[go: up one dir, main page]

JP2017097142A - Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium - Google Patents

Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium Download PDF

Info

Publication number
JP2017097142A
JP2017097142A JP2015228551A JP2015228551A JP2017097142A JP 2017097142 A JP2017097142 A JP 2017097142A JP 2015228551 A JP2015228551 A JP 2015228551A JP 2015228551 A JP2015228551 A JP 2015228551A JP 2017097142 A JP2017097142 A JP 2017097142A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
focus detection
conversion unit
unit group
focus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015228551A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
嘉人 玉木
Yoshito Tamaki
嘉人 玉木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2015228551A priority Critical patent/JP2017097142A/en
Publication of JP2017097142A publication Critical patent/JP2017097142A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

【課題】高精度な焦点検出が可能な制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置(121)は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部(301、302、303)のうち、第1光電変換部群(301、303)から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う第1焦点検出手段(121a)と、複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群(301、302、303)から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う第2焦点検出手段(121b)とを有する。
【選択図】図2
A control device capable of detecting a focus with high accuracy is provided.
A control device (121) includes a first photoelectric conversion unit group (301, 302, 303) among a plurality of photoelectric conversion units (301, 302, 303) that receive light beams that pass through mutually different pupil partial regions of an imaging optical system. 301, 303) a first focus detection unit (121a) that performs focus detection based on the first evaluation value of the signal acquired from the first and second photoelectric conversion units different from the first photoelectric conversion unit group. A second focus detection unit (121b) that performs focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from the photoelectric conversion unit group (301, 302, 303).
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、撮像素子から得られた信号に基づいてオートフォーカス制御を行う撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus that performs autofocus control based on a signal obtained from an imaging element.

従来から、焦点検出方法として、撮像素子から得られた信号の相関値に基づいて位相差方式の焦点検出を行う方法(位相差方式による焦点検出方法)が知られている。また、撮像素子から得られた信号から得られたコントラスト評価値に基づいて焦点検出を行う方法(コントラスト方式による焦点検出方法)が知られている。   Conventionally, as a focus detection method, a method of performing focus detection by a phase difference method based on a correlation value of a signal obtained from an image sensor (focus detection method by a phase difference method) is known. Further, a method of performing focus detection based on a contrast evaluation value obtained from a signal obtained from an image sensor (focus detection method using a contrast method) is known.

特許文献1には、相関計算手段およびコントラスト評価手段により得られるピント位置に基づいて被写体のピント評価値を決定することにより、高速かつ合焦精度の高いフォーカス制御が可能な撮像装置が開示されている。特許文献2には、マイクロレンズと光電変換部との間の相対位置が偏倚している画素を2次元的に複数配置した撮像素子が開示されている。   Patent Document 1 discloses an imaging device capable of high-speed focus control with high focusing accuracy by determining a focus evaluation value of a subject based on a focus position obtained by a correlation calculation unit and a contrast evaluation unit. Yes. Patent Document 2 discloses an imaging device in which a plurality of pixels in which the relative position between a microlens and a photoelectric conversion unit is offset are two-dimensionally arranged.

特開2013−025246号公報JP 2013-025246 A 特許第3592147号Patent No. 3592147

しかしながら、特許文献1には、位相差方式の焦点検出およびコントラスト方式の焦点検出のそれぞれにおいて用いられる画素(焦点検出画素)の適切な選択方法について記載されていない。このため、例えば特許文献2に開示されている撮像素子からの焦点検出信号を用いて、特許文献1のコントラスト評価手段による焦点検出を行うと、焦点検出範囲が狭いため、焦点検出精度が低下してしまう。   However, Patent Document 1 does not describe an appropriate selection method of pixels (focus detection pixels) used in each of phase difference type focus detection and contrast type focus detection. For this reason, for example, when focus detection is performed by the contrast evaluation unit of Patent Document 1 using the focus detection signal from the imaging device disclosed in Patent Document 2, the focus detection range is narrow, so that the focus detection accuracy is reduced. End up.

そこで本発明は、高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。   Therefore, the present invention provides a control device, an imaging device, a control method, a program, and a storage medium capable of highly accurate focus detection.

本発明の一側面としての制御装置は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う第1焦点検出手段と、前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う第2焦点検出手段とを有する。   A control device according to an aspect of the present invention provides a first signal obtained from a first photoelectric conversion unit group among a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams that pass through different pupil partial regions of an imaging optical system. Calculated using a first focus detection unit that performs focus detection based on an evaluation value, and a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And second focus detection means for performing focus detection based on the second evaluation value.

本発明の他の側面としての撮像装置は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部を有する撮像素子と、前記複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う第1焦点検出手段と、前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う第2焦点検出手段とを有する。   An imaging device according to another aspect of the present invention includes: an imaging device having a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams that pass through different pupil partial regions of the imaging optical system; and a first of the plurality of photoelectric conversion units. A first focus detection unit that performs focus detection based on a first evaluation value of a signal acquired from one photoelectric conversion unit group, and a second of the plurality of photoelectric conversion units that is different from the first photoelectric conversion unit group. Second focus detection means for performing focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from the photoelectric conversion unit group.

本発明の他の側面としての制御方法は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて第1焦点検出を行うステップと、前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて第2焦点検出を行うステップとを有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method, wherein a signal acquired from a first photoelectric conversion unit group among a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams that pass through different pupil partial regions of an imaging optical system. A first focus detection step based on one evaluation value, and a signal obtained from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And performing a second focus detection based on the second evaluation value.

本発明の他の側面としてのプログラムは、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて第1焦点検出を行うステップと、前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて第2焦点検出を行うステップと、をコンピュータに実行させる。   A program according to another aspect of the present invention provides a first signal obtained from a first photoelectric conversion unit group among a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams that pass through different pupil partial regions of an imaging optical system. Calculated using a step of performing first focus detection based on the evaluation value and a signal obtained from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And causing the computer to execute a second focus detection based on the second evaluation value.

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

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。   Other objects and features of the invention are described in the following embodiments.

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

本実施形態における撮像装置のブロック図である。It is a block diagram of the imaging device in this embodiment. 本実施形態における撮像素子の画素配列図である。It is a pixel array diagram of the image sensor in the present embodiment. 本実施形態における撮像素子の画素構造図である。It is a pixel structure figure of an image sensor in this embodiment. 本実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。It is explanatory drawing of the image pick-up element and pupil division function in this embodiment. 本実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。It is explanatory drawing of the image pick-up element and pupil division function in this embodiment. 本実施形態におけるデフォーカス量と像ずれ量と関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between a defocus amount and an image shift amount in the present embodiment. 本実施形態における第1焦点検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st focus detection process in this embodiment. 本実施形態における焦点検出信号の瞳ずれによるシェーディングの説明図である。It is explanatory drawing of the shading by the pupil shift | offset | difference of the focus detection signal in this embodiment. 本実施形態におけるリフォーカス処理の説明図である。It is explanatory drawing of the refocus process in this embodiment. 本実施形態における第2焦点検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd focus detection process in this embodiment. 本実施形態におけるリフォーカス可能範囲の説明図である。It is explanatory drawing of the refocus possible range in this embodiment. 本実施形態におけるフォーカス制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus control in this embodiment.

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

[全体構成]
まず、図1を参照して、本実施形態における撮像装置の概略構成について説明する。図1は、本実施形態における撮像装置100(カメラ)のブロック図である。撮像装置100は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ(結像光学系)とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
[overall structure]
First, with reference to FIG. 1, a schematic configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus 100 (camera) in the present embodiment. The imaging apparatus 100 is a digital camera system that includes a camera body and an interchangeable lens (imaging optical system) that can be attached to and detached from the camera body. However, the present embodiment is not limited to this, and can also be applied to an imaging apparatus in which a camera body and a lens are integrally configured.

第1レンズ群101は、撮影レンズ(結像光学系)を構成する複数のレンズ群のうち最も前方(被写体側)に配置されており、光軸OAの方向(光軸方向)に進退可能な状態でレンズ鏡筒に保持される。絞り兼用シャッタ102(絞り)は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うとともに、静止画撮影時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第2レンズ群103は、絞り兼用シャッタ102と一体的に光軸方向に進退し、第1レンズ群101の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第3レンズ群105は、光軸方向に進退することにより焦点調節(フォーカス動作)を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ106は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。   The first lens group 101 is disposed in the forefront (subject side) of the plurality of lens groups constituting the photographing lens (imaging optical system), and can advance and retreat in the direction of the optical axis OA (optical axis direction). The lens barrel is held in a state. The aperture / shutter 102 (aperture) adjusts the aperture to adjust the amount of light during shooting, and also functions as an exposure time adjustment shutter during still image shooting. The second lens group 103 has a zoom function of moving forward and backward in the optical axis direction integrally with the diaphragm / shutter 102 and performing a zooming operation in conjunction with the forward / backward movement of the first lens group 101. The third lens group 105 is a focus lens group that performs focus adjustment (focus operation) by moving back and forth in the optical axis direction. The optical low-pass filter 106 is an optical element for reducing false colors and moire in the captured image.

撮像素子107は、結像光学系を介して形成された被写体像(光学像)を光電変換して像信号を出力する。撮像素子107は、例えばCMOSセンサまたはCCDセンサ、および、その周辺回路により構成され、結像光学系の結像面に配置される。撮像素子107としては、例えば、横方向にm個の画素、縦方向にn個の画素を有する受光ピクセル上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタをオンチップで形成した2次元単板カラーセンサが用いられる。   The image sensor 107 photoelectrically converts a subject image (optical image) formed through an imaging optical system and outputs an image signal. The imaging element 107 is constituted by, for example, a CMOS sensor or a CCD sensor and its peripheral circuit, and is disposed on the imaging surface of the imaging optical system. As the image sensor 107, for example, a two-dimensional single-plate color sensor in which a Bayer array primary color mosaic filter is formed on-chip on a light receiving pixel having m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction is used. It is done.

ズームアクチュエータ111は、不図示のカム筒を回動(駆動)することで第1レンズ群101および第2レンズ群103を光軸方向に沿って移動させることにより、変倍動作を行う。絞りシャッタアクチュエータ112は、絞り兼用シャッタ102の開口径を制御して光量(撮影光量)を調節するとともに、静止画撮影時の露光時間を制御する。フォーカスアクチュエータ114は、第3レンズ群105を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。   The zoom actuator 111 performs a zooming operation by moving the first lens group 101 and the second lens group 103 along the optical axis direction by rotating (driving) a cam cylinder (not shown). The aperture shutter actuator 112 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 102 to adjust the amount of light (photographing light amount), and also controls the exposure time during still image shooting. The focus actuator 114 adjusts the focus by moving the third lens group 105 in the optical axis direction.

電子フラッシュ115は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ115としては、キセノン管を備えた閃光照明装置または連続発光するLED(発光ダイオード)を備えた照明装置が用いられる。AF補助光手段116は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。   The electronic flash 115 is an illumination device used to illuminate a subject. As the electronic flash 115, a flash illumination device including a xenon tube or an illumination device including an LED (light emitting diode) that continuously emits light is used. The AF auxiliary light unit 116 projects an image of a mask having a predetermined opening pattern onto a subject via a light projection lens. As a result, the focus detection capability for a dark subject or a low-contrast subject can be improved.

CPU121は、撮像装置100の種々の制御を司る制御装置(制御手段)である。CPU121は、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。CPU121は、ROMに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置100の各種回路を駆動し、焦点検出(AF)、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。   The CPU 121 is a control device (control means) that performs various controls of the imaging device 100. The CPU 121 includes a calculation unit, a ROM, a RAM, an A / D converter, a D / A converter, a communication interface circuit, and the like. The CPU 121 reads and executes a predetermined program stored in the ROM, thereby driving various circuits of the imaging apparatus 100 and controlling a series of operations such as focus detection (AF), shooting, image processing, or recording. To do.

CPU121は、第1焦点検出手段121a、第2焦点検出手段121b、および、フォーカス制御手段121cを有する。第1焦点検出手段121aは、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部301、302、303のうち、第1光電変換部群(光電変換部301、303)から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う。第2焦点検出手段121bは、複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群(光電変換部301、302、303)から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う。フォーカス制御手段121cは、結像光学系に含まれる第3レンズ群105(フォーカスレンズ)を駆動する。   The CPU 121 includes first focus detection means 121a, second focus detection means 121b, and focus control means 121c. The first focus detection unit 121a includes a first photoelectric conversion unit group (photoelectric conversion unit 301, among the plurality of photoelectric conversion units 301, 302, and 303 that receive light beams that pass through different pupil partial regions of the imaging optical system. 303) focus detection is performed based on the first evaluation value of the signal acquired from step 303). The second focus detection unit 121b is calculated using a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group (photoelectric conversion units 301, 302, and 303) different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. Focus detection is performed based on the second evaluation value. The focus control unit 121c drives the third lens group 105 (focus lens) included in the imaging optical system.

電子フラッシュ制御回路122は、撮影動作に同期して電子フラッシュ115の点灯制御を行う。補助光駆動回路123は、焦点検出動作に同期してAF補助光手段116の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路124は、撮像素子107の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してCPU121に送信する。画像処理回路125は、撮像素子107から出力された画像データのγ(ガンマ)変換、カラー補間、または、JPEG(Joint Photographic Experts Group)圧縮などの処理を行う。   The electronic flash control circuit 122 controls lighting of the electronic flash 115 in synchronization with the photographing operation. The auxiliary light driving circuit 123 performs lighting control of the AF auxiliary light unit 116 in synchronization with the focus detection operation. The image sensor driving circuit 124 controls the image capturing operation of the image sensor 107, A / D converts the acquired image signal, and transmits it to the CPU 121. The image processing circuit 125 performs processing such as γ (gamma) conversion, color interpolation, or JPEG (Joint Photographic Experts Group) compression of the image data output from the image sensor 107.

フォーカス駆動回路126は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ114を駆動し、第3レンズ群105を光軸方向に沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路128は、絞りシャッタアクチュエータ112を駆動して、絞り兼用シャッタ102の開口径を制御する。ズーム駆動回路129は、撮影者のズーム操作に応じて、ズームアクチュエータ111を駆動する。   The focus drive circuit 126 performs focus adjustment by driving the focus actuator 114 based on the focus detection result and moving the third lens group 105 along the optical axis direction. The aperture shutter drive circuit 128 drives the aperture shutter actuator 112 to control the aperture diameter of the aperture / shutter 102. The zoom drive circuit 129 drives the zoom actuator 111 according to the zoom operation of the photographer.

表示器131は、例えばLCD(液晶表示装置)を備えて構成される。表示器131は、撮像装置100の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作部132(操作スイッチ群)は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態(SW1がONの状態)、および、全押し状態(SW2がONの状態)の2段階のスイッチを有する。記録媒体133は、例えば撮像装置100に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像(画像データ)を記録する。   The display 131 includes, for example, an LCD (Liquid Crystal Display). The display 131 displays information related to the shooting mode of the imaging apparatus 100, a preview image before shooting, a confirmation image after shooting, a focus state display image at the time of focus detection, and the like. The operation unit 132 (operation switch group) includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The release switch has a two-stage switch in a half-pressed state (a state where SW1 is ON) and a full-pressed state (a state where SW2 is ON). The recording medium 133 is, for example, a flash memory that can be attached to and detached from the imaging apparatus 100, and records captured images (image data).

[撮像素子]
次に、図2および図3を参照して、本実施形態における撮像素子107の画素配列および画素構造について説明する。図2は、撮像素子107の画素配列図であり、撮像画素および焦点検出画素を含む6列×4行の範囲の画素(撮像画素)の配列を示している。図2において、紙面右側を+X方向、紙面上側を+Y方向、紙面手前側を+Z方向としている。本実施形態は、図2のような撮像画素および焦点検出画素が含まれる撮像素子について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、特開2002−250860号公報に開示されているような、画素を複数分割して、1画素で撮像画素と焦点検出画素とを兼ねる撮像素子にも、本実施形態は適用可能である。
[Image sensor]
Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the pixel arrangement and the pixel structure of the image sensor 107 in this embodiment will be described. FIG. 2 is a pixel array diagram of the image sensor 107 and shows an array of pixels (imaging pixels) in a range of 6 columns × 4 rows including the imaging pixels and focus detection pixels. In FIG. 2, the right side of the paper is the + X direction, the upper side of the paper is the + Y direction, and the front side of the paper is the + Z direction. In the present embodiment, an imaging device including an imaging pixel and a focus detection pixel as shown in FIG. 2 will be described, but the present invention is not limited to this. For example, the present embodiment can also be applied to an image pickup element that is divided into a plurality of pixels and is used as one image pickup pixel and a focus detection pixel as disclosed in JP-A-2002-250860.

図2に示されるように、撮像素子107は、2列×2行の画素群200および2列×2行の画素群201をそれぞれ有する。2列×2行の画素群200は、左上にR(赤)の分光感度を有する画素200R、右上と左下にG(緑)の分光感度を有する画素200G、右下にB(青)の分光感度を有する画素200Bを含む。本実施形態において、画素200R、200G、200Gをそれぞれ撮像画素という。   As shown in FIG. 2, the image sensor 107 has a pixel group 200 of 2 columns × 2 rows and a pixel group 201 of 2 columns × 2 rows, respectively. The pixel group 200 of 2 columns × 2 rows includes a pixel 200R having an R (red) spectral sensitivity at the upper left, a pixel 200G having a G (green) spectral sensitivity at the upper right and lower left, and a B (blue) spectral at the lower right. The pixel 200B having sensitivity is included. In the present embodiment, the pixels 200R, 200G, and 200G are referred to as imaging pixels, respectively.

2列×2行の画素群201は、左上にG(緑)の分光感度を有する焦点検出画素201Gs(Gs1、Gs2、Gs3)、右上と左下のそれぞれにG(緑)の分光感度を有する画素201G、右下にB(青)の分光感度を有する画素201Bをそれぞれ有する。焦点検出画素201Gs(Gs1、Gs2、Gs3)には開口が形成されており、X方向における位置に応じて、その開口の位置は変化する。すなわち焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3には、X方向において互いに異なる位置に開口が形成されている。なお本実施形態は、焦点検出画素201Gsを3つの焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3に分割している(分割画素数は3である)ものとして説明するが、これに限定されるものではない。焦点検出画素201Gsの分割数が3よりも大きい数であっても、本実施形態は適用可能である。また本実施形態は、左上の焦点検出画素201GsはG(緑)の分光感度を有するものとして説明するが、これに限定されるものではない。例えば、焦点検出画素201Gsは、G(緑)の分光感度を有する代わりに透明膜であってもよい。   A pixel group 201 of 2 columns × 2 rows includes focus detection pixels 201Gs (Gs1, Gs2, Gs3) having G (green) spectral sensitivity at the upper left, and pixels having G (green) spectral sensitivity at the upper right and lower left, respectively. Each pixel 201B has a spectral sensitivity of 201G and B (blue) in the lower right. An opening is formed in the focus detection pixel 201Gs (Gs1, Gs2, Gs3), and the position of the opening changes according to the position in the X direction. In other words, the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 have openings formed at different positions in the X direction. In the present embodiment, the focus detection pixel 201Gs is described as being divided into three focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 (the number of divided pixels is 3), but is not limited thereto. Even if the number of divisions of the focus detection pixel 201Gs is larger than 3, the present embodiment can be applied. In the present embodiment, the focus detection pixel 201Gs in the upper left is described as having a spectral sensitivity of G (green), but is not limited thereto. For example, the focus detection pixel 201Gs may be a transparent film instead of having a spectral sensitivity of G (green).

図2に示されるように、撮像素子107は、2列×2行の画素群201および画素群200を撮像面上に多数配置し、撮像信号および焦点検出信号を取得可能に構成されている。   As shown in FIG. 2, the image sensor 107 is configured so that a large number of pixel groups 201 and pixel groups 200 of 2 columns × 2 rows are arranged on the imaging surface, and an imaging signal and a focus detection signal can be acquired.

図3は、撮像素子107の画素構造図である。図3(a)は撮像素子107の撮像画素RGB(例えば画素200R、200G、200B)および焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の平面図(+z方向から見た図)を示している。図3(b)は、図3(a)中の線A−A、a−a、b−b、c−cの断面図(−y方向から見た図)をそれぞれ示している。   FIG. 3 is a pixel structure diagram of the image sensor 107. FIG. 3A shows a plan view (viewed from the + z direction) of the imaging pixels RGB (for example, the pixels 200R, 200G, and 200B) and the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 of the imaging element 107. FIG. 3B shows cross-sectional views (viewed from the −y direction) along lines AA, aa, bb, and cc in FIG.

図3(b)に示されるように、撮像画素RGBおよび焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3はそれぞれ、+Z側から各画素の受光側に入射光を集光するためのマイクロレンズ305、入射光を分光するカラーフィルタ306が形成されている。また、撮像画素RGBおよび焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3には、マイクロレンズ305およびカラーフィルタ306の下側に、光電変換部300、301、302、303がそれぞれ形成されている。必要に応じて、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3のカラーフィルタは、異なる分光透過率を有することができ、または省略してもよい。   As shown in FIG. 3B, the imaging pixel RGB and the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 respectively have a microlens 305 for condensing incident light from the + Z side to the light receiving side of each pixel, and incident light. A color filter 306 for splitting is formed. In addition, photoelectric conversion units 300, 301, 302, and 303 are formed below the microlens 305 and the color filter 306 in the imaging pixel RGB and the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3, respectively. As necessary, the color filters of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 may have different spectral transmittances or may be omitted.

図3(a)、(b)に示されるように、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の光電変換部301、302、303は、撮像素子RGBの光電変換部300よりも小さい。本実施形態では、撮像素子RGBが3つの焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3に分割されていることに相当するため、光電変換部301、302、303の大きさはそれぞれ、光電変換部300の3分の1となる。また、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の光電変換部301、302、303は、−x方向、中央、+x方向にそれぞれ偏倚されて形成されている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the photoelectric conversion units 301, 302, and 303 of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 are smaller than the photoelectric conversion unit 300 of the image sensor RGB. In the present embodiment, since the image sensor RGB corresponds to the division into three focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3, the sizes of the photoelectric conversion units 301, 302, and 303 are 3 of the photoelectric conversion unit 300, respectively. It becomes 1 / minute. In addition, the photoelectric conversion units 301, 302, and 303 of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 are formed to be biased in the −x direction, the center, and the + x direction, respectively.

光電変換部300、301、302、303においては、受光量に応じて電子とホールとの対が生成され、それらが空乏層で分離された後、負電荷の電子はn型層に蓄積される。一方、ホールは定電圧源(不図示)に接続されたp型層を通じて、撮像素子107の外部へ排出される。光電変換部300、301、302、303のn型層に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部(FD)に転送され、電圧信号に変換される。   In the photoelectric conversion units 300, 301, 302, and 303, pairs of electrons and holes are generated according to the amount of received light, and after they are separated by the depletion layer, negatively charged electrons are accumulated in the n-type layer. . On the other hand, the holes are discharged to the outside of the image sensor 107 through a p-type layer connected to a constant voltage source (not shown). Electrons accumulated in the n-type layers of the photoelectric conversion units 300, 301, 302, and 303 are transferred to a capacitance unit (FD) through a transfer gate and converted into a voltage signal.

続いて、図4を参照して、撮像素子107の瞳分割機能について説明する。図4は、撮像素子107の瞳分割機能の説明図であり、1つの画素(撮像画素および焦点検出画素)における瞳分割の様子を示している。図4は、図3(a)に示される画素構造のA−A断面、a−a断面、b−b断面、c−c断面をそれぞれ+y側から見た断面図、および、結像光学系の射出瞳面を−Z側から見た平面図をそれぞれ示している。図4中の平面図は、X軸を中心として図4中の断面図を90度回転させて示している。図4では、射出瞳面の座標軸と対応を取るため、断面図のx軸およびy軸を図3のx軸およびy軸に対してそれぞれ反転させている。   Next, the pupil division function of the image sensor 107 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the pupil division function of the image sensor 107, and shows a state of pupil division in one pixel (image pickup pixel and focus detection pixel). 4 is a cross-sectional view of the pixel structure shown in FIG. 3A taken along the lines AA, aa, bb, and cc from the + y side, and an imaging optical system. The top view which looked at the exit pupil plane of this from the -Z side is shown, respectively. The plan view in FIG. 4 shows the sectional view in FIG. 4 rotated 90 degrees around the X axis. In FIG. 4, in order to correspond to the coordinate axis of the exit pupil plane, the x-axis and y-axis in the cross-sectional view are inverted with respect to the x-axis and y-axis in FIG.

図4の左側に、撮像画素RGBが示されている。瞳領域500は、光電変換部300の受光面とマイクロレンズ305とにより、略共役関係になっており、撮像画素RGBで受光可能な瞳領域を示している。また、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の瞳部分領域501、502、503は、それぞれ、重心が−x方向、中央、+x方向に偏倚している光電変換部301、302、303の受光面と、マイクロレンズとにより、略共役関係になっている。瞳部分領域501、502、503は、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3で受光可能な瞳部分領域を示している。このため、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の瞳部分領域501、502、503は、それぞれ瞳面上で+X方向、中央、−X方向に重心が偏倚している。このように撮像素子107は、複数の光電変換部のそれぞれに対応するマイクロレンズ305を有する。光電変換部301(第1光電変換部)は、マイクロレンズ305の中心に対して、−x方向(第1方向)に偏倚している。光電変換部303(第3光電変換部)は、マイクロレンズ305の中心に対して、+x方向(第1方向とは反対の第2方向)に偏倚している。   The imaging pixel RGB is shown on the left side of FIG. The pupil region 500 has a substantially conjugate relationship with the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 300 and the microlens 305, and indicates a pupil region that can be received by the imaging pixels RGB. Further, the pupil partial areas 501, 502, and 503 of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 respectively have light receiving surfaces of the photoelectric conversion units 301, 302, and 303 whose centroids are biased in the −x direction, the center, and the + x direction. The microlenses have a substantially conjugate relationship. Pupil partial areas 501, 502, and 503 indicate pupil partial areas that can be received by the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3. For this reason, the center of gravity of the pupil partial regions 501, 502, and 503 of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 is deviated in the + X direction, the center, and the −X direction on the pupil plane, respectively. As described above, the imaging element 107 includes the microlens 305 corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units. The photoelectric conversion unit 301 (first photoelectric conversion unit) is biased in the −x direction (first direction) with respect to the center of the microlens 305. The photoelectric conversion unit 303 (third photoelectric conversion unit) is biased in the + x direction (second direction opposite to the first direction) with respect to the center of the microlens 305.

図5は、撮像素子107と瞳分割機能の説明図である。結像光学系の瞳領域のうち互いに異なる瞳部分領域501、502、503を通過した光束は、撮像素子107の各画素に互いに異なる角度で撮像素子107の撮像面800に入射する。すなわち、瞳部分領域501、502、503を通過した光束は、3分割された焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3でそれぞれ受光される。   FIG. 5 is an explanatory diagram of the image sensor 107 and the pupil division function. Light beams that have passed through different pupil partial regions 501, 502, and 503 among the pupil regions of the imaging optical system are incident on the imaging surface 800 of the imaging device 107 at different angles to the pixels of the imaging device 107. That is, the light fluxes that have passed through the pupil partial areas 501, 502, and 503 are received by the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 divided into three, respectively.

このように本実施形態において、撮像素子107には、撮像画素RGBおよび焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3が複数配列されている。撮像画素RGBは、結像光学系の瞳領域を通過する全光束を受光する。焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3は、結像光学系の瞳部分領域を通過する光束(瞳領域を通過する全光束の一部)を受光する。撮像装置100は、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の受光信号を集めて焦点検出信号を生成し、焦点検出を行う。また撮像装置100は、撮像画素RGBの撮像信号と、焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3の位置に相当する信号をそれぞれ補間して算出した補間信号とを用いて、有効画素数Nの解像度の画像信号(撮像画像)を生成する。   As described above, in the present embodiment, the imaging element 107 includes a plurality of imaging pixels RGB and focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3. The imaging pixels RGB receive the total luminous flux that passes through the pupil region of the imaging optical system. The focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 receive a light beam that passes through the pupil partial region of the imaging optical system (a part of the total light beam that passes through the pupil region). The imaging apparatus 100 collects the light reception signals of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3, generates a focus detection signal, and performs focus detection. Further, the imaging apparatus 100 uses an imaging signal of the imaging pixels RGB and an interpolation signal calculated by interpolating signals corresponding to the positions of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3, and has an image with a resolution of N effective pixels. A signal (captured image) is generated.

[デフォーカス量と像ずれ量の関係]
次に、図6を参照して、撮像素子107の焦点検出画素Gs1から取得される焦点検出信号SGs1および焦点検出画素Gs3から取得される焦点検出信号SGs3のデフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図6は、デフォーカス量dと像ずれ量pとの関係図である。図6において、撮像素子107は撮像面800に配置されており、図4および図5と同様に、結像光学系の射出瞳が瞳部分領域501、502、503に3分割されている様子が示されている。なお図6は、撮像素子107の焦点検出画素Gs1、Gs3を含む画素行を示している。
[Relationship between defocus amount and image shift amount]
Next, referring to FIG. 6, the relationship between the defocus amount and the image shift amount of the focus detection signal SGs1 acquired from the focus detection pixel Gs1 of the image sensor 107 and the focus detection signal SGs3 acquired from the focus detection pixel Gs3. Will be described. FIG. 6 is a relationship diagram between the defocus amount d and the image shift amount p. In FIG. 6, the image sensor 107 is disposed on the imaging surface 800, and the exit pupil of the imaging optical system is divided into three pupil partial areas 501, 502, and 503 as in FIGS. 4 and 5. It is shown. FIG. 6 shows a pixel row including focus detection pixels Gs1 and Gs3 of the image sensor 107.

デフォーカス量dは、被写体の結像位置から撮像面800までの距離を|d|、結像位置が撮像面800よりも被写体側にある前ピン状態を負符号(d<0)、結像位置が撮像面800よりも被写体の反対側にある後ピン状態を正符号(d>0)として定義される。被写体の結像位置が撮像面800(合焦位置)にある合焦状態において、デフォーカス量d=0が成立する。図6において、合焦状態(d=0)である被写体801、および、前ピン状態(d<0)である被写体802がそれぞれ示されている。前ピン状態(d<0)および後ピン状態(d>0)を併せて、デフォーカス状態(|d|>0)という。   The defocus amount d is the distance from the imaging position of the subject to the imaging surface 800 | d |, the negative pin state where the imaging position is closer to the subject than the imaging surface 800 (d <0), and imaging. A rear pin state in which the position is on the opposite side of the subject from the imaging surface 800 is defined as a positive sign (d> 0). A defocus amount d = 0 is established in a focused state where the imaging position of the subject is on the imaging surface 800 (focus position). In FIG. 6, a subject 801 in a focused state (d = 0) and a subject 802 in a front pin state (d <0) are shown. The front pin state (d <0) and the rear pin state (d> 0) are collectively referred to as a defocus state (| d |> 0).

前ピン状態(d<0)では、被写体802からの光束のうち、瞳部分領域501(または瞳部分領域503)を通過した光束は、一度、集光する。その後、光束は、光束の重心位置G1(G3)を中心とする幅Γ1(Γ3)に広がり、撮像面800でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子107に配列された焦点検出画素Gs1(焦点検出画素Gs3)により受光され、焦点検出信号SGs1(焦点検出信号SGs3)が生成される。このため、焦点検出信号SGs1(焦点検出信号SGs3)は、撮像面800上の重心位置G1(G3)に、被写体802が幅Γ1(Γ3)にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ1(Γ3)は、デフォーカス量dの大きさ|d|が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。同様に、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3との間の被写体像の像ずれ量p(=光束の重心位置の差G1−G3)の大きさ|p|も、デフォーカス量dの大きさ|d|が増加するのに伴い、概ね、比例して増加する。後ピン状態(d>0)に関しても同様であるが、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3と間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となる。   In the front pin state (d <0), the luminous flux that has passed through the pupil partial area 501 (or the pupil partial area 503) out of the luminous flux from the subject 802 is condensed once. Thereafter, the light beam spreads over a width Γ1 (Γ3) centered on the gravity center position G1 (G3) of the light beam, and becomes a blurred image on the imaging surface 800. The blurred image is received by the focus detection pixel Gs1 (focus detection pixel Gs3) arranged in the image sensor 107, and a focus detection signal SGs1 (focus detection signal SGs3) is generated. Therefore, the focus detection signal SGs1 (focus detection signal SGs3) is recorded as a subject image in which the subject 802 is blurred by the width Γ1 (Γ3) at the gravity center position G1 (G3) on the imaging surface 800. The blur width Γ1 (Γ3) of the subject image increases approximately proportionally as the magnitude | d | of the defocus amount d increases. Similarly, the magnitude | p | of the subject image displacement amount p (= difference G1-G3 in the center of gravity of the light beam) between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 is also the magnitude of the defocus amount d. As | d | increases, it generally increases in proportion. The same applies to the rear pin state (d> 0), but the image shift direction of the subject image between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 is opposite to the front pin state.

[焦点検出]
次に、本実施形態における焦点検出について説明する。本実施形態の撮像装置100(第1焦点検出手段121a)は、位相差方式の焦点検出(第1焦点検出)を行う。また撮像装置100(第2焦点検出手段121b)は、デフォーカス量と像ずれ量との関係に基づいて、リフォーカス原理に基づく方式(リフォーカス方式)の焦点検出(第2焦点検出)を行う。本実施形態において、撮像装置100は、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行うために第1焦点検出を行い、小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点調節を行うために第2焦点検出を行う。
[Focus detection]
Next, focus detection in this embodiment will be described. The imaging apparatus 100 (first focus detection unit 121a) of the present embodiment performs phase difference type focus detection (first focus detection). The imaging apparatus 100 (second focus detection unit 121b) performs focus detection (second focus detection) based on the refocus principle (refocus method) based on the relationship between the defocus amount and the image shift amount. . In the present embodiment, the imaging apparatus 100 performs first focus detection to perform focus adjustment from the large defocus state to the small defocus state, and performs focus adjustment from the small defocus state to the vicinity of the best focus position. Second focus detection is performed.

本実施形態において、第1焦点検出手段121aは、第1焦点検出画素グループ(第1光電変換部群)に含まれる焦点検出画素(光電変換部)を選択する。第2焦点検出手段121bは、第2焦点検出画素グループ(第2光電変換部群)に含まれる焦点検出画素(光電変換部)を選択する。すなわち、焦点検出に用いられる画素(焦点検出画素)は、焦点検出方式(位相差方式またはリフォーカス方式)に応じて異なる。ここで、第1焦点検出画素グループと第2焦点検出画素グループの選択方法について、瞳が3分割された本実施形態の撮像素子107を例として説明する。   In the present embodiment, the first focus detection unit 121a selects a focus detection pixel (photoelectric conversion unit) included in the first focus detection pixel group (first photoelectric conversion unit group). The second focus detection unit 121b selects focus detection pixels (photoelectric conversion units) included in the second focus detection pixel group (second photoelectric conversion unit group). That is, the pixels (focus detection pixels) used for focus detection differ depending on the focus detection method (phase difference method or refocus method). Here, the selection method of the first focus detection pixel group and the second focus detection pixel group will be described using the imaging element 107 of the present embodiment in which the pupil is divided into three as an example.

まず、位相差方式の焦点検出を行う第1焦点検出手段121aにより選択される第1焦点検出画素グループ(第1光電変換部群)は、図2に示されるように、焦点検出画素Gs1(i)、Gs3(k)を含む。第1焦点検出の際には、前述のように、図6の撮像面800上の重心位置G1(G3)の間隔(像ずれ量p)が広いほど、比較する焦点検出信号の分離性が良くなり、第1焦点検出手段は高精度な焦点検出が可能となる。このため本実施形態において、第1焦点検出手段は、焦点検出画素Gs1(i)、Gs3(k)を第1焦点検出画素グループとして選択する。なお本実施形態では、瞳を3分割した系について説明しているが、瞳の分割数を3よりも大きくしてもよい。   First, as shown in FIG. 2, the first focus detection pixel group (first photoelectric conversion unit group) selected by the first focus detection unit 121a that performs phase difference type focus detection is the focus detection pixel Gs1 (i ), Gs3 (k). In the first focus detection, as described above, the separation of the focus detection signals to be compared becomes better as the interval (image shift amount p) between the gravity center positions G1 (G3) on the imaging surface 800 in FIG. Thus, the first focus detection means can perform focus detection with high accuracy. Therefore, in the present embodiment, the first focus detection unit selects the focus detection pixels Gs1 (i) and Gs3 (k) as the first focus detection pixel group. In the present embodiment, a system in which the pupil is divided into three parts is described, but the number of pupil divisions may be larger than three.

例えば、瞳を5分割した系について考える。このとき、開口の位置が順に異なる焦点検出画素Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)、Gs4(l)、Gs5(m)が存在する。その際、第1焦点検出画素グループとして選択される焦点検出画素は、間隔(像ずれ量p)が広くなるように端部の焦点検出画素Gs1(i)、Gs5(m)とすることが好ましい。また、第1焦点検出画素グループとして、焦点検出画素Gs1(i)、Gs2(j)、Gs4(l)、Gs5(m)を選択してもよい。この場合、焦点検出画素Gs1(i)+Gs2(j)および焦点検出画素Gs4(l)+Gs5(m)のように、選択した複数の焦点検出画素を合成した焦点検出信号を用いてもよい。   For example, consider a system in which the pupil is divided into five. At this time, there are focus detection pixels Gs1 (i), Gs2 (j), Gs3 (k), Gs4 (l), and Gs5 (m) whose opening positions are different in order. At this time, the focus detection pixels selected as the first focus detection pixel group are preferably the focus detection pixels Gs1 (i) and Gs5 (m) at the end so that the interval (image shift amount p) is wide. . Further, focus detection pixels Gs1 (i), Gs2 (j), Gs4 (l), and Gs5 (m) may be selected as the first focus detection pixel group. In this case, focus detection signals obtained by synthesizing a plurality of selected focus detection pixels, such as the focus detection pixels Gs1 (i) + Gs2 (j) and the focus detection pixels Gs4 (l) + Gs5 (m), may be used.

続いて、リフォーカス方式の焦点検出を行う第2焦点検出手段121bにより選択される第2焦点検出画素グループ(第2光電変換部群)は、図2に示されるように、焦点検出画素Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)を含む。第2焦点検出手段121bは、瞳部分領域501、502、503からの焦点検出信号SGs1(i)、SGs2(j)、SGs3(k)を相対的にシフトさせた後、加算信号(合算信号)を生成する。このため、加算信号は、瞳の全領域からの光束を加算(合算)した信号になり、撮像信号RGBと同等の信号に相当する。したがって、リフォーカス方式の第2焦点検出により算出される検出合焦位置(デフォーカス量が0となる位置)と撮像信号の最良合焦位置(撮像信号のMTFピーク位置)とが概ね一致するため、高精度な焦点検出が可能となる。また本実施形態では、瞳を3分割以上の複数に分割することにより、実効的な被写界深度が深くなるようにしている。   Subsequently, as shown in FIG. 2, the second focus detection pixel group (second photoelectric conversion unit group) selected by the second focus detection unit 121b that performs refocus focus detection is the focus detection pixel Gs1 ( i), Gs2 (j), Gs3 (k). The second focus detection unit 121b relatively shifts the focus detection signals SGs1 (i), SGs2 (j), and SGs3 (k) from the pupil partial areas 501, 502, and 503, and then adds signals (summation signals). Is generated. For this reason, the addition signal is a signal obtained by adding (summing up) the luminous fluxes from the entire pupil region, and corresponds to a signal equivalent to the imaging signal RGB. Therefore, the detection focus position (position where the defocus amount is 0) calculated by the second focus detection of the refocus method and the best focus position of the imaging signal (MTF peak position of the imaging signal) are approximately the same. Highly accurate focus detection is possible. In this embodiment, the effective depth of field is increased by dividing the pupil into a plurality of three or more.

なお本実施形態は、図2に示されるような撮像画素および焦点検出画素が含まれる撮像素子107について説明しているが、これに限定されるものではない。例えば特開2002−250860号公報に開示されているような、1画素を複数分割した撮像素子にも本実施形態は適用可能である。この場合、1画素で撮像画素と焦点検出画素とを兼ねるため、第1焦点検出画素グループと第2焦点検出画素グループに含まれる画素は互いに同一となる。ただし、射出瞳からの光束を複数の光束に分割して受光するため、第1焦点検出画素グループと第2焦点検出画素グループとの間では、画素内において選択される受光領域が互いに異なる。   In the present embodiment, the image pickup element 107 including the image pickup pixel and the focus detection pixel as shown in FIG. 2 is described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present embodiment can also be applied to an image sensor in which one pixel is divided into a plurality of parts as disclosed in JP-A-2002-250860. In this case, since one pixel serves as both an imaging pixel and a focus detection pixel, the pixels included in the first focus detection pixel group and the second focus detection pixel group are the same. However, since the light beam from the exit pupil is divided into a plurality of light beams and received, the light receiving regions selected in the pixels are different between the first focus detection pixel group and the second focus detection pixel group.

[位相差方式の第1焦点検出]
次に、位相差方式の第1焦点検出について説明する。第1焦点検出手段は、第1焦点検出画素グループに含まれる焦点検出画素Gs1、Gs3から取得される焦点検出信号SGs1、SGs3を用いて、位相差方式の焦点検出(第1焦点検出)を行う。第1焦点検出手段は、焦点検出信号SGs1、SGs3を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量(第1評価値)を算出し、相関(信号の一致度)が良くなるシフト量から像ずれ量を検出(算出)する。撮像信号のデフォーカス量dの大きさが増加するのに伴い、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3との間の像ずれ量の大きさが増加する関係性に基づいて、像ずれ量を第1デフォーカス量(Def1)に変換して焦点検出を行う。
[First focus detection of phase difference method]
Next, phase difference type first focus detection will be described. The first focus detection means performs phase difference type focus detection (first focus detection) using focus detection signals SGs1 and SGs3 acquired from the focus detection pixels Gs1 and Gs3 included in the first focus detection pixel group. . The first focus detection means relatively shifts the focus detection signals SGs1 and SGs3 to calculate a correlation amount (first evaluation value) indicating the degree of coincidence of signals, and a shift amount that improves the correlation (signal coincidence). To detect (calculate) an image shift amount. As the defocus amount d of the imaging signal increases, the image shift amount is determined based on the relationship that the image shift amount increases between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3. The focus is detected by converting it to 1 defocus amount (Def1).

図7を参照して、位相差方式の第1焦点検出処理について説明する。図7は、第1焦点検出処理を示すフローチャートであり、後述の図12のステップS100に相当する。図7の各ステップは、主に、CPU121(第1焦点検出手段121a)および画像処理回路125により実行される。   With reference to FIG. 7, the first focus detection process of the phase difference method will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the first focus detection process, and corresponds to step S100 in FIG. Each step in FIG. 7 is mainly executed by the CPU 121 (first focus detection unit 121a) and the image processing circuit 125.

まずステップS110において、CPU121は、撮像素子107の有効画素領域の中から、第1焦点検出画素グループの焦点検出画素を含む焦点検出領域を設定する。そしてCPU121は、設定された焦点検出領域に含まれる焦点検出画素の受光信号(出力信号)に基づいて、焦点検出信号SGs1(A像信号)および焦点検出信号SGs3(B像信号)を生成(取得)する。   First, in step S110, the CPU 121 sets a focus detection area including the focus detection pixels of the first focus detection pixel group from the effective pixel areas of the image sensor 107. The CPU 121 generates (acquires) a focus detection signal SGs1 (A image signal) and a focus detection signal SGs3 (B image signal) based on the light reception signal (output signal) of the focus detection pixels included in the set focus detection region. )

続いてステップS120において、CPU121および画像処理回路125は、焦点検出信号SGs1、SGs3のそれぞれに対して、シェーディング補正処理(光学補正処理)を行う。ここで、図8を参照して、焦点検出信号SGs1、SGs3の瞳ずれによるシェーディングについて説明する。図8は、焦点検出信号SGs1、SGs3の瞳ずれによるシェーディングの説明図である。具体的には、図8は、撮像素子107の周辺像高における焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3(第1〜第3焦点検出画素)の瞳部分領域501、502、503と結像光学系の射出瞳400との関係を示している。   Subsequently, in step S120, the CPU 121 and the image processing circuit 125 perform shading correction processing (optical correction processing) on each of the focus detection signals SGs1 and SGs3. Here, with reference to FIG. 8, the shading by the pupil shift of the focus detection signals SGs1 and SGs3 will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of shading due to pupil shift of the focus detection signals SGs1 and SGs3. Specifically, FIG. 8 illustrates the pupil partial areas 501, 502, and 503 of the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 (first to third focus detection pixels) at the peripheral image height of the image sensor 107 and the imaging optical system. The relationship with the exit pupil 400 is shown.

図8(a)は、結像光学系の射出瞳距離Dl(射出瞳400と撮像素子107の撮像面との距離)と、撮像素子107の設定瞳距離Dsとが等しい場合を示している。この場合、瞳部分領域501、502、503により、結像光学系の射出瞳400は略均等に瞳分割される。   FIG. 8A shows a case where the exit pupil distance Dl (distance between the exit pupil 400 and the imaging surface of the image sensor 107) of the imaging optical system is equal to the set pupil distance Ds of the image sensor 107. In this case, the exit pupil 400 of the imaging optical system is substantially equally divided by the pupil partial regions 501, 502, and 503.

一方、図8(b)にされるように、結像光学系の射出瞳距離Dlが撮像素子107の設定瞳距離Dsよりも短い場合、撮像素子107の周辺像高では、結像光学系の射出瞳400と撮像素子107の入射瞳との間に瞳ずれが生じる。このため、結像光学系の射出瞳400が不均一に瞳分割される。同様に、図8(c)に示されるように、結像光学系の射出瞳距離Dlが撮像素子107の設定瞳距離Dsよりも長い場合、撮像素子107の周辺像高では、結像光学系の射出瞳400と撮像素子107の入射瞳との間に瞳ずれが生じる。このため、結像光学系の射出瞳400が不均一に瞳分割される。周辺像高で瞳分割が不均一になるのに伴い、焦点検出信号SGs1、SGs3の強度も互いに不均一となる。このため、焦点検出信号SGs1、SGs3のいずれか一方の強度が大きくなり、他方の強度が小さくなるシェーディングが生じる。   On the other hand, when the exit pupil distance Dl of the imaging optical system is shorter than the set pupil distance Ds of the image sensor 107 as shown in FIG. A pupil shift occurs between the exit pupil 400 and the entrance pupil of the image sensor 107. For this reason, the exit pupil 400 of the imaging optical system is non-uniformly divided into pupils. Similarly, as illustrated in FIG. 8C, when the exit pupil distance Dl of the imaging optical system is longer than the set pupil distance Ds of the imaging element 107, the imaging optical system has a peripheral image height of the imaging element 107. A pupil shift occurs between the exit pupil 400 of the image sensor and the entrance pupil of the image sensor 107. For this reason, the exit pupil 400 of the imaging optical system is non-uniformly divided into pupils. As the pupil division becomes nonuniform at the peripheral image height, the intensities of the focus detection signals SGs1 and SGs3 become nonuniform. For this reason, the intensity | strength of any one of focus detection signal SGs1 and SGs3 becomes large, and the shading which the other intensity | strength becomes small arises.

ステップS120では、CPU121は、焦点検出領域の像高、撮像レンズ(結像光学系)のF値、および、射出瞳距離に応じて、焦点検出信号SGs1のシェーディング補正係数SHD1および焦点検出信号SGs3のシェーディング補正係数SHD3を生成する。そしてCPU121(画像処理回路125)は、焦点検出信号SGs1、SGs3にシェーディング補正係数SHD1、SHD3をそれぞれ乗算して、焦点検出信号SGs1、SGs3のシェーディング補正処理(光学補正処理)を行う。   In step S120, the CPU 121 determines the shading correction coefficient SHD1 of the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 according to the image height of the focus detection area, the F value of the imaging lens (imaging optical system), and the exit pupil distance. A shading correction coefficient SHD3 is generated. The CPU 121 (image processing circuit 125) multiplies the focus detection signals SGs1 and SGs3 by the shading correction coefficients SHD1 and SHD3, respectively, and performs shading correction processing (optical correction processing) on the focus detection signals SGs1 and SGs3.

位相差方式の第1焦点検出を行う際、CPU121は、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3との相関(信号の一致度)に基づいて、デフォーカス量(第1デフォーカス量)を検出(算出)する。瞳ずれによるシェーディングが生じると、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3との相関(信号の一致度)が低下する場合がある。このため本実施形態において、位相差方式の第1焦点検出の際には、焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3との相関(信号の一致度)を改善して焦点検出性能を向上させるため、シェーディング補正処理(光学補正処理)を行うことが好ましい。   When performing the first focus detection using the phase difference method, the CPU 121 detects the defocus amount (first defocus amount) based on the correlation (the degree of signal coincidence) between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 ( calculate. When shading due to pupil shift occurs, the correlation (the degree of signal coincidence) between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 may decrease. Therefore, in the present embodiment, in the first focus detection of the phase difference method, in order to improve the focus detection performance by improving the correlation (signal coincidence) between the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3, It is preferable to perform shading correction processing (optical correction processing).

続いてステップS130において、CPU121および画像処理回路125は、焦点検出信号SGs1、SGs3に対して、第1フィルタ処理を行う。本実施形態では、位相差方式の第1焦点検出により大デフォーカス状態での焦点検出を行う。このため、第1フィルタ処理における通過帯域は、低周波帯域を含むように構成される。必要に応じて、大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う際に、デフォーカス状態に応じて、第1フィルタ処理の通過帯域を調整(例えば、より高周波帯域側に移動)してもよい。   Subsequently, in step S130, the CPU 121 and the image processing circuit 125 perform a first filter process on the focus detection signals SGs1 and SGs3. In the present embodiment, focus detection in a large defocus state is performed by phase difference type first focus detection. For this reason, the pass band in the first filter processing is configured to include a low frequency band. If necessary, when performing focus adjustment from the large defocus state to the small defocus state, the pass band of the first filter processing is adjusted (for example, moved to the higher frequency band side) according to the defocus state. Also good.

続いてステップS140において、CPU121(第1焦点検出手段121a)は、第1フィルタ処理後の焦点検出信号SGs1と焦点検出信号SGs3とを相対的に瞳分割方向にシフトさせる第1シフト処理を行う。そしてCPU121は、信号の一致度を表す相関量(第1評価値)を算出する。   Subsequently, in step S140, the CPU 121 (first focus detection unit 121a) performs a first shift process of relatively shifting the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 after the first filter process in the pupil division direction. Then, the CPU 121 calculates a correlation amount (first evaluation value) representing the degree of coincidence of signals.

ここで、フィルタ処理後のk番目の焦点検出信号SGs1をGs1(k)、焦点検出信号SGs3をGs3(k)、焦点検出領域に対応する番号kの範囲をWとする。また、第1シフト処理によるシフト量をs、シフト量sのシフト範囲をΓ1とする。このとき、相関量COR(第1評価値)は、以下の式(1)により算出される。 Here, the filtered k-th focus detection signal SGs1 is Gs1 (k), the focus detection signal SGs3 is Gs3 (k), and the range of the number k corresponding to the focus detection region is W. Further, the shift amount by the first shift process is s 1 , and the shift range of the shift amount s 1 is Γ1. At this time, the correlation amount COR (first evaluation value) is calculated by the following equation (1).

相関量CORの算出の際、シフト量sのシフト処理により、k番目の焦点検出信号Gs1(k)と(k−s)番目の焦点検出信号Gs3(k−s)とを対応させ減算し、シフト減算信号を生成する。そして、生成されたシフト減算信号の絶対値を算出し、焦点検出領域に対応する範囲W内において番号kの和を取り、相関量COR(s)を算出する。必要に応じて、行ごとに算出された相関量(第1評価値)を、シフト量ごとに複数行に渡って加算してもよい。 When calculating the correlation amount COR, the shift processing of the shift amount s 1, in correspondence k-th focus detection signal Gs1 and (k) a (k-s 1) th focus detection signal Gs3 (k-s 1) Subtract to generate a shift subtraction signal. Then, the absolute value of the generated shift subtraction signal is calculated, the sum of the numbers k is calculated within the range W corresponding to the focus detection area, and the correlation amount COR (s 1 ) is calculated. If necessary, the correlation amount (first evaluation value) calculated for each row may be added over a plurality of rows for each shift amount.

続いてステップS150において、CPU121(第1焦点検出手段121a)は、相関量(第1評価値)に対してサブピクセル演算を行い、相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して像ずれ量p1を求める。そしてCPU121は、像ずれ量p1に対して、焦点検出領域の像高、撮像レンズ(結像光学系)のF値、および、射出瞳距離に応じた第1変換係数K1を掛けて、第1デフォーカス量Def1を検出(算出)する。   Subsequently, in step S150, the CPU 121 (first focus detection unit 121a) performs a sub-pixel calculation on the correlation amount (first evaluation value), and calculates a real-valued shift amount that minimizes the correlation amount. An image shift amount p1 is obtained. Then, the CPU 121 multiplies the image shift amount p1 by the first conversion coefficient K1 corresponding to the image height of the focus detection area, the F value of the imaging lens (imaging optical system), and the exit pupil distance. The defocus amount Def1 is detected (calculated).

このように本実施形態において、CPU121(第1焦点検出手段)は、位相差方式の焦点検出の際に、焦点検出信号SGs1および焦点検出信号SGs3のそれぞれに対してフィルタ処理およびシフト処理を行って相関量を算出する。そしてCPU121は、算出した相関量に基づいて第1デフォーカス量を検出(算出)する。   As described above, in the present embodiment, the CPU 121 (first focus detection unit) performs the filter process and the shift process on each of the focus detection signal SGs1 and the focus detection signal SGs3 during the phase difference type focus detection. A correlation amount is calculated. The CPU 121 detects (calculates) the first defocus amount based on the calculated correlation amount.

[リフォーカス方式の第2焦点検出]
次に、リフォーカス方式の第2焦点検出について説明する。第2焦点検出手段は、第2焦点検出画素グループに含まれる焦点検出画素Gs1、Gs2、Gs3から取得される焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3を用いて、焦点検出(第2焦点検出)を行う。第2焦点検出手段は、焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3を相対的にシフトして加算(合算)し、シフト加算信号(リフォーカス信号)を生成する。そして第2焦点検出手段は、生成されたシフト加算信号(リフォーカス信号)のコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値に基づいて撮像信号のMTFピーク位置を推定し、第2デフォーカス量(Def2)を検出(算出)する。
[Refocus second focus detection]
Next, the refocus second focus detection will be described. The second focus detection means performs focus detection (second focus detection) using focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 acquired from the focus detection pixels Gs1, Gs2, and Gs3 included in the second focus detection pixel group. . The second focus detection means relatively shifts and adds (sums) the focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 to generate a shift addition signal (refocus signal). Then, the second focus detection unit calculates a contrast evaluation value of the generated shift addition signal (refocus signal), estimates the MTF peak position of the imaging signal based on the contrast evaluation value, and outputs a second defocus amount (Def2). ) Is detected (calculated).

図9を参照して、撮像素子107から取得された焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3を用いた1次元方向(列方向、水平方向)のリフォーカス処理について説明する。図9は、リフォーカス処理の説明図である。図9の撮像面800は、図5および図6に示される撮像面800に相当する。図9では、整数iを用いて、撮像面800に配置された撮像素子107の列方向i番目の焦点検出画素の焦点検出信号SGs1をGs1(i)として模式的に示している。同様に、整数j、kを用いて、撮像面800に配置された撮像素子107の列方向j、k番目の焦点検出画素の焦点検出信号SGs2、SGs3を、それぞれGs2(j)、Gs3(k)として模式的に示している(j=i+1、k=j+1)。なお本実施形態の第2焦点検出では、撮像面800のように焦点検出画素Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)と撮像画素とが交互に配置されている撮像素子の画素行が用いられる。   With reference to FIG. 9, the refocus processing in the one-dimensional direction (column direction, horizontal direction) using the focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 acquired from the image sensor 107 will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram of the refocus processing. The imaging surface 800 in FIG. 9 corresponds to the imaging surface 800 shown in FIGS. 5 and 6. In FIG. 9, using the integer i, the focus detection signal SGs1 of the i-th focus detection pixel in the column direction of the image sensor 107 arranged on the imaging surface 800 is schematically shown as Gs1 (i). Similarly, using the integers j and k, the column direction j and the focus detection signals SGs2 and SGs3 of the kth focus detection pixel of the image sensor 107 arranged on the imaging surface 800 are respectively expressed as Gs2 (j) and Gs3 (k ) Schematically (j = i + 1, k = j + 1). In the second focus detection of the present embodiment, the pixel rows of the image sensor in which the focus detection pixels Gs1 (i), Gs2 (j), Gs3 (k) and the image pickup pixels are alternately arranged as in the image pickup surface 800. Is used.

本実施形態において、焦点検出信号Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)はいずれも、1画素おきの離散的な信号となる。焦点検出信号Gs1(i)は、図5の瞳部分領域501に対応する主光線角度θGs1でi番目の画素に入射した光束の受光信号である。Gs2(j)は、図5の瞳部分領域502に対応する主光線角度θGs2=0度でj番目の画素に入射した光束の受光信号である。Gs3(k)は、図5の瞳部分領域503に対応する主光線角度θGs3でk番目の画素に入射した光束の受光信号である。このように、焦点検出信号Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)は、光強度分布情報だけでなく入射角度情報を含む。本実施形態では、焦点検出信号Gs1(i)を角度θGs1に沿って撮像面800から仮想結像面810まで平行移動させる。同様に、焦点検出信号Gs2(j)、Gs3(k)をそれぞれ角度θGs2、θGs3に沿って撮像面800から仮想結像面810まで平行移動させる。そして、平行移動後の焦点検出信号Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)を加算(合算)することにより、仮想結像面810でのリフォーカス信号を生成することができる。 In the present embodiment, the focus detection signals Gs1 (i), Gs2 (j), and Gs3 (k) are all discrete signals every other pixel. The focus detection signal Gs1 (i) is a light reception signal of a light beam incident on the i-th pixel at the principal ray angle θ Gs1 corresponding to the pupil partial region 501 in FIG. Gs2 (j) is a light reception signal of a light beam incident on the jth pixel at the principal ray angle θ Gs2 = 0 degree corresponding to the pupil partial region 502 in FIG. Gs3 (k) is a light reception signal of a light beam incident on the kth pixel at the principal ray angle θ Gs3 corresponding to the pupil partial region 503 in FIG. As described above, the focus detection signals Gs1 (i), Gs2 (j), and Gs3 (k) include not only the light intensity distribution information but also the incident angle information. In the present embodiment, the focus detection signal Gs1 (i) is translated from the imaging plane 800 to the virtual imaging plane 810 along the angle θ Gs1 . Similarly, the focus detection signal Gs2 (j), Gs3 (k ) the angles theta Gs2, translating from the imaging plane 800 along the theta Gs3 to the virtual image plane 810. Then, by adding (summing) the focus detection signals Gs1 (i), Gs2 (j), and Gs3 (k) after translation, a refocus signal on the virtual imaging plane 810 can be generated.

焦点検出信号Gs1(i)を角度θGs1に沿って撮像面800から仮想結像面810まで平行移動させることは、列方向に+2.0画素だけシフトすることに相当する。焦点検出信号Gs3(k)を角度θGs3に沿って撮像面800から仮想結像面810まで平行移動させることは、列方向に−2.0画素だけシフトすることに相当する。焦点検出信号Gs2(j)は、本実施形態では角度θGs1=0度であるため、撮像面800から仮想結像面810まで平行移動させることは、シフトさせないことに相当する。したがって、焦点検出信号Gs1(i)、Gs3(k)を相対的に2画素だけシフトさせ、焦点検出信号Gs1(i)、Gs2(j)、Gs3(k)を対応させて加算(合算)することにより、仮想結像面810でのリフォーカス信号を生成することができる。そして第2焦点検出手段は、生成されたシフト加算信号(リフォーカス信号)のコントラスト評価値を算出し、算出されたコントラスト評価値に基づいて撮像信号のMTFピーク位置を推定することにより、リフォーカス方式の第2焦点検出を行う。 Shifting the focus detection signal Gs1 (i) along the angle θ Gs1 from the imaging surface 800 to the virtual imaging surface 810 corresponds to shifting by +2.0 pixels in the column direction. Translating the focus detection signal Gs3 (k) along the angle θ Gs3 from the imaging surface 800 to the virtual imaging surface 810 corresponds to shifting by −2.0 pixels in the column direction. Since the focus detection signal Gs2 (j) is an angle θ Gs1 = 0 degrees in the present embodiment, the parallel movement from the imaging surface 800 to the virtual imaging surface 810 corresponds to not shifting. Accordingly, the focus detection signals Gs1 (i) and Gs3 (k) are relatively shifted by two pixels, and the focus detection signals Gs1 (i), Gs2 (j), and Gs3 (k) are added (added) in association with each other. Thus, a refocus signal at the virtual imaging plane 810 can be generated. Then, the second focus detection unit calculates the contrast evaluation value of the generated shift addition signal (refocus signal), and estimates the MTF peak position of the imaging signal based on the calculated contrast evaluation value. The second focus detection of the method is performed.

図10を参照して、リフォーカス方式の第2焦点検出処理について説明する。図10は、第2焦点検出処理を示すフローチャートであり、後述の図12のステップS200に相当する。図10の各ステップは、主に、CPU121(第2焦点検出手段121b)および画像処理回路125により実行される。   With reference to FIG. 10, the refocus second focus detection process will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the second focus detection process, and corresponds to step S200 in FIG. Each step of FIG. 10 is mainly executed by the CPU 121 (second focus detection unit 121b) and the image processing circuit 125.

まずステップS210において、CPU121は、撮像素子107の有効画素領域の中から、第2焦点検出画素グループの焦点検出画素を含む焦点検出領域を設定する。そしてCPU121は、設定された焦点検出領域に含まれる焦点検出画素の受光信号(出力信号)に基づいて、焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3を生成(取得)する。   First, in step S210, the CPU 121 sets a focus detection area including the focus detection pixels of the second focus detection pixel group from the effective pixel areas of the image sensor 107. The CPU 121 generates (acquires) focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 based on the light reception signals (output signals) of the focus detection pixels included in the set focus detection area.

続いてステップS220において、CPU121および画像処理回路125は、焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3に対して、第2フィルタ処理を行う。本実施形態では、リフォーカス方式の第2焦点検出により、小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点検出を行う。このため、第2フィルタ処理における通過帯域は、高周波帯域を含むように構成される。必要に応じて、第2フィルタ処理の際に、被写体信号のエッジ抽出を行うラプラシアン型(2階微分型)[1、−2、1]フィルタを用いて、第2フィルタ処理の通過帯域をより高周波帯域に移動してもよい。被写体の高周波成分を抽出して第2焦点検出を行うことにより、焦点検出の精度をより向上させることができる。   Subsequently, in step S220, the CPU 121 and the image processing circuit 125 perform second filter processing on the focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3. In the present embodiment, focus detection is performed from the small defocus state to the vicinity of the best in-focus position by the refocus second focus detection. For this reason, the pass band in the second filter processing is configured to include a high frequency band. If necessary, a Laplacian type (second-order differential type) [1, -2, 1] filter that performs edge extraction of the subject signal is used in the second filtering process to further increase the pass band of the second filtering process. You may move to a high frequency band. By extracting the high-frequency component of the subject and performing the second focus detection, the accuracy of focus detection can be further improved.

続いてステップS230において、CPU121(第2焦点検出手段)は、第2フィルタ処理後の焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3を相対的に瞳分割方向にシフトさせるシフト処理を行う。そしてCPU121は、これらの焦点検出信号を加算(合算)し、シフト加算信号(リフォーカス信号)を生成する。またCPU121は、生成されたリフォーカス信号に基づいて、コントラスト評価値(第2評価値)を算出する。   Subsequently, in step S230, the CPU 121 (second focus detection unit) performs a shift process of relatively shifting the focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 after the second filter process in the pupil division direction. The CPU 121 adds (adds) these focus detection signals to generate a shift addition signal (refocus signal). Further, the CPU 121 calculates a contrast evaluation value (second evaluation value) based on the generated refocus signal.

ここで、第2フィルタ処理後のk番目の焦点検出信号SGs1、SGs3をそれぞれGs1(k)、Gs3(k)、焦点検出領域に対応する番号kの範囲をWとする。また、シフト処理によるシフト量をs、シフト量sのシフト範囲をΓ2とする。このとき、コントラスト評価値RFCON(第2評価値)は、以下の式(2)により算出される。 Here, the kth focus detection signals SGs1 and SGs3 after the second filter processing are Gs1 (k) and Gs3 (k), respectively, and the range of the number k corresponding to the focus detection region is W. Further, the shift amount by the shift process is s 2 , and the shift range of the shift amount s 2 is Γ2. At this time, the contrast evaluation value RFCON (second evaluation value) is calculated by the following equation (2).

シフト量sのシフト処理により、k番目のGs2(k)と(k−s)番目のGs1(k−s)と(k+s)番目のGs3(k+s)とを対応させて加算し、シフト加算信号を生成する。そしてCPU121は、シフト加算信号の絶対値を算出し、焦点検出領域の範囲Wにおける最大値を取り、コントラスト評価値(第2評価値)RFCON(s)を算出する。必要に応じて、行ごとに算出されたコントラスト評価値(第2評価値)をシフト量ごとに、複数行に渡って加算してもよい。 By the shift process of the shift amount s 2 , the kth Gs 2 (k), the (k−s 2 ) th Gs 1 (k−s 2 ), and the (k + s 2 ) th Gs 3 (k + s 2 ) are added in association with each other. Then, a shift addition signal is generated. Then, the CPU 121 calculates the absolute value of the shift addition signal, takes the maximum value in the range W of the focus detection region, and calculates the contrast evaluation value (second evaluation value) RFCON (s 2 ). If necessary, the contrast evaluation value (second evaluation value) calculated for each row may be added over a plurality of rows for each shift amount.

続いてステップS240において、CPU121(第2焦点検出手段)は、コントラスト評価値(第2評価値)に基づいて、サブピクセル演算により、コントラスト評価値が最大値となる実数値のシフト量p2を算出する。第2焦点検出手段は、図9中の仮想結像面810での焦点検出画素Gs1(i)、Gs2(j)(j=i+2)、Gs3(k)(k=j+2)を用いて演算を行う。これにより算出されたシフト量p2は、仮想結像面810でのコントラスト評価値が最大値となる実数値となる。そしてCPU121は、シフト量p2に対して、焦点検出領域の像高、撮像レンズ(結像光学系)のF値、および、射出瞳距離に応じた第2変換係数K2を掛けて、第2デフォーカス量Def2を検出(算出)する。   Subsequently, in step S240, the CPU 121 (second focus detection unit) calculates a real value shift amount p2 at which the contrast evaluation value is the maximum value by sub-pixel calculation based on the contrast evaluation value (second evaluation value). To do. The second focus detection means calculates using focus detection pixels Gs1 (i), Gs2 (j) (j = i + 2), and Gs3 (k) (k = j + 2) on the virtual imaging plane 810 in FIG. Do. The shift amount p2 calculated in this way is a real value with which the contrast evaluation value on the virtual imaging plane 810 is the maximum value. Then, the CPU 121 multiplies the shift amount p2 by the second conversion coefficient K2 corresponding to the image height of the focus detection region, the F value of the imaging lens (imaging optical system), and the exit pupil distance, thereby obtaining the second defocus value. A focus amount Def2 is detected (calculated).

このように本実施形態において、CPU121(第2焦点検出手段)は、リフォーカス方式の焦点検出の際に、焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3にフィルタ処理およびシフト処理を行う。そしてCPU121は、各処理後の焦点検出信号を加算(合算)し、シフト加算信号(シフト合算信号)を生成する。そしてCPU121は、生成したシフト加算信号を用いてコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値に基づいて第2デフォーカス量Def2を検出(算出)する。   As described above, in the present embodiment, the CPU 121 (second focus detection unit) performs filter processing and shift processing on the focus detection signals SGs1, SGs2, and SGs3 during focus detection by the refocus method. Then, the CPU 121 adds (sums) the focus detection signals after each process to generate a shift addition signal (shift summation signal). The CPU 121 calculates a contrast evaluation value using the generated shift addition signal, and detects (calculates) the second defocus amount Def2 based on the contrast evaluation value.

空間的に離れた焦点検出画素を用いる位相差方式の第1焦点検出とは異なり、リフォーカス方式の第2焦点検出にて用いられる焦点検出信号SGs1、SGs2、SGs3と撮像信号RGBとは互いに隣接している。このため、シフト加算信号に対応する光束と、撮像信号に対応する光束とが略一致しており、結像光学系の諸収差(球面収差、非点収差、コマ収差など)のシフト加算信号への影響と撮像信号への影響も略同一である。したがって、リフォーカス方式の第2焦点検出により算出される検出合焦位置(第2デフォーカス量Def2が0となる位置)と撮像信号の最良合焦位置(撮像信号のMTFピーク位置)とが、概ね一致するため、高精度な焦点検出が可能となる。   Unlike the first focus detection of the phase difference method using the focus detection pixels that are spatially separated, the focus detection signals SGs1, SGs2, SGs3 and the imaging signal RGB used in the second focus detection of the refocus method are adjacent to each other. doing. For this reason, the light beam corresponding to the shift addition signal and the light beam corresponding to the imaging signal substantially coincide with each other, and to the shift addition signal of various aberrations (spherical aberration, astigmatism, coma aberration, etc.) of the imaging optical system. The influence on the imaging signal is also substantially the same. Therefore, the detection focus position (position where the second defocus amount Def2 is 0) calculated by the second focus detection of the refocus method and the best focus position of the imaging signal (MTF peak position of the imaging signal) are Since they are almost the same, highly accurate focus detection is possible.

[リフォーカス可能範囲]
一方、リフォーカス可能範囲には限界があるため、CPU121(第2焦点検出手段)がリフォーカス方式の第2焦点検出を高精度で実行可能な範囲は制限される。
[Refocusable range]
On the other hand, since the refocusable range is limited, the range in which the CPU 121 (second focus detection unit) can perform the refocus second focus detection with high accuracy is limited.

図11は、本実施形態におけるリフォーカス可能範囲の説明図である。許容錯乱円をδとし、結像光学系の絞り値をFとすると、絞り値Fでの被写界深度は±Fδとなる。これに対して、本実施形態では、受光部が水平方向に1/N(1/3)、垂直方向にN(1)となり、受光部の面積が狭くなった瞳部分領域501(502、503)の水平方向の実効絞り値F01(F02、F03)は、F01=NFと暗くなる。焦点検出信号SGs1(SGs2、SGs3)ごとの実効的な被写界深度は、±NFδとN倍深くなり、合焦範囲がN倍に広がる。実効的な被写界深度±NFδの範囲内では、焦点検出信号SGs1(SGs2、SGs3)ごとに合焦した被写体像が取得されている。 FIG. 11 is an explanatory diagram of a refocusable range in the present embodiment. When the allowable circle of confusion is δ and the aperture value of the imaging optical system is F, the depth of field at the aperture value F is ± Fδ. In contrast, in the present embodiment, the light receiving portion is 1 / N H (1/3) in the horizontal direction and N V (1) in the vertical direction, and the pupil partial region 501 (502) in which the area of the light receiving portion is reduced. , 503) in the horizontal direction, the effective aperture value F 01 (F 02 , F 03 ) becomes darker as F 01 = N H F. The effective depth of field for each focus detection signal SGs1 (SGs2, SGs3) becomes NH Fδ and N H times deeper, and the focusing range widens N H times. Within the range of effective depth of field ± N H Fδ, a focused subject image is acquired for each focus detection signal SGs1 (SGs2, SGs3).

このため、図9に示される主光線角度θGs1(θGs2、θGs3)に沿って焦点検出信号SGs1(SGs2、SGs3)を平行移動するリフォーカス処理により、撮影後に、合焦位置を再調整(リフォーカス)することができる。したがって、撮影後に合焦位置を再調整可能な(リフォーカス可能な)撮像面からの調整デフォーカス量d´は制限され、調整デフォーカス量d´のリフォーカス可能範囲は、概ね、以下の式(3)の範囲となる。 Therefore, by refocusing process by which to translate the focus detection signal SGs1 (SGs2, SGs3) along the chief ray angle θ Gs1 (θ Gs2, θ Gs3 ) shown in FIG. 9, after shooting, re-adjust the focus position (Refocus). Therefore, the adjustment defocus amount d ′ from the imaging surface where the focus position can be readjusted (refocusable) after shooting is limited, and the refocusable range of the adjustment defocus amount d ′ is approximately the following equation: It becomes the range of (3).

このように、リフォーカス方式により高精度で焦点検出可能なデフォーカス量の範囲は、概ね、式(3)の範囲に制限される。このため、第2焦点検出により高精度に焦点検出可能なデフォーカス範囲は、位相差方式の第1焦点検出により高精度に焦点検出可能なデフォーカス範囲以下の範囲である。したがって、本実施形態では、リフォーカス方式の第2焦点検出のシフト処理のシフト範囲が、位相差方式の第1焦点検出のシフト処理のシフト範囲以下となるように構成される。   As described above, the range of the defocus amount that can be focus-detected with high accuracy by the refocus method is generally limited to the range of the expression (3). For this reason, the defocus range in which focus detection can be performed with high accuracy by the second focus detection is a range below the defocus range in which focus detection can be performed with high accuracy by the first focus detection using the phase difference method. Therefore, the present embodiment is configured such that the shift range of the shift process of the refocus second focus detection is equal to or smaller than the shift range of the phase difference first focus detection shift process.

本実施形態の焦点検出では、結像光学系の大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節するために第1焦点検出を行い、結像光学系の小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点調節するために第2焦点検出を行う。したがって、第2焦点検出の際の第2フィルタ処理の通過帯域が、第1焦点検出の際の第1フィルタ処理の通過帯域よりも高周波帯域を含むことが好ましい。   In the focus detection of this embodiment, the first focus detection is performed to adjust the focus from the large defocus state to the small defocus state of the imaging optical system, and the vicinity of the best focus position from the small defocus state of the imaging optical system. The second focus detection is performed in order to adjust the focus up to. Therefore, it is preferable that the pass band of the second filter process in the second focus detection includes a higher frequency band than the pass band of the first filter process in the first focus detection.

本実施形態の撮像素子107においては、焦点検出画素が受光する光束と、撮像画素が受光する光束が互いに異なり、結像光学系の諸収差(球面収差、非点収差、コマ収差など)の焦点検出画素への影響と撮像信号への影響が異なる。結像光学系の絞り値が小さい(明るい)と、その影響(差異)がより大きくなる。このため、結像光学系の絞り値が小さい(明るい)場合、位相差方式の第1焦点検出により算出される検出合焦位置(第1デフォーカス量Def1が0となる位置)と撮像信号の最良合焦位置(撮像信号のMTFピーク位置)との間に差が生じる場合がある。特に、結像光学系の絞り値が所定の絞り値以下の場合、位相差方式の第1焦点検出の焦点検出精度が低下する可能性がある。したがって、必要に応じて、結像光学系の絞り値が所定の絞り値以下の場合、位相差方式の第1焦点検出に加えて、リフォーカス方式の第2焦点検出により第2デフォーカス量Def2を検出(算出)し、高精度な焦点検出を行うことが好ましい。   In the image sensor 107 of the present embodiment, the light beam received by the focus detection pixel and the light beam received by the imaging pixel are different from each other, and the focal points of various aberrations (spherical aberration, astigmatism, coma aberration, etc.) of the imaging optical system. The influence on the detection pixel and the influence on the imaging signal are different. When the aperture value of the imaging optical system is small (bright), the influence (difference) becomes larger. Therefore, when the aperture value of the imaging optical system is small (bright), the detection focus position (position where the first defocus amount Def1 is 0) calculated by the first focus detection of the phase difference method and the imaging signal There may be a difference between the best focus position (the MTF peak position of the imaging signal). In particular, when the aperture value of the imaging optical system is equal to or smaller than a predetermined aperture value, the focus detection accuracy of the first focus detection of the phase difference method may be lowered. Therefore, if necessary, when the aperture value of the imaging optical system is equal to or smaller than the predetermined aperture value, the second defocus amount Def2 is obtained by the refocus second focus detection in addition to the phase difference first focus detection. It is preferable to detect (calculate) and perform focus detection with high accuracy.

[焦点検出処理の処理フロー]
次に、図12を参照して、本実施形態におけるフォーカス制御について説明する。図12は、フォーカス制御を示すフローチャートである。図12の各ステップは、主に、CPU121(第1焦点検出手段121a、第2焦点検出手段121b、フォーカス制御手段121c)により実行される。CPU121は、結像光学系のデフォーカス量の絶対値が第1所定値以下になるまで第1焦点検出を行って第3レンズ群105(フォーカスレンズ群)を駆動し(レンズ駆動を行い)、結像光学系の大デフォーカス状態から小デフォーカス状態まで焦点調節を行う。その後、結像光学系のデフォーカス量の絶対値が第2所定値(第1所定値>第2所定値)以下になるまで第2焦点検出を行ってレンズ駆動を行い、結像光学系の小デフォーカス状態から最良合焦位置近傍まで焦点調節を行う。
[Focus detection processing flow]
Next, focus control in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart showing focus control. Each step of FIG. 12 is mainly executed by the CPU 121 (first focus detection means 121a, second focus detection means 121b, focus control means 121c). The CPU 121 performs the first focus detection until the absolute value of the defocus amount of the imaging optical system is equal to or less than the first predetermined value, and drives the third lens group 105 (focus lens group) (performs lens driving). Focus adjustment is performed from the large defocus state to the small defocus state of the imaging optical system. Thereafter, the second focus is detected and the lens is driven until the absolute value of the defocus amount of the imaging optical system becomes equal to or less than a second predetermined value (first predetermined value> second predetermined value). The focus is adjusted from the small defocus state to the vicinity of the best focus position.

まずステップS100において、CPU121(第1焦点検出手段121a)は、位相差方式の第1焦点検出により第1デフォーカス量Def1を検出(算出)する。続いてステップS301において、CPU121は、ステップS100にて算出された第1デフォーカス量Def1の大きさ|Def1|が第1所定値以下であるか否かを判定する。第1デフォーカス量Def1の大きさ|Def1|が第1所定値よりも大きい場合、CPU121(フォーカス制御手段121c)は第1デフォーカス量Def1に応じてレンズ駆動を行い、ステップS100を繰り返す。一方、第1デフォーカス量Def1の大きさ|Def1|が第1所定値以下の場合、ステップS200に進む。   First, in step S100, the CPU 121 (first focus detection unit 121a) detects (calculates) the first defocus amount Def1 by phase difference first focus detection. Subsequently, in step S301, the CPU 121 determines whether or not the magnitude | Def1 | of the first defocus amount Def1 calculated in step S100 is equal to or less than a first predetermined value. If the magnitude | Def1 | of the first defocus amount Def1 is larger than the first predetermined value, the CPU 121 (focus control means 121c) drives the lens according to the first defocus amount Def1, and repeats step S100. On the other hand, when the magnitude | Def1 | of the first defocus amount Def1 is equal to or smaller than the first predetermined value, the process proceeds to step S200.

続いて、ステップS200において、CPU121(第2焦点検出手段121b)は、リフォーカス方式の第2焦点検出により第2デフォーカス量Def2を検出(算出)する。第2デフォーカス量Def2の大きさ|Def2|が第2所定値(第1所定値>第2所定値)よりも大きい場合、CPU121(フォーカス制御手段121c)は第2デフォーカス量Def2に応じてレンズ駆動を行い、ステップS200を繰り返す。一方、第2デフォーカス量Def2の大きさ|Def2|が第2所定値以下の場合、焦点調節動作(本フローのフォーカス制御)を終了する。このようにフォーカス制御手段121cは、第1デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動し、第1デフォーカス量(の絶対値)が所定量(第1所定値)よりも小さくなった場合、第2デフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動する。本実施形態によれば、焦点検出信号に基づく検出合焦位置と撮像信号に基づく最良合焦位置との間の差を低減して、高精度な焦点検出が可能となる。   Subsequently, in step S200, the CPU 121 (second focus detection unit 121b) detects (calculates) the second defocus amount Def2 by refocus second focus detection. When the magnitude | Def2 | of the second defocus amount Def2 is larger than a second predetermined value (first predetermined value> second predetermined value), the CPU 121 (focus control unit 121c) responds to the second defocus amount Def2. The lens is driven and step S200 is repeated. On the other hand, when the magnitude | Def2 | of the second defocus amount Def2 is equal to or smaller than the second predetermined value, the focus adjustment operation (focus control in this flow) is terminated. As described above, the focus control unit 121c drives the focus lens based on the first defocus amount, and when the first defocus amount (absolute value thereof) becomes smaller than the predetermined amount (first predetermined value), The focus lens is driven based on the 2 defocus amount. According to the present embodiment, it is possible to reduce the difference between the detection focus position based on the focus detection signal and the best focus position based on the imaging signal, and to perform focus detection with high accuracy.

以上のように、本実施形態の制御装置(CPU121)は、第1焦点検出手段121aおよび第2焦点検出手段121bを有する。第1焦点検出手段121aは、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部301、302、303のうち、第1光電変換部群(例えば光電変換部301、303)から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う。第2焦点検出手段121bは、複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群(例えば光電変換部301、302、303)から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う。   As described above, the control device (CPU 121) of the present embodiment includes the first focus detection unit 121a and the second focus detection unit 121b. The first focus detection unit 121a includes a first photoelectric conversion unit group (for example, the photoelectric conversion unit 301) among the plurality of photoelectric conversion units 301, 302, and 303 that receive light beams that pass through different pupil partial regions of the imaging optical system. , 303), focus detection is performed based on the first evaluation value of the signal acquired. The second focus detection unit 121b uses a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group (for example, photoelectric conversion units 301, 302, and 303) different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. Focus detection is performed based on the calculated second evaluation value.

好ましくは、第1評価値は、第1光電変換部群から取得される信号の相関量であり、第2評価値は、第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出されるコントラスト評価値である。より好ましくは、第1焦点検出手段は、相関量に基づいて第1デフォーカス量Def1を算出する。また第2焦点検出手段は、第2光電変換部群から取得される信号に対してシフト処理と加算処理とを行うことによりシフト加算信号を生成し、シフト加算信号を用いて算出されたコントラスト評価値に基づいて第2デフォーカス量Def2を算出する。   Preferably, the first evaluation value is a correlation amount of a signal acquired from the first photoelectric conversion unit group, and the second evaluation value is a contrast calculated using a signal acquired from the second photoelectric conversion unit group. It is an evaluation value. More preferably, the first focus detection unit calculates a first defocus amount Def1 based on the correlation amount. The second focus detection unit generates a shift addition signal by performing a shift process and an addition process on the signal acquired from the second photoelectric conversion unit group, and calculates a contrast evaluation calculated using the shift addition signal. The second defocus amount Def2 is calculated based on the value.

好ましくは、第1光電変換部群は、複数の光電変換部のうち少なくとも2つの光電変換部(例えば光電変換部301、303)を含む。第2光電変換部群は、複数の光電変換部のうち少なくとも3つの光電変換部(例えば光電変換部301、302、303)を含む。また好ましくは、複数の光電変換部は、第1瞳部分領域、第2瞳部分領域、および、第3瞳部分領域(瞳部分領域501〜503)を通過する光束をそれぞれ受光する第1光電変換部、第2光電変換部、および、第3光電変換部(光電変換部301〜303)を含む。第1光電変換部群は、第1光電変換部(光電変換部301)および第3光電変換部(光電変換部303)を含む。第2光電変換部群は、第1光電変換部(光電変換部301)、第2光電変換部(光電変換部302)、および、第3光電変換部(光電変換部303)を含む。   Preferably, the first photoelectric conversion unit group includes at least two photoelectric conversion units (for example, photoelectric conversion units 301 and 303) among the plurality of photoelectric conversion units. The second photoelectric conversion unit group includes at least three photoelectric conversion units (for example, photoelectric conversion units 301, 302, and 303) among the plurality of photoelectric conversion units. Preferably, the plurality of photoelectric conversion units respectively receive first light fluxes that pass through the first pupil partial region, the second pupil partial region, and the third pupil partial region (pupil partial regions 501 to 503). Unit, a second photoelectric conversion unit, and a third photoelectric conversion unit (photoelectric conversion units 301 to 303). The first photoelectric conversion unit group includes a first photoelectric conversion unit (photoelectric conversion unit 301) and a third photoelectric conversion unit (photoelectric conversion unit 303). The second photoelectric conversion unit group includes a first photoelectric conversion unit (photoelectric conversion unit 301), a second photoelectric conversion unit (photoelectric conversion unit 302), and a third photoelectric conversion unit (photoelectric conversion unit 303).

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

本実施形態によれば、高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a control device, an imaging device, a control method, a program, and a storage medium that are capable of highly accurate focus detection.

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

本実施形態において、撮像素子は、結像光学系を介して形成される光学像を光電変換して像信号を出力する撮像画素(RGB)と、焦点検出のために用いられる信号を出力する焦点検出画素(Gs1、Gs2、Gs3)とを有する。ただし本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子は、1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部(例えば光電変換部301、302、303)を有し、マイクロレンズが2次元状に配列されている構成であっても、本実施形態は適用可能である。   In the present embodiment, the image sensor is an imaging pixel (RGB) that photoelectrically converts an optical image formed through an imaging optical system and outputs an image signal, and a focus that outputs a signal used for focus detection. And detection pixels (Gs1, Gs2, Gs3). However, the present embodiment is not limited to this. For example, the imaging element has a plurality of photoelectric conversion units (for example, photoelectric conversion units 301, 302, and 303) for one microlens, and the microlenses are arranged in a two-dimensional shape. This embodiment is applicable.

121 CPU(制御装置)
121a 第1焦点検出手段
121b 第2焦点検出手段
121 CPU (control device)
121a First focus detection means 121b Second focus detection means

Claims (15)

結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う第1焦点検出手段と、
前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う第2焦点検出手段と、を有することを特徴とする制御装置。
The first focus detection is performed based on the first evaluation value of the signal acquired from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units that receive the light beams passing through different pupil partial regions of the imaging optical system. A focus detection means;
A second focus that performs focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And a control means.
前記第1評価値は、前記第1光電変換部群から取得される前記信号の相関量であり、
前記第2評価値は、前記第2光電変換部群から取得される前記信号を用いて算出されるコントラスト評価値である、ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The first evaluation value is a correlation amount of the signal acquired from the first photoelectric conversion unit group,
The control device according to claim 1, wherein the second evaluation value is a contrast evaluation value calculated using the signal acquired from the second photoelectric conversion unit group.
前記第1焦点検出手段は、前記相関量に基づいて第1デフォーカス量を算出し、
前記第2焦点検出手段は、前記第2光電変換部群から取得される前記信号に対してシフト処理と加算処理とを行うことによりシフト加算信号を生成し、該シフト加算信号を用いて算出された前記コントラスト評価値に基づいて第2デフォーカス量を算出する、ことを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
The first focus detection means calculates a first defocus amount based on the correlation amount,
The second focus detection unit generates a shift addition signal by performing a shift process and an addition process on the signal acquired from the second photoelectric conversion unit group, and is calculated using the shift addition signal. The control device according to claim 2, wherein a second defocus amount is calculated based on the contrast evaluation value.
前記結像光学系に含まれるフォーカスレンズを駆動するフォーカス制御手段を更に有し、
前記フォーカス制御手段は、
前記第1デフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動し、
前記第1デフォーカス量が所定量よりも小さくなった場合、前記第2デフォーカス量に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する、ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
A focus control means for driving a focus lens included in the imaging optical system;
The focus control means includes
Driving the focus lens based on the first defocus amount;
4. The control device according to claim 3, wherein when the first defocus amount is smaller than a predetermined amount, the focus lens is driven based on the second defocus amount.
前記第1焦点検出手段は、位相差方式の焦点検出を行い、
前記第2焦点検出手段は、リフォーカス方式の焦点検出を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。
The first focus detection means performs phase difference type focus detection,
5. The control device according to claim 1, wherein the second focus detection unit performs refocus-type focus detection. 6.
結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部を有する撮像素子と、
前記複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて焦点検出を行う第1焦点検出手段と、
前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて焦点検出を行う第2焦点検出手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging device having a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams passing through different pupil partial regions of the imaging optical system;
Of the plurality of photoelectric conversion units, a first focus detection unit that performs focus detection based on a first evaluation value of a signal acquired from the first photoelectric conversion unit group;
A second focus that performs focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And an imaging device.
前記第1光電変換部群は、前記複数の光電変換部のうち少なくとも2つの光電変換部を含み、
前記第2光電変換部群は、前記複数の光電変換部のうち少なくとも3つの光電変換部を含む、ことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
The first photoelectric conversion unit group includes at least two photoelectric conversion units among the plurality of photoelectric conversion units,
The imaging device according to claim 6, wherein the second photoelectric conversion unit group includes at least three photoelectric conversion units among the plurality of photoelectric conversion units.
前記複数の光電変換部は、
第1瞳部分領域を通過する光束を受光する第1光電変換部と、
第2瞳部分領域を通過する光束を受光する第2光電変換部と、
第3瞳部分領域を通過する光束を受光する第3光電変換部と、を含み、
前記第1光電変換部群は、前記第1光電変換部および前記第3光電変換部を含み、
前記第2光電変換部群は、前記第1光電変換部、前記第2光電変換部、および、前記第3光電変換部を含む、ことを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。
The plurality of photoelectric conversion units are
A first photoelectric converter that receives a light beam passing through the first pupil partial region;
A second photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through the second pupil partial region;
A third photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through the third pupil partial region,
The first photoelectric conversion unit group includes the first photoelectric conversion unit and the third photoelectric conversion unit,
The imaging device according to claim 6, wherein the second photoelectric conversion unit group includes the first photoelectric conversion unit, the second photoelectric conversion unit, and the third photoelectric conversion unit.
前記撮像素子は、前記複数の光電変換部のそれぞれに対応するマイクロレンズを有し、
前記第1光電変換部は、前記マイクロレンズの中心に対して、第1方向に偏倚し、
前記第3光電変換部は、前記マイクロレンズの中心に対して、前記第1方向とは反対の第2方向に偏倚している、ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
The image sensor has a microlens corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units,
The first photoelectric conversion unit is biased in the first direction with respect to the center of the microlens,
The imaging apparatus according to claim 8, wherein the third photoelectric conversion unit is biased in a second direction opposite to the first direction with respect to a center of the microlens.
前記第1光電変換部群は、前記結像光学系の瞳領域を通過する全光束のうち一部の光束を受光し、
前記第2光電変換部群は、前記結像光学系の瞳領域を通過する全光束を受光する、ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。
The first photoelectric conversion unit group receives a part of the total light flux that passes through the pupil region of the imaging optical system,
10. The imaging apparatus according to claim 6, wherein the second photoelectric conversion unit group receives all light beams that pass through a pupil region of the imaging optical system.
前記撮像素子は、
前記結像光学系を介して形成される光学像を光電変換して像信号を出力する撮像画素と、
前記焦点検出のために用いられる前記信号を出力する焦点検出画素と、を有することを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。
The image sensor is
An imaging pixel that photoelectrically converts an optical image formed through the imaging optical system and outputs an image signal;
The imaging apparatus according to claim 6, further comprising: a focus detection pixel that outputs the signal used for the focus detection.
前記撮像素子は、1つのマイクロレンズに対して前記複数の光電変換部を有し、該マイクロレンズが2次元状に配列されていることを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。   The said image pick-up element has the said some photoelectric conversion part with respect to one microlens, and this microlens is arranged in two dimensions, The one of Claims 6 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. The imaging device described. 結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて第1焦点検出を行うステップと、
前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて第2焦点検出を行うステップと、を有することを特徴とする制御方法。
First focus detection is performed based on a first evaluation value of a signal acquired from the first photoelectric conversion unit group among a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams passing through different pupil partial regions of the imaging optical system. Steps,
Step of performing second focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And a control method comprising:
結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部のうち、第1光電変換部群から取得される信号の第1評価値に基づいて第1焦点検出を行うステップと、
前記複数の光電変換部のうち、前記第1光電変換部群とは異なる第2光電変換部群から取得される信号を用いて算出される第2評価値に基づいて第2焦点検出を行うステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
First focus detection is performed based on a first evaluation value of a signal acquired from the first photoelectric conversion unit group among a plurality of photoelectric conversion units that receive light beams passing through different pupil partial regions of the imaging optical system. Steps,
Step of performing second focus detection based on a second evaluation value calculated using a signal acquired from a second photoelectric conversion unit group different from the first photoelectric conversion unit group among the plurality of photoelectric conversion units. And causing a computer to execute the program.
請求項14に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。   A storage medium storing the program according to claim 14.
JP2015228551A 2015-11-24 2015-11-24 Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium Pending JP2017097142A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015228551A JP2017097142A (en) 2015-11-24 2015-11-24 Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015228551A JP2017097142A (en) 2015-11-24 2015-11-24 Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017097142A true JP2017097142A (en) 2017-06-01

Family

ID=58804888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015228551A Pending JP2017097142A (en) 2015-11-24 2015-11-24 Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017097142A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10545312B2 (en) Focus detection apparatus, control method thereof, and storage medium storing program
JP5173954B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6249825B2 (en) Imaging device, control method thereof, and control program
JP6239857B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP6239855B2 (en) Focus adjustment apparatus, focus adjustment method and program, and imaging apparatus
JP6381266B2 (en) IMAGING DEVICE, CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM
CN110312957B (en) Focus detection apparatus, focus detection method, and computer-readable storage medium
JP2016038414A (en) FOCUS DETECTION DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND IMAGING DEVICE
CN107960120B (en) Image processing apparatus, imaging apparatus, image processing method, and storage medium
JP2016163220A (en) Image processing apparatus, imaging apparatus, image processing method, program, and storage medium
JP6254843B2 (en) Image processing apparatus and control method thereof
JP2015194736A (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP6285683B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP2015210285A (en) Imaging device, manufacturing method of the same, program thereof and recording medium
JP6862102B2 (en) Control device, image pickup device, control method, program, and storage medium
JP7309383B2 (en) Imaging device
JP6639326B2 (en) Control device, imaging device, control method, program, and storage medium
JP2015145970A (en) Imaging apparatus, control method therefor, program, and storage medium
JP6525829B2 (en) Control device, imaging device, control method, program, and storage medium
JP6526294B2 (en) Imaging device and lens device
JP2016133595A (en) Controller, imaging device, control method, program, and storage medium
JP2015225310A (en) Imaging apparatus, control method therefor, program, and storage medium
CN113596431B (en) Image processing apparatus, image capturing apparatus, image processing method, and storage medium
JP5352003B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP2017097142A (en) Control device, imaging apparatus, control method, program, and storage medium