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JP7094767B2 - Imaging device and its control method and program - Google Patents
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Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法並びにプログラムに関し、特に、撮像面位相差検出方式による焦点検出を行う撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus, a control method thereof, and a program thereof, and more particularly to an image pickup apparatus that performs focus detection by an image pickup surface phase difference detection method.

記録用又は表示用の画像を取得すると共に撮像面位相差検出方式による焦点検出を行う撮像素子を備える撮像装置が知られている。例えば、特許文献1に記載された撮像装置は、同一の射出瞳を見る2つの撮像素子を有し、これら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ている。そして、特許文献1には、一方の撮像素子での焦点検出処理を行っている際に光学絞り(F値)が所定値以上となった場合に、他方の撮像素子で焦点検出を行うように切り替えることにより、光束のケラレによる焦点検出能力低下を抑えることが記載されている。 An image pickup device including an image pickup device that acquires an image for recording or display and performs focus detection by an image pickup surface phase difference detection method is known. For example, the image pickup device described in Patent Document 1 has two image pickup elements that view the same exit pupil, and these two image pickup elements include a plurality of pixel portions for focal detection having different baseline lengths from each other. Further, in Patent Document 1, when the optical diaphragm (F value) becomes a predetermined value or more while the focus detection process is performed by one image sensor, the focus is detected by the other image sensor. It is described that the reduction of the focus detection ability due to the vignetting of the luminous flux is suppressed by switching.

特開2016-224208号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-224208

しかしながら、上記特許文献1に記載された技術では、撮影と焦点検出に用いる光学射出瞳を同一とするため、撮影と焦点検出のそれぞれに適するF値の設定が異なると、測距精度が低下してしまうことがある。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the optical exit pupils used for photography and focus detection are the same, if the F value setting suitable for each of photography and focus detection is different, the distance measurement accuracy is lowered. It may end up.

本発明は、撮像条件によらずに測距精度を維持して撮影を行うことを可能とする撮像装置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 imaging while maintaining distance measurement accuracy regardless of imaging conditions.

本発明に係る撮像装置は、第1の光学系と、前記第1の光学系の射出瞳を通過した光束が結像する第1の撮像画素および前記第1の光学系の異なる瞳領域を通過した光束が結像する第2の撮像画素を有する主撮像素子と、を有する主光学ユニットと、第2の光学系と、第3の光学系と、副撮像素子とを有し、前記第2の光学系を通過した光束と前記第3の光学系を通過した光束がそれぞれ前記副撮像素子の異なる領域に結像する副光学ユニットと、前記主撮像素子または前記副撮像素子からの出力信号を用いて位相差信号を生成する生成手段と、前記主光学ユニットと前記副光学ユニットを制御し、前記主光学ユニットの制御状態に応じて前記主撮像素子からの出力信号と前記副撮像素子からの出力信号のいずれか一方を選択して被写体に対する測距を行う制御手段と、を備え、前記第1の光学系、前記第2の光学系および前記第3の光学系は、互いに独立した光学系であることを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention passes through different pupil regions of the first optical system, the first image pickup pixel in which the light beam passing through the emission pupil of the first optical system is formed, and the first optical system. It has a main optical unit having a main image pickup element having a second image pickup pixel on which the light beam is formed, a second optical system, a third optical system, and a sub image pickup element. The sub-optical unit in which the light beam passing through the optical system and the light beam passing through the third optical system form an image in different regions of the sub-imaging element, and the output signal from the main image pickup element or the sub-imaging element. The generation means for generating a phase difference signal by using the main optical unit and the sub-optical unit are controlled, and the output signal from the main image pickup element and the sub-image pickup element are controlled according to the control state of the main optical unit. A control means for selecting one of the output signals to measure the distance to the subject is provided , and the first optical system, the second optical system, and the third optical system are independent optical systems. It is characterized by being.

本発明によれば、撮像条件によらずに測距精度を維持して撮影を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform imaging while maintaining the distance measurement accuracy regardless of the imaging conditions.

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。It is external perspective view of the image pickup apparatus which concerns on embodiment of this invention. 撮像装置のブロック図である。It is a block diagram of an image pickup apparatus. 撮像装置の副撮像光学系の撮像領域を説明する図である。It is a figure explaining the image pickup region of the sub-imaging optical system of an image pickup apparatus. 撮像装置の主撮像素子での撮像画素の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the image pickup pixel in the main image pickup element of an image pickup apparatus. 撮像装置の主撮像素子での焦点検出画素の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the focus detection pixel in the main image pickup element of an image pickup apparatus. 撮像装置の主撮像素子の画素配列を説明する図である。It is a figure explaining the pixel arrangement of the main image pickup element of an image pickup apparatus. 撮像装置の主撮像素子への入射光束を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the incident light flux to the main image pickup element of an image pickup apparatus. 撮像装置の副撮像光学系による測距原理を説明する図である。It is a figure explaining the distance measuring principle by the sub-imaging optical system of an image pickup apparatus. 撮像装置の撮像動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the image pickup operation of the image pickup apparatus. 第1実施形態でのS504の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of S504 in 1st Embodiment. 第2実施形態でのS504の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of S504 in 2nd Embodiment. 第3実施形態での主撮像素子の画素構成を説明する図である。It is a figure explaining the pixel composition of the main image pickup element in 3rd Embodiment. 第3実施形態での主撮像素子における受光状態を説明する図である。It is a figure explaining the light-receiving state in the main image sensor in 3rd Embodiment. 第3実施形態での主撮像素子の画素回路構成を説明する図である。It is a figure explaining the pixel circuit composition of the main image pickup element in 3rd Embodiment. 第3実施形態での主撮像素子の駆動方法を説明する図である。It is a figure explaining the driving method of the main image pickup element in 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る撮像装置での焦点検出動作のフローチャートである。It is a flowchart of the focus detection operation in the image pickup apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態で主撮像素子の出力に閾値を設ける理由を説明する図である。It is a figure explaining the reason which sets the threshold value in the output of the main image pickup element in 3rd Embodiment.

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

<第1実施形態>
第1実施形態では、主撮像素子を用いた撮像面位相差方式による測距実行時に光学絞りに起因する光束のケラレが発生した場合に、複数の画像領域を持つ副撮像素子を用いて測距を行う撮像装置について説明する。
<First Embodiment>
In the first embodiment, when vignetting of the luminous flux due to the optical diaphragm occurs during distance measurement by the image pickup surface phase difference method using the main image sensor, distance measurement is performed using the sub-image sensor having a plurality of image regions. The image pickup device for performing the above will be described.

図1(a)は、第1実施形態に係る撮像装置1の外観斜視図である。撮像装置1は、具体的には、動画撮影機能を有する電子スチルカメラや静止画撮影機能を有するビデオカメラである。撮像装置1は、撮影レンズを含む主撮像光学系10(主光学ユニット)と、2つの撮影レンズを含む副撮像光学系20(副光学ユニット)と、を筐体の正面に有している。主撮像光学系10は、主に記録用の静止画や動画の撮像に使用される。副撮像光学系20は、主撮像光学系10による撮影を補助するための外測用AF(Auto Focus)や外測用AE(Auto Exposure)に使用される。 FIG. 1A is an external perspective view of the image pickup apparatus 1 according to the first embodiment. Specifically, the image pickup device 1 is an electronic still camera having a moving image shooting function or a video camera having a still image shooting function. The image pickup apparatus 1 has a main image pickup optical system 10 (main optical unit) including a photographing lens and a sub image pickup optical system 20 (secondary optical unit) including two photographing lenses on the front surface of the housing. The main imaging optical system 10 is mainly used for capturing still images and moving images for recording. The sub-imaging optical system 20 is used for external measurement AF (Auto Focus) and external measurement AE (Auto Exposure) for assisting photography by the main imaging optical system 10.

図1(b)は、第1実施形態に係る撮像装置2を搭載した自動車の外観斜視図である。撮像装置2は、所謂、車載カメラであり、主撮像光学系10Aと、副撮像光学系20Aと、を車体前面に有している。主撮像光学系10Aは、測距や対象物検知用画像の取得に使用される。副撮像光学系20Aは、外測用AFや外測用AEに使用される。 FIG. 1B is an external perspective view of an automobile equipped with the image pickup apparatus 2 according to the first embodiment. The image pickup device 2 is a so-called in-vehicle camera, and has a main image pickup optical system 10A and a sub image pickup optical system 20A on the front surface of the vehicle body. The main imaging optical system 10A is used for distance measurement and acquisition of an object detection image. The sub-imaging optical system 20A is used for external measurement AF and external measurement AE.

撮像装置1の主撮像光学系10と撮像装置2の主撮像光学系10Aの用途及び機能は同等であり、また、撮像装置1の副撮像光学系20と撮像装置2の副撮像光学系20Aの用途及び機能は同等であるため、以下、撮像装置1を例にして説明を続ける。 The main image pickup optical system 10 of the image pickup device 1 and the main image pickup optical system 10A of the image pickup device 2 have the same applications and functions, and the sub image pickup optical system 20 of the image pickup device 1 and the sub image pickup optical system 20A of the image pickup device 2 Since the uses and functions are the same, the description will be continued below by taking the image pickup apparatus 1 as an example.

図2は、撮像装置1のブロック図である。撮像装置1は、主撮像光学系10、主撮像信号処理部11、主位相差処理部12、圧縮伸張部13、制御部14、発光部15、操作部16、画像表示部17及び画像記憶部18を備える。また、撮像装置1は、副撮像光学系20、副撮像信号処理部204及び副位相差処理部205を備える。図2中、破線の矢印は被写体からの反射光(入射光)を、一点鎖線の矢印は制御信号や演算処理後の演算値を、実線の矢印は画像信号の流れをそれぞれ表している。 FIG. 2 is a block diagram of the image pickup apparatus 1. The image pickup apparatus 1 includes a main image pickup optical system 10, a main image pickup signal processing unit 11, a main phase difference processing unit 12, a compression / expansion unit 13, a control unit 14, a light emitting unit 15, an operation unit 16, an image display unit 17, and an image storage unit. 18 is provided. Further, the image pickup apparatus 1 includes a sub-imaging optical system 20, a sub-imaging signal processing unit 204, and a sub-phase difference processing unit 205. In FIG. 2, the broken line arrow represents the reflected light (incident light) from the subject, the alternate long and short dash line arrow represents the control signal and the calculated value after the calculation process, and the solid line arrow represents the flow of the image signal.

主撮像光学系10は、第1の光学系としての主光学鏡筒101と、主撮像素子102を有する。主光学鏡筒101は、被写体からの光を主撮像素子102に集光するためのレンズと、焦点調節を行うフォーカス機構部1011と、光学結像の倍率を可変させるズーム機構部1012とを有する。また、主光学鏡筒101は、主撮像素子102に入射する光量を調整する絞り機構部1013と、シャッタ機構部1014とを有する。フォーカス機構部1011、ズーム機構部1012、絞り機構部1013及びシャッタ機構部1014は、制御部14からの制御信号に従って駆動される。 The main image pickup optical system 10 has a main optical lens barrel 101 as a first optical system and a main image pickup element 102. The primary optical lens barrel 101 includes a lens for condensing light from a subject on the main image pickup element 102, a focus mechanism unit 1011 for adjusting the focus, and a zoom mechanism unit 1012 for varying the magnification of optical imaging. .. Further, the main optical lens barrel 101 has a diaphragm mechanism unit 1013 for adjusting the amount of light incident on the main image sensor 102, and a shutter mechanism unit 1014. The focus mechanism unit 1011, the zoom mechanism unit 1012, the aperture mechanism unit 1013, and the shutter mechanism unit 1014 are driven according to the control signal from the control unit 14.

主撮像素子102は、後述する撮像画素(第1の撮像画素)、焦点検出画素(第2の撮像画素(位相差検出用の画素))からなる画素部、不図示のADコンバータにより構成されるXY読み出し方式のCMOS型イメージセンサ等を含む。主撮像素子102は、制御部14からの制御信号に従って露出、信号読み出し、リセット等の撮像動作を実行して画像信号を出力する。 The main image sensor 102 is composed of an image pickup pixel (first image pickup pixel) described later, a pixel portion composed of a focus detection pixel (second image pickup pixel (pixel for phase difference detection)), and an AD converter (not shown). Includes XY readout type CMOS image sensors and the like. The main image sensor 102 outputs an image signal by executing an image pickup operation such as exposure, signal reading, and reset according to a control signal from the control unit 14.

副撮像光学系20は、光軸が略平行となるように所定の間隔で配置された第2の光学系としての副光学鏡筒201及び第3の光学系としての副光学鏡筒202と、副撮像素子203とを有する。副光学鏡筒201,202はそれぞれ、主光学鏡筒101と同様に、不図示のフォーカス機構部、ズーム機構部及び絞り機構部を内蔵している。副撮像光学系20は主に外測用AFや外測用AE処理に用いられるため、副撮像光学系20で得られる光学像から主撮像光学系10の撮像状態が把握できればよい。よって、副光学鏡筒201,202のフォーカス距離、ズーム設定による画角、絞り設定等は、AFやAE処理に適した条件にすればよく、必ずしも主光学鏡筒101で設定されている撮影条件と同じにする必要はない。 The sub-imaging optical system 20 includes a sub-optical lens barrel 201 as a second optical system and a sub-optical lens barrel 202 as a third optical system arranged at predetermined intervals so that the optical axes are substantially parallel to each other. It has an auxiliary image pickup element 203. Similar to the primary optical lens barrel 101, the sub-optical lens barrels 201 and 202 each have a built-in focus mechanism unit, zoom mechanism unit, and aperture mechanism unit (not shown). Since the sub-imaging optical system 20 is mainly used for external measurement AF and external measurement AE processing, it is sufficient that the imaging state of the main imaging optical system 10 can be grasped from the optical image obtained by the sub-imaging optical system 20. Therefore, the focus distance of the secondary optical lens barrels 201 and 202, the angle of view by the zoom setting, the aperture setting, etc. may be set to conditions suitable for AF and AE processing, and the shooting conditions set in the primary optical lens barrel 101 are not necessarily the same. Does not have to be the same as.

副光学鏡筒201,202で集光された被写体からの光はそれぞれ、副撮像素子203の面内に離間して照射される。副撮像素子203には、主撮像素子102と同様に、XY読み出し方式のCMOS型イメージセンサ等が用いられる。副撮像素子203は、制御部14からの制御信号に従って露出、信号読み出し、リセット等の撮像動作を実行して画像信号を出力する。副撮像素子203は、主撮像素子102とは異なり、焦点検出画素を備えていない。副撮像素子203は通常の撮像画素で副光学鏡筒201,202による各被写体像を撮像し、得られた撮像信号を用いて後述するように視差検出が行われる。 The light collected by the sub-optical lens barrels 201 and 202 from the subject is irradiated in the plane of the sub-image sensor 203 at intervals. Similar to the main image sensor 102, the sub image sensor 203 uses an XY readout type CMOS image sensor or the like. The sub-image sensor 203 outputs an image signal by executing an image pickup operation such as exposure, signal reading, and reset according to a control signal from the control unit 14. Unlike the main image sensor 102, the sub image sensor 203 does not have a focus detection pixel. The sub-image sensor 203 images each subject image by the sub-optical lens barrels 201 and 202 with ordinary image pickup pixels, and parallax detection is performed using the obtained image pickup signal as described later.

ここで、図3を参照して、副撮像素子203に照射される光の撮像領域について説明する。図3(a)は、副撮像光学系20を断面的に示す模式図である。図3(a)に示すように、被写体からの光は副光学鏡筒201,202でそれぞれ集光され、副撮像素子203の撮像面に互いに離間して照射される。図3(b)は、副撮像素子203の撮像面に照射される光(無限遠被写体像)の撮像領域を説明する平面図である。副光学鏡筒201,202から照射される被写体像は、副撮像素子203の像面に対して副光学鏡筒201の像に対応するイメージサークル301、副光学鏡筒202の像に対応するイメージサークル302の領域に被写体像を映し出す。副光学鏡筒201により集光された光が第1の撮像領域としてのイメージサークル301に結像することにより、イメージサークル301内に被写体像が映し出される。同様に、副光学鏡筒202により集光された光が第2の撮像領域としてのイメージサークル302に結像することにより、イメージサークル302内に被写体像が映し出される。このように、1つの撮像素子に2つの光学系によるイメージサークルを別々に映し出すことによって、1つの撮像素子の出力信号から被写体の視差信号を得ることができる。 Here, with reference to FIG. 3, the imaging region of the light emitted to the sub-image sensor 203 will be described. FIG. 3A is a schematic view showing a cross-sectional view of the sub-imaging optical system 20. As shown in FIG. 3A, the light from the subject is collected by the sub-optical lens barrels 201 and 202, respectively, and is irradiated on the imaging surface of the sub-imaging device 203 at a distance from each other. FIG. 3B is a plan view illustrating an imaging region of light (infinity subject image) irradiated on the imaging surface of the sub-imaging element 203. The subject images emitted from the sub-optical lens barrels 201 and 202 correspond to the image circle 301 corresponding to the image of the sub-optical lens barrel 201 and the image corresponding to the image of the sub-optical lens barrel 202 with respect to the image plane of the sub-image sensor 203. The subject image is projected on the area of the circle 302. The light collected by the sub-optical lens barrel 201 forms an image on the image circle 301 as the first imaging region, so that the subject image is projected in the image circle 301. Similarly, the light collected by the sub-optical lens barrel 202 forms an image on the image circle 302 as the second imaging region, so that the subject image is projected in the image circle 302. In this way, by separately projecting the image circles of the two optical systems on one image sensor, the parallax signal of the subject can be obtained from the output signal of one image sensor.

なお、詳細は後述するが、副位相差処理部205は、イメージサークル301,302内の画像領域303,304の画像データを用いて視差信号を検出する。副撮像素子203から得られる画像データを用いた視差検出方法の詳細については後述する。また、第1実施形態では、2つの光学系に対して1つの副撮像素子を備える構成としているが、2つの光学系のそれぞれに撮像素子を配置し、各撮像素子からの出力(撮像画像)を用いて視差信号を得てもよい。また、撮像装置1を、主位相差処理部12と副位相差処理部205を個別に備える構成(図2)としているが、共通の位相差処理部として備える構成としてもよい。 Although the details will be described later, the sub-phase difference processing unit 205 detects the parallax signal using the image data of the image regions 303 and 304 in the image circles 301 and 302. The details of the parallax detection method using the image data obtained from the sub-image sensor 203 will be described later. Further, in the first embodiment, one sub-image sensor is provided for each of the two optical systems, but an image sensor is arranged in each of the two optical systems, and the output from each image sensor (image sensor). May be used to obtain a parallax signal. Further, although the image pickup apparatus 1 is individually provided with the main phase difference processing unit 12 and the sub-phase difference processing unit 205 (FIG. 2), it may be provided as a common phase difference processing unit.

図2を参照した撮像装置1のブロック構成の説明に戻る。主撮像信号処理部11は、制御部14の制御下で、主撮像素子102から取得した撮像信号の色補正処理、AE処理、ホワイトバランス処理、光学シェーディング処理等を行い、生成された画像信号と制御信号を制御部14へ出力する。制御部14は、制御部14内のRAMに主撮像信号処理部11から取得した画像信号と制御信号を一時的に記憶する。 Returning to the description of the block configuration of the image pickup apparatus 1 with reference to FIG. Under the control of the control unit 14, the main image pickup signal processing unit 11 performs color correction processing, AE processing, white balance processing, optical shading processing, etc. of the image pickup signal acquired from the main image pickup element 102, and the image signal is generated. The control signal is output to the control unit 14. The control unit 14 temporarily stores the image signal and the control signal acquired from the main image pickup signal processing unit 11 in the RAM in the control unit 14.

主位相差処理部12は、主撮像素子102から異なる瞳面の撮像面位相差画像を取得し、取得した撮像面位相差画像の画像信号から公知の位相差検出処理を行うことにより、位相差信号を生成する。圧縮伸張部13は、制御部14の制御下で、主撮像信号処理部11から制御部14内のRAMに記憶された画像信号を取り出し、JPEG方式等の所定の静止画像データフォーマットで圧縮符号化処理を行う。また、圧縮伸張部13は、制御部14から供給された静止画像の符号化データの伸張復号化処理を行う。なお、圧縮伸張部13は、MPEG方式等により動画像の圧縮符号化/伸張復号化処理を行うことができるようになっていてもよい。 The main phase difference processing unit 12 acquires an image pickup surface phase difference image of a different pupil surface from the main image pickup element 102, and performs a known phase difference detection process from the image signal of the acquired image pickup surface phase difference image to perform a phase difference. Generate a signal. Under the control of the control unit 14, the compression / decompression unit 13 takes out an image signal stored in the RAM in the control unit 14 from the main image pickup signal processing unit 11 and compresses and encodes it in a predetermined still image data format such as a JPEG method. Perform processing. Further, the compression / decompression unit 13 performs decompression / decoding processing of the coded data of the still image supplied from the control unit 14. The compression / decompression unit 13 may be capable of performing compression coding / decompression / decoding processing of a moving image by an MPEG method or the like.

制御部14は、例えば、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロコントローラであり、ROM等に格納されたプログラムをRAMに展開(実行)することにより、撮像装置1の各部を統括的に制御する。発光部15は、キセノン管を用いたストロボ装置やLED発光装置等であり、主撮像信号処理部11でのAE処理によって被写体の露出値が低いと判断された場合に被写体に対して光を照射する。操作部16は、例えば、シャッタレリーズボタン等の各種操作キーやレバー、ダイヤル等などから構成され、ユーザによる入力操作に応じた制御信号を制御部14へ出力する。 The control unit 14 is, for example, a microcontroller composed of a CPU, ROM, RAM, etc., and controls each unit of the image pickup apparatus 1 in an integrated manner by expanding (executing) a program stored in the ROM or the like into the RAM. do. The light emitting unit 15 is a strobe device or an LED light emitting device using a xenon tube, and irradiates the subject with light when it is determined by the AE processing in the main imaging signal processing unit 11 that the exposure value of the subject is low. do. The operation unit 16 is composed of, for example, various operation keys such as a shutter release button, a lever, a dial, and the like, and outputs a control signal corresponding to an input operation by the user to the control unit 14.

画像表示部17は、LCD等の表示デバイスや、これに対するインタフェース回路等で構成され、表示デバイスに表示させるための画像信号を制御部14から供給された画像信号に基づいて生成し、生成した画像信号を表示デバイスに供給する。これにより、表示デバイスに画像が表示される。画像記憶部18は、例えば、可搬型の半導体メモリ、光ディスク、HDD、磁気テープ等で構成され、圧縮伸張部13により符号化された画像データを制御部14から受け取って記憶する。また、画像記憶部18は、制御部14からの制御信号に従って指定されたデータを読み出し、制御部14へ出力する。 The image display unit 17 is composed of a display device such as an LCD, an interface circuit for the display device, and the like, and generates an image signal to be displayed on the display device based on the image signal supplied from the control unit 14, and the generated image. Supply the signal to the display device. As a result, the image is displayed on the display device. The image storage unit 18 is composed of, for example, a portable semiconductor memory, an optical disk, an HDD, a magnetic tape, or the like, and receives and stores image data encoded by the compression / decompression unit 13 from the control unit 14. Further, the image storage unit 18 reads out the designated data according to the control signal from the control unit 14 and outputs the data to the control unit 14.

副撮像信号処理部204は、副撮像素子203から画像信号を取得して主撮像信号処理部11と同様の処理を行うことにより、副撮像素子203の撮像制御に必要なAE情報等を生成する。副位相差処理部205は、副撮像素子203で撮像された画像領域303,304の画像信号を用いて公知の位相差処理を行うことにより、副光学鏡筒201,202を通じて得られる撮像画像の視差を求める。視差検出方法の詳細については後述する。 The sub-image sensor processing unit 204 acquires an image signal from the sub-image sensor 203 and performs the same processing as the main image sensor 11 to generate AE information and the like necessary for image pickup control of the sub-image sensor 203. .. The sub-parallax processing unit 205 performs known phase difference processing using the image signals of the image regions 303 and 304 imaged by the sub-image sensor 203, so that the captured image obtained through the sub-optical lens barrels 201 and 202 can be obtained. Find the parallax. The details of the parallax detection method will be described later.

図4(a)は、主撮像素子102の撮像画素(撮影画像(写真)を得るための画素)を説明する平面図である。図4(b)は、図4(a)に示す矢視A-Aでの断面図であり、撮像画素の近傍の構成を示している。主撮像素子102は、2×2の4画素のうち、対角に位置する2つの画素に緑(G)の分光感度を有する画素が配置され、他の2画素に赤(R)と青(B)の分光感度を有する画素を配置したベイヤー配列を有し、2行×2列の構造が繰り返し配置される。主撮像素子102では、ベイヤー配列の間に、後述する焦点検出画素が所定の規則に従って分散配置される。副撮像素子203での画素配列は、主撮像素子102の画素配列と同じである。但し、副撮像素子203は、焦点検出画素を備えていない。 FIG. 4A is a plan view illustrating an image pickup pixel (a pixel for obtaining a captured image (photograph)) of the main image pickup element 102. 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 4 (a), and shows a configuration in the vicinity of the image pickup pixel. In the main image sensor 102, of the 4 pixels of 2 × 2, pixels having a spectral sensitivity of green (G) are arranged in two pixels located diagonally, and red (R) and blue (R) and blue (in the other two pixels) are arranged in the other two pixels. It has a Bayer array in which pixels having the spectral sensitivity of B) are arranged, and a structure of 2 rows × 2 columns is repeatedly arranged. In the main image sensor 102, focus detection pixels, which will be described later, are distributed and arranged between Bayer arrays according to a predetermined rule. The pixel arrangement in the sub-image sensor 203 is the same as the pixel arrangement in the main image sensor 102. However, the sub-image sensor 203 does not have a focus detection pixel.

各撮像画素は、概略、前面側から背面側へ向かって、オンチップマイクロレンズML、カラーフィルタCF、信号を伝達する信号線を形成するための配線層CL、光電変換部であるフォトダイオードPDが配置された構造を有する。ここでは、カラーフィルタCFとして、赤(R)のカラーフィルタCFと緑(G)のカラーフィルタCFを示している。図4(b)では、主撮像光学系10に対応する撮像光学系TLが撮像画素の前面に模式的に示されている。 Each image pickup pixel has an on-chip microlens ML, a color filter CF, a wiring layer CL for forming a signal line for transmitting a signal, and a photodiode PD which is a photoelectric conversion unit, from the front side to the back side. It has an arranged structure. Here, as the color filter CF, a red (R) color filter CF R and a green (G) color filter CF G are shown. In FIG. 4B, the image pickup optical system TL corresponding to the main image pickup optical system 10 is schematically shown on the front surface of the image pickup pixel.

撮像画素のオンチップマイクロレンズMLとフォトダイオードPDは、撮像光学系TLを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。つまり、撮像光学系TLの射出瞳EPとフォトダイオードPDはオンチップマイクロレンズMLにより共役関係にあり、且つ、フォトダイオードPDの有効面積は大面積に設計される。なお、図4(b)には画素CFの入射光束を示しているが、緑(G)と青(B)のそれぞれの画素CF,CFも同一構造となっている。こうして、RGBのそれぞれの画素CF,CF,CFに対応した射出瞳EPの径を大きくして被写体からの光束を効率よく取り込むことが可能な構成とすることで、画像信号のS/Nを向上させている。 The on-chip microlens ML and the photodiode PD of the image pickup pixel are configured to capture the luminous flux passing through the image pickup optical system TL as effectively as possible. That is, the exit pupil EP of the imaging optical system TL and the photodiode PD are coupled by the on-chip microlens ML, and the effective area of the photodiode PD is designed to be large. Although FIG. 4B shows the incident light flux of the pixel CFR, the pixels CFG and CFB of the green ( G ) and the blue ( B ) also have the same structure. In this way, the diameter of the exit pupil EP corresponding to each of the RGB pixels CFR , CFG , and CFB is increased so that the light flux from the subject can be efficiently captured, so that the S / of the image signal can be taken in. N is improved.

図5(a)は、主撮像素子102での焦点検出画素の配置を説明する平面図である。図5(b)は、図5(a)に示す矢視B-Bでの断面図であり、焦点検出画素の近傍の構成を示している。なお、図5では、ベイヤー配列において赤(R)と青(B)の撮像画素が配置される位置に焦点検出画素SHA,SHBが配置された部分を例示している。オンチップマイクロレンズMLとカラーフィルタCFの構成は、図4(b)に示した撮像画素での構成と同じである。但し、焦点検出画素SHA,SHBは、それぞれ、白色(W)のカラーフィルタCFを有する。 FIG. 5A is a plan view illustrating the arrangement of the focus detection pixels in the main image sensor 102. 5 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 5 (a), and shows a configuration in the vicinity of the focus detection pixel. Note that FIG. 5 illustrates a portion where the focus detection pixels SHA and SHB are arranged at the positions where the red (R) and blue (B) image pickup pixels are arranged in the Bayer array. The configuration of the on-chip microlens ML and the color filter CF is the same as the configuration of the image pickup pixels shown in FIG. 4 (b). However, the focus detection pixels SHA and SHB each have a white (W) color filter CF W.

撮像素子で撮影レンズの水平方向(横方向)に瞳分割を行うために、配線層CLの開口部はオンチップマイクロレンズMLの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、焦点検出画素SHAの開口部OPHAは右側に偏倚しており、撮像光学系TLの左側の射出瞳EPHAを通過した光束を受光する。同様に、焦点検出画素SHBの開口部OPHBは左側に偏倚しているため、撮像光学系の右側の射出瞳EPHBを通過した光束を受光する。ここで、焦点検出画素SHAを水平方向に規則的に配列した画素群により取得される被写体像をA像とし、焦点検出画素SHBを水平方向に規則的に配列した画素群により取得される被写体像をBとする。すると、A像とB像の相対位置を検出することにより、被写体像のピントずれ量(デフォーカス量)を検出することができる。なお、垂直方向(縦方向)のピントずれ量を検出したい場合、焦点検出画素SHAの開口部OPHAを上側に、焦点検出画素SHBの開口部OPHBを下側に偏倚させると共に開口部OPHA,OPHBの開口形状を90度回転させればよい。 The opening of the wiring layer CL is deviated in one direction with respect to the center line of the on-chip microlens ML in order to divide the pupil in the horizontal direction (horizontal direction) of the photographing lens by the image pickup element. Specifically, the opening OPHA of the focus detection pixel SHA is biased to the right side, and receives the light flux that has passed through the exit pupil EPHA on the left side of the imaging optical system TL. Similarly, since the opening OPHB of the focus detection pixel SHB is biased to the left side, the light flux passing through the exit pupil EPHB on the right side of the imaging optical system is received. Here, the subject image acquired by the pixel group in which the focus detection pixels SHA are regularly arranged in the horizontal direction is defined as the A image, and the subject image is acquired by the pixel group in which the focus detection pixels SHB are regularly arranged in the horizontal direction. Let B be the subject image. Then, by detecting the relative positions of the A image and the B image, the defocus amount (defocus amount) of the subject image can be detected. When it is desired to detect the amount of focus shift in the vertical direction (vertical direction), the opening OPHA of the focus detection pixel SHA is biased upward, and the opening OPHB of the focus detection pixel SHB is biased downward, and the opening OPHA, The opening shape of the OPHB may be rotated by 90 degrees.

図6は、主撮像素子102の画素配列を示す平面図であり、主撮像光学系10側から見たCMOS撮像素子センサの縦(Y方向)8行と横(X方向)8列の範囲を示している。カラーフィルタにはベイヤー配列が適用されており、偶数行の画素には左から順に緑(G)と青(B)のカラーフィルタが交互に配置され、奇偶数行の画素には左から順に赤(R)と緑(G)のカラーフィルタが交互に配置されている。 FIG. 6 is a plan view showing the pixel arrangement of the main image sensor 102, and covers a range of 8 rows (Y direction) and 8 columns horizontally (X direction) of the CMOS image sensor sensor viewed from the main image sensor 10 side. Shows. A Bayer arrangement is applied to the color filters, green (G) and blue (B) color filters are alternately arranged in order from the left for pixels in even rows, and red in order from left for pixels in odd even rows. The color filters (R) and green (G) are arranged alternately.

焦点検出画素SHA,SHBは、赤(R)又は青(B)のカラーフィルタが配置される位置にある撮像画素を置換する形で配置され、第1実施形態では所定の行間隔で配置されている。ここでは、焦点検出画素SHA,SHBのフォトダイオードPDは、撮像画素のフォトダイオードPDと比較すると、面積とX方向位置とで相違している(図5(b)参照)。なお、焦点検出画素SHA,SHBの配置密度や行間隔は、図6に示した画素配列に限定されるものではない。焦点検出画素SHA,SHBが配置された行からは、焦点検出画素SHA,SHBに対して周辺の撮像画素を用いて補間補正を行う等して、撮像信号を得ることができる。 The focus detection pixels SHA and SHB are arranged so as to replace the image pickup pixels at the positions where the red (R) or blue (B) color filters are arranged, and are arranged at predetermined line spacings in the first embodiment. Has been done. Here, the photodiode PDs of the focus detection pixels SHA and SHB are different in area and position in the X direction as compared with the photodiode PDs of the image pickup pixels (see FIG. 5B). The arrangement density and line spacing of the focus detection pixels SHA and SHB are not limited to the pixel arrangement shown in FIG. From the row in which the focus detection pixels SHA and SHB are arranged, an image pickup signal can be obtained by performing interpolation correction on the focus detection pixels SHA and SHB using peripheral image pickup pixels.

次に、像ずれ量からデフォーカス量を算出するためのデフォーカス変換係数の求め方と光束のケラレによる基線長変化について説明する。図7(a)は、主撮像素子102の中央近傍の画素に対する入射光束が射出瞳面701の位置にある結像光学系の絞りによって限定されている様子を示す模式図である。主撮像素子102には、主光学鏡筒101内の撮影レンズのレンズ保持枠740や絞り機構部1013内の光学絞り741等の幾つかの構成部材によって制限された光束が入射する。図7(a)において、主撮像素子102の位置703,704は、デフォーカス量729を模式的に示すための主撮像素子102の位置を示しており、位置703は予定結像面位置を示している。破線705は光軸を、点706は主撮像素子102上での光軸位置を示している。光束707,708は、光学絞り741によって限定された光束の一例を示しており、光束709,720は光学絞り741による限定を受けてない光束を示している。光束723,724は、光束709,720の位相検出用光束を示しており、光束721,722は、光束707,708の位相検出用光束を示している。点727,728は、光束723,724の重心位置を示しており、点725,726は、光束721,722の重心位置を示している。 Next, a method for obtaining the defocus conversion coefficient for calculating the defocus amount from the image shift amount and a change in the baseline length due to vignetting of the luminous flux will be described. FIG. 7A is a schematic view showing how the incident light flux to the pixel near the center of the main image sensor 102 is limited by the aperture of the imaging optical system at the position of the exit pupil surface 701. A luminous flux limited by some constituent members such as the lens holding frame 740 of the photographing lens in the main optical lens barrel 101 and the optical aperture 741 in the aperture mechanism unit 1013 is incident on the main image pickup element 102. In FIG. 7A, the positions 703 and 704 of the main image sensor 102 indicate the position of the main image sensor 102 for schematically showing the defocus amount 729, and the position 703 indicates the position of the planned image plane. ing. The broken line 705 indicates the optical axis, and the point 706 indicates the position of the optical axis on the main image sensor 102. The luminous fluxes 707 and 708 show an example of the luminous flux limited by the optical diaphragm 741, and the luminous flux 709 and 720 show the luminous flux not limited by the optical diaphragm 741. The luminous flux 723 and 724 indicate the phase detection luminous flux of the luminous flux 709 and 720, and the luminous flux 721 and 722 indicate the phase detection luminous flux of the luminous flux 707 and 708. Points 727 and 728 indicate the position of the center of gravity of the luminous flux 723 and 724, and points 725 and 726 indicate the position of the center of gravity of the luminous flux 721 and 722.

図7(b)は、主撮像素子102の中央部にある焦点検出画素SHA,SHBの射出瞳面701での光束のケラレによる重心位置の変化を説明する図である。瞳領域733は、主撮像素子102の中央の画素に対する限定された光束707,708の瞳領域を示している。また、瞳領域734は、主撮像素子102の中央の画素に対する限定されていない光束709,720の瞳領域を示している。像735は焦点検出画素SHA(図5参照)の像の入射角特性を、像736は焦点検出画素SHB(図5参照)の像の入射角特性を示している。 FIG. 7B is a diagram illustrating a change in the position of the center of gravity due to vignetting of the light flux on the exit pupil surface 701 of the focus detection pixels SHA and SHB in the central portion of the main image sensor 102. The pupil region 733 shows the pupil region of the limited luminous flux 707,708 with respect to the central pixel of the main image sensor 102. Further, the pupil region 734 shows the pupil region of the luminous flux 709,720 which is not limited to the central pixel of the main image sensor 102. The image 735 shows the incident angle characteristic of the image of the focus detection pixel SHA (see FIG. 5), and the image 736 shows the incident angle characteristic of the image of the focus detection pixel SHB ( see FIG. 5).

焦点検出画素SHA,SHBにはそれぞれ、瞳領域733,734で示した形状の内側を透過した光束が像735,736で図示した感度分布で入射する。なお、感度分布は濃淡で示されており、中心側で強く(濃)、外周側で弱く(淡)なっている。瞳領域733,734を示している円内を透過したそれぞれの位相検出用光束の分布重心を求めることにより、位相検出用光束が限定されている場合と限定されていない場合の重心間隔を求めることができる。そして、焦点検出画素SHA,SHBの感度分布情報と結像光学系の口径情報を予め測定や計算により求めて記憶しておくことで、像ずれ量からデフォーカス量を算出するためのデフォーカス変換係数を求めることができる。 Luminous flux transmitted through the inside of the shape shown in the pupil regions 733 and 734 is incident on the focus detection pixels SHA and SHB with the sensitivity distribution shown in the images 735 and 736 , respectively. The sensitivity distribution is shown by shading, and is strong (dark) on the center side and weak (light) on the outer peripheral side. By obtaining the distribution center of gravity of each phase detection light flux transmitted through the circle indicating the pupil region 733, 734, the center-of-gravity distance between the case where the phase detection light flux is limited and the case where the phase detection light flux is not limited is obtained. Can be done. Then, the defocus amount for calculating the defocus amount from the image shift amount is calculated by previously obtaining and storing the sensitivity distribution information of the focus detection pixels SHA and SHB and the aperture information of the imaging optical system by measurement or calculation. The focus conversion coefficient can be obtained.

図7(a)に示すデフォーカス量729を“DEF”、主撮像素子102の位置703(予定結像面位置)から射出瞳面701までの距離730を“L”とする。位相差検出用光束が限定されている場合の重心間隔(基線長(点725,726間距離))を“G1”、位相差検出用光束が限定されていない場合の重心間隔(基線長(点727,728間距離))を“G2”とする。像ずれ量731を“PRED1”とし、像ずれ量731をデフォーカス量に変換するデフォーカス変換係数を“K1”とする。また、像ずれ量732を“PRED2”とし、像ずれ量732をデフォーカス量に変換するデフォーカス変換係数を“K2”とする。 The defocus amount 729 shown in FIG. 7A is defined as “DEF”, and the distance 730 from the position 703 (planned image plane position) of the main image sensor 102 to the exit pupil surface 701 is defined as “L”. The center-of-gravity spacing (baseline length (distance between points 725 and 726)) when the luminous flux for phase difference detection is limited is "G1", and the center-of-gravity spacing (baseline length (point)) when the luminous flux for phase difference detection is not limited. The distance between 727 and 728)) is defined as "G2". The image shift amount 731 is set to "PRED1", and the defocus conversion coefficient for converting the image shift amount 731 to the defocus amount is set to "K1". Further, the image shift amount 732 is set to "PRED2", and the defocus conversion coefficient for converting the image shift amount 732 to the defocus amount is set to "K2".

この場合、デフォーカス量は、“DEF=K1×PRED1=K2×PRED2”、によって求められる。また、デフォーカス変換係数K1,K2はそれぞれ、“K1=L/G1”、“K2=L/G2”、によって求められる。G1<G2であることからK1>K2となり、このことは、一般に、焦点検出に用いる光束が限定されているほどデフォーカス変換係数の値が大きくなることを意味している。 In this case, the defocus amount is obtained by "DEF = K1 × PRED1 = K2 × PRED2". Further, the defocus conversion coefficients K1 and K2 are obtained by "K1 = L / G1" and "K2 = L / G2", respectively. Since G1 <G2, K1> K2, which generally means that the value of the defocus conversion coefficient increases as the light flux used for focus detection is limited.

焦点検出位置が光軸近傍にない場合、射出瞳面701以外の位置にある絞りの射出瞳により、焦点検出用光束のケラレが発生する。また、結像光学系の絞り以外のレンズ保持枠に対応した射出瞳により、絞りの射出瞳よりF値が明るい場合であっても、焦点検出用光束のケラレは発生する。 When the focus detection position is not near the optical axis, vignetting of the focal detection light flux occurs due to the exit pupil of the diaphragm located at a position other than the exit pupil surface 701. Further, due to the exit pupil corresponding to the lens holding frame other than the aperture of the imaging optical system, vignetting of the focal detection light flux occurs even when the F value is brighter than the exit pupil of the aperture.

なお、ここではレンズ保持枠と絞りで光束が制限される様子を説明した。これに限られず、主撮像素子102からズーム機構部1012やフォーカス機構部1011の各レンズ群による光学像が作る瞳までの距離(射出瞳距離)の変化によっても、光束が制限される位置は変化する。光束が制限される位置の変化によって基線長が変わり、デフォーカス変換係数は光束が制限される条件に応じて変化する。つまり、像ずれ量に対するデフォーカス量の敏感度は、光束が制限されることによって変わる。焦点検出時の撮影レンズの絞り設定値が大きくなると、デフォーカス変換係数の値が大きくなって像ずれ量に対するデフォーカス量の敏感度が高くなるため、主光学鏡筒101における各機構部の設定条件によっては主撮像素子102による焦点検出ができなくなる。 Here, we have explained how the luminous flux is limited by the lens holding frame and the aperture. Not limited to this, the position where the luminous flux is limited also changes depending on the change in the distance (exit pupil distance) from the main image sensor 102 to the pupil formed by the optical image by each lens group of the zoom mechanism unit 1012 and the focus mechanism unit 1011. do. The baseline length changes depending on the position where the luminous flux is restricted, and the defocus conversion coefficient changes according to the conditions under which the luminous flux is restricted. That is, the sensitivity of the defocus amount to the image shift amount changes due to the limitation of the luminous flux. When the aperture setting value of the photographing lens at the time of focus detection becomes large, the value of the defocus conversion coefficient becomes large and the sensitivity of the defocus amount to the image shift amount becomes high. Depending on the conditions, focus detection by the main image pickup element 102 becomes impossible.

撮像装置1では、主撮像素子102からの出力信号を用いた焦点検出では精度が低くなってしまう場合又は焦点検出ができない場合に、副撮像素子203による焦点検出を行う。そこで、次に、副撮像光学系20での焦点検出方法について説明する。図8は、副撮像光学系20を用いた三角測量の原理を説明する図である。図8(a)は、副撮像光学系20と被写体Sとの位置関係を幾何学的に示す図である。図8(b)は、画像領域303,304上の被写体像の位置から視差Δを求める方法を説明する模式図である。 The image pickup device 1 performs focus detection by the sub-image sensor 203 when the accuracy is low or the focus detection cannot be performed by the focus detection using the output signal from the main image sensor 102. Therefore, next, a focus detection method in the sub-imaging optical system 20 will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of triangulation using the sub-imaging optical system 20. FIG. 8A is a diagram geometrically showing the positional relationship between the sub-imaging optical system 20 and the subject S. FIG. 8B is a schematic diagram illustrating a method of obtaining the parallax Δ from the position of the subject image on the image areas 303 and 304.

副撮像光学系20の画角内に被写体Sが存在する場合、被写体Sの光学像(被写体像)は、副光学鏡筒201を介して副撮像素子203の画像領域303に結像すると共に副光学鏡筒202を介して副撮像素子203の画像領域304に結像する。画像領域303に結像する被写体像の任意の点をsa、画像領域304に結像する被写体像において点saと対応する点をsbとすると、点saを画像領域303に写像したときの画素位置と画像領域304における点sbの画素位置とは視差Δだけ離れている。 When the subject S is present within the angle of view of the sub-imaging optical system 20, the optical image (subject image) of the subject S is formed in the image region 303 of the sub-imaging element 203 via the sub-optical lens barrel 201 and is subordinated. An image is formed on the image region 304 of the sub-imaging element 203 via the optical lens barrel 202. Assuming that any point of the subject image formed in the image area 303 is sa and the point corresponding to the point sa in the subject image formed in the image area 304 is sb, the pixel position when the point sa is mapped to the image area 303. And the pixel position of the point sb in the image region 304 are separated by the parallax Δ.

副光学鏡筒201,202の焦点距離を“f”、副撮像光学系20(副光学鏡筒201,202の主点)から被写体Sまでの距離を“L”、副光学鏡筒201,202の光軸間距離を“D”とする。“L”が“f”よりも十分に大きな値であるとすると、L=D×f/Δ・・・(式1)、の関係が成り立つ。画像領域303,304から得られた画像から副位相差処理部205にて公知の位相差処理を行うことにより、視差Δを求めることができる。そして、“D”と“f”は既知であるから、求められた視差Δ、“D”及び“f”を上記の式1に当て嵌めることにより、距離Lを算出する、つまり、測距を行うことができる。 The focal length of the sub-optical barrels 201 and 202 is "f", the distance from the sub-imaging optical system 20 (the principal point of the sub-optical barrels 201 and 202) to the subject S is "L", and the sub-optical barrels 201 and 202. Let the distance between the optical axes of be "D". Assuming that "L" is a value sufficiently larger than "f", the relationship of L = D × f / Δ ... (Equation 1) holds. The parallax Δ can be obtained by performing the known phase difference processing in the sub-phase difference processing unit 205 from the images obtained from the image regions 303 and 304. Then, since "D" and "f" are known, the distance L is calculated by applying the obtained parallax Δ, "D" and "f" to the above equation 1, that is, the distance measurement is performed. It can be carried out.

副撮像光学系20での測距は、副光学鏡筒201,202の機械的な構成によって基線長が規定されるために基線長は不変となるため、光学条件が変わることによる測距精度の信頼性の低下は起こり難い。また、副光学鏡筒201,202における絞り設定等の光学的な条件設定は、測距に適した条件とすることができる。 In the distance measurement by the sub-imaging optical system 20, since the baseline length is defined by the mechanical configuration of the sub-optical lens barrels 201 and 202, the baseline length does not change, so that the distance measurement accuracy is improved by changing the optical conditions. Deterioration of reliability is unlikely to occur. Further, the optical condition settings such as the aperture setting in the sub-optical lens barrels 201 and 202 can be set to the conditions suitable for distance measurement.

次に、撮像装置1での撮像動作について説明する。図9は、撮像装置1での撮像動作を説明するフローチャートである。図9のフローチャートにS番号で示す各処理(ステップ)は、制御部14が所定のプログラムを実行して、撮像装置1を構成する各部の動作を統括的に制御することによって実現される。 Next, the image pickup operation in the image pickup apparatus 1 will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an image pickup operation in the image pickup apparatus 1. Each process (step) indicated by the S number in the flowchart of FIG. 9 is realized by the control unit 14 executing a predetermined program to comprehensively control the operation of each unit constituting the image pickup apparatus 1.

ユーザによる操作部16の操作や制御部14の制御命令により撮像動作が開始される。S501では制御部14は、主撮像光学系10の動作を開始させる。これにより、主光学鏡筒101は初期動作状態とされて、主撮像素子102による撮像取得動作が開始される。S502では制御部14は、操作部16からの指示、S501で得られた画像信号、主撮像信号処理部11でのAE演算結果等に基づいて、主撮像光学系10の撮影条件を決定する。制御部14は、撮影条件を決定すると、主光学鏡筒101内のズーム機構部1012や絞り機構部1013の駆動制御を行い、また、主撮像素子102に対して露出時間や信号増幅による感度調整等の露出制御を行う。 The imaging operation is started by the operation of the operation unit 16 by the user or the control command of the control unit 14. In S501, the control unit 14 starts the operation of the main imaging optical system 10. As a result, the main optical lens barrel 101 is set to the initial operation state, and the image pickup acquisition operation by the main image sensor 102 is started. In S502, the control unit 14 determines the shooting conditions of the main imaging optical system 10 based on the instruction from the operation unit 16, the image signal obtained in S501, the AE calculation result in the main imaging signal processing unit 11, and the like. When the control unit 14 determines the shooting conditions, the control unit 14 controls the drive of the zoom mechanism unit 1012 and the aperture mechanism unit 1013 in the main optical lens barrel 101, and adjusts the sensitivity of the main image sensor 102 by exposure time and signal amplification. Etc. to control the exposure.

S503では制御部14は、操作部16からの指示に基づいて、撮影(画像記憶)を行うか否かを判定する。制御部14は、撮影を行うと判定した場合(S503でYES)、処理をS504へ進め、撮影を行わないと判定した場合(S503でNO)、処理をS506へ進める。S504では制御部14は、被写体に対する焦点検出動作を行う。S504では、主撮像光学系10による焦点調整動作又は副撮像光学系20での測距動作による焦点検出動作を行うが、その詳細については、図10のフローチャートを参照して後述する。なお、第1実施形態では、撮影(画像記憶)を行う際に焦点検出動作を行うとしているが、焦点検出動作は常時行うようにしてもよい。 In S503, the control unit 14 determines whether or not to perform imaging (image storage) based on the instruction from the operation unit 16. When the control unit 14 determines that shooting is to be performed (YES in S503), the process proceeds to S504, and when it is determined that shooting is not performed (NO in S503), the process proceeds to S506. In S504, the control unit 14 performs a focus detection operation on the subject. In S504, the focus adjustment operation by the main imaging optical system 10 or the focus detection operation by the distance measuring operation in the sub-imaging optical system 20 is performed, and the details thereof will be described later with reference to the flowchart of FIG. In the first embodiment, the focus detection operation is performed when shooting (image storage), but the focus detection operation may be performed at all times.

S505では制御部14は、S504で取得した焦点検出結果に基づいて、主撮像光学系10により撮影を行い、所定の画像処理を経て生成された画像データを画像記憶部18に記憶する。S506では制御部14は、操作部16を通じて撮影終了の指示を受け付けたか否かを判定する。制御部14は、撮影終了の指示を受け付けていないと判定した場合(S506でNO)、処理をS502へ戻し、撮影終了の指示を受け付けたと判定した場合(S506でYES)、撮像装置1を待機状態として、操作部16を通じたユーザからの指示を待つ。 In S505, the control unit 14 takes an image by the main imaging optical system 10 based on the focus detection result acquired in S504, and stores the image data generated through predetermined image processing in the image storage unit 18. In S506, the control unit 14 determines whether or not the instruction to end shooting has been received through the operation unit 16. When the control unit 14 determines that the instruction to end the shooting is not accepted (NO in S506), the process returns to S502, and when it is determined that the instruction to end the shooting is accepted (YES in S506), the control unit 14 waits for the image pickup device 1. As a state, it waits for an instruction from the user through the operation unit 16.

図10は、S504での焦点検出動作のフローチャートである。焦点検出動作を開始すると、S601では制御部14は、主撮像素子102を駆動させて画像信号を取得する。この画像信号には、撮像画素から出力される信号と焦点検出画素から出力される信号の両方を含む。S602では制御部14は、主光学鏡筒101内の絞り機構部1013の絞り設定値Fを取得する。S603では制御部14は、S602で取得した絞り設定値Fが予め定められた所定の絞り閾値Fth以上か否かを判定する。これは、図7を参照して説明したように、絞り径を小さく(つまり、F値を大きく)すると光束のケラレが発生し、主撮像素子102での焦点検出画素における基線長が短くなることでデフォーカス量の敏感度が高くなるからである。そこで、絞り設定値Fが主撮像素子102が有する焦点検出画素によるデフォーカス量の信頼度を保つことができなくなる下限値としての絞り閾値Fth以上か否かを判定する。制御部14は、絞り設定値Fが絞り閾値Fthより小さいと判定した場合(S603でNO)、処理をS604へ進め、絞り設定値Fが絞り閾値Fth以上であると判定した場合(S603でYES)、処理をS605へ進める。 FIG. 10 is a flowchart of the focus detection operation in S504. When the focus detection operation is started, in S601, the control unit 14 drives the main image sensor 102 to acquire an image signal. This image signal includes both a signal output from the image pickup pixel and a signal output from the focus detection pixel. In S602, the control unit 14 acquires the aperture set value F of the aperture mechanism unit 1013 in the primary optical lens barrel 101. In S603, the control unit 14 determines whether or not the aperture set value F acquired in S602 is equal to or greater than a predetermined aperture threshold value Fth. This is because, as described with reference to FIG. 7, when the aperture diameter is made small (that is, the F value is made large), vignetting of the luminous flux occurs, and the baseline length of the focus detection pixel in the main image sensor 102 becomes short. This is because the sensitivity of the defocus amount becomes high. Therefore, it is determined whether or not the aperture set value F is equal to or greater than the aperture threshold value Fth as the lower limit value at which the reliability of the defocus amount due to the focus detection pixels of the main image sensor 102 cannot be maintained. When the control unit 14 determines that the aperture set value F is smaller than the aperture threshold value Fth (NO in S603), the process proceeds to S604, and when it is determined that the aperture set value F is equal to or greater than the aperture threshold value Fth (YES in S603). ), The process proceeds to S605.

S604では制御部14は、主位相差処理部12を動作させて、S601で取得した画像信号のうち焦点検出画素から出力された信号を用いて公知の位相差処理を行い、視差信号を得る。制御部14は、S604の後、処理をS610へ進める。 In S604, the control unit 14 operates the main phase difference processing unit 12 to perform known phase difference processing using the signal output from the focus detection pixel among the image signals acquired in S601 to obtain a parallax signal. After S604, the control unit 14 advances the process to S610.

一方、S605では制御部14は、主撮像光学系10を通じた焦点検出は困難と判定し、副撮像光学系20を用いた焦点検出を行うために副撮像光学系20が動作中か否かを判定する。なお、撮像装置1では、電力消費を抑えるために副撮像光学系20を使用する必要がないときには副撮像光学系20を停止状態(スリープ状態)としている。副撮像光学系20を使用する必要がないときとは、主撮像光学系10での測距に支障が生じない条件に主撮像光学系10の状態が設定されているときである。そのため、S605の判定が必要となる。但し、撮像装置1は、副撮像光学系20を現実には使用していなくとも定常的に動作状態に維持される構成となっていてもよく、この場合にはS605の判定は不要となるため、S603の判定がNOとなった後にはS607へ処理が進められることになる。副撮像光学系20を常に動作状態とするか否かは、デフォルト設定又はユーザ設定に従う。制御部14は、副撮像光学系20が動作中であると判定した場合(S605でYES)、処理をS607へ進め、副撮像光学系20が動作中ではないと判定した場合(S605でNO)、処理をS606へ進める。 On the other hand, in S605, the control unit 14 determines that focus detection through the main image pickup optical system 10 is difficult, and determines whether or not the sub image pickup optical system 20 is operating in order to perform focus detection using the sub image pickup optical system 20. judge. In the image pickup apparatus 1, when it is not necessary to use the sub-imaging optical system 20 in order to suppress power consumption, the sub-imaging optical system 20 is put into a stopped state (sleep state). The time when it is not necessary to use the sub-imaging optical system 20 is when the state of the main imaging optical system 10 is set under the condition that the distance measurement by the main imaging optical system 10 is not hindered. Therefore, the determination of S605 is required. However, the image pickup apparatus 1 may be configured to be constantly maintained in an operating state even if the sub-imaging optical system 20 is not actually used, and in this case, the determination of S605 is unnecessary. After the determination of S603 becomes NO, the process proceeds to S607. Whether or not the sub-imaging optical system 20 is always in the operating state depends on the default setting or the user setting. When the control unit 14 determines that the sub-imaging optical system 20 is in operation (YES in S605), the process proceeds to S607, and when it is determined that the sub-imaging optical system 20 is not in operation (NO in S605). , The process proceeds to S606.

S606では制御部14は、副撮像光学系20の駆動を開始し、その後、処理をS607へ進める。S607では制御部14は、副撮像素子203から得られた画像信号に基づいて副撮像光学系20での撮像条件を設定する。続くS608では制御部14は、副撮像素子203による撮像を行って、図8を参照して説明した画像領域303,304の画像を取得する。S609では制御部14は、副位相差処理部205を動作させて、S608で取得した画像領域303,304の画像を用いて公知の位相差処理を行い、視差信号を得る。制御部14は、S609の後、処理をS610へ進める。 In S606, the control unit 14 starts driving the sub-imaging optical system 20, and then advances the processing to S607. In S607, the control unit 14 sets the imaging conditions in the sub-imaging optical system 20 based on the image signal obtained from the sub-imaging element 203. In the subsequent S608, the control unit 14 performs image pickup by the sub-image sensor 203 and acquires images of the image areas 303 and 304 described with reference to FIG. In S609, the control unit 14 operates the sub-phase difference processing unit 205 to perform known phase difference processing using the images of the image regions 303 and 304 acquired in S608 to obtain a parallax signal. After S609, the control unit 14 advances the process to S610.

S610では制御部14は、S604又はS609での処理によって得られた視差信号に基づいてデフォーカス量を算出し、主撮像光学系10において合焦状態かを判定する。制御部14は、合焦と判定した場合(S610でYES)、処理をS611へ進め、合焦ではないと判定した場合(S610でNO)、処理をS612へ進める。S611では制御部14は、副撮像光学系20が駆動中の場合に駆動を停止して(スリープ状態として)、本処理を終了させる。これにより、処理はS505へ進められることになる。一方、S612では制御部14は、主光学鏡筒101内のフォーカス機構部1011を駆動し、再度、焦点検出動作を行うために処理をS601へ戻す。 In S610, the control unit 14 calculates the defocus amount based on the parallax signal obtained by the processing in S604 or S609, and determines whether the main imaging optical system 10 is in the focused state. When the control unit 14 determines that the subject is in focus (YES in S610), the process proceeds to S611, and when it is determined that the subject is not in focus (NO in S610), the control unit 14 advances the process to S612. In S611, the control unit 14 stops driving (as a sleep state) when the sub-imaging optical system 20 is being driven, and ends this process. As a result, the process can proceed to S505. On the other hand, in S612, the control unit 14 drives the focus mechanism unit 1011 in the main optical lens barrel 101, and returns the process to S601 in order to perform the focus detection operation again.

以上の説明の通り、第1実施形態では、主撮像素子102での撮像面位相差方式による測距性能が主光学鏡筒101の制御状態に起因して低下した場合に、副撮像光学系20の複数の光学系による測距動作を用いた焦点検出動作へと切り替える。これにより、撮影画像を得るために最適な撮影条件を主撮像光学系10に適用しながら、適切な焦点検出を行うことが可能な撮像装置を実現することができる。 As described above, in the first embodiment, when the distance measuring performance of the main image sensor 102 by the image pickup surface phase difference method is deteriorated due to the control state of the main optical lens barrel 101, the sub image pickup optical system 20 Switch to the focus detection operation using the distance measurement operation by multiple optical systems. As a result, it is possible to realize an image pickup device capable of performing appropriate focus detection while applying the optimum image pickup conditions to the main image pickup optical system 10 in order to obtain a photographed image.

なお、上記説明では、主光学鏡筒101の制御状態に起因して主撮像素子102から出力される画像信号を用いた測距での性能が低下する例として、主光学鏡筒101内の絞り機構部1013の設定条件に応じて光束のケラレが発生する場合を取り上げた。これに限らず、ズーム機構部1012によるズーム位置可変やフォーカス機構部1011によるフォーカスレンズ移動に伴う射出瞳距離の変化に応じて、測距を行う光学系を切り換えてもよい。その場合、射出瞳距離が所定の閾値より小さい場合に主撮像光学系10を用いた測距を行い、射出瞳距離が所定の閾値以上の場合に副撮像光学系20を用いた測距を行うようにすればよい。 In the above description, as an example in which the performance in distance measurement using the image signal output from the main image sensor 102 is deteriorated due to the control state of the main optical lens barrel 101, the aperture in the main optical lens barrel 101 is reduced. The case where vignetting of the light beam occurs according to the setting condition of the mechanism unit 1013 has been taken up. Not limited to this, the optical system for distance measurement may be switched according to the change in the zoom position by the zoom mechanism unit 1012 and the change in the exit pupil distance due to the movement of the focus lens by the focus mechanism unit 1011. In that case, when the exit pupil distance is smaller than a predetermined threshold, distance measurement is performed using the main imaging optical system 10, and when the exit pupil distance is equal to or more than a predetermined threshold, distance measurement is performed using the sub-imaging optical system 20. You can do it.

<第2実施形態>
第2実施形態では、主撮像素子102からの出力信号のノイズ状態に応じて、主撮像光学系10を用いた測距動作と副撮像光学系20を用いた測距動作とを切り替える撮像装置について説明する。なお、第2実施形態に係る撮像装置と第1実施形態で説明した撮像装置1とでは、制御部14が実行する制御の内容のみが異なっており、その他の構成は同じである。よって、以下、第2実施形態での特徴的な事項についてのみ説明を行う。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, the image pickup device that switches between the ranging operation using the main imaging optical system 10 and the ranging operation using the sub-imaging optical system 20 according to the noise state of the output signal from the main imaging element 102. explain. The image pickup apparatus according to the second embodiment and the image pickup apparatus 1 described in the first embodiment differ only in the content of the control executed by the control unit 14, and the other configurations are the same. Therefore, hereinafter, only the characteristic matters in the second embodiment will be described.

図5を参照して説明したように、主撮像素子102が備える焦点検出画素SHA,SHBはそれぞれ、配線層CLに形成された開口面積の小さい開口部OPHA,OPHBを通じて射出瞳EPHA,EPHBからの光束を受光する。焦点検出画素SHA,SHBは撮像画素よりも開口率が小さいために撮像画素よりも受光感度が低く、よって、焦点検出画素SHA,SHBから出力される画像信号では信号ノイズ比(SNR)の値が小さくなる。つまり、ノイズが多くなって、画像信号の質が低下する。特に低照度環境下では主撮像素子102では信号増幅動作によりSNRを上げるが、このとき、受光感度の低い焦点検出画素SHA,SHBから出力される画像信号ではノイズも増幅されてしまう。その結果、信号ばらつきが大きくなってしまうことで、測距精度の信頼性が低下してしまう。 As described with reference to FIG. 5, the focus detection pixels SHA and SHB included in the main image sensor 102 are the exit pupils EPHA and EPHB through the openings OPHA and OPHB having a small opening area formed in the wiring layer CL, respectively. Receives the luminous flux from. Since the focus detection pixels SHA and SHB have a smaller aperture ratio than the image pickup pixel, the light receiving sensitivity is lower than that of the image pickup pixel. Therefore, the signal noise ratio (SNR) in the image signal output from the focus detection pixels SHA and SHB . ) Decreases. That is, the noise increases and the quality of the image signal deteriorates. In particular, in a low-light environment, the main image sensor 102 raises the SNR by a signal amplification operation, but at this time, noise is also amplified in the image signals output from the focus detection pixels SHA and SHB having low light receiving sensitivity. As a result, the signal variation becomes large, and the reliability of the distance measurement accuracy is lowered.

この問題に対処するため、第2実施形態では、主撮像素子102のSNRに応じて副撮像光学系20を駆動させて測距を行う。これは、副撮像光学系20の基線長は副光学鏡筒201,202の機械的構成によって規定されるため、副撮像光学系20による焦点検出の方が主撮像光学系10による焦点検出よりも画像信号に重畳するノイズの影響が小さいからである。 In order to deal with this problem, in the second embodiment, the sub-imaging optical system 20 is driven according to the SNR of the main image sensor 102 to perform distance measurement. This is because the baseline length of the sub-imaging optical system 20 is defined by the mechanical configuration of the sub-optical lens barrels 201 and 202, so that the focal detection by the sub-imaging optical system 20 is better than the focal detection by the main imaging optical system 10. This is because the influence of noise superimposed on the image signal is small.

図11は、第2実施形態に係る焦点検出動作のフローチャートである。図11のフローチャートに示す一連の処理は、図9のフローチャートのS504で実行可能な処理であり、図10のフローチャートに示す一連の処理に代えて実行される処理である。なお、図11のフローチャートにある各種の処理のうち、図10のフローチャートにある処理と同じものについては、その旨を記して重複する説明を省略する。 FIG. 11 is a flowchart of the focus detection operation according to the second embodiment. The series of processes shown in the flowchart of FIG. 11 is a process that can be executed in S504 of the flowchart of FIG. 9, and is a process that is executed in place of the series of processes shown in the flowchart of FIG. Of the various processes shown in the flowchart of FIG. 11, the same processes as those shown in the flowchart of FIG. 10 will be described to that effect and duplicated explanations will be omitted.

S701の処理は、S601の処理と同じであるため、説明を省略する。S702では制御部14は、主撮像素子102のSNRを取得する。具体的には、撮像信号の黒レベルを検出するために主撮像素子102に設けられている不図示の遮光画素OPBの出力標準偏差をS701で得られた画像信号から求めることで、主撮像素子102のSNRを求める。 Since the process of S701 is the same as the process of S601, the description thereof will be omitted. In S702, the control unit 14 acquires the SNR of the main image sensor 102. Specifically, by obtaining the output standard deviation of the light-shielding pixel OPB (not shown) provided in the main image sensor 102 in order to detect the black level of the image sensor from the image signal obtained in S701, the main image sensor Obtain the SNR of 102.

S703では制御部14は、S702で取得した主撮像素子102のSNRが所定のSNR閾値SNRth以上であるか否かを判定する。具体的には、主撮像素子102のSNRが、主撮像素子102内の焦点検出画素SHA,SHBによるデフォーカス量の信頼度を確保することができる最小値であるSNR閾値SNRth以上かを判定する。制御部14は、主撮像素子102のSNRがSNR閾値SNRth以上であると判定した場合(S703でYES)、処理をS704へ進め、主撮像素子102の焦点検出画素SHA,SHBによる焦点検出処理を行う。一方、制御部14は、主撮像素子102のSNRがSNR閾値SNRthより小さいと判定した場合(S703でNO)、処理をS705へ進め、副撮像光学系20を用いた測距動作を行う。S704~S712の処理は、S604~S612の処理と同じであるため、説明を省略する。 In S703, the control unit 14 determines whether or not the SNR of the main image sensor 102 acquired in S702 is equal to or higher than a predetermined SNR threshold value SNRth. Specifically, whether the SNR of the main image sensor 102 is equal to or higher than the SNR threshold SNRth , which is the minimum value that can ensure the reliability of the defocus amount by the focus detection pixels SHA and SHB in the main image sensor 102. judge. When the control unit 14 determines that the SNR of the main image sensor 102 is equal to or higher than the SNR threshold SNRth (YES in S703), the control unit 14 proceeds to S704 and performs focus detection by the focus detection pixels SHA and SHB of the main image sensor 102. Perform processing. On the other hand, when the control unit 14 determines that the SNR of the main image sensor 102 is smaller than the SNR threshold value SNRth (NO in S703), the processing proceeds to S705, and the distance measuring operation using the sub-imaging optical system 20 is performed. Since the processing of S704 to S712 is the same as the processing of S604 to S612, the description thereof will be omitted.

このように第2実施形態では、主撮像素子102の画像信号のSNRが小さく(ノイズが多く)なって焦点検出画素SHA,SHBによる焦点検出の信頼性が低下する場合、機械的構成で基線長が規定される副撮像光学系20を用いて測距、焦点検出を行う。これにより、適切な焦点検出動作を行うことが可能となる。 As described above, in the second embodiment, when the SNR of the image signal of the main image sensor 102 is small (there is a lot of noise) and the reliability of the focus detection by the focus detection pixels SHA and SHB is lowered, the mechanical configuration is used. Distance measurement and focus detection are performed using the sub-imaging optical system 20 having a defined baseline length. This makes it possible to perform an appropriate focus detection operation.

なお、第2実施形態では、画像信号のSNR(ノイズの大小)に応じて測距手段を切り替える構成について説明した。しかし、これに限られず、主撮像素子102に掛けるゲインの値、主撮像素子102の測距範囲内の撮像画素からの出力信号の標準偏差、焦点検出画素SHA,SHBの各信号振幅比のいずれかに応じて測距手段を切り替えるようにしてもよい。主撮像素子102に掛けるゲインの値が所定の閾値より小さい場合には主撮像光学系10を用いた測距を行い、主撮像素子102に掛けるゲインの値が同閾値以上である場合に副撮像光学系20を用いた測距を行う。主撮像素子102の測距範囲内の撮像画素からの出力信号の標準偏差が所定の閾値より小さい場合には主撮像光学系10を用いた測距を行い、同標準偏差が同閾値以上である場合に副撮像光学系20を用いた測距を行う。焦点検出画素SHA,SHBの各信号振幅比が所定の閾値より小さい場合には主撮像光学系10を用いた測距を行い、同信号振幅比が同閾値以上である場合に副撮像光学系20を用いた測距を行う。 In the second embodiment, a configuration for switching the distance measuring means according to the SNR (noise magnitude) of the image signal has been described. However, the present invention is not limited to this, the value of the gain applied to the main image sensor 102, the standard deviation of the output signal from the image pickup pixel within the range measurement range of the main image sensor 102, and the signal amplitude ratios of the focus detection pixels SHA and SHB . The distance measuring means may be switched according to any of the above. When the value of the gain applied to the main image sensor 102 is smaller than a predetermined threshold value, distance measurement is performed using the main image pickup optical system 10, and when the value of the gain applied to the main image sensor 102 is equal to or greater than the same threshold value, sub-imaging is performed. Distance measurement is performed using the optical system 20. When the standard deviation of the output signal from the image pickup pixel within the distance measurement range of the main image pickup element 102 is smaller than a predetermined threshold value, distance measurement is performed using the main image pickup optical system 10, and the standard deviation is equal to or more than the same threshold value. In some cases, distance measurement is performed using the sub-imaging optical system 20. When the signal amplitude ratios of the focus detection pixels SHA and SHB are smaller than a predetermined threshold value, distance measurement is performed using the main imaging optical system 10, and when the signal amplitude ratio is equal to or higher than the same threshold value, the sub-imaging optical system is used. Distance measurement using the system 20 is performed.

<第3実施形態>
第3実施形態では、主撮像素子の信号飽和状態に応じて主撮像光学系10を用いた測距動作から副撮像光学系20用いた測距動作へと切り替える撮像装置について説明する。なお、第3実施形態に係る撮像装置と第1実施形態で説明した撮像装置1とでは、主撮像素子の構造が異なっており、これに応じて制御部14が実行する制御の内容が異なるが、その他の構成は同じである。よって、以下、第3実施形態に係る特徴的な事項についてのみ説明を行う。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an image pickup device that switches from a distance measurement operation using the main image pickup optical system 10 to a distance measurement operation using the sub-imaging optical system 20 according to the signal saturation state of the main image pickup element will be described. The structure of the main image sensor is different between the image pickup device according to the third embodiment and the image pickup device 1 described in the first embodiment, and the content of the control executed by the control unit 14 is different accordingly. , Other configurations are the same. Therefore, hereinafter, only the characteristic matters relating to the third embodiment will be described.

図12(a)は、第3実施形態での主撮像素子102Aにおける画素配列を説明する図である。図12(b)は、主撮像素子102Aを構成する画素1201の構造を説明する図である。第1実施形態での主撮像素子102は独立した撮像画素と焦点検出画素とを備える構造となっていたが、第3実施形態での主撮像素子102Aは撮像画素が焦点検出機能を兼ねる構成となる。 FIG. 12A is a diagram illustrating a pixel arrangement in the main image sensor 102A according to the third embodiment. FIG. 12B is a diagram illustrating the structure of the pixels 1201 constituting the main image sensor 102A. The main image sensor 102 in the first embodiment has a structure having an independent image pickup pixel and a focus detection pixel, but the main image sensor 102A in the third embodiment has a configuration in which the image pickup pixel also has a focus detection function. Become.

画素1201は、光学系の瞳の一部を受光する光電変換部1201L(第1の光電変換部)と、光電変換部1201Lとは異なる瞳の一部を受光する光電変換部1201R(第2の光電変換部)とを有する。同様に、画素1202は光電変換部1202L,1202Rを有し、画素1203は光電変換部1203L,1203Rを有し、画素1204は光電変換部1204L,1204Rを有する。その他の撮像画素については、説明を省略する。主撮像素子102Aにおける画素配列は、2次元画像を提供するために、画素1201をはじめとする複数の撮像画素が2次元アレイ状の配列となっている。 The pixel 1201 has a photoelectric conversion unit 1201L (first photoelectric conversion unit) that receives a part of the pupil of the optical system and a photoelectric conversion unit 1201R (second photoelectric conversion unit) that receives a part of the pupil different from the photoelectric conversion unit 1201L. It has a photoelectric conversion unit). Similarly, pixel 1202 has photoelectric conversion units 1202L, 1202R, pixel 1203 has photoelectric conversion units 1203L, 1203R, and pixel 1204 has photoelectric conversion units 1204L, 1204R. The description of other imaging pixels will be omitted. In order to provide a two-dimensional image, the pixel arrangement in the main image pickup element 102A is such that a plurality of image pickup pixels including the pixel 1201 are arranged in a two-dimensional array shape.

主撮像素子102Aを構成する複数の撮像画素の構造はどれも同じであるので、ここでは、画素1201を例にその構造について説明する。画素1201は、1つのマイクロレンズ121と、マイクロレンズ121下に設けられたフォトダイオード122,123(以下「PD122,123」と記す)を有する。また、画素1201は、PD122,123の各々の信号を読み出すトランジスタである転送スイッチ124,125と、PD122,123の信号のそれぞれを一時的に蓄積するフローティングディフュージョン126(以下「FD126」と記す)を有する。このように、画素1201は、光学系の異なる瞳領域をPD122,123で読み出すこと以外の構成は、第1実施形態での主撮像素子102での撮像画素と同じである。 Since the structures of the plurality of image pickup pixels constituting the main image pickup element 102A are all the same, the structure thereof will be described here by taking the pixel 1201 as an example. Pixel 1201 has one microlens 121 and photodiodes 122,123 (hereinafter referred to as “PD122,123”) provided under the microlens 121. Further, the pixel 1201 includes transfer switches 124 and 125, which are transistors that read out the signals of the PDs 122 and 123, and a floating diffusion 126 (hereinafter referred to as “FD126”) that temporarily stores the signals of the PDs 122 and 123. Have. As described above, the pixel 1201 has the same configuration as the image pickup pixel in the main image pickup element 102 in the first embodiment except that the pupil regions having different optical systems are read out by the PDs 122 and 123.

図13は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が主撮像素子102Aに入射する様子を示す模式図である。図13には、図12(a)に示す行1205の断面の一部である3つの撮像画素が示されている。1つの撮像画素は、1つのマイクロレンズ121とPD122,123に加えて、カラーフィルタ1302を有する。 FIG. 13 is a schematic view showing how the luminous flux emitted from the exit pupil of the photographing lens is incident on the main image sensor 102A. FIG. 13 shows three imaging pixels that are part of the cross section of row 1205 shown in FIG. 12 (a). One imaging pixel has a color filter 1302 in addition to one microlens 121 and PD122,123.

中央のマイクロレンズ121を有する撮像画素に対して、撮影レンズの射出瞳1303から出た光束の中心を光軸1304とする。射出瞳1303から出た光は、光軸1304を中心として主撮像素子102Aに結像する。光線1307,1308は、撮影レンズの射出瞳の一部領域である瞳領域1305を通過する光の最外周の光線を表している。また、光線1309,1310は、撮影レンズの射出瞳の一部領域である瞳領域1306を通過する光の最外周の光線を表している。図13からわかるように、射出瞳1303から出る光束のうち、光軸1304を境にして、上側の光束はPD122に入射し、下側の光束はPD123に入射する。つまり、PD122,123はそれぞれ、撮影レンズの射出瞳1303の別の瞳領域1305,1306を通過した光を受光している。 With respect to the image pickup pixel having the central microlens 121, the center of the light flux emitted from the exit pupil 1303 of the photographing lens is defined as the optical axis 1304. The light emitted from the exit pupil 1303 forms an image on the main image sensor 102A centering on the optical axis 1304. The light rays 1307 and 1308 represent the outermost light rays that pass through the pupil region 1305, which is a part of the exit pupil of the photographing lens. Further, the light rays 1309 and 1310 represent the outermost light rays passing through the pupil region 1306, which is a part of the exit pupil of the photographing lens. As can be seen from FIG. 13, of the luminous flux emitted from the exit pupil 1303, the upper luminous flux is incident on the PD 122 and the lower luminous flux is incident on the PD 123 with the optical axis 1304 as a boundary. That is, the PDs 122 and 123 receive light that has passed through different pupil regions 1305 and 1306 of the exit pupils 1303 of the photographing lens, respectively.

図12(a)に示す画素1201,1202,1203,1204について、光軸1304を挟んで一方の射出瞳から出る光束を受光するPD122に対応するPD1201L,1202L,1203L,1204L,・・・から得られる像をA像とする。そして、その信号をA像信号と称呼する。また、光軸1304を挟んで他方の射出瞳から出る光束を受光するPD123に対応するPD1201R,1202R,1203R,1204R,・・・から得られる像をB像とする。そして、その信号をB像信号と称呼する。 The pixels 1201, 1202, 1203, 1204 shown in FIG. 12A are obtained from PD1201L, 1202L, 1203L, 1204L, ... The image to be created is referred to as an A image. Then, the signal is called an A image signal. Further, the image obtained from the PD1201R, 1202R, 1203R, 1204R, ... Corresponding to the PD123 that receives the light flux emitted from the other exit pupil across the optical axis 1304 is referred to as a B image. Then, the signal is called a B image signal.

光軸1304を中心に射出瞳1303を等分した瞳領域1305,1306から出る各光束をPD122,123で受光する。これにより、焦点状態の変化に応じて瞳領域1305,1306に対応するA像信号とB像信号の出力が現れる画素1201等のアドレス間隔に変化(位相差)が現れる。そこで、このアドレス間隔を検出する(位相差を検出する)ことにより、デフォーカス量を算出することができる。 The light fluxes emitted from the pupil regions 1305 and 1306 obtained by equally dividing the exit pupil 1303 around the optical axis 1304 are received by the PDs 122 and 123. As a result, a change (phase difference) appears in the address interval of the pixel 1201 or the like in which the outputs of the A image signal and the B image signal corresponding to the pupil regions 1305 and 1306 appear according to the change in the focal state. Therefore, the defocus amount can be calculated by detecting this address interval (detecting the phase difference).

図14は、主撮像素子102Aの画素回路構成を説明する等価回路図であり、ここでは、1つの画素1201について模式的に示している。画素1201の転送スイッチ124,125はそれぞれ転送パルスφTx1,φTx2によって駆動され、対応するPD122,123で発生した電荷をFD126へ転送する。FD126は、電荷を一時的に蓄積するバッファとしての役割を担う。FD126と、ソースフォロアとして機能する増幅MOSアンプ141と、垂直出力線143に接続された定電流源145とからフローティングディフュージョンアンプが構成される。垂直選択パルスφSELによって画素を選択する選択スイッチ142で選択された画素のFD126の信号電荷がフローティングディフュージョンアンプにより電圧に変換されて垂直出力線143に出力され、不図示の水平転送信号線を通して読み出される。FD126は、リセットパルスφRESを受けてリセットスイッチ144がオンすることでVDDによってリセットされる。 FIG. 14 is an equivalent circuit diagram illustrating the pixel circuit configuration of the main image sensor 102A, and here, one pixel 1201 is schematically shown. The transfer switches 124 and 125 of the pixel 1201 are driven by the transfer pulses φTx1 and φTx2, respectively, and transfer the charges generated by the corresponding PDs 122 and 123 to the FD 126. The FD 126 serves as a buffer for temporarily storing electric charges. A floating diffusion amplifier is composed of an FD 126, an amplification MOS amplifier 141 that functions as a source follower, and a constant current source 145 connected to a vertical output line 143. The signal charge of the FD126 of the pixel selected by the selection switch 142 that selects the pixel by the vertical selection pulse φSEL is converted into a voltage by the floating diffusion amplifier, output to the vertical output line 143, and read out through a horizontal transfer signal line (not shown). .. The FD 126 is reset by VDD when the reset switch 144 is turned on in response to the reset pulse φRES.

PD122,123はそれぞれ、対応する転送スイッチ124,125を持つが、FD126以降で信号読み出しに用いる回路を共有しており、これにより画素の縮小化を図ることができる。また、転送パルスφTx1,φTx2を提供する配線は、各行に配列された画素により共有されている。 The PDs 122 and 123 have corresponding transfer switches 124 and 125, respectively, but share a circuit used for signal reading after the FD126, whereby the pixels can be reduced. Further, the wiring that provides the transfer pulses φTx1 and φTx2 is shared by the pixels arranged in each row.

図15は、主撮像素子102の駆動方法(駆動パターン)を説明するタイミングチャートであり、位相差情報と画像信号を読み出す動作の関係を示している。期間t151において、リセットパルスφRESと転送パルスφTx1,φTx2が同時に高電位Hに制御される。これにより、リセットスイッチ144と転送スイッチ124,125がオンとなり、PD122,123及びFD126の電位が初期電位VDDにリセットされる。その後、転送パルスφTx1,φTx2が低電位Lになると、PD122,123での電荷蓄積が開始される。 FIG. 15 is a timing chart for explaining the driving method (driving pattern) of the main image pickup device 102, and shows the relationship between the phase difference information and the operation of reading the image signal. In the period t151, the reset pulse φRES and the transfer pulses φTx1 and φTx2 are simultaneously controlled to the high potential H. As a result, the reset switch 144 and the transfer switches 124, 125 are turned on, and the potentials of the PD 122, 123 and the FD 126 are reset to the initial potential VDD. After that, when the transfer pulses φTx1 and φTx2 reach the low potential L, charge accumulation in the PDs 122 and 123 is started.

電荷蓄積開始から予め定められた所定時間が経過した後、期間t153において垂直選択パルスφSELが高電位Hとされて選択スイッチ142がオンすることで読み出し行が選択され、1行分の信号の読み出し動作が開始される。これと同時に、リセットパルスφRESが低電位LとされてFD126のリセットが解除される。期間t154では、φTNが高電位Hとされることで、FD126のリセット信号であるN信号が読み出されて記憶される。なお、不図示であるが、主撮像素子102では、φTN、φS1、φS2の制御に基づいて、FD126の電位が垂直出力線143を介して読み出され、それぞれの信号が記憶される。 After a predetermined predetermined time has elapsed from the start of charge accumulation, the vertical selection pulse φSEL is set to the high potential H in the period t153, and the selection switch 142 is turned on to select the read line and read the signal for one line. The operation starts. At the same time, the reset pulse φRES is set to the low potential L, and the reset of the FD 126 is released. In the period t154, the φTN is set to the high potential H, so that the N signal, which is the reset signal of the FD 126, is read out and stored. Although not shown, in the main image sensor 102, the potential of the FD 126 is read out via the vertical output line 143 based on the control of φTN, φS1 and φS2, and each signal is stored.

次に、期間t155において、転送パルスφTx1とφS1が同時に高電位Hとされて転送スイッチ124がオンすることで、PD122の光信号(画像信号)とノイズ信号の加算信号である第1PD信号が読み出され、主撮像素子102内に記憶される。その後、リセットスイッチ144をオンしない状態で、期間t156において転送パルスφTx1、φTx2及びφS2が同時に高電位Hとされることで、転送スイッチ124,125がオンする。これにより、PD122,123のそれぞれの光信号とノイズ信号とが混合された加算信号である第2PD信号が読み出され、主撮像素子102内に記憶される。 Next, in the period t155, the transfer pulses φTx1 and φS1 are simultaneously set to the high potential H, and the transfer switch 124 is turned on, so that the first PD signal, which is an addition signal of the optical signal (image signal) and the noise signal of the PD 122, is read. It is taken out and stored in the main image sensor 102. After that, without turning on the reset switch 144, the transfer pulses φTx1, φTx2 and φS2 are simultaneously set to the high potential H during the period t156, so that the transfer switches 124 and 125 are turned on. As a result, the second PD signal, which is an addition signal obtained by mixing the optical signals and noise signals of the PDs 122 and 123, is read out and stored in the main image sensor 102.

なお、期間t155において転送パルスφTx1をオンしてPD122から第1PD信号をFD126に読み出しているので、期間t156では転送パルスφTx1はオフ状態でもよい。また、厳密には、期間t151の終了から期間t156の終了までが蓄積期間t152となる。転送パルスφTx2を高電位Hとして、PD123をリセットするタイミングは、期間t155と期間t156の時間差分だけ遅らせても良い。 Since the transfer pulse φTx1 is turned on in the period t155 and the first PD signal is read out from the PD 122 to the FD 126, the transfer pulse φTx1 may be in the off state in the period t156. Strictly speaking, the accumulation period t152 is from the end of the period t151 to the end of the period t156. The timing for resetting the PD 123 may be delayed by the time difference between the period t155 and the period t156 with the transfer pulse φTx2 as the high potential H.

上記の動作で読み出されたN信号、第1PD信号及び第2PD信号から、第1PD信号からノイズ信号を差分したA像信号と、第2PD信号からノイズ信号を差分した画像信号が主撮像素子102Aから出力される。第2PD信号からノイズ信号を差分した画像信号はPD122,123の信号を合成した信号であるので、この画像信号からA像信号を減算することでB像信号を生成することができる。主位相差処理部12は、こうして得られたA像信号とB像信号を用いて位相差信号を生成する。 The main image pickup element 102A is an A image signal obtained by subtracting a noise signal from the first PD signal from the N signal, the first PD signal, and the second PD signal read by the above operation, and an image signal obtained by differentizing the noise signal from the second PD signal. Is output from. Since the image signal obtained by subtracting the noise signal from the second PD signal is a signal obtained by synthesizing the signals of PD 122 and 123, the B image signal can be generated by subtracting the A image signal from this image signal. The main phase difference processing unit 12 generates a phase difference signal by using the A image signal and the B image signal thus obtained.

主撮像素子102Aは、各画素を構成する複数(2つ)のフォトダイオードから瞳分割した信号を取得するため、フォトダイオードの構造によっては高輝度時に一方のフォトダイオードの信号が他方のフォトダイオードに漏れ出る等の現象が起り得る。この場合、瞳分割による信号を正確に読み出せなくなる可能性がある。つまり、被写体の輝度が一定のレベル以上の撮影環境では、主撮像素子102Aから取得した信号の信頼性が低下してしまい、焦点検出の演算精度が低下する可能性がある。 Since the main image sensor 102A acquires a pupil-divided signal from a plurality of (two) photodiodes constituting each pixel, depending on the structure of the photodiode, the signal of one photodiode becomes the other photodiode at high brightness. Phenomena such as leakage may occur. In this case, it may not be possible to accurately read the signal due to pupil division. That is, in a shooting environment in which the brightness of the subject is at a certain level or higher, the reliability of the signal acquired from the main image sensor 102A may decrease, and the calculation accuracy of focus detection may decrease.

この問題に対処するため、第3実施形態では、主撮像素子102Aの面内において任意に設定された測距エリア内の画素のA像信号又は画像信号(A像信号とB像信号の加算信号)の出力値が一定以上のレベルになっている画素の数をカウントする。そして、カウントされた画素数の測距エリア内の全画素数に対する比率が予め定められた閾値以上となった場合に、主撮像光学系10による測距から副撮像光学系20による測距へ切り替えて、焦点検出を行う。 In order to deal with this problem, in the third embodiment, the A image signal or the image signal (addition signal of the A image signal and the B image signal) of the pixels in the ranging area arbitrarily set in the plane of the main image sensor 102A. ) Counts the number of pixels whose output value is above a certain level. Then, when the ratio of the counted number of pixels to the total number of pixels in the distance measuring area becomes equal to or more than a predetermined threshold value, the distance measurement by the main imaging optical system 10 is switched to the distance measurement by the sub-imaging optical system 20. And perform focus detection.

図16は、第3実施形態に係る撮像装置での焦点検出動作のフローチャートである。なお、第3実施形態に係る撮像装置での撮像動作は、図9に示した撮像装置1での撮像動作と同様に行われる。よって、図16のフローチャートに示す一連の処理は、図9のフローチャートのS504で実行可能な処理であり、図10のフローチャートに示す一連の処理に代えて実行される処理である。なお、図16のフローチャートにある各種の処理のうち、図10のフローチャートにある処理と同じものについては、その旨を記して重複する説明を省略する。 FIG. 16 is a flowchart of the focus detection operation in the image pickup apparatus according to the third embodiment. The image pickup operation of the image pickup apparatus according to the third embodiment is performed in the same manner as the image pickup operation of the image pickup apparatus 1 shown in FIG. Therefore, the series of processes shown in the flowchart of FIG. 16 is a process that can be executed in S504 of the flowchart of FIG. 9, and is a process that is executed in place of the series of processes shown in the flowchart of FIG. Of the various processes shown in the flowchart of FIG. 16, the same processes as those shown in the flowchart of FIG. 10 will be described to that effect and duplicated explanations will be omitted.

焦点検出動作が開始されると、S801では制御部14は、主撮像素子102を駆動させて、図15で説明した動作を行って画像信号を取得する。S802では制御部14は、主撮像素子102の面内に設定された測距エリア内の撮像画素数NPを算出する。撮像画素数NPを算出するのは、後に行われる測距エリア内の飽和画素カウント動作に対するカウント終了条件を定め、また、測距エリア内でのA像画素とB像画素の飽和画素比率を求めるためである。S803では制御部14は、測距エリア内画素から出力されるA像信号の出力レベルが一定の閾値を超えている場合にカウントするA像飽和カウントCAの値をゼロ(0)に設定する初期化処理を行う。また、S803では制御部14は、測距エリア内画素から出力される画像信号(A像信号とB像信号の加算信号)の出力レベルが一定の閾値を超えている場合にカウントする画像飽和カウントCIの値を(0)に設定する初期化処理を行う。 When the focus detection operation is started, in S801, the control unit 14 drives the main image sensor 102 to perform the operation described with reference to FIG. 15 to acquire an image signal. In S802, the control unit 14 calculates the number of image pickup pixels NP in the ranging area set in the plane of the main image pickup element 102. To calculate the number of imaged pixels NP, the count end condition for the saturated pixel counting operation in the ranging area to be performed later is determined, and the saturated pixel ratio of the A image pixel and the B image pixel in the ranging area is obtained. Because. In S803, the control unit 14 sets the value of the A image saturation count CA, which is counted when the output level of the A image signal output from the pixels in the ranging area exceeds a certain threshold value, to zero (0). Perform the conversion process. Further, in S803, the control unit 14 counts the image saturation count when the output level of the image signal (addition signal of the A image signal and the B image signal) output from the pixels in the ranging area exceeds a certain threshold value. Initialization processing is performed to set the CI value to (0).

S804では制御部14は、測距エリア内での画素アドレスを指し示す“n”に初期値としてゼロ(0)を設定する。なお、“n”は0以上の整数値である。また、測距エリア内での画素アドレスとは、例えば、長方形の測距エリアにおける左上隅等の基準となる点を画素アドレス0として、測距エリア内の全ての画素アドレスを個別に指し示すものである。S805では制御部14は、S801で得た画像信号から主撮像素子102Aの測距エリア内の画素アドレスnのA像出力値SA(n)を検出する。 In S804, the control unit 14 sets “n”, which indicates a pixel address in the ranging area, to zero (0) as an initial value. Note that "n" is an integer value of 0 or more. Further, the pixel address in the range-finding area is defined as, for example, a reference point such as the upper left corner in the rectangular range-finding area as pixel address 0, and all the pixel addresses in the range-finding area are individually indicated. be. In S805, the control unit 14 detects the A image output value SA (n) of the pixel address n in the ranging area of the main image sensor 102A from the image signal obtained in S801.

S806では制御部14は、S805で検出したA像出力値SA(n)が予め定められたA像出力閾値SAth以上か否かを判定する。制御部14は、A像出力値SA(n)がA像出力閾値SAth以上であると判定した場合(S806でYES)、処理をS807へ進め、A像出力値SA(n)がA像出力閾値SAthより小さいと判定した場合(S806でNO)、処理をS808へ進める。S807では制御部14は、A像飽和カウントCAの値を1だけインクリメントし、その後、処理をS808へ進める。 In S806, the control unit 14 determines whether or not the A image output value SA (n) detected in S805 is equal to or higher than the predetermined A image output threshold value SAth. When the control unit 14 determines that the A image output value SA (n) is equal to or higher than the A image output threshold value SAth (YES in S806), the process proceeds to S807, and the A image output value SA (n) outputs the A image. If it is determined that it is smaller than the threshold value SAth (NO in S806), the process proceeds to S808. In S807, the control unit 14 increments the value of the A image saturation count CA by 1, and then advances the processing to S808.

ここで、焦点検出動作の実行時に画像信号に対して閾値を設ける理由について説明する。図17(a)は、PD122,123の間での電荷漏れを説明する模式図であり、PD122,123のポテンシャルエネルギーの状態を模式的に示している。ここでは、PD122への入射光量が大きく、PD123への入射光量が小さい場合を想定している。PD122で発生して蓄積される電荷量が一定レベルを超えると、PD122で生じた電荷がPD122,123間のポテンシャル障壁を超えてPD123へ漏れ出す。 Here, the reason for setting the threshold value for the image signal at the time of executing the focus detection operation will be described. FIG. 17A is a schematic diagram illustrating charge leakage between PDs 122 and 123, and schematically shows the state of potential energy of PDs 122 and 123. Here, it is assumed that the amount of incident light on the PD 122 is large and the amount of incident light on the PD 123 is small. When the amount of charge generated and accumulated in PD 122 exceeds a certain level, the charge generated in PD 122 exceeds the potential barrier between PD 122 and 123 and leaks to PD 123.

図17(b)は、主撮像素子102への入射光量と出力信号との関係を示す図である。PD122に蓄積される電荷が多くなると、PD122からPD123への漏れ出しが発生する。つまり、PD122の信号の一部がPD123の信号に混入し始める。A像出力閾値SAthは、混入が始まって信号の信頼性が損なわれ始めるレベルに設定される。なお、ここでは、PD122への入射光量がPD123への入射光量よりも相対的に大きい場合について説明した。これとは逆に、PD123への入射光量がPD122への入射光量よりも相対的に大きい場合には、画像信号SIに対して画像出力閾値SIthが設定される。なお、画像信号SIは、A像信号とB像信号の加算信号である。 FIG. 17B is a diagram showing the relationship between the amount of light incident on the main image sensor 102 and the output signal. When the electric charge accumulated in the PD 122 increases, leakage from the PD 122 to the PD 123 occurs. That is, a part of the signal of PD122 starts to be mixed with the signal of PD123. The A image output threshold value SAth is set to a level at which mixing begins and signal reliability begins to be impaired. Here, a case where the amount of incident light on the PD 122 is relatively larger than the amount of incident light on the PD 123 has been described. On the contrary, when the amount of incident light on the PD 123 is relatively larger than the amount of incident light on the PD 122, the image output threshold SIth is set for the image signal SI. The image signal SI is an addition signal of an A image signal and a B image signal.

A像出力閾値SAthと画像出力閾値SIthは、主位相差処理部12でのレベル判定処理において像信号レベルに応じて設定される。したがって、撮像装置のISO感度設定等により主撮像素子102のゲイン設定値が変更されると、制御部14はこれにA像出力閾値SAthと画像出力閾値SIthの値を変更する。 The A image output threshold value SAth and the image output threshold value SIth are set according to the image signal level in the level determination process in the main phase difference processing unit 12. Therefore, when the gain setting value of the main image sensor 102 is changed by the ISO sensitivity setting of the image pickup device or the like, the control unit 14 changes the values of the A image output threshold value SAth and the image output threshold value SIth.

図17(a),(b)についての上記説明は、ISO感度設定が低い場合の説明である。これに対して、ISO感度設定が高く、主撮像素子102のゲイン設定値が大きい場合のA像出力閾値SAthと画像出力閾値SIthの関係は、図17(c)に示す通りとなる。即ち、主撮像素子102Aのゲイン設定値が大きい場合、少ない入射光量に対応する小さい信号を増幅して使用することになる。この場合、図17(a)で説明したような画素間での信号混入は発生しない。 The above description with respect to FIGS. 17A and 17B is an explanation when the ISO sensitivity setting is low. On the other hand, the relationship between the A image output threshold value SAth and the image output threshold value SIth when the ISO sensitivity setting is high and the gain setting value of the main image sensor 102 is large is as shown in FIG. 17 (c). That is, when the gain setting value of the main image sensor 102A is large, a small signal corresponding to a small amount of incident light is amplified and used. In this case, signal mixing does not occur between the pixels as described with reference to FIG. 17 (a).

しかし、画像信号SIが飽和するような信号レベルの場合には、主位相差処理部12でB像信号を正しく生成することができなくなる。具体的には、図17(c)に破線で示すグラフ線は、飽和していないレベルの画像信号SIからA像信号を減算してB像信号を算出したときのB像信号の変化を示しており、B像信号のレベルは入射光量の増加に従って増加している。これに対して、図17(c)に一点鎖線で示すグラフ線は、画像信号SIが飽和レベルにある場合のB像信号のレベル変化を示している。画像信号SIが飽和した時点で、飽和レベル(一定レベル)からA像信号のレベルが減算されるので、B像信号のレベルは入射光量が増加するにつれて減少する。その結果、B像信号の信頼性が低下する。このような問題の発生を回避するため、制御部14はA像出力閾値SAth及び画像出力閾値SIthを、低ISO感度設定時とは異なる値に設定することにより、信号の信頼性を確保することが可能となる。 However, in the case of a signal level at which the image signal SI is saturated, the main phase difference processing unit 12 cannot correctly generate a B image signal. Specifically, the graph line shown by the broken line in FIG. 17C shows the change in the B image signal when the A image signal is subtracted from the saturated level image signal SI to calculate the B image signal. The level of the B image signal increases as the amount of incident light increases. On the other hand, the graph line shown by the alternate long and short dash line in FIG. 17C shows the level change of the B image signal when the image signal SI is at the saturation level. When the image signal SI is saturated, the level of the A image signal is subtracted from the saturation level (constant level), so that the level of the B image signal decreases as the amount of incident light increases. As a result, the reliability of the B image signal is lowered. In order to avoid the occurrence of such a problem, the control unit 14 secures the reliability of the signal by setting the A image output threshold value SAth and the image output threshold value SIth to values different from those at the time of setting the low ISO sensitivity. Is possible.

図16のフローチャートの説明に戻る。S808では制御部14は、主撮像素子102Aの測距エリア内の画素アドレスnの画像信号出力値SI(n)を検出する。S809では制御部14は、S808で検出した画像信号出力値SI(n)が、図17を参照して説明した画像出力閾値SIth以上か否かを判定する。制御部14は、画像信号出力値SI(n)が画像出力閾値SIth以上であると判定した場合(S809でYES)、処理をS810へ進め、画像信号出力値SI(n)が画像出力閾値SIthより小さいと判定した場合(S809でNO)、処理をS811へ進める。 Returning to the description of the flowchart of FIG. In S808, the control unit 14 detects the image signal output value SI (n) of the pixel address n in the ranging area of the main image sensor 102A. In S809, the control unit 14 determines whether or not the image signal output value SI (n) detected in S808 is equal to or greater than the image output threshold value SIth described with reference to FIG. When the control unit 14 determines that the image signal output value SI (n) is equal to or higher than the image output threshold value SIth (YES in S809), the processing proceeds to S810, and the image signal output value SI (n) is the image output threshold value SIth. If it is determined to be smaller (NO in S809), the process proceeds to S811.

S810では制御部14は、画像飽和カウントCIの値を1だけインクリメントし、その後、処理をS811へ進める。S811では制御部14は、次の画素アドレスの画像信号レベルをチェックする(画素アドレスnの隣の画素を確認する)ために、画素アドレスnを1だけインクリメントする。S812では制御部14は、撮像画素数NPと画素アドレスnとを比較して、測距エリア内の全画素に対する飽和カウント動作(S805~S810)が終了したか否か(NP>nが成り立つか否か)を判断する。制御部14は、NP<nであると判定した場合(S812でYES)、処理をS813へ進め、NP<nでない(n≦NPである)と判定した場合(S812でNO)、処理をS805へ戻す。 In S810, the control unit 14 increments the value of the image saturation count CI by 1, and then advances the processing to S811. In S811, the control unit 14 increments the pixel address n by 1 in order to check the image signal level of the next pixel address (confirm the pixel next to the pixel address n). In S812, the control unit 14 compares the number of imaged pixels NP with the pixel address n, and whether or not the saturation count operation (S805 to S810) for all the pixels in the ranging area is completed (NP> n holds true). Whether or not) is judged. When the control unit 14 determines that NP <n (YES in S812), the process proceeds to S813, and when it is determined that NP <n is not (n ≦ NP) (NO in S812), the control unit 14 performs the process in S805. Return to.

S813では制御部14は、最新のA像飽和カウントCAと画像飽和カウントCIを用いて、測距エリア内における飽和画素比率を算出する。具体的には、A像飽和カウント比率CRAは“CRA=CA/NP”により、画像飽和カウント比率CRIは“CRI=CI/NP”によりそれぞれ求められる。S814では制御部14は、S813で算出したA像飽和カウント比率CRA又は画像飽和カウント比率CRIが予め定められた所定の飽和カウント比率閾値Cth以上であるか否かを判定する。飽和カウント比率閾値Cthは、主撮像素子102Aによって求められるデフォーカス量の信頼度を保つことができる範囲の上限(デフォーカス量の信頼度が低下する範囲の下限)を表している。 In S813, the control unit 14 calculates the saturation pixel ratio in the ranging area by using the latest A image saturation count CA and the image saturation count CI. Specifically, the A image saturation count ratio CRA is obtained by "CRA = CA / NP", and the image saturation count ratio CRI is obtained by "CRI = CI / NP". In S814, the control unit 14 determines whether or not the A image saturation count ratio CRA or the image saturation count ratio CRI calculated in S813 is equal to or greater than a predetermined saturation count ratio threshold value Cth. The saturation count ratio threshold value Cth represents the upper limit of the range in which the reliability of the defocus amount obtained by the main image sensor 102A can be maintained (the lower limit of the range in which the reliability of the defocus amount decreases).

A像飽和カウント比率CRA又は画像飽和カウント比率CRIが飽和カウント比率閾値Cthより小さい場合には、主撮像光学系10を用いて測距を行うことが可能である。よって、制御部14は、S814の判定がNOとなる場合には、処理をS815へ進める。S815では制御部14は、主位相差処理部12を動作させて、図15を参照して説明した撮像動作により得られたA像信号及びB像信号を用いた公知の位相差処理を行い、視差信号を得る。制御部14は、S815の後、処理をS821へ進める。 When the A image saturation count ratio CRA or the image saturation count ratio CRI is smaller than the saturation count ratio threshold value Cth, it is possible to perform distance measurement using the main imaging optical system 10. Therefore, if the determination in S814 is NO, the control unit 14 advances the process to S815. In S815, the control unit 14 operates the main parallax processing unit 12 to perform known parallax processing using the A image signal and the B image signal obtained by the imaging operation described with reference to FIG. 15. Obtain a parallax signal. After S815, the control unit 14 advances the process to S821.

A像飽和カウント比率CRA又は画像飽和カウント比率CRIが飽和カウント比率閾値Cth以上の場合には、主撮像光学系10での焦点検出精度は低下している。そこで、制御部14は、S814の判定がYESとなる場合には、主撮像光学系10を用いた測距から副撮像光学系20を用いた測距へと切り替えるために、処理をS816へ進める。S816~S823の処理は、S822の後に処理がS801へ戻される点を除いて、S604~S612の処理(図10参照)と同じであるため、説明を省略する。 When the A image saturation count ratio CRA or the image saturation count ratio CRI is equal to or higher than the saturation count ratio threshold value Cth, the focus detection accuracy in the main imaging optical system 10 is lowered. Therefore, when the determination in S814 is YES, the control unit 14 advances the process to S816 in order to switch from the distance measurement using the main imaging optical system 10 to the distance measurement using the sub-imaging optical system 20. .. The processing of S816 to S823 is the same as the processing of S604 to S612 (see FIG. 10) except that the processing is returned to S801 after S822, and thus the description thereof will be omitted.

このように第3実施形態では、焦点検出と撮像を兼ねる画素構造を持つ主撮像素子102Aにおいて、主撮像光学系10を用いた測距の信頼性を担保できない状況となったときに副撮像光学系20を用いた測距に切り替える。これにより、主撮像光学系10に最適な撮影条件を適用しながら、適切な測距を行うことが可能になる。 As described above, in the third embodiment, in the main image pickup element 102A having a pixel structure having both focus detection and image pickup, when the reliability of distance measurement using the main image pickup optical system 10 cannot be guaranteed, the sub-imaging optics Switch to distance measurement using system 20. This makes it possible to perform appropriate distance measurement while applying the optimum shooting conditions to the main imaging optical system 10.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。 Although the present invention has been described in detail based on the preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the range not deviating from the gist of the present invention are also included in the present invention. included. Further, each of the above-described embodiments is merely an embodiment of the present invention, and each embodiment can be appropriately combined.

本発明は、上述した実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサ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。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

1,2 撮像装置
10,10A 主撮像光学系
12 主位相差処理部
14 制御部
20,20A 副撮像光学系
101 主光学鏡筒
102,102A 主撮像素子
201,202 副光学鏡筒
203 副撮像素子
205 副位相差処理部
1013 絞り機構部
1, 10A Main image pickup optical system 12 Main phase difference processing unit 14 Control unit 20, 20A Sub image pickup optical system 101 Main optical lens barrel 102, 102A Main image pickup element 201, 202 Sub optical lens barrel 203 Sub image pickup element 205 Sub-phase difference processing unit 1013 Aperture mechanism unit

Claims (20)

第1の光学系と、前記第1の光学系の射出瞳を通過した光束が結像する第1の撮像画素および前記第1の光学系の異なる瞳領域を通過した光束が結像する第2の撮像画素を有する主撮像素子と、を有する主光学ユニットと、
第2の光学系と、第3の光学系と、副撮像素子とを有し、前記第2の光学系を通過した光束と前記第3の光学系を通過した光束がそれぞれ前記副撮像素子の異なる領域に結像する副光学ユニットと、
前記主撮像素子または前記副撮像素子からの出力信号を用いて位相差信号を生成する生成手段と、
前記主光学ユニットと前記副光学ユニットを制御し、前記主光学ユニットの制御状態に応じて前記主撮像素子からの出力信号と前記副撮像素子からの出力信号のいずれか一方を選択して被写体に対する測距を行う制御手段と、を備え
前記第1の光学系、前記第2の光学系および前記第3の光学系は、互いに独立した光学系であることを特徴とする撮像装置。
The first optical system, the first image pickup pixel in which the light beam passing through the exit pupil of the first optical system is imaged, and the second light beam passing through different pupil regions of the first optical system are imaged. A main image pickup element having an image pickup pixel of the above, and a main optical unit having the image pickup pixel of
It has a second optical system, a third optical system, and a sub-image pickup element, and the luminous flux that has passed through the second optical system and the light flux that has passed through the third optical system are the sub-image pickup elements, respectively. A sub-optical unit that forms an image in different regions and
A generation means for generating a phase difference signal using an output signal from the main image sensor or the sub image sensor, and
The primary optical unit and the sub-optical unit are controlled, and either the output signal from the main image sensor or the output signal from the sub-image sensor is selected according to the control state of the primary optical unit to the subject. Equipped with a control means for distance measurement
An image pickup apparatus in which the first optical system, the second optical system, and the third optical system are independent optical systems .
前記主光学ユニットの制御状態とは、前記第1の光学系での絞り設定値が制御されている状態であり、
前記制御手段は、前記絞り設定値が所定の閾値より小さい場合には前記主撮像素子の前記第2の撮像画素からの出力信号を用いて被写体に対する測距を行い、前記絞り設定値が前記所定の閾値以上の場合には前記副撮像素子の出力信号を用いて被写体に対する測距を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The control state of the main optical unit is a state in which the aperture set value in the first optical system is controlled .
When the aperture set value is smaller than a predetermined threshold value, the control means measures a distance to the subject using an output signal from the second image pickup pixel of the main image sensor, and the aperture set value is the predetermined value. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein when the value is equal to or more than the threshold value of, the distance is measured with respect to the subject using the output signal of the sub-image sensor.
前記主光学ユニットの制御状態とは、前記第1の光学系での射出瞳距離が制御されている状態であり、
前記制御手段は、前記射出瞳距離が所定の閾値より小さい場合には前記主撮像素子の前記第2の撮像画素からの出力信号を用いて被写体に対する測距を行い、前記射出瞳距離が前記所定の閾値以上の場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて被写体に対する測距を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The control state of the main optical unit is a state in which the exit pupil distance in the first optical system is controlled .
When the exit pupil distance is smaller than a predetermined threshold value, the control means measures a distance to the subject using an output signal from the second image pickup pixel of the main image sensor, and the exit pupil distance is the predetermined value. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein when the value is equal to or more than the threshold value of, the distance is measured with respect to the subject using the output signal from the sub-image sensor.
前記主光学ユニットの制御状態とは、前記主撮像素子に掛けるゲインが制御されている状態であり、
前記制御手段は、前記主撮像素子に掛けるゲインの値が所定の閾値より小さい場合に前記主撮像素子の前記第2の撮像画素からの出力信号を用いて被写体に対する測距を行い、前記ゲインの値が前記所定の閾値以上の場合に前記副撮像素子からの出力信号を用いて被写体に対する測距を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The control state of the main optical unit is a state in which the gain applied to the main image sensor is controlled .
When the value of the gain applied to the main image sensor is smaller than a predetermined threshold value, the control means measures the distance to the subject using the output signal from the second image pickup pixel of the main image sensor, and obtains the gain. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein when the value is equal to or more than the predetermined threshold value, the distance is measured with respect to the subject by using the output signal from the sub-image sensor.
第1の光学系と、前記第1の光学系の射出瞳を通過した光束が結像する第1の撮像画素および前記第1の光学系の異なる瞳領域を通過した光束が結像する第2の撮像画素を有する主撮像素子と、を有する主光学ユニットと、
第2の光学系と、第3の光学系と、副撮像素子とを有し、前記第2の光学系を通過した光束と前記第3の光学系を通過した光束がそれぞれ前記副撮像素子の異なる領域に結像する副光学ユニットと、
前記主撮像素子または前記副撮像素子からの出力信号を用いて位相差信号を生成する生成手段と、
前記主光学ユニットと前記副光学ユニットを制御し、前記主撮像素子から得られる画像信号に応じて前記主撮像素子からの出力信号と前記副撮像素子からの出力信号のいずれか一方を選択して被写体に対する測距を行う制御手段と、を備え
前記第1の光学系、前記第2の光学系および前記第3の光学系は、互いに独立した光学系であることを特徴とする撮像装置。
The first optical system, the first image pickup pixel in which the light beam passing through the exit pupil of the first optical system is imaged, and the second light beam passing through different pupil regions of the first optical system are imaged. A main image pickup element having an image pickup pixel of the above, and a main optical unit having the image pickup pixel of
It has a second optical system, a third optical system, and a sub-image pickup element, and the luminous flux that has passed through the second optical system and the light flux that has passed through the third optical system are the sub-image pickup elements, respectively. A sub-optical unit that forms an image in different regions and
A generation means for generating a phase difference signal using an output signal from the main image sensor or the sub image sensor, and
The main optical unit and the sub-optical unit are controlled, and either the output signal from the main image sensor or the output signal from the sub-image sensor is selected according to the image signal obtained from the main image sensor. It is equipped with a control means for measuring the distance to the subject .
An image pickup apparatus in which the first optical system, the second optical system, and the third optical system are independent optical systems .
前記制御手段は、前記主撮像素子から得られる画像信号の信号ノイズ比が所定の閾値より小さい場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて測距を行い、前記信号ノイズ比が前記所定の閾値以上の場合には前記主撮像素子からの出力信号を用いて測距を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 When the signal noise ratio of the image signal obtained from the main image sensor is smaller than a predetermined threshold value, the control means measures the distance using the output signal from the sub image sensor, and the signal noise ratio is the predetermined value. The image pickup apparatus according to claim 5, wherein when the value is equal to or greater than the threshold value of, the distance measurement is performed using the output signal from the main image sensor. 前記制御手段は、前記主撮像素子の測距範囲内の前記第1の撮像画素からの出力信号の標準偏差が所定の閾値より小さい場合に前記主撮像素子からの出力信号を用いて測距を行い、前記標準偏差が前記所定の閾値以上である場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて測距を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The control means uses the output signal from the main image sensor to measure the distance when the standard deviation of the output signal from the first image pickup pixel within the distance measurement range of the main image sensor is smaller than a predetermined threshold value. The image pickup apparatus according to claim 5, wherein when the standard deviation is equal to or greater than the predetermined threshold value, distance measurement is performed using an output signal from the sub-image sensor. 前記制御手段は、前記第2の撮像画素からの出力信号の信号振幅比が所定の閾値より小さい場合に前記主撮像素子からの出力信号を用いて測距を行い、前記信号振幅比が前記所定の閾値以上である場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて測距を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 When the signal amplitude ratio of the output signal from the second image pickup pixel is smaller than a predetermined threshold value, the control means measures the distance using the output signal from the main image pickup element, and the signal amplitude ratio is the predetermined value. The image pickup apparatus according to claim 5, wherein when the value is equal to or more than the threshold value of, the distance is measured by using the output signal from the sub-image sensor. 第1の光学系と、前記第1の光学系の異なる瞳領域を通過した光束がそれぞれ結像する第1の光電変換部と第2の光電変換部を有する画素からなる主撮像素子と、を有する主光学ユニットと、
第2の光学系と、第3の光学系と、副撮像素子とを有し、前記第2の光学系を通過した光束と前記第3の光学系を通過した光束がそれぞれ前記副撮像素子の異なる領域に結像する副光学ユニットと、
前記主撮像素子または前記副撮像素子からの出力信号を用いて位相差信号を生成する生成手段と、
前記主光学ユニットと前記副光学ユニットを制御し、前記主撮像素子から得られる信号の出力値に応じて前記主撮像素子からの出力信号と前記副撮像素子からの出力信号のいずれか一方を選択して被写体に対する測距を行う制御手段と、を備え
前記第1の光学系、前記第2の光学系および前記第3の光学系は、互いに独立した光学系であることを特徴とする撮像装置。
A first optical system and a main image sensor composed of pixels having a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit in which light flux passing through different pupil regions of the first optical system is imaged, respectively. With the main optical unit
It has a second optical system, a third optical system, and a sub-image pickup element, and the luminous flux that has passed through the second optical system and the light flux that has passed through the third optical system are the sub-image pickup elements, respectively. A sub-optical unit that forms an image in different regions and
A generation means for generating a phase difference signal using an output signal from the main image sensor or the sub image sensor, and
The main optical unit and the sub-optical unit are controlled, and either an output signal from the main image sensor or an output signal from the sub-image sensor is selected according to the output value of the signal obtained from the main image sensor. It is equipped with a control means for measuring the distance to the subject .
An image pickup apparatus in which the first optical system, the second optical system, and the third optical system are independent optical systems .
前記制御手段は、前記主撮像素子に設定された測距エリア内の画素の中から前記第1の光電変換部からの画像信号の出力値が所定のレベルになっている画素の数をカウントし、前記カウントされた画素数の前記測距エリア内の全画素数に対する比率が所定の閾値より小さい場合には前記主撮像素子からの出力信号を用いて測距を行い、前記比率が前記所定の閾値以上である場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて測距を行うことを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 The control means counts the number of pixels in the ranging area set in the main image sensor whose output value of the image signal from the first photoelectric conversion unit is at a predetermined level. When the ratio of the counted number of pixels to the total number of pixels in the distance measurement area is smaller than a predetermined threshold value, distance measurement is performed using the output signal from the main image sensor, and the ratio is the predetermined ratio. The image pickup apparatus according to claim 9, wherein when the value is equal to or more than a threshold value, distance measurement is performed using an output signal from the sub-image sensor. 前記制御手段は、前記主撮像素子に設定された測距エリア内の画素の中から前記第1の光電変換部からの画像信号と前記第2の光電変換部からの画像信号の加算信号の出力値が所定のレベルになっている画素の数をカウントし、前記カウントされた画素数の前記測距エリア内の全画素数に対する比率が所定の閾値より小さい場合には前記主撮像素子からの出力信号を用いて測距を行い、前記比率が前記所定の閾値以上である場合には前記副撮像素子からの出力信号を用いて測距を行うことを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 The control means outputs an additional signal of an image signal from the first photoelectric conversion unit and an image signal from the second photoelectric conversion unit from among the pixels in the ranging area set in the main image sensor. The number of pixels whose value is at a predetermined level is counted, and when the ratio of the counted number of pixels to the total number of pixels in the ranging area is smaller than the predetermined threshold value, the output from the main image sensor. The image pickup apparatus according to claim 9, wherein distance measurement is performed using a signal, and when the ratio is equal to or higher than the predetermined threshold value, distance measurement is performed using an output signal from the sub-image sensor. .. 前記制御手段は、前記主撮像素子の感度に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項10又は11に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to claim 10, wherein the control means changes the threshold value according to the sensitivity of the main image pickup element. 前記副光学ユニットでの撮影条件は前記主光学ユニットでの撮影条件とは異なる条件に設定することができることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the shooting conditions of the sub-optical unit can be set to different conditions from the shooting conditions of the primary optical unit. 前記第2の光学系と前記第3の光学系は、それぞれの光軸が略平行となるように所定の距離で離間して設けられていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。 One of claims 1 to 13, wherein the second optical system and the third optical system are provided apart from each other by a predetermined distance so that their optical axes are substantially parallel to each other. The imaging device according to item 1. 前記副撮像素子は、前記第2の光学系を通過した光束が結像する領域と前記第3の光学系を通過した光束が結像する領域とが異なる1つの撮像素子、または、前記第2の光学系を通過した光束が結像する領域と前記第3の光学系を通過した光束が結像する領域のそれぞれに配置された2つの撮像素子、であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。 The sub-image pickup element is one image pickup element in which a region in which a light flux passing through the second optical system is imaged and a region in which a light flux passing through the third optical system is imaged are different, or the second image pickup element. 1. The two image pickup elements are arranged in each of a region in which a light flux passing through the optical system of No. 1 is formed and a region in which a light flux passing through the third optical system is formed. 14. The image pickup apparatus according to any one of 14. 前記生成手段は、前記副撮像素子からの出力信号を用いて位相差信号を生成する場合、前記第2の光学系を通過した光束の像の撮像信号と前記第3の光学系を通過した光束の像の撮像信号から位相差信号を生成することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。 When the generation means generates a phase difference signal using an output signal from the sub-imaging element, the image pickup signal of an image of a light beam that has passed through the second optical system and a light beam that has passed through the third optical system. The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein a phase difference signal is generated from an image pickup signal of the image. 撮像装置の制御方法であって、
撮像画素と撮像面位相差方式による測距を行うための焦点検出画素とを有する第1の撮像素子により第1の光学系を通じて入射する光の光学像を取得するステップと、
前記焦点検出画素から出力される前記光学像の画像信号を用いて撮像面位相差方式による位相差信号を生成した場合の該位相差信号の信頼性を判定するステップと、
前記位相差信号の信頼性が高いと判定される場合に、前記焦点検出画素から出力された画像信号を用いて撮像面位相差方式により位相差信号を生成するステップと、
前記位相差信号の信頼性が低いと判定される場合に、前記第1の光学系に対して独立しており、且つ、互いに独立している第2の光学系および第3の光学系をそれぞれ通過した光束の光学像を第2の撮像素子により取得し、取得した2つの光学像の撮像信号から位相差信号を生成するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
It is a control method of the image pickup device.
A step of acquiring an optical image of light incident through a first optical system by a first image pickup device having an image pickup pixel and a focus detection pixel for performing distance measurement by an image pickup surface phase difference method.
A step of determining the reliability of the phase difference signal when a phase difference signal by the imaging surface phase difference method is generated by using the image signal of the optical image output from the focus detection pixel.
When it is determined that the reliability of the phase difference signal is high, a step of generating a phase difference signal by an imaging surface phase difference method using an image signal output from the focus detection pixel, and a step of generating the phase difference signal.
When it is determined that the reliability of the phase difference signal is low, the second optical system and the third optical system , which are independent of the first optical system and independent of each other, are used. A control method for an image pickup apparatus, comprising: a step of acquiring an optical image of a passing light beam by a second image pickup element and generating a phase difference signal from the image pickup signals of the two acquired optical images.
前記位相差信号の信頼性が低いと判定される場合とは、前記第1の光学系での絞り設定値が所定の値以上である場合、前記第1の光学系での射出瞳距離が所定の値以上である場合、前記第1の撮像素子に掛けられるゲインの大きさが所定の値以上である場合、前記第1の撮像素子から出力される画像信号の信号ノイズ比が所定の値より小さい場合、のいずれかの場合であることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置の制御方法。 When it is determined that the reliability of the phase difference signal is low, when the aperture setting value in the first optical system is equal to or higher than a predetermined value, the exit pupil distance in the first optical system is predetermined. When the value is equal to or greater than the value of, and when the magnitude of the gain applied to the first image sensor is equal to or greater than a predetermined value, the signal noise ratio of the image signal output from the first image sensor is greater than the predetermined value. The control method for an image pickup device according to claim 17, wherein the case is small. 撮像装置の制御方法であって、
撮像と撮像面位相差方式による測距を行うための画素を有する第1の撮像素子により第1の光学系を通じて入射する光の光学像を取得するステップと、
前記第1の撮像素子に設定された測距エリア内の画素から出力される画像信号を用いて撮像面位相差方式による位相差信号を生成した場合の該位相差信号の信頼性を判定するステップと、
前記位相差信号の信頼性が高いと判定される場合に、前記測距エリア内の画素から出力された画像信号を用いて撮像面位相差方式により位相差信号を生成するステップと、
前記位相差信号の信頼性が低いと判定される場合に、前記第1の光学系に対して独立しており、且つ、互いに独立している第2の光学系および第3の光学系をそれぞれ通過した光束の光学像を第2の撮像素子により取得し、取得した2つの光学像の撮像信号から位相差信号を生成するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
It is a control method of the image pickup device.
A step of acquiring an optical image of light incident through a first optical system by a first image sensor having pixels for performing image pickup and distance measurement by an image pickup surface phase difference method.
A step of determining the reliability of the phase difference signal when the phase difference signal by the image pickup surface phase difference method is generated by using the image signal output from the pixels in the ranging area set in the first image pickup element. When,
When it is determined that the reliability of the phase difference signal is high, a step of generating a phase difference signal by an imaging surface phase difference method using an image signal output from a pixel in the ranging area, and a step of generating the phase difference signal.
When it is determined that the reliability of the phase difference signal is low, the second optical system and the third optical system , which are independent of the first optical system and independent of each other, are used. A control method for an image pickup apparatus, comprising: a step of acquiring an optical image of a passing light beam by a second image pickup element and generating a phase difference signal from the image pickup signals of the two acquired optical images.
コンピュータを請求項乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。 A program comprising making a computer function as each means of the image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 16 .
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