JP2021051322A - Focusing state detection device and camera - Google Patents

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宏明 高原
Hiroaki Takahara
宏明 高原
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Abstract

To provide a focusing state detection device capable of suitably detecting a focusing state, and a camera.SOLUTION: The focusing state detection device comprises: an image sensor that has a plurality of regions in an imaging plane to capture images formed by optical systems, the plurality of regions for detecting a focusing state of the images and the imaging plane, each region including a plurality of pixel arrays, and each pixel array having a first pixel receiving light passing through a first region of the optical system to output a signal and a second pixel receiving light passing through a second region of the optical system to output a signal; and a detection unit for detecting the focusing state based on the signals output from the pixel arrays in a smaller number than the number of the pixel arrays arranged in one region of the plurality of regions.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、合焦状態検出装置、及び、カメラに関する。 The present invention relates to an in-focus state detection device and a camera.

従来より、複数の受光素子群を備えた焦点検出装置において、複数の受光素子群のそれぞれについてデフォーカス量を算出し、算出した複数のデフォーカス量の中から1つのデフォーカス量を選択することで、選択したデフォーカス量に基づいて、焦点検出を行う技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a focus detection device provided with a plurality of light receiving element groups, a defocus amount is calculated for each of the plurality of light receiving element groups, and one defocus amount is selected from the calculated plurality of defocus amounts. A technique for performing focus detection based on a selected defocus amount is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2003−215437号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-215437

本発明が解決しようとする課題は、焦点状態を好適に検出することができる合焦状態検出装置、及び、カメラを提供することにある。 An object to be solved by the present invention is to provide a focusing state detecting device and a camera capable of suitably detecting a focusing state.

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。 The present invention solves the above problems by the following solutions.

[1]本発明に係る合焦状態検出装置は、光学系により形成された像を撮像する撮像面に、前記像と前記撮像面との合焦状態を検出する複数の領域を有し、前記領域のそれぞれに、前記光学系の第1の領域を通過する光を受光し信号を出力する第1画素及び前記光学系の第2の領域を通過する光を受光し信号を出力する第2画素を有する画素列を複数列配置した撮像素子と、前記複数の領域のうちの1つの前記領域内に配置された前記画素列のうち、配置された前記画素列の数より少ない数の前記画素列から出力された前記信号に基づいて前記合焦状態を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
[2]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、1つの前記領域内に複数列配置された前記画素列のうち1つの前記画素列に基づいて前記合焦状態を検出するように構成することができる。
[3]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、1つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号に基づいて、前記合焦状態の検出に用いる前記画素列を選択するように構成することができる。
[4]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、1つの前記領域内に複数列配置された前記画素列から出力される前記信号のコントラストに基づいて、前記合焦状態を検出する前記画素列を選択するように構成することができる。
[5]上記合焦状態検出装置において、前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づく値を検出するように構成することができる。
[6]上記合焦状態検出装置において、前記光学系は前記光学系の光軸方向に移動するレンズを有し、前記検出部は、前記合焦状態として前記光学系により形成された像と前記撮像面とのずれ量に基づき算出された前記レンズの移動量に関する値を検出するように構成することができる。
[7]上記合焦状態検出装置において、同じ時間間隔で複数回の撮像を前記撮像素子に指示し、前記時間間隔と同じ時間間隔で、前記検出部により検出された前記移動量の移動を前記レンズに指示するように構成することができる。
[8]上記合焦状態検出装置において、操作することで、前記検出部の検出に基づいて前記レンズの移動を実行する指示をする操作指示部を有し、前記制御部は、前記操作指示部により前記レンズの移動を実行する指示が行われている間、前記時間間隔で前記レンズの移動量に関する値に基づく移動の指示を繰り返すように構成することができる。
[9]本発明に係るカメラは、上記合焦状態検出装置を有する。
[1] The in-focus state detection device according to the present invention has a plurality of regions for detecting the in-focus state between the image and the image pickup surface on the image pickup surface for capturing the image formed by the optical system. Each of the regions is a first pixel that receives light passing through the first region of the optical system and outputs a signal, and a second pixel that receives light passing through a second region of the optical system and outputs a signal. An image sensor in which a plurality of pixel rows having the above are arranged, and a pixel array having a number smaller than the number of the arranged pixel rows among the pixel rows arranged in one of the plurality of regions. It is characterized by including a detection unit that detects the in-focus state based on the signal output from.
[2] In the in-focus state detection device, the detection unit is configured to detect the in-focus state based on one of the pixel rows arranged in a plurality of rows in the region. can do.
[3] In the in-focus state detection device, the detection unit uses the pixels for detecting the in-focus state based on the signals output from the pixel rows arranged in a plurality of rows in one of the regions. It can be configured to select columns.
[4] In the in-focus state detection device, the detection unit detects the in-focus state based on the contrast of the signals output from the pixel rows arranged in a plurality of rows in one of the regions. It can be configured to select a pixel sequence.
[5] In the in-focus state detection device, the detection unit can be configured to detect a value based on the amount of deviation between the image formed by the optical system and the imaging surface as the in-focus state. ..
[6] In the in-focus state detection device, the optical system has a lens that moves in the optical axis direction of the optical system, and the detection unit has an image formed by the optical system as the in-focus state and the above. It can be configured to detect a value related to the amount of movement of the lens calculated based on the amount of deviation from the imaging surface.
[7] In the focusing state detection device, the image sensor is instructed to perform a plurality of imagings at the same time interval, and the movement of the movement amount detected by the detection unit is performed at the same time interval as the time interval. It can be configured to instruct the lens.
[8] The focusing state detection device has an operation instruction unit that gives an instruction to execute the movement of the lens based on the detection of the detection unit by operating the control unit, and the control unit is the operation instruction unit. This can be configured to repeat the movement instruction based on the value related to the movement amount of the lens at the time interval while the instruction to execute the movement of the lens is given.
[9] The camera according to the present invention has the above-mentioned in-focus state detection device.

図1は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a camera according to the present embodiment. 図2は、図1に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an image pickup surface of the image pickup device shown in FIG. 図3は、図2のIII部を拡大して撮像画素221、焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view schematically showing the arrangement of the image pickup pixel 221 and the focus detection pixels 222a and 222b by enlarging part III of FIG. 図4(A)は、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図4(B)は、第1焦点検出画素222aの一つを拡大して示す正面図、図4(C)は、第2焦点検出画素222bの一つを拡大して示す正面図、図4(D)は、撮像画素221の一つを拡大して示す断面図、図4(E)は、第1焦点検出画素222aの一つを拡大して示す断面図、図4(F)は、第2焦点検出画素222bの一つを拡大して示す断面図である。4 (A) is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 4 (B) is an enlarged front view showing one of the first focus detection pixels 222a, FIG. 4 (C). Is an enlarged front view showing one of the second focus detection pixels 222b, FIG. 4 (D) is an enlarged cross-sectional view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 4 (E) is the first focus. An enlarged cross-sectional view showing one of the detection pixels 222a, FIG. 4 (F) is an enlarged cross-sectional view showing one of the second focus detection pixels 222b. 図5は、図3のV-V線に沿う断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 図6は、第1実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the camera according to the first embodiment. 図7は、本実施形態に係るカメラ1の動作例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an operation example of the camera 1 according to the present embodiment. 図8は、従来のカメラの動作例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of a conventional camera. 図9は、本実施形態に係る第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bの配列を模式的に示した図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing the arrangement of the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b according to the present embodiment. 図10(A)は、本実施形態における相関量とシフト量との関係を示すグラフであり、図10(B)は、従来技術における相関量とシフト量との関係を示すグラフである。FIG. 10A is a graph showing the relationship between the correlation amount and the shift amount in the present embodiment, and FIG. 10B is a graph showing the relationship between the correlation amount and the shift amount in the prior art. 図11は、第2実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the camera according to the second embodiment. 図12は、焦点検出画素列の出力に含まれる周波数成分の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a frequency component included in the output of the focus detection pixel sequence. 図13は、第3実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a method of calculating contrast information in the third embodiment. 図14は、第4実施形態に係るカメラを示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a camera according to a fourth embodiment. 図15は、図14に示す焦点検出モジュールを示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing the focus detection module shown in FIG. 図16は、図14に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。FIG. 16 is a front view showing an image pickup surface of the image pickup device shown in FIG. 図17は、図16に示す焦点検出領域224の一つを拡大して示す正面図である。FIG. 17 is an enlarged front view showing one of the focus detection regions 224 shown in FIG. 図18(A)は、撮像画素221aの一つを拡大して示す正面図、図18(B)は断面図である。FIG. 18A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221a, and FIG. 18B is a cross-sectional view. 図19は、図17のXIX-XIX線に沿う断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX of FIG. 図20は、図16に示す焦点検出領域224の一つを拡大して示す正面図である。FIG. 20 is an enlarged front view showing one of the focus detection regions 224 shown in FIG. 図21は、第4実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining a method of calculating contrast information in the fourth embodiment. 図22は、各グループにおける周波数成分の一例を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing an example of frequency components in each group. 図23は、第4実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing the operation of the camera according to the fourth embodiment. 図24は、第5実施形態におけるコントラスト情報の算出方法を説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a method of calculating contrast information in the fifth embodiment. 図25は、第5実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 25 is a flowchart showing the operation of the camera according to the fifth embodiment. 図26は、他の実施形態に係る焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。FIG. 26 is a front view schematically showing an arrangement of focus detection pixels 222a and 222b according to another embodiment. 図27は、別の実施形態に係る焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。FIG. 27 is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222a and 222b according to another embodiment. 図28は、さらに別の実施形態に係る焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。FIG. 28 is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222a and 222b according to still another embodiment.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

《第1実施形態》
図1は、実施形態に係るデジタルカメラ1を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ1(以下、単にカメラ1という。)は、カメラ本体2とレンズ鏡筒3から構成され、これらカメラ本体2とレンズ鏡筒3はマウント部4により着脱可能に結合されている。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part showing a digital camera 1 according to an embodiment. The digital camera 1 of the present embodiment (hereinafter, simply referred to as a camera 1) is composed of a camera body 2 and a lens barrel 3, and the camera body 2 and the lens barrel 3 are detachably connected by a mount portion 4. There is.

レンズ鏡筒3は、カメラ本体2に着脱可能な交換レンズである。図1に示すように、レンズ鏡筒3には、レンズ31,32,33、および絞り34を含む撮影光学系が内蔵されている。 The lens barrel 3 is an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body 2. As shown in FIG. 1, the lens barrel 3 has a built-in photographing optical system including lenses 31, 32, 33, and an aperture 34.

レンズ32は、フォーカスレンズであり、光軸L1方向に移動することで、撮影光学系の焦点状態を調節可能となっている。フォーカスレンズ32は、レンズ鏡筒3の光軸L1に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ35によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ36によってその位置が調節される。 The lens 32 is a focus lens, and the focal state of the photographing optical system can be adjusted by moving in the optical axis L1 direction. The focus lens 32 is movably provided along the optical axis L1 of the lens barrel 3, and its position is adjusted by the focus lens drive motor 36 while its position is detected by the encoder 35.

絞り34は、上記撮影光学系を通過して撮像素子22に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸L1を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り34による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部21からレンズ制御部37を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体2に設けられた操作部28によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部21からレンズ制御部37に入力される。絞り34の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部37で現在の開口径が認識される。 The aperture 34 is configured so that the aperture diameter centered on the optical axis L1 can be adjusted in order to limit the amount of light of the light flux passing through the photographing optical system and reaching the image sensor 22 and to adjust the amount of blurring. The aperture diameter is adjusted by the aperture 34, for example, by sending an appropriate aperture diameter calculated in the automatic exposure mode from the camera control unit 21 via the lens control unit 37. Further, the set aperture diameter is input from the camera control unit 21 to the lens control unit 37 by a manual operation by the operation unit 28 provided on the camera body 2. The aperture diameter of the aperture 34 is detected by an aperture aperture sensor (not shown), and the lens control unit 37 recognizes the current aperture diameter.

レンズ制御部37は、カメラ制御部21からの指令に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動、絞り34による開口径の調節などレンズ鏡筒3全体の制御を実行する。 The lens control unit 37 executes control of the entire lens barrel 3 such as driving the focus lens 32 and adjusting the aperture diameter by the aperture 34 based on a command from the camera control unit 21.

一方、カメラ本体2には、上記撮影光学系からの光束を受光する撮像素子22が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター23が設けられている。撮像素子22はCCDやCMOSなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部21に送出する。カメラ制御部21に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路25に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ(EVF)26に表示されるとともに、操作部28に備えられたレリーズボタン(不図示)が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ24に記録される。なお、メモリ24は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。また、撮像素子22の構造の詳細は後述する。 On the other hand, the camera body 2 is provided with an image pickup element 22 that receives a light beam from the photographing optical system on the planned focal plane of the photographing optical system, and a shutter 23 is provided on the front surface thereof. The image sensor 22 is composed of a device such as a CCD or CMOS, converts the received optical signal into an electric signal, and sends it to the camera control unit 21. The captured image information sent to the camera control unit 21 is sequentially sent to the liquid crystal drive circuit 25 and displayed on the electronic viewfinder (EVF) 26 of the observation optical system, and the release button (release button) provided on the operation unit 28. When (not shown) is fully pressed, the captured image information is recorded in the memory 24 which is a recording medium. As the memory 24, either a removable card type memory or a built-in type memory can be used. The details of the structure of the image sensor 22 will be described later.

カメラ本体2には、撮像素子22で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ(EVF)26と、これを駆動する液晶駆動回路25と、接眼レンズ27とを備えている。液晶駆動回路25は、撮像素子22で撮像され、カメラ制御部21へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ26を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ27を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸L2による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体2の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。 The camera body 2 is provided with an observation optical system for observing the image captured by the image sensor 22. The observation optical system of the present embodiment includes an electronic viewfinder (EVF) 26 composed of a liquid crystal display element, a liquid crystal drive circuit 25 for driving the electronic viewfinder (EVF) 26, and an eyepiece lens 27. The liquid crystal drive circuit 25 reads the captured image information captured by the image sensor 22 and sent to the camera control unit 21, and drives the electronic viewfinder 26 based on the captured image information. This allows the user to observe the current captured image through the eyepiece 27. Instead of or in addition to the observation optical system based on the optical axis L2, a liquid crystal display may be provided on the back surface of the camera body 2 or the like, and a photographed image may be displayed on the liquid crystal display.

カメラ本体2にはカメラ制御部21が設けられている。カメラ制御部21は、各種レンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部37へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部21は、上述したように撮像素子22から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ26の液晶駆動回路25やメモリ24に出力する。また、カメラ制御部21は、撮像素子22からの画像情報の補正やレンズ鏡筒3の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ1全体の制御を司る。 The camera body 2 is provided with a camera control unit 21. The camera control unit 21 receives various lens information and transmits information such as the defocus amount and the aperture aperture diameter to the lens control unit 37. Further, the camera control unit 21 reads the pixel output from the image sensor 22 as described above, and generates image information by performing predetermined information processing on the read pixel output as necessary, and the generated image information. Is output to the liquid crystal drive circuit 25 and the memory 24 of the electronic viewfinder 26. Further, the camera control unit 21 controls the entire camera 1 by correcting the image information from the image sensor 22, detecting the focus adjustment state and the aperture adjustment state of the lens barrel 3, and the like.

また、カメラ制御部21は、上記に加えて、撮像素子22から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については後述する。 In addition to the above, the camera control unit 21 detects the focal state of the photographing optical system by the phase detection method and detects the focal state of the photographing optical system by the contrast detection method based on the pixel data read from the image pickup element 22. I do. A specific method for detecting the focal state will be described later.

操作部28は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ1の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード/マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部28により設定された各種モードはカメラ制御部21へ送出され、当該カメラ制御部21によりカメラ1全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでONとなる第1スイッチSW1と、ボタンの全押しでONとなる第2スイッチSW2とを含む。 The operation unit 28 is an input switch such as a shutter release button for the photographer to set various operation modes of the camera 1, and can switch between the autofocus mode and the manual focus mode. Various modes set by the operation unit 28 are sent to the camera control unit 21, and the operation of the entire camera 1 is controlled by the camera control unit 21. Further, the shutter release button includes a first switch SW1 that is turned on when the button is half-pressed, and a second switch SW2 that is turned on when the button is fully pressed.

次に、本実施形態に係る撮像素子22について説明する。 Next, the image pickup device 22 according to the present embodiment will be described.

図2は、撮像素子22の撮像面を示す正面図、図3は、図2のIII部を拡大して撮像画素221、焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。 FIG. 2 is a front view showing the image pickup surface of the image pickup device 22, and FIG. 3 is a front view schematically showing the arrangement of the image pickup pixels 221 and the focus detection pixels 222a and 222b by enlarging part III of FIG.

本実施形態の撮像素子22は、図3に示すように、複数の撮像画素221が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Gと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Rと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Bがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する4つの画素群223(稠密正方格子配列)において一方の対角線上に2つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が1つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群223を単位として、当該画素群223を撮像素子22の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子22が構成されている。なお、本実施形態においては、この4つの画素群223により、1画素を構成することとなる。 In the image pickup device 22 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of image pickup pixels 221 are arranged two-dimensionally on a plane of an image pickup surface, and a green pixel G having a color filter that transmits a green wavelength region is provided. A red pixel R having a color filter that transmits a red wavelength region and a blue pixel B having a color filter that transmits a blue wavelength region are arranged in a so-called Bayer Arrangement. That is, in the four adjacent pixel groups 223 (dense square grid array), two green pixels are arranged on one diagonal line, and one red pixel and one blue pixel are arranged on the other diagonal line. The image pickup device 22 is configured by repeatedly arranging the pixel group 223 on the image pickup surface of the image pickup device 22 in a two-dimensional manner with the Bayer-arranged pixel group 223 as a unit. In this embodiment, one pixel is composed of the four pixel groups 223.

なお、単位画素群223の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ(緑:G、イエロー:Ye、マゼンタ:Mg,シアン:Cy)の配列を採用することもできる。 The array of the unit pixel group 223 may be, for example, a dense hexagonal lattice array in addition to the dense square lattice shown in the figure. Further, the configuration and arrangement of the color filters are not limited to this, and an arrangement of complementary color filters (green: G, yellow: Ye, magenta: Mg, cyan: Cy) can be adopted.

図4(A)は、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図4(D)は断面図である。一つの撮像画素221は、マイクロレンズ2211と、光電変換部2212と、図示しないカラーフィルタから構成され、図4(D)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2212が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2211が形成されている。光電変換部2212は、マイクロレンズ2211により撮影光学系31の射出瞳(たとえばF1.0)を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。 FIG. 4A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221 and FIG. 4D is a cross-sectional view. One image pickup pixel 221 is composed of a microlens 2211, a photoelectric conversion unit 2212, and a color filter (not shown), and is formed on the surface of the semiconductor circuit board 2213 of the image pickup element 22 as shown in the cross-sectional view of FIG. 4 (D). A photoelectric conversion unit 2212 is built in, and a microlens 2211 is formed on the surface thereof. The photoelectric conversion unit 2212 is shaped to receive an imaging light beam passing through the exit pupil (for example, F1.0) of the photographing optical system 31 by the microlens 2211, and receives the imaging light beam.

また、図2に示すように、撮像素子22の撮像面の中心、および中心から左右対称位置と、それらの上下対称位置の計9箇所には、上述した撮像画素221に代えて、焦点検出画素222a,222bが配列された焦点検出画素列群22a〜22iが設けられている。そして、図3に示すように、各焦点検出画素列群は、4つの焦点検出画素列L1〜L4から構成されており、各焦点検出画素列L1〜L4は、複数の第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bが、互いに隣接して交互に、横一列に配列されて構成されている。また、図3に示すように、本実施形態では、焦点検出画素列L1,L3と焦点検出画素列L2,L4とにおいて、焦点検出画素222aおよび焦点検出画素222bがX軸方向において逆になるように配置されている。さらに、本実施形態では、図3に示すように、第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bが、ベイヤー配列された撮像画素221の緑画素Gと青画素Bとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。 Further, as shown in FIG. 2, the center of the image pickup surface of the image pickup element 22, the symmetrical position from the center, and the vertically symmetrical position thereof, a total of nine positions, instead of the above-mentioned image pickup pixel 221, focus detection pixels. Focus detection pixel sequence groups 22a to 22i in which 222a and 222b are arranged are provided. Then, as shown in FIG. 3, each focus detection pixel array group is composed of four focus detection pixel sequences L1 to L4, and each focus detection pixel array L1 to L4 includes a plurality of first focus detection pixel sequences 222a. And the second focus detection pixels 222b are arranged adjacent to each other and alternately arranged in a horizontal row. Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, in the focus detection pixel sequences L1 and L3 and the focus detection pixel sequences L2 and L4, the focus detection pixels 222a and the focus detection pixels 222b are reversed in the X-axis direction. Is located in. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b have a gap between the green pixel G and the blue pixel B of the Bayer-arranged image pickup pixel 221. It is densely arranged without being provided.

なお、図2に示す焦点検出画素列群22a〜22iの位置は図示する位置に限定されず、何れか1箇所または2〜8箇所等にすることもでき、また、10箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列群22a〜22iの中から、撮影者が操作部28を手動操作することにより所望の焦点検出画素群を、焦点調節を行うための焦点検出エリアAFPとして選択することもできる。 The positions of the focus detection pixel train groups 22a to 22i shown in FIG. 2 are not limited to the positions shown in the drawing, and may be any one or 2 to 8 positions, and may be arranged at 10 or more positions. You can also do it. Further, in the actual focus detection, the photographer manually operates the operation unit 28 to adjust the focus of the desired focus detection pixel group from the plurality of focus detection pixel groups 22a to 22i arranged. It can also be selected as the focus detection area AFP of.

図4(B)は、第1焦点検出画素222aの一つを拡大して示す正面図、図4(E)は、第1焦点検出画素222aの断面図である。また、図4(C)は、第2焦点検出画素222bの一つを拡大して示す正面図、図4(F)は、第2焦点検出画素222bの断面図である。第1焦点検出画素222aは、図4(B)に示すように、マイクロレンズ2221aと、矩形状の光電変換部2222aとから構成され、図4(E)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222aが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221aが形成されている。また、第2焦点検出画素222bは、図4(C)に示すように、マイクロレンズ2221bと、光電変換部2222bとから構成され、図4(F)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222bが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221bが形成されている。そして、これら焦点検出画素222aおよび222bは、図3に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、各焦点検出画素列L1〜L4を構成する。 FIG. 4B is an enlarged front view showing one of the first focus detection pixels 222a, and FIG. 4E is a cross-sectional view of the first focus detection pixel 222a. Further, FIG. 4C is an enlarged front view showing one of the second focus detection pixels 222b, and FIG. 4F is a cross-sectional view of the second focus detection pixel 222b. As shown in FIG. 4B, the first focus detection pixel 222a is composed of a microlens 2221a and a rectangular photoelectric conversion unit 2222a, and is an imaging element as shown in the cross-sectional view of FIG. 4E. A photoelectric conversion unit 2222a is built on the surface of the semiconductor circuit board 2213 of 22, and a microlens 2221a is formed on the surface thereof. Further, the second focus detection pixel 222b is composed of a microlens 2221b and a photoelectric conversion unit 2222b as shown in FIG. 4C, and is composed of an imaging element 22 as shown in a cross-sectional view of FIG. 4F. A photoelectric conversion unit 2222b is built on the surface of the semiconductor circuit board 2213, and a microlens 2221b is formed on the surface thereof. Then, as shown in FIG. 3, these focus detection pixels 222a and 222b are arranged adjacent to each other in a horizontal row alternately to form the focus detection pixel rows L1 to L4.

なお、第1焦点検出画素222a、第2焦点検出画素222bの光電変換部2222a,2222bは、マイクロレンズ2221a,2221bにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域(たとえばF2.8)を通過する光束を受光するような形状とされる。また、第1焦点検出画素222a、第2焦点検出画素222bにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素221と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。 The photoelectric conversion units 2222a and 2222b of the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b are light fluxes that pass through a predetermined region (for example, F2.8) of the exit pupil of the photographing optical system by the microlenses 2221a and 2221b. It is shaped to receive light. Further, the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b are not provided with a color filter, and their spectral characteristics are the spectral characteristics of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectroscopy of an infrared cut filter (not shown). It is a comprehensive version of the characteristics. However, it may be configured to include one of the same color filters as the imaging pixel 221, for example, a green filter.

また、図4(B)、図4(C)に示す第1焦点検出画素222a、第2焦点検出画素222bの光電変換部2222a,2222bは矩形状としたが、光電変換部2222a,2222bの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、半円形状、楕円形状、多角形状とすることもできる。 Further, although the photoelectric conversion units 2222a and 2222b of the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b shown in FIGS. 4 (B) and 4 (C) are rectangular, the shapes of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b are formed. Is not limited to this, and other shapes such as a semicircular shape, an elliptical shape, and a polygonal shape can be used.

次いで、上述した焦点検出画素222a,222bの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。 Next, a so-called phase difference detection method for detecting the focal state of the photographing optical system based on the pixel outputs of the focal detection pixels 222a and 222b described above will be described.

図5は、図3のV-V線に沿う断面図であり、撮影光軸L1近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2が、射出瞳350の測距瞳351,352から照射される光束AB1−1,AB2−1,AB1−2,AB2−2をそれぞれ受光していることを示している。なお、図5においては、複数の焦点検出画素222a,222bのうち、撮影光軸L1近傍に位置するもののみを例示して示したが、図5に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳351,352から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3, in which focus detection pixels 222a-1,222b-1,222a-2, 222b-2 arranged in the vicinity of the photographing optical axis L1 and adjacent to each other are arranged. It is shown that the light fluxes AB1-1, AB2-1, AB1-2, and AB2-2 emitted from the distance measuring pupils 351 and 352 of the exit pupil 350 are received, respectively. Note that, in FIG. 5, of the plurality of focus detection pixels 222a and 222b, only those located near the photographing optical axis L1 are shown as an example, but other focus detection pixels other than the focus detection pixels shown in FIG. 5 are shown. Similarly, the light beam emitted from the pair of ranging pupils 351 and 352 is also configured to receive light.

ここで、射出瞳350とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bの前方の距離Dの位置に設定された像である。距離Dは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Dを測距瞳距離と称する。また、測距瞳351,352とは、焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bにより、それぞれ投影された光電変換部2222a,2222bの像をいう。 Here, the exit pupil 350 is an image set at a distance D in front of the microlenses 2221a and 2221b of the focus detection pixels 222a and 222b arranged on the planned focal plane of the photographing optical system. The distance D is a value uniquely determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the like, and this distance D is referred to as a distance measuring pupil distance. Further, the distance measuring pupils 351 and 352 refer to images of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b projected by the microlenses 2221a and 2221b of the focus detection pixels 222a and 222b, respectively.

なお、図5において焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2の配列方向は一対の測距瞳351,352の並び方向と一致している。 In FIG. 5, the arrangement directions of the focus detection pixels 222a-1,222b-1,222a-2, 222b-2 coincide with the arrangement directions of the pair of ranging pupils 351 and 352.

また、図5に示すように、焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2のマイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2の背後に配置された各光電変換部2222a−1,2222b−1,2222a−2,2222b−2の形状が、各マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2から測距距離Dだけ離れた射出瞳350上に投影され、その投影形状は測距瞳351,352を形成する。 Further, as shown in FIG. 5, the microlenses 2221a-1,2221b-1,2221a-2, 2221b-2 of the focus detection pixels 222a-1,222b-1,222a-2, 222b-2 are the photographing optical systems. It is located near the planned focal plane of. Then, the shapes of the photoelectric conversion units 2222a-1,2222b-1,2222a-2, 2222b-2 arranged behind the microlenses 2221a-1,221b-1,2221a-2, 2221b-2 are microscopic. It is projected onto the exit pupil 350, which is separated by the distance measurement distance D from the lenses 2221a-1,221b-1,2221a-2, 2221b-2, and the projected shape forms the distance measurement pupils 351 and 352.

すなわち、測距距離Dにある射出瞳350上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状(測距瞳351,352)が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。 That is, the microlens and the photoelectric conversion unit in each focus detection pixel match so that the projection shapes (distance measurement pupils 351 and 352) of the photoelectric conversion unit of each focus detection pixel match on the ejection pupil 350 at the distance measurement distance D. The relative positional relationship between the two is determined, and the projection direction of the photoelectric conversion unit in each focus detection pixel is determined accordingly.

図5に示すように、第1焦点検出画素222a−1の光電変換部2222a−1は、測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−1に向う光束AB1−1によりマイクロレンズ2221a−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、第1焦点検出画素222a−2の光電変換部2222a−2は測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−2に向う光束AB1−2によりマイクロレンズ2221a−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 As shown in FIG. 5, the photoelectric conversion unit 2222a-1 of the first focus detection pixel 222a-1 passes through the ranging pupil 351 and is on the microlens 2221a-1 by the luminous flux AB1-1 toward the microlens 2221a-1. Outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed in. Similarly, the photoelectric conversion unit 2222a-2 of the first focus detection pixel 222a-2 passes through the ranging pupil 351 and is formed on the microlens 2221a-2 by the luminous flux AB1-2 toward the microlens 2221a-2. Outputs a signal corresponding to the intensity of.

また、第2焦点検出画素222b−1の光電変換部2222b−1は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−1に向う光束AB2−1によりマイクロレンズ2221b−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、第2焦点検出画素222b−2の光電変換部2222b−2は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−2に向う光束AB2−2によりマイクロレンズ2221b−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 Further, the photoelectric conversion unit 2222b-1 of the second focus detection pixel 222b-1 passes through the ranging pupil 352, and the image formed on the microlens 2221b-1 by the luminous flux AB2-1 toward the microlens 2221b-1. Outputs a signal corresponding to the intensity. Similarly, the photoelectric conversion unit 2222b-2 of the second focus detection pixel 222b-2 passes through the ranging pupil 352 and is formed on the microlens 2221b-2 by the luminous flux AB2-2 directed toward the microlens 2221b-2. Outputs a signal corresponding to the intensity of.

そして、上述した焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bの出力を、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータを得る。 Then, by grouping the outputs of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b of the focal detection pixels 222a and 222b described above into output groups corresponding to the distance measuring pupil 351 and the distance measuring pupil 352, the distance measuring pupil 351 and the distance measuring pupil 351 and the distance measuring pupil 351 Data on the intensity distribution of a pair of images formed on the focus detection pixel sequence by the focus detection light flux passing through each of the pupils 352 is obtained.

そして、カメラ制御部21は、一対の像の強度分布に関するデータ列、すなわち、焦点検出画素列のうち第1焦点検出画素222aに基づくデータ列と、第2焦点検出画素222bに基づくデータ列とを、一次元状に相対的にシフトさせながら、下記式(1)に示す相関演算を行う。
C(k)=Σ|IA(n+k)−IB(n)| …(1)
なお、上記式(1)において、Σ演算はnについての累積演算(総和演算)を示し、像ずらし量kに応じてIA(n+k)、IB(n)のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量kは整数であり、各焦点検出画素222a,222bの画素間隔を単位としたシフト量である。なお、上記式(1)の演算結果においては、一対の像データの相関が高いシフト量において、相関量C(k)は極小(小さいほど相関度が高い)になる。
Then, the camera control unit 21 obtains a data string relating to the intensity distribution of the pair of images, that is, a data string based on the first focus detection pixel 222a and a data string based on the second focus detection pixel 222b among the focus detection pixel strings. , Perform the correlation calculation shown in the following equation (1) while shifting relative to one dimension.
C (k) = Σ | I A (n + k) -IB (n) | ... (1)
In the above equation (1), the Σ operation indicates a cumulative operation (sum operation) for n, and is limited to the range in which the data of IA (n + k) and IB (n) exist according to the image shift amount k. Will be done. Further, the image shift amount k is an integer, and is a shift amount in units of the pixel intervals of the focus detection pixels 222a and 222b. In the calculation result of the above equation (1), the correlation amount C (k) becomes the minimum (the smaller the correlation, the higher the degree of correlation) in the shift amount in which the correlation between the pair of image data is high.

そして、上記式(1)に従って、相関量C(k)の算出を行い、相関量の極小値C(x)が得られるシフト量xに基づいて、下記式(2)に従い、デフォーカス量dfを算出する。なお、上記式(2)において、kは、相関量の極小値C(x)が得られるシフト量xをデフォーカス量に変換するための変換係数(kファクター)である。
df=x・k …(2)
Then, the correlation amount C (k) is calculated according to the above equation (1), and the defocus amount df is calculated according to the following equation (2) based on the shift amount x at which the minimum value C (x) of the correlation amount is obtained. Is calculated. In the above equation (2), k is a conversion coefficient (k factor) for converting the shift amount x at which the minimum value C (x) of the correlation amount is obtained into the defocus amount.
df = x · k… (2)

さらに、本実施形態において、カメラ制御部21は、複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力から、コントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、デフォーカス量の演算に用いる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。 Further, in the present embodiment, the camera control unit 21 detects contrast information from the outputs of the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4, and based on the detected contrast information, the focus detection pixels used for calculating the defocus amount. The row is determined as a specific focus detection pixel row.

具体的には、カメラ制御部21は、各焦点検出画素列L1〜L4の出力を撮像素子22から取得し、取得した焦点検出画素列L1〜L4の出力を、高周波透過フィルタでフィルタ処理することで、焦点検出画素列L1〜L4の出力から高周波成分を抽出する。そして、カメラ制御部21は、各焦点検出画素列L1〜L4の高周波成分を比較し、比較の結果に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。また、カメラ制御部21は、上記比較結果に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する構成としてもよい。 Specifically, the camera control unit 21 acquires the output of each focus detection pixel sequence L1 to L4 from the image sensor 22, and filters the acquired output of the focus detection pixel sequence L1 to L4 with a high-frequency transmission filter. Then, the high frequency component is extracted from the output of the focus detection pixel strings L1 to L4. Then, the camera control unit 21 compares the high-frequency components of each focus detection pixel sequence L1 to L4, and based on the comparison result, corresponds to the subject having the highest contrast among the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4. The focus detection pixel string is determined as a specific focus detection pixel string. Further, the camera control unit 21 determines, among the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4, the focus detection pixel sequence in which the output contains the largest number of high-frequency components as the specific focus detection pixel sequence, based on the above comparison result. It may be configured.

なお、本実施形態では、カメラ制御部21が、撮像素子22から複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力を取得することで、複数の焦点検出画素列L1〜L4の中から、特定焦点検出画素列を決定する構成を例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、撮像素子22が備える演算部により、各焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、点検出画素列L1〜L4ごとに、コントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4の中から、特定焦点検出画素列を決定し、決定した特定焦点検出画素列の情報を、カメラ制御部21に送信する構成としてもよい。 In the present embodiment, the camera control unit 21 acquires the outputs of the plurality of focus detection pixel trains L1 to L4 from the image pickup element 22, thereby detecting the specific focus from the plurality of focus detection pixel trains L1 to L4. Although the configuration for determining the pixel sequence has been described as an example, the present invention is not limited to this configuration, and for example, the point detection pixel array is based on the output of each focus detection pixel array L1 to L4 by the arithmetic unit included in the image pickup element 22. Contrast information is detected for each of L1 to L4, and a specific focus detection pixel string is determined from a plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4 based on the detected contrast information. The information may be transmitted to the camera control unit 21.

そして、カメラ制御部21は、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を演算する。このように、本実施形態では、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、特定焦点出画素列として決定された焦点検出画素列の出力のみに基づいて、デフォーカス量の演算が行われるため、デフォーカス量の演算にかかる時間を短縮することができる。 Then, the camera control unit 21 calculates the defocus amount based on the output of the determined specific focus detection pixel string. As described above, in the present embodiment, the defocus amount is calculated based only on the output of the focus detection pixel row determined as the specific focus output pixel row among the plurality of focus detection pixel rows L1 to L4. , The time required to calculate the defocus amount can be shortened.

すなわち、従来では、焦点検出画素列が複数ある場合に、全ての焦点検出画素列についてデフォーカス量の演算が行われ、算出した複数のデフォーカス量の中から、フォーカスレンズ32の駆動に用いるデフォーカス量を選択していた。そのため、従来では、選択されたデフォーカス量以外のデフォーカス量についての演算が無駄になるだけではなく、複数の焦点検出画素列L1〜L4の全てについてデフォーカス量を演算するため、デフォーカス量の演算時間が長くなってしまうという問題があった。これに対して、本実施形態では、特定焦点出画素列として決定された焦点検出画素列の出力のみに基づいて、デフォーカス量の演算が行われるため、デフォーカス量の算出にかかる時間を短縮することができ、その結果、焦点検出にかかる時間を短縮することができる。 That is, conventionally, when there are a plurality of focus detection pixel strings, the defocus amount is calculated for all the focus detection pixel strings, and the defocus amount used for driving the focus lens 32 is used from the calculated plurality of defocus amounts. The focus amount was selected. Therefore, conventionally, not only the calculation for the defocus amount other than the selected defocus amount is wasted, but also the defocus amount is calculated for all of the plurality of focus detection pixel strings L1 to L4, so that the defocus amount is calculated. There was a problem that the calculation time of was long. On the other hand, in the present embodiment, the defocus amount is calculated based only on the output of the focus detection pixel string determined as the specific focus output pixel string, so that the time required for calculating the defocus amount is shortened. As a result, the time required for focus detection can be reduced.

なお、本実施形態では、撮像素子22の焦点検出画素列群22a〜22iに対応して、撮影光学系の撮影画面内に、複数の焦点検出エリアAFPが設定されており、撮影者は、操作部28を介して、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPを設定することができる。たとえば、撮影者が、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPとして、焦点検出画素列群22aに対応する焦点検出エリアAFPを選択した場合には、カメラ制御部21は、焦点検出画素列群22aに含まれる焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。また、焦点検出エリアAFPを設定する方法は、撮影者が選択する方法に限定されず、たとえば、カメラ制御部21が、撮像素子22から出力される画像データに基づいて顔認識処理を行うことで、被写体の顔部に対応する焦点検出エリアAFPを、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPとして設定する構成としてもよい。あるいは、撮影画面内に設定されている全ての焦点検出エリアAFPにおける焦点検出画素列L1〜L4の出力を取得し、取得した焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPを設定する構成としてもよい。 In the present embodiment, a plurality of focus detection areas AFP are set in the shooting screen of the shooting optical system corresponding to the focus detection pixel sequence groups 22a to 22i of the image sensor 22, and the photographer operates. The focus detection area AFP used for focus adjustment can be set via the unit 28. For example, when the photographer selects the focus detection area AFP corresponding to the focus detection pixel group 22a as the focus detection area AFP used for focus adjustment, the camera control unit 21 is included in the focus detection pixel group 22a. The defocus amount is calculated based on the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4. Further, the method of setting the focus detection area AFP is not limited to the method selected by the photographer. For example, the camera control unit 21 performs face recognition processing based on the image data output from the image sensor 22. The focus detection area AFP corresponding to the face of the subject may be set as the focus detection area AFP used for focus adjustment. Alternatively, the output of the focus detection pixel strings L1 to L4 in all the focus detection areas AFP set in the shooting screen is acquired, and the focus used for focus adjustment is used based on the acquired output of the focus detection pixel strings L1 to L4. The detection area AFP may be set.

また、本実施形態において、カメラ制御部21は、上述した位相差検出方式による焦点検出に加えて、コントラスト検出方式による焦点検出も行う。具体的には、カメラ制御部21は、撮像素子22の撮像画素221の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子22の撮像画素221からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる2つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。 Further, in the present embodiment, the camera control unit 21 also performs focus detection by the contrast detection method in addition to the focus detection by the phase difference detection method described above. Specifically, the camera control unit 21 reads out the output of the image pickup pixel 221 of the image pickup element 22, and calculates the focus evaluation value based on the read pixel output. This focus evaluation value can be obtained, for example, by extracting the high-frequency component of the image output from the image pickup pixel 221 of the image pickup device 22 using a high-frequency transmission filter and integrating the high-frequency components. It can also be obtained by extracting high-frequency components using two high-frequency transmission filters having different cutoff frequencies and integrating each of them.

そして、カメラ制御部21は、レンズ制御部37に制御信号を送出してフォーカスレンズ32を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ32の位置を合焦位置として求める。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ32を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、2回上昇した後、さらに、2回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。 Then, the camera control unit 21 sends a control signal to the lens control unit 37 to drive the focus lens 32 at a predetermined sampling interval (distance), obtains a focus evaluation value at each position, and the focus evaluation value is the maximum. The position of the focus lens 32 is obtained as the focusing position. It should be noted that this focusing position is determined when, for example, when the focus evaluation value is calculated while driving the focus lens 32, the focus evaluation value increases twice and then decreases twice. It can be obtained by performing an operation such as an interpolation method using the focus evaluation value of.

次いで、本実施形態におけるカメラ1の動作例を、図6に示すフローチャートに沿って説明する。 Next, an operation example of the camera 1 in this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS101では、撮像素子22により、撮像画素221、ならびに複数の焦点検出画素列L1〜L4を構成する各第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bの出力データの取得が行われる。 First, in step S101, the image sensor 22 acquires the output data of the image pickup pixels 221 and the first focus detection pixels 222a and the second focus detection pixels 222b constituting the plurality of focus detection pixel rows L1 to L4. ..

ステップS102では、カメラ制御部21により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアAFPの選択が行われる。たとえば、撮影者が、操作部28を介して、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPを設定した場合には、カメラ制御部21は、撮影者が設定した焦点検出エリアAFPを、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPとして選択することができる。また、カメラ制御部21は、撮像素子22から出力された画像データに対して顔認識処理を行うことで、被写体の顔部に対応する焦点検出エリアAFPを、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPとして選択する構成としてもよい。あるいは、カメラ制御部21は、撮影画面内に設定されている全ての焦点検出エリアAFPの焦点検出画素列L1〜L4の出力を解析することで、焦点調節に用いる焦点検出エリアAFPを選択する構成としてもよい。 In step S102, the camera control unit 21 selects the focus detection area AFP for use in focus adjustment. For example, when the photographer sets the focus detection area AFP used for focus adjustment via the operation unit 28, the camera control unit 21 uses the focus detection area AFP set by the photographer for the focus adjustment. It can be selected as the detection area AFP. Further, the camera control unit 21 performs face recognition processing on the image data output from the image sensor 22, and uses the focus detection area AFP corresponding to the face of the subject as the focus detection area AFP used for focus adjustment. It may be a configuration to be selected. Alternatively, the camera control unit 21 selects the focus detection area AFP used for focus adjustment by analyzing the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 of all the focus detection areas AFP set in the shooting screen. May be.

ステップS103では、カメラ制御部21により、各焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、焦点検出画素列L1〜L4ごとに、コントラスト情報の検出が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、ステップS102で選択した焦点検出エリアAFPに対応する複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力を、高周波透過フィルタによりフィルタ処理することで、焦点検出画素列L1〜L4の画素出力から高周波成分を抽出する。そして、カメラ制御部21は、焦点検出画素列L1〜L4ごとに、抽出した高周波成分の量や強度を含む情報を、コントラスト情報として検出する。 In step S103, the camera control unit 21 detects the contrast information for each focus detection pixel sequence L1 to L4 based on the output of each focus detection pixel sequence L1 to L4. Specifically, the camera control unit 21 filters the outputs of the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4 corresponding to the focus detection area AFP selected in step S102 by a high-frequency transmission filter, thereby performing the focus detection pixel array. High frequency components are extracted from the pixel outputs of L1 to L4. Then, the camera control unit 21 detects information including the amount and intensity of the extracted high-frequency component for each focus detection pixel sequence L1 to L4 as contrast information.

ステップS104では、カメラ制御部21により、特定焦点検出画素列の決定が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、ステップS103で検出した焦点検出画素列L1〜L4ごとのコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、あるいは、画素出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。 In step S104, the camera control unit 21 determines the specific focus detection pixel sequence. Specifically, the camera control unit 21 corresponds to the subject having the highest contrast among the plurality of focus detection pixel rows L1 to L4, based on the contrast information for each focus detection pixel train L1 to L4 detected in step S103. The focus detection pixel string to be used or the focus detection pixel string in which the pixel output contains the largest amount of high-frequency components is determined as the specific focus detection pixel string.

そして、ステップS105では、カメラ制御部21により、ステップS104で決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。そして、ステップS106では、ステップS105で算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動量の算出およびフォーカスレンズ32の駆動が行われる。 Then, in step S105, the camera control unit 21 calculates the defocus amount based on the output of the specific focus detection pixel string determined in step S104. Then, in step S106, the drive amount of the focus lens 32 is calculated and the focus lens 32 is driven based on the defocus amount calculated in step S105.

以上のようにして、第1実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。 As described above, the focus detection of the optical system according to the first embodiment is performed.

次に、本実施形態に係るカメラ1の動作例を、図7に基づいて説明する。図7は、本実施形態に係るカメラ1の動作例を説明するための図である。また、図7では、横軸に時間を示しており、時刻t5においてシャッターレリーズボタンの半押しが行われた場面を示している。たとえば、図7に示す例では、時刻t1において、撮像素子22の焦点検出画素222a,222bにより、入射光に応じた電荷の蓄積が開始される。また、本実施形態において、焦点検出画素222a,222bは、例えばCMOSイメージセンサーであり、電荷の蓄積と並行して、時刻t1以降に蓄積された電荷の量に応じた画素信号の転送が開始される。そして、時刻t3では、時刻t2で開始された画素信号の転送が終了し、コントラスト情報の検出と、特定焦点検出画素列の決定とが行われる(ステップS103,S104)。そして、時刻t4では、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量の演算が開始される(ステップS105)。これにより、レンズ駆動量の演算が行われ、レンズ駆動量の演算後、時刻t6において、レンズ駆動の指示が、レンズ鏡筒3に送信され、フォーカスレンズ32の駆動が行われる。ここで、図7に示す例では、レンズ駆動の指示が行われる前の時刻t5において、シャッターレリーズボタンの半押しが行われているため、時刻t6におけるレンズ駆動の指示に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動が開始される。 Next, an operation example of the camera 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram for explaining an operation example of the camera 1 according to the present embodiment. Further, in FIG. 7, time is shown on the horizontal axis, and a scene in which the shutter release button is half-pressed at time t5 is shown. For example, in the example shown in FIG. 7, at time t1, the focus detection pixels 222a and 222b of the image sensor 22 start accumulating charges according to the incident light. Further, in the present embodiment, the focus detection pixels 222a and 222b are, for example, CMOS image sensors, and in parallel with the accumulation of electric charges, the transfer of pixel signals according to the amount of electric charges accumulated after time t1 is started. To. Then, at time t3, the transfer of the pixel signal started at time t2 is completed, and the contrast information is detected and the specific focus detection pixel sequence is determined (steps S103 and S104). Then, at time t4, the calculation of the defocus amount is started based on the output of the determined specific focus detection pixel string (step S105). As a result, the lens drive amount is calculated, and after the lens drive amount is calculated, the lens drive instruction is transmitted to the lens barrel 3 at time t6, and the focus lens 32 is driven. Here, in the example shown in FIG. 7, since the shutter release button is half-pressed at the time t5 before the lens drive instruction is given, the focus lens 32 is based on the lens drive instruction at the time t6. Is started to drive.

また、本実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた後も、撮像素子22のフレームレートに応じて、デフォーカス量の算出が繰り返し行われ、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動指示が繰り返し行われる。たとえば、図7に示す例では、時刻t2において、2フレーム目の電荷の蓄積が開始され、その結果、時刻t7において、2フレーム目のデフォーカス量の算出が行われ、時刻t8において、2フレーム目の焦点検出画素列L1〜L4の出力結果に基づく、フォーカスレンズ32の駆動指示が行われる。同様に、3フレーム目以降においても、フレームごとに、焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、デフォーカス量の算出と、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ32の駆動とが繰り返される。 Further, in the present embodiment, even after the shutter release button is pressed halfway, the defocus amount is repeatedly calculated according to the frame rate of the image sensor 22, and the focus lens is based on the calculated defocus amount. The drive instruction of 32 is repeated. For example, in the example shown in FIG. 7, the accumulation of the charge in the second frame is started at time t2, and as a result, the defocus amount in the second frame is calculated at time t7, and the defocus amount in the second frame is calculated at time t8. The drive instruction of the focus lens 32 is given based on the output results of the focus detection pixel strings L1 to L4 of the eye. Similarly, in the third and subsequent frames as well, the calculation of the defocus amount and the driving of the focus lens 32 based on the defocus amount are repeated for each frame based on the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4.

このように、本実施形態では、撮像素子22のフレームレートに応じたフレームごとに、デフォーカス量の算出と、デフォーカス量に基づくフォーカスレンズ32の駆動とが繰り返される。このように、フレームごとに、デフォーカス量を算出し、フォーカスレンズ32の駆動を指示するためには、デフォーカス量の演算からフォーカスレンズ32の駆動指示までを、1フレームの時間内に行う必要がある。この点、本実施形態では、コントラスト情報に基づいて1の特定焦点検出画素列を決定し、この特定焦点検出画素列の出力のみについてデフォーカス量を算出することで、図7に示すように、デフォーカス量の算出に要する時間を短くすることができるため、1フレームの時間内に、デフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ32を駆動させることができる。 As described above, in the present embodiment, the calculation of the defocus amount and the driving of the focus lens 32 based on the defocus amount are repeated for each frame according to the frame rate of the image sensor 22. In this way, in order to calculate the defocus amount for each frame and instruct the drive of the focus lens 32, it is necessary to perform the process from the calculation of the defocus amount to the drive instruction of the focus lens 32 within the time of one frame. There is. In this regard, in the present embodiment, one specific focus detection pixel string is determined based on the contrast information, and the defocus amount is calculated only for the output of the specific focus detection pixel string, as shown in FIG. Since the time required for calculating the defocus amount can be shortened, the defocus amount can be calculated within one frame time, and the focus lens 32 can be driven based on the calculated defocus amount.

一方、図8は、従来のカメラの動作例を説明するための図であり、図7と同様に、横軸に時間を示している。図8に示す例では、比較的時間がかかるデフォーカス量の演算を、全ての焦点検出画素列L1〜L4について行うため、図7に示す本実施形態と比べて、デフォーカス量の演算時間が長くなる。その結果、図8に示す例では、図7に示す本実施形態と比べて、デフォーカス量の演算からレンズ駆動指示までの所要時間が、フレームレートの1フレーム分の時間よりも長くなってしまい、レンズ駆動指示をフレームごとに行うことができなくなってしまう場合があった。具体的には、図8に示す例では、1フレーム分の時間内に、デフォーカス量の演算からレンズ駆動指示までを行うことができないため、図7に示す本実施形態のタイムラグT1と比べて、電荷の蓄積からフォーカスレンズ32の駆動指示までのタイムラグT2が2倍の大きさとなっている。 On the other hand, FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of a conventional camera, and like FIG. 7, time is shown on the horizontal axis. In the example shown in FIG. 8, since the calculation of the defocus amount, which takes a relatively long time, is performed for all the focus detection pixel strings L1 to L4, the calculation time of the defocus amount is compared with the present embodiment shown in FIG. become longer. As a result, in the example shown in FIG. 8, the time required from the calculation of the defocus amount to the lens drive instruction is longer than the time for one frame of the frame rate, as compared with the present embodiment shown in FIG. In some cases, it may not be possible to give lens drive instructions for each frame. Specifically, in the example shown in FIG. 8, since it is not possible to perform the defocus amount calculation and the lens drive instruction within the time for one frame, compared with the time lag T1 of the present embodiment shown in FIG. The time lag T2 from the accumulation of electric charge to the drive instruction of the focus lens 32 is doubled.

その結果、図8に示す例では、時刻12において、時刻t11における光学系の焦点状態に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動が指示されるため、フォーカスレンズ32が合焦位置を大きく超えた位置まで駆動してしまう場合や、被写体への追従性が低下してしまう場合があった。これに対して、本実施形態では、図7に示すように、時刻t9での光学系の焦点状態に基づいて、タイムラグの少ない時刻t10において、フォーカスレンズ32の駆動指示を行うことができるため、図8に示す従来例と比べて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで適切に駆動することができる。 As a result, in the example shown in FIG. 8, at time 12, the drive of the focus lens 32 is instructed based on the focal state of the optical system at time t11, so that the focus lens 32 is far beyond the in-focus position. In some cases, it was driven, and in some cases, the ability to follow the subject was reduced. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the drive instruction of the focus lens 32 can be given at the time t10 with a small time lag based on the focal state of the optical system at the time t9. Compared with the conventional example shown in FIG. 8, the focus lens 32 can be appropriately driven to the in-focus position.

以上のように、第1実施形態では、焦点検出エリアAFP内の各焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、焦点検出画素列L1〜L4ごとに、コントラスト情報を検出する。そして、検出したコントラスト情報に基づいて、焦点検出に用いる焦点検出画素列を決定する。すなわち、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、あるいは、画素出力に高周波成分が最も多く含まれている焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定し、この特定焦点検出画素列のみについて、デフォーカス量を決定する。これにより、コントラストが最も大きい被写体、あるいは、高周波成分が最も多い被写体に対する、光学系の焦点状態を検出することができるとともに、従来のように、複数の焦点検出画素列L1〜L4の全てについてデフォーカス量を算出する場合と比べて、デフォーカス量の演算にかかる時間を短縮することができ、焦点状態の検出を適切なタイミングで繰り返し行うことができる。 As described above, in the first embodiment, the contrast information is detected for each focus detection pixel sequence L1 to L4 based on the output of each focus detection pixel sequence L1 to L4 in the focus detection area AFP. Then, the focus detection pixel sequence used for focus detection is determined based on the detected contrast information. That is, among the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4, the focus detection pixel array corresponding to the subject having the highest contrast or the focus detection pixel array containing the largest amount of high-frequency components in the pixel output is detected as a specific focus. It is determined as a pixel string, and the defocus amount is determined only for this specific focus detection pixel string. As a result, it is possible to detect the focal state of the optical system for the subject having the highest contrast or the subject having the highest high-frequency component, and as in the conventional case, all of the plurality of focus detection pixel trains L1 to L4 are displayed. Compared with the case of calculating the focus amount, the time required for calculating the defocus amount can be shortened, and the focus state can be detected repeatedly at an appropriate timing.

また、第1実施形態では、複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力のうち、1つの焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成のため、複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力を加算または平均化する場合と比べて、以下のような効果を奏することができる。すなわち、被写体が撮像画素221の斜め方向にコントラストを有する場合、複数の焦点検出画素列L1〜L4の出力を加算または平均化してしまうと、却って、コントラストが低下してしまう場合があり、被写体を適切に検出できない場合がある。これに対して、本実施形態では、1つの特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出するため、このような場合でも、コントラストの低下を防止することができ、被写体を適切に検出することができるという効果を奏することができる。 Further, in the first embodiment, since the defocus amount is calculated based on the output of one focus detection pixel string among the outputs of the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4, a plurality of focus detection pixel sequences Compared with the case where the outputs of L1 to L4 are added or averaged, the following effects can be obtained. That is, when the subject has contrast in the oblique direction of the image pickup pixel 221 and the outputs of the plurality of focus detection pixel rows L1 to L4 are added or averaged, the contrast may rather decrease, and the subject may be affected. It may not be detected properly. On the other hand, in the present embodiment, since the defocus amount is calculated based on the output of one specific focus detection pixel string, even in such a case, it is possible to prevent a decrease in contrast and make the subject appropriate. It can have the effect of being able to detect.

《第2実施形態》
次いで、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、図1に示すカメラ1において、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第1実施形態と同様の構成を有するものである。
<< Second Embodiment >>
Next, the second embodiment will be described. The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, except that the camera 1 shown in FIG. 1 operates as described below.

第2実施形態において、カメラ制御部21は、異なる周波数帯域の周波数成分を透過する複数のフィルタを備えており、各焦点検出画素列L1〜L4の出力から異なる複数の周波数帯域の周波数成分を抽出し、抽出した複数の周波数成分に基づいて、焦点検出画素列L1〜L4ごとに、複数のコントラスト情報を検出する。たとえば、カメラ制御部21が異なる3つの周波数帯域の周波数成分を抽出する3つのフィルタを備えている場合には、カメラ制御部21は、1つの焦点検出画素列の出力から3つのコントラスト情報を検出することができる。なお、第2実施形態で抽出される周波数成分の周波数帯域は、特に限定されず、低周波帯域から高周波帯域までの任意の周波数帯域とすることができる。 In the second embodiment, the camera control unit 21 includes a plurality of filters that transmit frequency components of different frequency bands, and extracts frequency components of a plurality of different frequency bands from the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4. Then, based on the extracted plurality of frequency components, a plurality of contrast information is detected for each focus detection pixel sequence L1 to L4. For example, when the camera control unit 21 has three filters for extracting frequency components of three different frequency bands, the camera control unit 21 detects three contrast information from the output of one focus detection pixel string. can do. The frequency band of the frequency component extracted in the second embodiment is not particularly limited, and may be any frequency band from the low frequency band to the high frequency band.

そして、カメラ制御部21は、複数のコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4の中から、焦点検出に用いる1または複数の焦点検出画素列L1〜L4を、特定焦点検出画素列として検出する。たとえば、カメラ制御部21は、複数の焦点検出画素列L1〜L4の中から、対応する被写体のコントラストの大きさが所定値以上である1または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として検出することができる。あるいは、カメラ制御部21は、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上である1または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として検出することができる。 Then, the camera control unit 21 selects one or a plurality of focus detection pixel trains L1 to L4 used for focus detection from the plurality of focus detection pixel trains L1 to L4 based on the plurality of contrast information. Detect as a column. For example, the camera control unit 21 selects one or a plurality of focus detection pixel sequences whose contrast magnitude of the corresponding subject is equal to or greater than a predetermined value from among the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4. Can be detected as. Alternatively, the camera control unit 21 can detect one or a plurality of focus detection pixel strings in which the amount of high frequency components contained in the output is equal to or greater than a predetermined value as a specific focus detection pixel string.

なお、カメラ制御部21は、特定焦点検出画素列を決定する場合には、特定焦点検出画素列の数が、焦点検出エリアAFPに対応する焦点検出画素列L1〜L4の数よりも少なくなるように、特定焦点検出画素列を決定する。たとえば、本実施形態では、焦点検出エリアAFPに4つの焦点検出画素列L1〜L4が配置されているため、カメラ制御部21は、少なくとも、特定焦点検出画素列の数が3つ以下となるように、特定焦点検出画素列を決定する。 When the camera control unit 21 determines the specific focus detection pixel sequence, the number of the specific focus detection pixel strings is smaller than the number of the focus detection pixel sequences L1 to L4 corresponding to the focus detection area AFP. In addition, the specific focus detection pixel sequence is determined. For example, in the present embodiment, since the four focus detection pixel strings L1 to L4 are arranged in the focus detection area AFP, the camera control unit 21 has at least three or less specific focus detection pixel strings. In addition, the specific focus detection pixel sequence is determined.

そして、カメラ制御部21は、複数の焦点検出画素列を特定焦点検出画素列として決定した場合には、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算または平均化し、加算または平均化した複数の特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。ここで、図9は、図3に示す撮像素子22の撮像面から撮像画素221を除き、4つの焦点検出画素列L1〜L4を構成する第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bのみを模式的に示した図である。たとえば、カメラ制御部21は、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算する場合には、図9に示す第1焦点検出画素列L1の画素A1L1の出力と、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光する、第2焦点検出画素列L2の画素A1L2の出力と、第3焦点検出画素列L3の画素A1L3の出力と、第4焦点検出画素列L4の画素A1L4の出力とを加算し、画素加算出力IA1を得る。同様に、第1焦点検出画素列L1の画素B1L1の出力と、これと同じ測距瞳を通過する焦点検出光束を受光する、第2焦点検出画素列L2の画素B1L2の出力と、第3焦点検出画素列L3の画素B1L3の出力と、第4焦点検出画素列L4の画素B1L4の出力とを加算し、画素加算出力IB1を得る。以下、同様に、A2L1とA2L2とA2L3とA2L4との出力からIA2を、B2L1とB2L2とB2L3とB2L4との出力からIB2を、A3L1とA3L2とA3L3とA3L4との出力からIA3を、B3L1とB3L2とB3L3とB3L4との出力からIB3を得る。 Then, when the camera control unit 21 determines the plurality of focus detection pixel strings as the specific focus detection pixel strings, the camera control unit 21 adds or averages the outputs of the plurality of specific focus detection pixel strings, and adds or averages the outputs of the plurality of specific focus detection pixel strings. The defocus amount is calculated based on the output of the focus detection pixel string. Here, FIG. 9 shows only the first focus detection pixels 222a and the second focus detection pixels 222b constituting the four focus detection pixel trains L1 to L4, excluding the image pickup pixels 221 from the image pickup surface of the image pickup element 22 shown in FIG. Is a diagram schematically showing. For example, when adding the outputs of a plurality of specific focus detection pixel trains, the camera control unit 21 uses the output of pixels A1 L1 of the first focus detection pixel train L1 shown in FIG. 9 and the same ranging pupil. receiving focus detection light fluxes passing through the output of the pixel A1 L2 of the second focus detection pixel row L2, the output of the pixel A1 L3 of the third focus detection pixel row L3, the pixels A1 L4 of the fourth focus detection pixel row L4 Is added to obtain the pixel addition output I A1. Similarly, the output of the pixel B1 L1 of the first focus detection pixel array L1 and the output of the pixel B1 L2 of the second focus detection pixel array L2 that receives the focus detection light beam passing through the same ranging pupil, and the first The output of the pixel B1 L3 of the three-focus detection pixel string L3 and the output of the pixel B1 L4 of the fourth focus detection pixel string L4 are added to obtain the pixel addition output IB1. Similarly, I A2 is obtained from the outputs of A2 L1 , A2 L2 , A2 L3, and A2 L4 , I B2 is obtained from the outputs of B2 L1 , B2 L2 , B2 L3, and B2 L4, and A3 L1 and A3 L2 and A3. Obtain I A3 from the outputs of L3 and A3 L4, and obtain I B3 from the outputs of B3 L1 , B3 L2 , B3 L3, and B3 L4.

そして、カメラ制御部21は、得られた画素加算出力を用いて、第1焦点検出画素222aに基づくデータ列、すなわち、第1像データ列IA1,IA2,IA3,...,IAnと、第2焦点検出画素222bに基づくデータ列、すなわち、第2像データ列IB1,IB2,IB3,...,IBnとを、一次元状に相対的にシフトさせながら、上記式(1)に示す相関演算を行う。 Then, the camera control unit 21 uses the obtained pixel addition output to obtain a data sequence based on the first focus detection pixel 222a, that is, the first image data sequence I A1 , I A2 , I A3 ,. .. .. , I An and a data sequence based on the second focus detection pixel 222b, that is, the second image data sequence IB1 , IB2 , IB3 ,. .. .. , IBn are relatively shifted in a one-dimensional manner, and the correlation calculation shown in the above equation (1) is performed.

ここで、図3に示すように、焦点検出画素列L1〜L4においては、第1焦点検出画素222aと、第2焦点検出画素222bとが、それぞれ0.5画素分ずれた位置に配置されている。従来では、本実施形態の第1焦点検出画素列L1および第2焦点検出画素列L2のうちいずれか一方のみを、焦点検出画素列として用いるものであるため、第1焦点検出画素222aと、第2焦点検出画素222bとが互いに0.5画素ずれた位置に存在し、これらの焦点検出画素を用いて得られる第1像データ列IA1,IA2,IA3,...,IAnと、第2像データ列IB1,IB2,IB3,...,IBnとは、互いに0.5画素ずれたデータとなってしまっていた。そのため、相関演算を行った場合には、図10(B)に示すように、相関量C(k)の極小値も0.5画素分ずれた位置となってしまうこととなる。このような場合に、相関量C(k)が極小値を示すシフト量およびデフォーカス量を算出するためには、内挿演算等を用いる必要があり、結果として、焦点検出精度が低下してしまう場合があった。特に、焦点検出画素で検出された出力のコントラストレベルが低い場合に、このような問題が顕著になる傾向にあった。 Here, as shown in FIG. 3, in the focus detection pixel trains L1 to L4, the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b are arranged at positions shifted by 0.5 pixels, respectively. There is. Conventionally, since only one of the first focus detection pixel string L1 and the second focus detection pixel string L2 of the present embodiment is used as the focus detection pixel string, the first focus detection pixel 222a and the first focus detection pixel string 222a. The two focus detection pixels 222b are located at positions offset by 0.5 pixels from each other, and the first image data sequences I A1 , I A2 , and I A3 obtained by using these focus detection pixels ,. .. .. , I An and the second image data sequence IB1 , IB2 , IB3 ,. .. .. , IBn are data that are 0.5 pixels out of alignment with each other. Therefore, when the correlation calculation is performed, as shown in FIG. 10B, the minimum value of the correlation amount C (k) is also shifted by 0.5 pixels. In such a case, in order to calculate the shift amount and the defocus amount at which the correlation amount C (k) shows the minimum value, it is necessary to use interpolation calculation or the like, and as a result, the focus detection accuracy is lowered. There was a case that it ended up. In particular, such a problem tends to become remarkable when the contrast level of the output detected by the focus detection pixel is low.

これに対して、本実施形態においては、焦点検出画素列L1,L3と、焦点検出画素列L2,L4とにおいて、第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bがX軸方向において0.5画素分ずらした位置に配置されているため、画素出力を加算することにより得られる画素加算出力を用いた場合に、図10(A)に示すように、合焦状態(デフォーカス量がゼロの状態)において、相関量C(k)が極小値を与えるシフト量を正確に求めることができ、これにより、焦点検出精度を適切に高めることができる。 On the other hand, in the present embodiment, in the focus detection pixel rows L1 and L3 and the focus detection pixel rows L2 and L4, the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b are 0. Since they are arranged at positions shifted by 5 pixels, when the pixel addition output obtained by adding the pixel outputs is used, the focus state (defocus amount is zero) as shown in FIG. 10 (A). The shift amount that gives the minimum value of the correlation amount C (k) can be accurately obtained, and thus the focus detection accuracy can be appropriately improved.

次に、図11を参照して、第2実施形態に係るカメラ1の動作を説明する。図11は、第2実施形態に係るカメラ1の動作例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the camera 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing an operation example of the camera 1 according to the second embodiment.

ステップS201では、第1実施形態のステップS101と同様に、撮像素子22により、撮像画素221、ならびに複数の焦点検出画素列L1〜L4を構成する各第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bの出力データの取得が行われる。また、ステップS202では、第1実施形態のステップS102と同様に、カメラ制御部21により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアAFPの選択が行われる。 In step S201, similarly to step S101 of the first embodiment, the image sensor 22 causes the image pickup pixels 221 and the first focus detection pixels 222a and the second focus detection pixels constituting the plurality of focus detection pixel rows L1 to L4. The output data of 222b is acquired. Further, in step S202, similarly to step S102 of the first embodiment, the camera control unit 21 selects the focus detection area AFP to be used for focus adjustment.

そして、ステップS203では、カメラ制御部21により、コントラスト情報の検出が行われる。第2実施形態において、カメラ制御部21は、異なる周波数帯域の周波数成分を抽出する複数のフィルタを用いて、各焦点検出画素列L1〜L4の出力にフィルタ処理を施すことで、各焦点検出画素列L1〜L4のそれぞれの出力から複数の周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部21は、抽出した周波数成分の量や強度を含む情報を、コントラスト情報として検出する。 Then, in step S203, the camera control unit 21 detects the contrast information. In the second embodiment, the camera control unit 21 filters the outputs of the focus detection pixel sequences L1 to L4 by using a plurality of filters that extract frequency components in different frequency bands, so that each focus detection pixel A plurality of frequency components are extracted from each output of columns L1 to L4. Then, the camera control unit 21 detects information including the amount and intensity of the extracted frequency component as contrast information.

ステップS204では、カメラ制御部21により、ステップS203で検出した複数のコントラスト情報に基づいて、特定焦点検出画素列の決定が行われる。具体的には、カメラ制御部21は、ステップS203で検出したコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、対応する被写体のコントラストが所定値以上である1または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。あるいは、カメラ制御部21は、ステップS203で検出した複数のコントラスト情報に基づいて、複数の焦点検出画素列L1〜L4のうち、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上となる1または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。 In step S204, the camera control unit 21 determines the specific focus detection pixel sequence based on the plurality of contrast information detected in step S203. Specifically, the camera control unit 21 has one or a plurality of focal points in which the contrast of the corresponding subject is equal to or higher than a predetermined value among the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4 based on the contrast information detected in step S203. The detection pixel string is determined as the specific focus detection pixel string. Alternatively, the camera control unit 21 may use one or more of the plurality of focus detection pixel sequences L1 to L4 in which the amount of high frequency components contained in the output is equal to or greater than a predetermined value based on the plurality of contrast information detected in step S203. The focus detection pixel sequence of is determined as a specific focus detection pixel sequence.

そして、ステップS205では、カメラ制御部21により、ステップS204で決定された1または複数の特定焦点検出画素列に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動に用いるデフォーカス量の算出が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、複数の焦点検出画素列を特定焦点検出画素列として決定した場合には、複数の特定焦点検出画素列の出力を加算あるいは平均化することで、1の出力を算出し、この出力に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動に用いるデフォーカス量を算出することができる。 Then, in step S205, the camera control unit 21 calculates the defocus amount used for driving the focus lens 32 based on one or a plurality of specific focus detection pixel sequences determined in step S204. For example, when the camera control unit 21 determines a plurality of focus detection pixel strings as specific focus detection pixel strings, the camera control unit 21 calculates the output of 1 by adding or averaging the outputs of the plurality of specific focus detection pixel strings. Then, based on this output, the amount of defocus used to drive the focus lens 32 can be calculated.

ステップS206では、第1実施形態のステップS106と同様に、ステップS205で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動量の算出およびフォーカスレンズ32の駆動が行われる。 In step S206, similarly to step S106 of the first embodiment, the drive amount of the focus lens 32 is calculated and the focus lens 32 is driven based on the defocus amount calculated in step S205.

以上のようにして、第2実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。 As described above, the focus detection of the optical system according to the second embodiment is performed.

このように、第2実施形態では、焦点検出画素列L1〜L4ごとに、焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、異なる周波数帯域の周波数成分を抽出し、抽出した複数の周波数成分に基づいて、複数のコントラスト情報を検出する。そして、複数のコントラスト情報に基づいて、焦点検出画素列L1〜L4の中から、1または複数の特定焦点検出画素列を決定し、決定した特定焦点検出画素列の画素出力に基づいて、デフォーカス量を決定する。このように、第2実施形態では、全ての焦点検出画素列L1〜L4についてデフォーカス量を算出するのではなく、焦点検出画素列L1〜L4の数よりも少ない数の特定焦点検出画素列についてデフォーカス量の演算を行うことで、デフォーカス量の演算時間を短くすることができ、その結果、焦点状態の検出を適切なタイミングで繰り返し行うことが可能となる。 As described above, in the second embodiment, the frequency components of different frequency bands are extracted for each of the focus detection pixel strings L1 to L4 based on the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4, and the extracted frequency components are combined with the extracted frequency components. Based on this, multiple contrast information is detected. Then, one or a plurality of specific focus detection pixel strings are determined from the focus detection pixel sequences L1 to L4 based on the plurality of contrast information, and defocus is performed based on the pixel output of the determined specific focus detection pixel strings. Determine the amount. As described above, in the second embodiment, the defocus amount is not calculated for all the focus detection pixel sequences L1 to L4, but for a number of specific focus detection pixel sequences smaller than the number of the focus detection pixel sequences L1 to L4. By calculating the defocus amount, the calculation time of the defocus amount can be shortened, and as a result, the detection of the focus state can be repeatedly performed at an appropriate timing.

《第3実施形態》
次いで、第3実施形態について説明する。第3実施形態では、図1に示すカメラ1において、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第1実施形態と同様の構成を有するものである。
<< Third Embodiment >>
Next, the third embodiment will be described. The third embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, except that the camera 1 shown in FIG. 1 operates as described below.

第3実施形態において、カメラ制御部21は、光学系の焦点状態を検出する際に、撮像素子22から取得した焦点検出画素列L1〜L4の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施すことで、焦点検出画素列L1〜L4の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出する。たとえば、カメラ制御部21は、焦点検出画素列L1〜L4の出力を、フーリエ変換を用いて変換することで、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分の中から、背景などに起因する低周波成分やノイズに相当する高周波成分を除去し、被写体に対応する周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部21は、図12に示すように、焦点検出画素列L1〜L4の出力をフィルタ処理して得られたデータを、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分を表すコントラスト情報として検出する。なお、図12は、焦点検出画素列L1〜L4の出力から抽出された周波数成分の一例を示すグラフである。 In the third embodiment, the camera control unit 21 uses a predetermined bandpass filter for the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 acquired from the image sensor 22 when detecting the focal state of the optical system. By performing the filter processing, the frequency component corresponding to the subject is extracted from the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4. For example, the camera control unit 21 converts the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 by using the Fourier transform, so that the frequency components included in the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 can be used as a background or the like. The low frequency component caused by the noise and the high frequency component corresponding to noise are removed, and the frequency component corresponding to the subject is extracted. Then, as shown in FIG. 12, the camera control unit 21 uses the data obtained by filtering the outputs of the focus detection pixel trains L1 to L4 as the frequency components included in the outputs of the focus detection pixel trains L1 to L4. It is detected as the contrast information to be represented. Note that FIG. 12 is a graph showing an example of frequency components extracted from the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4.

さらに、カメラ制御部21は、検出した周波数成分のコントラスト情報に基づいて、当該周波数成分において連続する出力値の差の総和を求めることで、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分の量や強度を表す情報を、周波数成分のコントラスト量として算出する。具体的には、カメラ制御部21は、下記式(3)に基づいて、周波数成分のコントラスト量を算出する。
コントラスト量=Σ|a−am−1| …(3)
なお、上記式(3)において、aは、m番目(焦点検出画素列の並び方向においてm番目)に位置する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値であり、am−1は、m−1番目に位置する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値である。
Further, the camera control unit 21 obtains the sum of the differences in the continuous output values of the detected frequency components based on the contrast information of the detected frequency components, so that the frequency components included in the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 are included. Information indicating the amount and intensity of the frequency component is calculated as the contrast amount of the frequency component. Specifically, the camera control unit 21 calculates the contrast amount of the frequency component based on the following equation (3).
Contrast amount = Σ | a m- a m-1 | ... (3)
In the above formula (3), a m is, m-th (focus detection m-th in the arrangement direction of pixel columns) focus detection pixels located 222a, the output value of the frequency component corresponding to the output of 222b, a m-1 is an output value of a frequency component corresponding to the output of the focus detection pixels 222a and 222b located at the m-1st position.

すなわち、焦点検出画素列L1〜L4の出力は、横方向(X方向)に配列された複数の焦点検出画素222a,222bの出力から構成される列データであり、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分も、図12に示すように、焦点検出画素列L1〜L4を構成する焦点検出画素222a,222bの出力にそれぞれ対応した出力値を有する。そのため、カメラ制御部21は、上記式(3)に示すように、焦点検出画素列L1〜L4において2番目に位置する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値と、1番目に位置する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値との差を算出することができ、同様に、連続する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値a,am−1(以下、周波数成分において連続する出力値ともいう)の差を算出することができる。そして、周波数成分において連続する出力値a,am−1の差の総和を求めることで、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量を算出することができる。 That is, the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4 are column data composed of the outputs of the plurality of focus detection pixels 222a and 222b arranged in the horizontal direction (X direction), and are the output of the focus detection pixel strings L1 to L4. As shown in FIG. 12, the frequency component included in the output also has output values corresponding to the outputs of the focus detection pixels 222a and 222b constituting the focus detection pixel sequences L1 to L4, respectively. Therefore, as shown in the above equation (3), the camera control unit 21 sets the output value of the frequency component corresponding to the output of the focus detection pixels 222a and 222b located second in the focus detection pixel trains L1 to L4 and 1 The difference from the output value of the frequency component corresponding to the output of the focus detection pixels 222a and 222b located at the second position can be calculated, and similarly, the output of the frequency component corresponding to the output of the continuous focus detection pixels 222a and 222b can be calculated. value a m, a m-1 can be calculated difference (hereinafter also referred to as output value continuously in the frequency components). Then, by obtaining the sum of the output values a m, a difference of a m-1 consecutive in the frequency components, it is possible to calculate the contrast of the frequency components included in the output of the focus detection pixel row L1 to L4.

なお、周波数成分のコントラスト量は、周波数成分の強度(振幅)が大きいほど大きくなり、また、周波数成分の量(周波数)が多いほど大きくなる。たとえば、焦点検出画素列に対応する被写体のコントラストが高く、図13(A)に示すように、周波数成分の中央付近における出力値の強度が大きくなる場合には、図13(B)に示すように、周波数成分の中央付近において連続する出力値の差も大きくなり、その結果、周波数成分のコントラスト量も大きくなる。また、周波数成分の量が多いほど(たとえば、図12に示す例では、焦点検出画素列L1と比べて、焦点検出画素列L3の方が周波数成分の量が多い)、周波数成分の出力値が変動する頻度は高くなるため、周波数成分において連続する出力値の差の総和である、周波数成分のコントラスト量も大きくなる。このように、周波数成分において連続する出力値の差の総和を周波数成分のコントラスト量として算出することで、周波数成分のコントラスト量を、周波数成分の量および強度を表す値として算出することができる。なお、図13(A)は、焦点検出画素列の出力に含まれる周波数成分の出力値の一例を示す図であり、また、図13(B)は、図13(A)に示す周波数成分において連続する出力値の差を示すグラフである。 The contrast amount of the frequency component increases as the intensity (amplitude) of the frequency component increases, and increases as the amount (frequency) of the frequency component increases. For example, when the contrast of the subject corresponding to the focus detection pixel sequence is high and the intensity of the output value near the center of the frequency component becomes large as shown in FIG. 13 (A), as shown in FIG. 13 (B). In addition, the difference in continuous output values near the center of the frequency component also becomes large, and as a result, the contrast amount of the frequency component also becomes large. Further, as the amount of the frequency component increases (for example, in the example shown in FIG. 12, the focus detection pixel array L3 has a larger amount of the frequency component than the focus detection pixel array L1), the output value of the frequency component increases. Since the frequency of fluctuation increases, the contrast amount of the frequency component, which is the sum of the differences between the continuous output values in the frequency component, also increases. In this way, by calculating the sum of the differences between the continuous output values in the frequency component as the contrast amount of the frequency component, the contrast amount of the frequency component can be calculated as a value representing the amount and intensity of the frequency component. Note that FIG. 13A is a diagram showing an example of an output value of a frequency component included in the output of the focus detection pixel sequence, and FIG. 13B is a diagram showing the frequency component shown in FIG. 13A. It is a graph which shows the difference of the continuous output value.

このように、カメラ制御部21は、焦点検出画素列L1〜L4の出力から被写体に対応する所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト量を、焦点検出画素列L1〜L4ごとに算出する。そして、カメラ制御部21は、焦点検出画素列L1〜L4のうち、コントラスト量が最も高い焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する。たとえば、図12に示す例では、焦点検出画素列L1〜L4のうち、焦点検出画素列L3の出力に含まれる周波数成分の量および強度が最も大きく、その結果、焦点検出画素列L3の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量が最も高くなるため、焦点検出画素列L3が特定焦点検出画素列として決定される。そして、カメラ制御部21は、決定した特定焦点検出画素列の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。 In this way, the camera control unit 21 extracts predetermined frequency components corresponding to the subject from the outputs of the focus detection pixel strings L1 to L4, and sets the contrast amount of the extracted frequency components for each focus detection pixel sequence L1 to L4. Calculate to. Then, the camera control unit 21 determines the focus detection pixel sequence having the highest contrast amount among the focus detection pixel sequences L1 to L4 as the specific focus detection pixel sequence. For example, in the example shown in FIG. 12, among the focus detection pixel rows L1 to L4, the amount and intensity of the frequency component included in the output of the focus detection pixel row L3 are the largest, and as a result, the output of the focus detection pixel row L3 Since the contrast amount of the contained frequency component is the highest, the focus detection pixel string L3 is determined as the specific focus detection pixel string. Then, the camera control unit 21 calculates the defocus amount based on the output of the determined specific focus detection pixel string.

このように、第3実施形態では、上記式(3)に示すように、焦点検出画素列L1〜L4において、並び方向に連続する焦点検出画素222a,222bの出力に対応する周波数成分の出力値の差の総和を、焦点検出画素列L1〜L4の出力に含まれる周波数成分のコントラスト量として算出することで、被写体に起因する周波数成分の量や強度に応じて、周波数成分のコントラスト量を適切に算出することができる。そして、コントラスト量が最も大きい焦点検出画素列の出力に基づいてデフォーカス量を算出することで、被写体に対応する可能性の高い焦点検出画素列の出力に基づいて焦点検出を行うことができ、これにより、被写体に対する光学系の焦点調節状態をより高い精度で検出することができる。 As described above, in the third embodiment, as shown in the above equation (3), the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the focus detection pixels 222a and 222b continuous in the alignment direction in the focus detection pixel sequences L1 to L4. By calculating the sum of the differences as the contrast amount of the frequency components included in the outputs of the focus detection pixel trains L1 to L4, the contrast amount of the frequency components is appropriate according to the amount and intensity of the frequency components caused by the subject. Can be calculated in. Then, by calculating the defocus amount based on the output of the focus detection pixel string having the largest contrast amount, it is possible to perform focus detection based on the output of the focus detection pixel string that is likely to correspond to the subject. As a result, the focus adjustment state of the optical system with respect to the subject can be detected with higher accuracy.

《第4実施形態》
次いで、第4実施形態について説明する。図14は、第4実施形態に係るカメラ1aの構成を示す図である。第4実施形態では、図14に示すカメラ1aにおいて、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第1実施形態と同様の構成を有するものである。
<< Fourth Embodiment >>
Next, the fourth embodiment will be described. FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the camera 1a according to the fourth embodiment. The fourth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, except that the camera 1a shown in FIG. 14 operates as described below.

まず、第4実施形態に係るカメラ1aについて説明する。カメラ1aは、カメラ本体2aとレンズ鏡筒3とを有する。カメラ本体2aは、一眼レフデジタルカメラであり、被写体からの光束を撮像素子220、光学ファインダ235、測光センサ237および焦点検出モジュール261へ導くためのミラー系250を備えている。ミラー系250は、回転軸253を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー251と、このクイックリターンミラー251に軸支されてクイックリターンミラー251の回動に合わせて回転するサブミラー252とを備える。図14においては、ミラー系250が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。 First, the camera 1a according to the fourth embodiment will be described. The camera 1a has a camera body 2a and a lens barrel 3. The camera body 2a is a single-lens reflex digital camera, and includes an image sensor 220, an optical viewfinder 235, a photometric sensor 237, and a mirror system 250 for guiding a luminous flux from a subject to a focus detection module 261. The mirror system 250 includes a quick return mirror 251 that rotates by a predetermined angle between an observation position and an imaging position of a subject about a rotation axis 253, and a rotation of the quick return mirror 251 that is pivotally supported by the quick return mirror 251. It includes a sub mirror 252 that rotates according to the movement. In FIG. 14, the state in which the mirror system 250 is in the observation position of the subject is shown by a solid line, and the state in which the mirror system 250 is in the imaging position of the subject is shown by a two-dot chain line.

ミラー系250は、被写体の観察位置にある状態では光軸L1の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸L1の光路から退避するように回転する。 The mirror system 250 is inserted into the optical path of the optical axis L1 when it is in the observation position of the subject, and rotates so as to retract from the optical path of the optical axis L1 when it is in the imaging position of the subject.

クイックリターンミラー251はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束(光軸L1)の一部の光束(光軸L2,L3)を当該クイックリターンミラー251で反射して光学ファインダ235および測光センサ237に導き、一部の光束(光軸L4)を透過させてサブミラー252へ導く。これに対して、サブミラー252は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー251を透過した光束(光軸L4)を焦点検出モジュール261へ導く。 The quick return mirror 251 is composed of a half mirror, and when the subject is in the observation position, the quick return mirror 251 reflects a part of the luminous flux (optical axis L2, L3) of the luminous flux (optical axis L1) from the subject. It is guided to the optical finder 235 and the photometric sensor 237, and a part of the luminous flux (optical axis L4) is transmitted and guided to the sub-mirror 252. On the other hand, the sub mirror 252 is composed of a total reflection mirror, and guides the luminous flux (optical axis L4) transmitted through the quick return mirror 251 to the focus detection module 261.

したがって、ミラー系250が観察位置にある場合は、被写体からの光束(光軸L1)は光学ファインダ235、測光センサ237および焦点検出モジュール261へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算や、焦点検出モジュール261によるフォーカスレンズ32の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系250が撮影位置に回動し、被写体からの光束(光軸L1)は全て撮像素子220へと導かれ、撮像された画像データがカメラメモリ24に保存される。 Therefore, when the mirror system 250 is in the observation position, the luminous flux (optical axis L1) from the subject is guided to the optical finder 235, the photometric sensor 237, and the focus detection module 261 to be observed by the photographer and exposed. The calculation and the detection of the focus adjustment state of the focus lens 32 by the focus detection module 261 are executed. Then, when the photographer fully presses the release button, the mirror system 250 rotates to the shooting position, all the luminous flux (optical axis L1) from the subject is guided to the image sensor 220, and the captured image data is stored in the camera memory 24. It is saved in.

クイックリターンミラー251で反射された被写体からの光束(光軸L2)は、撮像素子220と光学的に等価な面に配置された焦点板231に結像し、ペンタプリズム233と接眼レンズ27とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器232は、焦点板231上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、光学ファインダ235を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。 The luminous flux (optical axis L2) from the subject reflected by the quick return mirror 251 is imaged on the focal plate 231 arranged on a surface optically equivalent to the image sensor 220, and the pentaprism 233 and the eyepiece 27 are formed. It is observable through. At this time, the transmissive liquid crystal display 232 superimposes the focus detection area mark and the like on the subject image on the focal plate 231 and displays the subject image and the shutter speed, the aperture value, the number of shots, and the like in the area outside the subject image. Display information. As a result, the photographer can observe the subject, its background, shooting-related information, and the like through the optical finder 235 in the shooting preparation state.

測光センサ237は、二次元カラーCCDイメージセンサーなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ237で検出された信号はカメラ制御部21へ出力され、自動露出制御や特定被写体の認識(たとえば顔認識)などに用いられる。 The photometric sensor 237 is composed of a two-dimensional color CCD image sensor or the like, and in order to calculate the exposure value at the time of shooting, the shooting screen is divided into a plurality of areas and a photometric signal corresponding to the brightness of each area is output. The signal detected by the photometric sensor 237 is output to the camera control unit 21 and used for automatic exposure control, recognition of a specific subject (for example, face recognition), and the like.

焦点検出モジュール261は、位相差検出方式による自動合焦制御を実行する専用の焦点検出素子であり、サブミラー252で反射した光束(光軸L4)の、撮像素子220の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。 The focus detection module 261 is a dedicated focus detection element that executes automatic focusing control by a phase difference detection method, and is optically equivalent to the image pickup surface of the image pickup element 220 of the luminous flux (optical axis L4) reflected by the sub mirror 252. It is fixed in a proper position.

図15は、図14に示す焦点検出モジュール261の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール261は、コンデンサレンズ261a、一対の開口が形成された絞りマスク261b、一対の再結像レンズ261cおよび一対のラインセンサ261dを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ261dは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換部とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ32の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ261dに配列された各画素で受光することで、一対の像信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ261dで取得した一対の像信号の位相ずれを、後述する相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。 FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the focus detection module 261 shown in FIG. The focus detection module 261 of the present embodiment includes a condenser lens 261a, an aperture mask 261b having a pair of apertures formed, a pair of reimaging lenses 261c, and a pair of line sensors 261d. Further, although not shown, in the line sensor 261d of the present embodiment, a pixel having a microlens arranged near the planned focal plane of the imaging optical system and a photoelectric conversion unit arranged with respect to the microlens is provided. It has a plurality of arranged pixel sequences. A pair of image signals can be acquired by receiving a pair of light fluxes passing through a pair of regions having different exit pupils of the focus lens 32 by each pixel arranged on the pair of line sensors 261d. Then, the focus adjustment state can be detected by obtaining the phase shift of the pair of image signals acquired by the pair of line sensors 261d by a correlation calculation described later.

たとえば、図15に示すように、被写体Pが撮像素子220の等価面(予定結像面)261eで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ32が光軸L1方向に移動することで、結像点が等価面261eより被写体側にずれたり(前ピンと称される)、カメラボディ側にずれたりすると(後ピンと称される)、ピントずれの状態となる。 For example, as shown in FIG. 15, when the subject P is imaged on the equivalent surface (planned imaging surface) 261e of the image sensor 220, the focus lens 32 is in focus, but the focus lens 32 moves in the optical axis L1 direction. When the image pickup point shifts from the equivalent surface 261e to the subject side (called the front focus) or shifts to the camera body side (called the rear focus), the focus shift state occurs.

続いて、第4実施形態に係る撮像素子220について説明する。図16は、第4実施形態に係る撮像素子220を示す正面図であり、図17は、図16に示す焦点検出領域224の一つを拡大して示す正面図である。第4実施形態に係る撮像素子220には、図16に示すように、撮影画面に設定された焦点検出エリアAFPに対応した位置、すなわち、撮像素子220の撮像面の中心、および中心から左右対称位置と、それらの上下対称位置の計9箇所に、焦点検出を行うための焦点検出領域224a〜224iが設定されている。 Subsequently, the image pickup device 220 according to the fourth embodiment will be described. FIG. 16 is a front view showing the image sensor 220 according to the fourth embodiment, and FIG. 17 is an enlarged front view showing one of the focus detection regions 224 shown in FIG. As shown in FIG. 16, the image sensor 220 according to the fourth embodiment has a position corresponding to the focus detection area AFP set on the shooting screen, that is, the center of the image pickup surface of the image sensor 220 and symmetrical from the center. Focus detection areas 224a to 224i for performing focus detection are set at a total of nine positions and their vertically symmetrical positions.

焦点検出領域224a〜224iには、図17に示すように、撮像面の平面上に、複数の撮像画素221aが二次元状に配列されている。撮像画素221aには、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Gと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Rと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Bとがあり、それぞれの画素がベイヤー配列により配列している。 In the focus detection regions 224a to 224i, as shown in FIG. 17, a plurality of imaging pixels 221a are arranged two-dimensionally on the plane of the imaging surface. The imaging pixel 221a includes a green pixel G having a color filter that transmits a green wavelength region, a red pixel R that has a color filter that transmits a red wavelength region, and a blue that has a color filter that transmits a blue wavelength region. There is a pixel B, and each pixel is arranged by a Bayer arrangement.

次に、撮像画素221aの構成について説明する。図18(A)は、撮像画素221aの一つを拡大して示す正面図、図18(B)は断面図である。撮像画素221aは、図18(A)に示すように、マイクロレンズ2211と、一対の光電変換部2214,2215と、図示しないカラーフィルタから構成され、図18(B)の断面図に示すように、撮像素子220の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2214,2215が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2211が形成されている。一対の光電変換部2214,2215は、同じ大きさで、かつマイクロレンズ2211の光軸に対して左右対称に配置されている。また、一対の光電変換部2214,2215はそれぞれ、マイクロレンズ2211により撮影光学系31の射出瞳(たとえばF1.0)を通過する撮像光束を受光する形状とされている。図18(B)に示すように、撮像画素221aの一方の光電変換部2215は一方の光束AB1を受光する一方で、撮像画素221aの他方の光電変換部2214は、マイクロレンズ2211の光軸に対して光束AB1と対称となる光束AB2を受光する。 Next, the configuration of the imaging pixel 221a will be described. FIG. 18A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221a, and FIG. 18B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 18A, the imaging pixel 221a is composed of a microlens 2211, a pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215, and a color filter (not shown), and is as shown in the cross-sectional view of FIG. 18B. The photoelectric conversion units 2214 and 2215 are built on the surface of the semiconductor circuit board 2213 of the image pickup element 220, and the microlens 2211 is formed on the surface thereof. The pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215 have the same size and are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the microlens 2211. Further, the pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215 are each shaped to receive an imaging light beam passing through the exit pupil (for example, F1.0) of the photographing optical system 31 by the microlens 2211. As shown in FIG. 18B, one photoelectric conversion unit 2215 of the image pickup pixel 221a receives the light flux AB1 of one, while the other photoelectric conversion unit 2214 of the image pickup pixel 221a is on the optical axis of the microlens 2211. On the other hand, the light flux AB2, which is symmetrical to the light flux AB1, is received.

そして、各撮像画素221aの光電変換部2214,2215は、一対の光束AB1,AB2を受光することで、受光する光束AB1,AB2の強度に応じた一対の像信号を出力する。言い換えれば、光電変換部2214,2215は、光束AB1,AB2によりマイクロレンズ2211上に形成される像の強度に応じた一対の像信号を出力する。そして、本実施形態では、撮像画素221aの光電変換部2214,2215から出力された一対の像信号を加算することで、撮像画素221aの画素信号が生成され、複数の撮像画素221aの画素信号から画像データが生成される。 Then, the photoelectric conversion units 2214 and 2215 of each imaging pixel 221a receive a pair of light fluxes AB1 and AB2, and output a pair of image signals corresponding to the intensities of the light fluxes AB1 and AB2 to be received. In other words, the photoelectric conversion units 2214 and 2215 output a pair of image signals according to the intensity of the image formed on the microlens 2211 by the luminous fluxes AB1 and AB2. Then, in the present embodiment, the pixel signal of the image pickup pixel 221a is generated by adding the pair of image signals output from the photoelectric conversion units 2214 and 2215 of the image pickup pixel 221a, and the pixel signal of the plurality of image pickup pixels 221a is used. Image data is generated.

なお、図18(A)に示す光電変換部2214,2215は矩形状としたが、光電変換部2214,2215の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、半円形状、多角形状にすることもできる。 Although the photoelectric conversion units 2214 and 2215 shown in FIG. 18A are rectangular, the shapes of the photoelectric conversion units 2214 and 2215 are not limited to this, and other shapes such as an elliptical shape and a semicircular shape are used. It can also be polygonal.

次に、撮像画素221aの光電変換部2214,2215から出力された一対の像信号を用いた位相差方式の焦点検出(以下、像面位相差検出ともいう)について説明する。なお、以下においては、図17に示すように、横方向(X方向)に配列された複数の撮像画素221aを撮像画素列225とし、後述するように、撮像画素列225を構成する各撮像画素221aの光電変換部2214,2215の出力をそれぞれまとめることで、1つの撮像画素列225から一対の像データを生成し、生成した一対の像データに基づいて、デフォーカス量を算出する。 Next, a phase difference type focus detection (hereinafter, also referred to as image plane phase difference detection) using a pair of image signals output from the photoelectric conversion units 2214 and 2215 of the imaging pixel 221a will be described. In the following, as shown in FIG. 17, a plurality of imaging pixels 221a arranged in the horizontal direction (X direction) are designated as imaging pixel rows 225, and as will be described later, each imaging pixel constituting the imaging pixel row 225 By summarizing the outputs of the photoelectric conversion units 2214 and 2215 of 221a, a pair of image data is generated from one imaging pixel array 225, and the defocus amount is calculated based on the generated pair of image data.

図19は、図17のXIX-XIX線に沿う断面図であり、撮影光軸L上に配置された撮像画素221a−1と、これに隣接する撮像画素221a−2が、射出瞳340の測距瞳341,342から照射される光束AB1−1,AB1−2,AB2−1,AB2−2を受光することを示す。ただし、図示していないが、その他の撮像画素についても、一対の光電変換部が一対の測距瞳341,342から照射される一対の光束を受光している。なお、図19において、撮像画素221aの光電変換部2214−1,2225−1,2214−2,2215−2の配列方向は一対の測距瞳351,352の並び方向と一致している。 FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX of FIG. 17, in which the imaging pixel 221a-1 arranged on the photographing optical axis L and the imaging pixel 221a-2 adjacent thereto measure the exit pupil 340. It is shown that the light flux AB1-1, AB1-2, AB2-1, AB2-2 emitted from the distance pupils 341, 342 is received. However, although not shown, the pair of photoelectric conversion units also receive a pair of light fluxes emitted from the pair of ranging pupils 341 and 342 for other imaging pixels. In FIG. 19, the arrangement directions of the photoelectric conversion units 2214-1,225-1,214-2,2215-2 of the imaging pixel 221a coincide with the arrangement directions of the pair of ranging pupils 351 and 352.

撮像画素221a−1の光電変換部2214−1は、一方の測距瞳341を通過しマイクロレンズ2211−1に向かう一方のAB1−1により、マイクロレンズ2211−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部2215−1は、他方の測距瞳342を通過しマイクロレンズ2211−1に向かう他方の光束AB2−1により、マイクロレンズ2211−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 The photoelectric conversion unit 2214-1 of the imaging pixel 221a-1 passes through one ranging pupil 341 and heads toward the microlens 2211-1, and the intensity of the image formed on the microlens 2211-1 by the other AB1-1. Outputs the signal corresponding to. On the other hand, the photoelectric conversion unit 2215-1 has the intensity of the image formed on the microlens 2211-1 by the other luminous flux AB2-1 passing through the other ranging pupil 342 and heading toward the microlens 2211-1. Outputs the signal corresponding to.

同様に、撮像画素221a−2の光電変換部2214−2は、一方の測距瞳341を通過しマイクロレンズ2211−2に向かう一方の光束AB1−2により、マイクロレンズ2211−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部2215−2は、他方の測距瞳342を通過しマイクロレンズ2211−2に向かう他方の光束AB2−2により、マイクロレンズ2211−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。 Similarly, the photoelectric conversion unit 2214-2 of the imaging pixel 221a-2 is formed on the microlens 2211-2 by the light flux AB1-2 of the one passing through the ranging pupil 341 and toward the microlens 2211-2. Outputs a signal corresponding to the intensity of the image. On the other hand, the photoelectric conversion unit 2215-2 has the intensity of the image formed on the microlens 2211-2 by the other luminous flux AB2-2 passing through the other ranging pupil 342 and heading toward the microlens 2211-2. Outputs the signal corresponding to.

そして、撮像画素列225を構成する各撮像画素221aの光電変換部2214,2215の出力を、測距瞳341と測距瞳342のそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳341と測距瞳342のそれぞれを通過する光束AB1,AB2が撮像画素列225上に形成する一対の像の強度分布に関するデータ、すなわち、一対の像データを得ることができる。たとえば、図17に示す例では、8以上の撮像画素列225が設定されており、カメラ制御部21は、それぞれの撮像画素列225から一対の像データを得ることができる。 Then, the outputs of the photoelectric conversion units 2214 and 2215 of each imaging pixel 221a constituting the imaging pixel train 225 are grouped into output groups corresponding to the ranging pupil 341 and the ranging pupil 342, thereby forming the ranging pupil 341. It is possible to obtain data on the intensity distribution of a pair of images formed on the imaging pixel array 225 by the luminous fluxes AB1 and AB2 passing through each of the distance measuring pupils 342, that is, a pair of image data. For example, in the example shown in FIG. 17, eight or more image pickup pixel rows 225 are set, and the camera control unit 21 can obtain a pair of image data from each image pickup pixel row 225.

そして、カメラ制御部21は、各撮像画素列225から得られた一対の像データに対して、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。そして、カメラ制御部21は、得られた像ズレ量に、一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、デフォーカス量を求めることができる。 Then, the camera control unit 21 performs pupil division phase difference detection by performing image shift detection calculation processing such as correlation calculation processing or phase difference detection processing on the pair of image data obtained from each imaging pixel row 225. The amount of image deviation by the method can be detected. Then, the camera control unit 21 can obtain the defocus amount by performing a conversion operation on the obtained image deviation amount according to the distance between the centers of gravity of the pair of ranging pupils.

このように、カメラ制御部21は、各撮像画素列225から得られた一対の像データに基づいて、デフォーカス量を撮像画素列225ごとに算出することが可能である。しかしながら、第4実施形態において、カメラ制御部21は、焦点検出に要する時間を短縮し焦点検出を適切なタイミングで行うために、焦点検出に用いる撮像画素列225を特定し、特定した撮像画素列225の出力のみに基づいて、デフォーカス量を算出する。 In this way, the camera control unit 21 can calculate the defocus amount for each image pickup pixel row 225 based on the pair of image data obtained from each image pickup pixel row 225. However, in the fourth embodiment, the camera control unit 21 identifies the image pickup pixel sequence 225 used for focus detection and identifies the image pickup pixel sequence in order to shorten the time required for focus detection and perform focus detection at an appropriate timing. The defocus amount is calculated based only on the output of 225.

具体的には、カメラ制御部21は、まず、各撮像画素列225の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に関する情報を、コントラスト情報として検出する。たとえば、カメラ制御部21は、第3実施形態と同様に、各撮像画素列225の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いてフィルタ処理を施すことで、撮像画素列225の出力に含まれる周波数成分の中から、背景などに起因する低周波成分やノイズに相当する高周波成分を除去し、被写体に対応する周波数成分を抽出する。そして、カメラ制御部21は、たとえば、撮像画素列225の出力をフィルタ処理して得られたデータを、撮像画素列225の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。 Specifically, the camera control unit 21 first extracts a frequency component corresponding to the subject from the output of each image pickup pixel row 225, and detects information on the extracted frequency component as contrast information. For example, as in the third embodiment, the camera control unit 21 filters the output of each image pickup pixel sequence 225 by using a predetermined bandpass filter, so that the output is included in the output of the image pickup pixel sequence 225. The low frequency component caused by the background and the high frequency component corresponding to noise are removed from the frequency components, and the frequency component corresponding to the subject is extracted. Then, the camera control unit 21 can detect, for example, the data obtained by filtering the output of the image pickup pixel array 225 as the contrast information of the frequency component included in the output of the image pickup pixel array 225.

また、カメラ制御部21は、抽出した周波数成分のコントラスト情報に基づいて、周波数成分の量や強度を表すコントラスト量を算出する。ここで、図20は、図17と同様に、図16に示す焦点検出領域224a〜224iの一つを拡大して示す正面図であり、図21は、図20に示す第1グループLAの撮像画素221aを模式的に示す図である。なお、図20および図21においては、撮像画素列225を、それぞれ撮像画素列A1〜A5,B1〜B5,C1〜C5,D1〜D5,およびE1〜E5として表す。また、図21(A)および図21(B)に示す例では、各撮像画素列が12の撮像画素221aを有するものとして説明する。 Further, the camera control unit 21 calculates a contrast amount representing the amount and intensity of the frequency component based on the contrast information of the extracted frequency component. Here, FIG. 20 is an enlarged front view showing one of the focus detection regions 224a to 224i shown in FIG. 16, similarly to FIG. 17, and FIG. 21 is an image of the first group LA shown in FIG. 20. It is a figure which shows the pixel 221a schematically. In addition, in FIG. 20 and FIG. 21, the image pickup pixel sequence 225 is represented as the image pickup pixel sequence A1 to A5, B1 to B5, C1 to C5, D1 to D5, and E1 to E5, respectively. Further, in the examples shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B), it is assumed that each imaging pixel sequence has 12 imaging pixels 221a.

まず、カメラ制御部21は、焦点検出領域224内に設定された複数の撮像画素列225を、所定数の撮像画素列225(たとえば、5つの撮像画素列225)ごとにグループ化する。たとえば、図20に示す例において、カメラ制御部21は、縦方向(Y方向)に連続する5つの撮像画素列225ごとに、撮像画素列A1〜A5からなる第1グループLA、撮像画素列B1〜B5からなる第2グループLB、撮像画素列C1〜C5からなる第3グループLC、撮像画素列D1〜D5からなる第4グループLD、撮像画素列E1〜E5からなる第5グループLEのように、各撮像画素列225をグループ化する。なお、グループ化する撮像画素列225の数は5列に限定されず、適宜設定することができる。 First, the camera control unit 21 groups a plurality of image pickup pixel rows 225 set in the focus detection region 224 into a predetermined number of image pickup pixel rows 225 (for example, five image pickup pixel rows 225). For example, in the example shown in FIG. 20, the camera control unit 21 has a first group LA composed of imaging pixel rows A1 to A5 and an imaging pixel row B1 for each of five imaging pixel rows 225 that are continuous in the vertical direction (Y direction). Like the second group LB consisting of ~ B5, the third group LC consisting of imaging pixel sequences C1 to C5, the fourth group LD consisting of imaging pixel sequences D1 to D5, and the fifth group LE consisting of imaging pixel sequences E1 to E5. , Each imaging pixel row 225 is grouped. The number of image pickup pixel rows 225 to be grouped is not limited to five, and can be set as appropriate.

そして、カメラ制御部21は、同じグループに属する撮像画素列225の出力に含まれる各周波数成分の出力値を、グループごとに加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出し、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報として検出する。たとえば、図21(A)に示す例において、カメラ制御部21は、撮像画素列A1〜A5においてそれぞれ1番目の撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値a1を算出する。同様に、カメラ制御部21は、撮像画素列A1〜A5においてそれぞれ2番目の撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値a2を算出する。同様に、カメラ制御部21は、撮像画素列A1〜A5においてそれぞれ3番目以降の撮像画素221aについても、横方向(X方向)において同じ位置に配置された撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値a3,a4,・・・,a12を算出する。これにより、カメラ制御部21は、a1,a2,a3,・・・,a12からなる出力値を、第1グループLAにおける周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。 Then, the camera control unit 21 calculates the output value of the frequency component in each group by adding the output value of each frequency component included in the output of the imaging pixel sequence 225 belonging to the same group for each group, and each of them. It is detected as the contrast information of the frequency component in the group. For example, in the example shown in FIG. 21A, the camera control unit 21 adds the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the first imaging pixels 221a in the imaging pixel sequences A1 to A5 to obtain the output values. Calculate a1. Similarly, the camera control unit 21 calculates the output value a2 by adding the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the second image pickup pixels 221a in the image pickup pixel rows A1 to A5, respectively. Similarly, the camera control unit 21 also has a frequency component corresponding to the output of the image pickup pixels 221a arranged at the same position in the lateral direction (X direction) for the third and subsequent image pickup pixels 221a in the image pickup pixel rows A1 to A5, respectively. By adding the output values of, the output values a3, a4, ..., A12 are calculated. As a result, the camera control unit 21 can detect the output value including a1, a2, a3, ..., A12 as the contrast information of the frequency component in the first group LA.

また、カメラ制御部21は、第1グループLAと同様に、第2グループLB,第3グループLC,第4グループLD,・・・における周波数成分のコントラスト情報も検出する。そして、カメラ制御部21は、各グループの周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。たとえば、図21(A)に示す例において、カメラ制御部21は、上記式(3)に示すように、第1グループLAにおける周波数成分の出力値a1,a2,a3,・・・,a12を用いて、a1とa2との差、a2とa3との差、・・・,a11とa12との差の総和を求めることで、第1グループLAにおける周波数成分のコントラスト量を算出することができる。 Further, the camera control unit 21 also detects the contrast information of the frequency components in the second group LB, the third group LC, the fourth group LD, ..., Similar to the first group LA. Then, the camera control unit 21 calculates the contrast amount of the frequency component in each group based on the contrast information of the frequency component of each group. For example, in the example shown in FIG. 21 (A), the camera control unit 21 sets the output values a1, a2, a3, ..., A12 of the frequency components in the first group LA as shown in the above equation (3). The amount of contrast of the frequency component in the first group LA can be calculated by obtaining the sum of the difference between a1 and a2, the difference between a2 and a3, ..., The difference between a11 and a12. ..

なお、上述した例では、横方向(X方向)において同じ位置に配置された撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、横方向(X方向)において同じ位置に配置された撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を平均化することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成としてもよい。たとえば、被写体の輝度やコントラストが比較的低い場合には、撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算して、各グループにおける周波数成分の出力値を算出し、被写体の輝度やコントラストが比較的高い場合には、撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を平均化して、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成とすることができる。 In the above example, the output value of the frequency component in each group is calculated by adding the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the imaging pixels 221a arranged at the same position in the horizontal direction (X direction). Although the configuration is illustrated, the configuration is not limited to this configuration, and for example, by averaging the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the imaging pixels 221a arranged at the same position in the lateral direction (X direction), each group The output value of the frequency component in the above may be calculated. For example, when the brightness or contrast of the subject is relatively low, the output value of the frequency component corresponding to the output of the imaging pixel 221a is added to calculate the output value of the frequency component in each group, and the brightness or contrast of the subject is calculated. When is relatively high, the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the imaging pixels 221a can be averaged to calculate the output values of the frequency components in each group.

また、図21(B)に示すように、横方向(X方向)において同じ位置に配置された光電変換部2214,2215の出力のそれぞれに対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出する構成としてもよい。すなわち、カメラ制御部21は、図21(B)に示すように、各撮像画素列A1〜A5においてそれぞれ1番目の撮像画素221aが有する光電変換部2214の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値b1を算出する。同様に、カメラ制御部21は、各画素列A1〜A5においてそれぞれ1番目の撮像画素221aが有する光電変換部2215の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値c1を算出する。同様に、カメラ制御部21は、2番目以降の撮像画素221aが有する光電変換部2214および光電変換部2215についても、各画素列A1〜A5においてそれぞれ横方向(X方向)において同じ位置に配置された光電変換部2214,2215の出力に対応する周波数成分の出力値を加算または平均化することで、出力値b2,c2,b3,c3,・・・,b12,c12を算出する。これにより、カメラ制御部21は、第1グループLAにおける周波数成分のコントラスト情報として、b1,c1,b2,c2,b3,c3,・・・,b12,c12からなる出力値を取得することができる。同様に、カメラ制御部21は、図22に示すように、グループLB,LC,LD,LE,・・・における周波数成分のコントラスト情報を取得する。なお、図22は、図20に示す各グループLA,LB,・・・LEにおける周波数成分の一例を示す図である。 Further, as shown in FIG. 21 (B), the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the photoelectric conversion units 2214 and 2215 arranged at the same position in the horizontal direction (X direction) are added or averaged. Therefore, the output value of the frequency component in each group may be calculated. That is, as shown in FIG. 21B, the camera control unit 21 sets the output value of the frequency component corresponding to the output of the photoelectric conversion unit 2214 of the first imaging pixel 221a in each imaging pixel sequence A1 to A5. The output value b1 is calculated by adding or averaging. Similarly, the camera control unit 21 adds or averages the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the photoelectric conversion unit 2215 of the first imaging pixel 221a in each of the pixel rows A1 to A5, thereby adding or averaging the output values. Calculate c1. Similarly, the camera control unit 21 is also arranged at the same position in the lateral direction (X direction) in each of the pixel rows A1 to A5 with respect to the photoelectric conversion unit 2214 and the photoelectric conversion unit 2215 included in the second and subsequent imaging pixels 221a. The output values b2, c2, b3, c3, ..., B12, c12 are calculated by adding or averaging the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the photoelectric conversion units 2214 and 2215. As a result, the camera control unit 21 can acquire an output value including b1, c1, b2, c2, b3, c3, ..., B12, c12 as the contrast information of the frequency component in the first group LA. .. Similarly, as shown in FIG. 22, the camera control unit 21 acquires the contrast information of the frequency components in the groups LB, LC, LD, LE, .... Note that FIG. 22 is a diagram showing an example of frequency components in each group LA, LB, ... LE shown in FIG. 20.

そして、カメラ制御部21は、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。たとえば、図21(B)に示す例において、カメラ制御部21は、上記式(3)に示すように、第1グループLAにおける周波数成分の出力値b1,c1,b2,c2,b3,c3,・・・,b12,c12のうち、連続する出力値の差の総和を、周波数成分のコントラスト量として算出することができる。また、カメラ制御部21は、出力値b1とc1,b2とc2,b3とc3,・・・,b12とc12とをそれぞれ加算した列データを算出し、算出した列データにおいて連続する値の差の総和を、周波数成分のコントラスト量として算出する構成としてもよい。あるいは、カメラ制御部21は、出力値b1,c1,b2,c2,b3,c3,・・・,b12,c12を、出力値b1,b2,b3,・・・,b12からなる列データと、出力値c1,c2,c3,・・・,c12からなる列データとに分けて、それぞれの列データにおける周波数成分のコントラスト量を算出し、値が大きい方のコントラスト量あるいは値が小さいほうのコントラスト量を、各グループにおける周波数成分のコントラスト量として算出する構成としてもよい。 Then, the camera control unit 21 calculates the contrast amount of the frequency component in each group based on the contrast information of the frequency component in each group. For example, in the example shown in FIG. 21 (B), the camera control unit 21 has the output values b1, c1, b2, c2, b3, c3 of the frequency components in the first group LA as shown in the above equation (3). The sum of the differences between consecutive output values among b12 and c12 can be calculated as the contrast amount of the frequency component. Further, the camera control unit 21 calculates column data obtained by adding the output values b1, c1, b2, c2, b3, c3, ..., B12 and c12, respectively, and the difference between the calculated column data is a continuous value. May be configured to calculate the sum of the above as the amount of contrast of the frequency component. Alternatively, the camera control unit 21 sets the output values b1, c1, b2, c2, b3, c3, ..., B12, c12 as column data consisting of the output values b1, b2, b3, ..., B12. The contrast amount of the frequency component in each column data is calculated separately from the column data consisting of the output values c1, c2, c3, ..., C12, and the contrast amount of the larger value or the contrast of the smaller value is calculated. The amount may be calculated as the contrast amount of the frequency component in each group.

さらに、上述した例では、同じグループに属する全ての撮像画素列225の出力に含まれる全ての周波数成分を加算または平均化することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストなどに基づいて、加算または平均化する周波数成分の数を変更する構成としてもよい。たとえば、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストが高いほど、加算する周波数成分の数を少なくし、被写界の明るさ、画像の輝度、あるいは画像のコントラストが低いほど、加算する周波数成分の数を多くする構成とすることができる。 Further, in the above-described example, a configuration is exemplified in which the contrast information of the frequency components in each group is detected by adding or averaging all the frequency components included in the outputs of all the imaging pixel strings 225 belonging to the same group. However, the configuration is not limited to this, and the number of frequency components to be added or averaged may be changed based on, for example, the brightness of the field of view, the brightness of the image, or the contrast of the image. For example, the higher the brightness of the field, the brightness of the image, or the contrast of the image, the smaller the number of frequency components to be added, and the lower the brightness of the field, the brightness of the image, or the contrast of the image, the lower the number of frequency components to be added. The number of frequency components to be added can be increased.

そして、カメラ制御部21は、グループごとに算出した周波数成分のコントラスト量のうち、コントラスト量が最も大きいグループを特定グループとして決定し、特定グループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。たとえば、図22に示す例においては、第3グループLCにおける周波数成分の量および強度が大きいため、グループLA〜LEのうち、第3グループLCにおける周波数成分のコントラスト量が最も大きくなる。この場合、カメラ制御部21は、第3グループLCを特定グループとして特定し、第3グループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。 Then, the camera control unit 21 determines the group having the largest contrast amount among the contrast amounts of the frequency components calculated for each group as a specific group, and defocuses based on the output of the imaging pixel 221a included in the specific group. Calculate the amount. For example, in the example shown in FIG. 22, since the amount and intensity of the frequency component in the third group LC are large, the contrast amount of the frequency component in the third group LC is the largest among the groups LA to LE. In this case, the camera control unit 21 specifies the third group LC as a specific group, and calculates the defocus amount based on the output of the imaging pixels 221a included in the third group.

たとえば、カメラ制御部21は、図21(B)に示すように、特定グループに含まれる光電変換部2214,2215の出力のうち、横方向(X方向)において同じ位置に配置された光電変換部2214,2215の出力を加算または平均化することで、一対の像データ(出力値b1,b2,b3,・・・からなる像データと、出力値c1,c2,c3,・・・からなる像データと)を算出する。そして、カメラ制御部21は、上記式(1)に示すように、算出した一対の像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行うことで、一対の像データの相関量C(k)を算出し、算出した相関量C(k)に基づいて、上記式(2)に示すように、デフォーカス量を算出することができる。そして、カメラ制御部21は、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32を駆動させることで、光学系の焦点調節を行うことができる。 For example, as shown in FIG. 21B, the camera control unit 21 is a photoelectric conversion unit arranged at the same position in the lateral direction (X direction) among the outputs of the photoelectric conversion units 2214 and 2215 included in the specific group. By adding or averaging the outputs of 2214 and 2215, an image data consisting of a pair of image data (output values b1, b2, b3, ...) And an image consisting of output values c1, c2, c3, ... Data and) are calculated. Then, as shown in the above equation (1), the camera control unit 21 performs the correlation calculation while relatively shifting the calculated pair of image data to obtain the correlation amount C (k) of the pair of image data. Based on the calculated correlation amount C (k), the defocus amount can be calculated as shown in the above equation (2). Then, the camera control unit 21 can adjust the focus of the optical system by driving the focus lens 32 based on the calculated defocus amount.

なお、第4実施形態において、カメラ制御部21は、焦点検出モジュール261により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動を制御することもでき、また、撮像素子220の出力に基づいて算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動を制御することもできる。たとえば、カメラ制御部21は、撮像素子220で受光する光の明るさが低い場合には、焦点検出モジュール261により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動を制御することができる。焦点検出モジュール261のラインセンサ261dを構成する各画素のサイズは、撮像画素221aと比べて大きく設計されているため、光束の光の強さが比較的弱い場合でも、比較的高い精度で焦点検出を行うことができるためである。一方、たとえば動画撮影時には、撮像素子220の出力に基づいて算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動を制御することができる。撮像素子220の出力に基づく像面位相差検出では、動画撮影時においても、撮像素子220で画像を撮像しながら、光学系の焦点検出を行うことができるためである。 In the fourth embodiment, the camera control unit 21 can also control the drive of the focus lens 32 based on the defocus amount calculated by the focus detection module 261 and also based on the output of the image sensor 220. It is also possible to control the drive of the focus lens 32 based on the defocus amount calculated in the above. For example, when the brightness of the light received by the image sensor 220 is low, the camera control unit 21 can control the drive of the focus lens 32 based on the defocus amount calculated by the focus detection module 261. .. Since the size of each pixel constituting the line sensor 261d of the focus detection module 261 is designed to be larger than that of the image pickup pixel 221a, focus detection is performed with relatively high accuracy even when the light intensity of the luminous flux is relatively weak. Because it is possible to do. On the other hand, for example, when shooting a moving image, the drive of the focus lens 32 can be controlled based on the defocus amount calculated based on the output of the image sensor 220. This is because in the image plane phase difference detection based on the output of the image sensor 220, the focus of the optical system can be detected while the image sensor 220 captures an image even during moving image shooting.

次に、第4実施形態に係るカメラ1aの動作を説明する。図23は、第4実施形態に係るカメラ1aの動作例を示すフローチャートである。なお、図23に示すカメラ1aの動作例においては、カメラ制御部21が、撮像素子220の出力に基づいて、焦点検出を行う場面を例示して説明する。 Next, the operation of the camera 1a according to the fourth embodiment will be described. FIG. 23 is a flowchart showing an operation example of the camera 1a according to the fourth embodiment. In the operation example of the camera 1a shown in FIG. 23, a scene in which the camera control unit 21 performs focus detection based on the output of the image sensor 220 will be described as an example.

まず、ステップS401では、撮像素子220により、撮像画素221a(撮像画素221aの光電変換部2214,2215)の出力データの取得が行われる。また、ステップS402では、カメラ制御部21により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアAFPの選択が行われる。たとえば、撮影者は、操作部28を手動操作することにより、焦点調節を行うための焦点検出エリアAFPを選択することができる。これにより、カメラ制御部21は、選択された焦点検出エリアAFPに対応する焦点検出領域224を、焦点検出を行うための焦点検出領域224として決定する。 First, in step S401, the image sensor 220 acquires the output data of the image pickup pixels 221a (photoelectric conversion units 2214 and 2215 of the image pickup pixels 221a). Further, in step S402, the camera control unit 21 selects the focus detection area AFP for use in focus adjustment. For example, the photographer can select the focus detection area AFP for adjusting the focus by manually operating the operation unit 28. As a result, the camera control unit 21 determines the focus detection area 224 corresponding to the selected focus detection area AFP as the focus detection area 224 for performing focus detection.

そして、ステップS403では、カメラ制御部21により、ステップS402で決定された焦点検出領域224において、横方向(X方向)に一次元状に配列した複数の撮像画素221aが撮像画素列225として設定され、各撮像画素列225の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報が検出される。 Then, in step S403, the camera control unit 21 sets a plurality of imaging pixels 221a arranged one-dimensionally in the lateral direction (X direction) as the imaging pixel row 225 in the focus detection region 224 determined in step S402. , The contrast information of the frequency component included in the output of each image pickup pixel sequence 225 is detected.

そして、ステップS404では、カメラ制御部21により、焦点検出領域224における複数の撮像画素列225が、所定数の撮像画素列225ごとにグループ化される。たとえば、図20に示すように、カメラ制御部21は、複数の撮像画素列225を、5つの撮像画素列ごとに、グループLA,LB,LC,LD,LE,・・・にグループ化することができる。 Then, in step S404, the camera control unit 21 groups a plurality of image pickup pixel rows 225 in the focus detection region 224 into a predetermined number of image pickup pixel rows 225. For example, as shown in FIG. 20, the camera control unit 21 groups a plurality of image pickup pixel sequences 225 into groups LA, LB, LC, LD, LE, ... For each of the five image pickup pixel sequences. Can be done.

ステップS405では、カメラ制御部21により、同じグループに属する撮像画素列225の出力に含まれる周波数成分の出力値が加算され、これにより、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。具体的には、カメラ制御部21は、図21(A)に示すように、同じグループに属する複数の撮像画素列225において、それぞれ横方向(X方向)において同じ位置に配置する撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。 In step S405, the camera control unit 21 adds the output values of the frequency components included in the output of the imaging pixel sequence 225 belonging to the same group, whereby the contrast information of the frequency components in each group is detected. Specifically, as shown in FIG. 21A, the camera control unit 21 has image pickup pixels 221a arranged at the same positions in the lateral direction (X direction) in a plurality of imaging pixel rows 225 belonging to the same group. By adding the output values of the frequency components corresponding to the outputs, the contrast information of the frequency components in each group is detected.

そして、ステップS406では、カメラ制御部21により、ステップS405で検出された各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量が算出される。たとえば、カメラ制御部21は、上記式(3)に基づいて、各グループにおける周波数成分の出力値から、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出することができる。 Then, in step S406, the camera control unit 21 calculates the contrast amount of the frequency component in each group based on the contrast information of the frequency component in each group detected in step S405. For example, the camera control unit 21 can calculate the contrast amount of the frequency component in each group from the output value of the frequency component in each group based on the above equation (3).

ステップS407では、カメラ制御部21により、ステップS406においてグループごとに算出された周波数成分のコントラスト量の比較が行われ、コントラスト量が最も高いグループが、焦点検出を行う特定グループとして決定される。そして、ステップS408では、カメラ制御部21により、ステップS407で決定された特定グループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、図21(B)に示すように、特定グループ内の各撮像画素列225において、それぞれ横方向(X方向)において同じ位置に配置された光電変換部2214,2215の出力を加算することで、一対の像データを算出する。そして、カメラ制御部21は、算出した一対の像データの相関演算を行い、当該演算結果に基づいて、デフォーカス量を算出する。そして、ステップS409では、カメラ制御部21により、ステップS408で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動が行われる。 In step S407, the camera control unit 21 compares the contrast amounts of the frequency components calculated for each group in step S406, and the group having the highest contrast amount is determined as a specific group for performing focus detection. Then, in step S408, the camera control unit 21 calculates the defocus amount based on the output of the imaging pixels 221a included in the specific group determined in step S407. For example, as shown in FIG. 21 (B), the camera control unit 21 is a photoelectric conversion unit 2214, 2215 arranged at the same position in the lateral direction (X direction) in each imaging pixel row 225 in the specific group. A pair of image data is calculated by adding the outputs. Then, the camera control unit 21 performs a correlation calculation of the calculated pair of image data, and calculates the defocus amount based on the calculation result. Then, in step S409, the camera control unit 21 drives the focus lens 32 based on the defocus amount calculated in step S408.

以上のようにして、第4実施形態に係る光学系の焦点検出が行われる。 As described above, the focus detection of the optical system according to the fourth embodiment is performed.

このように、第4実施形態では、図17に示すように、撮像素子220に、一対の光電変換部2214,2215を有する複数の撮像画素221aが二次元状に配列されている。そして、複数の撮像画素221aのうち、横方向(X方向)に配列された複数の撮像画素221aを撮像画素列225として設定し、各撮像画素列225を構成する撮像画素221aの光電変換部2214,2215の出力を、測距瞳351と測距瞳352とに対応した出力グループにまとめて一対の像データを取得し、取得した一対の像データに基づいてデフォーカス量を算出する、像面位相差検出を行う。これにより、第4実施形態では、たとえば動画撮影中などでも、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。 As described above, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, a plurality of imaging pixels 221a having a pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215 are arranged in a two-dimensional manner on the image sensor 220. Then, among the plurality of imaging pixels 221a, a plurality of imaging pixels 221a arranged in the horizontal direction (X direction) are set as the imaging pixel rows 225, and the photoelectric conversion unit 2214 of the imaging pixels 221a constituting each imaging pixel row 225 is set. , 2215 are grouped into output groups corresponding to the distance measuring pupil 351 and the distance measuring pupil 352 to acquire a pair of image data, and the defocus amount is calculated based on the acquired pair of image data. Performs phase difference detection. Thereby, in the fourth embodiment, the focal state of the optical system can be appropriately detected even during, for example, moving image shooting.

また、第4実施形態では、各撮像画素列225を、所定数の撮像画素列225ごとにグループ化し、同じグループに属する撮像画素列225の出力に含まれる各周波数成分の出力値を、グループごとに加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。そして、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出し、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素221aの出力に基づいて、焦点検出を行う。これにより、第4実施形態では、高周波成分を多く含み、被写体が存在する可能性の高いグループにおいて焦点検出を行うことができるため、被写体に対する光学系の焦点状態をより適切に検出することができる。また、第4実施形態では、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素221aの出力に基づいて像面位相差検出を行うことで、全ての撮像画素221aの出力に基づいてデフォーカス量を算出する場合と比べて、デフォーカス量の算出に要する時間を短縮することができ、これにより、適切なタイミングで焦点検出を行うことができる。 Further, in the fourth embodiment, each imaging pixel row 225 is grouped by a predetermined number of imaging pixel rows 225, and the output value of each frequency component included in the output of the imaging pixel row 225 belonging to the same group is set for each group. By adding to, the contrast information of the frequency components in each group is detected. Then, the contrast amount of the frequency component in each group is calculated based on the contrast information of the frequency component in each group, the group having the highest contrast amount is determined as a specific group, and based on the output of the imaging pixel 221a in the specific group. , Performs focus detection. As a result, in the fourth embodiment, the focus can be detected in a group containing a large amount of high-frequency components and in which the subject is likely to exist, so that the focal state of the optical system with respect to the subject can be detected more appropriately. .. Further, in the fourth embodiment, the group having the highest contrast amount is determined as a specific group, and the image plane phase difference is detected based on the output of the imaging pixels 221a in the specific group, so that the output of all the imaging pixels 221a is obtained. Compared with the case where the defocus amount is calculated based on the defocus amount, the time required for calculating the defocus amount can be shortened, whereby the focus can be detected at an appropriate timing.

《第5実施形態》
次いで、第5実施形態について説明する。第5実施形態では、図14に示すカメラ1aにおいて、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第4実施形態と同様の構成を有するものである。
<< Fifth Embodiment >>
Next, the fifth embodiment will be described. The fifth embodiment has the same configuration as the fourth embodiment described above, except that the camera 1a shown in FIG. 14 operates as described below.

第5実施形態に係る撮像素子220は、第4実施形態と同様に、撮像素子220に、一対の光電変換部2214,2215を有する撮像画素221aが二次元状に配列されている。そして、第5実施形態において、カメラ制御部21は、人物の顔などの特定被写体を検出し、特定被写体に対応する撮像画素221aの出力を、特定被写体を示す色に応じた比率で抽出することで、特定被写体に応じた周波数成分を抽出する。 In the image pickup device 220 according to the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the image pickup element 220 has two-dimensionally arranged image pickup pixels 221a having a pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215. Then, in the fifth embodiment, the camera control unit 21 detects a specific subject such as a person's face and extracts the output of the imaging pixel 221a corresponding to the specific subject at a ratio corresponding to the color indicating the specific subject. Then, the frequency component corresponding to the specific subject is extracted.

具体的には、カメラ制御部21は、まず、人物の顔などのテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことで、人物の顔などの特定被写体を検出する。そして、カメラ制御部21は、特定被写体に対応する撮像素子220の領域を対象領域として特定する。なお、カメラ制御部21は、焦点検出領域224a〜224i内において対象領域を特定する構成としてもよいし、あるいは、撮像素子220全体において対象領域を特定する構成としてもよい。 Specifically, the camera control unit 21 first detects a specific subject such as a person's face by performing template matching using a template image such as a person's face. Then, the camera control unit 21 specifies the region of the image sensor 220 corresponding to the specific subject as the target region. The camera control unit 21 may be configured to specify the target region within the focus detection regions 224a to 224i, or may be configured to specify the target region in the entire image sensor 220.

そして、カメラ制御部21は、ユーザまたはカメラ制御部21により選択された焦点検出領域224において、対象領域が存在するか否かを検出する。すなわち、カメラ制御部21は、ユーザまたはカメラ制御部21により焦点調節を行うための焦点検出エリアAFPが選択された場合に、当該焦点検出エリアに対応する焦点検出領域224を決定し、当該焦点検出領域224に対象領域が存在するかを判断する。そして、カメラ制御部21は、焦点検出領域224に対象領域が存在する場合には、焦点検出領域224において対象領域に対応する画素群223を特定する。さらに、カメラ制御部21は、対象領域に対応する画素群223を含む画素群列226を設定する。たとえば、カメラ制御部21は、図24に示すように、対象領域に対応する画素群223を含む複数の画素群223が横方向(X方向)に一次元状に配列された列を画素群列226として設定することができる。なお、図24は、図20に示す第1グループLAの撮像画素221aを模式的に示した図である。また、図24に示す例では、画素列226が6つの画素群223を有するものとして説明する。 Then, the camera control unit 21 detects whether or not the target area exists in the focus detection area 224 selected by the user or the camera control unit 21. That is, when the focus detection area AFP for performing focus adjustment is selected by the user or the camera control unit 21, the camera control unit 21 determines the focus detection area 224 corresponding to the focus detection area, and determines the focus detection area 224. It is determined whether or not the target area exists in the area 224. Then, when the target area exists in the focus detection area 224, the camera control unit 21 identifies the pixel group 223 corresponding to the target area in the focus detection area 224. Further, the camera control unit 21 sets a pixel group sequence 226 including a pixel group 223 corresponding to the target region. For example, as shown in FIG. 24, the camera control unit 21 arranges a plurality of pixel groups 223 including the pixel group 223 corresponding to the target region in a horizontal direction (X direction) in a one-dimensional manner. It can be set as 226. Note that FIG. 24 is a diagram schematically showing the imaging pixels 221a of the first group LA shown in FIG. 20. Further, in the example shown in FIG. 24, the pixel string 226 will be described as having six pixel groups 223.

そして、カメラ制御部21は、画素群列226の出力から、画素群列226に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分に関するコントラスト情報を検出する。具体的には、カメラ制御部21は、まず、画素群223を構成する4つの撮像画素221a(R画素、G画素、B画素を含む)の出力値を、人物の顔などの特定被写体を示す色(たとえば、特定被写体の肌色)に応じた比率で抽出する。たとえば、カメラ制御部21は、特定被写体の肌色に応じた比率となるように、R画素、G画素の出力値を、B画素の出力よりも高く抽出することができる。そして、カメラ制御部21は、画素群223を構成する4つの撮像画素221a(R画素、G画素、B画素)から抽出した出力値を加算または平均化することで、画素群223の出力値を検出する。さらに、カメラ制御部21は、各画素群列226を構成する画素群223の出力値を、画素群223の並び方向に沿って検出することで、複数の画素群223からなる画素群列226の出力を検出する。そして、カメラ制御部21は、画素群列226の出力に対して、所定のバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を行うことで、画素群列226の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト情報を検出する。 Then, the camera control unit 21 extracts the frequency component corresponding to the pixel group sequence 226 from the output of the pixel group sequence 226, and detects the contrast information regarding the extracted frequency component. Specifically, the camera control unit 21 first indicates the output values of the four imaging pixels 221a (including the R pixel, G pixel, and B pixel) constituting the pixel group 223 to indicate a specific subject such as a person's face. Extract at a ratio according to the color (for example, the skin color of a specific subject). For example, the camera control unit 21 can extract the output values of the R pixel and the G pixel higher than the output of the B pixel so that the ratio corresponds to the skin color of the specific subject. Then, the camera control unit 21 adds or averages the output values extracted from the four imaging pixels 221a (R pixel, G pixel, B pixel) constituting the pixel group 223 to obtain the output value of the pixel group 223. To detect. Further, the camera control unit 21 detects the output value of the pixel group 223 constituting each pixel group 226 along the arrangement direction of the pixel group 223, so that the pixel group 226 composed of a plurality of pixel groups 223 Detect the output. Then, the camera control unit 21 extracts the frequency component corresponding to the subject from the output of the pixel group 226 by performing a filter process using a predetermined bandpass filter on the output of the pixel group 226. The contrast information of the extracted frequency component is detected.

さらに、カメラ制御部21は、対象領域に対応する複数の画素群列226を、所定数の画素群列226ごとにグループ化し、同じグループに属する画素群列226の出力に対応する周波数成分を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する。たとえば、図24に示す例においては、同じグループに属する画素群列226をA1’〜A3’で表している。この場合、カメラ制御部21は、各画素群列A1’〜A3’において1番目の画素群223の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値d1を取得する。同様に、カメラ制御部21は、各画素群列A1’〜A3’において2番目の画素群223の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値d2を取得する。同様に、カメラ制御部21は、左から3番目以降の画素群223についても、それぞれの画素群223の出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、出力値d3,d4,d5,d6を取得して、取得した出力値d1,d2,d3,d4,d5,d6を、グループにおける周波数成分のコントラスト情報として検出することができる。なお、カメラ制御部21は、横方向(X方向)において同じ位置に配置された画素群223の出力に対応する周波数成分の出力値を平均化することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報を検出する構成としてもよい。 Further, the camera control unit 21 groups a plurality of pixel group rows 226 corresponding to the target area into a predetermined number of pixel group rows 226, and adds a frequency component corresponding to the output of the pixel group rows 226 belonging to the same group. By doing so, the contrast information of the frequency component in each group is detected. For example, in the example shown in FIG. 24, the pixel group rows 226 belonging to the same group are represented by A1'to A3'. In this case, the camera control unit 21 acquires the output value d1 by adding the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the first pixel group 223 in each pixel group sequence A1'to A3'. Similarly, the camera control unit 21 acquires the output value d2 by adding the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the second pixel group 223 in each pixel group sequence A1'to A3'. Similarly, the camera control unit 21 also adds the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the respective pixel groups 223 for the third and subsequent pixel groups 223 from the left, so that the output values d3, d4, d5, and so on are added. d6 can be acquired, and the acquired output values d1, d2, d3, d4, d5, d6 can be detected as contrast information of frequency components in the group. The camera control unit 21 averages the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the pixel groups 223 arranged at the same positions in the horizontal direction (X direction) to obtain the contrast information of the frequency components in each group. It may be configured to detect.

そして、カメラ制御部21は、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、各グループにおける周波数成分のコントラスト量を算出する。また、カメラ制御部21は、焦点検出領域224内に、対象領域に対応する複数のグループが存在する場合には、他のグループにおいても同様に周波数成分のコントラスト量を算出する。そして、カメラ制御部21は、コントラスト量を算出したグループのうち、コントラスト量が最も高いグループを特定グループとして決定し、特定グループにおける撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する。なお、特定グループにおけるデフォーカス量の算出方法については、第4実施形態と同様に行うことができる。 Then, the camera control unit 21 calculates the contrast amount of the frequency component in each group based on the contrast information of the frequency component in each group. Further, when a plurality of groups corresponding to the target area exist in the focus detection area 224, the camera control unit 21 similarly calculates the contrast amount of the frequency component in the other groups. Then, the camera control unit 21 determines the group having the highest contrast amount among the groups for which the contrast amount has been calculated as a specific group, and calculates the defocus amount based on the output of the imaging pixel 221a in the specific group. The method of calculating the defocus amount in the specific group can be performed in the same manner as in the fourth embodiment.

次いで、図25を参照して、第5実施形態に係るカメラ1の動作を説明する。なお、図25は、第5実施形態に係るカメラ1の動作例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the camera 1 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 25. Note that FIG. 25 is a flowchart showing an operation example of the camera 1 according to the fifth embodiment.

まず、ステップS501では、カメラ制御部21により、特定被写体に対応する対象領域の検出が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、人物の顔などの特定被写体のテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことで、特定被写体を検出し、検出された特定被写体に対応する撮像素子220の領域を対象領域として検出することができる。 First, in step S501, the camera control unit 21 detects the target area corresponding to the specific subject. For example, the camera control unit 21 detects a specific subject by performing template matching using a template image of a specific subject such as a person's face, and sets the region of the image sensor 220 corresponding to the detected specific subject as a target region. Can be detected as.

そして、ステップS502では、第4実施形態のステップS402と同様に、焦点調節に用いるための焦点検出エリアAFPの選択が行われ、これにより、選択された焦点検出エリアAFPに対応する焦点検出領域224が、焦点検出を行うための焦点検出領域224として決定される。 Then, in step S502, similarly to step S402 of the fourth embodiment, the focus detection area AFP to be used for focus adjustment is selected, whereby the focus detection area 224 corresponding to the selected focus detection area AFP is selected. Is determined as the focus detection area 224 for performing focus detection.

ステップS503では、カメラ制御部21により、ステップS502で選択された焦点検出領域224内に、ステップS501で検出された対象領域が存在するか否かの判断が行われる。焦点検出領域224内に対象領域が存在する場合には、ステップS504に進み、一方、焦点検出領域224内に対象領域が存在しない場合には、ステップS513に進む。なお、ステップS513〜S515では、第4実施形態のステップS403〜S405と同様に、焦点検出領域224に設定された撮像画素列225のコントラスト情報が検出され(ステップS513)、各撮像画素列225が所定数の撮像画素列ごとにグループ分けされ(ステップS514)、同じグループに属する撮像画素列225の出力に含まれる周波数成分の出力値がグループごとに加算されることで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。(ステップS515)。 In step S503, the camera control unit 21 determines whether or not the target area detected in step S501 exists in the focus detection area 224 selected in step S502. If the target area exists in the focus detection area 224, the process proceeds to step S504, while if the target area does not exist in the focus detection area 224, the process proceeds to step S513. In steps S513 to S515, the contrast information of the imaging pixel row 225 set in the focus detection region 224 is detected (step S513), and each imaging pixel row 225 is detected, as in steps S403 to S405 of the fourth embodiment. The frequency components in each group are grouped by a predetermined number of imaging pixel rows (step S514), and the output values of the frequency components included in the output of the imaging pixel row 225 belonging to the same group are added to each group. Contrast information is detected. (Step S515).

一方、ステップS503において、焦点検出領域224内で対象領域が検出された場合には(ステップS503=Yes)、ステップS504に進む。ステップS504では、カメラ制御部21により、対象領域において各画素群223を構成する4つの撮像画素221aの出力値が、特定被写体を示す色(たとえば特定被写体の肌色)に応じた比率で抽出される。そして、ステップS505では、カメラ制御部21により、ステップS504で抽出された撮像画素221aの出力に基づいて、対象領域に含まれる各画素群223の出力が検出され、複数の画素群223からなる各画素群列226の出力が検出される。すなわち、カメラ制御部21は、特定被写体を示す色に応じた比率で抽出した撮像画素221aの出力値を、画素群223単位で加算または平均化することで、特定被写体の肌色に応じた画素群223の出力値を検出する。そして、カメラ制御部21は、画素群列226を構成する複数の画素群223の出力値を、画素群列226における画素群223の並び方向に沿って検出することで、画素群列226の出力を検出する。 On the other hand, if the target area is detected in the focus detection area 224 in step S503 (step S503 = Yes), the process proceeds to step S504. In step S504, the camera control unit 21 extracts the output values of the four imaging pixels 221a constituting each pixel group 223 in the target area at a ratio corresponding to the color indicating the specific subject (for example, the skin color of the specific subject). .. Then, in step S505, the camera control unit 21 detects the output of each pixel group 223 included in the target area based on the output of the image pickup pixel 221a extracted in step S504, and each of the plurality of pixel groups 223 is composed of the plurality of pixel groups 223. The output of the pixel group 226 is detected. That is, the camera control unit 21 adds or averages the output values of the imaging pixels 221a extracted at a ratio corresponding to the color indicating the specific subject in units of 223 pixel groups, so that the pixel group corresponding to the skin color of the specific subject is obtained. The output value of 223 is detected. Then, the camera control unit 21 detects the output values of the plurality of pixel groups 223 constituting the pixel group row 226 along the arrangement direction of the pixel group 223 in the pixel group row 226, thereby outputting the pixel group row 226. Is detected.

さらに、ステップS506では、カメラ制御部21により、ステップS505で検出された画素群列226の出力に基づいて、画素群列226の出力に含まれる周波数成分のコントラスト情報が検出される。たとえば、カメラ制御部21は、画素群列226の出力に対して所定のフィルタ処理を施すことで、画素群列226の出力から被写体に対応する周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分のコントラスト情報を検出する。 Further, in step S506, the camera control unit 21 detects the contrast information of the frequency component included in the output of the pixel group 226 based on the output of the pixel group 226 detected in step S505. For example, the camera control unit 21 extracts a frequency component corresponding to the subject from the output of the pixel group 226 by performing a predetermined filter process on the output of the pixel group 226, and contrast information of the extracted frequency component. Is detected.

ステップS507では、カメラ制御部21により、対象領域に対応する画素群列226が、所定数の画素群列226ごとにグループ化される。そして、ステップS508では、カメラ制御部21により、同じグループに属する画素群列226の出力に含まれる周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分のコントラスト情報が検出される。 In step S507, the camera control unit 21 groups the pixel group rows 226 corresponding to the target area into a predetermined number of pixel group rows 226. Then, in step S508, the camera control unit 21 adds the output values of the frequency components included in the output of the pixel group sequence 226 belonging to the same group to detect the contrast information of the frequency components in each group.

ステップS509では、カメラ制御部21により、ステップS509またはステップS515で検出された各グループにおける周波数成分のコントラスト情報に基づいて、たとえば上記式(3)に示すように、各グループにおける周波数成分のコントラスト量が算出される。 In step S509, based on the contrast information of the frequency components in each group detected by the camera control unit 21 in step S509 or step S515, for example, as shown in the above equation (3), the contrast amount of the frequency components in each group. Is calculated.

そして、ステップS510〜S512では、第4実施形態のS407〜S409と同様にコントラスト量が最も高いグループが特定グループとして決定され(ステップS510)、特定グループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量が算出される(ステップS511)。そして、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動が行われる(ステップS512)。 Then, in steps S510 to S512, the group having the highest contrast amount is determined as the specific group as in S407 to S409 of the fourth embodiment (step S510), and based on the output of the imaging pixels 221a included in the specific group, the group is determined. The defocus amount is calculated (step S511). Then, the focus lens 32 is driven based on the calculated defocus amount (step S512).

このように、第5実施形態では、各撮像画素221aの出力を特定被写体を示す色に応じた比率で抽出することで、人物の顔などの特定被写体に起因する周波数成分をより高い精度で抽出することができる。そして、このように抽出した周波数成分に基づいて、焦点検出を行うグループを決定し、当該グループにおける撮像画素221aの出力に基づいて焦点検出を行うことで、特定被写体に対する光学系の焦点状態をより適切に検出することが可能となる。 As described above, in the fifth embodiment, by extracting the output of each imaging pixel 221a at a ratio corresponding to the color indicating the specific subject, the frequency component caused by the specific subject such as the face of a person is extracted with higher accuracy. can do. Then, a group to perform focus detection is determined based on the frequency component extracted in this way, and focus detection is performed based on the output of the imaging pixel 221a in the group to further obtain the focal state of the optical system for a specific subject. It becomes possible to detect appropriately.

以上、実施形態について説明したが、上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 Although the embodiments have been described above, the above-described embodiments are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above-described embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

たとえば、上述した第1実施形態から第3実施形態では、1つの焦点検出エリアAFPに対して4つの焦点検出画素列L1〜L4を備える構成を例示したが、焦点検出画素列の数はこれに限定されるものではなく、1つの焦点検出エリアにおける焦点検出画素列の数を、2または3としてもよいし、あるいは5以上としてもよい。また、上述した第4実施形態および第5実施形態では、焦点検出領域224a〜224iにおいて、一対の光電変換部2214,2215を有する撮像画素221が配列された構成を例示したが、たとえば、撮像素子220全体に撮像画素221が配列される構成とすることもできる。 For example, in the first to third embodiments described above, a configuration in which four focus detection pixel sequences L1 to L4 are provided for one focus detection area AFP has been illustrated, but the number of focus detection pixel sequences is the same. The number of focus detection pixel rows in one focus detection area is not limited, and may be 2 or 3, or may be 5 or more. Further, in the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, the configuration in which the image pickup pixels 221 having the pair of photoelectric conversion units 2214 and 2215 are arranged in the focus detection regions 224a to 224i has been illustrated. The image pickup pixels 221 may be arranged on the entire 220.

また、上述した第1実施形態から第3実施形態では、撮像素子22に焦点検出画素列L1〜L4を備え、焦点検出画素列L1〜L4の出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、撮像素子22とは別に、位相差式AF検出モジュールを備え、この位相差式AF検出モジュールで受光した受光信号に基づいて、デフォーカス量を算出する構成としてもよい。具体的には、位相差式AF検出モジュールは、光学系を通過する光束を受光する一対のラインセンサを複数有しており、ラインセンサごとにコントラスト情報を検出し、検出したコントラスト情報に基づいて、複数のラインセンサの中から、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよい。なお、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する場合には、位相差検出モジュールが備える演算部により、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよいし、あるいは、カメラ制御部21が、各一対のラインセンサの出力を取得することで、焦点検出に用いる一対のラインセンサを決定する構成としてもよい。 Further, in the first to third embodiments described above, the image sensor 22 is provided with the focus detection pixel strings L1 to L4, and the defocus amount is calculated based on the output of the focus detection pixel strings L1 to L4. Although illustrated, the configuration is not limited to this. For example, a phase difference AF detection module is provided separately from the image sensor 22, and the defocus amount is calculated based on the light receiving signal received by the phase difference AF detection module. It may be configured to be used. Specifically, the phase difference AF detection module has a plurality of pairs of line sensors that receive light flux passing through the optical system, detects contrast information for each line sensor, and is based on the detected contrast information. , A pair of line sensors used for focus detection may be determined from a plurality of line sensors. When determining the pair of line sensors used for focus detection, the arithmetic unit included in the phase difference detection module may be configured to determine the pair of line sensors used for focus detection, or the camera control unit 21. However, the pair of line sensors used for focus detection may be determined by acquiring the outputs of each pair of line sensors.

このように、「受光素子群」は、例えば、焦点検出画素列L1〜L4であってもよいし、上述した一対のラインセンサであってもよい。また、「焦点検出装置」は、例えば、撮像素子22,220またはそれを備えるカメラ1であってもよいし、もしくは、位相差式AF検出モジュールまたはそれを備えるカメラ1であってもよい。 As described above, the "light receiving element group" may be, for example, the focus detection pixel trains L1 to L4, or the pair of line sensors described above. Further, the "focus detection device" may be, for example, an image sensor 22, 220 or a camera 1 including the image sensor 22, or a phase difference AF detection module or a camera 1 including the same.

さらに、上述した第1実施形態から第3実施形態では、焦点検出画素列L1,L3と焦点検出画素列L2,L4とにおいて、第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bがX軸方向において逆となるように配置されているが、この構成に限定されず、たとえば、図26に示すように、焦点検出画素列L1a〜L4aを構成する焦点検出画素222a,222bをX軸方向において同じ位置となるように配置する構成としてもよい。 Further, in the first to third embodiments described above, in the focus detection pixel sequences L1 and L3 and the focus detection pixel sequences L2 and L4, the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b are in the X-axis direction. However, the configuration is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 26, the focus detection pixels 222a and 222b constituting the focus detection pixel rows L1a to L4a are the same in the X-axis direction. It may be configured to be arranged so as to be in a position.

また、図27の焦点検出画素列L1b,L2bに示すように、各焦点検出画素222a,222bが一対の光電変換部2222a,2222bを備える構成としてもよい。具体的には、図27に示すように、各焦点検出画素222a,222bにおいて、一対の光電変換部2222a,2222bがX軸方向に配列され、測距瞳351から照射される光束が、一対の光電変換部2222a,2222bのうち一方の光電変換部で受光され、測距瞳352から照射される光束が、他方の光電変換部で受光される。これにより、各焦点検出画素列L1b,L2bにおいて、一対の像データ列をそれぞれ出力することができる。なお、図27においては、測距瞳351から照射される光束を受光する光電変換部を灰色で表し、測距瞳352から照射される光束を受光する光電変換部を白塗りで表している。また、図27に示す例においては、焦点検出画素列L1b,L2bを2列ずつ有する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出画素列L1b,L2bを1列のみ有する構成としてもよいし、あるいは、3列以上有する構成としてもよい。 Further, as shown in the focus detection pixel rows L1b and L2b of FIG. 27, the focus detection pixels 222a and 222b may be configured to include a pair of photoelectric conversion units 2222a and 2222b. Specifically, as shown in FIG. 27, in each focus detection pixel 222a, 222b, a pair of photoelectric conversion units 2222a, 2222b are arranged in the X-axis direction, and a pair of luminous fluxes emitted from the distance measuring pupil 351 are paired. The light flux received by one of the photoelectric conversion units 2222a and 2222b and emitted from the distance measuring pupil 352 is received by the other photoelectric conversion unit. Thereby, a pair of image data strings can be output in each focus detection pixel sequence L1b and L2b, respectively. In FIG. 27, the photoelectric conversion unit that receives the light flux emitted from the distance measuring pupil 351 is shown in gray, and the photoelectric conversion unit that receives the light flux emitted from the distance measuring pupil 352 is shown in white. Further, in the example shown in FIG. 27, a configuration having two focus detection pixel rows L1b and two L2b is illustrated, but the configuration is not limited to this configuration, and for example, a configuration having only one focus detection pixel row L1b and L2b. Or it may be configured to have three or more rows.

さらに、各焦点検出画素列を構成する第1焦点検出画素222aおよび第2焦点検出画素222bの配列は、これらが少なくとも、同じ列上において交互に配列されたものであればよく、たとえば、図28に示す焦点検出画素列L1c〜L4cのように、焦点検出画素列中に、通常の撮像画素221が含まれるような構成としてもよい。 Further, the arrangement of the first focus detection pixel 222a and the second focus detection pixel 222b constituting each focus detection pixel row may be at least alternately arranged on the same row, for example, FIG. 28. The focus detection pixel array L1c to L4c shown in the above may be configured so that the normal image pickup pixel 221 is included in the focus detection pixel array.

また、上述した実施形態に加えて、被写体のコントラスト(あるいは被写体の輝度)が所定値以上である場合には、第1実施形態に示すように、焦点検出画素列L1〜L4のうち、コントラストが最も大きい被写体に対応する焦点検出画素列、または、出力に高周波成分が最も多く含まれる焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定し、一方、被写体のコントラスト(あるいは被写体の輝度)が所定値未満である場合には、第2実施形態に示したように、焦点検出画素列L1〜L4のうち、対応する被写体のコントラストが所定値以上となる1または複数の焦点検出画素列、または、出力に含まれる高周波成分の量が所定値以上となる1または複数の焦点検出画素列を、特定焦点検出画素列として決定する構成としてもよい。 Further, in addition to the above-described embodiment, when the contrast of the subject (or the brightness of the subject) is equal to or higher than a predetermined value, the contrast among the focus detection pixel sequences L1 to L4 is as shown in the first embodiment. The focus detection pixel string corresponding to the largest subject or the focus detection pixel string containing the largest amount of high-frequency components in the output is determined as the specific focus detection pixel string, while the contrast of the subject (or the brightness of the subject) is predetermined. If it is less than the value, as shown in the second embodiment, one or a plurality of focus detection pixel strings L1 to L4 in which the contrast of the corresponding subject is equal to or higher than a predetermined value, or One or a plurality of focus detection pixel strings in which the amount of the high frequency component contained in the output is equal to or greater than a predetermined value may be determined as the specific focus detection pixel string.

さらに、上述した第4実施形態では、各撮像画素列225の出力に対応する周波数成分をグループごとに加算することで、周波数成分のコントラスト量をグループごとに算出し、コントラスト量が最も高いグループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、以下のように構成することができる。すなわち、撮像画素列225に対応する周波数成分から当該周波数成分のコントラスト量を撮像画素列225ごとに算出し、同じグループに含まれる複数の撮像画素列225の中から、コントラスト量が最も高い撮像画素列225をグループごとに特定する。そして、コントラスト量が最も高い撮像画素列225に含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量をグループごとに算出し、これらデフォーカス量に基づいて、光学系の焦点調節を行う構成とすることもできる。また、撮像画素列225ごとに周波数成分のコントラスト量を算出するとともに、撮像画素列225ごとにデフォーカス量を算出し、コントラスト量が最も高い撮像画素列225のデフォーカス量に基づいて、光学系の焦点調節を行う構成としてもよい。 Further, in the fourth embodiment described above, the frequency component corresponding to the output of each image pickup pixel row 225 is added for each group to calculate the contrast amount of the frequency component for each group, and the group has the highest contrast amount. Although a configuration for calculating the defocus amount based on the output of the included imaging pixel 221a has been illustrated, the configuration is not limited to this configuration and can be configured as follows. That is, the contrast amount of the frequency component is calculated for each image pickup pixel row 225 from the frequency component corresponding to the image pickup pixel row 225, and the image pickup pixel having the highest contrast amount among the plurality of image pickup pixel rows 225 included in the same group. Column 225 is specified for each group. Then, the defocus amount is calculated for each group based on the output of the image pickup pixel 221a included in the image pickup pixel row 225 having the highest contrast amount, and the focus of the optical system is adjusted based on these defocus amounts. You can also do it. Further, the contrast amount of the frequency component is calculated for each image pickup pixel row 225, the defocus amount is calculated for each image pickup pixel row 225, and the optical system is based on the defocus amount of the image pickup pixel row 225 having the highest contrast amount. It may be configured to adjust the focus of.

また、上述した第4実施形態および第5実施形態では、周波数成分のコントラスト量が最も高いグループに含まれる撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、各グループにおける周波数成分のコントラスト量の大きさに基づいて、各グループにおける撮像画素221aの出力に重み付けを行い、重み付けした撮像画素221aの出力に基づいて、デフォーカス量を算出する構成とすることができる。この場合、カメラ制御部21は、グループにおける周波数成分のコントラスト量が大きいほど、当該グループにおける撮像画素221aの出力の重みを大きくすることができる。また、カメラ制御部21は、グループごとにデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量を、各グループにおける周波数成分のコントラスト量に応じて重み付けして、焦点調節に用いるデフォーカス量を算出する構成とすることもできる。 Further, in the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, a configuration in which the defocus amount is calculated based on the output of the imaging pixel 221a included in the group having the highest contrast amount of the frequency component has been exemplified. For example, the output of the imaging pixel 221a in each group is weighted based on the magnitude of the contrast amount of the frequency component in each group, and the defocus amount is determined based on the output of the weighted imaging pixel 221a. It can be configured to be calculated. In this case, the camera control unit 21 can increase the weight of the output of the imaging pixel 221a in the group as the contrast amount of the frequency component in the group increases. Further, the camera control unit 21 calculates the defocus amount for each group, weights the calculated defocus amount according to the contrast amount of the frequency component in each group, and calculates the defocus amount used for the focus adjustment. It can also be configured.

さらに、上述した第4実施形態および第5実施形態では、各焦点検出領域224a〜224iにおいて複数の撮像画素221aを二次元状に配列した構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出領域224a〜224iに、単一の撮像画素列225のみを有する構成としてもよいし、または、離散あるいは連続する2以上の撮像画素列225を有する構成としてもよい。さらに、上述した第1実施形態〜第3実施形態では、焦点検出画素列L1〜L4において、焦点検出画素222a,222bを横方向(X方向)に配列する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出画素222a,222bを縦方向(Y方向)に配列する構成とすることができる。また、上述した第4実施形態および第5実施形態においても、縦方向(Y方向)に配列した複数の撮像画素221aを撮像画素列225とする構成としてもよい。この場合、同一のグループに属する各撮像画素列225において、縦方向(Y方向)において同じ位置に配置された撮像画素221aの出力に対応する周波数成分の出力値を加算することで、各グループにおける周波数成分の出力値を算出することができる。 Further, in the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, a configuration in which a plurality of imaging pixels 221a are arranged in a two-dimensional manner in each focus detection region 224a to 224i has been illustrated, but the configuration is not limited to this configuration, and for example. The focus detection regions 224a to 224i may have only a single imaging pixel array 225, or may have two or more discrete or continuous imaging pixel sequences 225. Further, in the first to third embodiments described above, the configuration in which the focus detection pixels 222a and 222b are arranged in the lateral direction (X direction) in the focus detection pixel rows L1 to L4 has been illustrated, but the configuration is limited to this configuration. However, for example, the focus detection pixels 222a and 222b can be arranged in the vertical direction (Y direction). Further, also in the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, a plurality of imaging pixels 221a arranged in the vertical direction (Y direction) may be configured as an imaging pixel row 225. In this case, in each imaging pixel row 225 belonging to the same group, the output values of the frequency components corresponding to the outputs of the imaging pixels 221a arranged at the same position in the vertical direction (Y direction) are added to each group. The output value of the frequency component can be calculated.

加えて、上述した第4実施形態および第5実施形態では、撮像素子220を備える一眼レフデジタルカメラ1aを例示して説明したが、この構成に限定されず、たとえば、図1に示すデジタルカメラ1において、撮像素子220を備える構成としてもよい。この場合も、第4実施形態および第5実施形態と同様に焦点検出を行うことができる。 In addition, in the fourth and fifth embodiments described above, the single-lens reflex digital camera 1a provided with the image sensor 220 has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and for example, the digital camera 1 shown in FIG. In the configuration, the image sensor 220 may be provided. In this case as well, focus detection can be performed in the same manner as in the fourth and fifth embodiments.

1,1a…デジタルカメラ
2,2a…カメラ本体
21,220…カメラ制御部
22…撮像素子
221,221a…撮像画素
L1〜L4…焦点検出画素列
225…撮像画素列
226…画素群列
222a,222b…焦点検出画素
3…レンズ鏡筒
32…フォーカスレンズ
36…フォーカスレンズ駆動モータ
37…レンズ制御部
1,1a ... Digital camera 2,2a ... Camera body 21,220 ... Camera control unit 22 ... Imaging element 221,221a ... Imaging pixels L1 to L4 ... Focus detection pixel sequence 225 ... Imaging pixel sequence 226 ... Pixel group sequence 222a, 222b ... Focus detection pixel 3 ... Lens lens barrel 32 ... Focus lens 36 ... Focus lens drive motor 37 ... Lens control unit

Claims (1)

光学系により形成された像を撮像する撮像面に、前記像と前記撮像面との合焦状態を検出する複数の領域を有し、前記領域のそれぞれに、前記光学系の第1の領域を通過する光を受光し信号を出力する第1画素及び前記光学系の第2の領域を通過する光を受光し信号を出力する第2画素を有する画素列を複数列配置した撮像素子と、
前記複数の領域のうちの1つの前記領域内に配置された前記画素列のうち、配置された前記画素列の数より少ない数の前記画素列から出力された前記信号に基づいて前記合焦状態を検出する検出部と、
を備える合焦状態検出装置。
The imaging surface for imaging the image formed by the optical system has a plurality of regions for detecting the in-focus state between the image and the imaging surface, and each of the regions has a first region of the optical system. An image sensor in which a plurality of pixel rows having a first pixel that receives light passing through and outputs a signal and a second pixel that receives light passing through a second region of the optical system and outputs a signal are arranged.
The in-focus state based on the signal output from the pixel array in a number smaller than the number of the pixel array arranged in the pixel array arranged in one of the plurality of areas. With a detector that detects
A focusing state detector equipped with.
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