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JP6632582B2 - Imaging device and control method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、焦点調節を制御可能な撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging device capable of controlling focus adjustment.

近年、記録用または表示用の画像を取得するとともに、撮像面で位相差式の焦点検出を行う撮像素子、いわゆる撮像面位相差AF機能を有する撮像素子を複数備えた撮像装置が提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, an imaging device that acquires a recording or display image and that performs phase difference type focus detection on an imaging surface, that is, an imaging device including a plurality of imaging devices having a so-called imaging surface phase difference AF function has been proposed. .

特許文献1では、動画撮影用と静止画撮影用に画素ピッチの異なる2つ撮像素子を有する撮像装置が開示されている。2つの撮像素子は互いに基線長の異なる焦点検出用の画素部を複数備えるため、焦点検出精度が異なり、一方の撮像素子を用いて画像を生成する場合は、他方の撮像素子を用いて焦点検出を行うことが開示されている。   Patent Literature 1 discloses an imaging apparatus having two imaging elements having different pixel pitches for capturing a moving image and capturing a still image. Since the two image sensors have a plurality of focus detection pixel portions having different base line lengths, the focus detection accuracy is different. When an image is generated using one image sensor, the focus detection is performed using the other image sensor. Is disclosed.

特許文献2では、一方の撮像素子は撮影画面上の所定領域において水平方向に瞳分割する焦点検出用画素群を備え、他方の撮像素子は上記所定領域とは異なる領域において垂直方向に瞳分割する焦点検出用画素群を備える撮像装置が開示されている。焦点検出すべき被写体の位置(座標)や被写体の明暗パターンの方向性に応じて適切な焦点検出画素群を選択することで、多様な被写体に対して焦点検出性能を効率的に発揮することが可能である。   In Patent Document 2, one image sensor includes a focus detection pixel group that divides a pupil in a horizontal direction in a predetermined area on a photographing screen, and the other image sensor performs pupil division in a vertical direction in an area different from the predetermined area. An imaging device including a focus detection pixel group is disclosed. By selecting an appropriate focus detection pixel group according to the position (coordinates) of the subject to be focus-detected and the directionality of the light / dark pattern of the subject, focus detection performance can be efficiently exhibited for various subjects. It is possible.

特許文献3では、被写体信号の特性、撮像信号の特性、および撮影光学系の収差の情報によって、焦点調節に用いる最適な補正値を算出する撮像装置が開示されている。   Patent Literature 3 discloses an imaging apparatus that calculates an optimal correction value used for focus adjustment based on information on characteristics of a subject signal, characteristics of an imaging signal, and aberration of an imaging optical system.

特許文献4では、一方の撮像素子から得られる焦点検出に関する情報から補正値を計算し、他方の撮像素子で得られる焦点検出結果を補正する撮像装置が開示されている。   Patent Literature 4 discloses an imaging apparatus that calculates a correction value from information on focus detection obtained from one image sensor and corrects a focus detection result obtained by the other image sensor.

特開2015−34917号公報JP 2015-34917 A 特開2008−177903号公報JP 2008-177903 A 特開2015−138200号公報JP 2015-138200 A 特開2015−045804号公報JP-A-2005-045804

特許文献1の撮像装置で特許文献3に開示されている観点で焦点検出結果の補正を行う場合、2つの撮像素子で異なる撮像特性の記録画像(静止画、動画)を取得するため、最適な補正値は撮像素子ごとに異なる。また、特許文献2の撮像装置で特許文献3に開示されている観点で焦点検出結果の補正を行う場合、2つの撮像素子で異なる特性の焦点検出信号(縦方向、横方向)を取得するため、最適な補正値は焦点検出結果ごとに異なる。しかしながら、いずれの特許文献においても、異なる撮像特性や焦点検出信号の特性に応じて、焦点検出結果の補正を行う方法が開示されていない。   In the case where the focus detection result is corrected from the viewpoint disclosed in Patent Literature 3 by the imaging device of Patent Literature 1, the two imaging elements acquire recorded images (still images and moving images) having different imaging characteristics, so that an optimal image is obtained. The correction value differs for each image sensor. Further, when the focus detection result is corrected by the imaging device of Patent Literature 2 from the viewpoint disclosed in Patent Literature 3, the focus detection signals (vertical direction and horizontal direction) having different characteristics are acquired by the two image sensors. The optimal correction value differs for each focus detection result. However, none of the patent documents discloses a method of correcting a focus detection result according to different imaging characteristics or characteristics of a focus detection signal.

また、特許文献4の撮像装置においても、2つの撮像素子で同時に記録画像(静止画、動画)を取得する方法については開示されていない。また、いずれの特許文献においても、第1の撮像素子で受光される際の収差状態の変化、および第2の撮像素子で受光される際の収差状態の変化に応じて、焦点検出結果を補正する方法が開示されていない。   Also, in the imaging device of Patent Document 4, there is no disclosure of a method of simultaneously acquiring a recorded image (still image, moving image) with two imaging elements. Further, in each of the patent documents, the focus detection result is corrected according to the change in the aberration state when the light is received by the first image sensor and the change in the aberration state when the light is received by the second image sensor. No method is disclosed.

本発明は、高精度なフォーカス制御が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing highly accurate focus control and a control method thereof.

本発明の一側面としての撮像装置は、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1撮像素子から取得される第1撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2撮像素子から取得される第2撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 An imaging apparatus according to one aspect of the present invention includes a light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through an exit pupil of a photographing lens having a focusing mechanism into a first light beam and a second light beam, and a plurality of first photoelectric conversion units. A first imaging element including a plurality of first pixels including : a first microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of first photoelectric conversion units; A plurality of second pixels each including: a plurality of second photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light flux of the second light flux that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units. A second imaging element provided, aberration information of the imaging lens, first aberration information that is aberration information of the first light beam , and spatial frequency characteristics of a first imaging signal acquired from the first imaging element. and weighting values, before Symbol first imaging element And weighting values for the spatial frequency characteristics of the focus detection signal of the pair is obtained from, based on the first focus position obtained by using the focus detection signal of the pair is acquired from the first image sensor A first focus adjustment correction amount for correction is calculated, and aberration information of the photographing lens, second aberration information that is aberration information of the second light flux, and the second focus information are acquired from the second image sensor. and weighting values for the spatial frequency characteristics of the second image pickup signal, and a weighting value for the spatial frequency characteristics of a pair of focus detection signals obtained from the previous SL second imaging element, based on, obtained from the second image sensor Correction amount calculating means for calculating a second focus adjustment correction amount for correcting a second focus position obtained using a pair of focus detection signals to be obtained, and the first and second focus adjustment correction amounts On the basis of the And having a control means for controlling the focusing mechanism.

また、本発明の他の側面としての撮像装置は、焦点調節機構を有する撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、複数の光電変換部と、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合に前記光束分割手段を透過した光束のうち前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える画素を複数備える撮像素子と、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記撮像素子から取得される撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる焦点位置を補正するための焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 Further, an imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes a luminous flux movable between a first position located in an optical path of a photographing lens having a focus adjustment mechanism and a second position retracted from the optical path. A splitting unit, a plurality of photoelectric conversion units, and a light beam that has passed through a different area of the exit pupil of the photographing lens among light beams transmitted through the light beam splitting unit when the light beam splitting unit is located at the first position. An imaging element including a plurality of pixels each including one microlens leading to the plurality of photoelectric conversion units; and when the light beam splitting unit is located at the first position, aberration information of the photographing lens; a first aberration information is an aberration information means, the spatial frequency characteristics of the weighting values and a pair of focus detection signal obtained from the previous SL imaging element with respect to the spatial frequency characteristic of the image pickup signal obtained from the imaging device Weighting value against, on the basis of a correction amount calculating means for calculating the focusing correction amount for correcting the focal position obtained by using the focus detection signal of the pair is acquired from the imaging device, the focusing Control means for controlling the focus adjustment mechanism based on the correction amount.

また、本発明の他の側面としての撮像装置は、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 Further, an imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes a light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through an exit pupil of a photographing lens having a focusing mechanism into a first light beam and a second light beam, and a plurality of first light beams . A first image pickup unit including a plurality of first pixels each including: a photoelectric conversion unit; and one microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a region having a different exit pupil to the plurality of first photoelectric conversion units. An element, a plurality of second photoelectric conversion units, and one microlens that guides a light beam of the second light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units. A pair of focus detection signals obtained from the first image sensor based on a second image sensor having a plurality of pixels, shape parameters of the light beam splitting means, and correction information on the imaging lens and the shape parameters; Using For correcting the second focus position obtained using the first focusing correction amount and the second pair of focus detection signal obtained from the imaging device to correct the first focal position is because a correction amount calculating means for calculating a second focusing correction amount, based on the first and second focusing correction amount, and having a control means for controlling the focus adjustment mechanism .

また、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1撮像素子から取得される第1撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2撮像素子から取得される第2撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。 A control method of an imaging apparatus as another aspect of the present invention includes a beam splitter for splitting the light flux passing through the exit pupil of the taking lens having a focus adjusting mechanism to the first light flux and second light flux, a plurality A first pixel having a plurality of first pixels each including : a first photoelectric conversion unit; and a single microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the first photoelectric conversion unit. A second pixel, comprising: an imaging element; a plurality of second photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light beam of the second light beam that has passed through a region having a different exit pupil to the second photoelectric conversion unit. A control method of an image pickup apparatus including a plurality of second image pickup elements, wherein aberration information of the imaging lens, first aberration information that is aberration information of the first light beam, and the first image pickup element are provided. Spatial frequency of the first imaging signal obtained from And weighting values for characteristics, before Symbol weighting values for the spatial frequency characteristics of the focus detection signal of the pair is acquired from the first image sensor, based on the focus detection of the pair is obtained from the first image sensor A first focus adjustment correction amount for correcting a first focus position obtained using a signal is calculated, and aberration information of the photographing lens and second aberration, which is aberration information of the second light flux, are calculated. information, the weighting value for the spatial frequency characteristics of the weighting values for the spatial frequency characteristic of the second imaging signal obtained from the second image sensor, a pair of focus detection signals that are acquired before the previous SL second image sensor , the correction amount calculating step which calculates a second focusing correction amount for correcting the second focus position obtained by using the focus detection signal of the pair is obtained from the second image sensor based on Based on said first and second focusing correction amount, and having a control step of controlling the focusing mechanism.

また、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、焦点調節機構を有する撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、複数の光電変換部と、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合に前記光束分割手段を透過した光束のうち前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える画素を複数備える撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記撮像素子から取得される撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる焦点位置を補正するための焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an imaging apparatus , comprising: moving between a first position located in an optical path of a photographing lens having a focus adjustment mechanism and a second position retracted from the optical path. A light beam splitting unit, a plurality of photoelectric conversion units, and a light beam transmitted through the light beam splitting unit, when the light beam splitting unit is located at the first position, passes through a region having a different exit pupil of the photographing lens. A microlens that guides the divided light beam to the plurality of photoelectric conversion units ; and an image pickup device that includes a plurality of pixels that include the plurality of pixels, wherein the light beam dividing unit is positioned at the first position. to case, the aberration information of the photographing lens, the first aberration information is an aberration information of said beam splitting means, the weighting value for the spatial frequency characteristic of the image pickup signal obtained from the imaging device, either before Symbol imaging element And weighting values for the spatial frequency characteristics of the focus detection signal of the pair to be acquired, based on, focusing correction for correcting the focal position obtained by using the focus detection signal of the pair is acquired from the imaging device A correction amount calculating step of calculating an amount; and a control step of controlling the focus adjustment mechanism based on the focus adjustment correction amount.

また、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。 A control method of an imaging apparatus as another aspect of the present invention includes a beam splitter for splitting the light flux passing through the exit pupil of the taking lens having a focus adjusting mechanism to the first light flux and second light flux, a plurality A plurality of first pixels each including: a first photoelectric conversion unit; and a single microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of first photoelectric conversion units. A first imaging element, a plurality of second photoelectric conversion units, and one microlens that guides a light beam of the second light beam that has passed through a region having a different exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units. A second imaging element having a plurality of second pixels, wherein the second imaging element is provided with a plurality of second pixels . Shooting 1 First focusing correction amount and a pair of focus detection signal obtained from the second imaging device for correcting the first focus position obtained by using the focus detection signal of the pair is acquired from the device A correction amount calculating step of calculating a second focus adjustment correction amount for correcting a second focus position obtained by using the first and second focus adjustment correction amounts, and the focus adjustment mechanism based on the first and second focus adjustment correction amounts. And a control step of controlling

本発明によれば、高精度なフォーカス制御が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging device capable of performing highly accurate focus control and a control method thereof.

撮像装置の構成図である(実施例1、2)。FIG. 2 is a configuration diagram of an imaging device (Examples 1 and 2). 第1撮像素子の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a first image sensor. 第2撮像素子の構成図である。It is a block diagram of a 2nd image sensor. 射出瞳と焦点検出瞳の相対位置を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relative position between an exit pupil and a focus detection pupil. 焦点検出領域を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a focus detection area. 撮影処理を示すメインフローチャートである。It is a main flowchart which shows a photography process. 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 a focus detection process. 被写体情報抽出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a subject information extraction process. 撮像素子で得られる被写体情報の例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of subject information obtained by an imaging element. AF評価帯域および撮影画像評価帯域の算出の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of calculation of an AF evaluation band and a captured image evaluation band. BP量算出処理を示すフローチャートである(実施例1)。9 is a flowchart illustrating a BP amount calculation process (first embodiment). 撮影レンズ収差情報の説明図である(実施例1)。FIG. 4 is an explanatory diagram of photographing lens aberration information (Example 1). ハーフミラーの分光透過率の角度依存性の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the angle dependence of the spectral transmittance of a half mirror. ハーフミラーへの入射角度の変化を説明する図である。It is a figure explaining change of an incidence angle to a half mirror. 被写体情報抽出のタイミングの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a timing of extracting subject information. BP量算出処理を示すフローチャートである(実施例2)。9 is a flowchart illustrating a BP amount calculation process (second embodiment). 撮影レンズ収差情報の説明図である(実施例2)。FIG. 9 is an explanatory diagram of photographing lens aberration information (Example 2). 波面収差情報のデータ系列に関する説明図である(実施例2)。FIG. 9 is an explanatory diagram relating to a data sequence of wavefront aberration information (Example 2). 撮像装置の構成図である(実施例3)。FIG. 9 is a configuration diagram of an imaging device (Example 3). 撮影処理を示すフローチャートである(実施例3)。11 is a flowchart illustrating a photographing process (third embodiment). 焦点検出処理を示すフローチャートである(実施例3)。14 is a flowchart illustrating focus detection processing (Example 3). BP量算出処理を示すフローチャートである(実施例3)。11 is a flowchart illustrating a BP amount calculation process (Example 3). BP量算出処理を示すフローチャートである(実施例4)。14 is a flowchart illustrating a BP amount calculation process (Example 4). 撮影光学系の光路とハーフミラー情報を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path of a photographing optical system and half mirror information. ハーフミラーの厚みとBP量との関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between a thickness of a half mirror and a BP amount. 厚みに対するハーフミラー情報を示す図である。It is a figure showing half mirror information to thickness. 撓み状態の異なるハーフミラーを示す図である。It is a figure which shows the half mirror from which a bending state differs. 第2撮像素子への撮影光学系の光路を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an optical path of a photographing optical system to a second image sensor. 干渉縞本数の測定結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a measurement result of the number of interference fringes. 撓み方向を示す図である。It is a figure which shows a bending direction. 撓み量と、撓み量によって発生するBP量との相関関係図である。It is a correlation diagram of the amount of bending, and the amount of BP generated by the amount of bending. 撓み量に対するハーフミラー情報を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating half mirror information with respect to a deflection amount.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

(撮像装置の構成)
図1は、本発明を実施した撮像装置の一例としての、レンズ交換式デジタルカメラ本体(以下、カメラ本体という)100、およびカメラ本体100に対して着脱可能に取り付けられる撮影レンズ500の構成図である。
(Configuration of imaging device)
FIG. 1 is a configuration diagram of an interchangeable lens type digital camera main body (hereinafter, referred to as a camera main body) 100 and a photographing lens 500 detachably attached to the camera main body 100 as an example of an imaging apparatus embodying the present invention. is there.

撮影レンズ500は、撮影光学系を有し、本実施例では、焦点距離が可変なズームレンズである。被写体からの光束は第1レンズ群501、第2レンズ群502、および第3レンズ群503を透過し、カメラ本体100内の撮像面に被写体像が結像される。第2レンズ群502は、光軸に沿って進退して変倍を行うバリエータとして機能する。第3レンズ群503は、光軸に沿って進退して焦点調節を行うフォーカスレンズとして機能する。第3レンズ群503は、ステッピングモーターなどを用いたフォーカス駆動部504によって駆動される。虹彩絞り505は、撮影レンズ500に入射する光量を調節するための複数の絞り羽根で構成されている。絞り駆動部506は、絞り羽根を所定のFナンバになるまで絞り込み駆動する。レンズCPU507は、レンズ側通信端子508およびカメラ側通信端子113を介してカメラCPU104と通信し、各種情報を送受信するとともに、カメラCPU104からの指令に基づいてフォーカス駆動部504や絞り駆動部506を駆動制御する。   The photographing lens 500 has a photographing optical system, and in this embodiment, is a zoom lens having a variable focal length. The luminous flux from the subject passes through the first lens group 501, the second lens group 502, and the third lens group 503, and a subject image is formed on an imaging surface in the camera body 100. The second lens group 502 functions as a variator that moves forward and backward along the optical axis to perform zooming. The third lens group 503 functions as a focus lens that moves forward and backward along the optical axis to perform focus adjustment. The third lens group 503 is driven by a focus driving unit 504 using a stepping motor or the like. The iris diaphragm 505 includes a plurality of diaphragm blades for adjusting the amount of light incident on the photographing lens 500. The aperture driving unit 506 drives the aperture blade down until it reaches a predetermined F number. The lens CPU 507 communicates with the camera CPU 104 via the lens-side communication terminal 508 and the camera-side communication terminal 113, transmits and receives various information, and drives the focus drive unit 504 and the aperture drive unit 506 based on instructions from the camera CPU 104. Control.

撮影レンズ500のズームレンジや開放Fナンバは撮影意図に応じて設計されるが、本発明の実施例においては、開放Fナンバはズーム状態やフォーカス状態によらず、F2の一定値となるように構成されている。一方、射出瞳と撮像面間との距離、いわゆる射出瞳距離はズーム状態およびフォーカス状態に応じて変化する。   Although the zoom range and the open F number of the photographing lens 500 are designed according to the photographing intention, in the embodiment of the present invention, the open F number is set to a constant value of F2 regardless of the zoom state or the focus state. It is configured. On the other hand, the distance between the exit pupil and the imaging plane, the so-called exit pupil distance, changes according to the zoom state and the focus state.

撮影レンズ500内の各レンズ群を透過した光束は、カメラ本体100に備え付けられた光束分割手段としてのビームスプリッタ103に入射する。ビームスプリッタ103はカメラ内に固定されており、本実施例においてはハーフミラーである。ビームスプリッタ103によって分割された光束の一方の光束はビームスプリッタ103を透過して第1の撮像面に被写体像を配置された第1撮像素子101に導かれる。他方の光束はビームスプリッタ103で反射して第2の撮像面に配置された第2撮像素子102に導かれる。なお、ビームスプリッタ103は、ハーフミラーと同様に入射する光束を分割することができるものであれば、必ずしもハーフミラーでなくてもよい。   The luminous flux transmitted through each lens group in the taking lens 500 enters a beam splitter 103 as a luminous flux splitting unit provided in the camera body 100. The beam splitter 103 is fixed in the camera, and is a half mirror in the present embodiment. One of the light beams split by the beam splitter 103 passes through the beam splitter 103 and is guided to the first image sensor 101 in which the subject image is arranged on the first image surface. The other light beam is reflected by the beam splitter 103 and guided to the second image sensor 102 arranged on the second image plane. Note that the beam splitter 103 does not necessarily have to be a half mirror as long as it can split an incident light beam like a half mirror.

第1および第2の撮像面は、撮影レンズ500から見て光学的に等価な位置にある。言い換えると、第1の撮像面に配置された第1撮像素子101と第2の撮像面に配置された第2撮像素子102はそれぞれ、撮影レンズ500を介して、被写体に対して光学的に共役な結像面にある。   The first and second imaging surfaces are at optically equivalent positions when viewed from the photographing lens 500. In other words, the first image sensor 101 arranged on the first image plane and the second image sensor 102 arranged on the second image plane are each optically conjugate to the subject via the photographing lens 500. On the image plane.

第1および第2の撮像面には、ビームスプリッタ103の透過率および反射率に応じた明るさの被写体像が形成される。ハーフミラーは理想的な平面で、かつ光束が透過する領域の屈折率も一様であることが望ましいが、現実にはある程度のうねりや屈折率分布が生じているため、ビームスプリッタ103を透過および反射した光束により形成される画像は画質が低下する場合がある。そして、ハーフミラーが薄板ガラスで構成される場合、画質低下の程度は、透過した光束により形成される画像と比較し、反射した光束により形成される画像において相対的に大きい。そこで、本実施例では、透過側の第1撮像素子101を高解像度記録用撮像素子、すなわち主として静止画を撮影するための撮像素子とし、反射側の第2撮像素子102は静止画よりも記録画素数が少ない動画の撮影に用いる撮像素子としている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されるものではなく、ビームスプリッタ103の特性やその他の条件に応じて第1撮像素子101と第2撮像素子102の位置を入れ替えてもよい。   On the first and second imaging surfaces, subject images having brightness according to the transmittance and the reflectance of the beam splitter 103 are formed. It is desirable that the half mirror be an ideal plane and have a uniform refractive index in a region through which the light beam passes. However, in reality, a certain amount of undulation or refractive index distribution is generated, so that the half mirror transmits through the beam splitter 103 and has a uniform refractive index. The image formed by the reflected light beam may have a reduced image quality. When the half mirror is made of thin glass, the degree of image quality deterioration is relatively larger in an image formed by reflected light beams than in an image formed by transmitted light beams. Therefore, in the present embodiment, the first image sensor 101 on the transmission side is an image sensor for high-resolution recording, that is, an image sensor for mainly photographing a still image, and the second image sensor 102 on the reflection side records more than a still image. The imaging device is used for capturing a moving image having a small number of pixels. However, the present invention is not limited to this mode, and the positions of the first image sensor 101 and the second image sensor 102 may be switched according to the characteristics of the beam splitter 103 and other conditions.

CMOSエリアセンサからなる第1撮像素子101および第2撮像素子102は、被写体像を電気信号に変換するマトリクス状に配置された画素部によって構成される。電気信号に変換された画素情報はカメラCPU104で画像信号や焦点検出信号を得るための各種補正処理や、得られた画像信号をライブビュー画像や記録画像に変換するための処理等が行われる。なお、本実施例においてはこれらの処理等をカメラCPU104で行っているが、これらの処理等は専用の回路を設けて当該回路によって処理してもよい。撮像素子駆動手段114は、第2撮像素子102を光軸方向へ移動させるための手段である。第1撮像素子101および第2撮像素子102は、上述のように、光学的に共役な結像面に配されるが、組立上の誤差や、後述する収差の影響による最良像面の差により、共役な面に配置することは困難で、所定の誤差を有する。2つの撮像素子で同時に画像を得る際に、撮影レンズ500に設けられた焦点調節手段だけでは、2つの撮像素子に対して、ピント調整することができないため、撮像素子駆動手段114を設けている。撮像素子駆動手段114は、第2撮像素子102を駆動してもよいし、ビームスプリッタ103を移動してもよい。また、各撮像素子には、赤外カットフィルタや光学的ローパスフィルタなどが一体的に配置されている。   The first image sensor 101 and the second image sensor 102 composed of a CMOS area sensor are configured by pixel units arranged in a matrix for converting a subject image into an electric signal. The pixel information converted into the electric signal is subjected to various correction processes for obtaining an image signal and a focus detection signal by the camera CPU 104, a process for converting the obtained image signal into a live view image and a recorded image, and the like. In the present embodiment, these processes and the like are performed by the camera CPU 104. However, these processes and the like may be performed by providing a dedicated circuit and performing such processing. The image sensor driving unit 114 is a unit for moving the second image sensor 102 in the optical axis direction. The first image sensor 101 and the second image sensor 102 are arranged on the optically conjugate image plane as described above. However, due to assembly errors and the difference between the best image planes due to the influence of aberrations described later. , Is difficult to dispose on a conjugate plane, and has a predetermined error. When simultaneously obtaining images with the two image sensors, the image sensor drive unit 114 is provided because the focus cannot be adjusted with respect to the two image sensors only by the focus adjustment unit provided in the photographing lens 500. . The image sensor driving unit 114 may drive the second image sensor 102 or move the beam splitter 103. In addition, an infrared cut filter, an optical low-pass filter, and the like are integrally arranged in each image sensor.

操作部材105は、カメラの撮影モードや撮影条件等を設定するための各種部材である。記憶媒体106は、フラッシュメモリであり、撮影した静止画や動画を記録するための媒体である。ファインダ内表示器107は、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイ等の小型で高精細な表示手段としてのディスプレイ108と接眼レンズ109とで構成される。外部表示器110は、裸眼視に適した画面サイズの有機ELディスプレイや液晶ディスプレイが用いられる。カメラ本体100の設定状態、ライブビュー画像、撮影済み画像等の各種情報は、ファインダ内表示器107や外部表示器110に表示される。   The operation member 105 is various members for setting a photographing mode and photographing conditions of the camera. The storage medium 106 is a flash memory, and is a medium for recording captured still images and moving images. The display 107 in the finder includes a display 108 as a small and high-definition display means such as an organic EL display or a liquid crystal display, and an eyepiece 109. As the external display 110, an organic EL display or a liquid crystal display having a screen size suitable for naked eyes is used. Various information such as the setting state of the camera body 100, the live view image, and the photographed image are displayed on the in-finder display 107 and the external display 110.

フォーカルプレンシャッタ111は、第1撮像素子101の前面に配置されている。シャッタ駆動部112は、例えば、モーターであり、シャッタの羽根を駆動制御することで、静止画を撮像する際の露光時間を制御する。カメラ側通信端子113は、撮影レンズ500を装着するためのカメラマウント部に設けられている。カメラ側通信端子113は、レンズマウント部に設けられたレンズ側通信端子508とともにカメラCPU104とレンズCPU507の間でやりとりされる情報を送受信する。   The focal plane shutter 111 is arranged on the front surface of the first image sensor 101. The shutter driving unit 112 is, for example, a motor, and controls the exposure time when capturing a still image by controlling the driving of the blades of the shutter. The camera-side communication terminal 113 is provided on a camera mount for mounting the photographing lens 500. The camera communication terminal 113 transmits and receives information exchanged between the camera CPU 104 and the lens CPU 507 together with the lens communication terminal 508 provided on the lens mount unit.

図2は、第1撮像素子101の構成図である。本実施例では、第1および第2撮像素子101、102は、画素ピッチおよび1つのマイクロレンズに対応する光電変換部の数が異なる。それ以外の機能、構成については類似である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the first image sensor 101. In the present embodiment, the first and second imaging elements 101 and 102 differ in pixel pitch and the number of photoelectric conversion units corresponding to one microlens. Other functions and configurations are similar.

図2(a)は、第1の撮像面の中央近傍(像高0付近)における一部の画素部を撮影レンズ500側から見た平面図である。第1撮像素子101が有する複数の画素部はそれぞれ、撮像面上の水平方向(x)、垂直方向(y)ともに4μmの大きさを有する正方形の画素部であり、画素部の構造は実質的にすべて同じである。第1撮像素子101は、画素部が水平方向に6000画素、垂直方向に4000画素配列された、有効画素数2400万画素の撮像素子である。撮像領域の大きさは画素部の大きさ、すなわち画素ピッチに画素数を乗じれば求めることができ、この場合は水平方向に24mm、垂直方向に16mmとなる。各画素部には、RGBのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。   FIG. 2A is a plan view of a part of the pixel portion near the center (near an image height 0) of the first imaging surface when viewed from the photographing lens 500 side. Each of the plurality of pixel units included in the first imaging element 101 is a square pixel unit having a size of 4 μm in both the horizontal direction (x) and the vertical direction (y) on the imaging surface, and the structure of the pixel unit is substantially the same. All the same. The first image sensor 101 is an image sensor having 24 million effective pixels, in which a pixel portion is arranged in 6000 pixels in the horizontal direction and 4000 pixels in the vertical direction. The size of the imaging area can be obtained by multiplying the size of the pixel portion, that is, the pixel pitch by the number of pixels. In this case, the size is 24 mm in the horizontal direction and 16 mm in the vertical direction. In each pixel portion, RGB color filters are arranged in a mosaic pattern.

図2(b)は、画素部の断面図である。CMOSイメージセンサの基体を成すシリコン基板101d内には、光電変換部101a、101bが設けられている。また、シリコン基板101d内には、各光電変換部で発生した光電子を電圧に変換して外部に読み出す不図示のスイッチングトランジスタ等が形成され、光電変換後の出力信号は配線層101eによって読み出される。   FIG. 2B is a cross-sectional view of the pixel portion. Photoelectric conversion units 101a and 101b are provided in a silicon substrate 101d serving as a base of the CMOS image sensor. In the silicon substrate 101d, a switching transistor (not shown) that converts photoelectrons generated in each photoelectric conversion unit into a voltage and reads the voltage to the outside is formed, and an output signal after the photoelectric conversion is read by the wiring layer 101e.

配線層101eは、透明な層間膜101fによって絶縁されている。オンチップマイクロレンズ101cの下には、色分離用のカラーフィルタ101gが設けられている。オンチップマイクロレンズ101cの形状は、その焦点位置が光電変換部101a、101bの上面に略一致するように決められる。そのため、光電変換部101a、101bはオンチップマイクロレンズ101cを介して撮影光学系の射出瞳近傍に逆投影され、逆投影像が位相差検出方式の焦点検出を行う際の焦点検出瞳として機能する。位相差検出方式の焦点検出を行う際は、光電変換部101a、101bの出力信号を個別に処理して一対2像の位相差像を生成する。焦点検出手段としてのカメラCPU104は、2像の相対的な像ずれ量から撮像面における被写体像のデフォーカス量を算出する。また、加算制御手段としてのカメラCPU104は、光電変換部101a、101bの信号を加算して静止画または動画の記録用画像信号またはライブビュー用(表示用)の画像信号を得る。なお、加算処理は専用の回路を設けて行ってもよいし、光電変換部101a、101bから個別に出力された信号が第1撮像素子101内で加算され、出力されてもよい。   The wiring layer 101e is insulated by a transparent interlayer film 101f. A color filter 101g for color separation is provided below the on-chip micro lens 101c. The shape of the on-chip micro lens 101c is determined so that the focal position thereof substantially matches the upper surfaces of the photoelectric conversion units 101a and 101b. Therefore, the photoelectric conversion units 101a and 101b are back-projected to the vicinity of the exit pupil of the photographing optical system via the on-chip micro lens 101c, and function as a focus detection pupil when the back-projected image performs focus detection by the phase difference detection method. . When performing focus detection by the phase difference detection method, output signals of the photoelectric conversion units 101a and 101b are individually processed to generate a phase difference image of one to two images. The camera CPU 104 as a focus detection unit calculates the defocus amount of the subject image on the imaging surface from the relative image shift amount of the two images. Further, the camera CPU 104 as an addition control unit adds the signals of the photoelectric conversion units 101a and 101b to obtain a still image or moving image recording image signal or a live view (display) image signal. Note that the addition process may be performed by providing a dedicated circuit, or the signals individually output from the photoelectric conversion units 101a and 101b may be added in the first imaging element 101 and output.

図3は、第2撮像素子102の構成図であり、第2の撮像面の中央近傍(像高0付近)における一部の画素部を撮影レンズ500側から見た平面図である。第2撮像素子102が有する複数の画素部はそれぞれ、撮像面上の水平方向(x)、垂直方向(y)共に12μmの大きさを有する正方形の画素部であり、画素部の構造は実質的にすべて同じである。第2撮像素子102は、画素部が水平方向に2000画素、垂直方向に1333画素配列された、有効画素数約267万画素の撮像素子である。撮像領域の大きさは画素部の大きさ、すなわち画素ピッチに画素数を乗じれば求めることができ、この場合は水平方向に24mm、垂直方向に16mmとなる。各画素部には、RGBのカラーフィルタがモザイク状に配列されている。第1撮像素子101と比較して、画素ピッチが3倍となっているため、総画素数が1/3となっている。   FIG. 3 is a configuration diagram of the second imaging element 102, and is a plan view of a part of the pixel portion near the center (near an image height 0) of the second imaging surface when viewed from the imaging lens 500 side. Each of the plurality of pixel units included in the second image sensor 102 is a square pixel unit having a size of 12 μm in both the horizontal direction (x) and the vertical direction (y) on the imaging surface, and the structure of the pixel unit is substantially All the same. The second image sensor 102 is an image sensor having a pixel section of 2000 pixels in the horizontal direction and 1333 pixels in the vertical direction and an effective pixel number of about 2.67 million pixels. The size of the imaging area can be obtained by multiplying the size of the pixel portion, that is, the pixel pitch by the number of pixels. In this case, the size is 24 mm in the horizontal direction and 16 mm in the vertical direction. In each pixel portion, RGB color filters are arranged in a mosaic pattern. Since the pixel pitch is three times that of the first image sensor 101, the total number of pixels is 3.

第2撮像素子102の各画素部は、各配線層やオンチップマイクロレンズ、色分離用のカラーフィルタなどは、第1撮像素子101と同様に構成されている。第1撮像素子101と異なる点として、オンチップマイクロレンズ102jの下に、9つの光電変換部を有する。これにより、第1撮像素子101に対して、受光する光束の角度分解能を上げることができる。第1撮像素子101では、撮影光学系の射出瞳近傍に生成される逆投影像が、2つの光電変換部101a、101bに対応する。一方、第2撮像素子102では、撮影光学系の射出瞳近傍に生成される逆投影像が、9つの光電変換部102a〜102iに対応する。これにより、位相差検出方式の焦点検出を行う際の焦点検出瞳の構成方法が、水平方向に分割、垂直方向に分割など複数考えられる。焦点検出手段としてのカメラCPU104は、2像の相対的な像ずれ量から撮像面における被写体像のデフォーカス量を算出する。また、加算制御手段としてのカメラCPU104は、光電変換部102a〜101iの信号を全て、または選択的に加算して静止画または動画の記録用画像信号またはライブビュー用(表示用)の画像信号を得る。なお、加算処理は専用の回路を設けて行ってもよいし、光電変換部102a〜102iから個別に出力された信号が第2撮像素子102内で加算され、出力されてもよい。   Each pixel portion of the second image sensor 102 has the same configuration as the first image sensor 101, such as each wiring layer, on-chip microlens, color filter for color separation, and the like. The difference from the first image pickup device 101 is that nine photoelectric conversion units are provided below the on-chip micro lens 102j. Thereby, the angular resolution of the light beam received with respect to the first image sensor 101 can be increased. In the first image sensor 101, the back-projected image generated near the exit pupil of the imaging optical system corresponds to the two photoelectric conversion units 101a and 101b. On the other hand, in the second image sensor 102, the back-projected images generated near the exit pupil of the imaging optical system correspond to the nine photoelectric conversion units 102a to 102i. Accordingly, a plurality of methods of configuring a focus detection pupil when performing focus detection using the phase difference detection method, such as division in the horizontal direction and division in the vertical direction, can be considered. The camera CPU 104 as a focus detection unit calculates the defocus amount of the subject image on the imaging surface from the relative image shift amount of the two images. Further, the camera CPU 104 as addition control means adds all or the signals of the photoelectric conversion units 102a to 101i or selectively adds a still image or moving image recording image signal or a live view (display) image signal. obtain. Note that the addition process may be performed by providing a dedicated circuit, or the signals individually output from the photoelectric conversion units 102a to 102i may be added and output in the second image sensor 102.

本実施例の第1および第2撮像素子101、102は、2種類の読み出しモードを有する。第1の読み出しモードは、全画素読み出しモードと称するもので、記録用の静止画や動画を撮像するためのモードである。このモードでは、全画素部の信号が読み出される。第2の読み出しモードは、間引き読み出しモードと称するもので、記録用の静止画よりも画素数の少ないライブビュー画像の表示を行うためのモードである。ライブビュー画像とは、各撮像素子で取得された画像をファインダ内表示器107や外部表示器110にリアルタイムで表示するための画像である。ライブビューに必要な画素数は全画素数よりも少ないため、x方向およびy方向ともに所定比率に間引いた画素部のみから信号を読み出すことで、信号処理回路の処理負荷を軽減するとともに、消費電力の低減にも寄与する。また、第1および第2のいずれの読み出しモードにおいても、各画素部が備える所定数の光電変換部の信号は独立して読み出しされるため、焦点検出のための信号生成が可能となっている。読み出しモードに応じて、読み出された信号の画素数・画素ピッチが変わる。   The first and second imaging elements 101 and 102 of the present embodiment have two types of readout modes. The first readout mode is referred to as an all-pixels readout mode, and is a mode for capturing a still image or moving image for recording. In this mode, signals of all the pixel units are read. The second reading mode is referred to as a thinning-out reading mode, and is a mode for displaying a live view image having a smaller number of pixels than a recording still image. The live view image is an image for displaying an image obtained by each image sensor on the display 107 in the finder or the external display 110 in real time. Since the number of pixels required for the live view is smaller than the total number of pixels, by reading signals only from the pixel portions thinned out at a predetermined ratio in both the x and y directions, the processing load on the signal processing circuit is reduced and the power consumption is reduced. It also contributes to the reduction of In each of the first and second readout modes, the signals of a predetermined number of photoelectric conversion units included in each pixel unit are read out independently, so that it is possible to generate a signal for focus detection. . The number of pixels and the pixel pitch of the read signal change according to the read mode.

なお、本実施例では、第1撮像素子101は主として静止画撮影用に用いられるが、動画撮影に用いられてもよい。例えば、第2撮像素子102で動画撮影中に、第1撮像素子101は間引き読み画像を低解像度動画として記録することも可能である。同様に、第2撮像素子102は主として動画撮影用に用いられるが、静止画撮影に用いられてもよい。例えば、動画記録中に所望の1フレームを静止画として記録することも可能である。   In the present embodiment, the first image sensor 101 is mainly used for still image shooting, but may be used for moving image shooting. For example, the first imaging element 101 can record a thinned-out read image as a low-resolution moving image while the second imaging element 102 is capturing a moving image. Similarly, the second image sensor 102 is mainly used for moving image shooting, but may be used for still image shooting. For example, it is possible to record a desired one frame as a still image during moving image recording.

次に、画素部の構造と焦点検出瞳について説明する。図4は、各撮像素子の光電変換部と焦点検出瞳の対応関係を説明する図である。   Next, the structure of the pixel unit and the focus detection pupil will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the correspondence between the photoelectric conversion unit of each image sensor and the focus detection pupil.

図4(a)および図4(b)は、撮影光学系の射出瞳面と、像高ゼロすなわち像面中央近傍に配置された第1撮像素子101の光電変換部101a、101bとの共役関係を説明する図である。光電変換部と撮影光学系の射出瞳面は、オンチップマイクロレンズ101cによって共役関係となるように設計されている。撮影光学系の射出瞳は、一般的に光量調節用の虹彩絞りが置かれる面と略一致する。   FIGS. 4A and 4B show the conjugate relationship between the exit pupil plane of the photographing optical system and the photoelectric conversion units 101a and 101b of the first image sensor 101 arranged near the image height of zero, that is, near the center of the image plane. FIG. The photoelectric conversion unit and the exit pupil plane of the imaging optical system are designed to have a conjugate relationship by the on-chip microlens 101c. The exit pupil of the photographing optical system generally coincides with the surface on which the iris diaphragm for adjusting the light amount is placed.

本実施例の撮影レンズ500は、変倍機能を有するズームレンズであるが、光学タイプによっては変倍操作を行うと、射出瞳の像面からの距離や大きさが変化する。図4(a)における撮影光学系は、焦点距離が広角端と望遠端の中間、すなわちMiddleの状態を示している。これを標準的な射出瞳距離Zepと仮定して、オンチップマイクロレンズ101cの形状や、像高(X、Y座標)に応じた偏心パラメータの最適設計がなされる。   The photographing lens 500 of this embodiment is a zoom lens having a zooming function. However, depending on the optical type, when a zooming operation is performed, the distance and the size of the exit pupil from the image plane change. The photographing optical system in FIG. 4A shows a state in which the focal length is between the wide-angle end and the telephoto end, that is, the state of Middle. Assuming this as the standard exit pupil distance Zep, the optimal design of the eccentricity parameter according to the shape of the on-chip micro lens 101c and the image height (X, Y coordinates) is performed.

図4(a)において、鏡筒部材501r、503rはそれぞれ、第1レンズ群501および第3レンズ群503を保持する。開口板505aは絞り開放時の開口径を規定し、絞り羽根505bは絞り込み時の開口径を調節するための絞り羽根である。なお、撮影レンズ500を通過する光束の制限部材として作用する鏡筒部材501r、開口板505a、絞り羽根505b、および鏡筒部材503rは、像面から観察した場合の光学的な虚像を示している。また、絞り505の近傍における合成開口をレンズの射出瞳と定義し、前述のように像面から射出瞳までの距離をZepとする。   In FIG. 4A, lens barrel members 501r and 503r hold a first lens group 501 and a third lens group 503, respectively. The aperture plate 505a defines the aperture diameter when the aperture is opened, and the aperture blade 505b is an aperture blade for adjusting the aperture diameter when the aperture is stopped down. Note that the lens barrel member 501r, the aperture plate 505a, the aperture blade 505b, and the lens barrel member 503r that function as a restricting member for the light flux passing through the imaging lens 500 show an optical virtual image when observed from the image plane. . The synthetic aperture near the stop 505 is defined as the exit pupil of the lens, and the distance from the image plane to the exit pupil is Zep as described above.

2つの光電変換部101a、101bは、オンチップマイクロレンズ101cによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。換言すると、撮影光学系の射出瞳(投影像EP1a、EP1b)は、オンチップマイクロレンズ101cを介して、光電変換部101a、101bの表面に投影される。   The two photoelectric conversion units 101a and 101b are projected on the exit pupil plane of the imaging optical system by the on-chip micro lens 101c. In other words, the exit pupils (projected images EP1a, EP1b) of the photographing optical system are projected on the surfaces of the photoelectric conversion units 101a, 101b via the on-chip micro lens 101c.

図4(b)は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示しており、光電変換部101a、101bに対する投影像はそれぞれ、EP1a、EP1bとなる。また、本実施例において、第1撮像素子101は、2つの光電変換部101a、101bのいずれか一方の出力と、両方の和の出力を得ることができる画素部を有する。両方の和の出力は、撮影光学系の略全瞳領域である投影像EP1a、EP1bの両方の領域を通過した光束を光電変換して出力された信号である。   FIG. 4B shows a projected image of the photoelectric conversion unit on the exit pupil plane of the imaging optical system, and the projected images on the photoelectric conversion units 101a and 101b are EP1a and EP1b, respectively. In the present embodiment, the first imaging element 101 has a pixel unit that can obtain an output of one of the two photoelectric conversion units 101a and 101b and an output of the sum of both. The output of the sum of the two is a signal output by photoelectrically converting a light beam passing through both areas of the projected images EP1a and EP1b, which are substantially the entire pupil area of the photographing optical system.

図4(a)において、撮影光学系を通過する光束(の最外部)をLで示すと、光束Lは、開口板505aで規制されており、投影像EP1a、EP1bは、撮影光学系においてケラレがほぼ発生していない。図4(b)では、図4(a)の光束Lにより形成される円TLの内部に、光電変換部101a、101bの投影像EP1a、EP1bの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Lは、開口板505aでのみ制限されているため、円TLは開口板505aと言い換えることができる。この際、像面中央では投影像EP1a、EP1bのケラレ状態は、光軸に対して対称となり、光電変換部101a、101bが受光する光量は互いに等しい。   In FIG. 4A, L (outermost part) of the light beam passing through the photographing optical system is regulated by the aperture plate 505a, and the projected images EP1a and EP1b are vignetted by the photographing optical system. Almost has not occurred. In FIG. 4B, vignetting occurs because most of the projected images EP1a and EP1b of the photoelectric conversion units 101a and 101b are included in a circle TL formed by the light beam L in FIG. 4A. It can be seen that almost no occurrence occurs. Since the light beam L is limited only by the aperture plate 505a, the circle TL can be rephrased as the aperture plate 505a. At this time, the vignetting state of the projected images EP1a and EP1b is symmetric with respect to the optical axis at the center of the image plane, and the amounts of light received by the photoelectric conversion units 101a and 101b are equal to each other.

図4(c)は、図4(a)に対して、第2撮像素子102の光電変換部102a〜102iに関連する部分のみが異なる。3つの光電変換部102d、102e、102fは、オンチップマイクロレンズ102nによって撮影光学系の射出瞳面に投影される。換言すると、撮影光学系の射出瞳(投影像EP2d、EP2e、EP2f)は、オンチップマイクロレンズ102nを介して、光電変換部102d、102e、102fの表面に投影される。   FIG. 4C is different from FIG. 4A only in a portion related to the photoelectric conversion units 102 a to 102 i of the second image sensor 102. The three photoelectric conversion units 102d, 102e, and 102f are projected on the exit pupil plane of the imaging optical system by the on-chip micro lens 102n. In other words, the exit pupils (projected images EP2d, EP2e, EP2f) of the photographing optical system are projected onto the surfaces of the photoelectric conversion units 102d, 102e, 102f via the on-chip micro lens 102n.

図4(d)は、撮影光学系の射出瞳面上における、光電変換部の投影像を示しており、光電変換部102a〜102iに対する投影像はそれぞれ、EP2a〜EP2iとなる。また、本実施例において、第2撮像素子102は、9つの光電変換部102a〜102iの各々の出力と、全ての和の出力を得ることができる画素部を有する。全ての和の出力は、撮影光学系の略全瞳領域である投影像EP2a〜EP2iの全領域を通過した光束を光電変換して出力された信号である。   FIG. 4D shows a projected image of the photoelectric conversion unit on the exit pupil plane of the imaging optical system, and the projected images of the photoelectric conversion units 102a to 102i are EP2a to EP2i, respectively. Further, in the present embodiment, the second imaging element 102 has a pixel unit that can obtain the output of each of the nine photoelectric conversion units 102a to 102i and the sum of all outputs. The output of all the sums is a signal output by photoelectrically converting a light beam that has passed through all areas of the projected images EP2a to EP2i, which are substantially the entire pupil area of the photographing optical system.

図4(c)において、撮影光学系を通過する光束(の最外部)をLで示すと、光束Lは、開口板505aで規制されており、投影像EP2d、EP2e、EP2fは、撮影光学系においてケラレがほぼ発生していない。図4(d)では、図4(c)の光束Lにより形成された円TLの内部に、光電変換部102a〜102iの投影像EP2a〜EP2iの大部分が含まれていることからも、ケラレがほぼ発生していないことがわかる。光束Lは、開口板505aでのみ制限されているため、円TLは、開口板505aと言い換えることができる。この際、像面中央では各投影像のケラレ状態は、光軸に対して対称となる。   In FIG. 4C, when a light beam (outermost part) passing through the photographing optical system is indicated by L, the light beam L is regulated by the aperture plate 505a, and the projected images EP2d, EP2e, and EP2f are formed by the photographing optical system. Vignetting hardly occurred in. In FIG. 4D, vignetting occurs because most of the projected images EP2a to EP2i of the photoelectric conversion units 102a to 102i are included in a circle TL formed by the light beam L in FIG. 4C. It can be seen that almost no occurrence occurs. Since the light beam L is limited only by the aperture plate 505a, the circle TL can be rephrased as the aperture plate 505a. At this time, the vignetting state of each projected image is symmetric with respect to the optical axis at the center of the image plane.

ここで、位相差検出方式の焦点検出を行う場合の画素信号について説明する。本実施例では、オンチップマイクロレンズ101cと、分割された光電変換部101a、101bとにより、撮影光学系の射出光束を瞳分割する。そして、同一行上に配置された所定範囲内の複数の画素において、光電変換部101aの出力をつなぎ合わせて編成したものをAF用A像とする。同様に、光電変換部101bの出力をつなぎ合わせて編成したものをAF用B像とする。光電変換部101a、101bの出力は、ベイヤー配列の緑、赤、青、緑の出力を信号加算処理したものであり、疑似的に輝度(Y)信号として算出されたものが用いられる。ただし、赤、青、緑の色ごとに、AF用A像、B像を編成してもよい。このように生成したAF用A像とB像の相対的な像ずれ量を相関演算により検出することにより、所定領域の焦点ずれ量、すなわちデフォーカス量を検出することができる。   Here, a pixel signal in the case of performing focus detection by the phase difference detection method will be described. In the present embodiment, the on-chip microlens 101c and the divided photoelectric conversion units 101a and 101b pupil-divide the emitted light beam of the imaging optical system. Then, in a plurality of pixels within a predetermined range arranged on the same row, an image formed by connecting the outputs of the photoelectric conversion units 101a to form an A image for AF is used. Similarly, a knitted image obtained by connecting the outputs of the photoelectric conversion units 101b is referred to as an AF B image. The outputs of the photoelectric conversion units 101a and 101b are obtained by subjecting the outputs of green, red, blue, and green in a Bayer array to signal addition processing, and use what is artificially calculated as a luminance (Y) signal. However, the A and B images for AF may be organized for each of the colors red, blue, and green. By detecting the relative image shift amount between the A image and the B image for AF generated by the correlation calculation, the defocus amount of a predetermined area, that is, the defocus amount can be detected.

第2撮像素子102についても、1対の像信号を取得する。第2撮像素子102は、第1撮像素子101より瞳分割数が多いため、像信号の構成方法は、複数考えられる。例えば、光電変換部102a、102d、102gの出力を加算し1つの信号とし、それをつなぎ合わせて編成したものをAF用C像とする。同様に、光電変換部102c、102f、102iの出力を加算し1つの信号とし、それをつなぎ合わせて編成したものをAF用D像とする。また、AF用C像のために光電変換部102dの出力、AF用D像のために光電変換部102fの出力を使用してもよい。また、AF用C像のために左側6個の光電変換部(102a、102b、102d、102e、102g、102h)の出力、AF用D像のために右側6個の光電変換部(102b、102c、102e、102f、102h、102i)の出力を使用してもよい。また、AF用C像、D像に用いる光電変換部の個数は揃う必要はない。撮像素子上で像高が高い個所では、撮影光束のビネッティングが発生するため、ビネッティング状況に基づいて、AF用C像、D像に用いる光電変換部を選択してもよい。選択後の光量の差、すなわち信号出力の大きさの差があった場合でも、後述するシェーディング補正により、信号出力の大きさを略等しくするため、問題はない。第1撮像素子101のAF用A像、B像や第2撮像素子102のAF用C像、D像の信号は、各撮像素子の水平方向へ像ずれが発生するように構成されている。ただし、第2撮像素子102は、垂直方向へ像ずれが発生する1対の像信号も取得できる。本実施例では、垂直方向へ像ずれが発生する1対の信号として、AF用E像、F像を取得する。AF用E像、F像に用いる光電変換出力として種々のものが考えられるのは上述のとおりである。
(共役関係の説明)
図2から図4を参照して説明したように、第1および第2撮像素子101、102は、撮像のみの機能だけではなく焦点検出装置としての機能も有する。また、焦点検出方法としては、射出瞳を分割した光束を受光する焦点検出用画素を備えているため、位相差検出方式の焦点検出を行うことが可能である。
The second image sensor 102 also acquires a pair of image signals. Since the second image sensor 102 has a larger number of pupil divisions than the first image sensor 101, a plurality of image signal configuration methods can be considered. For example, the outputs of the photoelectric conversion units 102a, 102d, and 102g are added to form a single signal, and the combined signal is used as an AF C image. Similarly, the outputs of the photoelectric conversion units 102c, 102f, and 102i are added to form a single signal, and the combined signal is used as an AF D image. The output of the photoelectric conversion unit 102d may be used for the C image for AF, and the output of the photoelectric conversion unit 102f may be used for the D image for AF. The outputs of the left six photoelectric conversion units (102a, 102b, 102d, 102e, 102g, 102h) for the C image for AF, and the six photoelectric conversion units (102b, 102c) for the right for the D image for AF. , 102e, 102f, 102h, 102i) may be used. Further, the number of photoelectric conversion units used for the C image and the D image for AF need not be uniform. At locations where the image height is high on the image sensor, vignetting of the photographing light beam occurs. Therefore, the photoelectric conversion unit used for the AF C image and the D image may be selected based on the vignetting situation. Even if there is a difference in the amount of light after the selection, that is, a difference in the magnitude of the signal output, there is no problem because the magnitude of the signal output is made substantially equal by shading correction described later. The signals of the A and B images for AF of the first image sensor 101 and the C and D images for AF of the second image sensor 102 are configured such that image shifts occur in the horizontal direction of each image sensor. However, the second image sensor 102 can also acquire a pair of image signals in which an image shift occurs in the vertical direction. In the present embodiment, an AF E image and an F image are acquired as a pair of signals in which an image shift occurs in the vertical direction. As described above, various types of photoelectric conversion outputs used for the E and F images for AF can be considered.
(Explanation of conjugate relation)
As described with reference to FIGS. 2 to 4, the first and second imaging elements 101 and 102 have not only a function of imaging only but also a function as a focus detection device. Further, as the focus detection method, since a focus detection pixel that receives a light beam obtained by dividing the exit pupil is provided, focus detection using a phase difference detection method can be performed.

次に、図5を参照して、本実施例の焦点検出領域について説明する。図5は、第1および第2撮像素子101、102の画素が形成された、点線で示される撮影範囲217内における焦点検出領域を示す図である。本実施例では、撮影範囲217の中央部と左右2箇所の計3箇所の焦点検出領域が設けられている。本実施例では、焦点検出領域内で第1および第2撮像素子101,102から得られた信号に基づいて、撮像面位相差AF(位相差検出方式AF)が行われる。図5の焦点検出領域は、第1撮像素子101の水平方向(横方向)へ瞳分割を行う画素を含む焦点検出部を備えている。また、第2撮像素子102の水平方向(横方向)および垂直方向(縦方向)へ瞳分割を行う画素を含む焦点検出部を備えている。   Next, a focus detection area according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a focus detection area in an imaging range 217 indicated by a dotted line in which pixels of the first and second imaging elements 101 and 102 are formed. In the present embodiment, a total of three focus detection areas are provided at the center of the imaging range 217 and at two places on the left and right. In the present embodiment, the imaging surface phase difference AF (phase difference detection AF) is performed based on signals obtained from the first and second imaging elements 101 and 102 in the focus detection area. The focus detection area in FIG. 5 includes a focus detection unit including pixels that perform pupil division in the horizontal direction (lateral direction) of the first image sensor 101. Further, a focus detection unit including pixels for performing pupil division in the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction) of the second image sensor 102 is provided.

本実施例では、撮影範囲217を共通としているが、別々に分けてもよい。例えば、静止画撮影と動画撮影を、第1および第2撮像素子101、102で同時に行う場合などは、静止画像と動画像のアスペクト比など異なる撮影範囲を有してもよい。このような場合には、撮影画像を表示する際に、各撮像素子の撮影範囲を枠で明示するなどにより、撮影者に知らしめることができる。   In the present embodiment, the photographing range 217 is common, but may be divided separately. For example, when still image shooting and moving image shooting are performed simultaneously by the first and second image sensors 101 and 102, different image capturing ranges such as the aspect ratio of a still image and a moving image may be provided. In such a case, when displaying the photographed image, the photographing range of each image sensor can be clearly indicated by a frame or the like, so that the photographer can be notified.

撮影範囲217内には、撮像面位相差AFを行う3つの横方向の焦点検出領域218ah、218bh、218chと、縦方向の焦点検出領域218av、218bv、218cvが設けられている。第1撮像素子101は、焦点検出領域218ah、218bh、218chに対応する領域から焦点検出信号を得ることにより、被写体のコントラストを有する方向に関して、水平方向のみの焦点検出を行う。第2撮像素子102は、焦点検出領域218ah、218bh、218chに対応する領域から焦点検出信号を得ることにより、被写体のコントラストを有する方向に関して、水平方向の焦点検出を行う。また、第2撮像素子102は、焦点検出領域218av、218bv、218cvに対応する領域から焦点検出信号を得ることにより、被写体のコントラストを有する方向に関して、垂直方向の焦点検出を行う。   Within the imaging range 217, three horizontal focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch for performing the imaging surface phase difference AF, and vertical focus detection areas 218av, 218bv, and 218cv are provided. The first imaging element 101 obtains a focus detection signal from the areas corresponding to the focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch to perform focus detection only in the horizontal direction with respect to the direction having the contrast of the subject. The second imaging element 102 obtains a focus detection signal from the areas corresponding to the focus detection areas 218ah, 218bh, and 218ch, and performs focus detection in the horizontal direction with respect to the direction having the contrast of the subject. In addition, the second imaging element 102 obtains a focus detection signal from an area corresponding to the focus detection areas 218av, 218bv, and 218cv, and performs focus detection in the vertical direction with respect to the direction having the contrast of the subject.

表示枠219a、219b、219cは、外部表示器110における焦点検出領域の範囲を示している。表示枠を焦点検出領域と概ね同じサイズにすることにより、撮影者が表示枠内に配置した被写体に対して適切に焦点検出を行うことができる。
(撮影フロー)
図6を参照して、本実施例の撮影処理について説明する。図6は、本実施例における撮影処理を示すメインフローチャートである。撮影者がカメラ本体100の電源スイッチをオン操作すると、カメラCPU104はカメラ本体100内の各アクチュエータや第1および第2撮像素子101、102の動作確認を行うとともに、メモリ内容や実行プログラムの初期化を行う。
The display frames 219a, 219b, and 219c indicate the range of the focus detection area on the external display 110. By setting the display frame to be approximately the same size as the focus detection area, it is possible to appropriately perform focus detection on a subject arranged by the photographer in the display frame.
(Shooting flow)
With reference to FIG. 6, the photographing processing of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a main flowchart showing the photographing processing in this embodiment. When the photographer turns on the power switch of the camera body 100, the camera CPU 104 checks the operation of each actuator and the first and second image sensors 101 and 102 in the camera body 100, and initializes the memory contents and the execution program. I do.

ステップS101では、カメラCPU104は、レンズCPU507と通信を行い、撮影レンズの開放Fナンバ、焦点距離、射出瞳距離PL、フォーカスレンズ繰り出し量とピント変化量の比例定数であるフォーカス敏感度等の情報を受信する。   In step S101, the camera CPU 104 communicates with the lens CPU 507 to store information such as the open F number of the photographing lens, the focal length, the exit pupil distance PL, and the focus sensitivity which is a proportional constant between the focus lens extension amount and the focus change amount. Receive.

ステップS102では、カメラCPU104は、カメラ本体100が静止画撮影モード(静止画撮影のみを行うモード、または静止画/動画同時撮影モード)に設定されているか否かを判定する。静止画撮影モードに設定されている場合、ステップS103に進み、静止画撮影モードに設定されていない、すなわち動画のみ撮影するモードに設定されている場合、ステップS104に進む。   In step S102, the camera CPU 104 determines whether or not the camera body 100 is set to a still image shooting mode (a mode in which only a still image is shot, or a still image / moving image simultaneous shooting mode). When the still image shooting mode is set, the process proceeds to step S103. When the still image shooting mode is not set, that is, when only the moving image is set, the process proceeds to step S104.

ステップS103では、カメラCPU104は、静止画撮影用の第1撮像素子101を被写体情報取得モードで駆動させ、動画撮影用の第2撮像素子102をライブビューモードで駆動させる。   In step S103, the camera CPU 104 drives the first image sensor 101 for still image shooting in the subject information acquisition mode, and drives the second image sensor 102 for moving image shooting in the live view mode.

ライブビューモードとは、撮像素子で取得された画像をファインダ内表示器107や外部表示器110にリアルタイムで表示するモードである。記録用画像の画素数に対して各表示器の画素数は水平方向および垂直方向ともに少ないため、ライブビューモードでは撮像素子から読み出す際に、水平方向および垂直方向ともに画素の間引きを行い、撮像素子や信号処理回路の消費電力を低く抑えている。また、ライブビューモードで読み出した画像信号を用いて位相差検出も行うが、焦点検出信号の分解能維持のため、焦点検出領域のみ間引き読みせずに全画素の情報を読み出してもよい。   The live view mode is a mode in which an image acquired by the image sensor is displayed on the display 107 in the finder or the external display 110 in real time. Since the number of pixels of each display is smaller in the horizontal direction and the vertical direction than the number of pixels of the image for recording, in the live view mode, when reading out from the image sensor, the pixels are thinned out in both the horizontal and vertical directions, and the image sensor And the power consumption of the signal processing circuit is kept low. Further, the phase difference detection is also performed using the image signal read in the live view mode. However, in order to maintain the resolution of the focus detection signal, information of all pixels may be read without thinning out only the focus detection area.

被写体情報取得モードとは、被写体のパターンの空間周波数特性や分光、コントラストの方向などの被写体情報や、焦点検出情報を取得するためのモードである。焦点検出範囲が、複数あり、領域が広い場合には、第2の読み出しモードで駆動する。一方、撮影者の指示や被写体検出などにより、焦点検出領域が限定される場合には、第1の読み出しモードで焦点検出領域の近傍のみを、水平、垂直方向の間引きを行わずに、出力信号を得る。また、必要に応じて、フレームレートを上げ、情報取得の時間間隔を縮めることにより、より多くの被写体情報を得る。領域を限定して信号を取得することにより、撮像素子や信号処理回路の消費電力を低く抑えている。   The subject information acquisition mode is a mode for acquiring subject information such as the spatial frequency characteristics, spectral, and contrast directions of the pattern of the subject, and focus detection information. When there are a plurality of focus detection ranges and the area is wide, driving is performed in the second read mode. On the other hand, when the focus detection area is limited due to a photographer's instruction, subject detection, or the like, only the vicinity of the focus detection area in the first readout mode is output without thinning out the horizontal and vertical directions. Get. Further, as necessary, more frame information is obtained by increasing the frame rate and shortening the time interval of information acquisition. By obtaining signals in a limited area, the power consumption of the image sensor and the signal processing circuit is kept low.

ステップS104では、カメラCPU104は、動画のみの撮影に対応するため、第2撮像素子102を駆動する。本実施例では、動画のみの撮影では、静止画撮影用の第1撮像素子101を駆動させない。これは、動画撮影で得られる画像の解像度は第2撮像素子102の画素ピッチで制限されるため、より高周波の情報を得ても、有効に活用できない可能性があるためである。これにより消費電力の抑制が可能となる。ただし、静止画撮影用の第1撮像素子101を、動画撮影用の第2撮像素子102よりもフレームレートを上げるなどして、より多くの被写体情報を得るように構成してもよい。   In step S104, the camera CPU 104 drives the second image sensor 102 in order to support shooting of only a moving image. In the present embodiment, the first image sensor 101 for photographing a still image is not driven in photographing only a moving image. This is because the resolution of an image obtained by shooting a moving image is limited by the pixel pitch of the second image sensor 102, and therefore, even if higher frequency information is obtained, it may not be possible to effectively use the information. As a result, power consumption can be reduced. However, the first image sensor 101 for still image shooting may be configured to obtain more subject information by increasing the frame rate than the second image sensor 102 for moving image shooting.

ステップS105では、カメラCPU104は、第2撮像素子102で取得した信号を表示用信号に変換し、ファインダ内表示器107または外部表示器110に送信してライブビュー表示を開始する。   In step S105, the camera CPU 104 converts the signal acquired by the second image sensor 102 into a display signal, transmits the signal to the in-finder display 107 or the external display 110, and starts live view display.

ステップS106では、カメラCPU104は、第2撮像素子102の駆動により得られる画像信号の明るさを判断し、ライブビュー時の絞り制御を行う。第2撮像素子102の蓄積時間や絞り制御は、どちらの記録画像を優先するかで決定すればよい。動画は、フレームレートを決定すると、記録画像における移動被写体の連続性に鑑みると、蓄積時間に制約が出る。そのため、適切な露光状態を調整するために、調節可能なパラメータは絞りと信号のゲイン調整のみとなる。静止画は、撮影画像に対する撮影者の設定はあるが、静止画撮影前の待機状態においては、絞り、蓄積時間、ゲインの設定に自由度がある。これらの要件を踏まえて、絞り制御を行う。   In step S106, the camera CPU 104 determines the brightness of the image signal obtained by driving the second image sensor 102, and performs aperture control during live view. The storage time and aperture control of the second image sensor 102 may be determined depending on which recording image has priority. When the frame rate of a moving image is determined, the storage time is restricted in view of the continuity of a moving subject in a recorded image. Therefore, in order to adjust an appropriate exposure state, the only parameters that can be adjusted are aperture and signal gain adjustment. For a still image, the photographer has set the photographed image, but in a standby state before photographing the still image, there is a degree of freedom in setting the aperture, accumulation time, and gain. Aperture control is performed based on these requirements.

ステップS107では、カメラCPU104は、焦点検出処理を実行する。本実施例では、2つの撮像素子による焦点検出、および、被写体情報の取得を行う。また、被写体情報を用いて焦点検出結果の補正も行う。また、焦点検出結果に基づき、レンズ駆動や、合焦表示なども行う。   In step S107, the camera CPU 104 executes a focus detection process. In this embodiment, focus detection by two image sensors and acquisition of subject information are performed. Further, the focus detection result is corrected using the subject information. Further, based on the focus detection result, lens driving, focusing display, and the like are also performed.

ステップS108では、カメラCPU104は、動画撮影トリガボタンがオン操作されたか否かを判断する。オン操作された場合、ステップS109に進み、オン操作されていない場合、ステップS110に進む。   In step S108, the camera CPU 104 determines whether the moving image shooting trigger button has been turned on. If an ON operation has been performed, the process proceeds to step S109. If an ON operation has not been performed, the process proceeds to step S110.

ステップS109では、カメラCPU104は、動画用の画像処理を行い、動画の生成を開始する。生成された動画は、記録される。   In step S109, the camera CPU 104 performs image processing for a moving image, and starts generating a moving image. The generated moving image is recorded.

ステップS110では、カメラCPU104は、静止画開始トリガボタンがオン操作されたか否かを判断する。本実施例では、動画用ライブビュー、または動画記録時に静止画撮影が指示されると、第1撮像素子101による静止画の記録を可能としている。オン操作された場合、ステップS111に進み、オン操作されていない場合、ステップS112に進む。なお、カメラ本体100が動画のみを撮影するモードに設定されている場合、ステップS110の処理は省略してもよい。   In step S110, the camera CPU 104 determines whether or not the still image start trigger button has been turned on. In the present embodiment, when a still image shooting is instructed during moving image live view or moving image recording, a still image can be recorded by the first image sensor 101. If an ON operation has been performed, the process proceeds to step S111. If an ON operation has not been performed, the process proceeds to step S112. Note that when the camera body 100 is set to a mode for capturing only a moving image, the process of step S110 may be omitted.

ステップS111では、カメラCPU104は、静止画撮影を実行する。まず、カメラCPU104は、静止画撮影用のFナンバをカメラ側通信端子113およびレンズ側通信端子508を介してレンズCPU507に送信する。次に、撮影レンズ500は、絞り駆動部506を駆動制御し、虹彩絞りの開口径を静止画撮影用のFナンバに対応する値に制御する。動画撮影優先の場合、この処理はスキップする。その後、ライブビュー用に開放状態となっていたフォーカルプレンシャッタを閉鎖状態にリセット駆動し、第1撮像素子101で静止画撮影を行うための電荷蓄積動作を開始する。次に、所定の露出演算プログラムで計算された静止画撮影用のシャッタ秒時に基づき、フォーカルプレンシャッタの先幕および後幕を駆動制御し、第1撮像素子101に所定の露光量を与える。フォーカルプレンシャッタの走行が完了すると、第1撮像素子101の蓄積動作を終了し、電荷転送を行う。   In step S111, the camera CPU 104 executes still image shooting. First, the camera CPU 104 transmits the F number for photographing a still image to the lens CPU 507 via the camera-side communication terminal 113 and the lens-side communication terminal 508. Next, the photographing lens 500 controls the drive of the diaphragm drive unit 506 to control the aperture diameter of the iris diaphragm to a value corresponding to the F number for photographing a still image. This process is skipped in the case of priority for moving image shooting. After that, the focal plane shutter that has been opened for the live view is driven to be reset to the closed state, and the first image sensor 101 starts a charge accumulation operation for photographing a still image. Next, the first and second curtains of the focal plane shutter are drive-controlled based on the shutter speed for photographing a still image calculated by a predetermined exposure calculation program, and a predetermined exposure amount is given to the first image sensor 101. When the travel of the focal plane shutter is completed, the accumulation operation of the first image sensor 101 ends, and the charge transfer is performed.

ステップS111で行われる静止画記録は、1枚の画像を記録する単写モードでもよいし、複数の画像を記録する連写モードでもよい。本実施例では、連写モードを想定して、以降の説明を行う。   The still image recording performed in step S111 may be a single shooting mode for recording one image or a continuous shooting mode for recording a plurality of images. In the present embodiment, the following description will be made assuming a continuous shooting mode.

ステップS112では、カメラCPU104は、動画撮影トリガボタンがオフ操作されたか否かを判断する。オフ操作されていない場合、すなわちオン状態が継続されている場合、ステップS105からステップS111までの処理を繰り返し実行し、動画用のAF制御や動画記録を継続するとともに、静止画の割り込みも許可する。オフ操作された場合、撮影処理を終了する。   In step S112, the camera CPU 104 determines whether or not the moving image shooting trigger button has been turned off. If the off operation has not been performed, that is, if the on state has been continued, the processing from step S105 to step S111 is repeatedly executed to continue the AF control and the moving image recording for the moving image, and also permit the interruption of the still image. . If it is turned off, the photographing process ends.

本実施例では、静止画撮影用と動画撮影用の2つの撮像素子から得た信号で、焦点検出や撮像を行う。焦点検出や撮像の指示は、静止画と動画で異なる操作部材を用意して対応する。これにより、静止画と動画の記録タイミングを独立して制御できるだけでなく、焦点検出の際も、静止画の焦点検出では、高速に焦点検出し、動画の焦点検出では低速に焦点検出するなどの、異なる制御を行うことができる。   In this embodiment, focus detection and imaging are performed using signals obtained from two image sensors for still image shooting and moving image shooting. Instructions for focus detection and imaging are provided by preparing different operation members for a still image and a moving image. As a result, not only can the recording timing of the still image and the moving image be controlled independently, but also at the time of the focus detection, the focus detection of the still image can be performed at a high speed, and the focus detection of the moving image can be performed at a low speed. , Different controls can be performed.

次に、図7を参照して、本実施例の焦点検出処理(AF処理)について説明する。図6は、7焦点検出処理のフローチャートである。図7の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。   Next, a focus detection process (AF process) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of the seven focus detection process. Each step in FIG. 7 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS901では、カメラCPU104は、焦点検出領域を設定する。本実施例では、カメラCPU104は、焦点検出領域219a、219b、219cの選択を行う。選択は、撮影者の指示に基づいてもよいし、事前の焦点検出結果や被写体認識結果などに基づいてもよい。   In step S901, the camera CPU 104 sets a focus detection area. In this embodiment, the camera CPU 104 selects the focus detection areas 219a, 219b, and 219c. The selection may be based on a photographer's instruction, or may be based on a prior focus detection result, a subject recognition result, or the like.

ステップS902では、カメラCPU104は、選択された焦点検出領域に関して、像信号を取得する。カメラCPU104は、第1撮像素子101から、AF用A像、B像、第2撮像素子102から、AF用C像、D像、E像、F像を取得する。   In step S902, the camera CPU 104 acquires an image signal for the selected focus detection area. The camera CPU 104 acquires an A image and a B image for AF from the first image sensor 101 and a C image, a D image, an E image, and an F image from the second image sensor 102.

ステップS903では、カメラCPU104は、信号の各種補正とフィルタ処理を行う。カメラCPU104は、まず、信号出力特性に応じたオフセットやゲインの調整を行う。その後、各AF用信号の撮影レンズ500のビネッティングの影響による光量差を補正する、いわゆるシェーディング補正を行う。撮影光学系の射出瞳の光軸上の位置、絞り値、光束を遮る枠情報から求まる光束の範囲と、光電変換部の角度ごとの強度情報から、1対のAF用信号の光量比が求まる。シェーディング補正に用いる補正値は、この光量比の逆数とし、1対の信号に乗じることにより、補正を行う。シェーディング補正に用いる係数は、射出瞳の光軸上の位置、絞り値、光束を遮る枠情報などごとに、ルックアップテーブルを記憶しておけばよい。信号補正を終えると、焦点検出に用いる評価帯域に合わせたデジタルフィルタ処理を行う。一般に、高域を評価すると検出可能なデフォーカス領域が狭くなるため、複数種類の帯域を評価するため、複数のフィルタ処理を行う。第1撮像素子101から得られるAF用A像、B像は、第1撮像素子101の画素ピッチが細かいため、より高域評価が可能である。そのため、高域と中域に対応するフィルタ処理を行う。また、第2撮像素子102から得られるAF用C像、D像、E像、F像を使用する場合、低域と超低域のフィルタ処理を行う。   In step S <b> 903, the camera CPU 104 performs various kinds of signal correction and filter processing. First, the camera CPU 104 adjusts the offset and the gain according to the signal output characteristics. Thereafter, so-called shading correction for correcting a light amount difference due to the vignetting of the photographing lens 500 of each AF signal is performed. The light amount ratio of a pair of AF signals is obtained from the position of the exit pupil on the optical axis of the photographing optical system, the aperture value, the range of the light flux obtained from the frame information that blocks the light beam, and the intensity information for each angle of the photoelectric conversion unit. . The correction value used for the shading correction is the reciprocal of the light amount ratio, and the correction is performed by multiplying a pair of signals. The look-up table may be stored for the coefficients used for the shading correction for each position of the exit pupil on the optical axis, the aperture value, frame information for blocking the light flux, and the like. After the signal correction, digital filter processing is performed in accordance with the evaluation band used for focus detection. Generally, a detectable defocus area becomes narrower when a high frequency band is evaluated. Therefore, a plurality of filter processes are performed to evaluate a plurality of types of bands. The A and B images for AF obtained from the first image sensor 101 can be evaluated in a higher frequency range because the pixel pitch of the first image sensor 101 is small. Therefore, filter processing corresponding to the high band and the middle band is performed. Further, when the C image, the D image, the E image, and the F image for AF obtained from the second image sensor 102 are used, low-pass and ultra-low-pass filter processing is performed.

ステップS904では、カメラCPU104は、対の信号S1と信号S2を用いて相関演算により2像の位相差からデフォーカス量を算出する。   In step S904, the camera CPU 104 calculates the defocus amount from the phase difference between the two images by performing a correlation operation using the paired signal S1 and signal S2.

相関量算出手段としてのカメラCPU104は、対の焦点検出信号の相関量を算出する。相関演算を行う際に、視野内データ数とシフトデータ数の設定を行う。視野内データとは、相関演算を行う際の窓に相当し、焦点検出を行う領域の広さを決定する。視野内データを大きくすると、より信頼性の高い相関演算結果が得られるが、距離の異なる被写体が同じ焦点検出領域内に存在する、いわゆる遠近競合が発生する頻度が高まる。そのため、被写体の大きさや撮影光学系の焦点距離などの情報をもとに、適切な大きさの焦点検出領域に相当する視野内データに設定する。シフトデータ数は、対の像の位置関係をずらしながら相関量を評価する際の最大ずらし量に相当する。対の像の位置関係のずらし量を大きくすると、より大きなデフォーカス状態の被写体の焦点検出を行うことができる。一方で、A像とB像の位置関係のずらし量を大きくすることは、演算量増加につながり、焦点検出演算の時間が長くかかってしまう。そのため、検出したいデフォーカス量と精度に鑑みて、適切に設定する。相関演算に用いる相関量COR(h)は、例えば、以下の式(1)で算出することができる。   The camera CPU 104 as a correlation amount calculating means calculates a correlation amount between the pair of focus detection signals. When performing the correlation calculation, the number of data in the field of view and the number of shift data are set. The visual field data corresponds to a window when performing a correlation operation, and determines the size of a region for performing focus detection. When the data in the visual field is increased, a more reliable correlation calculation result is obtained, but the frequency of occurrence of so-called perspective conflict in which objects at different distances exist in the same focus detection area increases. Therefore, based on information such as the size of the subject and the focal length of the photographing optical system, the in-field data corresponding to the focus detection area having an appropriate size is set. The number of shift data corresponds to the maximum shift amount when evaluating the correlation amount while shifting the positional relationship between the pair of images. By increasing the amount of shift in the positional relationship between the pair of images, it is possible to detect the focus of a subject in a larger defocus state. On the other hand, increasing the shift amount of the positional relationship between the A image and the B image leads to an increase in the amount of calculation, and the focus detection calculation takes a long time. Therefore, the setting is appropriately made in consideration of the defocus amount to be detected and the accuracy. The correlation amount COR (h) used for the correlation operation can be calculated, for example, by the following equation (1).

式(1)において、対の焦点検出信号を、それぞれS1(k)、S2(k)(1≦k≦P)としている。NW1は視野内データに相当し、hmaxはシフトデータ数に相当する。シフト量hについての相関量COR(h)を求めた後、対の像の相関が最も高くなるシフト量h、すなわち、相関量CORが最小となるシフト量hの値を求める。なお、相関量COR(h)の算出時におけるシフト量hは整数とするが、相関量COR(h)が最小となるシフト量hを求める場合には、デフォーカス量の精度を向上させるため、適宜補間処理を行いサブピクセル単位の値(実数値)を求める。対の信号としては、AF用A像とB像、AF用C像とD像、AF用E像とF像の組み合わせに関して、上記の位相差を算出する。   In equation (1), the pair of focus detection signals are S1 (k) and S2 (k) (1 ≦ k ≦ P), respectively. NW1 corresponds to the data in the visual field, and hmax corresponds to the number of shift data. After obtaining the correlation amount COR (h) for the shift amount h, the shift amount h at which the correlation between the paired images is the highest, that is, the value of the shift amount h at which the correlation amount COR is the minimum is obtained. Note that the shift amount h at the time of calculating the correlation amount COR (h) is an integer, but when calculating the shift amount h at which the correlation amount COR (h) is minimized, in order to improve the accuracy of the defocus amount, Interpolation processing is performed as appropriate to determine a value (real value) in subpixel units. As a pair of signals, the above-described phase difference is calculated for a combination of the A and B images for AF, the C and D images for AF, and the E and F images for AF.

カメラCPU104は、相関量の算出と同時に、信頼性評価値を算出する。信頼性評価値とは、相関量の極小値が、精度よく算出可能な状況か否かを判定するための評価値である。例えば、相関量CORの極小値が十分に小さく、焦点検出信号S1、S2の一致度が高いかどうか、相関量CORの極小値近傍の相関量CORの変化が大きいかどうかなどを評価値とする。また、焦点検出信号S1、S2のピークボトムを用いてもよい。   The camera CPU 104 calculates the reliability evaluation value simultaneously with the calculation of the correlation amount. The reliability evaluation value is an evaluation value for determining whether or not the minimum value of the correlation amount can be accurately calculated. For example, the evaluation value is whether the minimum value of the correlation amount COR is sufficiently small and the degree of coincidence between the focus detection signals S1 and S2 is high, and whether the change in the correlation amount COR near the minimum value of the correlation amount COR is large. . Further, the peak bottom of the focus detection signals S1 and S2 may be used.

カメラCPU104は、相関量波形の極小値検出を行う。公知のサブピクセル演算等を行い、精度よく検出する。相関量の差分値DCORは、以下の式(2)に従って算出される。   The camera CPU 104 detects a minimum value of the correlation amount waveform. A well-known sub-pixel operation or the like is performed to accurately detect. The difference value DCOR of the correlation amount is calculated according to the following equation (2).

DCOR(h)=COR(h)−COR(h−1) (2)
カメラCPU104は、相関量の差分値DCORを用いて、相関量CORの差分量の符号が変化するシフト量dhを、相関量COR(h)が最小となるシフト量hとして算出する。差分量の符号が変化する直前のhの値をh1、符号が変化したhの値をh2(h2=h1+1)とすると、シフト量dhは以下の式(3)に従って算出される。
DCOR (h) = COR (h) -COR (h-1) (2)
The camera CPU 104 calculates the shift amount dh at which the sign of the difference amount of the correlation amount COR changes as the shift amount h at which the correlation amount COR (h) becomes minimum, using the difference value DCOR of the correlation amount. Assuming that the value of h immediately before the sign of the difference amount changes is h1 and the value of h whose sign changes is h2 (h2 = h1 + 1), the shift amount dh is calculated according to the following equation (3).

dh=h1+|DCOR(h1)|/|DCOR(h1)−DCOR(h2)| (3)
以上のようにして相関演算手段としてのカメラCPU104は、対の像の相関が最大となるシフト量dhをサブピクセル単位で算出し、得られたシフト量dhに対して、敏感度を乗じることにより、デフォーカス量に換算する。なお、2つの1次元像信号の位相差を算出する方法は、ここで説明したものに限らず、公知の任意の方法を用いることができる。
dh = h1 + | DCOR (h1) | / | DCOR (h1) −DCOR (h2) | (3)
As described above, the camera CPU 104 as the correlation calculation means calculates the shift amount dh at which the correlation between the paired images is maximum in sub-pixel units, and multiplies the obtained shift amount dh by the sensitivity. , The amount of defocus. The method for calculating the phase difference between the two one-dimensional image signals is not limited to the method described here, and any known method can be used.

ステップS905では、カメラCPU104は、被写体情報を抽出する。被写体情報とは、後述する焦点検出結果の補正に用いる情報で、被写体の空間周波数特性や分光(色)やコントラストの方向などに関する情報である。   In step S905, the camera CPU 104 extracts subject information. The subject information is information used for correcting a focus detection result described later, and is information on a spatial frequency characteristic, a spectral (color), a direction of contrast, and the like of the subject.

ステップS906では、カメラCPU104は、被写体情報に対応した補正量(BP量)を算出する。   In step S906, the camera CPU 104 calculates a correction amount (BP amount) corresponding to the subject information.

ステップS907では、カメラCPU104は、検出したデフォーカス量に対して、補正を行う。   In step S907, the camera CPU 104 corrects the detected defocus amount.

ステップS908では、カメラCPU104は、得られたデフォーカス量の中から信頼性の高い検出結果の選択を行う。本実施例では、第1撮像素子101から得られたAF用A像、B像から第1の焦点検出結果、第2撮像素子102から得られたAF用C像、D像から第2の焦点検出結果、第2撮像素子102から得られたAF用E像、F像から第3の焦点検出結果が得られる。カメラCPU104は、信頼性評価値から、信頼性の高い結果を選択するとともに、被写体情報に鑑みて、適切な検出結果を選択する。例えば、被写体情報として、高周波成分が多い場合、第1撮像素子101から得られる第1の焦点検出結果を優先し、コントラスト方向が垂直方向の成分が多い場合、第2撮像素子102から得られる第3の焦点検出結果を優先したりする。また、検出されるデフォーカス量が大きい場合は、評価帯域が低域の方が、信頼性が高いため、検出されたデフォーカス量から、どの焦点検出結果を用いるかを決定してもよい。   In step S908, the camera CPU 104 selects a highly reliable detection result from the obtained defocus amounts. In the present embodiment, the first focus detection result is obtained from the A and B images for AF obtained from the first image sensor 101, the C image for AF obtained from the second image sensor 102, and the second focus is obtained from the D image. As a detection result, a third focus detection result is obtained from the AF E image and the F image obtained from the second image sensor 102. The camera CPU 104 selects a highly reliable result from the reliability evaluation values, and selects an appropriate detection result in view of the subject information. For example, when the subject information includes many high-frequency components, the first focus detection result obtained from the first image sensor 101 is prioritized. When the contrast direction includes many components in the vertical direction, the second focus obtained from the second image sensor 102 is used. The focus detection result of No. 3 is given priority. Further, when the detected defocus amount is large, the lower the evaluation band is, the higher the reliability is. Therefore, the focus detection result to be used may be determined from the detected defocus amount.

ステップS909では、カメラCPU104は、選択されたデフォーカス量に基づき、第3レンズ群503および第2撮像素子102の駆動を行う。本実施例では、第3レンズ群503の移動に加えて、第2撮像素子102の駆動によっても焦点調節が可能である。これは、BP量や組み付け時の誤差によって、2つ撮像素子の位置が光学的に共役ではないことに対応するものである。本ステップでは、第1撮像素子101から得られた焦点検出結果から、第3レンズ群503を駆動する。また、第2撮像素子102から得られた焦点検出結果から、第3レンズ群503の駆動による焦点調節の過不足分を、第2撮像素子102の駆動で補う。第2撮像素子102の駆動量は、第1撮像素子101から得られた焦点検出結果と、2つの撮像素子の組み付け誤差量やBP量の差分から決定されてもよい。反対に、第3レンズ群503の駆動量は、第2の焦点検出結果を用いて決定されてもよい。   In step S909, the camera CPU 104 drives the third lens group 503 and the second image sensor 102 based on the selected defocus amount. In this embodiment, the focus can be adjusted not only by moving the third lens group 503 but also by driving the second image sensor 102. This corresponds to the fact that the positions of the two image pickup devices are not optically conjugate due to the BP amount or an error during assembly. In this step, the third lens group 503 is driven based on the focus detection result obtained from the first image sensor 101. Further, based on the focus detection result obtained from the second image sensor 102, the excess or deficiency of the focus adjustment by driving the third lens group 503 is supplemented by driving the second image sensor 102. The drive amount of the second image sensor 102 may be determined from a focus detection result obtained from the first image sensor 101 and a difference between an assembly error amount and a BP amount of the two image sensors. Conversely, the driving amount of the third lens group 503 may be determined using the second focus detection result.

ステップS910では、カメラCPU104は、合焦した旨を撮影者に知らせるために、ディスプレイ108やファインダ内表示器107に、焦点検出領域に対応した枠などの表示を行う。
(被写体情報の抽出方法)
図8から図10を参照して、図7のステップS905の被写体情報抽出処理について説明する。図8は、被写体情報抽出処理を示すフローチャートである。図8の各ステップは、主にカメラCPU104により実行される。カメラCPU104は、第1および第2撮像素子101、102から得られた信号から被写体情報抽出する、被写体情報抽出手段として機能する。
In step S910, the camera CPU 104 displays a frame or the like corresponding to the focus detection area on the display 108 or the display 107 in the viewfinder in order to notify the photographer that focus has been achieved.
(Method of extracting subject information)
The subject information extraction processing in step S905 in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart showing the subject information extraction processing. Each step in FIG. 8 is mainly executed by the camera CPU 104. The camera CPU 104 functions as subject information extracting means for extracting subject information from signals obtained from the first and second imaging elements 101 and 102.

ステップS9051では、カメラCPU104は、第1撮像素子101から得られた信号を用いて、被写体情報を取得する。設定された焦点検出領域に対応する領域から得られる撮像信号(撮影光学系の略全瞳領域を通過した光束から得られる信号)が用いられる。ベイヤー状態で得られた信号を、RGBの色ごとに分離し、方向ごとの空間周波数特性が取得される。方向ごとの空間周波数特性を取得する方法として、2次元FFTを行ってもよいし、数種の帯域の異なるデジタルフィルタ処理を垂直方向に施した信号の信号量(パワー)と水平方向に施した信号の信号量を得てもよい。これにより、焦点検出を行う被写体の色味や周波数成分、コントラストの方向を得ることができる。第1撮像素子101では、焦点検出方向は、水平方向のみのため、第1撮像素子101のみ用いた焦点検出や撮像を行う場合には、垂直方向の被写体情報の抽出は省略してもよい。   In step S9051, the camera CPU 104 obtains subject information using the signal obtained from the first image sensor 101. An imaging signal (a signal obtained from a light beam that has passed through substantially the entire pupil region of the photographing optical system) obtained from a region corresponding to the set focus detection region is used. The signal obtained in the Bayer state is separated for each of RGB colors, and spatial frequency characteristics for each direction are obtained. As a method of acquiring the spatial frequency characteristics for each direction, a two-dimensional FFT may be performed, or a signal amount (power) of a signal that has been subjected to digital filtering in several different bands in the vertical direction and the signal amount (power) of the signal may be horizontally applied. The signal amount of the signal may be obtained. Thereby, it is possible to obtain the color, frequency component, and contrast direction of the subject for which focus detection is performed. In the first image sensor 101, the focus detection direction is only the horizontal direction. Therefore, when performing focus detection or imaging using only the first image sensor 101, the extraction of subject information in the vertical direction may be omitted.

ステップS9052では、カメラCPU104は、第2撮像素子102から得られた信号を用いて、被写体情報を取得する。   In step S9052, the camera CPU 104 obtains subject information using the signal obtained from the second image sensor 102.

ここで、図9を参照して、第1および第2撮像素子101、102で得られる被写体情報の特性を説明する。   Here, with reference to FIG. 9, characteristics of subject information obtained by the first and second imaging elements 101 and 102 will be described.

第1撮像素子101は、画素ピッチが細かいため、必要に応じて、被写体情報取得モードで駆動することにより、空間周波数帯域に関して高域から低域まで幅広い情報を得ることができる。また、被写体情報の取得に特化することにより、蓄積時間を短く設定することも可能で、手振れや被写体ぶれの影響による像信号の高周波成分の損失を抑えて、情報取得を行うことができる。また、コントラストの方向に関しては、上述の方法により、水平方向および垂直方向ともに取得可能である。ただし、焦点検出信号と信号補正処理やデジタルフィルタ処理などを共通に処理することを考える場合、焦点検出には用いない低域信号の算出や垂直方向のフィルタ処理は、別途必要となる。被写体情報の抽出に際し、各種処理を施された対の焦点検出信号の和を用いて行うことにより、演算量の低減を行うことができる。本実施例では、図9で「要演算」と書かれた項目について演算を省略する。   Since the first image sensor 101 has a fine pixel pitch, it can be driven in the subject information acquisition mode as necessary to obtain a wide range of information on the spatial frequency band from high to low. Further, by specializing in the acquisition of the subject information, the accumulation time can be set short, and the information acquisition can be performed while suppressing the loss of the high-frequency component of the image signal due to the influence of camera shake or subject shake. Further, regarding the direction of the contrast, both the horizontal direction and the vertical direction can be obtained by the above-described method. However, when considering the common processing of the focus detection signal, signal correction processing, digital filter processing, and the like, calculation of a low-frequency signal not used for focus detection and filtering in the vertical direction are separately required. The amount of calculation can be reduced by extracting the subject information using the sum of the pair of focus detection signals subjected to various processes. In the present embodiment, the calculation is omitted for the items described as "necessary calculation" in FIG.

第2撮像素子102は、画素ピッチが相対的に大きいため、高域信号を得ることは不可能である。一方、焦点検出用に処理された信号を用いて、低域、超低域の被写体情報は、演算量を増やすことなく得ることができる。同様に、コントラストの方向に関しても、垂直方向の焦点検出信号を得ているため、演算量を増やすことなく、垂直方向の被写体情報を得ることができる。   Since the second image sensor 102 has a relatively large pixel pitch, it is impossible to obtain a high-frequency signal. On the other hand, using the signal processed for focus detection, low- and ultra-low-range subject information can be obtained without increasing the amount of calculation. Similarly, regarding the direction of the contrast, since the focus detection signal in the vertical direction is obtained, the subject information in the vertical direction can be obtained without increasing the calculation amount.

本実施例では、上述のように、撮像素子の特性に合わせて、取得する被写体情報を分担することにより、演算量を増やすことなく、必要十分な情報を得ることができる。   In the present embodiment, as described above, by sharing the acquired subject information in accordance with the characteristics of the image sensor, necessary and sufficient information can be obtained without increasing the amount of calculation.

ステップS9053では、カメラCPU104は、2つの撮像素子から得られた被写体情報を統合する。本実施例では、色3種類、コントラスト方向2種類、周波数4種類を乗じた24種類のカテゴリーの情報量の大小関係を得ることができる。本実施例では、2つの撮像素子で得られる情報を異なるものとしたが、例えば、水平方向の中域の信号を、両方の撮像素子から得ることにより、互いの信号量の校正を行うことができる。   In step S9053, the camera CPU 104 integrates subject information obtained from the two image sensors. In the present embodiment, it is possible to obtain a magnitude relationship between the information amounts of 24 categories obtained by multiplying three types of colors, two types of contrast directions, and four types of frequencies. In the present embodiment, the information obtained by the two image sensors is different. However, for example, it is possible to calibrate the signal amount of each other by obtaining a signal in the horizontal middle region from both the image sensors. it can.

ステップS9054では、カメラCPU104は、焦点検出に用いられる信号の帯域の重み付け(AF評価帯域)を算出する。AF評価帯域は、被写体情報、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、および評価に用いるデジタルフィルタの影響に鑑みて算出される。また、カメラCPU104は、撮影画像に用いられる信号の帯域の重み付け(撮影画像評価帯域)を算出する。撮影画像評価帯域は、被写体、撮影光学系、撮像素子のサンプリング、および撮影画像の鑑賞者の評価帯域の影響に鑑みて算出される。   In step S9054, the camera CPU 104 calculates the weight of the band of the signal used for focus detection (AF evaluation band). The AF evaluation band is calculated in consideration of the subject information, the imaging optical system, the sampling of the image sensor, and the effects of digital filters used for evaluation. Further, the camera CPU 104 calculates the weight of the band of the signal used for the captured image (captured image evaluation band). The captured image evaluation band is calculated in consideration of the influence of the subject, the imaging optical system, the sampling of the image sensor, and the evaluation band of the viewer of the captured image.

図10を参照して、AF評価帯域および撮影画像評価帯域の算出について説明する。AF評価帯域は、対の焦点検出信号ごとに算出される。また、撮影画像評価帯域は、2つの撮像素子ごとに算出される。図10(a)〜(f)はいずれも、空間周波数ごとの強度を示し、横軸に空間周波数、縦軸に強度を示している。   The calculation of the AF evaluation band and the captured image evaluation band will be described with reference to FIG. The AF evaluation band is calculated for each pair of focus detection signals. Further, the captured image evaluation band is calculated for each of the two imaging elements. 10A to 10F all show the intensity for each spatial frequency, with the horizontal axis representing the spatial frequency and the vertical axis representing the intensity.

図10(a)は、被写体の空間周波数特性(I)を示している。横軸上のF1、F2、F3、F4は、評価する空間周波数帯域で、F1からF4に向かうにつれ、高域となる。ステップS9053で取得された被写体情報の高域はF4、中域はF3、低域はF2、超低域はF1に相当する。同様の情報が、RGBごと、コントラスト方向ごとに存在するが、簡単のため、水平方向の緑色の被写体情報を示している。また、Nqは、第1撮像素子101の画素ピッチに応じて決定されるナイキスト周波数である。同様に、Nq2は、第2撮像素子102の画素ピッチに応じて決定されるナイキスト周波数である。空間周波数F1〜F4、および、ナイキスト周波数Nqについては、図10(b)〜(f)にも同様に示されている。   FIG. 10A shows the spatial frequency characteristic (I) of the subject. F1, F2, F3, and F4 on the abscissa are spatial frequency bands to be evaluated, and become higher as going from F1 to F4. In the subject information acquired in step S9053, the high range corresponds to F4, the middle range corresponds to F3, the low range corresponds to F2, and the very low range corresponds to F1. Similar information exists for each of the RGB and the contrast directions, but for simplicity, green object information in the horizontal direction is shown. Nq is a Nyquist frequency determined according to the pixel pitch of the first image sensor 101. Similarly, Nq2 is a Nyquist frequency determined according to the pixel pitch of the second image sensor 102. The spatial frequencies F1 to F4 and the Nyquist frequency Nq are also shown in FIGS. 10B to 10F.

本実施例では、被写体の空間周波数特性(I)は、ステップS9053で取得された被写体情報を用いる。図10(a)では、被写体の空間周波数特性(I)は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをI(n)(1≦n≦4)と表す。   In the present embodiment, the subject information acquired in step S9053 is used as the spatial frequency characteristic (I) of the subject. In FIG. 10A, the spatial frequency characteristic (I) of the subject is drawn as a curve, but has discrete values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4, which are represented by I (n). (1 ≦ n ≦ 4).

図10(b)は、撮影光学系の合焦時の空間周波数特性(O)である。この情報は、レンズCPU507から取得してもよいし、カメラCPU104内のRAMなどに記憶しておいてもよい。図10(b)において、撮影光学系の空間周波数特性(O)は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをO(n)(1≦n≦4)と表す。   FIG. 10B shows a spatial frequency characteristic (O) of the photographing optical system at the time of focusing. This information may be obtained from the lens CPU 507, or may be stored in a RAM or the like in the camera CPU 104. In FIG. 10B, the spatial frequency characteristic (O) of the photographing optical system is drawn by a curve, but discretely has values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4, which are represented by O ( n) (1 ≦ n ≦ 4).

図10(c)は、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性(L)である。この情報は、カメラCPU104内のRAMに記憶されている。図10(c)において、光学的ローパスフィルタの空間周波数特性(L)は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをL(n)(1≦n≦4)と表す。なお、2つの撮像素子間で、異なる光学的ローパスフィルタを用いる場合には、個別に、空間周波数特性を記憶しておく。   FIG. 10C shows a spatial frequency characteristic (L) of the optical low-pass filter. This information is stored in the RAM in the camera CPU 104. In FIG. 10C, the spatial frequency characteristic (L) of the optical low-pass filter is drawn as a curve, but has discrete values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4. (N) (1 ≦ n ≦ 4). When different optical low-pass filters are used between the two image sensors, the spatial frequency characteristics are stored separately.

図10(d)は、信号生成による空間周波数特性(M1、M2)である。本実施例の撮像素子は、複数種類の読み出しモードを有する。第1の読み出しモード、すなわち全画素読み出しモードでは、信号生成時に空間周波数特性は変化しない。図10(d)中の空間周波数特性(M1)は、第1の読み出しモードの際の空間周波数特性である。一方、第2の読み出しモード、すなわち間引き読み出しモードの際には、信号生成時に空間周波数特性が変化する。X方向の間引きの際に信号の加算を行いS/Nの改善を図るため、加算によるローパス効果が発生する。図10(d)中の空間周波数特性(M2)は、第2の読み出しモードの際の信号生成時の空間周波数特性を示している。ここでは、間引きの影響は加味せず、加算によるローパス効果を示している。図10(d)において、信号生成による空間周波数特性(M1、M2)は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをM1(n)、M2(n)(1≦n≦4)と表す。   FIG. 10D shows the spatial frequency characteristics (M1, M2) by signal generation. The image sensor of the present embodiment has a plurality of read modes. In the first read mode, that is, the all-pixel read mode, the spatial frequency characteristics do not change when a signal is generated. The spatial frequency characteristic (M1) in FIG. 10D is the spatial frequency characteristic in the first read mode. On the other hand, in the second read mode, that is, the thinning read mode, the spatial frequency characteristics change at the time of signal generation. Since the signals are added during the thinning in the X direction to improve the S / N, a low-pass effect due to the addition occurs. A spatial frequency characteristic (M2) in FIG. 10D indicates a spatial frequency characteristic when a signal is generated in the second read mode. Here, the effect of thinning is not taken into account, and a low-pass effect by addition is shown. In FIG. 10D, the spatial frequency characteristics (M1, M2) due to signal generation are drawn as curves, but have discrete values corresponding to the spatial frequencies F1, F2, F3, F4, which are represented by M1. (N) and M2 (n) (1 ≦ n ≦ 4).

図10(e)は、撮影画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度を示す空間周波数特性(D1)とAF評価信号の処理時に用いるデジタルフィルタの空間周波数特性(D2)を示している。撮影画像を鑑賞する際の空間周波数ごとの感度は、鑑賞者の個人差や、画像サイズや鑑賞距離、明るさなどの鑑賞環境などにより影響を受ける。本実施例では、代表的な値として、鑑賞時の空間周波数ごとの感度を設定して記憶している。鑑賞距離は、ユーザーから記録画像が表示されるディスプレイまでの距離、ユーザーから記録画像が印字される紙までの距離を意味する。一方、第2の読み出しモードの際には、間引きの影響で、信号の周波数成分の折り返しノイズが発生する。空間周波数特性(D2)は、その影響を加味したデジタルフィルタの空間周波数特性である。図10(e)において、鑑賞時の空間周波数特性(D1)およびデジタルフィルタの空間周波数特性(D2)は曲線で描かれているが、離散的に空間周波数F1、F2、F3、F4に対応した値を有し、それをD1(n)、D2(n)(1≦n≦4)と表す。   FIG. 10E shows a spatial frequency characteristic (D1) indicating the sensitivity for each spatial frequency when viewing a captured image, and a spatial frequency characteristic (D2) of a digital filter used when processing the AF evaluation signal. Sensitivity for each spatial frequency when viewing a captured image is affected by individual differences among viewers, viewing environment such as image size, viewing distance, brightness, and the like. In this embodiment, the sensitivity for each spatial frequency at the time of viewing is set and stored as a representative value. The viewing distance means the distance from the user to the display on which the recorded image is displayed, and the distance from the user to the paper on which the recorded image is printed. On the other hand, in the second read mode, aliasing noise of the frequency component of the signal occurs due to the effect of thinning. The spatial frequency characteristic (D2) is a spatial frequency characteristic of the digital filter in consideration of the effect. In FIG. 10E, the spatial frequency characteristic (D1) at the time of viewing and the spatial frequency characteristic (D2) of the digital filter are drawn by curves, but discretely correspond to the spatial frequencies F1, F2, F3, and F4. Values, which are denoted as D1 (n) and D2 (n) (1 ≦ n ≦ 4).

以上のように、種々の情報を、カメラまたはレンズのいずれかに記憶しておくことにより、撮影画像の評価帯域W1やAF評価帯域W2が以下の式(4)、(5)を用いて算出される。   As described above, by storing various information in either the camera or the lens, the evaluation band W1 and the AF evaluation band W2 of the captured image are calculated using the following equations (4) and (5). Is done.

W1(n)=I(n)×O(n)×L(n)×M1(n)×D1(n)(1≦n≦4) (4)
W2(n)=I(n)×O(n)×L(n)×M2(n)×D2(n)(1≦n≦4) (5)
図10(f)は、撮影画像の評価帯域W1(撮像特性情報)およびAF評価帯域W2(焦点検出信号の特性情報)を示している。式(4)、(5)で表される計算を行うことにより、撮影画像の合焦状態を決定する因子に対して、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。同様に、焦点検出結果が有する誤差が、空間周波数ごとに、どの程度の影響度合いを有するかを定量化することができる。本実施例では、撮影画像の評価帯域W1およびAF評価帯域W2を、RGBの色ごと、水平と垂直のコントラスト方向に対応した6種類を各々算出する。
W1 (n) = I (n) × O (n) × L (n) × M1 (n) × D1 (n) (1 ≦ n ≦ 4) (4)
W2 (n) = I (n) × O (n) × L (n) × M2 (n) × D2 (n) (1 ≦ n ≦ 4) (5)
FIG. 10F illustrates an evaluation band W1 (imaging characteristic information) and an AF evaluation band W2 (characteristic information of a focus detection signal) of a captured image. By performing the calculations represented by equations (4) and (5), quantifying the degree of influence of a factor that determines the focus state of a captured image for each spatial frequency. Can be. Similarly, it is possible to quantify how much the error of the focus detection result has for each spatial frequency. In the present embodiment, six types of evaluation bands W1 and AF evaluation bands W2 of a captured image corresponding to the horizontal and vertical contrast directions are calculated for each of the RGB colors.

図10では、説明を簡易にするため、4つの空間周波数(F1〜F4)を用いて説明したが、データを有する空間周波数の数は、多いほど、撮影画像やAFの評価帯域の空間周波数特性を正確に再現することができ、高精度な補正値を算出することができる。
(BP量の算出サブルーチン)
図11から図14を参照して、図7のステップS906のBP量算出処理について説明する。図11は、BP量算出処理を示すフローチャートである。図11の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
In FIG. 10, four spatial frequencies (F1 to F4) are used for the sake of simplicity. However, as the number of spatial frequencies having data increases, the spatial frequency characteristics of the captured image and the AF evaluation band increase. Can be accurately reproduced, and a highly accurate correction value can be calculated.
(BP subroutine for calculating BP amount)
The BP amount calculation processing of step S906 in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a flowchart showing the BP amount calculation processing. Each step in FIG. 11 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS9061では、カメラCPU104は、図6のステップS106で決定されている絞り情報を取得する。   In step S9061, the camera CPU 104 acquires the aperture information determined in step S106 in FIG.

ステップS9062では、カメラCPU104は、図7のステップS901で設定された焦点検出領域の情報を取得し、撮像素子上の像高を算出する。   In step S9062, the camera CPU 104 obtains information on the focus detection area set in step S901 in FIG. 7, and calculates the image height on the image sensor.

ステップS9063では、カメラCPU104は、撮影レンズ収差情報を取得する。撮影レンズ収差情報は、カメラCPU104の要求に応じて、レンズCPU507から得られる情報であり、被写体の色ごと、コントラスト方向ごと、空間周波数ごとの撮影光学系の結像位置に関する情報である。被写体の色ごとの結像位置に関する情報は、主に色収差に関連する情報である。また、被写体のコントラスト方向ごとの結像位置に関する情報は、主に、非点収差に関連する情報である。また、被写体の空間周波数ごとの結像位置に関する情報は、主に、球面収差に関連する情報である。   In step S9063, the camera CPU 104 acquires photographing lens aberration information. The photographing lens aberration information is information obtained from the lens CPU 507 in response to a request from the camera CPU 104, and is information relating to the imaging position of the photographing optical system for each color, contrast direction, and spatial frequency of the subject. The information on the imaging position for each color of the subject is information mainly related to chromatic aberration. The information on the imaging position of the subject in each contrast direction is mainly information relating to astigmatism. The information on the imaging position of the subject for each spatial frequency is mainly information relating to spherical aberration.

図12を参照して、不図示のレンズ内のメモリに格納されている撮影レンズ収差情報の一例を説明する。図12(a)は、撮影光学系の特性である空間周波数ごとのデフォーカスMTFの極大値を示すフォーカスレンズ位置を示している。横軸は、空間周波数で、図10で説明した評価帯域(F1、F2、F3、F4)に対応している。縦軸は、デフォーカスMTFの極大値に対応するフォーカスレンズ位置を示している。図12(a)は、色が緑色で、コントラスト方向が水平方向に関する情報(MTF_GH)と、色が緑色で、コントラスト方向が垂直方向に関する情報(MTF_GV)と、を示している。同様に、赤と青に対応した情報を持ち、合計6種類のデフォーカスMTFピーク情報を有する。情報MTF_GHは、4つの周波数に対応して、PGH1、PGH2、PGH3、PGH4のフォーカスレンズ位置を情報として有する。情報MTF_GVは、4つの周波数に対応して、PGV1、PGV2、PGV3、PGV4のフォーカスレンズ位置を情報として有する。赤(R)や青(B)についても同様である。本実施例では、緑色、水平方向の場合の撮影レンズ収差情報を、MTF_GH(n)(1≦n≦4)、緑色、垂直方向の場合の撮影レンズ収差情報をMTF_GV(n)と表す。また、赤色、水平方向の場合の撮影レンズ収差情報を、赤色、垂直方向の場合の撮影レンズ収差情報をMTF_RH(n)と表す。また、青色、水平方向の場合の撮影レンズ収差情報を、MTF_RV(n)、青色、垂直方向の場合の撮影レンズ収差情報をMTF_BH(n)、MTF_BV(n)と表す。   An example of photographing lens aberration information stored in a memory in a lens (not shown) will be described with reference to FIG. FIG. 12A shows the focus lens position indicating the maximum value of the defocus MTF for each spatial frequency which is a characteristic of the imaging optical system. The horizontal axis represents the spatial frequency, which corresponds to the evaluation band (F1, F2, F3, F4) described in FIG. The vertical axis indicates the focus lens position corresponding to the maximum value of the defocus MTF. FIG. 12A shows information (MTF_GH) regarding a green color and a horizontal contrast direction (MTF_GH), and information about a green color and a vertical contrast direction (MTF_GV). Similarly, it has information corresponding to red and blue, and has a total of six types of defocus MTF peak information. The information MTF_GH has focus lens positions of PGH1, PGH2, PGH3, and PGH4 as information corresponding to the four frequencies. The information MTF_GV has focus lens positions of PGV1, PGV2, PGV3, and PGV4 as information corresponding to the four frequencies. The same applies to red (R) and blue (B). In this embodiment, the imaging lens aberration information in the case of green and horizontal directions is expressed as MTF_GH (n) (1 ≦ n ≦ 4), and the imaging lens aberration information in the case of green and vertical directions is expressed as MTF_GV (n). The photographing lens aberration information in the case of red and horizontal directions is represented by MTF_RH (n), and the photographing lens aberration information in the case of red and vertical directions is represented by MTF_RH (n). The imaging lens aberration information in the case of blue and horizontal directions is expressed as MTF_RV (n), and the imaging lens aberration information in the case of blue and vertical directions is expressed as MTF_BH (n) and MTF_BV (n).

また、撮影レンズ収差情報は、ズームステート、フォーカスステート、絞り値、焦点検出領域の像高によって異なる値を記憶している。本ステップでは、事前に得た絞り値の情報、像高の情報を、レンズに送信し、レンズ側は、現在のズームステート、フォーカスステートと合わせて、撮影レンズ収差情報を選択し、カメラに通信する。例えば、撮影光学系のズーム位置とフォーカス位置と絞り値を8つのゾーンに分割し、その分割ゾーンごと像高に関して3分割して撮影レンズ収差情報を有する。ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。   The imaging lens aberration information stores different values depending on the zoom state, focus state, aperture value, and image height of the focus detection area. In this step, the aperture value information and the image height information obtained in advance are transmitted to the lens, and the lens side selects the photographing lens aberration information along with the current zoom state and focus state, and communicates with the camera. I do. For example, the zoom position, the focus position, and the aperture value of the photographing optical system are divided into eight zones, and each of the divided zones is divided into three with respect to the image height to have photographing lens aberration information. However, the present invention is not limited to these.

ステップS9064では、カメラCPU104は、ビームスプリッタ103(ハーフミラー)情報による撮影レンズ収差情報の加工を行う。図12(b)を用いて、撮影レンズ収差情報の加工について説明する。第2撮像素子102は、撮影レンズ500を透過しハーフミラーで反射された光束を受光する。そのため、ハーフミラーが歪みなどを持たず、反射によって新たに収差が発生しない場合には、撮影レンズ収差情報は、加工することなく用いればよい。一方、撮影レンズ500およびハーフミラーも透過し、第1撮像素子101により受光された光束は、所定の屈折率・分散を有する材質のハーフミラーにより、ハーフミラーに入射する光の角度、波長に応じて異なる屈折が発生する。撮影レンズ収差情報は、デフォーカスMTFの極大値と対応するフォーカスレンズ位置情報を有するため、ハーフミラーを透過することで、極大値となるフォーカスレンズ位置がオフセットする。このオフセット量(第1の収差情報)は、色の波長や射出瞳距離や像高で決定するハーフミラーへの光束の入射角度から算出することができる。図12(b)では、オフセット前の撮影レンズ収差情報MTF_GH(波線)に対して、ハーフミラーの透過によりオフセットした撮影レンズ収差情報MTF_GH2を示している。同様に、他の撮影レンズ収差情報もオフセット量を算出し、オフセットした撮影レンズ収差情報MTF_GV2、MTF_RH2、MTF_RV2、MTF_BH2、MTF_BV2が算出される。   In step S9064, the camera CPU 104 processes photographic lens aberration information using the beam splitter 103 (half mirror) information. The processing of the photographing lens aberration information will be described with reference to FIG. The second image sensor 102 receives a light beam transmitted through the imaging lens 500 and reflected by the half mirror. Therefore, when the half mirror has no distortion or the like and no new aberration occurs due to reflection, the photographing lens aberration information may be used without processing. On the other hand, the light flux transmitted through the photographing lens 500 and the half mirror and received by the first image sensor 101 is converted by a half mirror made of a material having a predetermined refractive index and dispersion according to the angle and wavelength of light incident on the half mirror. Different refractions occur. Since the imaging lens aberration information has focus lens position information corresponding to the maximum value of the defocus MTF, the transmission of the half mirror causes the focus lens position having the maximum value to be offset. This offset amount (first aberration information) can be calculated from the angle of incidence of the light beam on the half mirror determined by the color wavelength, the exit pupil distance, and the image height. FIG. 12B shows the imaging lens aberration information MTF_GH2 offset by transmission of the half mirror with respect to the imaging lens aberration information MTF_GH (wavy line) before the offset. Similarly, the offset amount is calculated for the other photographic lens aberration information, and the offset photographic lens aberration information MTF_GV2, MTF_RH2, MTF_RV2, MTF_BH2, and MTF_BV2 are calculated.

ステップS9065では、カメラCPU104は、図8のステップS9054で算出されたAF評価帯域および撮像評価帯域を、カメラCPU104内のメモリから取得する。AF評価帯域としては、AF用A像、B像に対して、W1_a(n)、AF用C像、D像に対して、W1_b(n)、AF用E像、F像に対して、W1_c(n)を取得する。撮像評価帯域としては、第1撮像素子101の記録画像に対応したW2_a(n)、第2撮像素子102の記録画像に対応したW2_b(n)を取得する。これらの評価帯域は、各々が色3種(RGB)×コントラスト方向2種(水平、垂直)の計6種ずつ有している。例えば、AF評価帯域W1_a(n)は、W1_a_RH(n)、W1_a_RV(n)、W1_a_GH(n)、W1_a_GV(n)、W1_a_BH(n)、W1_a_BV(n)の6種類から構成されている。これらの6種の係数は、各々が4つの周波数の成分を有し、合計24の係数から構成される。これらの24種の係数は、色、空間周波数、コントラスト方向ごとの情報量の大小関係を示している。本実施例では、この24種の係数を、24種の係数の総和が1となるように規格化して、被写体情報の重み付けとして用いる。   In step S9065, the camera CPU 104 acquires the AF evaluation band and the imaging evaluation band calculated in step S9054 of FIG. 8 from the memory in the camera CPU 104. As the AF evaluation band, W1_a (n) for the A and B images for AF, W1_b (n) for the C and D images for AF, and W1_c for the E and F images for AF (N) is obtained. As the imaging evaluation band, W2_a (n) corresponding to the image recorded by the first image sensor 101 and W2_b (n) corresponding to the image recorded by the second image sensor 102 are acquired. Each of these evaluation bands has a total of six types of three types of colors (RGB) × two types of contrast directions (horizontal and vertical). For example, the AF evaluation band W1_a (n) includes six types of W1_a_RH (n), W1_a_RV (n), W1_a_GH (n), W1_a_GV (n), W1_a_BH (n), and W1_a_BV (n). These six coefficients each have four frequency components and are composed of a total of 24 coefficients. These 24 types of coefficients show the magnitude relationship of the information amount for each color, spatial frequency, and contrast direction. In the present embodiment, these 24 coefficients are normalized so that the sum of the 24 coefficients becomes 1, and used as weighting of the subject information.

ステップS9066では、カメラCPU104は、ハーフミラーの分光反射率、および分光透過率に基づく分光分布を取得する。   In step S9066, the camera CPU 104 acquires a spectral distribution based on the spectral reflectance and the spectral transmittance of the half mirror.

ここで、図13および図14を参照して、ハーフミラーの分光反射率、および分光透過率の角度依存性について説明する。図13は、ハーフミラーの分光透過率を光線の入射角度ごとに示している。横軸に波長、縦軸に透過率を示しており、分光反射率は、100%から透過率を差し引いた値となる。誘電多層膜によりハーフミラーを構成した場合、光線の入射角度、波長によって透過率が変化する。図13には、入射角が、30度、45度、60度の場合の分光透過率を示している。本実施例では、カメラCPU104内のメモリに、撮像素子のカラーフィルタの主波長に対応したRGBの3種類の分光透過率を、30度、45度、60度について記憶している。   Here, with reference to FIG. 13 and FIG. 14, the angle dependence of the spectral reflectance and the spectral transmittance of the half mirror will be described. FIG. 13 shows the spectral transmittance of the half mirror for each incident angle of the light beam. The horizontal axis shows the wavelength, and the vertical axis shows the transmittance. The spectral reflectance is a value obtained by subtracting the transmittance from 100%. When a half mirror is formed by a dielectric multilayer film, the transmittance changes depending on the incident angle and wavelength of a light beam. FIG. 13 shows the spectral transmittance when the incident angles are 30, 45, and 60 degrees. In the present embodiment, three types of RGB spectral transmittances corresponding to the main wavelengths of the color filters of the image sensor are stored in a memory in the camera CPU 104 for 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees.

図14は、撮影光学系の射出瞳距離と像高による、ハーフミラー(ビームスプリッタ103)への入射角度の変化の説明図である。本実施例のように、撮影レンズ500が交換レンズであったり、ズームレンズであったりする場合には、射出瞳距離が変化する。図14では、異なる射出瞳距離の例として、LPO1、LPO2を示しており、射出瞳の中心を通り、撮像素子上の像高IH1、IH2に到達する光線を図示している。像高IH1に到達する光線は、射出瞳距離LPO1、LPO2の位置から2本描かれているが、互いに、ハーフミラーへの入射角度が異なる。また、射出瞳距離LPO1の位置から射出され、像高IH1、IH2に到達する光線が描かれているが、互いに、ハーフミラーへの入射角度が異なる。   FIG. 14 is an explanatory diagram of a change in the angle of incidence on the half mirror (beam splitter 103) depending on the exit pupil distance and the image height of the imaging optical system. When the taking lens 500 is an interchangeable lens or a zoom lens as in this embodiment, the exit pupil distance changes. FIG. 14 illustrates LPO1 and LPO2 as examples of different exit pupil distances, and illustrates light rays that pass through the center of the exit pupil and reach image heights IH1 and IH2 on the image sensor. Although two rays reaching the image height IH1 are drawn from the positions of the exit pupil distances LPO1 and LPO2, the angles of incidence on the half mirror differ from each other. In addition, light rays that are emitted from the position of the exit pupil distance LPO1 and reach the image heights IH1 and IH2 are depicted, but the angles of incidence on the half mirror are different from each other.

ステップS9066では、カメラCPU104は、撮影光学系の射出瞳距離とBP量演算を行う像高に基づき、ハーフミラーへの入射角度を計算する。その後、得られた入射角度から、各波長の反射率/透過率を補間などにより算出する。分光分布情報として、赤緑青の反射率をそれぞれ、Rr、Gr、Brとし、赤緑青の透過率をそれぞれ、Rt、Gt、Btとして取得する。なお、上述した反射率と透過率の関係より、いずれか一方を算出すればよい。   In step S9066, the camera CPU 104 calculates the angle of incidence on the half mirror based on the exit pupil distance of the photographing optical system and the image height for which the BP amount is calculated. Then, the reflectance / transmittance of each wavelength is calculated from the obtained incident angle by interpolation or the like. As spectral distribution information, red, green, and blue reflectances are obtained as Rr, Gr, and Br, and red, green, and blue transmittances are obtained as Rt, Gt, and Bt, respectively. Note that one of them may be calculated from the relationship between the reflectance and the transmittance described above.

ステップS9067では、カメラCPU104は、ハーフミラーの分光透過率分布、分光反射率分布を用いた重み付けとAF評価帯域と撮影レンズ収差情報を用いて、AF信号を想定した場合の焦点位置を算出する。AF用A像、B像の相関演算(第1の相関演算)は、第1撮像素子101で行われるため、ハーフミラーを透過した光束により行われ、検出する信号は水平方向のみである。第1の相関演算における焦点検出信号で想定される焦点位置P_AF1は、以下の式(6)で算出される。   In step S9067, the camera CPU 104 calculates a focus position assuming an AF signal using the weighting using the spectral transmittance distribution and the spectral reflectance distribution of the half mirror, the AF evaluation band, and the imaging lens aberration information. Since the correlation calculation (first correlation calculation) of the AF A-image and the B-image is performed by the first image sensor 101, it is performed by the light beam transmitted through the half mirror, and the signal to be detected is only in the horizontal direction. The focus position P_AF1 assumed by the focus detection signal in the first correlation calculation is calculated by the following equation (6).

式(6)の計算により、撮影レンズ500の収差情報を、被写体の分光分布、ハーフミラーの分光透過率に鑑みて、重み付けして加算することにより、第1の相関演算における焦点検出信号で想定される焦点位置P_AF1を算出することができる。焦点位置P_AF1は、撮影レンズ500の収差情報において、焦点検出信号が評価する色の分布、空間周波数分布から想定されるデフォーカスMTFピーク位置に相当する。   By calculating the equation (6), the aberration information of the photographing lens 500 is weighted and added in consideration of the spectral distribution of the subject and the spectral transmittance of the half mirror, thereby assuming a focus detection signal in the first correlation operation. The calculated focal position P_AF1 can be calculated. The focus position P_AF1 corresponds to a defocus MTF peak position estimated from a color distribution and a spatial frequency distribution evaluated by the focus detection signal in the aberration information of the imaging lens 500.

AF用C像、D像の相関演算(第2の相関演算)は、第2撮像素子102で行われるため、ハーフミラーを反射した光束により行われ、検出する信号は水平方向のみである。第2の相関演算における焦点検出信号で想定される焦点位置P_AF2は、以下の式(7)で算出される。   Since the correlation calculation (second correlation calculation) of the C image and the D image for AF is performed by the second image sensor 102, it is performed by the light beam reflected by the half mirror, and the signal to be detected is only in the horizontal direction. The focus position P_AF2 assumed by the focus detection signal in the second correlation calculation is calculated by the following equation (7).

AF用E像、F像の相関演算(第3の相関演算)は、第2撮像素子102で行われるため、ハーフミラーを反射した光束により行われ、検出する信号は垂直方向のみである。第3の相関演算における焦点検出信号で想定される焦点位置P_AF3は、以下の式(8)で算出される。   Since the correlation calculation (third correlation calculation) of the AF E image and the F image is performed by the second image sensor 102, the correlation calculation is performed by the light beam reflected by the half mirror, and the signal to be detected is only in the vertical direction. The focus position P_AF3 assumed by the focus detection signal in the third correlation calculation is calculated by the following equation (8).

ステップS9068では、カメラCPU104は、ハーフミラーの分光透過率分布、分光反射率分布を用いた重み付けと撮像評価帯域と撮影レンズ収差情報を用いて、撮像信号を想定した場合の焦点位置を算出する。   In step S9068, the camera CPU 104 calculates a focal position assuming an imaging signal using the weighting using the spectral transmittance distribution and the spectral reflectance distribution of the half mirror, the imaging evaluation band, and the imaging lens aberration information.

第1撮像素子101から得られる静止画像(第1の記録画像)は、ハーフミラーを透過した光束により行われる。また、焦点調節状態の評価は、水平方向および垂直方向のコントラストも評価することになる。そのため、第1の記録画像における焦点調節状態の評価で想定される焦点位置P_IMG1は、以下の式(9)で算出される。   A still image (first recorded image) obtained from the first image sensor 101 is formed by a light beam transmitted through a half mirror. The evaluation of the focus adjustment state also evaluates the contrast in the horizontal direction and the vertical direction. Therefore, the focus position P_IMG1 assumed in the evaluation of the focus adjustment state in the first recorded image is calculated by the following equation (9).

焦点位置P_IMG1は、撮影レンズ500の収差情報において、第1の記録画像で評価する色の分布、空間周波数分布、コントラスト方向の分布から想定されるデフォーカスMTFピーク位置に相当する。   The focal position P_IMG1 corresponds to the defocus MTF peak position estimated from the color distribution, spatial frequency distribution, and distribution in the contrast direction evaluated in the first recorded image in the aberration information of the imaging lens 500.

第2撮像素子102から得られる動画像(第2の記録画像)は、ハーフミラーを反射した光束により行われる。また、焦点調節状態の評価は、水平方向および垂直方向のコントラストも評価することになる。そのため、第2の記録画像における焦点調節状態の評価で想定される焦点位置P_IMG2は、以下の式(10)で算出される。   A moving image (second recorded image) obtained from the second image sensor 102 is formed by a light beam reflected by the half mirror. The evaluation of the focus adjustment state also evaluates the contrast in the horizontal direction and the vertical direction. Therefore, the focus position P_IMG2 assumed in the evaluation of the focus adjustment state in the second recorded image is calculated by the following equation (10).

以上のように、ステップS9067、S9068では、焦点検出信号や、撮像信号の特性(分光、空間周波数分布、コントラスト方向の分布)から、撮影レンズ収差情報を用いて、想定されるデフォーカスMTFピーク位置を算出する。   As described above, in steps S9067 and S9068, the assumed defocus MTF peak position is determined using the imaging lens aberration information from the focus detection signal and the characteristics of the imaging signal (spectral, spatial frequency distribution, and distribution in the contrast direction). Is calculated.

ステップS9069では、カメラCPU104は、BP量を算出する。BP量は、どの焦点検出結果を、どの記録画像の焦点調節に用いるかによって異なる。第1の焦点検出結果を、第1の記録画像に用いる場合のBP量BP1、および第2の記録画像に用いる場合のBP量BP2はそれぞれ、以下の式(11)、(12)で算出される。   In step S9069, the camera CPU 104 calculates the BP amount. The BP amount differs depending on which focus detection result is used for focus adjustment of which recorded image. The BP amount BP1 when the first focus detection result is used for the first recorded image and the BP amount BP2 when the first focus detection result is used for the second recorded image are calculated by the following equations (11) and (12), respectively. You.

BP1=P_IMG1−P_AF1 (11)
BP2=P_IMG2−P_AF1 (12)
第2の焦点検出結果を、第1の記録画像に用いる場合のBP量BP3、および第2の記録画像に用いる場合のBP量BP4は、以下の式(13)、(14)で算出される。
BP1 = P_IMG1-P_AF1 (11)
BP2 = P_IMG2-P_AF1 (12)
The BP amount BP3 when the second focus detection result is used for the first recording image and the BP amount BP4 when the second focus detection result is used for the second recording image are calculated by the following equations (13) and (14). .

BP3=P_IMG1‐P_AF2 (13)
BP4=P_IMG2‐P_AF2 (14)
第3の焦点検出結果を、第1の記録画像に用いる場合のBP量BP5、および第2の記録画像に用いる場合のBP量BP6は、以下の式(15)、(16)で算出される。
BP3 = P_IMG1-P_AF2 (13)
BP4 = P_IMG2-P_AF2 (14)
The BP amount BP5 when the third focus detection result is used for the first recorded image and the BP amount BP6 when the third focus detection result is used for the second recorded image are calculated by the following equations (15) and (16). .

BP5=P_IMG1‐P_AF3 (15)
BP6=P_IMG2‐P_AF3 (16)
算出されたBP量は、撮影状態に応じて切り替えて用いられる。例えば、垂直方向のコントラスト成分が多く、第3の相関演算から得られる焦点検出結果の信頼性が高い場合、第1撮像素子101用のBP量(第1の焦点調節補正量)として、BP量BP5を用いて焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量を設定する。一方、第2撮像素子102用のBP量(第2の焦点調節補正量)として、BP量BP6を用いて焦点検出結果を補正し、第2撮像素子102の駆動量を設定する。
BP5 = P_IMG1-P_AF3 (15)
BP6 = P_IMG2-P_AF3 (16)
The calculated BP amount is switched and used according to the shooting state. For example, when the contrast component in the vertical direction is large and the reliability of the focus detection result obtained from the third correlation operation is high, the BP amount (first focus adjustment correction amount) for the first image sensor 101 is set as the BP amount. The focus detection result is corrected using BP5, and the focus lens driving amount is set. On the other hand, the focus detection result is corrected using the BP amount BP6 as the BP amount (second focus adjustment correction amount) for the second image sensor 102, and the drive amount of the second image sensor 102 is set.

以上のように、撮像素子ごとに取得される信号から、焦点検出信号の特性に鑑みて、想定される焦点検出信号の焦点検出位置(P_AF1,P_AF2,P_AF3)を算出する。
一方、撮像信号の特性に鑑みて、想定される撮像信号の焦点検出位置(P_IMG1,P_IMG2)を算出する。これらを用いて、BP量を算出することにより、信頼性の高い焦点検出結果を採用しながら、記録画像に合わせた焦点調節を行うことができる。
As described above, the focus detection position (P_AF1, P_AF2, P_AF3) of the assumed focus detection signal is calculated from the signal acquired for each imaging element in view of the characteristics of the focus detection signal.
On the other hand, in consideration of the characteristics of the imaging signal, the assumed focus detection positions (P_IMG1, P_IMG2) of the imaging signal are calculated. By calculating the BP amount using these, it is possible to adjust the focus in accordance with the recorded image while employing a highly reliable focus detection result.

本実施例では、静止画記録用のBP量と、動画記録用のBP補正量が異なる値が算出されることに備えて、第2撮像素子102の位置を光軸に沿って調整することができる。すなわち、焦点調節機構としてのフォーカスレンズの駆動と光路長変更手段としての撮像素子の駆動により焦点調節を行うことが可能である。ただし、第2撮像素子102を駆動できないようにしてもよい。その場合、例えば、算出される2つのBP量(第1の焦点調節補正量、第2の焦点調節補正量)の平均値(第3の焦点調節補正量)を用いて、フォーカスレンズ駆動による焦点調節を行えばよい。これにより、焦点調節精度は劣るが、コストダウンを実現できる。   In the present embodiment, the position of the second image sensor 102 may be adjusted along the optical axis in preparation for calculating different values for the BP amount for recording a still image and the BP correction amount for recording a moving image. it can. That is, it is possible to perform focus adjustment by driving a focus lens as a focus adjustment mechanism and driving an image sensor as an optical path length changing unit. However, the second image sensor 102 may not be driven. In such a case, for example, the average value (third focus adjustment correction amount) of the two calculated BP amounts (first focus adjustment correction amount, second focus adjustment correction amount) is used to calculate the focus by driving the focus lens. Adjustments may be made. Thereby, the cost can be reduced although the focus adjustment accuracy is inferior.

第2撮像素子102が駆動できない場合、第1および第2撮像素子101、102から得られる記録画像の優先度に応じて、BP量を算出してもよい。例えば、静止画(第1撮像素子101の記録画像)優先の場合は、第1撮像素子101に対するBP量と第2撮像素子102に対するBP量を、4:1で重み付けした補正量を第3の焦点調節補正量として算出し、焦点調節を行ってもよい。また、BP量の大小は、撮影レンズ500の収差情報により決定される。そのため、撮影レンズ収差情報から、収差量の大小を判定し、収差量が小さい場合には、BP量の算出を省略してもよい。   If the second image sensor 102 cannot be driven, the BP amount may be calculated according to the priority of the recorded images obtained from the first and second image sensors 101 and 102. For example, in a case where priority is given to a still image (recorded image of the first image sensor 101), a correction amount obtained by weighting the BP amount for the first image sensor 101 and the BP amount for the second image sensor 102 by 4: 1 is set as a third amount. The focus adjustment may be performed by calculating the focus adjustment correction amount. Further, the magnitude of the BP amount is determined based on the aberration information of the photographing lens 500. Therefore, the magnitude of the aberration amount is determined from the photographing lens aberration information, and if the aberration amount is small, the calculation of the BP amount may be omitted.

次に、図15を用いて、第1および撮像素子101、102で図8のステップS9051、S9052で行う被写体情報抽出のタイミングについて説明する。図15では、第1および第2撮像素子101、102の垂直同期信号(V1、V2、V3、V4)が同期している例を示している。第1および第2撮像素子101、102は、垂直同期のタイミングV1を境に、蓄積、読み出しを繰り返す。第2撮像素子102は、動画撮影用のため、第1撮像素子101の蓄積時間よりも蓄積時間が長く設定されている。ただし、記録画素数は少ないため、読出し時間は短い。第1撮像素子101は、被写体情報抽出手段として機能しているため、被写体ぶれや手振れの影響を低減するため、短い蓄積時間で駆動している。2つの撮像素子の信号の読み出しを終えると、取得した撮像素子の信号を用いて被写体情報が検出される。被写体情報検出を終えると、得られた被写体情報を用いて、BP量が算出される。このように構成することにより、おおよそ同じタイミングの被写体情報を、2つの撮像素子で得られるため、タイムラグによる被写体情報の変化の影響を受けにくく、信頼性の高い情報が得られる。第1撮像素子101の駆動は、被写体情報の抽出領域を狭めることなどにより、フレームレートを2倍などに上げて、より多くの情報を得てもよい。その際、半分のデータは、第2撮像素子102から得られる情報と同期が取れないが、第1撮像素子101から得られる情報から連続性を考慮するなどにより、より信頼性の高い被写体情報を抽出することができる。また、動画記録のフレームレートが高い場合などには、第1撮像素子101の駆動を間引いて、被写体情報の抽出間隔を長くしてもよい。得られる被写体情報は減るが、消費電力を低減することができる。   Next, the timing of subject information extraction performed in steps S9051 and S9052 in FIG. 8 by the first and imaging elements 101 and 102 will be described using FIG. FIG. 15 shows an example in which the vertical synchronization signals (V1, V2, V3, V4) of the first and second imaging elements 101, 102 are synchronized. The first and second imaging elements 101 and 102 repeat accumulation and readout at the vertical synchronization timing V1. The storage time of the second image sensor 102 is set to be longer than the storage time of the first image sensor 101 for capturing a moving image. However, since the number of recording pixels is small, the reading time is short. Since the first imaging element 101 functions as a subject information extracting unit, it is driven with a short accumulation time in order to reduce the influence of subject shake and camera shake. When the reading of the signals of the two image sensors is completed, subject information is detected using the acquired signals of the image sensors. When the subject information detection is completed, the BP amount is calculated using the obtained subject information. With this configuration, the subject information at approximately the same timing can be obtained by the two image sensors, so that the information is less affected by the change in the subject information due to the time lag, and highly reliable information can be obtained. In driving the first image sensor 101, the frame rate may be doubled, for example, by narrowing the extraction area of the subject information to obtain more information. At this time, half of the data is not synchronized with the information obtained from the second image sensor 102, but more reliable object information is obtained by considering continuity from the information obtained from the first image sensor 101. Can be extracted. Further, when the frame rate of the moving image recording is high, the driving of the first imaging element 101 may be thinned out to make the extraction interval of the subject information longer. Although less subject information is obtained, power consumption can be reduced.

図16から図18を参照して、本実施例の構成について説明する。実施例1との主な違いは、補正量算出手段としてのカメラCPU104による図7のステップS906のBP量処理である。実施例1では、ステップS9063において撮影レンズ収差情報をデフォーカスMTFの極大値を示すフォーカスレンズ位置情報として取得し、ステップS9064においてハーフミラーの収差情報から撮影レンズ収差情報の加工を行った。本実施例では、撮影レンズ収差情報を波面収差情報として取得することで、ハーフミラーに歪みなどが生じ、収差状態が複雑に変化した場合でも対応することができる。   The configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. The main difference from the first embodiment is the BP amount processing of step S906 in FIG. 7 by the camera CPU 104 as the correction amount calculation means. In the first embodiment, photographing lens aberration information is acquired as focus lens position information indicating the maximum value of the defocus MTF in step S9063, and photographing lens aberration information is processed from the half mirror aberration information in step S9064. In the present embodiment, by acquiring the photographing lens aberration information as the wavefront aberration information, it is possible to cope with a case where distortion occurs in the half mirror and the aberration state changes complicatedly.

図16は、本実施例のBP量算出処理を示すフローチャートである。図16の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。   FIG. 16 is a flowchart illustrating the BP amount calculation processing according to the present embodiment. Each step in FIG. 16 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS9061、S9062は実施例1と同様に、絞り情報、撮像素子上の像高を算出する。   In steps S9061 and S9062, the aperture information and the image height on the image sensor are calculated as in the first embodiment.

ステップS9101では、カメラCPU104は、撮影レンズ収差情報の取得を行う。図17を参照して、不図示のレンズ内のメモリに格納されている撮影レンズ収差情報の一例を説明する。ここでは、撮影レンズ収差情報は、撮影光学系の波面収差の情報である。図17(a)は、理想の撮影レンズidにおける光源の結像状態を表した図である。実線は、光を波としてとらえた場合の光の伝搬を表している。理想レンズ状態においては、図17(a)のように光は伝搬し、一点に結像する。しかしながら、実際に収差が生じた図17(b)のような撮影レンズreにおいては、レンズを通過した光は入射波と対称にはならない。図17(c)は、図17(a)、図17(b)のレンズの射出瞳位置をEn_planeとし、撮影レンズidの射出瞳位置En_planeでの波面を点線、撮影レンズreの射出瞳位置En_planeでの波面を実線として重ねた図である。本ステップで取得される波面収差情報WA(x,y)とは、図17(d)のように、XY平面上での理想波面に対する光路差情報である。図17(d)では、波面収差情報WA(x,y)を6×6の離散データとして記憶する形式をとっているが、分割数はこれに限定されない。一般的に、分割数が多ければ多いほど精度は良い。また、ゼルニケ多項式による近似など、波面収差情報WA(x,y)を瞳位置座標(x、y)の関数として表し、関数の係数を記憶しておく、などとしてもよい。波面収差情報WA(x,y)は色波長、射出瞳距離PLごとのデータ系列として記憶される。   In step S9101, the camera CPU 104 acquires photographic lens aberration information. With reference to FIG. 17, an example of photographing lens aberration information stored in a memory in a lens (not shown) will be described. Here, the imaging lens aberration information is information on the wavefront aberration of the imaging optical system. FIG. 17A is a diagram illustrating an imaging state of a light source in an ideal photographing lens id. The solid line represents the propagation of light when the light is captured as a wave. In the ideal lens state, light propagates and forms an image at one point as shown in FIG. However, in the photographing lens re as shown in FIG. 17B in which aberration actually occurs, the light passing through the lens is not symmetric with the incident wave. In FIG. 17C, the exit pupil position of the lens shown in FIGS. 17A and 17B is set to En_plane, the wavefront at the exit pupil position En_plane of the photographing lens id is indicated by a dotted line, and the exit pupil position En_plane of the photographing lens re is shown. FIG. 5 is a diagram in which the wavefronts at are overlapped as solid lines. The wavefront aberration information WA (x, y) acquired in this step is optical path difference information with respect to an ideal wavefront on the XY plane as shown in FIG. In FIG. 17D, the wavefront aberration information WA (x, y) is stored as 6 × 6 discrete data, but the number of divisions is not limited to this. In general, the greater the number of divisions, the better the accuracy. Alternatively, wavefront aberration information WA (x, y) may be represented as a function of pupil position coordinates (x, y), such as by approximation using a Zernike polynomial, and coefficients of the function may be stored. The wavefront aberration information WA (x, y) is stored as a data sequence for each color wavelength and exit pupil distance PL.

ステップS9102では、カメラCPU104は、撮影レンズ収差情報として、ハーフミラー(ビームスプリッタ103)の波面収差情報を取得する。本実施例では、ハーフミラー特有の波面収差情報として、透過側と反射側それぞれについて、ステップS9101の撮影レンズ波面収差情報WA(X,Y)と同様の形で図17(a)に示される波面収差情報が取得される。ハーフミラーの透過側の波面収差情報(第1の収差情報)をWA_HT(X,Y)、反射側の波面収差情報(第2の収差情報)をWA_HR(X,Y)とする。波面収差情報WA_HT(X,Y)、WA_HR(X,Y)は、射出瞳距離PLによって変化する値であるので、図6のステップS101で取得される射出瞳距離PLに応じて、記憶された波面収差情報の中から選択して取得される。ハーフミラーの独立した波面収差情報WA_HT(X,Y)、WA_HR(X,Y)は、一般的な測定機器によって取得することも可能である。よって、製造工程において、波面収差情報WA_HT(X,Y)、WA_HR(X,Y)を取得し、カメラメモリへの書き込みを行うと、製造工程上のハーフミラーの曲がりや歪みを考慮した収差情報が取得可能である。このとき、ハーフミラーにも遮光部材による枠ケラレが存在する場合がある。ハーフミラーにおいて、壁面での反射防止などの理由から枠を設ける場合もある。XY平面内において、ハーフミラーに図18(b)のような枠(白が透過部、黒が遮光部)が設置されていたとする。この場合、図18(c)のように透過光量を分割数に応じた重みづけに変換し、波面収差情報のそれぞれに重みづけしてもよい。   In step S9102, the camera CPU 104 acquires the wavefront aberration information of the half mirror (beam splitter 103) as the imaging lens aberration information. In the present embodiment, as the wavefront aberration information unique to the half mirror, the wavefront shown in FIG. 17A in the same manner as the imaging lens wavefront aberration information WA (X, Y) in step S9101 for each of the transmission side and the reflection side. Aberration information is obtained. The wavefront aberration information (first aberration information) on the transmission side of the half mirror is WA_HT (X, Y), and the wavefront aberration information (second aberration information) on the reflection side is WA_HR (X, Y). Since the wavefront aberration information WA_HT (X, Y) and WA_HR (X, Y) are values that change depending on the exit pupil distance PL, they are stored according to the exit pupil distance PL acquired in step S101 in FIG. It is obtained by selecting from wavefront aberration information. The independent wavefront aberration information WA_HT (X, Y) and WA_HR (X, Y) of the half mirror can be obtained by a general measuring instrument. Therefore, in the manufacturing process, when the wavefront aberration information WA_HT (X, Y) and WA_HR (X, Y) are obtained and written into the camera memory, the aberration information in consideration of the bending and distortion of the half mirror in the manufacturing process is obtained. Can be obtained. At this time, the half mirror may also have frame vignetting due to the light shielding member. In the half mirror, a frame may be provided for reasons such as prevention of reflection on a wall surface. In the XY plane, it is assumed that a frame as shown in FIG. 18B (white is a transmissive part, black is a light-shielding part) is installed on the half mirror. In this case, as shown in FIG. 18C, the transmitted light amount may be converted into a weight corresponding to the number of divisions, and each of the wavefront aberration information may be weighted.

ステップS9103では、カメラCPU104は、ハーフミラー収差情報の加算を行う。ハーフミラーを透過した透過波面収差情報WA_T(X,Y)は、WA(X,Y)+WA_HT(X,Y)、ハーフミラーを反射した反射波面収差情報WA_R(X,Y)は、WA(X,Y)+WA_HR(X,Y)として計算できる。このように、撮影光学系の波面収差情報WA(X,Y)に、透過側または反射側の波面収差情報を加算することで、透過波面収差情報WA_T(X,Y)、反射波面収差情報WA_R(X,Y)を計算可能である。   In step S9103, the camera CPU 104 adds the half mirror aberration information. The transmitted wavefront aberration information WA_T (X, Y) transmitted through the half mirror is WA (X, Y) + WA_HT (X, Y), and the reflected wavefront aberration information WA_R (X, Y) reflected on the half mirror is WA (X, Y). , Y) + WA_HR (X, Y). As described above, by adding the transmission-side or reflection-side wavefront aberration information to the wavefront aberration information WA (X, Y) of the imaging optical system, the transmission wavefront aberration information WA_T (X, Y) and the reflection wavefront aberration information WA_R are obtained. (X, Y) can be calculated.

ステップS9104では、カメラCPU104は、収差情報の加工を行う。本実施例では、透過波面収差情報WA_T(X,Y)および反射波面収差情報WA_R(X,Y)から、実施例1と同様のデフォーカスMTFの極大値に対応するフォーカスレンズ位置情報に加工する方法を説明する。加工方法は、いずれの波面収差情報でも同様であるため、本実施例では、透過波面収差情報WA_T(X,Y)を使用する場合について説明する。撮影光学系の焦点距離が透過波面収差情報WA_T(X,Y)のXYにおける分解能に対して十分長い場合、入射瞳位置En_Planeの透過波面収差情報WA_T(X,Y)はフーリエ変換により撮像面上での点像分布関数(以下、PSF)の振幅となる。点像分布関数とは、光学系の点光源に対する応答を表す関数であり、理想レンズにおけるPSFはインパルス応答となる。透過波面収差情報WA_T(x,y)は、以下の式(7)によりPSF(x,y)に変換される。   In step S9104, the camera CPU 104 processes aberration information. In the present embodiment, from the transmitted wavefront aberration information WA_T (X, Y) and the reflected wavefront aberration information WA_R (X, Y), focus lens position information corresponding to the maximum value of the defocus MTF similar to the first embodiment is processed. The method will be described. Since the processing method is the same for any wavefront aberration information, this embodiment describes a case where the transmitted wavefront aberration information WA_T (X, Y) is used. When the focal length of the imaging optical system is sufficiently long with respect to the resolution in XY of the transmitted wavefront aberration information WA_T (X, Y), the transmitted wavefront aberration information WA_T (X, Y) at the entrance pupil position En_Plane is obtained on the imaging surface by Fourier transform. Is the amplitude of the point spread function (hereinafter, PSF). The point spread function is a function representing the response of an optical system to a point light source, and the PSF of an ideal lens is an impulse response. The transmitted wavefront aberration information WA_T (x, y) is converted into PSF (x, y) by the following equation (7).

図17(e)は、縦軸にx座標、横軸にPSFの強度をとり、二次元情報としてPSFを図示したものである。PSF1、PSF2は、デフォーカス状態の違いを表している。PSFは、合焦状態に近いほど、インパルス応答に近くなる。図17(e)上では、デフォーカス状態2であるPSF2よりもデフォーカス状態1であるPSF1の状態の方が合焦状態に近い。このPSFを、さらに、以下の式(18)を用いてそれぞれフーリエ変換すると、図17(f)に示す横軸に空間周波数、縦軸に強度をとるMTF特性になる。   FIG. 17E shows the PSF as two-dimensional information, with the vertical axis representing the x coordinate and the horizontal axis representing the intensity of the PSF. PSF1 and PSF2 indicate the difference between the defocused states. The closer the PSF is to the focused state, the closer the PSF is to the impulse response. In FIG. 17E, the state of the PSF1 in the defocus state 1 is closer to the in-focus state than the state of the PSF2 in the defocus state 2. When this PSF is further subjected to Fourier transform using the following equation (18), an MTF characteristic having a spatial frequency on the horizontal axis and an intensity on the vertical axis shown in FIG.

一般的には、合焦状態に近いほど、縦軸の強度(MTFの応答)は高くなる。そのため、図17(f)のように空間周波数F1〜Nqにおいて、デフォーカス状態1であるPSF1に対応するMTF1、デフォーカス状態2であるPSF2に対応するMTF2は図示したような変化を示す。図17(g)は、空間周波数F1〜F4において、横軸にデフォーカス状態、縦軸にMTF強度をとって図示したものである。これがデフォーカスMTFに対応し、実施例1の収差情報はこのデフォーカスMTFが極大値をとるフォーカスレンズ位置を示すものであった。図17(g)の横軸はデフォーカスであるが、これはフォーカスレンズ位置と1対1の関係を示す。図17(g)のデフォーカスMTFの色をG(Green)、方向をH(水平)とすれば、デフォーカスMTFの極大値をとるフォーカスレンズ位置情報であるPGH1、PGH2、PGH3、PGH4は図17(g)のフォーカスレンズ位置情報となる。これは、実施例1で前述した収差情報であるデフォーカスMTFの極大値をとるフォーカスレンズ位置と同じ情報である。反射収差、他の色、方向に関しても同様に収差情報を求めることで、ステップS9065以降は実施例1と同様の処理になる。   Generally, the intensity of the vertical axis (response of MTF) increases as the focus state approaches. Therefore, as shown in FIG. 17F, at the spatial frequencies F1 to Nq, the MTF1 corresponding to the PSF1 in the defocus state 1 and the MTF2 corresponding to the PSF2 in the defocus state 2 show changes as illustrated. FIG. 17G illustrates the defocus state on the horizontal axis and the MTF intensity on the vertical axis at the spatial frequencies F1 to F4. This corresponds to the defocus MTF, and the aberration information of the first embodiment indicates the focus lens position at which the defocus MTF takes a maximum value. The horizontal axis in FIG. 17G indicates defocus, which indicates a one-to-one relationship with the focus lens position. Assuming that the color of the defocus MTF in FIG. 17G is G (Green) and the direction is H (horizontal), PGH1, PGH2, PGH3, and PGH4 that are focus lens position information that takes the maximum value of the defocus MTF are shown in FIG. The focus lens position information is 17 (g). This is the same information as the focus lens position where the maximum value of the defocus MTF, which is the aberration information described above in the first embodiment, takes a maximum value. By obtaining the aberration information in the same way for the reflection aberration, other colors, and directions, the processing after step S9065 is the same as that of the first embodiment.

このように、撮影レンズ収差情報を波面収差情報として取得することで、ハーフミラーに歪みなどが生じ、収差状態が複雑に変化した場合でも対応することができる。また、ハーフミラーの波面収差情報を独立して記憶させ、撮影光学系の波面収差情報と加算することで、透過側、反射側それぞれの収差状態を計算することが可能になる。そのため、撮影光学系の波面収差情報のみがレンズまたはカメラのメモリに記憶されている場合においても、高精度な補正が可能になる。交換レンズ系においては、複数種類のレンズにおいて、透過光路における撮影レンズの収差情報、反射光路における撮影レンズの収差情報の記憶が不要となるので、メモリ容量が大幅に削減できる。   As described above, by acquiring the imaging lens aberration information as the wavefront aberration information, it is possible to cope with a case where distortion or the like occurs in the half mirror and the aberration state changes complicatedly. Further, by storing the wavefront aberration information of the half mirror independently and adding it to the wavefront aberration information of the photographing optical system, it becomes possible to calculate the aberration state of each of the transmission side and the reflection side. Therefore, even when only the wavefront aberration information of the photographing optical system is stored in the lens or the memory of the camera, highly accurate correction can be performed. In the interchangeable lens system, in a plurality of types of lenses, it is not necessary to store aberration information of the photographing lens in the transmission light path and aberration information of the photographing lens in the reflection light path, so that the memory capacity can be significantly reduced.

以下、図19−図22を参照して、本実施例の構成について説明する。本実施例では、透過した光束を受光する第1撮像素子101のみが存在し、ハーフミラーが第1撮像素子101での露光時に退避可能である撮像装置の構成について説明する。
(撮像装置の構成)
本実施例の撮像装置の構成について、実施例1と構成が異なる部分のみを図19を用いて説明する。ビームスプリッタ103は、撮影レンズ500の光路内に位置する第1の位置と、光路から退避する第2の位置との間を移動可能である。撮像装置が図19(a)の状態である場合に、アクチュエータ150は、カメラCPU104から指示を受けると、ビームスプリッタ103を撮影光学系の光路から退避させる。このとき、遮光部材151がビームスプリッタ103に追従して稼働し、ビームスプリッタ103の蓋をするように、ビームスプリッタ103退避時の光路中の反射光を防止する。図19(b)は、ビームスプリッタ103が光路から退避した後の撮像装置の構成を示している。なお、図19では、ビームスプリッタ103の退避方向をカメラ上面で例示したが、退避方法、方向はこれに限定されない。
Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a description will be given of a configuration of an imaging apparatus in which only a first imaging element 101 that receives a transmitted light beam is present and a half mirror can be retracted during exposure by the first imaging element 101.
(Configuration of imaging device)
Regarding the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment, only the parts that are different from the first embodiment will be described with reference to FIG. The beam splitter 103 is movable between a first position located in the optical path of the taking lens 500 and a second position retracted from the optical path. When the imaging device is in the state shown in FIG. 19A, the actuator 150 retracts the beam splitter 103 from the optical path of the imaging optical system when receiving an instruction from the camera CPU 104. At this time, the light blocking member 151 operates following the beam splitter 103 to prevent the reflected light in the optical path when the beam splitter 103 is retracted, so that the light blocking member 151 covers the beam splitter 103. FIG. 19B shows the configuration of the imaging device after the beam splitter 103 has retreated from the optical path. In FIG. 19, the retracting direction of the beam splitter 103 is illustrated on the upper surface of the camera, but the retracting method and direction are not limited thereto.

また、本実施例では、実施例1のような電子ファインダではなく、光学ファインダを想定している。プリズム152は、光束をファインダ153へ導く。この構成により、ユーザーはリアルタイムに光学ファインダで被写体を確認しながら、同時に第1撮像素子101で受光した光速により焦点検出が可能になる。
(撮影フロー)
図20は、本実施例の撮影処理を示すフローチャートである。本実施例では、センサは1つで、静止画と動画の同時記録は行えないため、静止画記録の撮影フローとしている。図20の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
In this embodiment, an optical finder is assumed instead of the electronic finder as in the first embodiment. The prism 152 guides the light beam to the finder 153. With this configuration, the user can detect a subject with the optical viewfinder in real time, and at the same time, can perform focus detection based on the speed of light received by the first image sensor 101.
(Shooting flow)
FIG. 20 is a flowchart illustrating the photographing processing according to the present embodiment. In this embodiment, since there is only one sensor and simultaneous recording of a still image and a moving image cannot be performed, the photographing flow for recording a still image is used. Each step in FIG. 20 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS301の処理は、図6のステップS101と同様の処理であるため、説明を省略する。   The processing in step S301 is similar to the processing in step S101 in FIG.

ステップS302では、カメラCPU104は、第1撮像素子101を駆動する。   In step S302, the camera CPU 104 drives the first image sensor 101.

ステップS303では、カメラCPU104は、第1撮像素子101で取得した信号を表示用信号に変換し、ファインダ内表示器107または外部表示器110に送信してライブビュー表示を開始する。   In step S303, the camera CPU 104 converts the signal acquired by the first image sensor 101 into a signal for display, transmits the signal to the in-finder display 107 or the external display 110, and starts live view display.

ステップS304では、カメラCPU104は、第1撮像素子101の駆動により得られる画像信号の明るさを判断し、ライブビュー時の絞り制御を行う。   In step S304, the camera CPU 104 determines the brightness of the image signal obtained by driving the first image sensor 101, and performs aperture control during live view.

ステップS307では、カメラCPU104は、焦点検出のサブルーチンを実行する。本実施例では、第1撮像素子101における焦点検出、および焦点検出結果の補正を行う。   In step S307, the camera CPU 104 executes a focus detection subroutine. In this embodiment, focus detection in the first image sensor 101 and correction of the focus detection result are performed.

ステップS308では、カメラCPU104は、ミラーアップを行う。本実施例では、アクチュエータ150を用いて、ビームスプリッタ103を撮影光学系の光路から退避させる。光路からビームスプリッタ103を退避させることで、透過による収差の発生分を抑制でき、より高精細な撮像画像を記録することができる。   In step S308, the camera CPU 104 performs mirror up. In this embodiment, the beam splitter 103 is retracted from the optical path of the imaging optical system by using the actuator 150. By retracting the beam splitter 103 from the optical path, it is possible to suppress the occurrence of aberration due to transmission, and to record a higher definition captured image.

ステップS307では、カメラCPU104は、静止画撮影を実行する。
(焦点検出処理)
図21を参照して、本実施例の焦点検出処理(AF処理)について説明する。図21は、本実施例の焦点検出処理を示すフローチャートである。図21の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
In step S307, the camera CPU 104 executes still image shooting.
(Focus detection processing)
The focus detection processing (AF processing) of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a flowchart illustrating the focus detection processing according to the present embodiment. Each step in FIG. 21 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS931−S934、S936−S939の処理はそれぞれ、図7のステップS901−S904、S907−S910の処理と同様であるため、説明を省略する。   The processes in steps S931-S934 and S936-S939 are the same as the processes in steps S901-S904 and S907-S910 in FIG.

ステップS935におけるBP量算出のサブルーチンの詳細については後述する。
(BP量の算出サブルーチン)
図22を参照して、本実施例のBP量算出処理について説明する。図22は、本実施例におけるBP量算出処理を示すフローチャートである。図22の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
The details of the subroutine for calculating the BP amount in step S935 will be described later.
(BP subroutine for calculating BP amount)
With reference to FIG. 22, the BP amount calculation processing of the present embodiment will be described. FIG. 22 is a flowchart illustrating the BP amount calculation processing in the present embodiment. Each step in FIG. 22 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS9361、S9362の処理はそれぞれ、図11のステップS9061、S9062の処理と同様であるため、説明を省略する。   The processing in steps S9361 and S9362 is the same as the processing in steps S9061 and S9062 in FIG. 11, respectively, and a description thereof will be omitted.

ステップS9363では、カメラCPU104は、撮影レンズ収差情報を取得する。撮影レンズ収差情報は、図11のステップS9063で得られるデフォーカスMTFの極大値に対応するフォーカスレンズ位置情報でもよいし、図16のステップS9101で得られる波面収差情報でもよい。   In step S9363, the camera CPU 104 acquires photographing lens aberration information. The photographing lens aberration information may be focus lens position information corresponding to the maximum value of the defocus MTF obtained in step S9063 in FIG. 11 or wavefront aberration information obtained in step S9101 in FIG.

ステップS9364では、カメラCPU104は、ハーフミラー情報による撮影レンズ収差情報を作成する。本ステップにおける処理は、図11のステップS9064で実行されるハーフミラー情報による撮影レンズ収差情報の加工でもよいし、図16のステップS9102からS9104で実行される撮影レンズ収差情報の加工であってもよい。ただし、本実施例では反射側の加工は必要ないため、透過側の収差情報の加工のみ行えばよい。   In step S9364, the camera CPU 104 creates photographing lens aberration information based on the half mirror information. The processing in this step may be processing of photographing lens aberration information using half mirror information performed in step S9064 of FIG. 11 or processing of photographing lens aberration information performed in steps S9102 to S9104 of FIG. Good. However, in this embodiment, since processing on the reflection side is not necessary, only processing on aberration information on the transmission side may be performed.

ステップS9365の処理は、図8のステップS9054と同様の処理であるため、説明を省略する。   The process in step S9365 is the same as the process in step S9054 in FIG.

ステップS9366では、カメラCPU104は、ハーフミラーの分光透過率に基づいた分光分布の取得を行う。また、ハーフミラーが配置されていない状態の通常の分光分布情報としてあらかじめ記憶されている赤緑青の透過率をそれぞれR、G、Bとして取得する。   In step S9366, the camera CPU 104 acquires a spectral distribution based on the spectral transmittance of the half mirror. In addition, red, green, and blue transmittances stored in advance as normal spectral distribution information in a state where the half mirror is not arranged are acquired as R, G, and B, respectively.

ステップS9367では、カメラCPU104は、ハーフミラーの分光透過率分布を用いた重み付けとAF評価帯域と、ステップS9364で計算されたハーフミラーを透過した撮影レンズ収差情報を用いて、AF信号を想定した場合の焦点位置を算出する。AF用A像、B像の相関演算(第1の相関演算)は、第1撮像素子101で行われるため、ハーフミラーを透過した光束により行われ、検出する信号は水平方向のみである。ここでは、第1の相関演算における焦点検出信号で想定される焦点位置P_AF1が式(6)で算出される。本実施例では反射側の加工は必要ないため、透過側のAF信号想定の焦点位置のみ算出すればよい。   In step S9367, the camera CPU 104 assumes an AF signal using the weighting using the spectral transmittance distribution of the half mirror, the AF evaluation band, and the imaging lens aberration information transmitted through the half mirror calculated in step S9364. Is calculated. Since the correlation calculation (first correlation calculation) of the AF A-image and the B-image is performed by the first image sensor 101, it is performed by the light beam transmitted through the half mirror, and the signal to be detected is only in the horizontal direction. Here, the focus position P_AF1 assumed by the focus detection signal in the first correlation calculation is calculated by Expression (6). In this embodiment, since processing on the reflection side is not necessary, only the focus position assuming the AF signal on the transmission side may be calculated.

ステップS9368では、カメラCPU104は、ステップS9366で取得した分光分布情報、撮像評価帯域と撮影レンズ収差情報を用いて、撮像信号を想定した場合の焦点位置を算出する。ハーフミラーが配置されていない状態の記録画像における焦点調節状態の評価で想定される焦点位置P_IMGは、以下の式(19)で算出される。   In step S9368, the camera CPU 104 calculates a focal position assuming an imaging signal using the spectral distribution information, the imaging evaluation band, and the imaging lens aberration information acquired in step S9366. The focus position P_IMG assumed in the evaluation of the focus adjustment state in the recorded image in which the half mirror is not arranged is calculated by the following equation (19).

ステップS3509では、カメラCPU104は、BP量を算出する。BP量は、ハーフミラーを透過した状態で焦点検出し、ハーフミラー無しで記録画像を撮影する本実施例に合わせて計算する。ここで計算されるBP量をBP4とすると、BP量は以下の式(20)で求めることができる。   In step S3509, the camera CPU 104 calculates the BP amount. The BP amount is calculated in accordance with the present embodiment in which the focus is detected in a state of being transmitted through the half mirror and a recorded image is captured without the half mirror. Assuming that the calculated BP amount is BP4, the BP amount can be obtained by the following equation (20).

BP4=P_IMG−P_AF3 (20)
このように、光学ファインダでリアルタイムに被写体を確認しながら、同時に第1撮像素子101で受光した光束により焦点検出が可能な撮像装置の構成においても、適切な焦点検出、BP補正が可能になる。
BP4 = P_IMG-P_AF3 (20)
As described above, appropriate focus detection and BP correction can be performed even in a configuration of an imaging device capable of detecting a subject in real time with the optical viewfinder and at the same time detecting a focus by a light beam received by the first imaging element 101.

図23−図32を参照して、本実施例の構成について説明する。実施例1との主な違いは、補正量算出手段としてのカメラCPU104による図7のステップS907におけるBP量算出方法である。実施例1では、図11のステップS9063において撮影レンズ収差情報をデフォーカスMTFの極大値に対応するフォーカスレンズ位置情報で取得し、ステップS9064においてハーフミラーの収差情報から撮影レンズ収差情報の加工を行った。本実施例では、ハーフミラー情報として、撮影レンズ500とハーフミラーの形状パラメータに関する補正情報を取得する。ハーフミラーの形状パラメータを取得することで、ハーフミラーに歪みなどが生じ、収差状態が複雑に変化した場合でも対応することができる。
(BP量の算出サブルーチン)
図23は、本実施例のBP量算出処理を示すフローチャートである。図23の各ステップは、主に、カメラCPU104により実行される。
The configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. The main difference from the first embodiment is the method of calculating the BP amount in step S907 in FIG. 7 by the camera CPU 104 as the correction amount calculating means. In the first embodiment, photographing lens aberration information is acquired as focus lens position information corresponding to the maximum value of the defocus MTF in step S9063 of FIG. 11, and photographing lens aberration information is processed from aberration information of the half mirror in step S9064. Was. In the present embodiment, as half mirror information, correction information on the shape parameters of the imaging lens 500 and the half mirror is acquired. By acquiring the shape parameters of the half mirror, it is possible to cope with a case where distortion or the like occurs in the half mirror and the aberration state changes complicatedly.
(BP subroutine for calculating BP amount)
FIG. 23 is a flowchart illustrating the BP amount calculation processing of the present embodiment. Each step in FIG. 23 is mainly executed by the camera CPU 104.

ステップS9461では、カメラCPU104は、撮影情報として決定されている撮影レンズのズーム情報、第3レンズ群の情報、絞り情報を取得する。   In step S9461, the camera CPU 104 acquires zoom information of the photographing lens determined as the photographing information, information of the third lens group, and aperture information.

ステップS9462では、カメラCPU104は、図7のステップS901で設定された焦点検出領域の情報を取得し、撮像素子上の像高を算出する。   In step S9462, the camera CPU 104 obtains information on the focus detection area set in step S901 in FIG. 7, and calculates the image height on the image sensor.

ステップS9463では、カメラCPU104は、ハーフミラー情報を取得する。ここでのハーフミラー情報とは、例えば、ハーフミラーの厚み、撓みに関する情報であり、本実施例では、撮影レンズ500とハーフミラーの形状パラメータに関する補正情報である。   In step S9463, the camera CPU 104 acquires half mirror information. The half mirror information here is, for example, information on the thickness and bending of the half mirror, and in the present embodiment, is correction information on the shape parameters of the photographing lens 500 and the half mirror.

図24は、撮影光学系の光路とハーフミラー情報(厚みD)を示している。撮影レンズ500からの光束は、ビームスプリッタ103が存在しない場合、点線のような光路をとり、第1撮像素子101に結像する。しかし、ビームスプリッタ103に厚みがある場合、空気とビームスプリッタ103の屈折率が異なるため、光束は実線のような光路をとり、結果として収差が発生する。このとき発生する収差に起因するBP量は、厚みDと相関関係にあり、図25のような関係を示す。一般的に、ハーフミラーの厚みDが厚いほど、第1撮像素子101上で発生するBP量BP_Tは増加し、式(21)の相関関係を持つ。   FIG. 24 shows the optical path of the photographing optical system and half mirror information (thickness D). When the beam splitter 103 does not exist, the light beam from the photographing lens 500 takes an optical path as indicated by a dotted line and forms an image on the first image sensor 101. However, when the beam splitter 103 has a thickness, since the refractive index of air and the refractive index of the beam splitter 103 are different, the light beam takes an optical path as shown by a solid line, and as a result, aberration occurs. The BP amount caused by the aberration generated at this time is correlated with the thickness D, and shows a relationship as shown in FIG. Generally, as the thickness D of the half mirror is larger, the BP amount BP_T generated on the first image sensor 101 is increased, and has a correlation represented by Expression (21).

BP_T=a_T×D+BP_T(0) (21)
BP_T(0)は、図25のy切片を表し、厚みDが0である場合に発生するBP量である。撮影レンズ500は、ハーフミラーの厚みDが0である場合でも無収差ではないことが一般的であるため、厚みDが0であってもの切片BP_T(0)の収差量を持つ。a_Tは、厚みDに対するBP量BP_Tの単位増加量を表すハーフミラー情報である。
BP_T = a_T × D + BP_T (0) (21)
BP_T (0) represents the y-intercept in FIG. 25, and is the BP amount generated when the thickness D is 0. Even when the thickness D of the half mirror is 0, the photographing lens 500 generally does not have no aberration. Therefore, the imaging lens 500 has the amount of aberration of the intercept BP_T (0) even when the thickness D is 0. a_T is half mirror information indicating a unit increase of the BP amount BP_T with respect to the thickness D.

本ステップでは、カメラCPU104は、例えば、図26の厚みDに対するハーフミラー情報を持ち、ステップS9461、S9462で取得された撮影情報(ズーム位置、フォーカス位置、F値、像高)に応じたハーフミラー情報a_Tを取得する。ハーフミラーが存在しない場合の撮影光学系の状態でも撮影情報によって収差状態は変化し、ハーフミラーによる収差状態の変化の仕方も異なるため、撮影情報によってハーフミラー情報a_Tを変化させることが望ましい。例えば、ズームがZoom3、フォーカスがFocus2、F値がF1、像高がh1である場合、ハーフミラーの厚みに関する補正情報として、ハーフミラー情報a_T6が取得される。ここでは、厚みDに対するBP量BP_Tの変化を一次関数としているが、関数形状はこれに限定されない。   In this step, the camera CPU 104 has, for example, half-mirror information for the thickness D in FIG. 26 and a half-mirror corresponding to the shooting information (zoom position, focus position, F value, image height) acquired in steps S9461 and S9462. Obtain information a_T. Even in the state of the photographing optical system where the half mirror does not exist, the aberration state changes depending on the photographing information and the manner of changing the aberration state by the half mirror also differs. Therefore, it is desirable to change the half mirror information a_T according to the photographing information. For example, when the zoom is Zoom3, the focus is Focus2, the F value is F1, and the image height is h1, half mirror information a_T6 is acquired as correction information on the thickness of the half mirror. Here, the change in the BP amount BP_T with respect to the thickness D is a linear function, but the function shape is not limited to this.

次に、撓みCに関するハーフミラー情報について説明する。図27は、撓み状態の異なるハーフミラーを示している。図27(a)は、ビームスプリッタ103上に3軸(mx、mr、mz)を取った場合、撓みのない状態を示している。mx,mz断面とmy,mz断面は、図27(a)の右図のようになり、一定値をとる平面形状である。図27(b)〜図27(e)は撓みのある形状を示している。図27(b)、図27(c)はmx、myで同じ方向に撓みが生じる両凸、両凹形状のお椀形に撓みが生じている場合を示しており、図27(d)、図27(e)はmx、myで異なる方向に撓みが生じる鞍点形状を示している。   Next, half mirror information relating to the deflection C will be described. FIG. 27 shows half mirrors having different bending states. FIG. 27A shows a state where there is no bending when three axes (mx, mr, mz) are set on the beam splitter 103. The mx and mz cross sections and the my and mz cross sections are as shown in the right diagram of FIG. 27A, and have a planar shape having a constant value. FIG. 27B to FIG. 27E show a bent shape. FIGS. 27 (b) and 27 (c) show a case where bending occurs in a biconvex or biconcave bowl shape in which bending occurs in the same direction at mx and my. 27 (e) shows a saddle point shape in which bending occurs in different directions at mx and my.

図28は、図27(e)のようにビームスプリッタ103が撓んでいる場合の第2撮像素子102への撮影光学系の光路を示している。撮影レンズ500からの光束は、図27(a)のようにビームスプリッタ103に撓みが存在しない場合、点線のような光路をとり、第2撮像素子102に結像する。しかし、図27(e)のような撓みがビームスプリッタ103に生じている場合、ハーフミラーの撓み形状の正負(図27(e)右図)によって光路が変化する。したがって、図28の直線の光路に示すように、光線がハーフミラーのどの座標点を通過するかによって光線の結像位置が変化し、収差が生じる。このとき発生する収差に起因するBP量は、撓み量Cと相関関係にある。撓み量は、例えば、干渉縞本数(ニュートンリング本数とも言われる)として定量化できる。   FIG. 28 shows the optical path of the photographing optical system to the second image sensor 102 when the beam splitter 103 is bent as shown in FIG. When there is no deflection in the beam splitter 103 as shown in FIG. 27A, the light flux from the taking lens 500 takes an optical path as indicated by a dotted line and forms an image on the second image sensor 102. However, when the bending as shown in FIG. 27E occurs in the beam splitter 103, the optical path changes depending on whether the bending shape of the half mirror is positive or negative (the right diagram in FIG. 27E). Therefore, as shown in the straight optical path in FIG. 28, the image forming position of the light beam changes depending on which coordinate point of the half mirror passes through the half mirror, and aberration occurs. The BP amount caused by the aberration generated at this time is correlated with the deflection amount C. The amount of deflection can be quantified, for example, as the number of interference fringes (also called the number of Newton rings).

図29は、図28のように、ハーフミラーに撓み形状が生じている場合の干渉縞本数の測定結果の一例である。干渉縞の測定方法については、ハーフミラーの平面度を測定する方法の1つであり、光波の干渉によって起こる縞が多ければ多いほど平面度が低いことを表す。よって、図27(a)のように、ビームスプリッタ103が完全に平面であれば、図29(a)のようにビームスプリッタ103上に干渉縞は発生せず、干渉縞本数は0本となる。ハーフミラーの撓み方向によって、干渉縞の発生方向は異なり、図27(b)、図27(c)のように撓み方向が同一方向のお椀形状の場合には、図29(b)のような同心円状の干渉縞となる。図27(d)、図27(e)のように撓み方向が逆方向の鞍点形状の場合には、図29(c)のような放射方向の干渉縞が発生する。また、撓みの中心をサドルポイントと呼び、サドルポイントからの縞本数が多ければ多いほど、撓みが強いことを示す。例えば、図29(b)、図29(c)では、サドルポイントはハーフミラー中心である。図29(b)では、サドルポイントから、干渉縞に直行する方向に黒線を数えると、7本の干渉縞が発生している。図29(c)では、サドルポイントから、干渉縞に直行する方向に黒線を数えると、3本の干渉縞が発生している。ここでは、撓み量Cのパラメータの一例として、撓み方向と、干渉縞本数を用いる。撓み方向とは、光軸方向に対する撓みの向きを表し、例えば、図30(a)の状態を正、図30(b)の状態を負とする。つまり、図27(b)と図27(c)、図27(d)と図27(e)は、発生する干渉縞本数は同数であるが、撓み量Cのパラメータとしては、符号が逆になる。撓みの発生方向によって収差の発生状態が変化するため、撓み量Cは符号を分けて定義することが望ましい。図31は、撓み量Cと、撓み量Cによって発生するBP量BP_Hとの相関関係図である。一般的に、ハーフミラーの撓み量Cが強いほど、第2撮像素子102上で発生するBP量BP_Hは増加し、以下の式(22)の相関関係を持つ。   FIG. 29 shows an example of the measurement result of the number of interference fringes when the half mirror has a bent shape as shown in FIG. The method of measuring interference fringes is one of the methods of measuring the flatness of a half mirror, and the more fringes caused by light wave interference, the lower the flatness. Therefore, if the beam splitter 103 is completely flat as shown in FIG. 27A, no interference fringes are generated on the beam splitter 103 as shown in FIG. 29A, and the number of interference fringes is zero. . The direction in which the interference fringes are generated differs depending on the bending direction of the half mirror, and in the case of a bowl shape in which the bending directions are the same as in FIGS. 27B and 27C, as shown in FIG. 29B. It becomes a concentric interference fringe. In the case of a saddle point shape in which the bending directions are opposite to each other as shown in FIGS. 27D and 27E, radial interference fringes as shown in FIG. 29C are generated. The center of the bending is called a saddle point, and the greater the number of stripes from the saddle point, the stronger the bending. For example, in FIGS. 29B and 29C, the saddle point is at the center of the half mirror. In FIG. 29B, when the black line is counted from the saddle point in a direction perpendicular to the interference fringes, seven interference fringes are generated. In FIG. 29C, when the black lines are counted from the saddle point in a direction perpendicular to the interference fringes, three interference fringes are generated. Here, the bending direction and the number of interference fringes are used as an example of the parameter of the bending amount C. The bending direction indicates the direction of bending with respect to the optical axis direction. For example, the state in FIG. 30A is positive, and the state in FIG. 30B is negative. That is, in FIGS. 27 (b) and 27 (c) and FIGS. 27 (d) and 27 (e), the number of generated interference fringes is the same, but the sign of the parameter of the amount of deflection C is reversed. Become. Since the state of occurrence of the aberration changes depending on the direction in which the bending occurs, it is desirable that the amount of bending C be defined with different signs. FIG. 31 is a correlation diagram between the amount of deflection C and the BP amount BP_H generated by the amount of deflection C. Generally, as the deflection amount C of the half mirror increases, the BP amount BP_H generated on the second image sensor 102 increases, and has a correlation represented by the following equation (22).

BP_H=a_H×C+BP_H(0) (22)
BP_H(0)は、図31のy切片を表し、撓み量Cが0である場合に発生するBP量である。撮影レンズ500は、ハーフミラーの撓み量が0である場合でも無収差ではないことが一般的であるため、撓み量Cが0であっても切片BP_H(0)の収差によるBP量を持つ。また、ハーフミラーの撓み量Cによって発生する収差によるBP量と、切片BP_H(0)の符号が逆で打ち消しあう場合は、トータルのBP量BP_Hが減少することも考えられる。図31中のハーフミラー情報a_Hは、撓み量Cに対するBP量BP_Hの単位増加量である。本ステップでは、カメラCPU104は、例えば、図32の撓み量Cに対するハーフミラー情報a_Hを持ち、ステップS9061、S9062で取得された撮影情報(ズーム位置、フォーカス位置、F値、像高)に応じたハーフミラー情報a_Hを取得する。ハーフミラーが存在しない場合の撮影光学系の状態でも撮影情報によって収差状態は変化し、ハーフミラーによる収差状態の変化の仕方も異なるため、撮影情報によってハーフミラー情報a_Hを変化させることが望ましい。例えば、ズームがZoom3,フォーカスがFocus2、F値がF1、像高がh1である場合、ハーフミラーの撓み量に関する補正情報として、ハーフミラー情報a_H6が取得される。ここでは、撓み量Cに対するBP量BP_Hの変化を一次関数として示したが、関数形状はこれに限定されない。また、サドルポイントに依存してBP量BP_Hが変化することも考えられるので、サドルポイントのハーフミラー位置座標ごとに図31の関数、図32の補正情報を変化させてもよい。
BP_H = a_H × C + BP_H (0) (22)
BP_H (0) represents the y-intercept in FIG. 31 and is the BP amount generated when the amount of deflection C is 0. Even when the deflection amount of the half mirror is zero, the photographing lens 500 generally has no aberration. Therefore, even if the deflection amount C is zero, it has a BP amount due to the aberration of the intercept BP_H (0). Further, when the sign of the intercept BP_H (0) and the BP amount due to the aberration generated by the deflection amount C of the half mirror cancel each other out, the total BP amount BP_H may decrease. The half mirror information a_H in FIG. 31 is a unit increase amount of the BP amount BP_H with respect to the bending amount C. In this step, the camera CPU 104 has, for example, half-mirror information a_H corresponding to the deflection amount C in FIG. 32 and responds to the shooting information (zoom position, focus position, F value, image height) acquired in steps S9061 and S9062. Obtain half mirror information a_H. Even in the state of the photographing optical system where the half mirror does not exist, the aberration state changes depending on the photographing information and the manner of changing the aberration state by the half mirror also differs. Therefore, it is desirable to change the half mirror information a_H according to the photographing information. For example, when the zoom is Zoom3, the focus is Focus2, the F value is F1, and the image height is h1, the half mirror information a_H6 is acquired as correction information on the amount of deflection of the half mirror. Here, the change of the BP amount BP_H with respect to the deflection amount C is shown as a linear function, but the function shape is not limited to this. Since the BP amount BP_H may change depending on the saddle point, the function in FIG. 31 and the correction information in FIG. 32 may be changed for each half mirror position coordinate of the saddle point.

ステップS9464では、カメラCPU104は、ハーフミラーの形状パラメータを取得する。前述したように、ハーフミラーは、製造誤差等により、設計状態から厚み、撓み量などの変化を生じる。ここでは、例えば、ハーフミラーの特性を測定し、カメラ内のメモリに記憶された厚みD1、撓み量C1(撓み方向と干渉縞本数)などの形状パラメータを取得する。   In step S9464, the camera CPU 104 acquires the shape parameters of the half mirror. As described above, the thickness and the amount of bending of the half mirror change from the design state due to a manufacturing error or the like. Here, for example, the characteristics of the half mirror are measured, and the shape parameters such as the thickness D1 and the bending amount C1 (the bending direction and the number of interference fringes) stored in the memory in the camera are acquired.

ステップS9465では、カメラCPU104は、BP量を算出する。BP量BP_T、BP_Hはそれぞれ、ステップS9463で取得されたハーフミラーに関する補正情報a_T6、a_H6と、ステップS9464で取得されたハーフミラーの形状パラメータD1、C1を用いて、以下の式(23)、(24)から算出される。なお、本実施例では、BP量BP_Tは、第1撮像素子101に関するBP量である第1の焦点調節補正量であり、BP量BP_Hは、第2撮像素子102に関するBP量である第2の焦点調節補正量である。   In step S9465, the camera CPU 104 calculates the BP amount. The BP amounts BP_T and BP_H are calculated using the correction information a_T6 and a_H6 for the half mirror acquired in step S9463 and the half mirror shape parameters D1 and C1 acquired in step S9464, respectively, using the following equations (23) and (23). 24). In the present embodiment, the BP amount BP_T is a first focus adjustment correction amount that is a BP amount for the first image sensor 101, and the BP amount BP_H is a second BP amount that is a BP amount for the second image sensor 102. This is a focus adjustment correction amount.

BP_T=a_T6×D1+BP_T(0) (23)
BP_H=a_H6×C1+BP_H(0) (24)
本ステップで算出されたBP量は、撮影状態に応じて切り替えて用いられる。例えば、第1の焦点検出結果の信頼性が高い場合、第1撮像素子101用のBP量として、BP量BP_Tを用いて焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量を設定する。第2の焦点検出結果の信頼性が高い場合、第2撮像素子102用のBP量として、BP量BP_Hを用いて、焦点検出結果を補正し、フォーカスレンズ駆動量または撮像素子駆動手段の駆動量を設定する。
BP_T = a_T6 × D1 + BP_T (0) (23)
BP_H = a_H6 × C1 + BP_H (0) (24)
The BP amount calculated in this step is switched and used according to the shooting state. For example, when the reliability of the first focus detection result is high, the focus detection result is corrected using the BP amount BP_T as the BP amount for the first image sensor 101, and the focus lens driving amount is set. When the reliability of the second focus detection result is high, the focus detection result is corrected using the BP amount BP_H as the BP amount for the second image sensor 102, and the focus lens drive amount or the drive amount of the image sensor drive unit is corrected. Set.

以上のように、本実施例では、ハーフミラーの形状パラメータを取得し、形状パラメータとBP量の相関関係を用いて、BP量を計算する。代表的なハーフミラーの形状パラメータのみを測定、記憶し、BP量の算出に用いることで、メモリの記憶容量、計算負荷を低減した上で、高精度な焦点検出が可能になる。また、製造誤差が生じた際のハーフミラーの形状に応じたBP補正が可能となる。   As described above, in this embodiment, the shape parameter of the half mirror is acquired, and the BP amount is calculated using the correlation between the shape parameter and the BP amount. By measuring and storing only the shape parameter of a typical half mirror and using it for calculating the BP amount, it is possible to reduce the storage capacity of the memory and the calculation load, and to perform highly accurate focus detection. In addition, BP correction according to the shape of the half mirror when a manufacturing error occurs can be performed.

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。
[その他の実施例]
本発明は、上述の実施例の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。
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
[Other Examples]
The present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus read and execute the program. This processing can be realized. Further, it can also be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.

100 撮像装置
101 第1撮像素子
102 第2撮像素子
103 ビームスプリッタ
104 カメラCPU
500 撮影レンズ
Reference Signs List 100 imaging device 101 first imaging device 102 second imaging device 103 beam splitter 104 camera CPU
500 shooting lens

Claims (14)

焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、
複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、
複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、
前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1撮像素子から取得される第1撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2撮像素子から取得される第2撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
Light beam splitting means for splitting a light beam passing through an exit pupil of a photographing lens having a focus adjustment mechanism into a first light beam and a second light beam;
A plurality of first pixels each including: a plurality of first photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of first photoelectric conversion units. A first imaging element provided;
A plurality of second pixels each including: a plurality of second photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light flux of the second light flux that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units. A second imaging element provided;
Aberration information of the imaging lens, first aberration information that is aberration information of the first light flux, a weighting value for a spatial frequency characteristic of a first imaging signal acquired from the first imaging device, A first focus obtained using the pair of focus detection signals acquired from the first image sensor, based on a weight value for a spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the image sensor. A first focus adjustment correction amount for correcting the position is calculated, and the aberration information of the photographing lens, the second aberration information that is the aberration information of the second light beam, and the second focus information are acquired from the second image sensor. The weighting value for the spatial frequency characteristic of the second imaging signal to be obtained and the weighting value for the spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the second imaging element, A correction amount calculating means for calculating a second focusing correction amount for correcting the second focus position obtained by using the focus detection signal of the pair to be acquired,
An imaging device comprising: a control unit that controls the focus adjustment mechanism based on the first and second focus adjustment correction amounts.
前記第1撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値は、前記第1画素の読み出しモードに基づいて算出され、
前記第2撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値は、前記第2画素の読み出しモードに基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
Weighting value with respect to the spatial frequency characteristic of the first image pickup signal is calculated based on the read mode before Symbol first pixel,
The weighting value for the spatial frequency characteristics of the second image pickup signal, before SL imaging apparatus according to claim 1, characterized in that calculated on the basis of the reading mode of the second pixel.
焦点調節機構を有する撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、
複数の光電変換部と、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合に前記光束分割手段を透過した光束のうち前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える画素を複数備える撮像素子と、
前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記撮像素子から取得される撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる焦点位置を補正するための焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
Light beam splitting means movable between a first position located in an optical path of a taking lens having a focus adjustment mechanism and a second position retracted from the optical path;
A plurality of photoelectric conversion units, and when the light beam splitting unit is located at the first position, among the light beams transmitted through the light beam splitting unit, light beams that have passed through different areas of the exit pupil of the photographing lens, An imaging element including a plurality of pixels including one microlens leading to the conversion unit;
When the light beam splitting means is located at the first position, aberration information of the photographing lens, first aberration information which is aberration information of the light beam splitting means, and a space of an imaging signal acquired from the image sensor. Based on a weighting value for the frequency characteristic and a weighting value for the spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the image sensor, a value is obtained using a pair of focus detection signals acquired from the image sensor. Correction amount calculating means for calculating a focus adjustment correction amount for correcting the focus position to be corrected,
An imaging device comprising: a control unit configured to control the focus adjustment mechanism based on the focus adjustment correction amount.
前記撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値は、前記画素の読み出しモード、に基づいて算出されることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 Weighting value with respect to the spatial frequency characteristic of the imaging signal read mode before Symbol pixel imaging apparatus according to claim 3, characterized in that calculated on the basis of. 前記補正量算出手段は、前記光束分割手段が前記第2の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて前記焦点調節補正量を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の撮像装置。   When the light beam splitting unit is located at the second position, the correction amount calculating unit includes: an aberration information of the photographing lens; a weight value for a spatial frequency characteristic of the imaging signal; The imaging apparatus according to claim 3, wherein the focus adjustment correction amount is calculated based on a weight value for a spatial frequency characteristic. 前記第1および第2の収差情報は、前記光束分割手段の遮光部材における透過光量に基づく値であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 Wherein the first and second aberration information imaging apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a value based on the amount of transmitted light in the light-shielding member of the beam splitting means. 前記撮影レンズの収差情報は、波面収差情報であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the aberration information of the imaging lens is wavefront aberration information. 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、
複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、
複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、
前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出手段と、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
Light beam splitting means for splitting a light beam passing through an exit pupil of a photographing lens having a focus adjustment mechanism into a first light beam and a second light beam;
A plurality of first pixels each including: a plurality of first photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light beam of the first light beam that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of first photoelectric conversion units. A first imaging element provided;
A plurality of second pixels each including: a plurality of second photoelectric conversion units; and one microlens that guides a light flux of the second light flux that has passed through a different region of the exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units. A second imaging element provided;
A first focus position obtained by using a pair of focus detection signals acquired from the first imaging device based on the shape parameter of the light beam splitting unit and correction information on the imaging lens and the shape parameter; Focus adjustment correction for correcting a second focus position obtained by using a first focus adjustment correction amount for correcting the first focus detection signal and a pair of focus detection signals acquired from the second image sensor. Correction amount calculating means for calculating the amount,
An imaging device comprising: a control unit that controls the focus adjustment mechanism based on the first and second focus adjustment correction amounts.
前記形状パラメータは、前記光束分割手段の厚みに関する情報であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 8, wherein the shape parameter is information on a thickness of the light beam splitting unit. 前記形状パラメータは、前記光束分割手段の撓みに関する情報であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。   9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the shape parameter is information on deflection of the light beam splitting unit. 前記撓みに関する情報は、前記光束分割手段の干渉縞本数であることを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 10, wherein the information on the bending is the number of interference fringes of the light beam splitting unit. 焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮影レンズの収差情報と、前記第1の光束の収差情報である第1の収差情報と、前記第1撮像素子から取得される第1撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記第1撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量を算出するとともに、前記撮影レンズの収差情報と、前記第2の光束の収差情報である第2の収差情報と、前記第2撮像素子から取得される第2撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記第2撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through an exit pupil of a photographing lens having a focus adjusting mechanism into a first light beam and a second light beam, a plurality of first photoelectric conversion units, and the emission light beam of the first light beam A first imaging device including a plurality of first pixels including a single microlens that guides a light beam that has passed through regions having different pupils to the first photoelectric conversion unit; a plurality of second photoelectric conversion units; A second imaging element including a plurality of second pixels including a single microlens that guides a light beam of the light beam that has passed through a different area of the exit pupil to the second photoelectric conversion unit. So,
Aberration information of the imaging lens, first aberration information that is aberration information of the first light flux, a weighting value for a spatial frequency characteristic of a first imaging signal acquired from the first imaging device, A first focus obtained using the pair of focus detection signals acquired from the first image sensor, based on a weight value for a spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the image sensor. A first focus adjustment correction amount for correcting the position is calculated, and the aberration information of the photographing lens, the second aberration information that is the aberration information of the second light beam, and the second focus information are acquired from the second image sensor. The weighting value for the spatial frequency characteristic of the second imaging signal to be obtained and the weighting value for the spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the second imaging element, A correction amount calculating step of calculating a second focus adjustment correction amount for correcting a second focus position obtained by using the acquired pair of focus detection signals; and the first and second focus adjustment corrections A control step of controlling the focus adjustment mechanism based on the amount.
焦点調節機構を有する撮影レンズの光路内に位置する第1の位置と、前記光路から退避する第2の位置との間を移動可能な光束分割手段と、複数の光電変換部と、前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合に前記光束分割手段を透過した光束のうち前記撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える画素を複数備える撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記光束分割手段が前記第1の位置に位置する場合、前記撮影レンズの収差情報と、前記光束分割手段の収差情報である第1の収差情報と、前記撮像素子から取得される撮像信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号の空間周波数特性に対する重み付け値と、に基づいて、前記撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる焦点位置を補正するための焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A light beam splitting means movable between a first position located in an optical path of a photographing lens having a focus adjustment mechanism and a second position retracted from the optical path; a plurality of photoelectric conversion units; One microlens that guides a light beam that has passed through a different region of the exit pupil of the photographing lens to the plurality of photoelectric conversion units among light beams transmitted through the light beam splitting device when the unit is located at the first position; An imaging device including a plurality of pixels including:
When the light beam splitting means is located at the first position, aberration information of the photographing lens, first aberration information which is aberration information of the light beam splitting means, and a space of an imaging signal acquired from the image sensor. Based on a weighting value for the frequency characteristic and a weighting value for the spatial frequency characteristic of the pair of focus detection signals acquired from the image sensor, a value is obtained using a pair of focus detection signals acquired from the image sensor. A correction amount calculating step of calculating a focus adjustment correction amount for correcting the focal position to be corrected;
A control step of controlling the focus adjustment mechanism based on the focus adjustment correction amount.
焦点調節機構を有する撮影レンズの射出瞳を通過した光束を第1の光束と第2の光束に分割する光束分割手段と、複数の第1光電変換部と、前記第1の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第1光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第1画素を複数備える第1撮像素子と、複数の第2光電変換部と、前記第2の光束のうち前記射出瞳の異なる領域を通過した光束を前記複数の第2光電変換部に導く1つのマイクロレンズと、を備える第2画素を複数備える第2撮像素子と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記光束分割手段の形状パラメータと、前記撮影レンズおよび前記形状パラメータに関する補正情報と、に基づいて前記第1の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第1の焦点位置を補正するための第1の焦点調節補正量および前記第2の撮像素子から取得される1対の焦点検出信号を用いて求められる第2の焦点位置を補正するための第2の焦点調節補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記第1および第2の焦点調節補正量に基づいて、前記焦点調節機構を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

A light beam splitting unit that splits a light beam that has passed through an exit pupil of a photographing lens having a focus adjusting mechanism into a first light beam and a second light beam, a plurality of first photoelectric conversion units, and the emission light beam of the first light beam A first imaging element including a plurality of first pixels including a single microlens that guides a light beam that has passed through regions having different pupils to the plurality of first photoelectric conversion units; a plurality of second photoelectric conversion units; An imaging device including a plurality of second pixels including: a microlens that guides a light flux of the two light fluxes that have passed through different regions of the exit pupil to the plurality of second photoelectric conversion units; Control method,
A first focus position obtained by using a pair of focus detection signals acquired from the first imaging device based on the shape parameter of the light beam splitting unit and correction information on the imaging lens and the shape parameter; Focus adjustment correction for correcting a second focus position obtained by using a first focus adjustment correction amount for correcting the first focus detection signal and a pair of focus detection signals acquired from the second image sensor. A correction amount calculating step of calculating an amount,
A control step of controlling the focus adjustment mechanism based on the first and second focus adjustment correction amounts.

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