JP5168798B2 - Focus adjustment device and imaging device - Google Patents

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本発明は、撮像光学系の焦点調節を行う装置およびその焦点調節装置を備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to an apparatus that performs focus adjustment of an imaging optical system and an imaging apparatus that includes the focus adjustment apparatus.

位相差検出方式の焦点検出センサーと撮像素子を備え、焦点検出センサーの検出結果に基づき撮像光学系を合焦近傍に駆動した後、撮像素子の出力を用いたコントラスト検出方式で合焦位置を検出し、合焦位置の微調節を行うデジタルカメラが知られている(例えば、特許文献1参照)。   A phase difference detection type focus detection sensor and an image sensor are provided. Based on the detection result of the focus detection sensor, the imaging optical system is driven near the focus, and then the focus position is detected by the contrast detection method using the output of the image sensor. A digital camera that finely adjusts the in-focus position is known (for example, see Patent Document 1).

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開2001−281530号公報
Prior art documents related to the invention of this application include the following.
JP 2001-281530 A

しかしながら、上述した従来のカメラでは、コントラスト検出方式と位相差検出方式では、焦点検出の原理が異なるため相性が悪く、それぞれの方式で焦点検出した結果のマッチングが悪い。例えば、位相差検出方式において焦点検出可能な被写体に対してコントラスト検出方式では焦点検出不能になったり、位相差検出方式では高精度に焦点検出可能な被写体がコントラスト検出方式では焦点検出精度が悪化したりする。そのため、位相差検出方式でいったん合焦近傍にレンズ駆動した後にコントラスト検出方式で微調整をしようとしても、撮像光学系がハンチングして合焦点に収束しなかったり、とんでもない位置に撮像光学系を駆動したり、まったく撮像光学系が動かないことがある。   However, in the above-described conventional camera, the contrast detection method and the phase difference detection method are different in compatibility because the principle of focus detection is different, and the matching of the results of focus detection by each method is poor. For example, a subject for which focus detection is possible with the phase difference detection method makes focus detection impossible with the contrast detection method, or a subject for which focus detection can be performed with high accuracy with the phase difference detection method, the focus detection accuracy deteriorates with the contrast detection method. Or Therefore, even if you try to fine-tune the contrast detection method after driving the lens in the vicinity of the focus once with the phase difference detection method, the imaging optical system will not hunt and converge to the focal point, or the imaging optical system will be placed at an outrageous position. The imaging optical system may not move at all.

請求項1の発明による焦点調節装置は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段とを備え、前記焦点検出手段による前記第2のデフォーカス量の検出範囲が前記撮像兼焦点検出手段による前記第のデフォーカス量の検出範囲よりも大きいことを特徴とする。
請求項2の発明による焦点調節装置は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を検出して前記像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を検出して当該像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、前記撮像兼焦点検出手段による前記像ズレ量の検出が不能であると判定する判定閾値が、前記焦点検出手段による前記像ズレ量の検出が不能であると判定する判定閾値よりも厳しいことを特徴とする。
請求項3の発明による焦点調節装置は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、前記焦点検出手段による前記第2のデフォーカス量の合焦認定範囲が、前記撮像兼焦点検出手段による前記第1のデフォーカス量の合焦認定範囲よりも広いことを特徴とする。
請求項8の発明による焦点調節装置は、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出デフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた焦点調節装置であって、前記焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて前記撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正する補正手段を備えることを特徴とする。
A focus adjusting apparatus according to a first aspect of the present invention captures an image formed by an imaging optical system and an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions of the imaging optical system. And a pair of light fluxes that pass through a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the image pickup optical system. Focus detection means for detecting a second defocus amount of the image pickup optical system based on an image shift amount of a pair of images, and the image pickup optical system based on the first defocus amount and the second defocus amount defocusing of a focus adjustment unit that performs focus adjustment so that the focus state is achieved, the detection range of said second defocus amount by the focus detection means the first by the imaging and focus detection means It is larger than the detection range.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a focus adjustment device that captures an image formed by an imaging optical system and an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions of the imaging optical system. Imaging and focus detection means for detecting a first defocus amount of the imaging optical system based on the image shift amount and a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the imaging optical system A focus detection unit that detects an image shift amount of a pair of images formed by the pair of light beams and detects a second defocus amount of the imaging optical system based on the image shift amount; and the first defocus amount. And a focus adjustment unit that adjusts the focus so that the in-focus state of the imaging optical system is achieved based on the second defocus amount, and the image shift amount by the imaging and focus detection unit It is judged that detection is impossible. Determining threshold value, characterized in that stricter than determination threshold value is undetectable in the image shift amount by the focus detection unit.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a focus adjustment apparatus that captures an image formed by an imaging optical system and an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions of the imaging optical system. And a pair of light fluxes that pass through a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the image pickup optical system. Focus detection means for detecting a second defocus amount of the image pickup optical system based on an image shift amount of a pair of images, and the image pickup optical system based on the first defocus amount and the second defocus amount Focus adjusting means for adjusting the focus so that the in-focus state is achieved, and the in-focus authorized range of the second defocus amount by the focus detecting means is the first focus detection means by the imaging and focus detecting means. 1 default It is characterized in that it is wider than the in-focus amount certification range.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a focus adjustment apparatus that captures an image formed by an imaging optical system, detects an amount of defocus of the imaging optical system by a pupil division method, and a pupil division method. A focus detection unit that detects a defocus amount of the imaging optical system; and a focus adjustment unit that performs focus adjustment of the imaging optical system based on a defocus amount detected by the imaging and focus detection unit and the focus detection unit. And a correction unit that corrects the defocus amount detected by the focus detection unit to be equal to the defocus amount detected by the imaging and focus detection unit by adding an offset amount to the defocus amount detected by the focus detection unit. It is characterized by.

(1) 請求項1の発明によれば、瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法と、第1の像ズレ検出方法と異なる第2の像ズレ検出方法とにより検出した焦点検出結果に基づいて焦点調節を行うので、応答性の高い高精度の焦点調節を実現できる。
(2) 請求項11の発明によれば、瞳分割方式の撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とを設け、焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正するようにしたので、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とを撮影条件などに応じて切り換えて用いる場合でも、デフォーカス量の検出結果が等しくなり、円滑な切り換えが可能である。
(1) According to the invention of claim 1, based on a focus detection result detected by the first image shift detection method of the pupil division method and the second image shift detection method different from the first image shift detection method. Therefore, highly accurate focus adjustment with high responsiveness can be realized.
(2) According to the invention of claim 11, the imaging / focus detection means and the focus detection means of the pupil division method are provided, and the offset quantity is added to the defocus amount detected by the focus detection means, and the imaging / focus detection means. Since the correction is made to be equal to the defocus amount detected by the above, even when the imaging / focus detection means and the focus detection means are switched according to the shooting conditions, the detection result of the defocus amount is equal. Therefore, smooth switching is possible.

本願発明の焦点検出装置とその焦点検出装置を装備した撮像装置として、デジタルスチルカメラを例にあげて説明する。   A digital still camera will be described as an example of the focus detection apparatus of the present invention and an imaging apparatus equipped with the focus detection apparatus.

図1は一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す。デジタルスチルカメラ201は交換レンズ202とカメラボディ203から構成され、交換レズ202はマウント部204を介してカメラボディ203に装着される。   FIG. 1 shows a configuration of a digital still camera according to an embodiment. The digital still camera 201 includes an interchangeable lens 202 and a camera body 203, and the interchangeable lens 202 is attached to the camera body 203 via a mount unit 204.

交換レンズ202は対物レンズ209、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210、絞り211、レンズ駆動制御回路206を備えている。レンズ駆動制御回路206は不図示のCPUと駆動回路を備え、フォーカシング用レンズ210と絞り211の駆動制御、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210および絞り211の状態検出、後述のボディCPU214との通信によりレンズ情報および焦点調節情報の送受信などを行う。   The interchangeable lens 202 includes an objective lens 209, a zooming lens 208, a focusing lens 210, a diaphragm 211, and a lens drive control circuit 206. The lens drive control circuit 206 includes a CPU and a drive circuit (not shown), controls the driving of the focusing lens 210 and the aperture 211, detects the states of the zooming lens 208, the focusing lens 210 and the aperture 211, and communicates with a body CPU 214 described later. To transmit / receive lens information and focus adjustment information.

一方、カメラボディ203はハーフミラー205、焦点検出センサー207、撮像素子212、ボディCPU214、LCDドライバー215、LCD216、接眼レンズ217、メモリカード219、駆動制御回路220、外部操作部材221などを備えている。   On the other hand, the camera body 203 includes a half mirror 205, a focus detection sensor 207, an image sensor 212, a body CPU 214, an LCD driver 215, an LCD 216, an eyepiece lens 217, a memory card 219, a drive control circuit 220, an external operation member 221 and the like. .

ハーフミラー205は交換レンズ202の光軸上に配置され、光路を反射側と透過側に分離する。ハーフミラー205にはハーフミラー機能を実現する反射膜が所定の厚さをもったガラス板の表面に形成されており、裏面には反射防止膜が形成されている。焦点検出センサー207はハーフミラー205の透過側の交換レンズ202の予定焦点面(予定結像面)に配置され、交換レンズ202の焦点検出機能を有する。焦点検出センサー207には、複数の焦点検出位置で焦点検出を行うために複数組の再結像方式の焦点検出ユニット(不図示)が組込まれている。   The half mirror 205 is disposed on the optical axis of the interchangeable lens 202 and separates the optical path into a reflection side and a transmission side. The half mirror 205 is formed with a reflection film for realizing a half mirror function on the surface of a glass plate having a predetermined thickness, and an antireflection film is formed on the back surface. The focus detection sensor 207 is disposed on the planned focal plane (scheduled imaging plane) of the interchangeable lens 202 on the transmission side of the half mirror 205 and has a focus detection function of the interchangeable lens 202. The focus detection sensor 207 incorporates a plurality of re-imaging type focus detection units (not shown) in order to perform focus detection at a plurality of focus detection positions.

撮像素子212はハーフミラー205の反射側の交換レンズ202の予定焦点面に配置され、交換レンズ220の焦点検出機能と撮像機能を有する。撮像素子212には二次元状に撮像用画素が配置されており、その中の複数の焦点検出位置に対応した部分に焦点検出用画素列が組込まれている。   The imaging element 212 is disposed on the planned focal plane of the interchangeable lens 202 on the reflection side of the half mirror 205, and has a focus detection function and an imaging function of the interchangeable lens 220. Imaging pixels 212 are two-dimensionally arranged in the imaging element 212, and focus detection pixel arrays are incorporated in portions corresponding to a plurality of focus detection positions.

この明細書では、焦点検出センサー207による焦点検出結果に基づくフォーカシング用レンズ210の焦点調節を、焦点検出専用センサーによる焦点調節として“専用AF”または“再結像方式AF”と呼ぶ。一方、撮像素子212の焦点検出用画素列による焦点検出結果に基づくフォーカシング用レンズ210の焦点調節を、撮像素子による焦点調節として“撮像素子AF”または“マイクロレンズ方式AF”と呼ぶ。   In this specification, the focus adjustment of the focusing lens 210 based on the focus detection result by the focus detection sensor 207 is referred to as “dedicated AF” or “re-imaging type AF” as focus adjustment by the focus detection dedicated sensor. On the other hand, the focus adjustment of the focusing lens 210 based on the focus detection result by the focus detection pixel array of the image sensor 212 is referred to as “image sensor AF” or “microlens AF” as the focus adjustment by the image sensor.

ボディCPU214は、撮像素子212と焦点検出センサー207からの出力の読み出し制御、レンズ駆動制御回路206との通信(レンズ情報/焦点調節情報の送受信)、交換レンズ202の焦点調節時における撮像素子212と焦点検出センサー207の切り換え制御、交換レンズ202の焦点検出および焦点調節調節制御、撮像時の撮像制御、デジタルスチルカメラ全体の動作制御などを行う。ボディCPU214とレンズ駆動制御回路206はマウント部204に設けられた電気接点部213を介してレンズ情報、フォーカシングレンズ駆動のためのデフォーカス量などの各種情報の授受を行う。   The body CPU 214 controls reading of outputs from the image sensor 212 and the focus detection sensor 207, communication with the lens drive control circuit 206 (transmission / reception of lens information / focus adjustment information), and the image sensor 212 during focus adjustment of the interchangeable lens 202. Switching control of the focus detection sensor 207, focus detection and focus adjustment adjustment control of the interchangeable lens 202, imaging control during imaging, operation control of the entire digital still camera, and the like are performed. The body CPU 214 and the lens drive control circuit 206 exchange various information such as lens information and a defocus amount for driving the focusing lens via an electrical contact part 213 provided in the mount part 204.

LCD216は液晶ビューファインダー(EVF:電子ビューファインダー)として機能し、LCDドライバー215はLCD216を駆動して撮像画像や撮像条件などの各種情報を表示する。撮影者はそれらの情報を接眼レンズ217を介して視認することができる。メモリカード219は画像信号を格納記憶するための画像ストレージである。また、駆動制御回路220にはタイマーなどのカメラの制御回路が含まれ、外部操作部材221にはシャッターボタンなどのデジタルカメラの種々の操作および設定のために用いる操作部材が含まれる。   The LCD 216 functions as a liquid crystal viewfinder (EVF: electronic viewfinder), and the LCD driver 215 drives the LCD 216 to display various information such as a captured image and imaging conditions. The photographer can visually recognize the information through the eyepiece 217. The memory card 219 is an image storage for storing and storing image signals. The drive control circuit 220 includes a camera control circuit such as a timer, and the external operation member 221 includes operation members used for various operations and settings of the digital camera such as a shutter button.

交換レンズ202を通過しハーフミラー205で反射され、撮像素子212上に形成された被写体像は撮像素子212により光電変換され、その出力はボディCPU214に送られる。一方、交換レンズ202を通過し、さらにハーフミラー205を透過して焦点検出センサー207上に形成された被写体像は、焦点検出センサー207に内蔵されたイメージセンサにより光電変換され、その出力はボディCPU214へ送られる。   The subject image that passes through the interchangeable lens 202 and is reflected by the half mirror 205 and formed on the image sensor 212 is photoelectrically converted by the image sensor 212, and its output is sent to the body CPU 214. On the other hand, the subject image that has passed through the interchangeable lens 202 and further passed through the half mirror 205 and formed on the focus detection sensor 207 is photoelectrically converted by an image sensor built in the focus detection sensor 207, and its output is the body CPU 214. Sent to.

ボディCPU214は、撮像素子212の焦点検出用画素列の出力および焦点検出センサー207の出力に基づいて焦点検出演算を行い、交換レンズ202が撮像素子212上に形成する像の焦点調節状態すなわちデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御回路206へ送る。また、ボディCPU214は撮像用画素の出力に基づき生成した画像信号をメモリカード219へ格納するとともに、撮像用画素および焦点検出用画素の出力に基づいて被写界の測光を行い、輝度を演算する。さらに、ボディCPU214は画像信号をLCDドライバー215に送り、画像をLCD216に表示させる。さらにまた、ボディCPU214は駆動制御回路220からの信号を受けて各種制御の切り換えや起動を行うとともに、外部操作部材221の切り換えや操作状態に応じて各種制御の切り換えや起動を行う。   The body CPU 214 performs focus detection calculation based on the output of the focus detection pixel array of the image sensor 212 and the output of the focus detection sensor 207, and the focus adjustment state of the image formed on the image sensor 212 by the interchangeable lens 202, that is, defocusing. The amount is calculated, and this defocus amount is sent to the lens drive control circuit 206. The body CPU 214 stores the image signal generated based on the output of the imaging pixel in the memory card 219, and performs photometry of the object scene based on the output of the imaging pixel and the focus detection pixel to calculate the luminance. . Further, the body CPU 214 sends an image signal to the LCD driver 215 and causes the LCD 216 to display an image. Furthermore, the body CPU 214 switches and activates various controls in response to signals from the drive control circuit 220, and switches and activates various controls according to the switching of the external operation member 221 and the operation state.

レンズ駆動制御回路206のCPU(不図示)は、レンズ情報をフォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態などに応じて変更する。具体的には、ズーミング用レンズ208とフォーカシング用レンズ210の位置および絞り211の位置をモニターし、モニター情報に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからモニター情報に応じたレンズ情報を選択する。また、レンズ駆動制御回路206は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づきフォーカシング用レンズ210を合焦点へ駆動する。   A CPU (not shown) of the lens drive control circuit 206 changes the lens information according to the focusing state, zooming state, aperture setting state, and the like. Specifically, the positions of the zooming lens 208 and the focusing lens 210 and the position of the stop 211 are monitored, and the lens information is calculated according to the monitor information, or according to the monitor information from a lookup table prepared in advance. Select the lens information. Further, the lens drive control circuit 206 calculates a lens drive amount based on the received defocus amount, and drives the focusing lens 210 to the in-focus point based on the lens drive amount.

図1に示す一実施の形態の構成では、撮像素子212をハーフミラー205の反射側に、透過側に焦点検出センサー207をそれぞれ配置したので、次のような効果を得ることができる。すなわち、撮像の都度ハーフミラー205を退避する必要がないので撮像におけるレスポンスが速く、シャッターチャンスを確実に捉えることができる。また、ハーフミラー205の透過による撮像画像の収差劣化がなく、透過側に比較して高品質な画像を撮像することができる。さらに、撮像中に並行して専用AFで焦点調節が可能である。   In the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, since the image sensor 212 is disposed on the reflection side of the half mirror 205 and the focus detection sensor 207 is disposed on the transmission side, the following effects can be obtained. That is, since it is not necessary to retract the half mirror 205 each time an image is taken, the response in the image pickup is fast, and a photo opportunity can be reliably captured. In addition, there is no aberration deterioration of the captured image due to the transmission of the half mirror 205, and a high-quality image can be captured as compared with the transmission side. Furthermore, it is possible to perform focus adjustment with dedicated AF in parallel with imaging.

図2は撮像素子212の詳細な構成を示す正面図である。図2(a)に示すように撮像素子212は撮像用画素310が二次元状に配列されており、図11(b)P11〜P15に示す5箇所の焦点検出位置に対応する部分には焦点検出用画素311が図のように配列されている。撮像用画素310は図2(b)に示すようにマイクロレンズ10と撮像用の光電変換部11を備え、焦点検出用画素311は図2(c)に示すようにマイクロレンズ10と焦点検出用の一対の光電変換部12、13を備えている。   FIG. 2 is a front view showing a detailed configuration of the image sensor 212. As shown in FIG. 2 (a), the imaging device 212 has imaging pixels 310 arranged in a two-dimensional array, and there are focal points at portions corresponding to the five focus detection positions shown in FIG. 11 (b) P11 to P15. The detection pixels 311 are arranged as shown in the figure. The imaging pixel 310 includes a microlens 10 and a photoelectric conversion unit 11 for imaging as shown in FIG. 2B, and the focus detection pixel 311 includes the microlens 10 and focus detection as shown in FIG. A pair of photoelectric conversion units 12 and 13 is provided.

図3は撮像用画素310の断面図である。撮像用画素310において、撮像用の光電変換部11の前方にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部11が前方に投影される。光電変換部11は半導体回路基板29上に形成される。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the imaging pixel 310. In the imaging pixel 310, the microlens 10 is disposed in front of the imaging photoelectric conversion unit 11, and the photoelectric conversion unit 11 is projected forward by the microlens 10. The photoelectric conversion unit 11 is formed on the semiconductor circuit substrate 29.

図4は焦点検出用画素311の断面図である。焦点検出用画素311において、焦点検出用の光電変換部12、13の前方にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部12、13が前方に投影される。光電変換部12、13は同一の半導体回路基板29上に形成される。なお、撮像用画素310および焦点検出用画素311の前方に配置されるマイクロレンズ10は、交換レンズ202の予定焦点面に配置される。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the focus detection pixel 311. In the focus detection pixel 311, the microlens 10 is disposed in front of the focus detection photoelectric conversion units 12 and 13, and the photoelectric conversion units 12 and 13 are projected forward by the microlens 10. The photoelectric conversion units 12 and 13 are formed on the same semiconductor circuit substrate 29. The microlens 10 disposed in front of the imaging pixel 310 and the focus detection pixel 311 is disposed on the planned focal plane of the interchangeable lens 202.

図5はマイクロレンズ方式による瞳分割型位相差検出方法を説明する図である。なお、図5では一部の焦点検出用画素311(マイクロレンズ50、60と二対の光電変換部52,53、62,63)を示す。90は交換レンズ202の予定焦点面に配置されたマイクロレンズ50、60の前方d4の距離に設定した射出瞳である。なお、距離d4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間の距離などに応じて決まる距離であって、交換レンズ202の予定焦点面と射出瞳との間の距離をこの明細書では測距瞳距離と呼ぶ。   FIG. 5 is a diagram for explaining a pupil division type phase difference detection method using a microlens method. FIG. 5 shows some focus detection pixels 311 (microlenses 50 and 60 and two pairs of photoelectric conversion units 52, 53, 62, and 63). Reference numeral 90 denotes an exit pupil set at a distance d4 in front of the microlenses 50 and 60 disposed on the planned focal plane of the interchangeable lens 202. The distance d4 is a distance determined according to the curvature, refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the distance between the planned focal plane of the interchangeable lens 202 and the exit pupil. In this specification, it is called a distance measuring pupil distance.

91は交換レンズ202の光軸である。92はマイクロレンズ50、60により投影された光電変換部52、62の領域(測距瞳)であり、93はマイクロレンズ50、60により投影された光電変換部53、63の領域(測距瞳)である。一対の測距瞳領域93、94を通過した被写体からの二対の焦点検出用光束72,73、82,83は、マイクロレンズ50、60を介して二対の光電変換部52,53、62,63に到達する。   Reference numeral 91 denotes an optical axis of the interchangeable lens 202. Reference numeral 92 denotes a region (ranging pupil) of the photoelectric conversion units 52 and 62 projected by the microlenses 50 and 60, and 93 denotes a region (ranging pupil) of the photoelectric conversion units 53 and 63 projected by the microlenses 50 and 60. ). Two pairs of focus detection light beams 72, 73, 82, 83 from a subject that has passed through the pair of distance measuring pupil regions 93, 94 are paired with two pairs of photoelectric conversion units 52, 53, 62 via microlenses 50, 60. , 63 is reached.

図5では、光軸91上にある焦点検出用画素311(マイクロレンズ50と一対の光電変換部52,53からなる)と、光軸外にある焦点検出用画素311(マイクロレンズ60と一対の光電変換部62,63からなる)を模式的に例示しているが、その他の焦点検出用画素311においても一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する焦点検出用光束を一対の光電変換部でそれぞれ受光する。なお、焦点検出用画素311の配列方向は一対の測距瞳の分割方向と一致させる。   In FIG. 5, a focus detection pixel 311 (consisting of a microlens 50 and a pair of photoelectric conversion units 52 and 53) on the optical axis 91 and a focus detection pixel 311 (a pair of microlens 60 and a pair of photoelectric conversion units 52 and 53) are located outside the optical axis. The photoelectric conversion units 62 and 63) are schematically illustrated, but also in the other focus detection pixels 311, the focus detection light fluxes that arrive at the micro lenses from the pair of distance measurement pupils are also paired with the pair of photoelectric conversion units. Receive light respectively. The arrangement direction of the focus detection pixels 311 is made to coincide with the dividing direction of the pair of distance measuring pupils.

マイクロレンズ50、60は光学系202予定焦点面近傍に配置されており、光軸91上に配置されたマイクロレンズ50によりその背後に配置された一対の光電変換部52、53の形状がマイクロレンズ50、60から投影距離d4だけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳92、93を形成する。   The microlenses 50 and 60 are disposed in the vicinity of the planned focal plane of the optical system 202, and the shape of the pair of photoelectric conversion units 52 and 53 disposed behind the microlens 50 disposed on the optical axis 91 is the microlens. 50 and 60 are projected onto an exit pupil 90 separated by a projection distance d4, and the projection shape forms distance measuring pupils 92 and 93.

一方、光軸91から離間して配置されたマイクロレンズ60によりその背後に配置された一対の光電変換部62、63の形状が投影距離d4だけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳92,93を形成する。すなわち、測距瞳距離d4にある射出瞳90上で各画素の光電変換部の投影形状(測距瞳92、93)が一致するように各画素の投影方向が決定されている。   On the other hand, the shape of the pair of photoelectric conversion units 62 and 63 disposed behind the microlens 60 disposed away from the optical axis 91 is projected onto the exit pupil 90 separated by the projection distance d4. Forms distance measuring pupils 92 and 93. That is, the projection direction of each pixel is determined so that the projection shape (ranging pupils 92 and 93) of the photoelectric conversion unit of each pixel matches on the exit pupil 90 at the distance measuring pupil distance d4.

光電変換部52は測距瞳92を通過し、マイクロレンズ50に向う焦点検出光束72によってマイクロレンズ50上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部53は測距瞳93を通過し、マイクロレンズ50に向う焦点検出光束73によってマイクロレンズ50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 52 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 50 by the focus detection light beam 72 passing through the distance measuring pupil 92 and directed to the microlens 50. The photoelectric conversion unit 53 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 50 by the focus detection light beam 73 passing through the distance measuring pupil 93 and directed to the microlens 50.

一方、光電変換部62は測距瞳92を通過し、マイクロレンズ60に向う焦点検出光束82によってマイクロレンズ60上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部63は測距瞳93を通過し、マイクロレンズ60に向う焦点検出光束83によってマイクロレンズ60上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   On the other hand, the photoelectric conversion unit 62 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 60 by the focus detection light beam 82 passing through the distance measuring pupil 92 and directed to the microlens 60. In addition, the photoelectric conversion unit 63 outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 60 by the focus detection light beam 83 passing through the distance measuring pupil 93 and directed to the microlens 60.

このような焦点検出用画素311をアレイ状に多数配置し、その背後に配置した一対の光電変換部12、13の出力を測距瞳92および測距瞳93に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳92と測距瞳93をそれぞれ通過する焦点検出光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。そして、これらの情報に対して後述する像ズレ検出演算処理(相関処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式(マイクロレンズ方式)で一対の像の像ズレ量を検出することができる。   A large number of such focus detection pixels 311 are arranged in an array, and the outputs of the pair of photoelectric conversion units 12 and 13 arranged behind the focus detection pixels 311 are collected into an output group corresponding to the distance measurement pupil 92 and the distance measurement pupil 93. Information on the intensity distribution of a pair of images formed on the pixel array by the focus detection light beams passing through the distance measuring pupil 92 and the distance measuring pupil 93 is obtained. Then, by applying image shift detection calculation processing (correlation processing, phase difference detection processing) to be described later to these pieces of information, the amount of image shift between a pair of images by a so-called pupil division type phase difference detection method (microlens method). Can be detected.

さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差(デフォーカス量)を算出することができる。なお、デフォーカス量は焦点検出位置ごとに異なる。また、デフォーカス量(像ズレ量)の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ、マイクロレンズ方式の場合はマイクロレンズの配列ピッチにより決まる。   Further, the deviation (defocus amount) of the current imaging plane with respect to the planned focal plane can be calculated by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient. Note that the defocus amount differs for each focus detection position. Further, the detection accuracy of the defocus amount (image shift amount) is determined by the detection pitch of the image shift amount, and in the case of the microlens method, the arrangement pitch of the microlenses.

図6は、射出瞳面90における焦点検出用画素311の一対の光電変換部12、13の投影領域(測距瞳)の関係を示す正面図である。焦点検出用画素311の一対の光電変換部12、13をマイクロレンズ10により射出瞳面90に投影した測距瞳92、93(実線)の外接円94は、予定焦点面から見た場合に所定の開口F値となる。この明細書ではこの開口F値を測距瞳F値という。一般に、交換レンズ202の絞り開口の開放F値が測距瞳F値より明るい場合には、焦点検出光束が交換レンズ202の絞り開口によって遮光されることがないので、高精度な焦点検出が可能になる。   FIG. 6 is a front view showing the relationship between the projection areas (ranging pupils) of the pair of photoelectric conversion units 12 and 13 of the focus detection pixel 311 on the exit pupil plane 90. A circumscribed circle 94 of distance measuring pupils 92 and 93 (solid line) obtained by projecting the pair of photoelectric conversion units 12 and 13 of the focus detection pixel 311 onto the exit pupil plane 90 by the microlens 10 is predetermined when viewed from the planned focal plane. Of the aperture F value. In this specification, this aperture F value is referred to as a distance measuring pupil F value. Generally, when the open F value of the aperture opening of the interchangeable lens 202 is brighter than the distance measuring pupil F value, the focus detection light beam is not shielded by the aperture opening of the interchangeable lens 202, so that highly accurate focus detection is possible. become.

交換レンズ202の絞り開口に対応する射出瞳の距離が測距瞳距離と一致していない場合は、画面周辺の位置で焦点検出を行う際に、交換レンズ202の絞り開口の開放F値が測距瞳F値より明るくても画面周辺の画素では焦点検出光束が部分的に遮光されることがあり、焦点検出精度が悪化する。図6において点95、96は測距瞳92、93の並び方向(x方向)の重心位置であり、予定焦点面上の焦点検出位置からこの重心位置95,96を睨む開き角の大きさに応じて像ズレ量をデフォーカス量に変換するために用いられる変換係数の値が決定される。開き角が大きいほど焦点検出精度が上がり、開き角が小さいほどデフォーカス量の検出範囲が広がる。   When the distance of the exit pupil corresponding to the aperture opening of the interchangeable lens 202 does not match the distance measuring pupil distance, the open F value of the aperture opening of the interchangeable lens 202 is measured when focus detection is performed at a position around the screen. Even if it is brighter than the distance pupil F value, the focus detection light beam may be partially blocked at the pixels around the screen, and the focus detection accuracy deteriorates. In FIG. 6, points 95 and 96 are barycentric positions in the direction in which the distance measuring pupils 92 and 93 are arranged (x direction), and the size of the opening angle that sandwiches the barycentric positions 95 and 96 from the focus detection position on the planned focal plane. Accordingly, the value of the conversion coefficient used for converting the image shift amount into the defocus amount is determined. The focus detection accuracy increases as the opening angle increases, and the detection range of the defocus amount increases as the opening angle decreases.

なお、図6では図11(b)の焦点検出位置P11、P12、P13に対応した測距瞳を示しているが、焦点検出位置P14、P15に対応する測距瞳は図6を90度回転したものとなり、測距瞳の外接円(測距瞳F値)は変化しない。   6 shows the distance measurement pupils corresponding to the focus detection positions P11, P12, and P13 in FIG. 11B, the distance measurement pupils corresponding to the focus detection positions P14 and P15 rotate FIG. 6 by 90 degrees. The circumscribed circle (ranging pupil F value) of the distance measuring pupil does not change.

図7は撮像素子212の回路構成を示す。撮像素子212は光電変換部から出力信号を読み出すための読出し回路を備えている。26は撮像用画素310の光電変換部(図2、図3の11に相当)であり、27、28は焦点検出用画素311の一対の光電変換部(図2、図4の12、13に相当)である。垂直転送レジスタ20は各光電変換部26、27、28に対応して設置された転送MOSスイッチ24をオン、オフし、一行の画素ごとに光電変換部26〜28の出力を転送MOSスイッチ25に転送する。   FIG. 7 shows a circuit configuration of the image sensor 212. The image sensor 212 includes a reading circuit for reading an output signal from the photoelectric conversion unit. 26 is a photoelectric conversion unit (corresponding to 11 in FIGS. 2 and 3) of the imaging pixel 310, and 27 and 28 are a pair of photoelectric conversion units (12 and 13 in FIGS. 2 and 4) of the focus detection pixel 311. Equivalent). The vertical transfer register 20 turns on and off the transfer MOS switch 24 installed corresponding to each of the photoelectric conversion units 26, 27, and 28, and outputs the outputs of the photoelectric conversion units 26 to 28 to the transfer MOS switch 25 for each pixel in one row. Forward.

水平転送レジスタ21は転送MOSスイッチ25を順次オン、オフし、転送MOSスイッチ24から転送された出力を順次増幅アンプ23へ転送する。増幅アンプ23は転送MOSスイッチから転送された出力を増幅して撮像素子212の外部へ出力する。これらの光電変換部、転送MOSスイッチ、レジスタ、増幅アンプは半導体基板29上に形成される   The horizontal transfer register 21 sequentially turns on and off the transfer MOS switch 25 and sequentially transfers the output transferred from the transfer MOS switch 24 to the amplification amplifier 23. The amplification amplifier 23 amplifies the output transferred from the transfer MOS switch and outputs the amplified output to the outside of the image sensor 212. These photoelectric conversion units, transfer MOS switches, registers, and amplifiers are formed on the semiconductor substrate 29.

撮像素子212をCCDイメージセンサではなくMOSイメージセンサとして構成することによって、製造コストを下げることができる。焦点検出用画素もMOSイメージセンサとして構成されるため、選択された焦点検出位置に対応する焦点検出用画素だけを高速に読み出すことが可能になる。   By configuring the image sensor 212 as a MOS image sensor instead of a CCD image sensor, the manufacturing cost can be reduced. Since the focus detection pixel is also configured as a MOS image sensor, only the focus detection pixel corresponding to the selected focus detection position can be read at high speed.

図8は、図1に対応した焦点検出センサー207の詳細な構成を示す。図8により再結像方式による焦点検出方法について説明する。図において、91は交換レンズ202の光軸、110、120はコンデンサレンズ、111、121は絞りマスク、112,113、122,123は絞り開口、114,115、124,125は再結像レンズ、 116、126は焦点検出用のイメージセンサ(CCD)、132,133、142,143は焦点検出用光束である。   FIG. 8 shows a detailed configuration of the focus detection sensor 207 corresponding to FIG. A focus detection method based on the re-imaging method will be described with reference to FIG. In the figure, 91 is the optical axis of the interchangeable lens 202, 110 and 120 are condenser lenses, 111 and 121 are aperture masks, 112, 113, 122 and 123 are aperture openings, 114, 115, 124 and 125 are re-imaging lenses, Reference numerals 116 and 126 denote image sensors (CCD) for focus detection, and 132, 133, 142, and 143 denote focus detection light beams.

101は交換レンズ202の予定焦点面の前方d5の距離に設定した射出瞳である。距離d5は、コンデンサレンズ110、120の焦点距離と、コンデンサレンズ110、120と絞り開口112,113、122,123の間の距離などに応じて決まる距離であって、測距瞳距離と呼ぶ。102はコンデンサレンズ110、120により投影された絞り開口112、122の領域(測距瞳)、103はコンデンサレンズ110、120により投影された絞り開口113、123の領域(測距瞳)である。コンデンサレンズ110、絞りマスク111、絞り開口112,113、再結像レンズ114、115、イメージセンサ116が一つの位置で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割位相差検出の焦点検出ユニットを構成する。   Reference numeral 101 denotes an exit pupil set to a distance d5 in front of the planned focal plane of the interchangeable lens 202. The distance d5 is a distance determined according to the focal lengths of the condenser lenses 110 and 120, the distances between the condenser lenses 110 and 120 and the aperture openings 112, 113, 122, and 123, and is called a distance measuring pupil distance. Reference numeral 102 denotes an area of the aperture openings 112 and 122 projected by the condenser lenses 110 and 120 (range-finding pupil), and reference numeral 103 denotes an area of the aperture openings 113 and 123 projected by the condenser lenses 110 and 120 (range-finding pupil). The condenser lens 110, the diaphragm mask 111, the diaphragm apertures 112 and 113, the re-imaging lenses 114 and 115, and the image sensor 116 constitute a focus detection unit for re-imaging pupil division phase difference detection in which focus detection is performed at one position. To do.

図8では、光軸91上にある焦点検出ユニットと光軸91外にある焦点検出ユニットを模式的に例示している。複数の焦点検出ユニットを組み合わせることによって、図11(a)に示すように5箇所の焦点検出位置P1〜P5で再結像方式の瞳分割方位相差検出で焦点検出を行う専用AFを実現することができる。光軸91上の焦点検出ユニットは、交換レンズ202の予定焦点面近傍に配置されたコンデンサレンズ110、その背後に配置されたイメージサンサー116、コンデンサレンズ110とイメージサンサー116の間に配置されて予定焦点面近傍に結像された1次像をイメージセンサー116上に再結像する一対の再結像レンズ114、115、一対の再結像レンズの近傍(図では前面)に配置された一対の絞り開口112、113を有する絞りマスク11を備えている。   FIG. 8 schematically illustrates a focus detection unit on the optical axis 91 and a focus detection unit outside the optical axis 91. By combining a plurality of focus detection units, as shown in FIG. 11A, a dedicated AF that performs focus detection by re-imaging pupil division method phase difference detection at five focus detection positions P1 to P5 as shown in FIG. Can do. The focus detection unit on the optical axis 91 is arranged to be arranged between the condenser lens 110 disposed in the vicinity of the planned focal plane of the interchangeable lens 202, the image sensor 116 disposed behind the condenser lens 110, and the condenser lens 110 and the image sensor 116. A pair of re-imaging lenses 114 and 115 for re-imaging the primary image formed in the vicinity of the focal plane on the image sensor 116, and a pair of re-imaging lenses disposed in the vicinity (front surface in the figure). A diaphragm mask 11 having diaphragm openings 112 and 113 is provided.

イメージセンサー116は複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサーであって、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の分割方向(=絞り開口の並び方向)と一致させる。イメージセンサー116上に再結像された一対の像の光強度分布に対応した情報がイメージセンサー116から出力され、この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理(相関処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式(再結像方式)で一対の像の像ズレ量を検出することができる。そして、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定焦点面に対する現在の結像面の偏差(デフォーカス量)を算出できる。   The image sensor 116 is a line sensor in which a plurality of photoelectric conversion units are densely arranged along a straight line, and the arrangement direction of the photoelectric conversion units matches the dividing direction of the pair of distance measuring pupils (= the direction in which the aperture openings are arranged). Let Information corresponding to the light intensity distribution of the pair of images re-imaged on the image sensor 116 is output from the image sensor 116, and image shift detection calculation processing (correlation processing, phase difference detection processing) to be described later is performed on this information. By performing the above, it is possible to detect the image shift amount of a pair of images by a so-called pupil division type phase difference detection method (re-imaging method). Then, the deviation (defocus amount) of the current imaging plane with respect to the planned focal plane can be calculated by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient.

イメージセンサー116は再結像レンズ114、115により予定焦点面上に投影されており、デフォーカス量(像ズレ量)の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ(再結像方式の場合は予定焦点面上に投影された光電変換部の配列ピッチ)により決まる。コンデンサレンズ110は絞りマスク111の絞り開口112、113を射出瞳101上に領域102、103として投影している。これらの領域102、103を測距瞳と呼ぶ。すなわち、イメージセンサ116上に再結像される一対の像は射出瞳101上の一対の測距瞳102,103を通過する光束によって形成される。射出瞳101上の一対の測距瞳102、103を通過する光束132、133を焦点検出用光束と呼ぶ。   The image sensor 116 is projected onto the planned focal plane by the re-imaging lenses 114 and 115, and the detection accuracy of the defocus amount (image shift amount) is the detection pitch of the image shift amount (scheduled in the case of the re-image formation method). This is determined by the arrangement pitch of the photoelectric conversion units projected on the focal plane. The condenser lens 110 projects the aperture openings 112 and 113 of the aperture mask 111 onto the exit pupil 101 as regions 102 and 103. These areas 102 and 103 are called distance measuring pupils. That is, a pair of images re-imaged on the image sensor 116 is formed by a light beam passing through the pair of distance measuring pupils 102 and 103 on the exit pupil 101. The light beams 132 and 133 that pass through the pair of distance measurement pupils 102 and 103 on the exit pupil 101 are referred to as focus detection light beams.

図9は再結像方式における射出瞳面上の測距瞳を示す図である。一対の絞り開口をコンデンサレンズにより射出瞳面101に投影した測距瞳102、103(実線)の外接円84は、予定焦点面から見た場合に所定の開口F値(測距瞳F値)となる。この再結像方式の測距瞳F値は図6に示すマイクロレンズ方式の測距瞳F値より暗く(F値としては大きく)設定される。   FIG. 9 is a diagram showing a distance measuring pupil on the exit pupil plane in the re-imaging method. A circumscribed circle 84 of the distance measurement pupils 102 and 103 (solid line) obtained by projecting a pair of aperture openings onto the exit pupil plane 101 by the condenser lens is a predetermined aperture F value (range measurement pupil F value) when viewed from the planned focal plane. It becomes. The range-finding pupil F value of the re-imaging method is set to be darker (larger as the F value) than the range-finding pupil F value of the microlens method shown in FIG.

点85、86は測距瞳102、103の並び方向(x方向)の重心位置であり、予定焦点面の焦点検出位置からこの重心位置85,86を睨む開き角の大きさに応じて像ズレ量をデフォーカス量に変換するために用いられる変換係数の値が決定される。再結像方式の開き角は図6に示すマイクロレンズ方式の開き角より小さく設定され、大きなデフォーカス量を検出可能としている。なお、図9では図11(a)の焦点検出位置P1、P2、P3に対応した測距瞳を示しているが、焦点検出位置P4、P5に対応する測距瞳は図9を90度回転したものとなり、測距瞳の外接円(測距瞳F値)は変化しない。   Points 85 and 86 are barycentric positions in the direction in which the distance measuring pupils 102 and 103 are arranged (x direction), and image shift is performed according to the size of the opening angle that sandwiches the barycentric positions 85 and 86 from the focus detection position of the planned focal plane. The value of the conversion coefficient used to convert the amount into a defocus amount is determined. The opening angle of the re-imaging method is set smaller than the opening angle of the microlens method shown in FIG. 6 so that a large defocus amount can be detected. 9 shows the distance measuring pupils corresponding to the focus detection positions P1, P2, and P3 in FIG. 11A, the distance measurement pupils corresponding to the focus detection positions P4 and P5 rotate FIG. 9 by 90 degrees. The circumscribed circle (ranging pupil F value) of the distance measuring pupil does not change.

図10は、専用AFで用いる焦点検出センサー207のイメージセンサ(CCD)の回路構成を示す。30、31は1つの焦点検出位置に対応した一対の光電変換部の配列、32は一対の光電変換部の配列30、31からの出力を転送するCCD転送レジスター、33はCCD転送レジスター32から転送された出力を増幅して外部に出力する増幅アンプである。CCDイメージセンサー117には、図11(a)の5カ所の焦点検出位置に対応して、一対の光電変換部の配列、CCD転送レジスター、増幅アンプからなる組が5組形成されている。   FIG. 10 shows a circuit configuration of an image sensor (CCD) of the focus detection sensor 207 used in the dedicated AF. 30 and 31 are an array of a pair of photoelectric conversion units corresponding to one focus detection position, 32 is a CCD transfer register for transferring an output from the pair of photoelectric conversion units 30 and 31, and 33 is a transfer from the CCD transfer register 32 This is an amplifier that amplifies the output and outputs it to the outside. In the CCD image sensor 117, five sets each including an array of a pair of photoelectric conversion units, a CCD transfer register, and an amplification amplifier are formed corresponding to the five focus detection positions in FIG.

各組の光電変換部の電荷蓄積時間制御、出力転送および増幅は完全に独立に動作制御することが可能である。複数の焦点検出位置に対応した光電変換部の動作制御を独立に行えるため、複数の焦点検出位置の輝度が著しく異なっている場合でも、輝度に応じた電荷蓄積時間制御を独立に行うことによって、適切なレベルの出力を得ることができ、すべての焦点検出位置で同時に焦点検出を行う動作に適している。   The charge accumulation time control, output transfer, and amplification of each set of photoelectric conversion units can be controlled completely independently. Since the operation control of the photoelectric conversion unit corresponding to a plurality of focus detection positions can be performed independently, even when the brightness of the plurality of focus detection positions is significantly different, by performing charge accumulation time control according to the brightness independently, An appropriate level of output can be obtained, which is suitable for the operation of performing focus detection at all focus detection positions simultaneously.

図11は、交換レンズ202の予定焦点面上に設定した撮像画面100内の焦点検出位置を示す。図11(a)は再結像方式の瞳分割型位相差検出の焦点検出センサー207が焦点検出を行う際に、撮像画面100内で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア)を示す。再結像方式では、イメージセンサーの光電変換部の配列が画面100に投影され、その投影領域が焦点検出エリアとなる。したがって、焦点検出エリアの長さおよび幅とサンプリングピッチは、光電変換部のサイズ、配列長、配列ピッチおよび再結像レンズの投影倍率によって決まる。   FIG. 11 shows the focus detection position in the imaging screen 100 set on the planned focal plane of the interchangeable lens 202. FIG. 11A shows a region (focus detection area) in which an image is sampled in the imaging screen 100 when the focus detection sensor 207 for pupil division type phase difference detection of the re-imaging method performs focus detection. In the re-imaging method, an array of photoelectric conversion units of the image sensor is projected on the screen 100, and the projection area becomes a focus detection area. Accordingly, the length and width of the focus detection area and the sampling pitch are determined by the size of the photoelectric conversion unit, the arrangement length, the arrangement pitch, and the projection magnification of the re-imaging lens.

図11(b)はマイクロレンズ方式で焦点検出する際に、撮像画面100内で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア)を示す。マイクロレンズ方式では、画面100のマイクロレンズの配列が焦点検出エリアとなり、焦点検出エリアの長さおよび幅とサンプリングピッチはマイクロレンズのサイズ、配列長、配列ピッチによって決まる。   FIG. 11B shows an area (focus detection area) where an image is sampled on the imaging screen 100 when focus detection is performed using the microlens method. In the microlens method, the arrangement of microlenses on the screen 100 serves as a focus detection area, and the length and width of the focus detection area and the sampling pitch are determined by the size, arrangement length, and arrangement pitch of the microlenses.

図11(c)は再結像方式(専用AF)とマイクロレンズ方式(撮像素子AF)の焦点検出エリアを重ね合わせて示したものである。5カ所の焦点検出エリアは互いに重なっている。再結像方式の焦点検出エリアの長さを、マイクロレンズ方式の焦点検出エリアの長さより長く設定することによって、像ズレ演算の際のシフト量を大きく取ることができ、デフォーカス量の検出範囲を広くすることができる。マイクロレンズ方式の場合は、焦点検出エリアを長くすると、焦点検出用画素数を増加する必要があり、撮像時の画像品質が劣化してしまう。   FIG. 11C shows the focus detection areas of the re-imaging method (dedicated AF) and the microlens method (imaging element AF) superimposed. The five focus detection areas overlap each other. By setting the length of the focus detection area of the re-imaging method to be longer than the length of the focus detection area of the microlens method, it is possible to increase the shift amount in the image shift calculation, and the defocus amount detection range Can be widened. In the case of the microlens method, when the focus detection area is lengthened, it is necessary to increase the number of focus detection pixels, and the image quality at the time of imaging is deteriorated.

また、再結像方式(専用AF)の焦点検出エリアの幅を、マイクロレンズ方式(撮像素子AF)の焦点検出エリアの幅より広くすることによって、低輝度時の出力低下や電荷蓄積時間の増加に伴うレスポンス低下を防止することができる。マイクロレンズ方式の場合は、焦点検出エリアの幅を広くすると、焦点検出用画素数を増したり焦点検出用画素サイズを大きくする必要があり、撮像時の画像品質が劣化してしまう。   Also, by making the width of the focus detection area of the re-imaging method (dedicated AF) wider than that of the focus detection area of the microlens method (image sensor AF), the output is reduced at low luminance and the charge accumulation time is increased. It is possible to prevent a decrease in response due to. In the case of the microlens method, if the width of the focus detection area is widened, it is necessary to increase the number of focus detection pixels or increase the focus detection pixel size, which degrades the image quality at the time of imaging.

再結像方式(専用AF)の焦点検出エリアの検出ピッチを、マイクロレンズ方式(撮像素子AF)の焦点検出エリアの検出ピッチより細かくすることによって、像ズレ量の検出精度(焦点検出精度)を向上させることができる。逆に、焦点検出エリアの検出ピッチを粗くすることによって、低輝度時の出力低下や電荷蓄積時間の増加に伴うレスポンス低下を防止することができるとともに、出力数を縮小し、像ズレ演算時間を短縮することによりレスポンス低下を防止することができる。マイクロレンズ方式(撮像素子AF)の場合は、焦点検出用画素のピッチを撮像用画素の配列ピッチに揃えたほうが有利であり、焦点検出用画素のピッチを粗くするのは困難である。   By making the detection pitch of the focus detection area of the re-imaging method (dedicated AF) finer than the detection pitch of the focus detection area of the microlens method (imaging device AF), the detection accuracy (focus detection accuracy) of the image shift amount is improved. Can be improved. Conversely, by reducing the detection pitch of the focus detection area, it is possible to prevent a decrease in output due to low brightness and a decrease in response due to an increase in charge accumulation time, while reducing the number of outputs and reducing the image shift calculation time. By shortening, it is possible to prevent a decrease in response. In the case of the microlens method (imaging device AF), it is more advantageous to align the pitch of the focus detection pixels with the arrangement pitch of the imaging pixels, and it is difficult to reduce the pitch of the focus detection pixels.

再結像方式の焦点検出センサー207によるAF(専用AF)と、マイクロレンズ方式によるAF(撮像素子AF)の特性を表1に整理する。
Table 1 summarizes the characteristics of AF (dedicated AF) using the refocusing focus detection sensor 207 and AF (imaging device AF) using the microlens method.

AFユニットのサイズにおいて、専用AFは、再結像するための空間を必要とするので撮像素子AFより大きく、特に光軸方向の厚さが必要である。これに対し撮像素子AFは、マイクロレンズの直後に光電変換部を配置するので専用AFより小さく、特に光軸方向の厚さを薄くできる。焦点検出輝度範囲において、専用AFは、光電変換部のサイズを大きく設定できるので低輝度から高輝度まで対応できる。これに対し撮像素子AFは、撮像素子中に埋め込むために光電変換部のサイズを大きくできないから、低輝度への対応が難しい。   In the size of the AF unit, the dedicated AF requires a space for re-imaging, and therefore is larger than the image pickup element AF, and particularly requires a thickness in the optical axis direction. On the other hand, the image pickup element AF is smaller than the dedicated AF because the photoelectric conversion unit is arranged immediately after the microlens, and can particularly reduce the thickness in the optical axis direction. In the focus detection luminance range, the dedicated AF can set the size of the photoelectric conversion unit to be large, so that it can cope with low luminance to high luminance. On the other hand, since the image sensor AF cannot be increased in size because it is embedded in the image sensor, it is difficult to cope with low luminance.

デフォーカス量検出範囲において、専用AFは、焦点検出エリア長が長く測距瞳の重心の開き角が小さいので大デフォーカス量を検出でき、デフォーカス量検出範囲が広い。これに対し撮像素子AFは、焦点検出エリア長が短く測距瞳の重心の開き角が大きいのでデフォーカス量検出範囲が狭い。焦点検出精度(デフォーカス量の検出精度)において、専用AFは、予定焦点面上の検出ピッチが粗く測距瞳の重心の開き角が小さいので、撮像素子AFほど高精度にはできない。これに対し撮像素子AFは、予定焦点面上の検出ピッチが細かく測距瞳の重心の開き角が大きいので高精度である。   In the defocus amount detection range, the dedicated AF has a long focus detection area length and a small opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil, so that a large defocus amount can be detected and the defocus amount detection range is wide. On the other hand, the image sensor AF has a short focus detection area length and a large opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil, so that the defocus amount detection range is narrow. In focus detection accuracy (defocus amount detection accuracy), the dedicated AF cannot be as accurate as the image sensor AF because the detection pitch on the planned focal plane is rough and the opening angle of the center of gravity of the distance measurement pupil is small. On the other hand, the image sensor AF is highly accurate because the detection pitch on the planned focal plane is fine and the opening angle of the center of gravity of the distance measuring pupil is large.

マルチAFエリア制御(複数の焦点検出位置に対応する光電変換部の群の電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出し)において、専用AFは、各焦点検出位置に対応して光電変換部の群とこの出力を読み出すCCDレジスタを独立に設けているので、電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出しが容易である。これに対し撮像素子AFは、撮像素子の一部として各焦点検出位置に対応する光電変換部の群と読出し回路を設けているので、電荷蓄積時間の独立制御と出力の独立読出しが困難である。   In multi-AF area control (independent control of charge accumulation time and independent readout of output of a group of photoelectric conversion units corresponding to a plurality of focus detection positions), the dedicated AF is a group of photoelectric conversion units corresponding to each focus detection position. Since the CCD register for reading out the output is provided independently, independent control of the charge accumulation time and independent reading of the output are easy. On the other hand, the image sensor AF is provided with a group of photoelectric conversion units corresponding to each focus detection position and a readout circuit as a part of the image sensor, so that independent control of the charge accumulation time and independent readout of the output are difficult. .

AFエリアの高密度配置において、専用AFは、各焦点検出位置に対応して再結像光学系を設けなければならないので、焦点検出位置を近接して多数設けるのは困難である。これに対し撮像素子AFは、撮像素子面上での焦点検出用画素を配置するだけで近接した焦点検出位置に対応したAFエリアを設定することは容易である。   In a high-density arrangement of AF areas, the dedicated AF has to be provided with a re-imaging optical system corresponding to each focus detection position, so it is difficult to provide a large number of focus detection positions close to each other. On the other hand, it is easy for the image sensor AF to set an AF area corresponding to a close focus detection position only by arranging focus detection pixels on the image sensor surface.

検出ピッチにおいて、専用AFは、低輝度での焦点検出を可能にするために光電変換部のサイズを大きくしているので、撮像素子AFほど検出ピッチを細かくすることができない。これに対し撮像素子AFは、撮像用画素と同じサイズに焦点検出用画素を設定できるので検出ピッチを細かくすることができる。   In the detection pitch, the dedicated AF increases the size of the photoelectric conversion unit in order to enable focus detection with low luminance, and thus the detection pitch cannot be made as fine as that of the image sensor AF. On the other hand, the imaging element AF can set the focus detection pixel to the same size as the imaging pixel, so that the detection pitch can be made fine.

ピンポイント検出(極めて小さな像部分での焦点検出、例:人物の目の部分)において、専用AFは、光電変換部のサイズが大きく、像ズレ検出を行うのに十分な光電変換部の数を確保すると、ある程度の大きさを持つ領域が必要なのでピンポイント検出には向いていない。これに対し撮像素子AFは、焦点検出用画素のサイズが小さく、像ズレ検出を行うのに十分な光電変換部の数を確保しても領域を小さくできるので、ピンポイント検出に向いている。   In pinpoint detection (focus detection in an extremely small image portion, for example, a human eye portion), the dedicated AF has a large photoelectric conversion unit size and the number of photoelectric conversion units sufficient to detect image misalignment. If secured, an area having a certain size is required, so it is not suitable for pinpoint detection. On the other hand, the image sensor AF is suitable for pinpoint detection because the size of the focus detection pixel is small, and the area can be reduced even if the number of photoelectric conversion units sufficient to detect image shift is secured.

撮像との連動において、専用AFは、撮像素子とは別個に構成されているので、撮像素子上のデフォーカス量を算出するためには相対的な配置誤差のオフセット調整(機械的またはソフト的)が必要である。これに対し撮像素子AFは、撮像素子上に焦点検出用画素が設けられているのでオフセット調整が不要である。   In conjunction with imaging, the dedicated AF is configured separately from the imaging device, so that relative placement error offset adjustment (mechanical or software) is used to calculate the defocus amount on the imaging device. is necessary. On the other hand, the image sensor AF does not require offset adjustment because the focus detection pixels are provided on the image sensor.

被写体移動への対応において、専用AFは、複数のAFエリアで同時に独立して焦点検出を行うことができるので、撮像画面100内を時間の経過に応じて移動するような被写体に対しても確実に焦点検出することができる。これに対し撮像素子AFは、複数のAFエリアの焦点検出を同時に行うことが専用AFに比較して難しいので、移動する被写体に対しては向いていない。   In response to movement of the subject, the dedicated AF can perform focus detection independently in a plurality of AF areas at the same time, so it is reliable even for a subject that moves within the imaging screen 100 over time. The focus can be detected. On the other hand, the image sensor AF is not suitable for a moving subject because it is difficult to simultaneously detect the focus of a plurality of AF areas as compared with the dedicated AF.

図12は、図1に示すデジタルスチルカメラ(撮像装置)の動作を示すフローチャートである。ボディCPU214は、カメラの電源が投入されるとこの動作を繰り返し実行する。ステップ100においてカメラに電源が投入されると撮像動作を開始し、ステップ110へ進む。ステップ110で専用AFの全AFエリアで焦点検出動作を行い、データを読み出す。続くステップ120で各AFエリアに対応した一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理を行い、像ズレ量を演算する。   FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the digital still camera (imaging device) shown in FIG. The body CPU 214 repeatedly executes this operation when the camera is turned on. When the camera is turned on in step 100, the imaging operation is started, and the process proceeds to step 110. In step 110, a focus detection operation is performed in all AF areas of the dedicated AF, and data is read out. In the next step 120, image shift detection calculation processing is performed based on a pair of image data corresponding to each AF area, and the image shift amount is calculated.

図13は像ズレ量検出動作を示すフローチャートである。ステップ300において像ズレ量検出の動作を開始し、続くステップ310で定められたシフト範囲で一対のデータに相関シフト演算を施す。ステップ320では3点内挿演算が適応できる極小点があるか調べ、極小点がない場合は、ステップ360で像ズレ検出不能(焦点検出不能)と判定してステップ370からリターンする。   FIG. 13 is a flowchart showing an image shift amount detection operation. In step 300, an image shift amount detection operation is started, and a correlation shift operation is performed on the pair of data within the shift range determined in step 310. In step 320, it is checked whether there is a minimum point to which the three-point interpolation calculation can be applied. If there is no minimum point, it is determined in step 360 that image shift cannot be detected (focus cannot be detected), and the process returns from step 370.

一方、ステップ320で極小点があった場合はステップ330へ進み、一番相関が高い相関量の近傍で最大相関量を内挿する。ステップ340では最大相関量の信頼性を判定し、信頼性がない場合はステップ360で像ズレ検出不能(焦点検出不能)と判定してステップ370からリターンする。ステップ340で信頼性ありと判定された場合はステップ350へ進み、最大相関量を与えるシフト量を像ズレ量としてステップ370からリターンする。   On the other hand, if there is a minimum point in step 320, the process proceeds to step 330, and the maximum correlation amount is interpolated in the vicinity of the correlation amount having the highest correlation. In step 340, the reliability of the maximum correlation amount is determined. If there is no reliability, it is determined in step 360 that image shift cannot be detected (focus detection is impossible), and the process returns from step 370. If it is determined in step 340 that there is reliability, the process proceeds to step 350, and the process returns from step 370 with the shift amount giving the maximum correlation amount as the image shift amount.

図12のステップ130において各AFエリアに対応した像ズレ量をデフォーカス量に変換する。図14は像ズレ量をデフォーカス量へ変換する動作を示すフローチャートである。ステップ400においてデフォーカス量変換の動作を開始してステップ410へ進み、像ズレ量が検出不能であるか調べ、不能場合はステップ450からリターンする。   In step 130 of FIG. 12, the image shift amount corresponding to each AF area is converted into a defocus amount. FIG. 14 is a flowchart showing an operation for converting the image shift amount into the defocus amount. In step 400, the operation of defocus amount conversion is started and the process proceeds to step 410, where it is checked whether the image shift amount is undetectable.

ステップ410で像ズレ量が検出可能と判断された場合はステップ420へ進み、像ズレ量に所定の変換係数(再結像方式の場合とマイクロレンズ方式の場合で異なる)を乗じてデフォーカス量を算出する。ステップ430において像ズレ量が専用AFで算出されたものか否かを判定し、専用AFでなく撮像素子AFの場合はステップ450からリターンする。一方、専用AFで算出されたものである場合はステップ440へ進み、算出されたデフォーカス量にオフセット量を加えてステップ450からリターンする。   If it is determined in step 410 that the image shift amount can be detected, the process proceeds to step 420, where the defocus amount is obtained by multiplying the image shift amount by a predetermined conversion coefficient (differing between the re-imaging method and the micro lens method). Is calculated. In step 430, it is determined whether or not the image shift amount is calculated by the dedicated AF. If the image sensor AF is not the dedicated AF, the process returns from step 450. On the other hand, if it is calculated by the dedicated AF, the process proceeds to step 440, the offset amount is added to the calculated defocus amount, and the process returns from step 450.

ここで、オフセット量は専用AFと撮像素子AFの差であって、予め測定して記憶されたオフセット量を用いるか、あるいは専用AFで合焦させた後に撮像素子AFで焦点検出を行って検出されたデフォーカス量をオフセット量とし、それ以後の専用AFにおいてオフセット量としてフィードバックする。   Here, the offset amount is the difference between the dedicated AF and the image sensor AF, and is detected by using an offset amount measured and stored in advance or by performing focus detection with the image sensor AF after focusing with the dedicated AF. The defocus amount thus set is used as an offset amount, and is fed back as an offset amount in the subsequent dedicated AF.

ふたたび図2に戻り説明を続ける。ステップ140において各AFエリアのデフォーカス量に基づき、どのAFエリアで被写体を捕捉しているかを判定する。例えば、一般に被写体は撮像画面100の中で最も至近距離にある物体となる確率が高いので、最も至近側を示すデフォーカス量を算出したAFエリアを、被写体捕捉エリアと認定する。   Returning to FIG. 2 again, the explanation will be continued. In step 140, it is determined in which AF area the subject is captured based on the defocus amount of each AF area. For example, since the subject generally has a high probability of becoming the closest object in the imaging screen 100, the AF area in which the defocus amount indicating the closest side is calculated is recognized as the subject capturing area.

ここで、あるAFエリアを例に上げて像ズレ検出演算処理(相関アルゴリズム)について説明する。あるAFエリアに対応する一対のデータをそれぞれei,fi(ただしi=1〜m)とすると、まず(1)式に示す差分型相関アルゴリズムによって相関量C(L)を求める。
C(L)=Σ|e(i+L)−f(i)| ・・・(1)
(1)式において、Lは整数であり、一対のデータのピッチを単位とした相対的シフト量である。また、Lのとる範囲はLmin〜Lmax(図では−5〜+5)である。さらに、パラメータiのとる範囲はpからqまでであり、1≦p<q≦mの条件を満足するように定められる。さらにまた、pとqの値によって焦点検出領域の大きさが設定される。
Here, an image shift detection calculation process (correlation algorithm) will be described by taking a certain AF area as an example. Assuming that a pair of data corresponding to a certain AF area is ei, fi (where i = 1 to m), first, a correlation amount C (L) is obtained by a differential correlation algorithm expressed by equation (1).
C (L) = Σ | e (i + L) −f (i) | (1)
In the formula (1), L is an integer and is a relative shift amount in units of a pitch of a pair of data. Further, the range of L is Lmin to Lmax (-5 to +5 in the figure). Further, the range of the parameter i is from p to q, and is determined so as to satisfy the condition of 1 ≦ p <q ≦ m. Furthermore, the size of the focus detection area is set by the values of p and q.

(1)式の演算結果は、図16(a)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量L=kj(図16(a)ではkj=2)において相関量C(L)が最小になる。次に、(2)〜(5)式による3点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値C(L)min=C(x)を与えるシフト量xを求める。
x=kj+D/SLOP ・・・(2)、
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(3)、
D={C(kj-1)-C(k j+1)}/2 ・・・(4)、
SLOP=MAX{C(kj+1)-C(k j),C(kj-1)−C(k j)} ・・・(5)
また、算出したシフト量xに基づいて被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量DEFを(6)式により求めることができる。
DEF=KX・PY・x ・・・(6)
(6)式において、PYは検出ピッチであり、KXは一対の測距瞳の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。
As shown in FIG. 16A, the calculation result of the expression (1) indicates that the correlation amount C (L) is high when the shift amount L = kj (kj = 2 in FIG. 16A) with a high correlation between a pair of data. Be minimized. Next, the shift amount x that gives the minimum value C (L) min = C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained by using the three-point interpolation method according to the equations (2) to (5).
x = kj + D / SLOP (2),
C (x) = C (kj) − | D | (3),
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2 (4),
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)} (5)
Further, the defocus amount DEF with respect to the planned focal plane of the subject image plane can be obtained based on the calculated shift amount x by the equation (6).
DEF = KX · PY · x (6)
In Equation (6), PY is a detection pitch, and KX is a conversion coefficient determined by the size of the opening angle of the center of gravity of the pair of distance measuring pupils.

算出されたデフォーカス量DEFに信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定する。図16(b)に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の最小値C(X)の値が大きくなる。したがって、C(X)が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいは、C(X)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるSLOPでC(X)を徐した値が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。あるいはまた、コントラストに比例した値となるSLOPが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたデフォーカス量DEFの信頼性が低いと判定する。   Whether the calculated defocus amount DEF is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 16B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the value of the interpolated minimum amount C (X) of the correlation amount increases. Therefore, when C (X) is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reliability is low. Alternatively, in order to normalize C (X) with the contrast of data, it is determined that the reliability is low when the value obtained by grading C (X) with SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value. Alternatively, if SLOP that is proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated defocus amount DEF is low.

なお、図16(c)に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲Lmin〜Lmaxの間で相関量C(L)の落ち込みがない場合は、最小値C(X)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。   As shown in FIG. 16C, when the correlation between the pair of data is low and there is no drop in the correlation amount C (L) between the shift ranges Lmin to Lmax, the minimum value C (X) is obtained. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.

図15は、図2のステップ140における被写体捕捉AFエリアの認定動作を示すフローチャートである。ステップ500において被写体捕捉AFエリア認定の動作を開始し、ステップ510ですべてのAFエリアで焦点検出不能か否か調べる。焦点検出不能な場合は像ズレ量が検出不能であるか調べ、不能な場合はステップ530で中央AFエリア(撮像画面100の中央のAFエリア)を便宜的に被写体捕捉AFエリアと認定し、ステップ540からリターンする。   FIG. 15 is a flowchart showing the subject capture AF area recognition operation in step 140 of FIG. In step 500, the subject capture AF area recognition operation is started. In step 510, it is checked whether focus detection is impossible in all AF areas. If the focus cannot be detected, it is checked whether the image shift amount is undetectable. If not, in step 530, the central AF area (the central AF area of the imaging screen 100) is conveniently identified as the subject capturing AF area. Return from 540.

一方、ステップ510で焦点検出が可能な場合ステップ520へ進み、AFエリアが少なくとも1つ以上あると判断された場合は、最至近を示すデフォーカス量を算出したAFエリアを被写体捕捉AFエリアと認定し、ステップ540からリターンする。   On the other hand, if focus detection is possible in step 510, the process proceeds to step 520. If it is determined that there is at least one AF area, the AF area in which the defocus amount indicating the closest distance is calculated is recognized as the subject capture AF area. Then, the process returns from step 540.

図12に戻り、ステップ150で被写体捕捉AFエリアのデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか調べる。所定値は専用AFにおける合焦近傍か否かを判定するために予め定められた値であり、所定値以内の場合は合焦近傍にあるとみなされる。なお、すべてのAFエリアで焦点検出不能(像ズレ検出不能)な場合はステップ170へ進む。合焦近傍にないと判定した場合はステップ160へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御回路206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させ、ステップ110へ戻って上記動作を繰り返す。   Returning to FIG. 12, it is checked in step 150 whether the absolute value of the defocus amount in the subject capturing AF area is within a predetermined value. The predetermined value is a value determined in advance for determining whether or not the focus is close to the dedicated AF. If the predetermined value is within the predetermined value, the focus is considered to be close to the focus. If focus detection is not possible (image shift detection is impossible) in all AF areas, the process proceeds to step 170. If it is determined that the lens is not in focus, the process proceeds to step 160, the defocus amount is transmitted to the lens drive control circuit 206, the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the focus position, and the process returns to step 110 to return to the above. Repeat the operation.

一方、合焦近傍にあると判定した場合はステップ170へ進み、シャッターレリーズがなされたか否かを判定し、なされていないと判定された場合はステップ110へ戻って上記動作を繰り返す。シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップ180へ進み、認定された被写体捕捉AFエリアに対応した撮像素子AFの焦点検出用画素からデータを読み出す。続くステップ190で被写体捕捉AFエリアに対応した一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理を行い、像ズレ量を演算する。   On the other hand, if it is determined that it is in the vicinity of the in-focus state, the process proceeds to step 170 to determine whether or not the shutter release has been performed. If it is determined that the shutter release has not been performed, the process returns to step 110 and the above operation is repeated. If it is determined that the shutter release has been performed, the process proceeds to step 180, and data is read from the focus detection pixels of the image sensor AF corresponding to the certified subject capturing AF area. In the next step 190, an image shift detection calculation process is performed based on a pair of image data corresponding to the subject capture AF area, and an image shift amount is calculated.

ステップ200において被写体捕捉AFエリアに対応した像ズレ量をデフォーカス量に変換する。続くステップ210では被写体捕捉AFエリアのデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか調べる。所定値は撮像素子AFおいて合焦か否かを判定するために定められた値(専用AFに対して定められた合焦近傍か否かを判定するための上記所定値よりも小さい値)であり、所定値以内の場合は合焦状態にあるとみなされステップ230へ進む。なお、すべての被写体捕捉AFエリアで焦点検出不能(像ズレ検出不能)な場合はステップ230へ進む。   In step 200, the image shift amount corresponding to the subject capture AF area is converted into a defocus amount. In the following step 210, it is checked whether the absolute value of the defocus amount in the subject capturing AF area is within a predetermined value. The predetermined value is a value determined to determine whether or not the image sensor AF is in focus (a value smaller than the predetermined value for determining whether or not the focus is in the vicinity of the dedicated AF). If it is within the predetermined value, it is considered that the subject is in focus and the process proceeds to step 230. If focus detection is not possible (image shift detection is impossible) in all subject capture AF areas, the process proceeds to step 230.

合焦でないと判定した場合はステップ220へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御回路206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシングレンズ210を合焦位置に駆動させ、ステップ230へ進む。ステップ230では撮像素子の撮像用画素から画像信号を読み出し、続くステップ240で画像信号をメモリーカード219に保存し、ステップ110へ戻って上記動作を繰り返す。   If it is determined that it is not in focus, the process proceeds to step 220, the defocus amount is transmitted to the lens drive control circuit 206, the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the focus position, and the process proceeds to step 230. In step 230, the image signal is read from the image pickup pixel of the image sensor, and in the subsequent step 240, the image signal is stored in the memory card 219, and the process returns to step 110 to repeat the above operation.

表2に、デジタルカメラ内の再結像方式を用いた焦点検出センサ(専用AF)とマイクロレンズ方式を用いた撮像素子(撮像素子AF)の配置例を比較して示す。
Table 2 shows a comparison example of the arrangement of the focus detection sensor (dedicated AF) using the re-imaging method in the digital camera and the image sensor (image sensor AF) using the microlens method.

配置例(1)は図1に示す配置であり、撮像光学系の光路中に固定ハーフミラーを配置し、反射側に撮像素子AFを配置し、透過側に専用AFを配置したものである。この配置例の特徴は、ハーフミラーが固定されており、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像素子はハーフミラーの反射光で撮像するので、ハーフミラーを構成するガラスを透過することによる画像劣化がない。さらに、撮像素子の撮像動作と平行して専用AFを動作させて焦点調節を行うこともできる。   Arrangement example (1) is the arrangement shown in FIG. 1, in which a fixed half mirror is arranged in the optical path of the imaging optical system, imaging element AF is arranged on the reflection side, and dedicated AF is arranged on the transmission side. The feature of this arrangement example is that the half mirror is fixed and it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, so imaging with a small release time lag can be performed. Further, since the image pickup device picks up an image with the reflected light of the half mirror, there is no image deterioration due to transmission through the glass constituting the half mirror. Furthermore, the focus adjustment can be performed by operating the dedicated AF in parallel with the imaging operation of the imaging device.

配置例(2)は図18に示す配置例であり、撮像光学系の光路中に固定ハーフミラーを配置し、配置例(1)とは逆に反射側に専用AFを配置するとともに、透過側に撮像素子AFを配置したものである。図18において、図1に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。この配置例の特徴は、ハーフミラーが固定されており、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、光軸方向に撮像素子が配置されるので、カメラボディ203の光軸方向の厚みを薄くすることができ、コンパクトなカメラボディ203を提供することができる。さらに、撮像素子の撮像動作と平行して専用AFを動作させて焦点調節を行うこともできる。   Arrangement example (2) is an arrangement example shown in FIG. 18, in which a fixed half mirror is arranged in the optical path of the imaging optical system, and in contrast to arrangement example (1), a dedicated AF is arranged on the reflection side, and the transmission side is arranged. The image pickup element AF is arranged in FIG. In FIG. 18, the same components as those shown in FIG. The feature of this arrangement example is that the half mirror is fixed and it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, so imaging with a small release time lag can be performed. In addition, since the imaging element is arranged in the optical axis direction, the thickness of the camera body 203 in the optical axis direction can be reduced, and a compact camera body 203 can be provided. Furthermore, the focus adjustment can be performed by operating the dedicated AF in parallel with the imaging operation of the imaging device.

配置例(3)は図19に示す配置例であり、撮像光学系の光路中にメインミラー230(可動式ハーフミラー)を配置し、反射側の光路に配置されたペンタプリズム232と接眼レンズ217により構成される光学ファインダーに反射光を導くものである。図19において、図1に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。   Arrangement example (3) is the arrangement example shown in FIG. 19, in which main mirror 230 (movable half mirror) is arranged in the optical path of the imaging optical system, and pentaprism 232 and eyepiece lens 217 arranged in the reflection-side optical path. The reflected light is guided to the optical viewfinder configured by the following. In FIG. 19, the same components as those shown in FIG.

メインミラー230を透過した光束は背後に配置されたサブミラー231(可動式全反射ミラー)で反射され、撮像光路外に配置された焦点検出専用センサ207に導かれ、焦点検出専用センサ207により焦点検出が行われる。撮像指示があるとメインミラー230とサブミラー231が撮像光路から待避し、撮像素子が光束を受光し、撮像素子による焦点検出と撮像が行われる。この配置例の特徴は、撮像時にミラーが撮像光路から待避し、撮像素子が直接撮像光束を受光するので、高品質な画像を得ることができる。また、光束を専用AFと撮像素子AFに分割しないので、低輝度時の光量確保に有利である。   The light beam transmitted through the main mirror 230 is reflected by a sub-mirror 231 (movable total reflection mirror) disposed behind, guided to a focus detection dedicated sensor 207 disposed outside the imaging optical path, and focus detection is performed by the focus detection dedicated sensor 207. Is done. When there is an imaging instruction, the main mirror 230 and the sub mirror 231 are withdrawn from the imaging optical path, the imaging element receives the light beam, and focus detection and imaging are performed by the imaging element. The feature of this arrangement example is that the mirror retracts from the imaging optical path during imaging, and the imaging element directly receives the imaging light beam, so that a high-quality image can be obtained. Further, since the luminous flux is not divided into the dedicated AF and the image sensor AF, it is advantageous for securing the light quantity at the time of low luminance.

配置例(4)は図20に示す配置例であり、外光式測距装置240(反射光受光式アクティブAF、像ズレ検出式パッシブAF、超音波または光波によるTIME OF FLIGHT方式のアクティブAFなど)を専用AFとして用いた配置例である。図20において、図1に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。撮像素子AF212は常時交換レンズ202からの光束を受光する。   Arrangement example (4) is the arrangement example shown in FIG. 20, such as external light rangefinder 240 (reflected light receiving active AF, image shift detection passive AF, TIME OF LIGHT type active AF using ultrasonic waves or light waves, etc. ) Is used as a dedicated AF. In FIG. 20, the same components as those shown in FIG. The image sensor AF 212 always receives the light beam from the interchangeable lens 202.

レリーズ以前は専用AFにより焦点調節を行い、レリーズ以後は撮像素子AFで焦点調節を行ってから撮像することにより、低輝度時、大デフォーカス時およびマルチAFエリア動作時も焦点検出可能になるとともに、撮像時に高精度な合焦を達成することができる。この配置例の特徴は、撮像の際にハーフミラーを待避する必要がないので、レリーズタイムラグが少ない撮像ができる。また、撮像時に撮像光路中に余計な光学要素がなく、撮像素子が直接撮像光束を受光するので、高品質な画像を得ることができる。さらに、光束を専用AFと撮像素子AFに分割しないので、低輝度時の光量確保に有利である。さらにまた、撮像素子で撮像動作と平行して専用AFを動作させて焦点調節を行うこともできる。   Prior to the release, focus adjustment is performed using dedicated AF, and after release, the focus is adjusted using the image sensor AF, and then imaging is performed, so that focus detection can be performed even at low brightness, during large defocusing, and during multi-AF area operation. In addition, high-precision focusing can be achieved during imaging. The feature of this arrangement example is that it is not necessary to retract the half mirror at the time of imaging, and imaging with a small release time lag can be performed. In addition, there is no extra optical element in the imaging optical path during imaging, and the imaging element directly receives the imaging light beam, so that a high quality image can be obtained. Furthermore, since the luminous flux is not divided into the dedicated AF and the image sensor AF, it is advantageous for securing the light quantity at low luminance. Furthermore, the focus adjustment can be performed by operating the dedicated AF in parallel with the imaging operation by the imaging device.

表3は専用AFと撮像素子AFの仕様設定の比較表である。
専用AF(再結像方式)と撮像素子AF(マイクロレンズ方式)の使用状況を考慮して、適切にそれぞれの仕様を適切に設定することによって、全体としてバランスの取れた焦点調節を達成することができる。
Table 3 is a comparison table of the specification settings of the dedicated AF and the image sensor AF.
Considering the usage status of dedicated AF (re-imaging method) and image sensor AF (microlens method), by appropriately setting each specification appropriately, achieving a balanced focus adjustment as a whole Can do.

測距瞳距離(1)において、一般的にデフォーカス量が大きい長焦点レンズではその射出瞳距離も長くなる。交換レンズの射出瞳距離と測距瞳距離は揃っていたほうが、焦点検出光束のケラレに対して有利なので、専用AFは大デフォーカス検出を重点にして測距瞳距離を長くする。撮像素子AFはデフォーカス量の小さな短焦点レンズの焦点検出用に測距瞳距離を短くする。また、測距瞳距離(2)において、専用AFと撮像素子AFの測距瞳距離を揃えることにより、測距瞳距離の違いが焦点検出結果に与える影響(焦点検出光束のケラレによって生じる焦点検出精度の悪化)の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the distance measuring pupil distance (1), in the case of a long focus lens that generally has a large defocus amount, the exit pupil distance also becomes long. Since it is more advantageous for the vignetting of the focus detection light beam when the exit pupil distance and the distance measurement pupil distance of the interchangeable lens are aligned, the dedicated AF increases the distance detection pupil distance with an emphasis on large defocus detection. The image sensor AF shortens the distance measuring pupil distance for focus detection of a short focus lens with a small defocus amount. Further, by aligning the distance measurement pupil distances of the dedicated AF and the image sensor AF at the distance measurement pupil distance (2), the influence of the difference in distance measurement pupil distance on the focus detection result (focus detection caused by vignetting of the focus detection light beam). The degree of deterioration in accuracy) can be made uniform, and similar results can be obtained using either type of AF.

測距瞳F値(1)において、専用AFの測距瞳F値を大きくし、開放F値が大きい暗いレンズのまで対応できるとともに、大デフォーカス量まで検出できるように暗くする。一方、撮像素子AFの測距瞳F値を小さくし、開放F値が小さい明るいレンズの高精度焦点検出用に明るくするとともに、合焦近傍のみの小デフォーカス量の検出に適合させる。   In the distance measuring pupil F value (1), the distance measuring pupil F value of the dedicated AF is increased so that it can cope with a dark lens having a large open F value, and is darkened so that a large defocus amount can be detected. On the other hand, the distance-measuring pupil F value of the image sensor AF is reduced to make it brighter for high-precision focus detection of a bright lens having a small open F value, and adapted to detection of a small defocus amount only in the vicinity of the in-focus state.

また、測距瞳F値(2)において、専用AFと撮像素子AFの測距瞳F値を揃えることによって、撮像画面100において交換レンズ202の光軸から専用AFの焦点検出位置と撮像素子AFの焦点検出位置までの距離が等しい場合に、測距瞳F値の違いが焦点検出結果に与える影響(焦点検出光束のケラレによって生じる焦点検出精度の悪化)の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   Further, by aligning the distance detection pupil F values of the dedicated AF and the image pickup element AF with the distance measurement pupil F value (2), the focus detection position of the dedicated AF and the image pickup element AF from the optical axis of the interchangeable lens 202 on the image pickup screen 100. When the distances to the focal point detection positions are equal, the degree of the influence of the difference in the distance measurement pupil F value on the focal point detection result (deterioration of the focal point detection accuracy caused by the vignetting of the focal point detection light beam) can be made uniform. Similar results can be obtained even if the AF method is used.

さらに、測距瞳F値(3)において、専用AFの測距瞳F値を小さくして明るくし、低輝度の検出能力を向上させる。一方、撮像素子AFの測距瞳F値を大きくして暗くし、超高輝度の焦点検出能力(極端に短い電荷蓄積時間の制御)に適合させる。   Further, in the distance measurement pupil F value (3), the distance detection pupil F value of the dedicated AF is made smaller and brighter, and the detection capability of low luminance is improved. On the other hand, the distance-measuring pupil F value of the image sensor AF is increased and darkened, and is adapted to the super-high brightness focus detection capability (control of extremely short charge accumulation time).

測距瞳重心間隔(1)において、専用AFの測距瞳重心間隔(開き角)を小さくして大デフォーカス量まで検出できるようにし、撮像素子AFの測距瞳重心間隔(開き角)を大きくして、合焦近傍での高精度な焦点検出を行う。また、測距瞳重心間隔(2)において、専用AFと撮像素子AFの測距瞳重心間隔(開き角)を揃えることによって、測距瞳重心間隔(開き角)の違いが焦点検出結果に与える影響の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the distance measuring pupil center of gravity (1), the distance AF center of gravity (opening angle) of the dedicated AF is reduced so that a large defocus amount can be detected. The focus detection is performed with high accuracy near the in-focus position. Further, in the distance measurement pupil center of gravity interval (2), the distance detection pupil center of gravity interval (opening angle) of the dedicated AF and the image sensor AF is made uniform so that the difference in distance detection pupil center of gravity (opening angle) is given to the focus detection result. The degree of influence can be made uniform, and the same result can be obtained using either type of AF.

AFエリア位置(1)において、専用AFと撮像素子AFのAFエリアの位置を揃えることによって、同じAFエリアに対して状況に応じて2つの方式を切換えて仕様することができる。また、AFエリア位置(2)において、専用AFと撮像素子AFのAFエリアの位置を異ならせることにより、より撮像画面100内により多くのAFエリアを配置することができる。例えば、撮像画面100の中心付近に撮像素子AFによって密にAFエリアを設定し、撮像画面100の周辺は専用AFのAFエリアを疎に配置する。   By aligning the positions of the dedicated AF and the AF area of the image sensor AF at the AF area position (1), it is possible to switch between the two methods depending on the situation for the same AF area. In addition, in the AF area position (2), it is possible to arrange more AF areas in the imaging screen 100 by making the positions of the dedicated AF and the AF area of the image sensor AF different. For example, an AF area is densely set near the center of the imaging screen 100 by the imaging element AF, and AF areas of dedicated AF are sparsely arranged around the imaging screen 100.

AFエリア数(1)において、専用AFと撮像素子AFでAFエリアの位置とAFエリアの数を揃えることによって、すべてのAFエリアに対して状況に応じて2つの方式を切換えて使用することができる。また、AFエリア数(2)において、専用AFはマルチAFエリアの焦点検出に特化してAFエリアの数を多くし、撮像素子AFは少数のAFエリアにして、1点のAFエリアの高精度焦点検出に特化する。   In the number of AF areas (1), by using the dedicated AF and the image sensor AF to align the position of the AF area and the number of AF areas, it is possible to switch between the two methods depending on the situation for all the AF areas. it can. In addition, in the number of AF areas (2), the dedicated AF specializes in the focus detection of the multi-AF area and increases the number of AF areas, and the image sensor AF has a small number of AF areas, and the high precision of one AF area. Specialize in focus detection.

検出ピッチ(1)において、専用AFは検出ピッチ(サンプリングピッチ)を粗くすることによって、大デフォーカス量検出をするためにAFエリア長を長くしてもデータ数が増大せず、よって演算時間の増大を防止し、レスポンスの低下を防ぐ。撮像素子AFは高精度な像ズレ検出を行うために、検出ピッチを細かくする。また、検出ピッチ(2)において、専用AFと撮像素子AFの検出ピッチを揃えることによって、検出ピッチの違いが焦点検出結果に与える影響(像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等)の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the detection pitch (1), the dedicated AF makes the detection pitch (sampling pitch) coarse so that the number of data does not increase even if the AF area length is increased in order to detect a large defocus amount. Prevents an increase and prevents a decrease in response. The image sensor AF makes the detection pitch finer in order to detect image displacement with high accuracy. In addition, in the detection pitch (2), by aligning the detection pitches of the dedicated AF and the image sensor AF, the extent of the influence of the difference in detection pitch on the focus detection result (image shift detection error, subject pattern selectivity, etc.) The same result can be obtained by using either type of AF.

AFエリアの長さ(1)において、専用AFはAFエリアの長さを長くして大デフォーカス量検出のための像ずらし範囲を確保するとともに、被写体の捕捉性を高め、撮像素子AFはAFエリアの長さを短くして、合焦近傍の像ズラシ量が少ない状況に対応させるとともに、ピンポイントの焦点検出を可能にする。また、AFエリアの長さ(2)において、専用AFと撮像素子AFのAFエリアの長さを揃えることによって、AFエリアの長さの違いが焦点検出結果に与える影響(像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等)の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the AF area length (1), the dedicated AF increases the length of the AF area to secure an image shift range for detecting a large defocus amount and enhances the capture of the subject. The length of the area is shortened to cope with a situation where the amount of image shift near the in-focus state is small, and pinpoint focus detection is enabled. Further, in the AF area length (2), by adjusting the lengths of the AF areas of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the difference in the AF area length on the focus detection result (image shift detection error, The degree of selectivity of the subject pattern, etc. can be made uniform, and the same result can be obtained using either type of AF.

AFエリアの幅(1)において、専用AFはAFエリアの幅を広くして低輝度時の光量を確保し、撮像素子AFはAFエリアの幅を狭くして、より細かな被写体パターンまで検出可能とする。また、AFエリアの幅(2)において、専用AFと撮像素子AFのAFエリアの幅を揃えることによって、AFエリアの幅の違いが焦点検出結果に与える影響(像ズレ検出の誤差、被写体パターンの選択性等)の程度を揃えることができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the AF area width (1), the dedicated AF increases the width of the AF area to secure light intensity at low luminance, and the image sensor AF can detect even finer subject patterns by reducing the width of the AF area. And Further, in the width (2) of the AF area, by aligning the widths of the AF areas of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the difference in the width of the AF area on the focus detection result (image shift detection error, subject pattern The degree of selectivity and the like can be made uniform, and similar results can be obtained using either type of AF.

色分解フィルタ(1)において、専用AFと撮像素子AFには色分解フィルタを用いないことによって、色分解フィルタが焦点検出結果に与える影響(被写体パターンの選択性等)をなくすことができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   In the color separation filter (1), by not using the color separation filter for the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the color separation filter on the focus detection result (subject pattern selectivity, etc.) can be eliminated. Similar results can be obtained even if the AF of this type is used.

また、色分解フィルタ(2)において、専用AFの光電変換部には色分解フィルタ(RGBの色フィルタ)を配置せずに低輝度時の光量を確保するとともに、撮像素子AFの焦点検出用画素には色分解フィルタを配置して、焦点検出用画素の位置の画像信号を周囲の撮像用画素の出力から補間する際に色フィルタ付き焦点検出用画素の出力も用いて画像品質を向上させるとともに、色別に焦点検出を行うことによって色相の変化はあっても輝度変化がない被写体に対しても焦点検出ができるようにする。   Further, in the color separation filter (2), a dedicated AF photoelectric conversion unit is not provided with a color separation filter (RGB color filter), and a light quantity at low luminance is secured, and a focus detection pixel of the image sensor AF. The color separation filter is arranged to improve the image quality by using the output of the focus detection pixel with color filter when interpolating the image signal at the position of the focus detection pixel from the output of the surrounding imaging pixels. By performing focus detection for each color, focus detection can be performed even for a subject that has a change in hue but no change in luminance.

赤外カット波長(1)において、専用AFと撮像素子AFの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長を揃えることにより、被写体から到来する光束に含まれる赤外成分が焦点検出結果に与える影響(赤外収差)をなくすことができ、どちらの方式のAFを用いても同じような結果を得ることができる。   At the infrared cut wavelength (1), by aligning the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the dedicated AF and the image sensor AF, the influence of the infrared component included in the light beam coming from the subject on the focus detection result (Infrared aberration) can be eliminated, and a similar result can be obtained using either type of AF.

赤外カット波長(2)において、専用AFの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長をAF補助光(低輝度時に光量アップのために被写体に照射される。発光エネルギーの大きな長波長(赤〜赤外)の光が用いられる)を含むようにして、低輝度時の焦点検出性能を確保するとともに、撮像素子AFの入射側に備える赤外カットフィルタのカット波長は撮像用の画素の赤外カット特性に合わせ、赤外収差の誤差を防止し、焦点検出用画素の出力を画像信号としても使用可能にする。   In the infrared cut wavelength (2), the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the dedicated AF is irradiated with AF auxiliary light (the subject is irradiated to increase the light amount at low luminance. A long wavelength (red Infrared light is used to ensure focus detection performance at low luminance, and the cut wavelength of the infrared cut filter provided on the incident side of the image sensor AF is the infrared cut of the imaging pixel. In accordance with the characteristics, an error of infrared aberration is prevented, and the output of the focus detection pixel can be used as an image signal.

図17は焦点検出動作を示すフローチャートである。図12に示すフローチャートでは焦点調節の粗調節において専用AFを用いるとともに、微調節において撮像素子AFを用いているが、一般的にこの焦点検出動作を示すと図17に示すフローチャートになる。ステップ900において電源がONされる。ステップ910では状況に応じて専用AFと撮像素子AFの切り換え判定を行う。ステップ910で専用AFを用いると判定された場合はステップ920へ進み、専用AFを用いて焦点調節を行った後、ステップ910へ戻る。ステップ910で撮像素子AFを用いると判定された場合はステップ930へ進み、撮像素子AFを用いて焦点調節を行った後、ステップ910へ戻る。   FIG. 17 is a flowchart showing the focus detection operation. In the flowchart shown in FIG. 12, the dedicated AF is used in the coarse adjustment of the focus adjustment and the image sensor AF is used in the fine adjustment. Generally, this focus detection operation is a flowchart shown in FIG. In step 900, the power is turned on. In step 910, switching between dedicated AF and image sensor AF is determined according to the situation. If it is determined in step 910 that the dedicated AF is to be used, the process proceeds to step 920, the focus is adjusted using the dedicated AF, and then the process returns to step 910. If it is determined in step 910 that the image sensor AF is to be used, the process proceeds to step 930, focus adjustment is performed using the image sensor AF, and then the process returns to step 910.

ステップ910における切換え判定は、撮像装置の焦点調節動作が全体として最適に行われるように、専用AF(再結像方式)と撮像素子AF(マイクロレンズ方式)の特質を生かして切り換えるようにする。例えば表4に示す判定項目(判定条件)に基づいて行われる。
専用AF(再結像方式)と撮像素子AF(マイクロレンズ方式)を撮像装置の使用状況を考慮して適切に切り換えることによって、全体としてバランスの取れた焦点調節を達成することができる。
The switching determination in step 910 is performed by making use of the characteristics of the dedicated AF (re-imaging method) and the image sensor AF (microlens method) so that the focus adjustment operation of the image pickup apparatus is optimally performed as a whole. For example, it is performed based on the determination items (determination conditions) shown in Table 4.
By appropriately switching between the dedicated AF (re-imaging method) and the image sensor AF (microlens method) in consideration of the use state of the image pickup apparatus, it is possible to achieve a balanced focus adjustment as a whole.

シャッターレリーズ(撮像指令)の有無において、シャッターボタンのレリーズ操作以前は次の要求が高いので専用AFを用いる。(1)構図変更などにより大きくボケている被写体に対しても焦点調節を行う。(2)複数の物体が撮像画面100内にある場合でも、被写体である可能性の高い物体に対して焦点調節を行う。(3)精度よりレスポンスを重視した焦点調節を行う。(4)低輝度時でも焦点調節が可能である。一方、シャッターボタンのレリーズ操作以後は、撮像直前の高精度な焦点調節を達成するという要求が高いので撮像素子AFを用いる。   In the presence or absence of shutter release (imaging command), the following requirements are high before the shutter button release operation, so dedicated AF is used. (1) Focus adjustment is also performed on a subject that is greatly blurred due to composition change or the like. (2) Even when there are a plurality of objects in the imaging screen 100, focus adjustment is performed on an object that is likely to be a subject. (3) Focus adjustment is performed with emphasis on response over accuracy. (4) Focus adjustment is possible even at low luminance. On the other hand, after the release operation of the shutter button, there is a high demand for achieving high-precision focus adjustment immediately before imaging, so the imaging element AF is used.

デフォーカス量において、デフォーカス量が大きい状態では、大きなデフォーカス量の検出もできる専用AFを用いてレンズを合焦近傍まで焦点調節させ、合焦近傍になってデフォーカス量が小さくなると、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFに切り換える。   When the defocus amount is large, when the focus is adjusted to near the focus using the dedicated AF that can detect a large defocus amount. Switching to the image sensor AF capable of accurate focus adjustment.

連写と単写(1)において、撮像装置が連続撮影(短時間のインターバルで連続的に撮影を行う)中には、被写体が移動している可能性が高いので、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、単独撮影(1回のレリーズ操作で1回の撮影を行う)中には、静止被写体を撮像している状況が多いので、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   In continuous shooting and single shooting (1), the subject is likely to move during continuous shooting (continuous shooting at short intervals). A dedicated AF capable of responsive focus adjustment is used, and there are many situations where a still subject is imaged during single shooting (one shooting is performed by one release operation). An image sensor AF capable of accurate focus adjustment is used.

連写と単写(2)において、表2の(3)のシステムを用いる場合には、専用AFを用いると焦点検出動作と撮像動作を行うためにミラーの挿入と待避を行わなければならず、高速な連続撮影ができない。そこで、連続撮影中には焦点検出と撮像を行う際にミラー動作が不要な撮像素子AFを用い、単独撮影中には低輝度や大デフォーカスに有利な専用AFを用いる。   In continuous shooting and single shooting (2), when the system of (3) in Table 2 is used, if dedicated AF is used, a mirror must be inserted and retracted in order to perform focus detection and imaging operations. High-speed continuous shooting is not possible. Therefore, an image sensor AF that does not require a mirror operation is used during focus detection and imaging during continuous shooting, and a dedicated AF that is advantageous for low luminance and large defocusing is used during single shooting.

動画と静止画(1)において、撮像装置が動画撮影(ビデオ撮影)中あるいは動画撮影モードの場合には、撮影対象が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、静止画撮影(スチル撮影)中あるいはスチル撮影モードの場合には、撮影対象が静止被写体である可能性が高いので、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   In moving images and still images (1), when the imaging device is in moving image shooting (video shooting) or in moving image shooting mode, the shooting target is likely to be a moving subject. Using dedicated AF that can be adjusted, and during still image shooting (still shooting) or in the still shooting mode, there is a high possibility that the shooting target is a stationary subject. Possible image sensor AF is used.

動画と静止画(2)において、表2の(3)のシステムを用いる場合には、専用AFを用いると焦点検出動作と撮像動作を行うためにミラーの挿入と待避を行わなければならず、動画撮影ができない。そこで、動画撮影(ビデオ撮影)中あるいは動画撮影モードの場合には、ミラー動作が不要な撮像素子AFを用い、静止画撮影(スチル撮影)中あるいはスチル撮影モードの場合には、低輝度や大デフォーカスに有利な専用AFを用いる。   In the case of using the system of (3) in Table 2 for moving images and still images (2), if dedicated AF is used, a mirror must be inserted and retracted in order to perform a focus detection operation and an imaging operation. I cannot shoot movies. Therefore, an image sensor AF that does not require a mirror operation is used during movie shooting (video shooting) or movie shooting mode, and low brightness or high brightness during still image shooting (still shooting) or still shooting mode. A dedicated AF advantageous for defocusing is used.

輝度において、被写界の輝度が所定値より低い場合には、低輝度に強い専用AFを用い、輝度が所定値より高い場合には高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。なお、被写界の輝度は撮像素子212の出力に基づいてボディCPU214で演算するが、もちろん専用の測光素子と測光回路を設けて被写界の輝度を検出するようにしてもよい。   When the luminance of the object scene is lower than a predetermined value, the dedicated AF that is strong against low luminance is used, and when the luminance is higher than the predetermined value, the image sensor AF capable of high-precision focus adjustment is used. The luminance of the object scene is calculated by the body CPU 214 based on the output of the image sensor 212. Of course, a dedicated photometry element and a photometry circuit may be provided to detect the luminance of the object scene.

被写体の移動と静止において、焦点検出結果(デフォーカス量)の時系列的な変化から、被写体が移動しているのか静止しているのかを判定することができる。そこで、被写体が移動していると判定された場合には、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、被写体が移動していると判定された場合には、静止被写体に対して高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   Whether the subject is moving or stationary can be determined from the time-series change in the focus detection result (defocus amount) in the movement and stationary of the subject. Therefore, when it is determined that the subject is moving, a dedicated AF capable of high-response focus adjustment with respect to the moving subject is used, and when it is determined that the subject is moving, a stationary subject In contrast, an image sensor AF capable of highly accurate focus adjustment is used.

AFエリアモードにおいて、AFエリアモード選択操作部材(不図示)によって複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行わせるマルチAFエリアモードが選択されている場合には、複数の焦点検出位置で同時に焦点検出が容易で高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、1つの焦点検出位置で焦点検出を行わせるシングルAFエリアモードが選択されている場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   In the AF area mode, when the multi-AF area mode in which focus detection is performed simultaneously at a plurality of focus detection positions by an AF area mode selection operation member (not shown), focus detection is simultaneously performed at the plurality of focus detection positions. An image sensor capable of high-precision focus adjustment when a single AF area mode that performs focus detection at one focus detection position is selected using a dedicated AF that is easy to perform and has high response focus adjustment Use AF.

AFエリア位置(1)において、撮像画面100の周辺のAFエリアが選択されている場合には、レンズの収差により画面周辺では高い画質が望めないので、焦点調節に精度よりもレスポンスを重視して専用AFを選択し、画面中央のAFエリアが選択されている場合には、画質を最大にするために、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを選択する。   When an AF area around the imaging screen 100 is selected at the AF area position (1), high image quality cannot be expected around the screen due to lens aberration, so focus is placed on response rather than accuracy for focus adjustment. When the dedicated AF is selected and the AF area at the center of the screen is selected, the image sensor AF capable of high-precision focus adjustment is selected to maximize the image quality.

AFエリア位置(2)において、専用AFのAFエリア位置と撮像素子AFのAFエリア位置とが別個の位置にある場合には、ユーザーが撮像画面100内で指定した位置に最も近い位置にあるAFエリアのAF方式(専用AF/撮像素子AF)を用いる。   In the AF area position (2), when the AF area position of the dedicated AF and the AF area position of the image sensor AF are at different positions, the AF that is closest to the position designated by the user in the imaging screen 100 An area AF method (dedicated AF / image sensor AF) is used.

AFモードにおいて、AFモード選択操作部材(不図示)によって移動被写体への合焦を継続させるためにいったん合焦後も焦点調節動作を継続するコンティニュアスAFモードが選択されている場合には、移動被写体に対しての焦点調節性能が高くかつ高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、いったん合焦後は焦点調節動作をロックすることによって、静止被写体に対して安定かつ確実な焦点検出を行わせるワンショットAFモードが選択されている場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   In the AF mode, when the continuous AF mode in which the focus adjustment operation is continued once after focusing is selected in order to continue focusing on the moving subject by an AF mode selection operation member (not shown), Focus detection performance is stable and stable for stationary subjects by using a dedicated AF that has high focus adjustment performance for moving subjects and enables highly responsive focus adjustment. When the one-shot AF mode for performing the above is selected, an image sensor AF capable of high-precision focus adjustment is used.

AF補助光の有無において、低輝度時に被写体に対してAF補助光を照射して焦点検出を行わせる場合には、より低輝度に強い専用AFを用い、AF補助光を照射しないで焦点検出を行う場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   In the presence or absence of AF auxiliary light, when focus detection is performed by irradiating the subject with AF auxiliary light at low luminance, focus detection is performed without irradiating AF auxiliary light using dedicated AF that is stronger in lower luminance. When performing, an image sensor AF capable of highly accurate focus adjustment is used.

AFとMFにおいて、焦点検出結果に応じてレンズを駆動することによって、自動的に焦点調節を行うAFモード(自動焦点調節モード)が選択されている場合には、移動被写体に対して高レスポンスな焦点調節が可能な専用AFを用い、専用AFの焦点検出結果に応じたピント表示を行い、その表示に応じてユーザーが手動でレンズの焦点調節を行うMFモード(手動焦点調節モード;自動焦点調節禁止モード)が選択されている場合には、クリティカルで高精度な焦点検出が可能な撮像素子AFを用いる。   In AF and MF, when an AF mode (automatic focus adjustment mode) in which focus is automatically adjusted by driving a lens according to a focus detection result is selected, a high response to a moving subject is obtained. MF mode (manual focus adjustment mode; automatic focus adjustment) where the focus is adjusted according to the focus detection result of the dedicated AF, and the user manually adjusts the focus of the lens according to the display. When the prohibit mode is selected, an image sensor AF capable of critical and highly accurate focus detection is used.

表示において、焦点調節動作に平行して電子ビューファインダーで画像表示を行う際(表2の(1)、(2)および(4)のシステム)、縮小の表示倍率が選択された場合は焦点調節動作のレスポンスを重視して専用AFを用い、拡大の表示倍率が選択された場合は合焦精度を重視して撮像素子AFを用いる。なお、画像の表示倍率を選択するための操作部材を設け、拡大または縮小の表示倍率を選択可能とすればよい。   In display, when an image is displayed on the electronic viewfinder in parallel with the focus adjustment operation (systems (1), (2), and (4) in Table 2), the focus adjustment is performed when a reduction display magnification is selected. The dedicated AF is used with emphasis on the response of the operation, and when the enlargement display magnification is selected, the imaging element AF is used with emphasis on the focusing accuracy. An operation member for selecting the image display magnification may be provided so that the enlargement or reduction display magnification can be selected.

レンズ開放F値において、装着された交換レンズの絞り開放F値が暗い場合は、焦点検出光束がけられることによって焦点検出精度が低下することを防止するために、測距瞳F値が暗い専用AFを用い、装着された交換レンズの絞り開放F値が明るい場合は、測距瞳F値が明るく高精度な焦点検出が可能な撮像素子AFを用いる。なお、交換レンズの絞り開放F値などの情報は、レンズ駆動制御回路206からボディCPU214へ伝送される。   In the lens open F value, when the aperture open F value of the mounted interchangeable lens is dark, a dedicated AF with a dark ranging pupil F value is used to prevent the focus detection accuracy from being lowered due to the focus detection light beam being lost. When the aperture F value of the mounted interchangeable lens is bright, the imaging element AF is used that has a bright distance-measuring pupil F value and enables high-precision focus detection. Note that information such as the full aperture F value of the interchangeable lens is transmitted from the lens drive control circuit 206 to the body CPU 214.

レンズ焦点距離において、装着された交換レンズの焦点距離が長い場合は、測距瞳距離が長くデフォーカス量の検出範囲が広い専用AFを用い、装着された交換レンズの焦点距離が短い場合は、測距瞳距離が短く焦点検出精度が高い撮像素子AFを用いる。なお、交換レンズの焦点距離などの情報は、レンズ駆動制御回路206からボディCPU214へ伝送される。   If the focal length of the mounted interchangeable lens is long at the lens focal length, use a dedicated AF with a long distance pupil distance and a wide defocus detection range, and if the mounted interchangeable lens has a short focal length, An image sensor AF having a short distance pupil distance and high focus detection accuracy is used. Information such as the focal length of the interchangeable lens is transmitted from the lens drive control circuit 206 to the body CPU 214.

交換レンズの絞り制御F値において、撮像時の絞りF値(制御F値)が暗い場合には、焦点深度が深くために高い焦点調節精度は不要なので、焦点調節動作のレスポンスを重視して専用AFを用い、制御F値が明るい場合は、高い焦点検出精度が要求されるので撮像素子AFを用いる。なお、交換レンズの絞り制御F値は、ボディCPU214における露出制御演算により求められる。   In the interchangeable lens aperture control F value, when the aperture F value at the time of imaging (control F value) is dark, high focus adjustment accuracy is unnecessary because the depth of focus is deep. When AF is used and the control F value is bright, the imaging element AF is used because high focus detection accuracy is required. Note that the aperture control F value of the interchangeable lens is obtained by exposure control calculation in the body CPU 214.

シャッター速度において、撮像時のシャッター速度(露光時間)が速い(長い)場合には、被写界が暗いので焦点調節動作のレスポンスを確保するために専用AFを用い、撮像時のシャッター速度(露光時間)が遅い(短い)場合には、焦点調節精度を重視して撮像素子AFを用いる。なお、シャッター速度はボディCPU214の露出制御演算により求められる。   When the shutter speed (exposure time) at the time of imaging is fast (long) at the shutter speed, the subject field is dark, so the dedicated AF is used to ensure the response of the focus adjustment operation, and the shutter speed (exposure at the time of imaging) When the time is slow (short), the image sensor AF is used with emphasis on focus adjustment accuracy. The shutter speed is obtained by the exposure control calculation of the body CPU 214.

感度において、撮像時の感度(撮像素子の撮像用画素出力の増幅度)が高い場合には、被写界が暗いので焦点調節動作のレスポンスを確保するために専用AFを用い、撮像時の感度が低い場合には、焦点調節精度を重視して撮像素子AFを用いる。なお、撮像感度は感度設定操作部材(不図示)により設定され、設定された撮像感度に応じて撮像素子の撮像用画素出力の増幅度を選択する。   If the sensitivity at the time of imaging (amplification of the imaging pixel output of the imaging device) is high, the subject field is dark, so dedicated AF is used to ensure the response of the focus adjustment operation, and the sensitivity at the time of imaging Is low, the image sensor AF is used with emphasis on focus adjustment accuracy. The imaging sensitivity is set by a sensitivity setting operation member (not shown), and the amplification degree of the imaging pixel output of the imaging device is selected according to the set imaging sensitivity.

ストロボ(被写体照明)の有無において、撮像時に被写体に対して照明光を照射して撮像を行わせるストロボ撮影時には、より低輝度に強い専用AFを用い、照明光を照射しないで撮像を行う場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。また、ストロボ撮影の許可または禁止を設定するストロボ撮影選択部材によってストロボ撮影が禁止されている場合は撮像素子AFを用い、許可されている場合は専用AFを用いる。   When shooting with a strobe (subject illumination) and using a dedicated AF that is more robust to lower brightness and shooting without illuminating illumination when shooting with a strobe that illuminates the subject with illumination light. Uses an image sensor AF capable of high-precision focus adjustment. Further, when the flash photography is prohibited by the flash photography selection member for setting the permission or prohibition of the flash photography, the image sensor AF is used, and when the flash photography is permitted, the dedicated AF is used.

セルフタイマー撮影において、撮影モード選択操作部材(不図示)によって撮像指示から所定時間後に撮像を実行するセルフタイマー撮影モードが選択されている場合は、被写体が静止被写体である可能性が高いので、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用い、セルフタイマー撮影モードが選択されていない場合は、被写体が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体の焦点調節に適した専用AFを用いる。   In self-timer shooting, if the self-timer shooting mode for executing imaging after a predetermined time from the shooting instruction is selected by a shooting mode selection operation member (not shown), there is a high possibility that the subject is a stationary subject. When the image sensor AF capable of accurate focus adjustment is used and the self-timer shooting mode is not selected, there is a high possibility that the subject is a moving subject, and therefore dedicated AF suitable for focus adjustment of the moving subject is used.

手持ち撮影と固定撮影において、三脚などを使用した固定撮影時には、被写体が静止被写体である可能性が高いので、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用い、手持ち撮影時には、被写体が移動被写体である可能性が高いので、移動被写体の焦点調節に適した専用AFを用いる。なお、撮像装置が固定されているか否かは、三脚の取付けを検知したり、撮像装置に内蔵した角速度センサーや加速度センサーの出力に応じて判定する。   In hand-held shooting and fixed shooting, it is highly possible that the subject is a stationary subject when using a tripod, etc., so use the image sensor AF that allows highly precise focus adjustment. Therefore, a dedicated AF suitable for adjusting the focus of the moving subject is used. Note that whether or not the imaging device is fixed is determined according to the attachment of a tripod or the output of an angular velocity sensor or an acceleration sensor built in the imaging device.

撮影モードにおいて、撮影対象に合わせて撮像時の撮像条件(絞り値、シャッター速度、感度)をセットで設定する撮影モードにおいて、撮影モード選択操作部材(不図示)により移動被写体を撮像するのに適したスポーツモードが選択された場合には、移動被写体の焦点調節に適した専用AFを用い、静止被写体を撮像するのに適したポートレートモードが選択された場合には、高精度な焦点調節が可能な撮像素子AFを用いる。   Suitable for shooting moving subjects with a shooting mode selection operation member (not shown) in shooting mode in which shooting conditions (aperture value, shutter speed, sensitivity) are set as a set in the shooting mode. When a sport mode is selected, dedicated AF suitable for adjusting the focus of a moving subject is used. When a portrait mode suitable for capturing a still subject is selected, high-precision focus adjustment is performed. Possible image sensor AF is used.

表5は専用AFと撮像素子AFのAFアルゴリズムパラメータの比較表である。
専用AFと撮像素子AFでは同じ像ズレ検出アルゴリズム((1)〜(6)式など)を用いているが、パラメータをうまく設定することにより、撮像装置全体としての焦点調節動作のパフォーマンスを向上させることができる。
Table 5 is a comparison table of AF algorithm parameters for the dedicated AF and the image sensor AF.
The same image shift detection algorithm (e.g., equations (1) to (6)) is used in the dedicated AF and the image sensor AF, but the performance of the focus adjustment operation of the entire image pickup apparatus is improved by setting the parameters well. be able to.

デフォーカス量の検出範囲において、(1)式の像ズラシ限界(p,q)によりデフォーカス量の検出範囲が決まる。専用AFでは広い範囲まで検出可能にするために、pをより小さくqをより大きくする。撮像素子AFは合焦近傍で使用されるので、pを大きくqを小さくして像ズラシ範囲を狭め、検出範囲を狭くして演算時間を短縮する。   In the defocus amount detection range, the defocus amount detection range is determined by the image shift limit (p, q) in equation (1). In the dedicated AF, p is made smaller and q is made larger in order to enable detection over a wide range. Since the image sensor AF is used near the in-focus position, p is increased and q is decreased to narrow the image shift range, and the detection range is narrowed to shorten the calculation time.

像ズレ検出不能判定のしきい値において、(3)の最小相関量C(x)がしきい値以上の場合に信頼性がないと判定するが、このしきい値を専用AFより撮像素子AFの方が厳しくなるように設定する。つまり、専用AFに対するしきい値を撮像素子AFに対するしきい値よりも大きい値にする。このようにすればより高精度な焦点検出を行うことができる。なお、最小相関量C(x)の値は相関演算に使用するデータ数にも依存するので、最小相関量C(x)の値は相関演算に使用するデータ数で規格化して用いる。(5)式のパラメータSLOPがしきい値以下の場合の信頼性がないと判定するが、このしきい値を専用AFより撮像素子AFのほうが厳しくなるように設定する。このようにすればより高精度な焦点検出を行うことができる。なお、パラメータSLOPの値は相関演算に使用するデータ数にも依存するので、パラメータSLOPの値は相関演算に使用するデータ数で規格化して用いる。   When the minimum correlation amount C (x) in (3) is equal to or greater than the threshold value in the threshold value for determining the image displacement detection failure, the threshold value is determined to be unreliable. Set to be more severe. That is, the threshold value for the dedicated AF is set larger than the threshold value for the image sensor AF. In this way, more accurate focus detection can be performed. Since the value of the minimum correlation amount C (x) depends on the number of data used for the correlation calculation, the value of the minimum correlation amount C (x) is normalized by the number of data used for the correlation calculation. Although it is determined that there is no reliability when the parameter SLOP in the equation (5) is less than or equal to the threshold value, this threshold value is set so that the image sensor AF is more severe than the dedicated AF. In this way, more accurate focus detection can be performed. Since the value of the parameter SLOP also depends on the number of data used for the correlation calculation, the value of the parameter SLOP is standardized by the number of data used for the correlation calculation.

合焦認定幅において、合焦認定幅とは図12に示すフローチャートのステップ150とステップ210で合焦とみなされるデフォーカス量の範囲であり、専用AFの場合はこの幅を広めに設定して迅速に合焦近傍にレンズを駆動してシャッターレリーズを受付可能にし、撮像素子AFの場合は撮像時に高精度の合焦が達成されるように合焦認定幅を狭くする。   In the in-focus recognition range, the in-focus detection range is a range of defocus amounts that are regarded as in-focus in step 150 and step 210 of the flowchart shown in FIG. 12, and in the case of dedicated AF, this range is set wider. The lens is quickly driven near the in-focus state so that the shutter release can be received. In the case of the image sensor AF, the in-focus recognition width is narrowed so that high-precision in-focus is achieved at the time of imaging.

合焦エリアにおいて、合焦エリアとは図12に示すフローチャートのステップ140の被写体補足エリアの認定のことであり、専用AFの場合は複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行うことに適しているので、焦点検出の初期段階において専用AFにより複数のAFエリアで焦点検出を行い、得られた複数のデフォーカス量に所定のアルゴリズムを施して、被写体を捕捉していると思われるAFエリアを認定する。撮像素子AFの場合は、複数の焦点検出位置で同時に焦点検出を行うことに適していないので、専用AFにより選択されたAFエリアにおいて高精度な焦点検出を行う。   In the in-focus area, the in-focus area is recognition of the subject supplement area in step 140 of the flowchart shown in FIG. 12, and in the case of dedicated AF, it is suitable for performing focus detection simultaneously at a plurality of focus detection positions. Therefore, at the initial stage of focus detection, focus detection is performed in a plurality of AF areas by dedicated AF, and a predetermined algorithm is applied to the obtained plurality of defocus amounts to identify an AF area that seems to capture the subject. To do. In the case of the image sensor AF, since it is not suitable for performing focus detection at a plurality of focus detection positions at the same time, highly accurate focus detection is performed in the AF area selected by the dedicated AF.

オフセット量において、オフセット量とは図14に示すステップ440で説明したように、算出されたデフォーカス量に対する微調整量である。撮像素子AFの場合は、焦点検出用画素と撮像用画素が同一の撮像素子基板上に配置されているために、検出されたデフォーカス量は直接撮像素子上の像の焦点調節状態に対応している。専用AFの場合は撮像素子と別個なユニットとしてカメラボディ内に組み込まれているために、最終的に撮像素子上で合焦を達成するためには、オフセット量を加えることが必要となる。   In the offset amount, the offset amount is a fine adjustment amount with respect to the calculated defocus amount as described in step 440 shown in FIG. In the case of the image sensor AF, since the focus detection pixel and the image capture pixel are arranged on the same image sensor substrate, the detected defocus amount directly corresponds to the focus adjustment state of the image on the image sensor. ing. In the case of the dedicated AF, since it is incorporated in the camera body as a unit separate from the image sensor, it is necessary to add an offset amount in order to finally achieve focusing on the image sensor.

なお、撮像素子AFと専用AFの測距F値が異なっている場合は、撮影光学系の光学特性(球面収差等)によって撮像素子AFと専用AFの合焦位置が変化し、結果的にオフセット量も変化する。このような場合には、オフセット量をレンズ情報に含まれる光学特性データに基づいて変更する。   If the distance measurement F values of the image sensor AF and the dedicated AF are different, the focusing position of the image sensor AF and the dedicated AF changes depending on the optical characteristics (spherical aberration, etc.) of the photographing optical system, resulting in an offset. The amount also changes. In such a case, the offset amount is changed based on the optical characteristic data included in the lens information.

また、同様に、交換レンズの開放F値が撮像素子AFまたは専用AFの測距F値より暗い場合には焦点検出光束にケラレが生じ、撮像素子AFと専用AFの合焦位置が変化し、結果的にオフセット量も変化する。このような場合には、オフセット量をレンズ情報に含まれる開放F値に基づいて変更する。   Similarly, when the open F value of the interchangeable lens is darker than the distance measurement F value of the image sensor AF or the dedicated AF, vignetting occurs in the focus detection light beam, and the focus position of the image sensor AF and the dedicated AF changes, As a result, the offset amount also changes. In such a case, the offset amount is changed based on the open F value included in the lens information.

さらに、定期的に同一の被写体に対して専用AFと撮像素子AFで同時に焦点検出を行い、算出された両者のデフォーカス量の差を新たなオフセット量として更新するようにしてもよい。このようにすれば、撮像素子AFや専用AFの位置が湿度や温度などの環境に応じて変化したり、光束切替手段であるサブミラー等の可動部材の機械的磨耗等により経時的にで変化する場合にも対応できる。   Furthermore, it is also possible to periodically detect the focus on the same subject simultaneously with the dedicated AF and the image sensor AF, and update the calculated difference between the defocus amounts as a new offset amount. In this way, the positions of the image sensor AF and the dedicated AF change according to the environment such as humidity and temperature, or change with time due to mechanical wear of a movable member such as a sub-mirror that is a light beam switching means. Can also handle cases.

表5においては、焦点調節の初期段階において専用AFを用い、焦点調節の最終段階で撮像素子AFを用いる際に、焦点調節動作が全体として高レスポンスと高精度で行われるように専用AFと撮像素子AFのAFアルゴリズムパラメータを異ならせている。専用AFと撮像素子AFの焦点検出位置が異なる場合は、どの焦点検出位置(AFエリア)を選択しても、焦点検出性能が大きく変化しないように、表5で示したパラメータを揃えておく。   In Table 5, when the dedicated AF is used in the initial stage of focus adjustment and the image sensor AF is used in the final stage of focus adjustment, the dedicated AF and imaging are performed so that the focus adjustment operation is performed with high response and high accuracy as a whole. The AF algorithm parameters of the element AF are made different. When the focus detection positions of the dedicated AF and the image sensor AF are different, the parameters shown in Table 5 are aligned so that the focus detection performance does not change greatly regardless of which focus detection position (AF area) is selected.

その他の変形例について説明する。ハーフミラーにおいて、図1および図18に示すハーフミラーはガラス板に半透膜を形成したものに限定されず、光を分割する光分割手段であればかまわない。例えば、二つの三角プリズムブロックを斜面部で張り合わせ、張り合わせ面にハーフミラー機能を有する多層膜を形成するようにしてもよい。このようにすればガラス板の場合に生ずる裏面反射を防止でき、焦点検出性能、画像品質が向上する。また、薄膜上のペリクルミラーによりハーフミラーを構成してもよい。このようにすればガラス板の場合に生ずる裏面反射を防止でき、焦点検出性能、画像品質が向上する。   Other modifications will be described. In the half mirror, the half mirror shown in FIG. 1 and FIG. 18 is not limited to a glass plate formed with a semipermeable membrane, and any light splitting means for splitting light may be used. For example, two triangular prism blocks may be bonded to each other at an inclined surface, and a multilayer film having a half mirror function may be formed on the bonded surface. In this way, back surface reflection that occurs in the case of a glass plate can be prevented, and focus detection performance and image quality are improved. Moreover, you may comprise a half mirror by the pellicle mirror on a thin film. In this way, back surface reflection that occurs in the case of a glass plate can be prevented, and focus detection performance and image quality are improved.

さらに、光量を分割する代わりに、波長分割を行う分光ミラーを採用してもよい。例えば撮像素子AFが可視光を受光し、専用AFが赤外光を受光するような分光ミラーを利用することができる。このようにすれば、撮像時の光量をかせぐことができる。入射光を円偏光フィルターを配置し、円偏光フィルターを通過した光のうち特定の方向に偏光した光を選択的に透過または反射する偏光ハーフミラーを用いてもよい。このようにすれば、多層膜によってハーフミラーを形成する場合に生ずる、波長による透過率および反射率の変動を防止することができる。   Furthermore, instead of dividing the amount of light, a spectral mirror that performs wavelength division may be employed. For example, a spectroscopic mirror in which the imaging element AF receives visible light and the dedicated AF receives infrared light can be used. In this way, the amount of light during imaging can be earned. A polarizing half mirror may be used in which a circular polarizing filter is disposed for incident light, and light that has been polarized in a specific direction out of light that has passed through the circular polarizing filter is selectively transmitted or reflected. By doing so, it is possible to prevent fluctuations in transmittance and reflectance due to wavelength, which are caused when a half mirror is formed of a multilayer film.

撮像兼焦点検出装置において、撮像兼焦点検出装置は交換レンズ+カメラボディから構成されるデジタルスチルカメラに限定されない。レンズ一体型のデジタルスチルカメラやビデオカメラにも適用できる。携帯電話等に内蔵される小型カメラモジュール等にも適用できる。   In the imaging and focus detection apparatus, the imaging and focus detection apparatus is not limited to a digital still camera including an interchangeable lens and a camera body. It can also be applied to lens-integrated digital still cameras and video cameras. The present invention can also be applied to a small camera module built in a mobile phone or the like.

以上説明したように、一実施の形態によれば、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法によって撮像光学系の焦点調節状態を検出する撮像兼焦点検出手段と、第1の像ズレ検出方法と異なる瞳分割方式の第2の像ズレ検出方法によって撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを設け、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたので、応答性の高い高精度の焦点調節を実現できる。
撮像兼焦点検出手段が瞳分割方式(位相差検出方式)の第1の像ズレ検出方法により焦点検出を行うので、撮像兼焦点検出手段の焦点検出機能を用いる場合でも応答性の高い焦点調節を実現でき、また移動被写体に対しても高精度な焦点調節を行うことができる。
撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段がともに瞳分割方式の焦点検出機能を有しているので、これらを状況に応じて切り換えて用いる場合でも焦点検出結果の著しい相違がなく、円滑で自然な切り換えが可能である。また、瞳分割方式の構成やアルゴリズムの各種パラメーターをそれぞれの焦点検出機能が使用される状況に応じて設定することによって、互いの焦点検出機能の性能を補完することができ、焦点検出機能を状況に応じて切り換えて用いて全体として焦点検出のパフォーマンスを向上させることができる。さらに、瞳分割方式の構成やアルゴリズムの各種パラメーターを揃えることによって、焦点検出結果の一致性を向上させ、切り換え時の不自然な動作を防止することができる。
As described above, according to an embodiment, an image formed by the image pickup optical system is picked up, and the focus adjustment state of the image pickup optical system is detected by the first image shift detection method using the pupil division method. A focus detection unit, and a focus detection unit that detects a focus adjustment state of the imaging optical system by a second image shift detection method using a pupil division method different from the first image shift detection method; Since the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result by the focus detection means, it is possible to realize highly accurate focus adjustment with high responsiveness.
Since the imaging and focus detection means performs focus detection by the first image shift detection method of the pupil division method (phase difference detection method), even when the focus detection function of the imaging and focus detection means is used, focus adjustment with high responsiveness is performed. This can be realized, and high-precision focus adjustment can be performed on a moving subject.
Both imaging and focus detection means and focus detection means have pupil-division focus detection functions, so there is no significant difference in focus detection results even when they are switched according to the situation, and smooth and natural switching Is possible. In addition, the performance of each focus detection function can be complemented by setting the configuration of the pupil division method and various parameters of the algorithm according to the situation in which each focus detection function is used. Accordingly, the focus detection performance can be improved as a whole. Furthermore, by aligning the pupil division scheme configuration and various parameters of the algorithm, it is possible to improve the consistency of the focus detection results and prevent unnatural operations at the time of switching.

また、一実施の形態によれば、撮像光学系の光路を撮像兼焦点検出手段の方向と焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えたものである。
一実施の形態によれば、撮像光学系の光路を撮像兼焦点検出手段の方向と焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を設けたので、撮像兼焦点検出手段の瞳分割方式の第1の像ズレ検出方法と焦点検出手段の瞳分割方式の第2の像ズレ検出方法とを状況に応じて切り換えて用いることができる。またその際、同じ原理の瞳分割方式に基づく焦点検出を行うので、焦点検出結果の著しい相違がなく、円滑で自然な切り換えが可能である。
According to one embodiment, the optical path of the imaging optical system is provided with an optical path changing unit that divides or switches the direction of the imaging / focus detection unit and the direction of the focus detection unit.
According to one embodiment, since the optical path changing means for dividing or switching the optical path of the imaging optical system into the direction of the imaging and focus detection means and the direction of the focus detection means is provided, the pupil division of the imaging and focus detection means The first image shift detection method of the method and the second image shift detection method of the pupil division method of the focus detection means can be switched and used according to the situation. At that time, focus detection based on the pupil division method of the same principle is performed, so that there is no significant difference in focus detection results, and smooth and natural switching is possible.

一実施の形態によれば、撮像兼焦点検出手段は撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を備え、また、焦点検出用画素は1個のマイクロレンズに対して一対の光電変換部を有するようにした。
これにより、焦点検出手段の瞳分割方式を再結像方式、撮像兼焦点検出の瞳分割方式をマイクロレンズ方式で実現できるため、それぞれの方式の長所を生かして全体として最適な焦点検出システムを実現することができる。
また、撮像兼焦点検出手段をマイクロレンズ方式で実現するため、撮像兼焦点検出手段をコンパクトに構成できるとともに、最終的に撮像面と同一な面上で焦点検出ができるため、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段との位置合わせ誤差や、撮像兼焦点検出手段自身の配置誤差を除去した上で、高精度な焦点検出を行うことができる。
According to one embodiment, the image pickup and focus detection means includes an image pickup device in which an image pickup pixel and a focus detection pixel are arranged on the same substrate, and the focus detection pixel corresponds to one microlens. A pair of photoelectric conversion units.
As a result, the pupil division method of the focus detection means can be realized by the re-imaging method, and the pupil division method of imaging and focus detection can be realized by the microlens method. can do.
In addition, since the imaging and focus detection means is realized by the microlens method, the imaging and focus detection means can be configured compactly, and finally the focus detection can be performed on the same surface as the imaging surface. It is possible to carry out highly accurate focus detection after removing the alignment error between the focus detection means and the placement error of the imaging and focus detection means itself.

一実施の形態によれば、撮像光学系の焦点調節に際して、撮影動作が開始されるまでは焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づいて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたので、焦点検出手段の検出結果に基づく応答性の高い焦点調節と、撮像兼焦点検出手段の検出結果に基づく高精度な焦点調節を実現でき、意図する被写体に素早く正確にピントを合わせることができる。   According to one embodiment, when adjusting the focus of the imaging optical system, the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the focus detection unit until the imaging operation is started, and after the imaging operation is started Since the focus adjustment of the imaging optical system is performed based on the detection result of the imaging and focus detection means, the focus adjustment with high responsiveness based on the detection result of the focus detection means and the detection result of the imaging and focus detection means are used. High-precision focus adjustment can be realized, and the intended subject can be focused quickly and accurately.

一実施の形態によれば、撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式により撮像光学系のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、瞳分割方式により撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段とを設け、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出デフォーカス量に基づいて撮像光学系の焦点調節を行う際に、焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正するようにしたので、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とを撮影条件や使用状況に応じて切り換えて用いる場合でも、焦点検出結果が等しくなり、円滑で自然な切り換えが可能になる。   According to an embodiment, an imaging and focus detection unit that captures an image formed by an imaging optical system and detects a defocus amount of the imaging optical system by a pupil division method, and an imaging optical system by a pupil division method A defocus amount detected by the focus detection unit when performing focus adjustment of the imaging optical system based on the defocus amount detected by the imaging and focus detection unit and the focus detection unit. Since the offset amount is added to the amount and the correction is made to be equal to the defocus amount detected by the imaging / focus detection means, the imaging / focus detection means and the focus detection means are set according to the shooting conditions and usage conditions. Even when switching and using, the focus detection results are equal, and smooth and natural switching is possible.

一実施の形態によれば、オフセット量を、同一の被写体に対する撮影兼焦点検出手段と焦点検出手段の検出デフォーカス量の差としたので、撮像兼焦点検出手段による焦点検出結果と焦点検出手段による焦点検出結果とが等しくなり、円滑で自然な切り換えが可能になる。   According to one embodiment, since the offset amount is the difference between the detection defocus amount of the photographing / focus detection means and the focus detection means for the same subject, the focus detection result by the imaging / focus detection means and the focus detection means The focus detection result is equal, and smooth and natural switching is possible.

一実施の形態によれば、オフセット量を、撮像光学系の開放F値などの光学特性に応じて設定するようにしたので、撮像光学系の球面収差や開放F値などの光学特性によって、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段とで異なる焦点状態が検出されるのを防止することができる。   According to one embodiment, since the offset amount is set according to the optical characteristics such as the open F value of the imaging optical system, imaging is performed according to the optical characteristics such as the spherical aberration and the open F value of the imaging optical system. It is possible to prevent different focus states from being detected by the both-focus detection means and focus detection means.

一実施の形態によれば、オフセット量を記憶する記憶手段を備え、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段による検出結果に基づいてオフセット量を更新するようにしたので、常に正確なオフセット量が得られ、正確なオフセット量により焦点検出手段の焦点検出結果を正しく補正することができる。   According to one embodiment, the storage unit for storing the offset amount is provided, and the offset amount is updated based on the detection results of the imaging / focus detection unit and the focus detection unit, so that an accurate offset amount is always obtained. Thus, the focus detection result of the focus detection means can be corrected correctly with an accurate offset amount.

一実施の形態によれば、撮像兼焦点検出手段と焦点検出手段が撮像光学系の予定焦点面上の複数の位置に対応した複数の焦点検出領域を有し、焦点検出手段による検出結果に基づいて1つの焦点検出領域を選択し、選択した焦点検出領域における撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて撮像光学系の焦点調節を行うようにしたので、主要被写体を捕捉している焦点検出領域において応答性の高い高精度の焦点調節を実現することができる。   According to one embodiment, the imaging / focus detection means and the focus detection means have a plurality of focus detection areas corresponding to a plurality of positions on the planned focal plane of the imaging optical system, and are based on a detection result by the focus detection means. Since one focus detection area is selected, and the focus adjustment of the imaging optical system is performed using the detection result of the imaging and focus detection means in the selected focus detection area, the focus detection area capturing the main subject. It is possible to realize highly accurate focus adjustment with high response.

一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す図The figure which shows the structure of the digital still camera of one embodiment 撮像素子の詳細な構成を示す正面図Front view showing detailed configuration of image sensor 撮像用画素の断面図Cross-sectional view of imaging pixels 焦点検出用画素の断面図Cross section of focus detection pixel マイクロレンズ方式による瞳分割型位相差検出方法を説明する図The figure explaining the pupil division type phase difference detection method by a micro lens system 射出瞳面における焦点検出用画素の一対の光電変換部の投影領域(測距瞳)の関係を示す正面図Front view showing the relationship between projection areas (ranging pupils) of a pair of photoelectric conversion units of focus detection pixels on the exit pupil plane 撮像素子の回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of an image sensor 図1に対応した焦点検出センサーの詳細な構成を示す図The figure which shows the detailed structure of the focus detection sensor corresponding to FIG. 再結像方式における射出瞳面上の測距瞳を示す図The figure which shows the ranging pupil on the exit pupil plane in the re-imaging method 専用AFで用いる焦点検出センサーのイメージセンサーの回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the image sensor of the focus detection sensor used by exclusive AF 撮影画面上の焦点検出位置を示す図Diagram showing the focus detection position on the shooting screen 図1に示すデジタルスチルカメラ(撮像装置)の動作を示すフローチャート1 is a flowchart showing the operation of the digital still camera (imaging device) shown in FIG. 像ズレ量検出動作を示すフローチャートFlow chart showing image shift amount detection operation 像ズレ量をデフォーカス量へ変換する動作を示すフローチャートFlow chart showing operation for converting image shift amount to defocus amount 被写体捕捉AFエリアの認定動作を示すフローチャートFlowchart showing subject capture AF area recognition operation 焦点検出演算アルゴリズムを示す図Diagram showing focus detection calculation algorithm 焦点検出動作を示すフローチャートFlow chart showing focus detection operation 焦点検出センサー(専用AF)と撮像素子(撮像素子AF)の他の配置例を示す図The figure which shows the other example of arrangement | positioning of a focus detection sensor (dedicated AF) and an image sensor (image sensor AF). 焦点検出センサー(専用AF)と撮像素子(撮像素子AF)の他の配置例を示す図The figure which shows the other example of arrangement | positioning of a focus detection sensor (dedicated AF) and an image sensor (image sensor AF). 焦点検出センサー(専用AF)と撮像素子(撮像素子AF)の他の配置例を示す図The figure which shows the other example of arrangement | positioning of a focus detection sensor (dedicated AF) and an image sensor (image sensor AF).

符号の説明Explanation of symbols

10,50,60・・マイクロレンズ、12,13,52,53,62,63・・光電変換部、29・・半導体回路基板、205・・ハーフミラー、206・・レンズ駆動制御回路、207・・焦点検出センサー、202・・交換レンズ、210・・フォーカシングレンズ、212・・撮像素子、214・・ボディCPU、231・・サブミラー、240・・外光式測距装置、310・・撮像用画素、311・・焦点検出用画素 10, 50, 60... Micro lens, 12, 13, 52, 53, 62, 63 .. photoelectric conversion unit, 29 .. semiconductor circuit board, 205 .. half mirror, 206 .. lens drive control circuit, 207. ..Focus detection sensor 202 .. Interchangeable lens 210.. Focusing lens 212.. Image sensor 214 214 Body CPU 231 Sub mirror 240 External light range finder 310 311 ..Focus detection pixel

Claims (21)

  1. 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、
    前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
    前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段とを備え、
    前記焦点検出手段による前記第2のデフォーカス量の検出範囲が前記撮像兼焦点検出手段による前記第のデフォーカス量の検出範囲よりも大きいことを特徴とする焦点調節装置。
    A first image of the imaging optical system is picked up based on an image shift amount of the pair of images formed by the pair of light beams passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. Imaging and focus detection means for detecting a focus amount;
    A second defocus amount of the imaging optical system is detected based on an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the imaging optical system. A focus detection means;
    A focus adjusting unit that performs focus adjustment so that the in-focus state of the imaging optical system is achieved based on the first defocus amount and the second defocus amount;
    The focus adjustment apparatus, wherein a detection range of the second defocus amount by the focus detection unit is larger than a detection range of the first defocus amount by the imaging and focus detection unit.
  2. 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を検出して前記像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、
    前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量を検出して当該像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
    前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、
    前記撮像兼焦点検出手段による前記像ズレ量の検出が不能であると判定する判定閾値が、前記焦点検出手段による前記像ズレ量の検出が不能であると判定する判定閾値よりも厳しいことを特徴とする焦点調節装置。
    Taking an image formed by the imaging optical system, detecting an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions of the image pickup optical system, and based on the image shift amount Imaging and focus detection means for detecting a first defocus amount of the imaging optical system;
    An image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the image pickup optical system is detected, and the image pickup optical system of the image pickup optical system is based on the image shift amount. Focus detection means for detecting a defocus amount of 2;
    Focus adjusting means for performing focus adjustment so that the in-focus state of the imaging optical system is achieved based on the first defocus amount and the second defocus amount;
    The determination threshold value for determining that the image shift amount cannot be detected by the imaging / focus detection unit is stricter than the determination threshold value for determining that the image shift amount cannot be detected by the focus detection unit. Focus adjustment device.
  3. 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第1のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、
    前記撮像光学系の前記一対の瞳領域とは異なる一対の瞳領域を通過する一対の光束により形成される一対の像の像ズレ量に基づき前記撮像光学系の第2のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
    前記第1デフォーカス量と前記第2のデフォーカス量とに基づいて前記撮像光学系の合焦状態が達成されるように焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、
    前記焦点検出手段による前記第2のデフォーカス量の合焦認定範囲が、前記撮像兼焦点検出手段による前記第1のデフォーカス量の合焦認定範囲よりも広いことを特徴とする焦点
    調節装置。
    A first image of the imaging optical system is picked up based on an image shift amount of the pair of images formed by the pair of light beams passing through the pair of pupil regions of the imaging optical system. Imaging and focus detection means for detecting a focus amount;
    A second defocus amount of the imaging optical system is detected based on an image shift amount of a pair of images formed by a pair of light beams passing through a pair of pupil regions different from the pair of pupil regions of the imaging optical system. A focus detection means;
    Focus adjusting means for performing focus adjustment so that the in-focus state of the imaging optical system is achieved based on the first defocus amount and the second defocus amount;
    The focus adjustment apparatus, wherein a focus recognition range of the second defocus amount by the focus detection unit is wider than a focus determination range of the first defocus amount by the imaging and focus detection unit.
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像兼焦点検出手段における前記一対の瞳領域の大きさは、前記焦点検出手段における前記一対の瞳領域の大きさより大きいことを特徴とする焦点調節装置。
    In the focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 3,
    The focus adjustment apparatus characterized in that a size of the pair of pupil regions in the imaging and focus detection unit is larger than a size of the pair of pupil regions in the focus detection unit.
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像兼焦点検出手段は、マイクロレンズと前記マイクロレンズを通過した光束を受光する光電変換部とを有し、前記撮影光学系を通過した光束を受光する撮像用画素と、マイクロレンズと当該マイクロレンズを通過した光束を受光する光電変換部とを有し、前記撮像光学系の一対の瞳領域を通過する一対の光束を受光する焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を備え、
    前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記一対の再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有することを特徴とする焦点調節装置。
    In the focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 4,
    The imaging and focus detection means includes a microlens and a photoelectric conversion unit that receives a light beam that has passed through the microlens, and includes an imaging pixel that receives the light beam that has passed through the photographing optical system, a microlens, and the microlens. An image sensor comprising: a photoelectric conversion unit that receives a light beam that has passed through a lens; and a focus detection pixel that receives a pair of light beams that pass through a pair of pupil regions of the imaging optical system on the same substrate. Prepared,
    The focus detection means includes a pair of re-imaging optical systems that re-image an image formed on a predetermined focal plane of the imaging optical system, and a pair of images re-imaged by the pair of re-imaging optical systems. And an image sensor for detecting a focus adjustment device.
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記焦点調節手段は、前記第2のデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の粗焦点調節を行い、その後に、前記第1のデフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の微焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
    In the focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
    The focus adjustment unit performs coarse focus adjustment of the imaging optical system based on the second defocus amount, and then performs fine focus adjustment of the imaging optical system based on the first defocus amount. A focusing device characterized by that.
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像光学系の光路を前記撮像兼焦点検出手段の方向と前記焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 6,
    A focus adjustment device comprising: an optical path changing unit that divides or switches an optical path of the imaging optical system into a direction of the imaging / focus detection unit and a direction of the focus detection unit.
  8. 撮像光学系により形成される像を撮像するとともに、瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する撮像兼焦点検出手段と、
    瞳分割方式により前記撮像光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
    前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出デフォーカス量に基づいて前記撮像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた焦点調節装置であって、
    前記焦点検出手段により検出されたデフォーカス量にオフセット量を加えて前記撮像兼焦点検出手段により検出されたデフォーカス量と等しくなるように補正する補正手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。
    An imaging and focus detection unit that captures an image formed by the imaging optical system and detects a defocus amount of the imaging optical system by a pupil division method;
    Focus detection means for detecting a defocus amount of the imaging optical system by a pupil division method;
    A focus adjustment device comprising: a focus adjustment unit that performs focus adjustment of the imaging optical system based on a defocus amount detected by the imaging and focus detection unit and the focus detection unit;
    A focus adjustment apparatus comprising: a correction unit that corrects the defocus amount detected by the focus detection unit to be equal to the defocus amount detected by the imaging and focus detection unit by adding an offset amount to the defocus amount detected by the focus detection unit.
  9. 請求項8に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像光学系の光路を前記撮像兼焦点検出手段の方向と前記焦点検出手段の方向とに分割または切り換えを行う光路変更手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 8.
    A focus adjustment device comprising: an optical path changing unit that divides or switches an optical path of the imaging optical system into a direction of the imaging / focus detection unit and a direction of the focus detection unit.
  10. 請求項8または請求項9に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像兼焦点検出手段は、撮像用画素と焦点検出用画素とを同一の基板上に配置した撮像素子を有することを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 8 or 9,
    The image pickup and focus detection unit includes an image pickup device in which an image pickup pixel and a focus detection pixel are arranged on the same substrate.
  11. 請求項10に記載の焦点調節装置において、
    前記焦点検出用画素は1個のマイクロレンズについて一対の光電変換部を有することを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to claim 10.
    The focus adjustment device, wherein the focus detection pixel has a pair of photoelectric conversion units for one microlens.
  12. 請求項8または請求項9に記載の焦点調節装置において、
    前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面に形成された像を再結像する一対の再結像光学系と、前記再結像光学系により再結像された一対の像を検出するイメージセンサーとを有することを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 8 or 9,
    The focus detection unit detects a pair of re-imaging optical systems that re-image an image formed on a predetermined focal plane of the imaging optical system, and a pair of images re-imaged by the re-imaging optical system. And a focus adjustment device.
  13. 請求項8〜12のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段にはそれぞれ別個に測距瞳が設定されており、前記焦点検出手段の測距瞳の開口F値を前記撮像兼焦点検出手段の測距瞳の開口F値より大きくすることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 8 to 12,
    A distance measuring pupil is set separately for each of the imaging / focus detection means and the focus detection means, and an aperture F value of the distance detection pupil of the focus detection means is used as an opening of the distance detection pupil of the imaging / focus detection means. A focus adjusting apparatus characterized by being larger than the F value.
  14. 請求項8〜13のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記焦点調節手段は、撮影動作が開始されるまでは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、撮影動作が開始された後は前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 8 to 13,
    The focus adjustment unit performs focus adjustment using the detection result of the focus detection unit until the shooting operation is started, and after the shooting operation is started, the focus adjustment unit performs focus adjustment using the detection result of the imaging and focus detection unit. A focus adjustment device characterized by performing adjustment.
  15. 請求項8〜13のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記焦点調節手段は、前記撮像光学系のデフォーカス量が所定値より大きいときは前記焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行い、前記撮像光学系のデフォーカス量が所定値以下になったら前記撮像兼焦点検出手段による検出結果を用いて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 8 to 13,
    When the defocus amount of the imaging optical system is larger than a predetermined value, the focus adjustment unit performs focus adjustment using a detection result by the focus detection unit, and the defocus amount of the imaging optical system becomes a predetermined value or less. Then, focus adjustment is performed using the detection result of the imaging and focus detection means.
  16. 請求項8〜15のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記オフセット量を、同一の被写体に対する前記撮影兼焦点検出手段と前記焦点検出手段の検出デフォーカス量の差とすることを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 8 to 15,
    The focus adjustment apparatus according to claim 1, wherein the offset amount is a difference between detection defocus amounts of the photographing and focus detection means and the focus detection means for the same subject.
  17. 請求項8〜15のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記オフセット量を、前記撮像光学系の光学特性に応じて設定することを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment apparatus according to any one of claims 8 to 15,
    The focus adjustment apparatus, wherein the offset amount is set according to an optical characteristic of the imaging optical system.
  18. 請求項17に記載の焦点調節装置において、
    前記オフセット量を、前記撮像光学系の開放F値に応じて設定することを特徴とする焦点調節装置。
    The focus adjustment device according to claim 17.
    The focus adjustment apparatus, wherein the offset amount is set according to an open F value of the imaging optical system.
  19. 請求項8〜16のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記オフセット量を記憶する記憶手段を備え、
    前記焦点調節手段は、前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記オフセット量を更新することを特徴とする焦点調節装置。
    The focusing apparatus according to any one of claims 8 to 16,
    Storage means for storing the offset amount;
    The focus adjustment device updates the offset amount based on detection results of the imaging and focus detection unit and the focus detection unit.
  20. 請求項1〜19のいずれか1項に記載の焦点調節装置において、
    前記撮像兼焦点検出手段と前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の予定焦点面上の複数の位置に対応した複数の焦点検出領域を有し、
    前記焦点調節手段は、前記焦点検出手段によるデフォーカス量に基づいて1つの焦点検出領域を選択し、選択した焦点検出領域における前記撮像兼焦点検出手段によるデフォーカス量を用いて前記撮像光学系の焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
    In the focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 19,
    The imaging and focus detection means and the focus detection means have a plurality of focus detection areas corresponding to a plurality of positions on a planned focal plane of the imaging optical system,
    The focus adjustment unit selects one focus detection region based on the defocus amount by the focus detection unit, and uses the defocus amount by the imaging and focus detection unit in the selected focus detection region. A focus adjustment device that performs focus adjustment.
  21. 請求項1〜20のいずれか1項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the focus adjustment apparatus according to claim 1.
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