 has not only an imaging function but also a focus detection function. In addition, since the imaging device 14 includes focus detection pixels that receive a light beam obtained by dividing the exit pupil, it is possible to perform phase difference detection AF.

次に、図5を参照して、撮像素子14の焦点検出領域について説明する。図5は、焦点検出領域の説明図であり、撮影範囲400内における焦点検出領域401を示している。焦点検出領域401内(撮像面上(受光面上)の焦点検出センサ)で撮像素子14による位相差検出方式AFが行われる。焦点検出領域401内では、撮影範囲400内の水平方向のコントラスト差を用いて位相差検出を行う。焦点検出領域401内には、画素2110が、1行4N列配置されている。本実施形態では、焦点検出に用いる画素を1行4N列としているが、行数および列数はこれに限定されるものではない。行数および列数は、位相差を検出することが可能な範囲内で適宜設定すればよい。   Next, the focus detection area of the image sensor 14 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of the focus detection area and shows the focus detection area 401 in the imaging range 400. The phase difference detection method AF by the image sensor 14 is performed in the focus detection area 401 (focus detection sensor on the imaging surface (on the light receiving surface)). In the focus detection area 401, phase difference detection is performed using the horizontal contrast difference in the imaging range 400. In the focus detection area 401, pixels 2110 are arranged in 1 row and 4N columns. In this embodiment, the pixels used for focus detection are one row and four columns, but the number of rows and the number of columns are not limited to this. The number of rows and the number of columns may be appropriately set within a range in which the phase difference can be detected.

次に、図6を参照して、焦点検出領域401内に配置されたAF信号対について説明する。図6は、焦点検出領域401内に配置されたAF信号対の説明図であり、焦点検出領域401内に配置された1行4N列の画素を示している。図6には、i行j列目のAF用A像の信号を作成するために用いられる画素をA(i,j)、同様にi行j列目のAF用B像の信号を作成するために用いられる画素をB(i,j)として示している。   Next, an AF signal pair arranged in the focus detection area 401 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of AF signal pairs arranged in the focus detection area 401, and shows pixels in 1 × 4N columns arranged in the focus detection area 401. In FIG. 6, A (i, j) is used as the pixel for creating the AF A image signal in the i-th row and j-th column, and similarly, the AF B image signal in the i-th row and j-th column is created. The pixel used for this purpose is shown as B (i, j).

本実施形態では、演算負荷の低減、出力信号のS/N改善、出力画像サイズに合わせることなどを目的として、2画素の出力信号を加算して用いる。i行目のk番目のAF用A像の信号、AF用B像の信号をそれぞれAs(i,k)、Bs(i,k)とすると、信号As_1(i,k)、Bs_1(i,k)は、以下の式(10)のように表される。   In the present embodiment, the output signals of two pixels are added and used for the purpose of reducing the calculation load, improving the S / N of the output signal, and adjusting the output image size. Assuming that the signal of the k-th AF A image and the AF B image in the i-th row are As (i, k) and Bs (i, k), respectively, the signals As_1 (i, k), Bs_1 (i, k) is expressed as the following equation (10).

As_1(1,k)=A(1,2×(k−1)+1)+A(1,2×(k−1)+2)
Bs_1(1,k)=B(1,2×(k−1)+1)+B(1,2×(k−1)+2)
(1≦k≦2N) … (10)
第1の画素群の出力信号で構成される第1の像信号群であるAF用A像信号(第1信号)は、式(10)における信号列As_1である。第2の画素群の出力信号で構成される第2の像信号群であるAF用B像信号(第2信号)は、信号列Bs_1であり、A+B像信号(前画素信号)からA像信号(第1信号)を減算して生成される。また、同一の光学系で読出し回路を共有しているため、同一マイクロレンズ内のA像信号およびB像信号は互いにノイズ成分に負または正の相関関係が発生する。このため、式(10)における信号列As_1(m)、Bs_1(m)は、ノイズ成分に相関がある信号対となる。本実施例では、第1の画素群の出力信号で構成される第1の像信号群である信号列As_1と、第1の信号列に対して相関のあるノイズ成分を出力信号に含む第2の像信号群である信号列Bs_1とに基づいて相関量を演算する。
As_1 (1, k) = A (1,2 * (k-1) +1) + A (1,2 * (k-1) +2)
Bs_1 (1, k) = B (1,2 * (k-1) +1) + B (1,2 * (k-1) +2)
(1 ≦ k ≦ 2N) (10)
The A image signal for AF (first signal), which is the first image signal group constituted by the output signals of the first pixel group, is a signal sequence As_1 in Expression (10). A B image signal for AF (second signal) which is a second image signal group composed of output signals of the second pixel group is a signal string Bs_1, and an A image signal from an A + B image signal (previous pixel signal). It is generated by subtracting (first signal). In addition, since the readout circuit is shared by the same optical system, the A image signal and the B image signal in the same microlens have a negative or positive correlation with each other in noise components. For this reason, the signal sequences As_1 (m) and Bs_1 (m) in Expression (10) are signal pairs correlated with noise components. In this embodiment, the output signal includes a signal sequence As_1, which is a first image signal group composed of output signals of the first pixel group, and a noise component correlated with the first signal sequence. The correlation amount is calculated on the basis of the signal sequence Bs_1 which is the image signal group.

次に、図7を参照して、撮像装置10(カメラ100)の動作について説明する。図7は、撮像装置10の焦点調節動作を示すフローチャートである。図7の各ステップは、システム制御回路50に格納されたプログラムに基づいて、撮像装置10(カメラ100)の各部により実行される。なお、本フローチャートは、メインミラー130およびサブミラー131が撮影光束外へ退避し、撮像素子14による位相差検出方式AFを行う電子ファインダまたは動画撮影の際の焦点調節動作を示している。すなわち、電子ファインダのための表示や動画記録を行いつつ、焦点調節動作が並行して行われている。   Next, the operation of the imaging apparatus 10 (camera 100) will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the focus adjustment operation of the imaging apparatus 10. Each step in FIG. 7 is executed by each unit of the imaging apparatus 10 (camera 100) based on a program stored in the system control circuit 50. This flowchart shows an electronic viewfinder that performs phase difference detection AF using the image sensor 14 when the main mirror 130 and the sub mirror 131 are retracted from the imaging light beam, or a focus adjustment operation during moving image shooting. That is, the focus adjustment operation is performed in parallel with the display for the electronic viewfinder and the moving image recording.

まずステップS501において、システム制御回路50は、焦点検出が開始したか否かを判定(すなわち、SW1や操作部70などの操作により焦点検出開始指示ボタンがONされたか否かを検知)する。焦点検出開始指示釦がONされて焦点検出が開始した場合、ステップS502へ進む。一方、焦点検出が開始するまで、ステップS501を繰り返す。本実施形態では、焦点検出開始ボタンによる判定を行うが、電子ファインダ表示や動画記録に移行したことをトリガーとして焦点検出を開始してもよい。   First, in step S501, the system control circuit 50 determines whether or not focus detection has started (that is, detects whether or not the focus detection start instruction button has been turned ON by an operation of the SW1 or the operation unit 70). When the focus detection start instruction button is turned on and focus detection starts, the process proceeds to step S502. On the other hand, step S501 is repeated until focus detection starts. In the present embodiment, the determination by the focus detection start button is performed, but focus detection may be started by using the transition to electronic viewfinder display or moving image recording as a trigger.

続いてステップS502において、システム制御回路50は、撮影レンズ300のレンズ枠情報やフォーカスレンズ位置などの各種レンズ情報をインターフェース部38、338、コネクタ122、322を介して取得する。続いてステップS503において、システム制御回路50は、逐次読み出されている画像データから画像処理回路20の合成部と連結部により対の焦点検出用信号(AF信号)を生成する。本実施形態では、式(10)で表されるようなAF用A像、B像の信号が生成される。これらの信号は、AF部42へ送られ、光量補正などが行われる。またAF部42は、焦点検出の際に評価しようとする信号の周波数特性に合わせたデジタルフィルタ処理を行い、所望の周波数成分の抽出(空間周波数帯域の抽出処理)を行う。以後の相関演算は、デジタルフィルタ処理後のAF用A像信号、AF用B像信号を用いて行われる。   Subsequently, in step S <b> 502, the system control circuit 50 acquires various lens information such as lens frame information and focus lens position of the photographing lens 300 via the interface units 38 and 338 and the connectors 122 and 322. In step S503, the system control circuit 50 generates a pair of focus detection signals (AF signals) from the sequentially read image data by the combining unit and the connecting unit of the image processing circuit 20. In the present embodiment, AF A and B image signals represented by Expression (10) are generated. These signals are sent to the AF unit 42 to perform light amount correction and the like. The AF unit 42 performs digital filter processing in accordance with the frequency characteristics of a signal to be evaluated at the time of focus detection, and performs extraction of a desired frequency component (spatial frequency band extraction processing). The subsequent correlation calculation is performed using the AF A image signal and the AF B image signal after the digital filter processing.

続いてステップS504において、AF部42(システム制御回路50)は公知の相関演算手法などを用いて対の焦点検出用信号のずれ量を算出し、デフォーカス量に換算する(デフォーカス量の算出)。この詳細については後述する。続いてステップS505において、システム制御回路50は、ステップS504にて算出した焦点検出結果に基づいて、撮影レンズ300のレンズ駆動量を算出する。続いてステップS506において、システム制御回路50は、インターフェース部38、338、コネクタ122、322を介して、ステップS505にて算出したレンズ駆動量を撮影レンズ300のフォーカス制御部342に送る。そしてシステム制御回路50およびフォーカス制御部342は、フォーカスレンズを駆動することにより、撮影レンズ300の焦点調節(レンズ駆動)を行う。   Subsequently, in step S504, the AF unit 42 (system control circuit 50) calculates the shift amount of the pair of focus detection signals using a known correlation calculation method and the like, and converts it to the defocus amount (defocus amount calculation). ). Details of this will be described later. Subsequently, in step S505, the system control circuit 50 calculates the lens driving amount of the photographing lens 300 based on the focus detection result calculated in step S504. Subsequently, in step S506, the system control circuit 50 sends the lens driving amount calculated in step S505 to the focus control unit 342 of the photographing lens 300 via the interface units 38 and 338 and the connectors 122 and 322. Then, the system control circuit 50 and the focus control unit 342 perform focus adjustment (lens drive) of the photographing lens 300 by driving the focus lens.

次に、図8を参照して、デフォーカス量の算出(図7のステップS504)について説明する。図8は、デフォーカス量の算出サブルーチンのフローチャートである。メインルーチン(図7)のステップS504から図8のサブルーチンに進むと、ステップS5041に進む。   Next, the calculation of the defocus amount (step S504 in FIG. 7) will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart of a defocus amount calculation subroutine. When the process proceeds from step S504 of the main routine (FIG. 7) to the subroutine of FIG. 8, the process proceeds to step S5041.

ステップS5041において、システム制御回路50(AF部42)は、AF用A像信号As_1とAF用B像信号Bs_1を用いた相関演算を行う。相関演算に用いる相関量COR1(k)は、前述の式(1)により算出される。その後、AF用A像とAF用B像の信号の相関を最も示す場合、すなわち、相関量COR1が最小となる場合の値kを求める。ここで、値kは、整数で算出すると分解能が荒くなるため、適宜補間処理を行い、所謂サブピクセル演算を行う。本実施形態では、相関量COR1の差分を取り、差分量の符号が変化するシフト量dk1を算出(検出)する。相関量の差分DCOR1は、以下の式(11)のように算出される。   In step S5041, the system control circuit 50 (AF unit 42) performs a correlation calculation using the AF A image signal As_1 and the AF B image signal Bs_1. The correlation amount COR1 (k) used for the correlation calculation is calculated by the above-described equation (1). Thereafter, a value k is obtained when the correlation between the signals of the AF A image and the AF B image is the highest, that is, when the correlation amount COR1 is minimized. Here, if the value k is calculated as an integer, the resolution becomes rough. Therefore, interpolation processing is performed as appropriate, and so-called subpixel calculation is performed. In this embodiment, the difference of the correlation amount COR1 is taken, and the shift amount dk1 in which the sign of the difference amount changes is calculated (detected). The correlation amount difference DCOR1 is calculated as in the following equation (11).

DCOR1(k)=COR1(k)−COR1(k−1) … (11)
システム制御回路50は、相関量COR1の差分量DCOR1を用いて、差分量の符号が変化するシフト量dk1を検出する。符号が変化する直前のkをk1、符号が変化した直後のkをk2(k2=k1+1)とすると、シフト量dk1は、以下の式(12)のように算出される。
DCOR1 (k) = COR1 (k) −COR1 (k−1) (11)
The system control circuit 50 uses the difference amount DCOR1 of the correlation amount COR1 to detect the shift amount dk1 in which the sign of the difference amount changes. Assuming that k immediately before the sign change is k1 and k immediately after the sign change is k2 (k2 = k1 + 1), the shift amount dk1 is calculated as the following equation (12).

dk1=k1+|DCOR1(k1)|/|DCOR1(k1)−DCOR1(k2)| … (12)
以上のように、システム制御回路50は、1ピクセル以下のAF用A像とAF用B像のシフト量dk1を算出し、ステップS5041の処理を終える。前述の位相差の算出方法としては種々の公知の方法があり、本実施形態において他の方法を用いても構わない。
dk1 = k1 + | DCOR1 (k1) | / | DCOR1 (k1) −DCOR1 (k2) | (12)
As described above, the system control circuit 50 calculates the shift amount dk1 between the AF A image and the AF B image of 1 pixel or less, and ends the process of step S5041. There are various known methods for calculating the phase difference described above, and other methods may be used in this embodiment.

続いてステップS5042において、システム制御回路50は、ノイズ量を算出する。前述のとおり、AF用A像とAF用B像とに相関のあるノイズが発生した場合、ステップS5041にて行うシフト量の算出精度が劣化する。これは、相関量COR1の極小値近傍の値に、相関のあるノイズの影響が発生するためである。そこでステップS5042では、ノイズ量に影響を与えるAF用信号にかけられるゲインやSN改善のための平均処理やフィルタ処理などを考慮し、2種のノイズ量の算出を行う。2種のノイズ量の一つは、AF用A像とAF用B像に相関がないノイズが発生する状況、すなわちシフト量が0近傍ではない場合に発生するノイズ量(無相関ノイズ量)である。他方のノイズ量は、シフト量が0近傍でAF用A像とAF用B像に相関がないノイズが発生する状況相関がある状況でのノイズ量(相関ノイズ量)である。相関ノイズ量は、負の相関のある場合と正の相関のある場合がある。各種のノイズ量の算出方法の詳細については後述する。   Subsequently, in step S5042, the system control circuit 50 calculates the amount of noise. As described above, when noise having a correlation between the AF A image and the AF B image occurs, the shift amount calculation accuracy performed in step S5041 deteriorates. This is because the influence of correlated noise occurs in the vicinity of the minimum value of the correlation amount COR1. Therefore, in step S5042, two types of noise amounts are calculated in consideration of the gain applied to the AF signal that affects the amount of noise, averaging processing for SN improvement, filter processing, and the like. One of the two types of noise is a situation where noise that is not correlated between the AF A image and the AF B image occurs, that is, the amount of noise that is generated when the shift amount is not close to 0 (uncorrelated noise amount). is there. The other noise amount is a noise amount (correlation noise amount) in a situation where there is a situation correlation in which a noise having no correlation exists between the AF A image and the AF B image when the shift amount is near zero. The amount of correlation noise may be negative or positive. The details of various noise amount calculation methods will be described later.

続いてステップS5043において、システム制御回路50は、ステップS5042にて算出された相関ノイズ量が所定量よりも小さいか否かを判定する(相関ノイズ量の大小の判定を行う)。相関ノイズ量が所定量よりも小さい場合、ノイズの多くは、無相関ノイズで構成されるということを示している。この場合、ステップS5044に進み、システム制御回路50(判定手段50d)は通常の信頼性判定を行う。ステップS5044では、信頼性判定として、相関量COR1の極小値の大きさと極小値近傍の相関量の差分DCOR1の大きさとを用いた判定を行う。   Subsequently, in step S5043, the system control circuit 50 determines whether or not the correlation noise amount calculated in step S5042 is smaller than a predetermined amount (determines whether the correlation noise amount is large or small). When the amount of correlated noise is smaller than a predetermined amount, it indicates that most of the noise is composed of uncorrelated noise. In this case, the process proceeds to step S5044, and the system control circuit 50 (determination unit 50d) performs normal reliability determination. In step S5044, the reliability determination is performed using the minimum value of the correlation amount COR1 and the difference DCOR1 of the correlation amount in the vicinity of the minimum value.

相関量COR1の極小値の大きさについては、極小値が小さければ小さいほど信頼性が高いと判定する。理想的には、相関量COR1の極小値は、AF用A像とAF用B像が完全に同一形状である場合に0となる。しかしながら、AF用A像とAF用B像は、被写体からの光の拡散特性や光量調整誤差や画素ごとに個別に生じるノイズの影響などの影響で、形状が異なる。このため、相関量COR1の極小値は、正の値となるのが一般的である。一方、AF用A像とAF用B像の形状が異なれば異なるほど、極小値の検出精度が劣化し、焦点検出精度が劣化する。例えば、信頼性判定の1つとして、閾値Thr1(基準としての判定閾値)よりも相関量COR1の極小値が小さければ、信頼性が高いと判定する。   Regarding the magnitude of the minimum value of the correlation amount COR1, it is determined that the smaller the minimum value, the higher the reliability. Ideally, the minimum value of the correlation amount COR1 is 0 when the AF A image and the AF B image have the same shape. However, the A image for AF and the B image for AF have different shapes due to the influence of the diffusion characteristics of light from the subject, the light amount adjustment error, and the influence of noise generated individually for each pixel. For this reason, the minimum value of the correlation amount COR1 is generally a positive value. On the other hand, as the shapes of the AF A image and the AF B image are different, the detection accuracy of the minimum value is degraded, and the focus detection accuracy is degraded. For example, as one of the reliability determinations, if the minimum value of the correlation amount COR1 is smaller than the threshold value Thr1 (determination threshold value as a reference), it is determined that the reliability is high.

またシステム制御回路50は、シフト量dk1近傍の相関量の差分DCOR1を用いた信頼性判定を行う。相関量の差分DCOR1は、大きければ大きいほど、シフト量dk1を高精度に算出することができる。これは、相関量が誤差によりばらついた場合でも、相関量の差分が大きければ、シフト量の検出に与える影響が小さいためである。このことから、閾値Thr2よりも相関量の差分DCOR1が大きい場合、信頼性が高いと判定することができる。前述の閾値Thr1や閾値Thr2は、無相関ノイズ量の大小により変更してもよい。   Further, the system control circuit 50 performs reliability determination using the difference DCOR1 of the correlation amount in the vicinity of the shift amount dk1. The larger the correlation amount difference DCOR1 is, the more accurately the shift amount dk1 can be calculated. This is because even if the correlation amount varies due to an error, if the correlation amount difference is large, the influence on the detection of the shift amount is small. From this, when the correlation amount difference DCOR1 is larger than the threshold Thr2, it can be determined that the reliability is high. The threshold value Thr1 and the threshold value Thr2 described above may be changed depending on the amount of uncorrelated noise.

ステップS5043にて相関ノイズの量が所定量よりも大きいと判定された場合、ステップS5045に進む。ステップS5045において、システム制御回路50は、相関ノイズの相関の正負を判定する。相関ノイズが負の相関である場合、ステップS5046に進む。ステップS5046において、システム制御回路50は、負の相関ノイズを有する場合の信頼性判定(負の相関ノイズ用信頼性判定)を行う。具体的には、信頼性判定方法は、ステップS5044と同様であるが、閾値を変更する。ステップS5046において、負の相関を有する相関ノイズ量が発生する場合、システム制御回路50は、閾値Thr1を、無相関ノイズ量と相関ノイズ量との差に基づいて変更する。   If it is determined in step S5043 that the amount of correlation noise is greater than the predetermined amount, the process proceeds to step S5045. In step S5045, the system control circuit 50 determines whether the correlation of the correlation noise is positive or negative. If the correlation noise is negative correlation, the process proceeds to step S5046. In step S5046, the system control circuit 50 performs reliability determination (reliability determination for negative correlation noise) when negative correlation noise is present. Specifically, the reliability determination method is the same as that in step S5044, but the threshold value is changed. If a correlated noise amount having a negative correlation is generated in step S5046, the system control circuit 50 changes the threshold value Thr1 based on the difference between the uncorrelated noise amount and the correlated noise amount.

無相関ノイズ量と相関ノイズ量は、図11(b)のNoise(S)とNoise(0)に相当し、その差は、突起の大きさに相当する。負の相関によるノイズ量が小さい場合でも、無相関ノイズ量が発生し、相関量COR1の極小値は、所定値以下にはなり得ない。このため、閾値Thr1としては、無相関ノイズ量を考慮して所定の値が設定される。負の相関によるノイズが発生する場合、相関量COR1の極小値は、より大きな値になる。このため、閾値Thr1としては、無相関ノイズ量に加えて負相関ノイズ量を加味してより大きな値が設定され、信頼性判定が行われる。また、相関量の差分DCOR1の信頼性判定については、ステップS5044と同様に閾値Thr2を用いて行う。相関ノイズの負の相関は、極小値の近傍のDCORを小さくする方向に働く。このため、ステップS5044にて用いる閾値と同じ値を設定すれば十分である。   The uncorrelated noise amount and the correlated noise amount correspond to Noise (S) and Noise (0) in FIG. 11B, and the difference corresponds to the size of the protrusion. Even when the amount of noise due to negative correlation is small, an uncorrelated noise amount occurs, and the minimum value of the correlation amount COR1 cannot be less than or equal to a predetermined value. Therefore, a predetermined value is set as the threshold Thr1 in consideration of the amount of uncorrelated noise. When noise due to negative correlation occurs, the minimum value of the correlation amount COR1 becomes a larger value. For this reason, as the threshold Thr1, a larger value is set in consideration of the amount of negative correlation noise in addition to the amount of uncorrelation noise, and reliability determination is performed. Further, the reliability determination of the correlation amount difference DCOR1 is performed using the threshold value Thr2 as in step S5044. The negative correlation of the correlation noise works in the direction of decreasing the DCOR near the minimum value. For this reason, it is sufficient to set the same value as the threshold value used in step S5044.

ステップS5045にて相関ノイズの相関が正であると判定された場合、ステップS5047に進む。ステップS5047において、システム制御回路50は、ステップS5044と同様に、2つの信頼性判定を行う。正の相関を有する相関ノイズ量が大きい場合、相関量COR1の極小値が極めて小さくなる。このため、相関量COR1の極小値が十分に小さいか否かをステップS5044と同じ閾値Thr1を用いて判定するのに加えて、極小値が小さ過ぎないか否かを判定する。具体的には、システム制御回路50は、閾値Thr3(<Thr1)よりも相関量COR1の極小値が大きい場合、信頼性が高いと判定する信頼性判定も行う。閾値Thr3の値は、無相関ノイズ量に基づいて変更される。相関ノイズ量の大小により谷形状の大きさ(深さ)は変わるが、これによって閾値Thr3の値を変更する必要はない。正の相関によるノイズが発生する場合、相関量COR1の極小値は、無相関ノイズ量から想定される値より、小さい値が算出される。前述のシフト量の算出では極小値の位置を検出するため、相関ノイズはノイズ量の大小によらず、極小値の検出誤差は大きい。このため閾値Thr3は、無相関ノイズ量に基づいて設定される。   If it is determined in step S5045 that the correlation noise is positive, the process proceeds to step S5047. In step S5047, the system control circuit 50 performs two reliability determinations as in step S5044. When the amount of correlation noise having a positive correlation is large, the minimum value of the correlation amount COR1 is extremely small. Therefore, in addition to determining whether or not the minimum value of the correlation amount COR1 is sufficiently small using the same threshold value Thr1 as in step S5044, it is determined whether or not the minimum value is too small. Specifically, the system control circuit 50 also performs reliability determination that determines that the reliability is high when the minimum value of the correlation amount COR1 is larger than the threshold Thr3 (<Thr1). The value of the threshold Thr3 is changed based on the amount of uncorrelated noise. Although the size (depth) of the valley shape varies depending on the amount of correlation noise, it is not necessary to change the value of the threshold Thr3. When noise due to positive correlation occurs, the minimum value of the correlation amount COR1 is calculated to be smaller than the value assumed from the uncorrelated noise amount. Since the position of the minimum value is detected in the above-described shift amount calculation, the correlation noise has a large minimum value detection error regardless of the amount of noise. Therefore, the threshold value Thr3 is set based on the amount of uncorrelated noise.

ステップS5047における信頼性判定として、システム制御回路50は、シフト量dk1近傍の相関量の差分DCOR1を用いた信頼性判定も行う。正の相関を有する相関ノイズ量が大きい場合、AF用信号が一様でコントラストが小さく、本来の信号成分で生成される極小値の近傍の相関量変化が小さい場合でも、大きな相関量変化が得られる。このため、精度よくシフト量を算出するには、相関ノイズ量により発生する相関量変化よりも十分に大きい相関量の変化が必要である。したがって、極小値近傍の相関量の差分DCOR1の大小を判定する閾値Thr2としては、相関ノイズ量が大きい場合、より大きな値が設定される。   As reliability determination in step S5047, the system control circuit 50 also performs reliability determination using the difference amount DCOR1 of the correlation amount in the vicinity of the shift amount dk1. When the amount of correlation noise having a positive correlation is large, a large change in the amount of correlation is obtained even when the AF signal is uniform, the contrast is small, and the amount of correlation near the local minimum generated by the original signal component is small. It is done. For this reason, in order to calculate the shift amount with high accuracy, it is necessary to change the correlation amount sufficiently larger than the correlation amount change caused by the correlation noise amount. Therefore, a larger value is set as the threshold Thr2 for determining the magnitude of the difference DCOR1 in the vicinity of the minimum value when the amount of correlation noise is large.

ステップS5044、S5046、S5047にて以上の信頼性判定を、相関ノイズに応じた基準としての判定閾値(閾値Thr1、Thr2、Thr3)を用いて行い、ステップS5048に進む。ステップS5048において、システム制御回路50は、信頼性判定の結果として、信頼性が有るか否かを判定する。得られたシフト量dk1の信頼性が有ると判定された場合、ステップS5049に進む。ステップS5049において、システム制御回路50は、得られたシフト量dk1をデフォーカス量に変換する。デフォーカス量に変換する際に用いる変換係数は、焦点検出を行う検出領域の像高や撮影レンズの光学条件(F値や射出瞳位置、ビネッティング状況)などに応じて異なる。本実施形態では、システム制御回路50は、各種条件ごとに記憶されたテーブルから、用いる変換係数を取得する。   In steps S5044, S5046, and S5047, the above reliability determination is performed using determination threshold values (thresholds Thr1, Thr2, and Thr3) as a reference according to the correlation noise, and the process proceeds to step S5048. In step S5048, the system control circuit 50 determines whether or not there is reliability as a result of the reliability determination. If it is determined that the obtained shift amount dk1 is reliable, the process proceeds to step S5049. In step S5049, the system control circuit 50 converts the obtained shift amount dk1 into a defocus amount. The conversion coefficient used when converting to the defocus amount differs depending on the image height of the detection area where focus detection is performed, the optical conditions of the photographing lens (F value, exit pupil position, vignetting situation), and the like. In the present embodiment, the system control circuit 50 acquires a conversion coefficient to be used from a table stored for each of various conditions.

一方、ステップS5048にて信頼性が低いと判定された場合、ステップS5050に進む。ステップS5050において、システム制御回路50は、フォーカスレンズ駆動を行う際に、用いる検出結果がないため、被写体の距離分布などの統計データなどを用いてフォーカスレンズの駆動方向を決定する。一般的に、被写体は至近側に存在することが多いため、システム制御回路50は至近側にサーチ駆動を行うための設定を行う。ステップS5049またはステップS5050を終えると、本サブルーチンを終了し、図7のステップS505に進む。   On the other hand, if it is determined in step S5048 that the reliability is low, the process proceeds to step S5050. In step S5050, the system control circuit 50 determines the driving direction of the focus lens using statistical data such as the distance distribution of the subject because there is no detection result to be used when driving the focus lens. In general, since the subject often exists on the near side, the system control circuit 50 performs setting for performing search driving on the near side. When step S5049 or step S5050 is completed, this subroutine is terminated, and the process proceeds to step S505 in FIG.

次に、図9を参照して、ノイズ量の算出(図8のステップS5042)について説明する。図9は、ノイズ量の算出サブルーチンのフローチャートである。図9の各ステップは、主に、システム制御回路50(ノイズ算出手段50c)により行われる。図8のステップS5041から図9のサブルーチンに進むと、ステップS201に進む。   Next, the calculation of the noise amount (step S5042 in FIG. 8) will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart of a noise amount calculation subroutine. Each step of FIG. 9 is mainly performed by the system control circuit 50 (noise calculation means 50c). When the process proceeds from step S5041 in FIG. 8 to the subroutine in FIG. 9, the process proceeds to step S201.

ステップS201において、システム制御回路50は、AF用A像信号とAF用B像信号に施されたゲイン処理に関する情報(ゲイン情報)を取得する。AF用A像信号とAF用B像信号に施されるゲイン処理としては、センサ内のゲイン処理やAD変換後に施されるゲイン処理、2つの信号の光量調整などを行うためのゲイン処理などが考えられる。施されるゲインにより、ノイズ量は増加する。信号のゲイン情報Gは、以下の式(13)のように算出される。   In step S <b> 201, the system control circuit 50 acquires information (gain information) related to gain processing performed on the AF A image signal and the AF B image signal. The gain processing applied to the AF A image signal and the AF B image signal includes gain processing in the sensor, gain processing performed after AD conversion, gain processing for adjusting the light amount of two signals, and the like. Conceivable. The amount of noise increases with the gain applied. The gain information G of the signal is calculated as the following formula (13).

G=Gi×Go×Gab … (13)
式(13)において、Giはセンサ(撮像素子14)内で信号に対してかかるゲイン、Goはセンサ出力後の信号に対してかかるゲイン、GabはAF用A像信号とB像信号に施されるゲインを示している。AF用A像信号やAF用B像信号に施されるゲインは、光量調整を行うため、画素ごとに異なる。ゲインGabとしては、各画素に施されるゲインの平均値を代表値として用いればよい。
G = Gi × Go × Gab (13)
In Expression (13), Gi is a gain applied to the signal in the sensor (imaging device 14), Go is a gain applied to the signal after sensor output, and Gab is applied to the AF A signal signal and the B image signal. The gain is shown. The gain applied to the AF A image signal and the AF B image signal differs for each pixel in order to adjust the light amount. As the gain Gab, an average value of gains applied to each pixel may be used as a representative value.

続いてステップS202において、システム制御回路50は、信号加算数を取得する。信号加算は、ノイズ量を減らす効果を有し、異なる行の信号間や異なるフレーム間の輝度信号の加算や相関量の加算などが考えられる。信号加算数Nsumは、以下の式(14)のように算出される。   Subsequently, in step S202, the system control circuit 50 acquires the signal addition number. Signal addition has the effect of reducing the amount of noise, and it is conceivable to add luminance signals or correlation amounts between signals in different rows or between different frames. The signal addition number Nsum is calculated as in the following equation (14).

Nsum=Npix+Nframe+Ncor … (14)
式(14)において、Npixは異なる行や列の画素から得られた信号の加算数、Nframeは異なるフレーム間の加算数、Ncorは相関量の加算数である。
Nsum = Npix + Nframe + Ncor (14)
In Expression (14), Npix is the number of additions of signals obtained from pixels in different rows and columns, Nframe is the number of additions between different frames, and Ncor is the number of correlation amounts.

続いてステップS203において、システム制御回路50は、AF用A像信号とAF用B像信号に施されたデジタルフィルタの設定を取得する。デジタルフィルタにより、図11(b)を参照して説明したノイズ量Noise(0)は、周辺のシフト量に拡散する。これは、対の画素同士のみ相関があったノイズが、デジタルフィルタにより周囲の画素にノイズが拡散するためである。デジタルフィルタのタップ数が2T+1の場合、式(1)の相関演算を行うと、シフト量が±Tの範囲で相関のあるノイズの影響が発生する。例えば、3タップのフィルタ[p,q,r](p+q+r=1)を施した場合、式(4)で表されるシフト量=0の際の相関量COR(0)は、以下の式(15)のように表される。   Subsequently, in step S203, the system control circuit 50 acquires the setting of the digital filter applied to the AF A image signal and the AF B image signal. With the digital filter, the noise amount Noise (0) described with reference to FIG. 11B is diffused to the peripheral shift amount. This is because noise that is correlated only with the pair of pixels diffuses to surrounding pixels by the digital filter. When the number of taps of the digital filter is 2T + 1, when the correlation calculation of Expression (1) is performed, the influence of correlated noise occurs in the range where the shift amount is ± T. For example, when a 3-tap filter [p, q, r] (p + q + r = 1) is applied, the correlation amount COR (0) when the shift amount = 0 expressed by the equation (4) is expressed by the following equation ( 15).

COR(0)=Σ|p×(A(i−1)−B(i−1))+q×(A(i)−B(i))+r×(A(i+1)−B(i+1))| …(15)
式(15)のノイズ部分は、2×(p×N[A(i−1)]+q×N[A(i)]+r×N[A(i+1)])−(p×N[A+B(i−1)]+q×N[A+B(i)]+r×N[A+B(i+1)])と表される。3画素のノイズであるN[A(i−1)]、N[A(i)]、N[A(i+1)]の間で相関がない場合、p、q、rによる重み付け加算により平均化処理が行われ、ノイズ量が低減する。デジタルフィルタによるノイズ低減効果Fは、以下の式(16)のように算出される。
COR (0) = Σ | p × (A (i−1) −B (i−1)) + q × (A (i) −B (i)) + r × (A (i + 1) −B (i + 1)) | (15)
The noise part of equation (15) is 2 × (p × N [A (i−1)] + q × N [A (i)] + r × N [A (i + 1)]) − (p × N [A + B ( i-1)] + q × N [A + B (i)] + r × N [A + B (i + 1)]). When there is no correlation among N [A (i-1)], N [A (i)], and N [A (i + 1)], which are noises of three pixels, averaging is performed by weighted addition using p, q, and r. Processing is performed and the amount of noise is reduced. The noise reduction effect F by the digital filter is calculated as in the following equation (16).

式(16)により算出されるノイズ低減効果Fは、前述のゲインGと同様に扱うことができる。   The noise reduction effect F calculated by Expression (16) can be handled in the same manner as the gain G described above.

同様に、シフト量=1の際の相関量COR(1)は、以下の式(17)のように表される。   Similarly, the correlation amount COR (1) when the shift amount = 1 is expressed by the following equation (17).

COR(1)=Σ|p×(A(i−2)−B(i))+q×(A(i−1)−B(i+1))+r×(A(i)−B(i+2))| … (17)
式(17)では、シフト量が、A(i)とB(i)というノイズに相関のある信号を含んで計算される。具体的には、r×A(i)−p×B(i)のノイズ成分に相関が発生する。このように、デジタルフィルタ処理により、シフト量0の近傍に相関のあるノイズの影響が拡散する。ステップS203では、フィルタの設定を取得し、相関のあるノイズの影響範囲Tや、デジタルフィルタによるノイズ低減効果Fを算出する。
COR (1) = Σ | p × (A (i−2) −B (i)) + q × (A (i−1) −B (i + 1)) + r × (A (i) −B (i + 2)) | (17)
In Expression (17), the shift amount is calculated including a signal correlated to noises A (i) and B (i). Specifically, a correlation occurs in the noise component of r × A (i) −p × B (i). In this way, the influence of noise having a correlation in the vicinity of the shift amount 0 is diffused by the digital filter processing. In step S203, filter settings are acquired, and a correlated noise influence range T and a noise reduction effect F by a digital filter are calculated.

続いてステップS204において、システム制御回路50は、ノイズ量を算出する。ここでは、前述の2種のノイズ(無相関ノイズおよび相関ノイズ)のノイズ量を算出する。これらの2種のノイズについては、基準となるノイズ量が、撮像素子の出力信号の基礎特性として、設計値または測定値が撮像装置10のメモリなどの記憶手段に予め記憶されている。無相関ノイズの基準量Nn0、相関ノイズの基準量Np0、NNm0(Np0、Nm0は、正および負の相関をそれぞれ有する相関ノイズの基準量)とすると、無相関ノイズ量Nnおよび相関ノイズNcは、以下の式(18)、(19)のようにそれぞれ算出される。   Subsequently, in step S204, the system control circuit 50 calculates the amount of noise. Here, the amount of noise of the above-described two types of noise (uncorrelated noise and correlated noise) is calculated. For these two types of noise, a reference noise amount is stored in advance in a storage unit such as a memory of the imaging apparatus 10 as a basic characteristic of an output signal of the imaging device. Assuming that the uncorrelated noise reference amount Nn0, the correlated noise reference amounts Np0, NNm0 (Np0 and Nm0 are correlated noise reference amounts having positive and negative correlations, respectively), the uncorrelated noise amount Nn and the correlated noise Nc are: They are calculated as in the following formulas (18) and (19).

無相関ノイズNnや負の相関を有する相関ノイズ(式(19)の後の項)は、主に受光量(信号量)によらないダークノイズ成分であるため、基準となる量に対して、前述のゲインや信号加算やフィルタの影響を加味して、ノイズ量を算出する。一方、正の相関を有する相関ノイズ(式(19)の前の項)は、画素ごとの感度の不均一性は、画素ごとの透過率のムラや、読み出し回路などで生じ、信号量が大きい場合に大きくなるノイズである。このため、AF用A像信号とAF用B像信号の輝度信号(デジタルフィルタ処理前)の平均値I(信号列の少なくとも一部の領域の積算値)を乗じて、ノイズ量を算出する。相関ノイズNcの符号は正の場合、正の相関を有する相関ノイズを有することを示す。一方、符号が負の場合、負の相関を有する相関ノイズを有することを示す。前述のノイズ量の算出の際には、相関ノイズNcの絶対値が用いられる。本実施形態において、無相関ノイズは、受光量などに影響を受けないオフセット成分として説明したが、無相関ノイズに関して、オフセット成分とゲイン成分を分けて考えてもよい。ステップS204にてノイズ量の算出を終えると、本サブルーチンを終了し、図8のステップS5043に進む。   The uncorrelated noise Nn and the correlated noise having a negative correlation (the term after the equation (19)) are mainly dark noise components that do not depend on the received light amount (signal amount). The noise amount is calculated in consideration of the effects of the gain, signal addition, and filter described above. On the other hand, in the correlation noise having a positive correlation (the term before the equation (19)), the non-uniformity of the sensitivity for each pixel is caused by the nonuniformity of the transmittance for each pixel, the readout circuit, etc., and the signal amount is large. In some cases, the noise increases. Therefore, the amount of noise is calculated by multiplying the average value I (the integrated value of at least a part of the signal sequence) of the luminance signals (before digital filter processing) of the AF A image signal and the AF B image signal. When the sign of the correlation noise Nc is positive, it indicates that the correlation noise has a positive correlation. On the other hand, when the sign is negative, it indicates that there is a correlation noise having a negative correlation. When calculating the amount of noise described above, the absolute value of the correlation noise Nc is used. In the present embodiment, the uncorrelated noise has been described as an offset component that is not affected by the amount of received light. However, with respect to the uncorrelated noise, the offset component and the gain component may be considered separately. When the calculation of the noise amount is completed in step S204, this subroutine is terminated, and the process proceeds to step S5043 in FIG.

これにより、1対のAF像信号間でノイズ成分に相関のある信号を出力する撮像装置において、低コントラストの被写体撮影や低輝度環境下で撮影する場合でも、ノイズの影響を適切に把握し、高精度な焦点検出結果のみを利用して焦点調節することが可能となる。なお本実施形態では、同一のマイクロレンズを共有する画素間で相関があるノイズが発生する場合を想定して説明したが、ノイズの発生源や性質についてはこれに限定されるものではない。例えば、フローティングディフュージョンや信号出力線やアンプ回路を共有する場合、カラーフィルタの領域間のムラなどがある場合など、A像信号とB像信号で相関のあるノイズが発生しうる。このような場合にも、適切にノイズ量を算出し、信頼性判定を行うことにより、本実施形態の効果を得ることができる。   As a result, in an imaging apparatus that outputs a signal having a correlation with a noise component between a pair of AF image signals, even when shooting in a low-contrast subject or in a low-luminance environment, the influence of noise is properly grasped. It is possible to adjust the focus using only the highly accurate focus detection result. Although the present embodiment has been described on the assumption that noise having a correlation is generated between pixels sharing the same microlens, the source and nature of the noise are not limited to this. For example, when the floating diffusion, the signal output line, and the amplifier circuit are shared, or when there is unevenness between the areas of the color filter, a correlated noise can be generated between the A image signal and the B image signal. Even in such a case, the effect of this embodiment can be obtained by appropriately calculating the noise amount and performing the reliability determination.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、相関量COR1の極小値と対応するシフト量dk1の大きさに応じて信頼性判定(判定閾値)を異ならせる点で、第1の実施形態とは異なる。本実施形態における他の構成や動作は、第1の実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in that the reliability determination (determination threshold) is made different according to the magnitude of the shift amount dk1 corresponding to the minimum value of the correlation amount COR1. Other configurations and operations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

第1の実施形態では、シフト量dk1の大きさによらず、相関ノイズ量の大小によって信頼性判定の閾値を切り替えて、信頼性判定を行う。前述のとおり、相関ノイズの影響は、デジタルフィルタの影響により拡散はするが、シフト量が0近傍の範囲で発生する。このため、シフト量dk1の絶対値が十分に大きい場合、相関ノイズの影響は受けない。したがって本実施形態では、シフト量dk1の大きさに応じて信頼性判定を切り替える。これにより、不要な相関ノイズの大小による閾値の変更を行う必要がなく、演算負荷を低減することができる。また、信頼性判定を無用に厳しくすることなく、高精度の信頼性判定を実現することが可能となる。   In the first embodiment, the reliability determination is performed by switching the threshold value of the reliability determination depending on the magnitude of the correlation noise amount regardless of the magnitude of the shift amount dk1. As described above, the influence of the correlation noise is diffused by the influence of the digital filter, but occurs in the range where the shift amount is near zero. For this reason, when the absolute value of the shift amount dk1 is sufficiently large, it is not affected by the correlation noise. Therefore, in the present embodiment, the reliability determination is switched according to the magnitude of the shift amount dk1. Thereby, it is not necessary to change the threshold value depending on the magnitude of unnecessary correlation noise, and the calculation load can be reduced. In addition, it is possible to realize highly accurate reliability determination without unnecessarily strict reliability determination.

図10を参照して、本実施形態における相関量の極小値を得たシフト量の大小による信頼性判定の切り替え方法(デフォーカス量の算出(図7のステップS504))について説明する。図10は、デフォーカス量の算出サブルーチンのフローチャートである。メインルーチン(図7)のステップS504から図10のサブルーチンに進むと、ステップS5041に進む。なお、図10において、図8と同一の処理については、同じステップ番号を付している。図10のフローチャートは、図8のステップS5043に代えて、ステップS5100が挿入されている点で、図8のフローチャートとは異なる。図10中の他のステップは、図8と同様である。   With reference to FIG. 10, a method of switching reliability determination based on the magnitude of the shift amount that obtains the minimum value of the correlation amount in this embodiment (calculation of the defocus amount (step S <b> 504 in FIG. 7)) will be described. FIG. 10 is a flowchart of a defocus amount calculation subroutine. When the process proceeds from step S504 of the main routine (FIG. 7) to the subroutine of FIG. 10, the process proceeds to step S5041. In FIG. 10, the same steps as those in FIG. 8 are denoted by the same step numbers. The flowchart in FIG. 10 differs from the flowchart in FIG. 8 in that step S5100 is inserted instead of step S5043 in FIG. Other steps in FIG. 10 are the same as those in FIG.

ステップS5100において、システム制御回路50は、相関ノイズの大きさとシフト量dk1の絶対値の大きさの判定を行う。相関のあるノイズ量の大小に応じて信頼性判定の閾値を変更する点は、第1の実施形態と同じである。本実施形態では、相関ノイズ量が所定量よりも小さいか、または、シフト量dk1の絶対値の大きさが所定値よりも大きい場合、ステップS5044に進み、通常の信頼性判定を行う。一方、相関ノイズが所定量よりも大きく、かつ、シフト量dk1の絶対値の大きさが所定値よりも小さい場合、相関ノイズの影響があると判定し、ステップS5045に進む。ステップS5044やステップS5045以降の処理は、第1の実施形態と同様である。   In step S5100, the system control circuit 50 determines the magnitude of the correlation noise and the magnitude of the absolute value of the shift amount dk1. The point that the threshold value for reliability determination is changed according to the amount of correlated noise is the same as in the first embodiment. In this embodiment, when the correlation noise amount is smaller than the predetermined amount or the magnitude of the absolute value of the shift amount dk1 is larger than the predetermined value, the process proceeds to step S5044 and normal reliability determination is performed. On the other hand, if the correlation noise is larger than the predetermined amount and the absolute value of the shift amount dk1 is smaller than the predetermined value, it is determined that there is an influence of the correlation noise, and the process proceeds to step S5045. Processes after step S5044 and step S5045 are the same as those in the first embodiment.

以上のように、本実施形態では、シフト量dk1が大きい場合、相関ノイズの影響はないと判定して信頼性判定を行う。これにより、適切な信頼性判定の閾値を設定することができ、高精度の信頼性判定を行うことができる。また、不要な相関ノイズによる閾値設定を行う必要がなく、演算負荷の低減が可能である。   As described above, in this embodiment, when the shift amount dk1 is large, it is determined that there is no influence of the correlation noise and the reliability determination is performed. Accordingly, an appropriate reliability determination threshold can be set, and highly accurate reliability determination can be performed. Further, it is not necessary to set a threshold value due to unnecessary correlation noise, and the calculation load can be reduced.

このように各実施形態において、制御装置(システム制御回路50)は、取得手段50a、相関演算手段50b、ノイズ算出手段50c、および、判定手段50dを有する。取得手段50aは、撮像光学系(撮影レンズ300)の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号(第1光電変換部からの出力信号)および第2信号(第2光電変換部からの出力信号)を取得する。相関演算手段50bは、第1信号と第2信号との相関量を演算する。ノイズ算出手段50cは、第1信号と第2信号との相関ノイズを算出する。判定手段50dは、相関ノイズに応じた基準を用いて相関量に関する信頼性を判定する。好ましくは、第1信号は、第1光電変換部の出力信号に対応し、第2信号は、第1光電変換部および第2光電変換部の出力信号から第1光電変換部の出力信号を減算して得られた信号に対応する。   As described above, in each embodiment, the control device (system control circuit 50) includes the acquisition unit 50a, the correlation calculation unit 50b, the noise calculation unit 50c, and the determination unit 50d. The acquisition unit 50a includes a first signal (output signal from the first photoelectric conversion unit) and a second signal (from the second photoelectric conversion unit) corresponding to light beams that pass through different pupil regions of the imaging optical system (imaging lens 300). Output signal). The correlation calculating means 50b calculates the correlation amount between the first signal and the second signal. The noise calculating unit 50c calculates correlation noise between the first signal and the second signal. The determination unit 50d determines the reliability related to the correlation amount using a reference according to the correlation noise. Preferably, the first signal corresponds to the output signal of the first photoelectric conversion unit, and the second signal subtracts the output signal of the first photoelectric conversion unit from the output signals of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. Corresponds to the signal obtained.

好ましくは、判定手段50dは、前記基準として、相関ノイズに応じた判定閾値(閾値Thr1、Thr2、Thr3)を設定し、相関量に関する情報(相関量の極小値など)と判定閾値とを比較して信頼性を判定する。また好ましくは、相関ノイズは、第1信号と第2信号との間に正の相関および負の相関があるノイズである。また好ましくは、相関演算手段50bは、第1信号と第2信号とをシフトしながらシフト量ごとの相関量を算出して、最も相関の高いシフト量を算出する。そして判定手段50dは、相関量に関する信頼性として、最も相関の高いシフト量の信頼性を判定する。   Preferably, the determination unit 50d sets a determination threshold value (threshold values Thr1, Thr2, Thr3) according to the correlation noise as the reference, and compares information regarding the correlation amount (such as a minimum value of the correlation amount) with the determination threshold value. To determine reliability. Preferably, the correlation noise is noise having a positive correlation and a negative correlation between the first signal and the second signal. Preferably, the correlation calculation means 50b calculates the correlation amount for each shift amount while shifting the first signal and the second signal, and calculates the shift amount having the highest correlation. Then, the determination unit 50d determines the reliability of the shift amount having the highest correlation as the reliability related to the correlation amount.

好ましくは、判定手段50dは、第1信号および第2信号に対するゲイン処理に応じて判定閾値を変更する(ステップS201、式(13))。また好ましくは、判定手段50dは、第1信号と第2信号、または、相関量に対する信号加算処理(ステップS202、式(14))に応じて判定閾値を変更する。また好ましくは、判定手段50dは、第1信号および第2信号に対する空間周波数帯域の抽出処理(ステップS203、式(15)〜(17))に応じて判定閾値を変更する。また好ましくは、判定手段50dは、第1信号と第2信号との少なくとも一方の少なくとも一部の領域の積算値に応じて判定閾値を変更する。また好ましくは、判定手段50dは、最も相関の高いシフト量に応じて判定閾値を変更する。   Preferably, the determination unit 50d changes the determination threshold according to the gain processing for the first signal and the second signal (step S201, equation (13)). Preferably, the determination unit 50d changes the determination threshold according to the first signal and the second signal, or signal addition processing (step S202, equation (14)) for the correlation amount. Preferably, the determination unit 50d changes the determination threshold according to the spatial frequency band extraction processing (step S203, equations (15) to (17)) for the first signal and the second signal. Preferably, the determination unit 50d changes the determination threshold according to an integrated value of at least a partial region of at least one of the first signal and the second signal. Preferably, the determination unit 50d changes the determination threshold according to the shift amount having the highest correlation.

(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

各実施形態の撮像装置によれば、低コントラストの被写体撮影や低輝度環境下で撮影する場合でも、ノイズの影響を適切に把握することが可能である。このため各実施形態によれば、高精度な焦点検出を行うことが可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to the imaging apparatus of each embodiment, it is possible to appropriately grasp the influence of noise even when shooting a low-contrast subject or in a low-brightness environment. Therefore, according to each embodiment, it is possible to provide a control device, an imaging device, a control method, a program, and a storage medium that can perform focus detection with high accuracy.

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

50 システム制御回路(制御装置)
50a 取得手段
50b 相関演算手段
50c ノイズ算出手段
50d 判定手段
50 System control circuit (control device)
50a Acquisition means 50b Correlation calculation means 50c Noise calculation means 50d Determination means

Claims (15)

撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得する取得手段と、
前記第1信号と前記2信号との相関量を演算する相関演算手段と、
前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するノイズ算出手段と、
前記相関ノイズに応じた基準を用いて前記相関量に関する信頼性を判定する判定手段と、を有することを特徴とする制御装置。
Obtaining means for obtaining a first signal and a second signal corresponding to light beams passing through different pupil regions of the imaging optical system;
Correlation calculating means for calculating a correlation amount between the first signal and the two signals;
Noise calculating means for calculating correlation noise between the first signal and the second signal;
And a determination unit configured to determine reliability related to the correlation amount using a reference according to the correlation noise.
前記判定手段は、
前記基準として、前記相関ノイズに応じた判定閾値を設定し、
前記相関量に関する情報と前記判定閾値とを比較して前記信頼性を判定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The determination means includes
As the reference, set a determination threshold according to the correlation noise,
The control device according to claim 1, wherein the reliability is determined by comparing information on the correlation amount and the determination threshold.
前記相関ノイズは、前記第1信号と前記第2信号との間に正の相関および負の相関があるノイズであることを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the correlation noise is noise having a positive correlation and a negative correlation between the first signal and the second signal. 前記相関演算手段は、前記第1信号と前記第2信号とをシフトしながらシフト量ごとの前記相関量を算出して、最も相関の高いシフト量を算出し、
前記判定手段は、前記相関量に関する信頼性として、最も相関の高い前記シフト量の信頼性を判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制御装置。
The correlation calculation means calculates the correlation amount for each shift amount while shifting the first signal and the second signal, and calculates the shift amount having the highest correlation,
4. The control device according to claim 1, wherein the determination unit determines the reliability of the shift amount having the highest correlation as the reliability related to the correlation amount. 5.
前記判定手段は、最も相関の高い前記シフト量に応じて、前記基準を変更することを特徴とする請求項4に記載の制御装置。   The control device according to claim 4, wherein the determination unit changes the reference according to the shift amount having the highest correlation. 前記判定手段は、前記第1信号および前記第2信号に対するゲイン処理に応じて、前記基準を変更することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the determination unit changes the reference in accordance with a gain process for the first signal and the second signal. 前記判定手段は、前記第1信号と前記第2信号、または、前記相関量に対する信号加算処理に応じて、前記基準を変更することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の制御装置。   The said determination means changes the said reference according to the signal addition process with respect to the said 1st signal and the said 2nd signal, or the said correlation amount, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Control device. 前記判定手段は、前記第1信号および前記第2信号に対する空間周波数帯域の抽出処理に応じて、前記基準を変更することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の制御装置。   8. The control device according to claim 1, wherein the determination unit changes the reference according to a spatial frequency band extraction process for the first signal and the second signal. 9. . 前記判定手段は、前記第1信号と前記第2信号との少なくとも一方の少なくとも一部の領域の積算値に応じて、前記基準を変更することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の制御装置。   9. The method according to claim 1, wherein the determination unit changes the reference according to an integrated value of at least a partial region of at least one of the first signal and the second signal. The control device according to item. 撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光する第1光電変換部および第2光電変換部を有する撮像素子と、
前記第1光電変換部および前記第2光電変換部からの出力信号のそれぞれに対応する第1信号および第2信号を取得する取得手段と、
前記第1信号と前記2信号との相関量を演算する相関演算手段と、
前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するノイズ算出手段と、
前記相関ノイズに応じて前記相関量の信頼性を判定する判定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging device having a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit that receive light beams passing through different pupil regions of the imaging optical system;
Obtaining means for obtaining a first signal and a second signal respectively corresponding to output signals from the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit;
Correlation calculating means for calculating a correlation amount between the first signal and the two signals;
Noise calculating means for calculating correlation noise between the first signal and the second signal;
An image pickup apparatus comprising: a determination unit that determines reliability of the correlation amount according to the correlation noise.
前記撮像素子は、1つのマイクロレンズに対して前記第1光電変換部および前記第2光電変換部を有し、該マイクロレンズが2次元状に配列されていることを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。   The image pickup device includes the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit with respect to one microlens, and the microlens is two-dimensionally arranged. The imaging device described. 前記第1信号は、前記第1光電変換部の出力信号に対応し、
前記第2信号は、前記第1光電変換部および前記第2光電変換部の出力信号から該第1光電変換部の前記出力信号を減算して得られた信号に対応することを特徴とする請求項10または11に記載の撮像装置。
The first signal corresponds to an output signal of the first photoelectric conversion unit,
The second signal corresponds to a signal obtained by subtracting the output signal of the first photoelectric conversion unit from the output signals of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. Item 12. The imaging device according to Item 10 or 11.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得するステップと、
前記第1信号と前記2信号との相関量を演算するステップと、
前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するステップと、
前記相関ノイズに応じて前記相関量の信頼性を判定するステップと、を有することを特徴とする制御方法。
Obtaining a first signal and a second signal corresponding to light beams passing through different pupil regions of the imaging optical system;
Calculating a correlation amount between the first signal and the two signals;
Calculating correlation noise between the first signal and the second signal;
And determining the reliability of the correlation amount in accordance with the correlation noise.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光束に対応する第1信号および第2信号を取得するステップと、
前記第1信号と前記2信号との相関量を演算するステップと、
前記第1信号と前記第2信号との相関ノイズを算出するステップと、
前記相関ノイズに応じて前記相関量の信頼性を判定するステップと、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。
Obtaining a first signal and a second signal corresponding to light beams passing through different pupil regions of the imaging optical system;
Calculating a correlation amount between the first signal and the two signals;
Calculating correlation noise between the first signal and the second signal;
And causing the computer to execute a step of determining reliability of the correlation amount in accordance with the correlation noise.
請求項14に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
A storage medium storing the program according to claim 14.
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