JP2009081522A - Imaging device - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】使用者に与える違和感を抑制する撮像装置を提供する。
【解決手段】撮影光学系３１を介した光束を受光し、受光信号を出力する複数の画素２２１，２２２が配列された撮像素子２２と、撮影光学系と撮像素子との間の光路中に挿脱可能に設けられたハーフミラー２１と、受光信号に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する検出手段２５と、検出手段により検出された焦点調節状態に応じて撮影光学系を駆動して前記焦点調節状態を調節する焦点調節手段３２と、ハーフミラーの挿脱に応じた移動量で撮像素子を移動する移動手段２３と、を備える。
【選択図】 図１An imaging apparatus that suppresses a sense of discomfort given to a user is provided.
An imaging element 22 in which a plurality of pixels 221 and 222 for receiving a light beam through an imaging optical system 31 and outputting a light reception signal is arranged in an optical path between the imaging optical system and the imaging element. A detachable half mirror 21, a detection means 25 for detecting the focus adjustment state of the photographic optical system based on the received light signal, and driving the photographic optical system according to the focus adjustment state detected by the detection means. Focus adjustment means 32 for adjusting the focus adjustment state, and movement means 23 for moving the image sensor by a movement amount corresponding to insertion / removal of the half mirror.
[Selection] Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、ハーフミラーを備えた撮像装置に関するものである。  The present invention relates to an imaging apparatus provided with a half mirror.

ハーフミラーを備えた一眼レフデジタルスチルカメラにおいて、ハーフミラーが観察位置にあるときの合焦位置に対し、ハーフミラーが退避した際に光路長の変化に相当する分を補正するようにフォーカスレンズを移動するものが知られている（特許文献１参照）。In a single-lens reflex digital still camera equipped with a half mirror, the focus lens is adjusted so as to correct the amount corresponding to the change in optical path length when the half mirror is retracted with respect to the in-focus position when the half mirror is at the observation position. What moves is known (see Patent Document 1).

しかしながら、レリーズ操作に伴うハーフミラーの退避によって撮影レンズが動作すると、使用者が違和感を覚えるという問題があった。However, there is a problem that the user feels uncomfortable when the taking lens is operated by retracting the half mirror accompanying the release operation.

特開２０００−３２３２３号公報JP 2000-32323 A

本発明が解決しようとする課題は、焦点調節後のハーフミラーの状態の変化に応じて撮像素子を移動することで、使用者に与える違和感を抑制する撮像装置を提供することである。The problem to be solved by the present invention is to provide an imaging apparatus that suppresses the uncomfortable feeling given to the user by moving the imaging element in accordance with a change in the state of the half mirror after focus adjustment.

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。  The present invention solves the above problems by the following means. In addition, although the code | symbol corresponding to drawing which shows embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, this code | symbol is only for making an understanding of this invention easy, and is not the meaning which limits this invention.

本発明の撮像装置（１）は、撮影光学系（３１）を介した光束を受光し、受光信号を出力する複数の画素（２２１，２２２）が配列された撮像素子（２２）と、撮影光学系と撮像素子との間の光路中に挿脱可能に設けられたハーフミラー（２１）と、受光信号に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する検出手段（２５）と、検出手段により検出された焦点調節状態に応じて撮影光学系を駆動して前記焦点調節状態を調節する焦点調節手段（３２）と、ハーフミラーの挿脱に応じた移動量で撮像素子を移動する移動手段（２３）と、を備えることを特徴とする。The imaging device (1) of the present invention includes an imaging element (22) in which a plurality of pixels (221, 222) that receive a light beam through an imaging optical system (31) and output a light reception signal are arranged, and imaging optics. A half mirror (21) detachably provided in the optical path between the system and the image sensor, a detection means (25) for detecting the focus adjustment state of the photographing optical system based on the received light signal, and a detection means Focus adjusting means (32) for adjusting the focus adjustment state by driving the photographing optical system according to the detected focus adjustment state, and moving means (moving means for moving the image sensor by the amount of movement according to insertion / removal of the half mirror) 23).

上記発明において、焦点調節手段（３２）は、ハーフミラーが光路中に挿入された状態で撮影光学系の焦点を調節するように構成することができる。In the above invention, the focus adjusting means (32) can be configured to adjust the focus of the photographing optical system in a state where the half mirror is inserted in the optical path.

上記発明において、撮像素子（２２）は、撮影光学系の瞳の異なる領域（３４１，３４２）からの光を受光する光電変換部（２２２２，２２２３）を有する焦点検出画素（２２２）を備え、検出手段（２５）は、焦点検出画素からの信号に基づき異なる領域からの光による像のズレ量を検出するように構成することができる。In the above invention, the image sensor (22) includes a focus detection pixel (222) having photoelectric conversion units (2222, 2223) that receive light from different regions (341, 342) of the pupil of the photographing optical system, and detects The means (25) can be configured to detect an image shift amount due to light from different regions based on signals from the focus detection pixels.

上記発明において、移動手段（２３）は、撮影光学系の特性に応じた移動量で撮像素子を移動するように構成することができる。たとえば、移動手段は、撮影光学系の絞り開口Ｆ値に応じた移動量で撮像素子を移動するように構成することができる。また、移動手段は、撮影光学系の像の分光感度特性に応じた移動量で撮像素子を移動するように構成することができる。In the above invention, the moving means (23) can be configured to move the image sensor by a moving amount according to the characteristics of the photographing optical system. For example, the moving means can be configured to move the image sensor by a moving amount corresponding to the aperture F value of the photographing optical system. Further, the moving means can be configured to move the image sensor by a moving amount corresponding to the spectral sensitivity characteristic of the image of the photographing optical system.

さらに、移動手段は、撮影光学系の像面内の、検出手段による焦点調節状態の検出位置（２２ａ〜２２ｃ）に応じた移動量で撮像素子を移動するように構成することができる。Further, the moving unit can be configured to move the image sensor by a moving amount corresponding to the detection position (22a to 22c) of the focus adjustment state by the detecting unit in the image plane of the photographing optical system.

上記発明において、撮影光学系の位置に応じた撮影距離を表示する距離表示手段（３３）をさらに備えるように構成することができる。In the said invention, it can comprise so that the distance display means (33) which displays the imaging | photography distance according to the position of an imaging | photography optical system may be further provided.

上記発明において、移動手段（２３）は、撮像素子を振動させる加振手段として構成することができる。In the above invention, the moving means (23) can be configured as a vibrating means for vibrating the image sensor.

本発明は、焦点調節後に、ハーフミラーの状態の変化に応じて撮像素子を移動するので、使用者に与える違和感を抑制することができる。  In the present invention, after the focus adjustment, the image sensor is moved in accordance with the change in the state of the half mirror, so that it is possible to suppress a sense of discomfort given to the user.

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

図１は、本発明の実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a single-lens reflexdigital camera 1 according to an embodiment of the present invention. The single-lens reflex digital camera 1 (hereinafter simply referred to as the camera 1) of the present embodiment includes acamera body 2 and alens barrel 3, and thecamera body 2 and thelens barrel 3 are detachably coupled by amount unit 4. Has been.

レンズ鏡筒３には、レンズ３１１、絞り３１２、ズームレンズ３１３、フォーカスレンズ３１４を含む撮影光学系３１が内蔵されている。フォーカスレンズ３１４は、レンズ鏡筒３の光束Ｌ１の光軸に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズ駆動モータ３４によってその位置が調節される。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３４は、後述するカメラ制御ＣＰＵ２５から出力され、レンズ制御ＣＰＵ３２を介してフォーカスレンズ駆動モータ３４に入力される指令信号に基づいて駆動する。Thelens barrel 3 includes a photographicoptical system 31 including alens 311, adiaphragm 312, azoom lens 313, and afocus lens 314. Thefocus lens 314 is provided so as to be movable along the optical axis of the light beam L1 of thelens barrel 3, and the position of thefocus lens 314 is adjusted by the focuslens drive motor 34. The focuslens drive motor 34 is driven based on a command signal that is output from acamera control CPU 25 described later and input to the focuslens drive motor 34 via thelens control CPU 32.

レンズ鏡筒３の筐体外表面には液晶表示装置などから構成される距離表示器３３が設けられ、フォーカスレンズ３１４の位置に連動した被写体距離を表示する。この被写体距離データは、後述するカメラ制御ＣＰＵ２５から出力され、レンズ制御ＣＰＵ３２を介して距離表示器３３に入力される。なお、被写体距離を表示する距離表示器３３は、レンズ鏡筒３以外にも、たとえばカメラ本体２に設けることもできる。Adistance indicator 33 composed of a liquid crystal display device or the like is provided on the outer surface of the housing of thelens barrel 3, and displays the subject distance linked to the position of thefocus lens 314. This subject distance data is output from acamera control CPU 25 described later, and is input to thedistance display 33 via thelens control CPU 32. In addition to thelens barrel 3, thedistance indicator 33 for displaying the subject distance can be provided in thecamera body 2, for example.

カメラ本体２は、被写体からの光束Ｌ１を撮像素子２２及び観察光学系２４へ導くためのハーフミラー２１を備えている。このハーフミラー２１は、回転軸Ｏを中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間を回転する。図１では、ハーフミラー２１が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を点線で示す。ハーフミラー２１は、被写体の観察位置にある状態では光束Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光束Ｌ１の光路から退避するように回転する。したがって、以下の説明においてはハーフミラー２１が観察位置にある状態を挿入位置とも言い、撮影位置にある状態を退避位置とも言う。Thecamera body 2 includes ahalf mirror 21 for guiding the light beam L1 from the subject to theimage sensor 22 and the observationoptical system 24. Thehalf mirror 21 rotates about the rotation axis O between the observation position and the photographing position of the subject. In FIG. 1, a state where thehalf mirror 21 is at the observation position of the subject is indicated by a solid line, and a state where thehalf mirror 21 is at the photographing position of the subject is indicated by a dotted line. Thehalf mirror 21 is inserted on the optical path of the light beam L1 in the state where the subject is in the observation position, and rotates so as to be retracted from the optical path of the light beam L1 in the state where the subject is in the photographing position. Therefore, in the following description, the state where thehalf mirror 21 is in the observation position is also referred to as an insertion position, and the state where it is in the photographing position is also referred to as a retraction position.

ハーフミラー２１は、たとえば１ｍｍ程度の平行平面ガラスにより構成され、被写体側の主面に光束の半透過性を付与する多層膜が形成されている。そして、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束Ｌ１の一部の光束Ｌ２を当該ハーフミラー２１で反射して観察光学系２４へ導き、残りの光束Ｌ３を透過させて撮像素子２２へ導く。Thehalf mirror 21 is made of, for example, parallel plane glass of about 1 mm, and a multilayer film that imparts semi-transmission of light flux is formed on the main surface on the subject side. In a state where the subject is in the observation position, a part of the light beam L2 from the subject is reflected by thehalf mirror 21 and guided to the observationoptical system 24, and the remaining light beam L3 is transmitted to theimage sensor 22. Lead.

したがって、ミラー系２１が観察位置にある場合、被写体からの光束Ｌ１は観察光学系２４と撮像素子２２に導かれ、使用者により被写体が観察されるとともに、フォーカスレンズ３１４の焦点調節状態の検出が行われる。この状態から、使用者が図示しないレリーズボタンを押すとハーフミラー２１が撮影位置に回転し、被写体からの光束Ｌ１は全て撮像素子２２へ導かれ、撮影した画像データをメモリ２６に保存する。Therefore, when themirror system 21 is at the observation position, the light beam L1 from the subject is guided to the observationoptical system 24 and theimage sensor 22, and the subject is observed by the user, and the focus adjustment state of thefocus lens 314 is detected. Done. In this state, when the user presses a release button (not shown), thehalf mirror 21 is rotated to the photographing position, and the light beam L1 from the subject is all guided to theimage sensor 22, and the photographed image data is stored in thememory 26.

観察光学系２４は、スクリーン（焦点板）２４１とペンタプリズム２４２と接眼レンズ２４３を備えている。スクリーン２４１は、ハーフミラー２１が観察位置にある状態において、撮像素子２２の撮像面と共役な面に配置されている。これにより、使用者は、スクリーン２４１上に形成された像をペンタプリズム２４２と接眼レンズ２４３を介して観察することができる。The observationoptical system 24 includes a screen (focus plate) 241, apentaprism 242, and aneyepiece lens 243. Thescreen 241 is disposed on a plane conjugate with the imaging surface of theimaging element 22 in a state where thehalf mirror 21 is at the observation position. As a result, the user can observe the image formed on thescreen 241 through thepentaprism 242 and theeyepiece lens 243.

カメラ本体２にはカメラ制御ＣＰＵ２５が設けられている。カメラ制御ＣＰＵ２５は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御ＣＰＵ３２と電気的に接続され、このレンズ制御ＣＰＵ３２からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御ＣＰＵ３２へデフォーカス量などのカメラボディ情報を送信する。また、カメラ制御ＣＰＵ２５は、撮像素子２２から画像信号を読み出すとともに、所定の情報処理を施して液晶ディスプレイ２７やメモリ２６に出力する。また、カメラ制御ＣＰＵ２５は、画像信号の補正や交換レンズ３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ全体の制御を司る。Thecamera body 2 is provided with acamera control CPU 25. Thecamera control CPU 25 is electrically connected to thelens control CPU 32 through anelectrical signal contact 41 provided in themount unit 4, receives lens information from thelens control CPU 32, and receives a camera such as a defocus amount to thelens control CPU 32. Send body information. In addition, thecamera control CPU 25 reads an image signal from theimage sensor 22, performs predetermined information processing, and outputs it to theliquid crystal display 27 and thememory 26. Thecamera control CPU 25 controls the entire camera, such as correction of the image signal, detection of the focus adjustment state, aperture adjustment state, and the like of theinterchangeable lens 3.

液晶ディスプレイ２７は、たとえばカメラ本体の背面に設けられた液晶表示素子２７１と、これを駆動する駆動回路２７２とを備え、カメラ制御ＣＰＵ２５から送出された画像信号を駆動回路２７２で受信し、この画像信号に応じた駆動信号を液晶表示素子２７１へ送出することで撮影画像を表示する。Theliquid crystal display 27 includes, for example, a liquidcrystal display element 271 provided on the back surface of the camera body and adrive circuit 272 for driving the liquidcrystal display element 271. The image signal sent from thecamera control CPU 25 is received by thedrive circuit 272. By sending a drive signal corresponding to the signal to the liquidcrystal display element 271, a captured image is displayed.

なお、メモリ２６は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。Thememory 26 can be either a removable card type memory or a built-in memory.

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

図２は、撮像素子２２の撮像面における焦点検出位置を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２の配列を模式的に示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing the focus detection position on the imaging surface of theimage sensor 22, and FIG. 3 is a front view schematically showing the arrangement of thefocus detection pixels 222 by enlarging the III part of FIG.

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

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

図４Ａは、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図７Ａは断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図７Ａの断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束ＩＢを受光する。4A is an enlarged front view showing one of theimaging pixels 221 and FIG. 7A is a cross-sectional view. Oneimaging pixel 221 includes amicrolens 2211, aphotoelectric conversion unit 2212, and a color filter (not shown). As shown in the cross-sectional view of FIG. 7A, the photoelectric conversion unit is formed on the surface of thesemiconductor circuit substrate 2213 of theimaging element 22. 2212 is built in and amicrolens 2211 is formed on the surface. Thephotoelectric conversion unit 2212 is configured to receive an imaging light beam passing through an exit pupil (for example, F1.0) of the imagingoptical system 31 by themicro lens 2211 and receives the imaging light beam IB.

なお、本実施形態のカラーフィルタはマイクロレンズ２２１１と光電変換部２２１２との間に設けられ、緑画素Ｇと赤画素Ｒと青画素Ｂのそれぞれのカラーフィルタの分光感度は、たとえば図５に示すとおりとされている。The color filter of this embodiment is provided between themicrolens 2211 and thephotoelectric conversion unit 2212. The spectral sensitivities of the color filters of the green pixel G, the red pixel R, and the blue pixel B are shown in FIG. It is said to be as follows.

図２及び図３に戻り、撮像素子２２の撮像面の中心及び中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２が配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２が横一列に配列されて構成されている。本例の焦点検出画素２２２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。2 and 3, focusdetection pixel rows 22a, in which focusdetection pixels 222 are arranged in place of the above-describedimaging pixels 221 at three positions on the imaging surface of theimaging element 22 and symmetrical positions from the center. 22b and 22c are provided. As shown in FIG. 3, one focus detection pixel column is configured by arranging a plurality offocus detection pixels 222 in a horizontal row. Thefocus detection pixels 222 of this example are densely arranged without providing a gap at the positions of the green pixels G and blue pixels B of theimage pickup pixels 221 arranged in the Bayer array.

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所又は二箇所にすることもでき、また、撮像素子２２の中心から上下対称の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から使用者の手動操作により所望の焦点検出画素列を選択することもできる。Note that the positions of the focusdetection pixel rows 22a, 22b, and 22c shown in FIG. 2 are not limited to the positions shown in the figure, and can be any one or two, and are vertically symmetrical from the center of theimage sensor 22. It can also be arranged at the position. In actual focus detection, a desired focus detection pixel row can be selected from a plurality of focusdetection pixel rows 22a to 22c by a user's manual operation.

図４Ｂは、焦点検出画素２２２の一つを拡大して示す正面図、図７Ｂは断面図である。焦点検出画素２２２は、図４Ｂに示すように、マイクロレンズ２２２１と、一対の光電変換部２２２２，２２２３から構成され、図７Ｂの断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２，２２２３が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。一対の光電変換部２２２２，２２２３は同じ大きさで、かつマイクロレンズ２２２１の光軸に対して左右対称に配置されている。この光電変換部２２２２，２２２３は、マイクロレンズ２２２１により撮影光学系３１の特定の射出瞳（たとえばＦ２．８）を通過する一対の光束を受光する形状とされている。すなわち、図７Ｂに示すように、焦点検出画素２２２の一方の光電変換部２２２２は一方の光束ＡＢ１を受光する一方で、焦点検出画素２２２の他方の光電変換部２２２３は、マイクロレンズ２２２１の光軸に対して光束ＡＢ１と対称となる光束ＡＢ２を受光する。4B is an enlarged front view showing one of thefocus detection pixels 222, and FIG. 7B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 4B, thefocus detection pixel 222 includes amicro lens 2221 and a pair ofphotoelectric conversion units 2222 and 2223. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7B, the surface of thesemiconductor circuit substrate 2213 of theimaging element 22 is formed. Thephotoelectric conversion parts 2222 and 2223 are built in, and themicro lens 2221 is formed on the surface thereof. The pair ofphotoelectric conversion units 2222 and 2223 have the same size and are arranged symmetrically with respect to the optical axis of themicrolens 2221. Thephotoelectric conversion units 2222 and 2223 are configured to receive a pair of light beams that pass through a specific exit pupil (for example, F2.8) of the photographingoptical system 31 by themicro lens 2221. That is, as shown in FIG. 7B, onephotoelectric conversion unit 2222 of thefocus detection pixel 222 receives one light beam AB1, while the otherphotoelectric conversion unit 2223 of thefocus detection pixel 222 is an optical axis of themicro lens 2221. In contrast, a light beam AB2 that is symmetrical with the light beam AB1 is received.

なお、焦点検出画素２２２にはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。図６に焦点検出画素２２２の分光特性を示すが、相対感度は、図５に示す撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの各感度を加算したような分光特性とされ、また感度が現れる光波長領域は、図５に示す撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域となっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。Note that thefocus detection pixel 222 is not provided with a color filter, and its spectral characteristics are a combination of the spectral characteristics of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristics of an infrared cut filter (not shown). . FIG. 6 shows the spectral characteristics of thefocus detection pixel 222. The relative sensitivity is a spectral characteristic obtained by adding the sensitivity of the blue pixel B, the green pixel G, and the red pixel R of theimaging pixel 221 shown in FIG. The light wavelength region where the sensitivity appears is a region including the light wavelength regions of the sensitivity of the blue pixel B, the green pixel G, and the red pixel R of theimaging pixel 221 shown in FIG. However, it may be configured to include one of the same color filters as theimaging pixel 221, for example, a green filter.

また、図４Ｂに示す焦点検出画素２２２の光電変換部２２２２，２２２３は半円形状としたが、光電変換部２２２２，２２２３の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状にすることもできる。In addition, although thephotoelectric conversion units 2222 and 2223 of thefocus detection pixel 222 illustrated in FIG. 4B have a semicircular shape, the shape of thephotoelectric conversion units 2222 and 2223 is not limited to this, and other shapes such as an elliptical shape, a rectangular shape, and the like. It can also be a shape or a polygonal shape.

ここで、上述した焦点検出画素２２２の出力に基づいて焦点を調節する、いわゆる瞳分割位相差検出方式について説明する。Here, a so-called pupil division phase difference detection method for adjusting the focus based on the output of thefocus detection pixel 222 described above will be described.

図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ上に配置された焦点検出画素２２２−１と、これに隣接する焦点検出画素２２２−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−２を受光することを示す。ただし、その他の焦点検出画素についても、一対の光電変換部は一対の測距瞳３４１，３４２から照射される一対の光束を受光する。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 3, and the focus detection pixel 222-1 disposed on the photographing optical axis L and the focus detection pixel 222-2 adjacent thereto are formed by theexit pupil 34. The light beams AB1-1, AB2-1, AB2-1, AB2-2 irradiated from thedistance measuring pupils 341, 342 are received. However, for other focus detection pixels, the pair of photoelectric conversion units receive a pair of light beams emitted from the pair ofdistance measurement pupils 341 and 342.

ここで、射出瞳３４とは、交換レンズ３の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１の前方Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１により投影された光電変換部２２２２,２２２３の像をいう。Here, theexit pupil 34 is an image set at a position D in front of themicrolens 2221 of thefocus detection pixel 222 disposed on the planned focal plane of theinterchangeable lens 3. The distance D is a value uniquely determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the distance D is referred to as a distance measurement pupil distance. Thedistance measurement pupils 341 and 342 are images of thephotoelectric conversion units 2222 and 2223 projected by themicro lens 2221 of thefocus detection pixel 222.

なお、同図において焦点検出画素２２２−１，２２２−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。In the figure, the arrangement direction of the focus detection pixels 222-1 and 222-2 is coincident with the arrangement direction of the pair ofdistance measurement pupils 341 and 342.

焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１−１，２２２１−２は、交換レンズ３の予定焦点面近傍に配置されており、光軸Ｌ上に配置されたマイクロレンズ２２２１−１により、その背後に配置された一対の光電変換部２２２２−１，２２２３−１の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。The micro lenses 2221-1 and 221-2 of thefocus detection pixel 222 are disposed in the vicinity of the planned focal plane of theinterchangeable lens 3, and are disposed behind the micro lenses 2221-1 disposed on the optical axis L. The shape of the pair of photoelectric conversion units 2222-1 and 22223-1 is projected on theexit pupil 34 separated by the distance measuring pupil distance D, and the projected shape forms thedistance measuring pupils 341 and 342.

同様に、光軸Ｌ上から離間して配置されたマイクロレンズ２２２１−２により、その背後に配置された一対の光電変換部２２２２−２，２２２３−２の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。Similarly, the shape of the pair of photoelectric conversion units 2222-2 and 2223-2 arranged behind the microlens 2221-2 arranged away from the optical axis L is separated by the distance measuring pupil distance D. Projected onto theexit pupil 34, the projection shape formsdistance measuring pupils 341 and 342.

すなわち、測距瞳距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素２２２の光電変換部２２２２，２２２３の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように各画素２２２の投影方向が決定されている。That is, on theexit pupil 34 at the distance measurement pupil distance D, the projection direction of eachpixel 222 is set so that the projection shapes (distance detection pupils 341 and 342) of thephotoelectric conversion units 2222 and 2223 of thefocus detection pixels 222 match. It has been decided.

なお、焦点検出画素２２２−１の光電変換部２２２２−１は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２２１−１に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−１により、マイクロレンズ２２２１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２２３−１は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２２１−１に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−１により、マイクロレンズ２２２１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。Note that the photoelectric conversion unit 2222-1 of the focus detection pixel 222-1 is placed on the microlens 2222-1 by one focus detection light beam AB1-1 that passes through onedistance measuring pupil 341 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the formed image is output. In contrast, the photoelectric conversion unit 2223-1 has an image formed on the microlens 2221-1 by the other focus detection light beam AB2-1 that passes through the otherdistance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

同様に、焦点検出画素２２２−２の光電変換部２２２２−２は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２２１−２に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−２により、マイクロレンズ２２２１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２２３−２は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２２１−２に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−２により、マイクロレンズ２２２１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。Similarly, the photoelectric conversion unit 2222-2 of the focus detection pixel 222-2 passes through onedistance measuring pupil 341 and is focused on the microlens 2221-2 by one focus detection light beam AB1-2 that goes to the microlens 2221-2. A signal corresponding to the intensity of the image formed is output. On the other hand, the photoelectric conversion unit 2223-2 is an image formed on the microlens 221-2 by the other focus detection light beam AB <b> 2-2 that passes through the otherdistance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 221-2. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

以上の焦点検出画素２２２を、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２の一対の光電変換部２２２２，２２２３の出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２のそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２のそれぞれを通過する焦点検出光束ＡＢ１，ＡＢ２が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。この強度分布データに対し、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。A plurality of thefocus detection pixels 222 are arranged in a straight line as shown in FIG. 3, and the outputs of the pair ofphotoelectric conversion units 2222 and 2223 of eachfocus detection pixel 222 are respectively output from thedistance measurement pupil 341 and thedistance measurement pupil 342. Are collected into output groups corresponding to the data, the data on the intensity distribution of a pair of images formed on the focus detection pixel array by the focus detection light beams AB1 and AB2 passing through thedistance measurement pupil 341 and thedistance measurement pupil 342, respectively, is obtained. . By applying an image shift detection calculation process such as a correlation calculation process or a phase difference detection process to the intensity distribution data, an image shift amount by a so-called pupil division phase difference detection method can be detected.

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。Then, a conversion calculation is performed on the obtained image shift amount according to the center-of-gravity interval of the pair of distance measuring pupils, thereby obtaining a current focal plane with respect to the planned focal plane (the focal point corresponding to the position of the microlens array on the planned focal plane). The deviation of the focal plane at the detection position, that is, the defocus amount can be obtained.

図１に戻り、撮像素子２２には、当該撮像素子２２を交換レンズ３の光軸方向に移動させる移動機構２３が設けられている。この移動機構２３は、圧電素子アクチュエータ、超音波モータ、ボイスコイルモータなどの各種アクチュエータで構成することができ、ハーフミラー２１を光束Ｌ１の光路内に挿入した場合と退避した場合との、当該ハーフミラー２１による光路長変化を調整する。Returning to FIG. 1, theimage sensor 22 is provided with a movingmechanism 23 that moves theimage sensor 22 in the optical axis direction of theinterchangeable lens 3. The movingmechanism 23 can be composed of various actuators such as a piezoelectric element actuator, an ultrasonic motor, and a voice coil motor, and thehalf mirror 21 when thehalf mirror 21 is inserted into the optical path of the light beam L1 and when thehalf mirror 21 is retracted. The optical path length change by themirror 21 is adjusted.

すなわち、所定厚さｄを有するハーフミラー２１の屈折率ｎはｎ＞１であるから、ハーフミラー２１を透過してできる像の位置は、ハーフミラー２１がないときの像の位置に比べてハーフミラー２１から離れる位置になる。この光路長の変化量δはハーフミラー２１の厚さｄと、屈折率ｎと、ハーフミラー２１の傾斜角から理論的又は実験的に求めることができるので、予め求めておく。That is, since the refractive index n of thehalf mirror 21 having the predetermined thickness d is n> 1, the position of the image formed through thehalf mirror 21 is half that of the image without thehalf mirror 21. The position is away from themirror 21. Since the change amount δ of the optical path length can be obtained theoretically or experimentally from the thickness d of thehalf mirror 21, the refractive index n, and the inclination angle of thehalf mirror 21, it is obtained in advance.

そして、ハーフミラー２１を光束Ｌ１の光路から退避した場合の撮像素子２２の光軸方向の位置（図１の点線で示す位置。以下、前進位置ともいう。）は交換レンズ３の予定焦点面であることから、この位置を機械的に位置決めしておく。たとえば、機械的ストッパをカメラ本体２に固定し、撮像素子２２が前進位置でこのストッパに押し当てられることにより当該前進位置が位置決めされるように構成する。The position in the optical axis direction of theimage sensor 22 when thehalf mirror 21 is retracted from the optical path of the light beam L1 (the position indicated by the dotted line in FIG. 1; hereinafter, also referred to as the forward position) is the planned focal plane of theinterchangeable lens 3. For this reason, this position is mechanically positioned. For example, a mechanical stopper is fixed to thecamera body 2, and the forward movement position is positioned by pressing theimaging element 22 against the stopper at the forward movement position.

この状態からハーフミラー２１を光路内に挿入した場合には、移動機構２３により、同図の実線で示すように（以下、この位置を後退位置ともいう。）、撮像素子２２を光軸方向の後方（使用者の方向）へ光路長の変化量δだけ移動させる。この後退位置にも機械的ストッパを設けておくことができる。そしてこの状態から、ハーフミラー２１を光路から退避した場合には、移動機構２３により撮像素子２２を光軸方向の前方（被写体方向）へ光路長の変化量δだけ移動させる。この移動指令はカメラ制御ＣＰＵ２５が実行する。When thehalf mirror 21 is inserted into the optical path from this state, theimage sensor 22 is moved in the optical axis direction by the movingmechanism 23 as shown by the solid line in FIG. The optical path length is moved by a change amount δ backward (toward the user). A mechanical stopper can also be provided at this retracted position. From this state, when thehalf mirror 21 is retracted from the optical path, the movingmechanism 23 moves theimage sensor 22 forward (in the subject direction) in the optical axis direction by the amount of change δ of the optical path length. This movement command is executed by thecamera control CPU 25.

このように、本実施形態の撮像素子２２の移動動作、特にハーフミラー２１を退避させて撮像素子２２を前進位置に戻す動作においては、複雑な位置制御は不要であり、単純に機械的ストッパなどに押し当てて停止すればよいので、ハーフミラー２１を光路中に挿入した場合に生じる像面の移動量δを、フォーカスレンズ３１４の移動により行う場合に比べ、高速かつ高精度に行うことができる。As described above, in the moving operation of theimage sensor 22 of the present embodiment, particularly in the operation of retracting thehalf mirror 21 and returning theimage sensor 22 to the forward position, complicated position control is not required, and a mechanical stopper or the like is simply used. Therefore, the moving amount δ of the image plane that occurs when thehalf mirror 21 is inserted into the optical path can be performed at a higher speed and with higher accuracy than when the focusinglens 314 is moved. .

なお、移動機構２３による撮像素子２２の移動態様は、図１に実線で示す後退位置と点線で示す前進位置という２つの位置を移動させる態様以外にも、たとえば同図の実線と点線で示す位置の中間に初期位置を設定し、この初期位置から実線で示す後退位置へ後退させたり、又は点線で示す前進位置へ前進させたりすることもできる。The movingmechanism 23 moves theimage sensor 22 in a manner other than the movement of the two positions of the retracted position indicated by the solid line and the forward position indicated by the dotted line in FIG. 1, for example, the positions indicated by the solid line and the dotted line in FIG. It is also possible to set an initial position in the middle and move backward from this initial position to a retracted position indicated by a solid line, or advance to an advanced position indicated by a dotted line.

上述したとおりハーフミラー２１を透過してできる像と透過せずにできる像の位置はハーフミラー２１の厚さと屈折率が原因でずれるので、ハーフミラー２１を透過してできる像に基づいて焦点調節を行ってもハーフミラー２１のない状態で撮影すると焦点がずれることになる。  As described above, the position of the image that can be transmitted through thehalf mirror 21 and the position of the image that can be transmitted through thehalf mirror 21 are shifted due to the thickness and refractive index of thehalf mirror 21. If the image is taken without thehalf mirror 21, the focus will be shifted.

しかしながら、本実施形態では、ハーフミラー２１を透過してできる像に基づいて焦点調節を行う一方で、ハーフミラー２１のない状態で撮影する際にはハーフミラー２１の光路長変化量δだけ撮像素子２２を光軸方向前方へ移動させるので、撮像素子２２の撮像面における合焦状態が維持されることになる。However, in the present embodiment, the focus adjustment is performed based on an image that is transmitted through thehalf mirror 21, while the imaging element is equivalent to the optical path length variation δ of thehalf mirror 21 when shooting without thehalf mirror 21. Since 22 is moved forward in the optical axis direction, the focused state on the imaging surface of theimaging element 22 is maintained.

また、交換レンズ３に設けられた距離表示器３３にはフォーカスレンズ３１４の位置に連動した被写体距離が表示されるところ、本実施形態ではハーフミラー２１を光路内に挿入した状態で焦点調節状態を検出し、この焦点調節状態に応じてフォーカスレンズ３１４の位置を調節し、このフォーカスレンズ３１４の位置を距離表示器３３に表示する。すなわち、ハーフミラー２１を光路から退避させて撮影する状態ではフォーカスレンズ３１４の位置を変更しないので、距離表示器３３には正確な被写体距離データが表示されることになる。Thedistance indicator 33 provided on theinterchangeable lens 3 displays the subject distance linked to the position of thefocus lens 314. In this embodiment, the focus adjustment state is set with thehalf mirror 21 inserted in the optical path. Then, the position of thefocus lens 314 is adjusted according to the focus adjustment state, and the position of thefocus lens 314 is displayed on thedistance display 33. That is, since the position of thefocus lens 314 is not changed in the state where thehalf mirror 21 is retracted from the optical path and the image is taken, accurate subject distance data is displayed on thedistance display 33.

ちなみに、本実施形態の焦点検出画素２２２に代えて図９及び図１０に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを用いることもできる。図９は、本発明の他の実施形態に係る画素の配列を模式的に示す正面図であり、図２のIII部に相当する拡大正面図、図１０は、図９の一対の焦点検出画素を拡大して示す正面図である。Incidentally, focusdetection pixels 222a and 222b shown in FIGS. 9 and 10 may be used in place of thefocus detection pixel 222 of the present embodiment. FIG. 9 is a front view schematically showing an arrangement of pixels according to another embodiment of the present invention, an enlarged front view corresponding to the III part of FIG. 2, and FIG. 10 is a pair of focus detection pixels of FIG. It is a front view which expands and shows.

図３及び図４Ｂに示す実施形態では、焦点検出画素２２２として一つの画素に一対の光電変換部２２２２，２２２３を有するものを用いたのに対し、図９及び図１０に示す実施形態では一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのそれぞれに対をなす光電変換部２２２４，２２２５を有するものを用いる。In the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 4B, thefocus detection pixel 222 having a pair ofphotoelectric conversion units 2222 and 2223 is used, whereas in the embodiment shown in FIG. 9 and FIG. A pixel havingphotoelectric conversion units 2224 and 2225 paired with thefocus detection pixels 222a and 222b is used.

図１０に示す焦点検出画素２２２ａは、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２４から構成され、図７Ｂに示す断面図と同様に、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２４が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。光電変換部２２２４はマイクロレンズ２２２１の光軸に対して左右対称の位置のうちの左側に配置されている。Afocus detection pixel 222a illustrated in FIG. 10 includes amicrolens 2221 and aphotoelectric conversion unit 2224, and thephotoelectric conversion unit 2224 is formed on the surface of thesemiconductor circuit substrate 2213 of theimage sensor 22 as in the cross-sectional view illustrated in FIG. 7B. Themicrolens 2221 is formed on the surface. Thephotoelectric conversion unit 2224 is disposed on the left side of a position symmetrical with respect to the optical axis of themicro lens 2221.

これに対して、図１０に示す焦点検出画素２２２ｂも、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２５から構成され、図７Ｂに示す断面図と同様に、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２５が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。光電変換部２２２５はマイクロレンズ２２２１の光軸に対して左右対称の位置のうちの右側に配置されている。On the other hand, thefocus detection pixel 222b shown in FIG. 10 also includes amicrolens 2221 and aphotoelectric conversion unit 2225. Like the cross-sectional view shown in FIG. Aconversion unit 2225 is built, and amicrolens 2221 is formed on the surface thereof. Thephotoelectric conversion unit 2225 is disposed on the right side of a position symmetrical to the optical axis of themicro lens 2221.

そして、図９に示すように、一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂは撮像素子２２の中心から左右一列に配置され、撮影光学系３１の射出瞳を通過する一対の光束をこれら一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂそれぞれの光電変換部２２２４，２２２５で受光する。As shown in FIG. 9, the pair offocus detection pixels 222 a and 222 b are arranged in a line on the left and right from the center of theimage sensor 22, and a pair of light fluxes passing through the exit pupil of the photographingoptical system 31 are converted into the pair of focus detection pixels. Light is received by the respectivephotoelectric conversion units 2224 and 2225 of 222a and 222b.

このように、異なる画素で構成される一対の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを用いても、一対の光電変換部２２２４，２２２５の出力結果に基づいて、瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。As described above, even when a pair offocus detection pixels 222a and 222b configured by different pixels is used, the image shift amount by the pupil division phase difference detection method is detected based on the output results of the pair ofphotoelectric conversion units 2224 and 2225. can do.

これに加えて、撮像素子２２を構成する画素からの出力読出回路の構成がシンプルになるという利点もある。In addition to this, there is an advantage that the configuration of the output readout circuit from the pixels constituting theimage sensor 22 is simplified.

次に、本実施形態に係るカメラの動作例を説明する。図１１は本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。Next, an operation example of the camera according to the present embodiment will be described. FIG. 11 is a flowchart showing the operation of thecamera 1 according to this embodiment.

まず、ステップＳ１００にてカメラ１の電源がＯＮされていることを確認した上でステップＳ１１０に進み、ハーフミラー２１を光路内への挿入位置へ移動させるとともに、移動機構２３により撮像素子２２を図１に実線で示す後退位置へ移動させる。First, in step S100, it is confirmed that the power of thecamera 1 is turned on, and then the process proceeds to step S110. Thehalf mirror 21 is moved to the insertion position in the optical path, and theimage sensor 22 is moved by the movingmechanism 23. 1 is moved to the retracted position indicated by the solid line.

ステップＳ１２０では、ハーフミラー２１が挿入位置（被写体の観察位置）にあり、また撮像素子２２が後退位置にある状態で、撮像素子２２の画像データをカメラ制御ＣＰＵ２５へ読み出すとともに、この画像データに間引き処理などを施したのち、液晶ディスプレイ２７の駆動回路２７２を介して液晶表示素子２７１に現在の撮影画像を表示する。In step S120, the image data of theimage sensor 22 is read to thecamera control CPU 25 while thehalf mirror 21 is in the insertion position (subject observation position) and theimage sensor 22 is in the retracted position, and the image data is thinned out. After processing, the current photographed image is displayed on the liquidcrystal display element 271 via thedrive circuit 272 of theliquid crystal display 27.

なお、被写体からの光束Ｌ１の一部はハーフミラー２１を通過して撮像素子２２へ至る一方で、残りの光束Ｌ２はハーフミラー２１で反射してスクリーン２４１に至るので、使用者は、ペンタプリズム２４２及び接眼レンズ２４３を介して被写体を観察できるとともに液晶ディスプレイ２７によっても被写体を観察することができる。A part of the light beam L1 from the subject passes through thehalf mirror 21 and reaches theimage sensor 22, while the remaining light beam L2 is reflected by thehalf mirror 21 and reaches thescreen 241. The subject can be observed via theeyepiece 242 and theeyepiece 243, and the subject can also be observed by theliquid crystal display 27.

ステップＳ１３０では、撮像素子２２に設定された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに設けられた焦点検出画素２２２から一対のデータを読み出す。この場合、使用者の手動操作により特定の焦点検出画素列が選択されているときは、その焦点検出画素列の焦点検出画素からのデータのみを読み出す。In step S130, a pair of data is read from thefocus detection pixels 222 provided in the focusdetection pixel rows 22a to 22c set in theimage sensor 22. In this case, when a specific focus detection pixel row is selected by a user's manual operation, only data from the focus detection pixel of the focus detection pixel row is read out.

ステップＳ１４０では、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行って像ズレ量を演算し、さらにこの像ズレ量をデフォーカス量に変換する。In step S140, an image shift detection calculation process (correlation calculation process) is performed based on the read pair of image data to calculate an image shift amount, and the image shift amount is converted into a defocus amount.

ここで、読み出された一対の像データに基づく像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の一例を簡単に説明する。Here, an example of image shift detection calculation processing (correlation calculation processing) based on the read pair of image data will be briefly described.

焦点検出画素２２２が検出する一対の像は、測距瞳３４１，３４２が交換レンズ３の絞り開口３１２により遮光され、光量バランスが崩れている可能性がある。したがって、本実施形態では、この光量バランスの崩れに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。In the pair of images detected by thefocus detection pixel 222, thedistance measurement pupils 341 and 342 may be shielded by theaperture opening 312 of theinterchangeable lens 3, and the light quantity balance may be lost. Therefore, in the present embodiment, a correlation calculation of a type capable of maintaining the image shift detection accuracy is performed with respect to the loss of light amount balance.

まず、焦点検出画素列から読み出された一対の像データ列をＡ１_１〜Ａ１_Ｍ、Ａ２_１〜Ａ２_Ｍ（Ｍはデータ数）とし、下記相関演算式（数式１）を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。First, a pair of image data sequences read out from the focus detection pixel sequence are A1₁ to A1_M and A2_{1 to} A2_M (M is the number of data), the following correlation calculation formula (Formula 1) is performed, and the correlation amount C (K) is calculated.

［数１］
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１_ｎ・Ａ２_{ｎ＋１＋ｋ}−Ａ２_ｎ＋ｋ・Ａ１_ｎ＋１｜
なお、数式１においてΣ演算はｎについての累積演算（総和演算）を示し、ｎの範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１_ｎ、Ａ１_ｎ＋１、Ａ２_ｎ＋ｋ、Ａ２_{ｎ＋１＋ｋ}のデータが存在する範囲に限定される。また、像ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。[Equation 1]
C (k) = Σ | A1_n · A2_{n + 1 + k} −A2_{n + k} · A1_{n + 1} |
InEquation 1, the Σ operation indicates a cumulative operation (sum operation) with respect to n, and the range of n is a range in which data of A1_n , A1_{n + 1} , A2_{n + k} , A2_{n + 1 + k} exists according to the image shift amount k. Limited. Further, the image shift amount k is an integer, and is a relative shift amount with the data interval of the data string as a unit.

数式１の演算結果は、図１２（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１２（ａ）ではｋ＝ｋj＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小（小さいほど相関度が高い）になる。  As shown in FIG. 12A, the calculation result ofEquation 1 shows that the correlation amount C (k) is minimal (small) in the shift amount with high correlation between the pair of data (k = kj = 2 in FIG. 12A). The higher the degree of correlation).

次に、数式２〜数式５による３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。Next, the shift amount x that gives the minimum value C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained by using the three-point interpolation method according toEquations 2 to 5.

［数２］
ｘ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ[Equation 2]
x = kj + D / SLOP

［数３］
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋj）−｜Ｄ｜[Equation 3]
C (x) = C (kj)-| D |

［数４］
Ｄ＝｛Ｃ（ｋj−１）−Ｃ（ｋ j＋１）｝／２[Equation 4]
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2

［数５］
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋj＋１）−Ｃ（ｋj），Ｃ（ｋj−１）−Ｃ（ｋj）｝
そして、数式２で算出されたシフト量ｘの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定する。[Equation 5]
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)}
Then, whether or not the shift amount x calculated byExpression 2 is reliable is determined as follows.

図１２（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなる。したがって、Ｃ（ｘ）が所定の閾値以上の場合は算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量ｘをキャンセルする。As shown in FIG. 12B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the minimum value C (x) of the interpolated correlation amount increases. Therefore, when C (x) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount x is canceled.

または、Ｃ（ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量ｘをキャンセルする。Alternatively, in order to normalize C (x) with the contrast of data, when the value obtained by dividing C (x) by SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value, the reliability of the calculated shift amount Is determined to be low, and the calculated shift amount x is canceled.

または、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたシフト量の信頼性が低いと判定し、算出されたシフト量ｘをキャンセルする。Alternatively, when SLOP that is proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast and the reliability of the calculated shift amount is low, and the calculated shift amount x is canceled.

また、図１２（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋｍｉｎ〜ｋｍａｘの間で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。As shown in FIG. 12C, when the correlation between the pair of data is low and there is no drop in the correlation amount C (k) between the shift ranges kmin to kmax, the minimum value C (x) is obtained. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.

なお、相関演算式としては上述した数式１に限定されず他の公知の相関式を利用することもできる。The correlation calculation formula is not limited toFormula 1 described above, and other known correlation formulas can also be used.

算出されたシフト量ｘの信頼性があると判定された場合は、下記数式６により像ズレ量ｓｈｆｔを求める。  When it is determined that the calculated shift amount x is reliable, the image shift amount shft is obtained by the following formula 6.

［数６］
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｘ
数式６において、ＰＹは検出ピッチ（焦点検出画素のピッチ）である。[Equation 6]
shft = PY · x
In Expression 6, PY is a detection pitch (pitch of focus detection pixels).

最後に、数式６で算出された像ズレ量ｓｈｆｔに所定の変換係数ｋを乗じてデフォーカス量ｄｅｆを求める。Finally, the defocus amount def is obtained by multiplying the image shift amount shft calculated by Expression 6 by a predetermined conversion coefficient k.

［数７］
ｄｅｆ＝ｋ・ｓｈｆｔ
図１１のステップＳ１５０へ戻り、ステップＳ１４０で算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを判断する。デフォーカス量の絶対値が所定値以内にあるときは合焦しているものとし、ステップＳ１６０をジャンプしてステップＳ１７０へ進む。デフォーカス量が所定値以内にないときは、ステップＳ１６０へ進み、カメラ制御ＣＰＵ２５からレンズ制御ＣＰＵ３２を介してレンズ駆動モータ３４へ駆動信号を送出し、フォーカスレンズ３１４を合焦位置へ移動させる。これと相前後してフォーカスレンズ３１４の合焦位置に連動した被写体距離を距離表示器３３に表示する。[Equation 7]
def = k · shft
Returning to step S150 in FIG. 11, it is determined whether or not the absolute value of the defocus amount calculated in step S140 is within a predetermined value. When the absolute value of the defocus amount is within the predetermined value, it is assumed that the in-focus state is achieved, and the process jumps to step S160 and proceeds to step S170. When the defocus amount is not within the predetermined value, the process proceeds to step S160, where a drive signal is sent from thecamera control CPU 25 to thelens drive motor 34 via thelens control CPU 32, and thefocus lens 314 is moved to the in-focus position. At the same time, the subject distance linked to the focus position of thefocus lens 314 is displayed on thedistance display 33.

なお、ステップＳ１５０にて焦点検出が不能であると判断された場合もこのステップＳ１６０へ進み、レンズ制御ＣＰＵ３２にスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ３のフォーカスレンズ３１４を無限端から至近端の間でスキャン駆動させることで合焦位置を探索したのち、ステップＳ１００へ戻って上記動作を繰り返す。If it is determined in step S150 that focus detection is impossible, the process proceeds to step S160, where a scan drive command is transmitted to thelens control CPU 32, and thefocus lens 314 of theinterchangeable lens 3 is moved from the infinite end to the closest end. After in-scan scanning, the in-focus position is searched, and then the process returns to step S100 to repeat the above operation.

ステップＳ１７０では、カメラ本体２に設けられた図示しないレリーズボタンが押されたか否かを判断する。レリーズボタンが押されないときはステップＳ１００へ戻り、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理を繰り返す。  In step S170, it is determined whether or not a release button (not shown) provided on thecamera body 2 has been pressed. When the release button is not pressed, the process returns to step S100, and the processes of steps S100 to S170 are repeated.

ステップＳ１７０でレリーズボタンが押されたことを検出したら、ステップＳ１８０へ進み、ハーフミラー２１を光束Ｌ１の光路から退避させると同時に、移動機構２３を制御して撮像素子２２を光路長変化量δだけ光軸方向に前進させる。ハーフミラー２１の退避動作により撮影光学系３１による像面はδだけ前方にずれるので、撮像素子２２の撮像面を前方に移動する。  If it is detected in step S170 that the release button has been pressed, the process proceeds to step S180, where thehalf mirror 21 is retracted from the optical path of the light beam L1, and at the same time, the movingmechanism 23 is controlled to move theimage sensor 22 by the optical path length variation δ. Advance in the direction of the optical axis. Since the image plane by the photographicoptical system 31 is shifted forward by δ by the retracting operation of thehalf mirror 21, the imaging plane of theimaging element 22 is moved forward.

これにより、再びフォーカスレンズ３１４を移動させることなく、撮像素子２２の撮像面における焦点調節状態が維持されることになる。その結果、レリーズボタンを押した後にフォーカスレンズ３１４が動作するといった違和感を使用者に与えることがなくなる。Thereby, the focus adjustment state on the imaging surface of theimaging element 22 is maintained without moving thefocus lens 314 again. As a result, the user does not feel uncomfortable that thefocus lens 314 operates after pressing the release button.

ステップＳ１９０では、レンズ制御ＣＰＵ３２に対して絞り調整命令を送信し、交換レンズ３の絞り３１２の絞り値を、使用者または自動設定された制御Ｆ値にする。この絞り制御が終了したのち、撮像素子２２の撮像画素２２１および全ての焦点検出画素２２２から画像データを読み出す。  In step S190, an aperture adjustment command is transmitted to thelens control CPU 32, and the aperture value of theaperture 312 of theinterchangeable lens 3 is set to the user or an automatically set control F value. After the aperture control is completed, image data is read from theimaging pixel 221 and all focusdetection pixels 222 of theimaging element 22.

ここで、読み出された焦点検出画素２２２の画像データは白黒データであることから、ステップＳ２００にて、焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの各焦点検出画素２２２が位置する画素データを、これら焦点検出画素２２２の周囲の撮像画素２２１の画像データに基づいて画素補間する。これにより、焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置におけるカラー画像データを得ることができる。  Here, since the read image data of thefocus detection pixels 222 is black and white data, in step S200, the pixel data in which thefocus detection pixels 222 of the focusdetection pixel rows 22a to 22c are located are detected as thefocus detection pixels 222. Pixel interpolation is performed based on the image data of theimaging pixels 221 around thepixel 222. As a result, color image data at the positions of the focusdetection pixel rows 22a to 22c can be obtained.

最後に、ステップＳ２１０にて、撮像画素２２１の画像データおよび補間された画像データをメモリ２６に保存する。このとき、得られた画像データを間引き処理して液晶ディスプレイ２７に表示することもできる。Finally, in step S210, the image data of theimaging pixel 221 and the interpolated image data are stored in thememory 26. At this time, the obtained image data can be thinned and displayed on theliquid crystal display 27.

ステップＳ２２０では連続撮影かどうかを判断し、連続撮影の場合にはステップＳ１９０〜Ｓ２１０を繰り返す。なお、連続撮影モードはカメラ本体２などに設けられる連続撮影モードスイッチを使用者が操作することで選択される。In step S220, it is determined whether or not continuous shooting is performed, and in the case of continuous shooting, steps S190 to S210 are repeated. The continuous shooting mode is selected by the user operating a continuous shooting mode switch provided in thecamera body 2 or the like.

連続撮影モードが選択されているときは、ハーフミラー２１のアップ・ダウンを行うことなくハーフミラー２１を退避位置に退避させた状態で撮像素子２２からの画像データを連続して読み出すので、連続撮影の駒速度を上げることができる。なお、ハーフミラー２１が退避位置にあると観察光学系２４による被写体の観察はできないが、上述したように液晶ディスプレイ２７に画像データを表示させることにより使用者は被写体を観察しながら連続撮影を行うことができる。When the continuous shooting mode is selected, the image data from theimage sensor 22 is continuously read out with thehalf mirror 21 retracted to the retracted position without up / down of thehalf mirror 21, so that continuous shooting is performed. Can increase the frame speed. If thehalf mirror 21 is in the retracted position, the observationoptical system 24 cannot observe the subject. However, as described above, by displaying the image data on theliquid crystal display 27, the user performs continuous photographing while observing the subject. be able to.

図１３は、本発明の他の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。図１１に示す実施形態の動作フローに対して、ステップＳ１８０とＳ１９０の間にステップＳ１８２，Ｓ１８６，Ｓ１８８を追加した動作フローであり、共通する動作フローについては説明を省略する。FIG. 13 is a flowchart showing an operation example of a camera according to another embodiment of the present invention. This is an operation flow in which steps S182, S186, and S188 are added between steps S180 and S190 with respect to the operation flow of the embodiment shown in FIG. 11, and the description of the common operation flow is omitted.

上述した実施形態では、レリーズボタンが押されたらハーフミラー２１を退避させるとともに撮像素子２２を前進させた後、フォーカスレンズ３１４の焦点調節動作を行わずに撮像動作を行っている。これに対して、本実施形態では撮像素子２２を前進させてから撮像動作するまでの間にフォーカスレンズ３１４の焦点調節動作を再度行うようにしている。In the above-described embodiment, when the release button is pressed, thehalf mirror 21 is retracted and theimaging element 22 is advanced, and then the imaging operation is performed without performing the focus adjustment operation of thefocus lens 314. On the other hand, in the present embodiment, the focus adjustment operation of thefocus lens 314 is performed again after theimage pickup device 22 is moved forward until the image pickup operation is performed.

すなわち、ステップＳ１８０にて、ハーフミラー２１を光束Ｌ１の光路から退避させると同時に、移動機構２３を制御して撮像素子２２を光路長変化量δだけ光軸方向に前進させたら、ステップＳ１８２へ進み、撮像素子２２に設定された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに設けられた焦点検出画素２２２から一対のデータを読み出す。この場合、使用者の手動操作により特定の焦点検出画素列が選択されているときは、その焦点検出画素列の焦点検出画素からのデータのみを読み出す。That is, in step S180, thehalf mirror 21 is retracted from the optical path of the light beam L1, and at the same time, the movingmechanism 23 is controlled to advance theimage sensor 22 in the optical axis direction by the optical path length change amount δ. Then, the process proceeds to step S182. A pair of data is read from thefocus detection pixels 222 provided in the focusdetection pixel rows 22a to 22c set in theimage sensor 22. In this case, when a specific focus detection pixel row is selected by a user's manual operation, only data from the focus detection pixel of the focus detection pixel row is read out.

次のステップＳ１８４では、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行って像ズレ量を演算し、さらにこの像ズレ量をデフォーカス量に変換する。この像ズレ量の演算とデフォーカス量の算出は、上述したステップＳ１４０と同じである。In the next step S184, an image shift detection calculation process (correlation calculation process) is performed based on the read pair of image data to calculate an image shift amount, and this image shift amount is converted into a defocus amount. The calculation of the image shift amount and the calculation of the defocus amount are the same as in step S140 described above.

次のステップＳ１８６では、ステップＳ１８４で算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを判断する。デフォーカス量の絶対値が所定値以内にあるときは合焦しているものとし、ステップＳ１８８をジャンプしてステップＳ１９０へ進む。デフォーカス量が所定値以内にないときは、ステップＳ１８８へ進み、カメラ制御ＣＰＵ２５からレンズ制御ＣＰＵ３２を介してレンズ駆動モータ３４へ駆動信号を送出し、フォーカスレンズ３１４を合焦位置へ移動させる。これと相前後してフォーカスレンズ３１４の合焦位置に連動した被写体距離を距離表示器３３に表示する。In the next step S186, it is determined whether or not the absolute value of the defocus amount calculated in step S184 is within a predetermined value. When the absolute value of the defocus amount is within the predetermined value, it is assumed that the in-focus state is achieved, and the process jumps to step S188 and proceeds to step S190. If the defocus amount is not within the predetermined value, the process proceeds to step S188, where a drive signal is sent from thecamera control CPU 25 to thelens drive motor 34 via thelens control CPU 32, and thefocus lens 314 is moved to the in-focus position. At the same time, the subject distance linked to the focus position of thefocus lens 314 is displayed on thedistance display 33.

本実施形態では、ハーフミラー２１を退避させるとともに撮像素子２２を光路長変化量δだけ前進させたのちに、再度フォーカスレンズ３１４の合焦操作を行うので、撮像素子２２の移動動作や光路長変化量δに多少の誤差があっても確実に合焦した画像データを得ることができる。In this embodiment, since thehalf mirror 21 is retracted and theimage sensor 22 is moved forward by the optical path length change amount δ, the focusinglens 314 is again operated for focusing. Therefore, the moving operation of theimage sensor 22 and the optical path length change are performed. Even if there is some error in the amount δ, it is possible to reliably obtain focused image data.

なお、ステップＳ１８０の撮像素子２２の前進移動によって既に合焦位置の近傍に移動しているので、このステップＳ１８８の焦点調節動作は、使用者に違和感を与えるほど大きな移動量ではなくまた迅速に行うことができる。Note that since theimaging element 22 has already moved to the vicinity of the in-focus position by the forward movement of theimage sensor 22 in step S180, the focus adjustment operation in step S188 is performed quickly and not so much as to give the user a sense of incongruity. be able to.

さて、上述した図１１及び図１３のステップＳ１１０においては、移動機構２３を制御して撮像素子２２を、基準位置からハーフミラーを光路中に挿入した場合に生じる像面の移動量、すなわち光路長変化量δだけ移動させる。しかしながら、ハーフミラー２１を光路中に挿入した場合に生じる像面の移動量（光路長変化量δ）は、像を形成する光束の収差に応じて変化するために、交換レンズ３の絞り開口Ｆ値や焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの、画面中心からの像高位置によって変化する。Now, in step S110 of FIG. 11 and FIG. 13 described above, the movingmechanism 23 is controlled to move theimage sensor 22, and the amount of movement of the image plane when the half mirror is inserted into the optical path from the reference position, that is, the optical path length. Move by the amount of change δ. However, the amount of movement of the image plane (the optical path length change amount δ) that occurs when thehalf mirror 21 is inserted in the optical path changes according to the aberration of the light beam forming the image. It changes depending on the value and the image height position of the focusdetection pixel rows 22a to 22c from the center of the screen.

そこで、本発明の他の実施形態として、図１１及び図１３のステップＳ１１０において、ボディ制御ＣＰＵ２５は交換レンズ３のレンズ制御ＣＰＵ３２との通信によって絞り開口Ｆ値の情報を得るとともに、使用者等により選択された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置を取得し、これら絞り開口Ｆ値及び焦点検出位置に応じて表１のように光路長変化量ｍを決定し、決定された光路長変化量δｍだけ撮像素子２２を移動させるようにしてもよい。  Therefore, as another embodiment of the present invention, in step S110 of FIG. 11 and FIG. 13, thebody control CPU 25 obtains information on the aperture F value by communicating with thelens control CPU 32 of theinterchangeable lens 3, and by the user or the like. The positions of the selected focusdetection pixel rows 22a to 22c are acquired, the optical path length change amount m is determined as shown in Table 1 according to the aperture F value and the focus detection position, and the determined optical path length change amount δm. Only theimage sensor 22 may be moved.

たとえば、絞り開口Ｆ値が１．４で焦点検出位置が図２に示す２２ａであるときは光路長変化量をδ１とし、絞り開口Ｆ値が１．４で焦点検出位置が図２に示す２２ｂ又は２２ｃであるときは光路長変化量をδ２とする。こうした絞り開口Ｆ値及び焦点検出位置に応じた光路長変化量δｍは理論的又は実験的に求めることができる。

For example, when the aperture aperture F value is 1.4 and the focus detection position is 22a shown in FIG. 2, the optical path length change amount is δ1, and the aperture aperture F value is 1.4 and the focus detection position is 22b shown in FIG. Alternatively, when 22c, the optical path length change amount is set to δ2. The optical path length change amount δm according to the stop aperture F value and the focus detection position can be obtained theoretically or experimentally.

このようにすれば、交換レンズ３の絞り開口Ｆ値や焦点検出位置によらず、より高精度な焦点調節を達成した状態での撮影が可能になる。In this way, it is possible to perform shooting in a state in which more accurate focus adjustment is achieved regardless of the aperture value F value of theinterchangeable lens 3 and the focus detection position.

また同様に、光路長変化量δｍを算出するに際には、表１に限定されずその他の情報、たとえば焦点距離、射出瞳距離又は色収差（分光感度特性）などを用いることもできる。Similarly, when calculating the optical path length variation δm, other information such as a focal length, an exit pupil distance, or chromatic aberration (spectral sensitivity characteristic) can be used without being limited to Table 1.

なお、上述したようにハーフミラー２１が挿入位置にあるときの撮像素子２２の光軸方向の位置が状況に応じて変化する場合、撮像素子２２の移動量に拘らず常に撮像素子２２の位置と共役な面にスクリーン２４１が位置するようにスクリーン２４１を移動させてもよい。撮像素子２２の移動量に応じてスクリーン２４１を移動させることにより観察光学系２４により観察される被写体像も正確に合焦することになる。  As described above, when the position of theimage sensor 22 in the optical axis direction when thehalf mirror 21 is at the insertion position changes according to the situation, the position of theimage sensor 22 is always set regardless of the amount of movement of theimage sensor 22. Thescreen 241 may be moved so that thescreen 241 is positioned on a conjugate plane. By moving thescreen 241 in accordance with the amount of movement of theimage sensor 22, the subject image observed by the observationoptical system 24 is also accurately focused.

また、圧電素子などのアクチュエータで構成することができる移動機構２３は、撮像素子２２を光軸方向に移動させる機能を有するので、これを利用して当該移動機構２３を他の用途にも使用することが可能である。たとえば、移動機構２３により撮像素子２２を光軸方向に高い周波数で振動させることにより、撮像素子２２の表面に付着したゴミをふるい落とすこともできる。  Moreover, since the movingmechanism 23 which can be comprised with actuators, such as a piezoelectric element, has the function to move the image pick-upelement 22 to an optical axis direction, the said movingmechanism 23 is used also for another use using this. It is possible. For example, dust attached to the surface of theimage sensor 22 can be screened out by vibrating theimage sensor 22 at a high frequency in the optical axis direction by the movingmechanism 23.

また、上述した実施形態では、撮像素子２２に組み込まれた瞳分割型の焦点検出画素２２２の出力信号に応じて、いわゆる位相差検出方式で焦点検出を行うように構成したが、これ以外にも撮像素子２２の出力信号を用いてコントラスト検出を行い、このコントラスト評価結果に応じて、いわゆる山登り方式で自動焦点調節を行うように構成することもできる。  In the above-described embodiment, the focus detection is performed by the so-called phase difference detection method in accordance with the output signal of the pupil-dividedfocus detection pixel 222 incorporated in theimage sensor 22. It is also possible to perform contrast detection using the output signal of theimage sensor 22 and to perform automatic focus adjustment by a so-called hill-climbing method according to the contrast evaluation result.

本実施形態の撮像装置１は、上述した一眼レフデジタルカメラに限定されず、銀塩フィルムカメラ、レンズ一体型デジタルスチルカメラや銀塩フィルムスチルカメラのほかビデオカメラにも適用できる。また、携帯電話機などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラ、ロボット用視覚認識装置等にも適用できる。さらに、カメラ以外のたとえば焦点検出装置、測距装置、ステレオ測距装置などにも適用することができる。  Theimaging apparatus 1 of the present embodiment is not limited to the single-lens reflex digital camera described above, and can be applied to a video camera in addition to a silver salt film camera, a lens-integrated digital still camera, a silver salt film still camera. Further, the present invention can also be applied to a small camera module, a surveillance camera, a robot visual recognition device, and the like built in a mobile phone. Furthermore, the present invention can be applied to a focus detection device, a distance measurement device, a stereo distance measurement device, and the like other than the camera.

本発明の実施形態に係る一眼レフデジタルカメラを示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows the single-lens reflex digital camera which concerns on embodiment of this invention.図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。It is a front view which shows the focus detection position in the imaging surface of the image pick-up element shown in FIG.図２のIII部を拡大して焦点検出画素の配列を模式的に示す正面図である。FIG. 3 is a front view schematically showing an arrangement of focus detection pixels by enlarging a part III in FIG. 2.図３の撮像画素の一つを拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows one of the imaging pixels of FIG.図３の焦点検出画素の一つを拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows one of the focus detection pixels of FIG.図３に示す３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。FIG. 4 is a spectral characteristic diagram showing relative sensitivities with respect to wavelengths of three imaging pixels RGB shown in FIG. 3.図３に示す焦点検出画素２２２の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。FIG. 4 is a spectral characteristic diagram showing a relative sensitivity with respect to a wavelength of thefocus detection pixel 222 shown in FIG. 3.図３の撮像画素の一つを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows one of the imaging pixels of FIG.図３の焦点検出画素の一つを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows one of the focus detection pixels of FIG.図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VIII-VIII line of FIG.本発明の他の実施形態に係る画素の配列を模式的に示す正面図であり、図２のIII部に相当する拡大正面図である。It is a front view which shows typically the arrangement | sequence of the pixel which concerns on other embodiment of this invention, and is an enlarged front view equivalent to the III section of FIG.図９の一対の焦点検出画素を拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows a pair of focus detection pixel of FIG.本発明の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the camera which concerns on embodiment of this invention.本発明の実施形態に係るカメラの焦点検出演算（デフォーカス量演算）手順を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the focus detection calculation (defocus amount calculation) procedure of the camera which concerns on embodiment of this invention.本発明の他の実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the camera which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…一眼レフデジタルカメラ；２…カメラ本体；３…交換レンズ
２１…ハーフミラー；２２…撮像素子；２３…移動機構；２５…カメラ制御ＣＰＵ
３２…レンズ制御ＣＰＵ；３３…距離表示器
２２１…撮像画素；２２２，２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２２２１…マイクロレンズ；２２２２〜２２２５…光電変換部
３１４…フォーカスレンズDESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Single-lens reflex digital camera; 2 ... Camera body; 3 ...Interchangeable lens 21 ... Half mirror; 22 ... Image pick-up element; 23 ... Moving mechanism;
32 ... Lens control CPU; 33 ...Distance indicator 221 ... Imaging pixel; 222, 222a, 222b ...Focus detection pixel 2221 ... Micro lens; 2222-2225 ...Photoelectric conversion unit 314 ... Focus lens

Claims (9)

Translated fromJapanese

撮影光学系を介した光束を受光し、受光信号を出力する複数の画素が配列された撮像素子と、
前記撮影光学系と前記撮像素子との間の光路中に挿脱可能に設けられたハーフミラーと、
前記受光信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された焦点調節状態に応じて前記撮影光学系を駆動して前記焦点調節状態を調節する焦点調節手段と、
前記ハーフミラーの挿脱に応じた移動量で前記撮像素子を移動する移動手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。An image sensor in which a plurality of pixels that receive a light beam through the photographing optical system and output a light reception signal are arranged;
A half mirror provided in an optical path between the imaging optical system and the image sensor so as to be insertable and removable;
Detecting means for detecting a focus adjustment state of the photographing optical system based on the light reception signal;
Focus adjusting means for adjusting the focus adjustment state by driving the imaging optical system according to the focus adjustment state detected by the detection means;
An image pickup apparatus comprising: moving means for moving the image pickup element by a movement amount corresponding to insertion / removal of the half mirror.請求項１記載の撮像装置において、
前記焦点調節手段は、前記ハーフミラーが前記光路中に挿入された状態で前記撮影光学系の焦点を調節することを特徴とする撮像装置。The imaging device according to claim 1,
The imaging apparatus, wherein the focus adjusting unit adjusts the focus of the photographing optical system in a state where the half mirror is inserted in the optical path.請求項１又は２記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、前記撮影光学系の瞳の異なる領域からの光を受光する光電変換部を有する焦点検出画素を備え、
前記検出手段は、前記焦点検出画素からの信号に基づき前記異なる領域からの光による像のズレ量を検出することを特徴とする撮像装置。The imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The imaging element includes a focus detection pixel having a photoelectric conversion unit that receives light from different regions of the pupil of the photographing optical system,
The image pickup apparatus, wherein the detection unit detects an image shift amount due to light from the different regions based on a signal from the focus detection pixel.請求項１〜３の何れか一項に記載の撮像装置において、
前記移動手段は、前記撮影光学系の特性に応じた移動量で前記撮像素子を移動することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The image pickup apparatus, wherein the moving means moves the image pickup device by a moving amount corresponding to a characteristic of the photographing optical system.請求項４記載の撮像装置において、
前記移動手段は、前記撮影光学系の絞り開口Ｆ値に応じた移動量で前記撮像素子を移動することを特徴とする撮像装置。The imaging apparatus according to claim 4.
The image pickup apparatus, wherein the moving means moves the image pickup element by a moving amount corresponding to a diaphragm aperture F value of the photographing optical system.請求項４記載の撮像装置において、
前記移動手段は、前記撮影光学系の像の分光感度特性に応じた移動量で前記撮像素子を移動することを特徴とする撮像装置。The imaging apparatus according to claim 4.
The image pickup apparatus, wherein the moving unit moves the image pickup element by a moving amount corresponding to a spectral sensitivity characteristic of an image of the photographing optical system.請求項１〜６の何れか一項に記載の撮像装置において、
前記移動手段は、前記撮影光学系の像面内の、前記検出手段による焦点調節状態の検出位置に応じた移動量で前記撮像素子を移動することを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to any one of claims 1 to 6,
The image pickup apparatus characterized in that the moving means moves the image pickup element by an amount of movement corresponding to a detection position of a focus adjustment state by the detecting means within an image plane of the photographing optical system.請求項１〜７の何れか一項に記載の記載の撮像装置において、
前記撮影光学系の位置に応じた撮影距離を表示する距離表示手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to any one of claims 1 to 7,
An imaging apparatus, further comprising distance display means for displaying an imaging distance corresponding to a position of the imaging optical system.請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置において、
前記移動手段は、前記撮像素子を振動させる加振手段であることを特徴とする撮像装置。In the imaging device according to any one of claims 1 to 8,
The image pickup apparatus, wherein the moving means is a vibration means for vibrating the image pickup device.

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